DE1802635A1

DE1802635A1 - Ablenkschaltungsanordnung fuer Kathodenstrahlroehren

Info

Publication number: DE1802635A1
Application number: DE19681802635
Authority: DE
Inventors: Designer Carlo Infante
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1967-10-12
Filing date: 1968-10-11
Publication date: 1969-05-29
Also published as: US3422305A; FR1587478A; GB1202307A; JPS5344770B1

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. R Weickmann, 1802635

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipi^-Phys. Dr. K.Fincke Dipl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

!OBM 8 MÜNCHEN 27, DEN

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

lektronix Inc., 14150 S.W. Karl Braun Drive, Beaverton,

Oregon 97005t USA

Ablenksehaltungsanordnung für Kathodenstrahlröhren

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ablenkschaltungsanordnung für Kathodenstrahlröhren mit horizontalen und vertikalen Ablenkeinrichtungen und einer Pokussierelektrode.

In Kathodenstrahlröhren, speziell in Röhren, bei denen eine Weitwinkelablenkung des KLektrodenstrahls auf einen ebenen Schirm erfolgt, sind die Ecken des Bildes oder Bester« verzerrt, wenn nicht für eine Korrektur derarti-

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ger Verzerrungen Sorge getragen wird. Diese Verzerrung, welche Kissenverzerrung genannt wird, ergibt sich, aus der !Datsache, daß der Elektronenstrahl bei Ablenkung vom Zentrum eines relativ ebenen Schirms einen größeren. Abstand zwischen Schirm und Elektronenquelle durchlaufen muß. Dabei erscheinen die Ecken eines rechteckigen Bildes unverhältnismäßig aufgeweitet. Ein Verfahren zur Korrektur dieser Verzerrungen besteht in der Erzeugung von Hilfsmagnetfeidern, wobei dem Bild eine entgegenwirkende Verzerrung aufgeprägt wird. Allerdings ergibt sich bei einem derartigen Verfahren ein Verlust an Auflösung in den Ecken des Bildes· Bei einem weiterhin bekannten System zur Reduzierung von Kissenverzerrungen wird ein Resonanzfrequenzkreis verwendet, in dem die Ablenkslgnalformen durch ausgewählte Schaltkomponenten derart geformt wird, daß sich die gewünschte Gegenverzerrung ergibt. Bei einem derartigen System sind Ableaksignalformen mit nichtvariabler Prequenzrate erforderlich, damit ein gleichförmiger Korrektureffekt erreicht wird» Diese Art der Korrektur 1st daher für Kathodenstrahlröhren-Systeme» wie Oszillographen, nicht leicht anwendbar, in denen die Ablenkrate willkürlich veränderbar ist. Darüber hinaus ergibt sich ein zusätzlicher Veraerrungstyp oder ein Verlust an Auflösung im Bild der Kathodenstrahlröhre, speziell bei Weitwinkelablenkung und einem relativ ebenen Schirm, aus der Defokussierung des Elektronenstrahls der

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Röhre, wenn dieser aus dem Schirmzentrum heraus über den. Schirm abgelenkt wird. Obwohl schon elektronische Schaltungen zur dynamischen Korrektur von Kissenverzerrungen vorgeschlagen wurden, führt der Defokussierungseffekt trotz Änderung in der Ablenkrate und ähnlichem zu einer Beeinträchtigung des Bildest welche durch derartige Schaltungen nicht auszuschließen ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte und vereinfachte Ablenkschaltung für Kathodenstrahlröhren anzugeben, mit der ein Bild größerer Klarheit und geringerer Verzerrung zu erhalten ist. Dabei sollen Kissenverzerrungen im Bild ausgeschaltet werden, während gleichzeitig eine Korrektur der Fokussierung des Elektronenstrahls der Röhre vorhanden ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Ablenkschaltungsanordnung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch folgende Merkmale gekennzeichnet: eine erste Singangeklemme zur Aufnahme eines horizontalen Ablenksignals, und eine zweite Eingangsklemme zur Aufnahme eines vertikalen Ablenksignals, eine erste und zweite Quadrierstufe zur Erzeugung von elektrischen Größen proportional zu den Quadraten der Ablenkeignale, Stufen zur Aufnahme der elektronischen Größen von der ersten und zweiten Quadrieretufe and eur Erzeugung von dazu proportionalen KorrekturSignalen, die zur Korrektur

