DE1764581A1

DE1764581A1 - Schaltung fuer die elektromagnetischen Ablenkspulen einer Katodenstrahlroehre

Info

Publication number: DE1764581A1
Application number: DE19681764581
Authority: DE
Inventors: Chandler David Horace; Dawson Leslie Howard
Original assignee: Marconi Co Ltd
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1967-06-05
Filing date: 1968-06-28
Publication date: 1970-12-23
Also published as: US3488552A; NL6807500A; BE716134A; GB1220687A

Description

DR. MDLLER-BOR^ DIPL.-ING. GRALFS DR. MANITZ Dr.Deufel

PATENTANWÄLTE

Braunschweig, den 25.6.1968 Unser Zeichen: Kl/kl - M 802

The Marconi Company Limited
English Electric House / Strand London W.C.2 / England

Schaltung für die elektromagnetischen Ablenkspulen einer Katodenstrahlröhre

Die Erfindung betrifft Schaltungen für die elektromagnetischen Ablenkspulen von Katodenstrahlröhren und soll in der Hauptsache für die Ablenkung von Radar-Bildröhren zur Anwendung kommen. Insbesondere betrifft die Erfindung Ablenkspulenschaltungen für Katodenstrahlröhren der Art,bei denen feste Gegentaktspulen für die Ablenkung verwendet werden und eine aus den Spulenkreisen abgeleitete differentiell wirkende Rückkopplung in Verbindung mit einer Energie-Rückgewinnungsspule und gleichphasiger Rückkopplung für den mittleren Strom eingesetzt wird·

Un die Erfindung und die durch sie erzielten Vorteile besser verständlich zu machen,soll zunächst eine typische bekannte Ablenkspulen-Schaltung der beschriebenen Art erläutert werden. Diese bekannte Schaltung ist im Schaltbild Fig.1 schematisch dargestellt.

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Die Änderungsgeschwindigkeit des Stromes in einer elektromagnetischen Ablenkspule ist naturlich durch die verfügbare Speisespannung begrenzt und diese Überlegung führt zu einem Kompromiß zwischen den gegeneinander stehenden Forderungen nach Erzeugung der geforderten hinreichend schnellen Änderungen der Strahlposition und nach Einhaltung einer annehmbar niedri- ' gen Verlustleistung in den Steuerelementen,üblicherweise Transistoren,die zur Steuerung der Spulen verwendet werden. Die Verwendung von Energie-Rückgewinnungsspulen - manchmal doppelt gewickelt,wobei eine Wicklung in Reihe mit jeder Hälfte einer Gegentaktspule,die die Ablenkung in einer Koordinatenrichtung bewirkt,geschaltet ist, manchmal einfach gewickelt, wobei eine einzige Wicklung in Reihe mit beiden Hälften der Gegentaktablenkspule geschaltet ist - ist ein bekanntes Hilfsmittel für die Erzeugung einer Boosterspannung zur Erzielung schneller Übergang·. Ee ist ebenfalls bekannt,Rückkopplungespannungen in den Schaltkreisen der Hälften der Gegentaktablenkspule abzuleiten und diese zu Differentialverstärkern zurückzuführen, die in den zu den leistungsverstarkenden Steuerelementen führenden Schaltkreisen enthalten sind. Figur 1 zeigt eine bekannte Schaltung,in der diese beiden Mittel verwendet werden. Es handelt sich dabei um eine Schaltung zur Erzeugung einer Ablenkung in lediglich einer Richtung.

Gemäß Figur 1 werden Ablenksignale von einer nicht dargestellten Quelle von Klemme 1 als ein Eingangssignal einem Differentialverstärker 2 mit hoher Verstärkung zugeführt,dessen zweites

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Eingangssignal wie nachfolgend beschrieben abgeleitet wird. Der Verstärker hat zwei gegenphasige Ausgänge,die den Basiselektroden zweier Leistungstransistoren 3 und 4 zugeführt werden, welche die Steuerelemente für die gleichphasige und gegenphasige Hälfte 5 und 6 einer Ablenkspule darstellen. Die Reihenschaltung für jede dieser Spulenhälften enthält außerdem eine Wicklung 7 oder 8 einer doppelt gewickelten Energie-Rückgewinnungsoder Booster-Spule und einen Widerstand 9 oder 10, an dem die Rückkopplungsspannung abgeleitet wird.

Die an den Widerständen 9 und 1Ü abgeleiteten Spannungen werden zu den beiden Eingängen eines zweiten Differentialverstärkers 11 rückgeführt,dessen Ausgangssignal das zweite Eingangssignal für den Verstärker 2 liefern·

Bei dieser Schaltung wird der Unterschied zwischen den beiden Rückkopplungssignalen,die an den Widerständen 9 und 10 abgelei tet werden, durch den Verstärker 11 erzeugt und mit dem Eingangssignal bei 1 im Differentialverstärker 2 hoher Verstärkung verglichen. Weiterhin wirkt die Verstärkerschaltung,soweit beschrieben, rein differentiell und die Rückkopplungsschaltun gen beschränken in keiner Weise den mittleren Ausgangsslrom. Aus diesem Grunde sind die beiden zusätzlichen Widerstände 12 und 13 vorgesehen,die wie dargestellt geschaltet sind und an ihrem Verbindungspunkt 14 eine Spannung erzeugen,die vom Ausgangsstrom abhängig ist. Diese wird mit einer Bezup sspannnnu. von einer 'Quelle 15 in einem dritten Di fferent i al v< r <1 ;ii I er M> vfM'gl i chen,um eine weiter·»* Sp,mining zu er/.euj· on , M j < uhcr ein i nieiu-i eremic s Netzwrk 17 mil |···<>Κ«ϊ /ei ι hon ,1 i:»1 < μ ,t,.m

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Verstärker 2 rückgeführt wird. Die genauen Eigenschaften dieses Rückkopplungskreises sind unwichtig,da daß Ablenksystem differentieller Art ist.

Es soll nun für einen Augenblick die Wirkung der Energie-Rückgewinnungsspule 7 und 8 unberücksichtigt bleiben und angenommen werden,die Spulenhälften 5 und 6 lägen direkt in Reihe mit den Widerständen 9 und 10.Es soll nun unter der Annahme,daß die Rückgewinnungsspulenwicklungen kurzgeschlossen seien,eine Änderung des Ablenkspulenstromes gefordert werden. Wegen der Spuleninduktivität ist die Änderungsgeschwindigkeit des Spulenstromes begrenzt und kann sich nicht sprunghaft ändern,wenn die Rückkopplung durch die Widerstände 9 und einen der Transistoren 3 oder 4 voll durchschaltet und den anderen sperrt. Die Speisespannung (abzüglich des Spannungsabfalls in den Widerständen und in dem Transistor,der durchgeschaltet sein soll) tritt über der einen Hälfte der Ablenkspule auf,wie auch,infolge der festen Kopplung mit der anderen Spulenhälfte,über dieser. Die Gesamtspannung !wischen den Enden der Ablenkspule ist daher auf einen Wert begrenzt,der etwas unterhalb der doppelten Speisespannung liegt und die Änderungegeschwindigkeit des Ablenkspulenstromes ist daher ebenfalle begrenzt.

Man betrachte nun die Wirkung der Energie-Rückgewinnungsspulen 7 und 8.Durch Isolation der wirksamen "Mitte" der gevaaten Ablenkspule von der Speisung verhütet die Energie-Rückgewinnungespule, auf Grund ihrer hohen Induktivität,«ine sprunghafte Änderung des Gesamtstroaa und wirkt einer Verringerung des

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Stromes entgegen, indem sie eine hohe Spannung liefert,auf die die genannte Mitte angehoben wird,während der Kollektor des Transistors,der gesperrt ist,auf annähernd das doppelte dieser Spannung angehoben wird,infolge der festen Kopplung zwischen den beiden Hälften der Ablenkspule.Somit stellt eine Ablenkspule wie dargestellt sicher,daß die maximale Änderungsgeschwindigkeit des Ablenkspulenstromes begrenzt ist,und zwar nicht durch die Speisespannung( die selbst durch Überlegungen bezüglich der Verlustleistung begrenzt sein kann) ,sondern lediglich auf Grund der Spannungssicherheitsgrenzen des Transistors, da die Boosterspannung ,die von der Energie-Rückgewinnungsspule geliefert wird,unter dem Wert gehalten werden muß,bei dem der Steuertransistor zerstört wird.Der große Vorteil der Energie-Rückgewinnungsspule besteht daher darin,daß sie schnelle Ablenkungen ermöglicht,ohne eine unpraktisch hohe Speisespannung zu erfordern.