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von Kissenverzerrungen im Bild der Kathodenstrahl röhre in Verbindung mit dem an der ersten bzw. zweiten Eingangsklemme empfangenen Horizontal- bzw. Vertikalablenksignal auf die Horizontal- bzw. Vertikalablenkeinrichtung gegeben werden, eine Additionsstufe zur Erzeugung einer elektronischen Größe,die proportional zur Summe der Quadrate der Ablenksignale ist, und eine Schaltung zur ^ Ankopplung des Ausgangssignals der Addierstufe an die iOkussierelektrode der Kathodenstrahlröhre.

In der erfindungsgemäßen Ablenkschaltungsanordnung für Kathodenstrahlröhren wird also ein erstes Korrektursignal erzeugt, das proportinnal zu dem Wert ist, der sich aus dem Quadrat eines ersten Ablenksignals multipliziert mit einem zweiten Ablenksignal ergibt. Dieses Korrektursignal wird dann vom zweiten Ablenksignal beim Einspeisen in die Ablenkeinrichtung der Kathodenstrahl- W röhre subtrahiert. Weiterhin wird ein zweites Korrektursignal erzeugt, dessen Wert proportional zum Quadrat des zweiten Ablenksignals multipliziert mit den ersten Ablenksignal ist. Dieser letztgenannte Korrekturwert wird beim Einspeisen in die Ablenkeinrichtung der KathodenstrahWhre vom ersten Ablenksignal subtrahiert. Als Ergebnis der Subtraktion der Korrektursignalwerte werden Kiesenverzerrungen vollständig eliminiert. Weiterhin werden die für ' die Kissenverzerrungskorrektur erzeugten Quadrate des ersten

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und zweiten ATSenksignals addiert und auf die Fokussierelektrode der Kathodenstrahlröhre gegeben, wodurch die richtige Elektronenstrahli'oicussierung erhalten bleiLt, wenn der Elektronenstrahl vom Zentraum des Schirms der Elektrodenstrahlröhre abgelenkt wird.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungs- i beispiels anhand der figur. Es zeigt:

Fig. 1 eine Sarstellung eines mit Kissenverzerrungen behafteten Ablenkrasters einer Kathodenstrahlröhre;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Geometrie- und Brennpunktkorrekturschaltung gemäß der Erfindung; und

Fig. 3 ein Schaltbild eines wesentlichen Teils der Schaltung nach Fig. 2.

Fig. 1 zeigt ein Ablenkraster einer Kathodenstrahlröhre, das mit Kissenverzerrungen behaftet ist. Ersichtlich werden Rasterlinien, welche gemäß der Eingangsinformation horizontal und vertikal verlaufen sollen, vom Zentrum des Rasters weggebogen, da der das Raster erzeugende Elektronenstrahl in zwei Koordinaten vom Rasterzentrum abgelenkt wird. Wie oben erwähnt, ist die relative Eben - · heit des Schirms der Kathodenstrahlröhre ein wesentlicher

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Grund für diese Verzerrung, wobei der Auftreffpunkt eines "beispielsweise in der Y-Richtung um einen gewissen Betrag abgelenkten Elektronenstrahls auf dem Schirm weiter in der Y-Richtung verschoben wird, da auch eine Ablenkung in der X-Richtung stattfindet. Es kann gezeigt werden, daß in einer ebenen Kathodenstrahlröhre mit magnetischer Ablenkung die Ablenkung D und die Ablenkung D infolge von Strömen i und i , welche im Ab-

«y ■*· Or

lenkjoch fließen, mit guter Nährung durch folgende Formeln gegeben sind:

^Dx =

(l-h²i_y ²)

Darin bedeutet

d der Abstand vom Zentraum der Ablenkung zum Schirm der Kathodenstrahlröhre, während h und k auf die Ablenkempfind, lichkeit bezogene Konstanten sind. Diese Ausdrücke bezeichnen ein Raster einer Kathodenstrahlröhre, das mit Kiesenverzerrungen behaftet ist, wie sie beispielsweise in Pig. I dargestellt sind.

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Es kann weiterhin gezeigt werden, daß die X- und Y-Eingangsablenksignale zur Korrektur dieser Geometrieverzerrungen in einer Annäherung erster Ordnung derart geändert werden sollen, daß τοη ihnen Werte abgezogen

2 2 werden, welche proportional zu XY "bzw. X Y sind.

Die Schaltung nach Fig. 2 liefert diese Werte zur Erreichung der gewünschten Korrektur. Gemäß Pig. 2 wird ein X-Ablenksignal auf eine Klemme 10 gegeben.

Die Klemme 10 ist mit einem positiven Eingang eines

_Afferential-Rückkopplungsverstärkers 12 verbunden, dessen Ausgangan eine erste Klemme einer X-Ablenkspule angeschaltet ist. Diese Spule bildet einen Teil des magnetischen AblenkJoches der Kathodenstrahlröhre. Der Verstärker 12 ist ein Gleichstromverstärker, mit hoher Verstärkung und positivem sowie negativem Eingang. Der Verstärker 12 liefert ein Ausgangssignal, das direkt proportional zu seinem positiven Eingangssignal und umgekehrt proportional zu seinem negativen Eingangssignal j ist. Die andere Klemme der X-Ablenkspule ist über eine Impedanz - im Ausführungsbeispiel ein Widerstand 16 zu einem Bezugspotentialpunkt geführt.

Der Verbindungspunkt zwischen der Spule 14 und dem Widerstaxi 16 ist auf eine positive Eingangsklemme eines zweiten Differential-Rückkopplungsverstärkers 18 geführt, welcher dem Verstärker 12 entspricht. Die negative Eiagangeaemme des Verstärkers 12 ist über einen

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Widerstand 20 zum Potentialbezugspunkt geführt. Der Ausgang des Verstärkers 18 ist über einen Widerstand 22 an die negative Eingangsklemme des Verstärkers 12 angekoppelt, um eine negative Rückkopplungsschleife für den Verstärker 12 zu vervollständigen. Ein Rückkopplungswiderstand 24 verbindet den Ausgang des Verstärkers 18 mit seiner negativen Eingangsklemme, wodurch eine nega- m tive Rückkopplungsschleife für denVerstärker 18 gebildet wird. Ein negativer Widerstand 26 legt die negative Eingangsklemme des Verstärkers 12 an derJBezugspotentialpunkt.

Das auf eine klemme 28 gegebene Y-Eingangsablenksignal wird über einen dem oben beschriebenen Kreis entsprechenden Kreis auf eine Y-Ablenkspule 30 gegeben, wobei entsprechende Komponenten mit entsprechenden Bezugszeichen versehen sind. Die Wirkungsweise des Y-Ablenkkreises ' entspricht der des X-Ablenkkreises·

Die Wirkungeweise des bisher beschriebenen Schaltungsteils ist die folgende:

Der Verstärker 12 liefert in Abhängigkeit von der Änderung des auf die Klemme 10 gegebenen X-Ablenksignals einen Strom i durch die X-Ablenkspule 14· Der Verstärker 18 und der Wideretand 22 bilden in Verbindung mit der Spule 14