Die bekannte Anordnung gemäß Figur 1 ist jedoch noch nicht vollständig zufriedenstellend,da der mittlere Ablenkspulenstrom wieder auf seinen ursprünglichen Wert gebracht werden muß,der durch die gleichphasige Rückkopplungsschleife gefordert wird, die'die Rückkopplungsspannung am Punkt 14 ableitet.Diese Wiederherstellung fuhrt zur Erzeugung einer Gegenspannung über der &nergie-Rückgewinnungsspule und da diese Gegenspannung durch die Sättigungsspannungen der oteuertransistoren begrenzt ist, dauert sie eine relativ lange Zeit an und die ursprünglichen Bedingungen werden nicht wiederhergestellt,bis die genannte Gegenspannung hinreichend abgeklungen ist. So lange die Gegen-

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spannung besteht,erzeugt sie daher eine Herabsetzung der wirksamen Speisespannung,wodurch die Änderungsgeschwindigkeit des bei kleinen Signalen zur Verfugung stehenden Stromes herabgesetzt wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin,daß die Bandbreite in der Praxis verwendeter Steuertransistoren dazu neigt,mit Rückgang der Kollektorspannung beträchtlich kleiner zu werden. · Die bekannte Schaltung nach Figur 1 hat daher den erheblichen praktischen Nachteil,daß sie die Abbildung kleiner Symbole mit hochfrequenten Komponenten unmittelbar nach einem schnellen Übergang nicht zuläßt. In diesen vielen Fällen,bei denen diese Fähigkeit gefordert ist,ist es tatsächlich üblich,eine Hilfsablenkspule vorzusehen, die diese kleinen Symbole verarbeitet - was sehr aufwendig ist. Ziel der Erfindung ist es,diese Fehler zu beseitigen und gemäß der Erfindung im weitesten Sinne wird dieses Ziel dadurch erreicht,daß Mittel zur Ableitung eines anderen gleichphasigen Rückkopplungssignals vorgesehen sind sowie Mittel,um das normalerweise verwendete gleichphasige ψ Rückkopplungssignal zu Zeiten,in denen kleine schnelle Symbole abgebildet »/erden sollen,durch dieses gleichphasige Rückkopplungssignal zu ersejHeizen·

Das genannte andere gleichphasige Rückkopplungssignal kann auf verschiedene Arten abgeleitet werden. Vorzugsweise wird es von einer Mittelanzapfung auf einem Widerstand zwischen den Kollektoren der Steuertransistoren abgenommen.Wo jedoch eine doppelt gewickelte Energie-Rückgewinnungsspule vorgesehen ist (wie in Fig.l), kann dieses andere gleichphasige RUckkopplungssignal von einer Mittelanzapfung auf einem Widerstand zwischen den

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Verbindungspunkien der Wicklungen der Energie-Rückgewinnungsspule mit den Ablenkspulenhälften abgeleitet werden. Ist nur eine Energie-Rückgewinnungsspule mit einer einzigen Wicklung vorgesehen,so kann die andere Ruckkopplungsspannung vom Verbindungspunkt dieser Spule mit den Ablenkspulenhälften abgeleitet werden_e

Vorzugsweise werden die genannte andere gleichphasige Rückkopplungsspannung und die normalerweise verwendete gleichphasige Ruckkopplungsspannung durch ein Umschaltgatter ,welches durch ein geeignetes Zeitgabesignal gesteuert wird,durcheinander ersetzt. Im Fall einer sogenannten "marked raw radar"-Abbildung mit Symbolmarkierungen kann die Wiederherstellung der ursprünglichen Bedingungen so durchgeführt werden,daß sie während der Zeit des Radarzeichens stattfinden kann.Es ist daher möglich, die Speisespannung herabzusetzen und doch eine erhöhte wirksame Spannung während der Symboldauer zu erzeugen.Im Falle einer sogenannten synthetischen Abbildung besteht keine geeignete Zeit für die Wiederherstellung und in einem derartigen Fall wird die wirksame Speisespannung auf einen Wert eingestellt, der etwas unter der tatsächlichen Speisespannung liegt.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in dem Schaltbild gemäß Figur 2 dargestellt. Gleiche Teile sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen wie in Figur 1 bezeichnet. Wie ersichtlich,unterscheidet sich die Schaltung nach Figur 2 von der nach Figur 1 darin,daß eine gleichphasige Rückkopplungespannung,die sich von der normalen Ruckkopplungaspannung ,die vom Punkt 14 abgeleitet