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den negativen Rückkopplungskreis für den Verstärker 12, wobei die Differenz zwischen dem positiven und negativen Eingangssignal des Verstärkers 12 auf einen kleinen Wert reduziert wird. Die Schaltung arbeitet so, dafl bei zunehmendem X-Ablenksignal an.der Klemme 10 der Strom i durch die Spule zunimmt, bis die negative Spannung an der negativen Eingangsklemme des Verstärkers 12 si© soweit ändert, daß sie der Änderung an der Klemme 10 angepaßt ist. Die auf den negativen Eingang des Verstärkers 12 gegebene Spannung wird vom Verstärker 18 geliefert, welcher seine Eingangsspannung vom Spannungsabfall am Widerstand 16 erhält. Die letztgenannte Eingangsspannung ist proportional zum Strom i in der X-Ablenkspule 14· Da die auf die negative Eingangsklemme des Verstärkers 12 gegebene Spannung und der Strom i durch die X-Ablenkspule 14 direkt proportional sind, wird erzwungen, daß der Strom durch die Spule eine lineare Punktion von X wird. Daher wirkt der Rückkopplungskreis ( des Verstärkers 12 einschließlich des Verstärkers 18 derart, daß die Stromänderung in der Ablenkspule als Funktion von Änderungen in der angelegten Ablenkspannung linearisiert wird; es ist jedoch zu bemerken, daß der Strom in dieser Spule aufgrund ihres induktiven Widerstandee nicht direkt proportional zu einer lediglich an sie angelegten Spannung ist.

Weiterhin enthält die Korrekturschaltung nachPig. 1 zur 909822/0892

Reduzierung bzw. zur Eliminierung von Kissenverzerrungen eine Quadrierstufe 32, welche als Eingangssignal das Ausgangssignal des Verstärkers 18 empfängt. Das äusgangssignal des Verstärkers lö ist, wie oben beschrieben, auf den Vrert X des X-Ablenksiguals bezogen, d.h. das Ausgangssignal des Verstärkers 18 ist proportional zum X-Ablenksignal. Der Ausgangskreis des Verstärkers fe besitzt eine geringe impedanz, so daß sich dieser Verstärker als !Treiberstufe für die Quörierstufe 32 eignet.

In der Quadrierstufe 32 werden, wie im folgenden noch genauer beschrieben wird, die Quadriereigenschaft eines

Feldeffekt-Transistors ausgenutzt, um ein zu X proportionales Ausgangssignal zu erzeugen. Das letztgenannte Signal wird auf einen Eingang einer Differential-Vervielfacherstufe 34 gegeben. Diese Differential-Vervielfacherstufe 34 erhält vom Ausgang des Differential-Rückkoppplungsverstärkers 18· ein zweites Eingangssignal,

ο das poportional zu Y ist, und multipliziert X mit Y, wobei sich ein negativer Wert des Produktes auf einer leitung 36 ergibt. Die leitung 36 ist ihrerseits mit dem negativen Eingang des Differential-Rückkopplungsverstärkers 18* verbunden. Auf diese Weise wird das Korrektursignal -X²Y zum Ablenksignal hinzuaddiert, dem der Strom i¹ in der Y-Ablenkspule 30 proportional ist. Generell ist ersichtlich, daß der Strom i« durch den Korrekturwert in einer negativen Richtung geändert wird, da der Korrektur-

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wert -X Υ an der negativen Eingangsklemme des Verstärkers 18* geliefert wird und da der Verstärker 18' die negative Eingangsklemme des Verstärkers 12' speist.

Auf diese Weise wird ein Wert X Y vom Ablenkstrom subtrahiert. Anders ausgedrückt, bildet der Korrekturwert

-XY einen Teil des negativen Eingangssignals des Verstärkers 18^f, das andererseits durch, den Rückkopplungswiderstand 24 * geliefert würde. Als Ergebnis unter- ä

ü heidet sich der Strom i¹ von der Proportionalität zum

2 Eingangsablenksignal proportional zum Abtrag -x Y,

Der X-Ablenkstrom i in der Spule 40 wird entsprechend des einen Korrekturkreises geändert, welcher eine Quadrierstufe 38 enthält, die als Eingangssignal einen zum Wert von Y am Ausgang des Verstärkers 18* proportionalen Wert erhält. Auch die Quadrierstufe 38 enthält einen FeId-

effekt-Transistor und erzeugt ein zu Y- proportionales Ausgangssignal, das auf einen Eingang der Differential-Vervielfacherstufe 40 gegeben wird. Weiterhin erhält die Differential-Vervielfacherstufe 40 ein zum Wert X am Ausgang des Verstärkers 18 proportionales Eingangssignal

und erzeugt ein negatives Produkt -XY auf einer Leitung 42. Die Leitung 42 führt diesen Korrekturwert auf den negativen Eingang des Verstärkers 18, wodurch der Strom in der X-Ablenkspule la Übereinstimmung damit geändert wird.

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Die Werte X und Y , die in der oben beschriebenen Kissenverzerrungs-Korrekturschaltung erzeugt werden, gelangen als Eingangssignale auf eine Additionsstufe 44· Wie im folgenden noch genauer beschrieben wird, werden

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die Werte X und Y in zufriedenstellender Weise derart von der Differentialvervielfacherstufe geliefert, daß unerwünschte Gleichstromwerte eliminiert werden.

Die Additionsstufe 44 liefert auf einer leitung 46

2 2
ein Ausgangssignal X +Y zur Einspeisung in eine Klemme 48 einer spannungsmäßig schwimmenden Speisespannungsklemme 50 (floating power supply). Diese Speisespannungsquelle besitzt eine Wicklung 52, welche induktiv mit anderen Wicklungen auf einem Speisespannungstransformator 54 gekoppelt ist. Der.Transformator besitzt weiterhin eine Ausgangs- und Rückkopplungswicklung 56 eines Oszillators 58. Ein Ende der Wicklung 52 ist über Widerstände 60 und 62 mit der Klemme 48 gekoppelt, während das andere Ende der Wicklung 51 an die Kathodeeines Diodengleichrichters 64 angeschaltet ist. Die Anode des Gleichrichters 64 ist über Widerstände 68 und 70 mit einer Speisespannungsquelle 66 verbunden. Pilterkapazitäten 69 und 71 verbinden entsprechende Endender Widerstände 60 und 68. Ein Spannungsteiler mit einem Potentiometer 72 um einen Widerstand 74 ist in dieser Reihenfolge zwischen die Klemmen 66 und 48 geschaltet, während der bewegliche Sohleifer des Potentiometers 72 an eine

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Fokuesierelektrode 76 der Kathodenstrahlröhre 78 angeschaltet ist, für welche die Spulen 14 und 30 das Ablenkjoch, darstellen. Ein Verschnellerungskreis mit einem Widerstand 80 und einer Kapazität 82, welche inSerie liegen, liegt zwischen der Klemme 48 und dem beweglichen Schleifer des Potentiometers 72.

Die spannungsmäßig schwimmende Spannungsquelle 50 liefert ein relativ hohes negatives Potential an der Ifokussierelektrode 76 der Kathodenstrahlröhre, wobei dieses Potential ausreichend hoch ist, wie dies für eine derartige Elektrode erforderlich ist. Die Wicklung 52 besitzt eine große Anzahl von Windungen im Vergleich zu den Wicklungen 56 des Oszillators 58, so daß das Ausgangssignal des Oszillators auf einen großen Wechselstromwert nach oben übersetzt wird. Der Gleichrichter 64 richtet diesen Wechselspannungswert, wobei eine hohe negative Spannung an der Klemme 66 bezogen auf die Klemme 48 entsteht. Diese negative Spannung wird durch die Filterkapazitäten 69 und 71 und die in Serie zwischen die liokluag und die Ausgangsklemme 66 und 48 gekoppelten Widerstände gefiltert.