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wird,unterscheidet ι diese zu den passenden geeigneten Zeiten ersetzen kann· Diese andere gleichphasige Rückkopplungsspannung wird von dem Punkt 18 zwischen den beiden gleichen Widerständen 19 und 20 in Reihenschaltung zwischen den Kollektoren der Transistoren 3 und 4 abgeleitet.Diese Spannung wird einem weiteren Differentialverstärker 21 zugeführt, in dem sie mit einer Bezugsspannung von einer Quelle 22 verglichen wird. Die genannte andere gleichphasige Spannung,die das Ausgangssignal des ™ Verstärkers 21 ist,ersetzt zu den passenden Zeiten die normale gleichphasige Rückkopplungsspannung und zwar über ein Umschaltgatter oder -schalter 23,dessen Arbeitsweise durch ein geeignetes Zeitgabesignal gesteuert wird,das in irgendeiner geeigneten Weise erzeugt und der Klemme 24 zugeführt wird.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform.Auch in dieser Figur bezeichnen gleiche Bezugszeichen die gleichen Teile wie in Fig.2. Die Schaltung nach Figur 3 erläutert sich weitgehend selbst. Die Elemente in den Reihenschaltungen aus den Ablenk-' spulenhälften 5 und 6 sind swar anders angeordnet,verglichen mit Figur 2,jedoch besteht der Hauptunterschied darin,daß eine Energie-Rückgewinnungsspule mit einer eintigen Wicklung 78 an die Stelle der doppelt gewickelten Spule gemäß Figur 2 getreten ist.

Zweifellos sind viele Schaltungeabwandlungen mMgllch.Beispielsweise könnten gemäß Figur 2 die Widerstände 19 und 20 mit ihrer Mittelanzapfung 18 zur überwachung der Spannung zwischen den Verbindungspunkten der Ablenkspulenhälften mit den Wicklungen

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der Energie-Rückgewinnungsspule verwendet werden,anstatt wie dargestellt,zur Überwachung der Spannung zwischen den Verbindungspunkten der genannten Hälften mit den Kollektoren der Transistoren. Weiterhin können,wie in Fig.3, die Widerstände 19 und 20 entfallen und die Spannung,die das eine Eingangssignal für den Verstärker 21 bildet, könnte direkt von dem Verbindungspunkt der Spule 78 mit den Ablenkspulenhälften abgeleitet werden.

Eine günstige Möglichkeit der Beschreibung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungen besteht in der Betrachtung der Energie,die in der Energie-Rückgewinnungsspule gespeichert ist· Im Fall einer "marked raw radar"-Abbildung mit Symbolmarken wird dieser Spule Energie entnommen,während schnelle Übergänge stattfinden. Während tier Symbolzeiten wird mehr Energie entnommen. Diese Energie wird während der Radarzeit ersetzt. Im Falle einer synthetischen Abbildung wird die während schneller Übergänge entnommene Energie während der Symbolzeiten ersetzt. In beiden Fällen werden schnelle übergänge und eine maximale Symboldarstellung bei minimaler Verlustleistung erzielt.

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Claims

Patentansprüche

1. Schaltung für die elektromagnetischen Ablenkspulen einer Katodenstrahlröhre,bei der für die Ablenkung feste Gegentaktsulen verwendet werden und eine aus den Spulenkreisen abgeleitete differentiell wirkende Rückkopplung in Verbindung mit einer Energie-Rückgewinnungsspule und gleichphasiger Rückkopplung für den mittleren Strom zum Einsatz kommt,dadurch gekennzeichnet ,daß Mittel zur Ableitung eines anderen gleichphasigen Rückkopplungssignals vorgesehen sind sowie Mittel,um das normalerweise verwendete gleichphasige Rückkopplungssignal zu Zeiten,in denen kleine schnelle Symbole abgebildet werden sollen,durch dieses andere gleichphasige Rückkopplungssignal zu ersetzen.

2. Schaltung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,daß das andere gleichphasige Rückkopplungssignal von einer Mittelanzapfung auf einem Widerstand zwischen den Kollektoren der Steuertransistoren abgeleitet wird,die einen Teil der Schaltung bilden,

3. Schaltung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,daß eine doppelt gewickelte Energie-RUckgewinnungsspule vorgesehen ist und daß das gleichphasige andere Rückkopplungssignal von einer Mittelanzapfung auf einem Widerstand zwischen Verbindungepunkten der Energie-Rückgewinnungsspule mit den Ablenkspulenhälften abgeleitet wird.

4. Schaltung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,daß eine Energie-Rückgewinnungsspule mit einer einsigen Wicklung vorgesehen ist und die andere Rückkopnlungsspannung vom Vcrbindungs-

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punkt dieser Spule mit den Ablenkspulenhälften abgeleitet wird.

5. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet,daß die andere gleichphasige Rückkopplungsspannung und die normalerweise verwendete gleichphasige Rückkopplungsspannung mittels eines Umschaltgatters,das durch ein geeignetes Zeitgabesignal gesteuert wird,durch einander ersetzt werden.

6. "Marked raw radar"-Abbildung mit Symbolmarken,bei der eine Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Einsatz kommt,dadurch gekennzeichnet,daß die Wiederherstellung des ursprünglichen Zustande während der Zeit der Radarbildspur stattfindet.

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