Der bewegliche Schleifer des Potentiometers 72 kann so einjustiert werden, daß das richtige Fokussierpotential für die Elektrode 76 ausgewählt wird, so daß ein an einer Kathode 86 erzeugter Elektronenstrahl 84 richtig auf das

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Zentrum des Schirms der Kathodenstrahlröhre fokussiert wird. Dann wird bei Ablenkung des Elektronenstrahls vom Zentrum des Schirms die Brennlänge der elektrostatischen Linse innerhalb der Kathodenstrahlröhre in gewünschter Weise verändert, um eine gute Fokussierung aufrechtzuerhalten. Es kann gezeigt werden, daß eine gute Korrektur erster Ordnung dann erhalten wird, wenn eine zu X +Y proportionale Signalformsuf die Fokussierelektrode gegeben wird. Daher wird die Klemme 48 der Speisespannungsquelle nicht direkt an Erde sondern an die Leitung 46 geführt, welche das gewünschte Korrektursignal liefert. Ist eine Ablenkung vom Zentrum der Rohre vorhanden, so wirde der gewünschte Betrag au Korrektur auf die i'okuasierelektroue 76 gegeben, da der Spannungswert der

2. gesamten üpeisespannungsquelle 50 durch den Betrag X +Y erhöht wird, so daß der durch denElektronenstrahl 84 auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre erzeugte Fleck in der richtigen Fokussierung bleibt.

Der Transformator 54 besitzt eine Wicklung 88 und eine Wicklung 90, welche ebenfalls eine relativ große Anzahl von Windungen besitzen, so daß in ihnen hohe Spannungen induziert werden. In Serie zur Wicklung 88 liegt ein Diodengleichrichter 92, dessen Kathode an eine erste Klemme der Wicklung 88 angeschaltet ist, während in die verbleibende Klemme der Wicklung Erde geschaltet ist.

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Zwischen die Anode des Gleichrichters 92 und die Kathode 86 der Kathodenstrahlröhre 78 ist ein Widerstand 96 geschaltet, während zwischen die Klemmen des Widerstandes 96 und Erde zu Filterzwecken Kapazitäten 98 und 100 eingeschaltet sind. Als Konsequenz der Wirkungsweise dieses Kreises wird eine geeignete hochnegative Spannung an der Kathode 86 der Kathodenstrahlröhre erzeugt.

Ate Ende der Wicklung 90 ist eine Serienschaltung von Widerständen 102 und 103 an eine Klemme 104 geschaltet, während das andere Ende der Wicklung 90 über die Serienschaltung einer negativpoligen Dioden 106 sowie Widerständen 108 und 109 an eine Klemme 110 angeschaltet . ist. Zwischen die entsprechenden Enden der Widerstände 102 und 103 sind Pilterkapazitäten 112 und 114 eingeschaltet. Zwischen die Klemmen 104 und 110 ist ein Spannungsteiler mit einem Widerstand 116 und einem Potentiometer Hg eingeschaltet, dessen "beweglicher Schleifer über einen Widerstand 122 an ein Gitter 120 der Kathodenstrahlröhre angeschaltet ist. Ein ^MZ"-Signal, beispielsweise ein l'astsignal, kann auf die Klemme 104 gegeben werden, wobei die Spannung des Gitters 120 selektiv von einem die Emission des Elektronenstrahls 84 verhindernden Bierfcial auf ein die Emission ermöglichendes Potential geändert werden kann. Bs ist festzustellen, daß der die Wicklung 90 und die Kapazität 106 enthaltende Kreie

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eine potentialmäßig schwimmende Versorgung bildet, welche anstelle von Erde das "Z"-Signal als Bezug benutzt. Ein die Serienschaltung eines Widerstandes 124 und einer Kapazität 126 enthaltender Verschnellerungskreis ist zwischen die Klemme 104 und das Gitter 120 geschaltet, wobei das Gitter 120 vom Rest der Spannungsdur ch
versorgung/den Widerstand 122 getrennt ist«, Der

^ Widerstand 122 ist ausreichend groß, so daß sich die Ladung der Kapazität 126 während der kurzen Periode, welche zum Erreichen des mehr positiven Zustandes der Potential-Schwimm-Spannungsversorgung am Beginn eines Tastimpulses erforderlich ist, nicht wesentlich geändert wird. Speisespannungsquellen dieser Art sind beispielsweise in der US-Patentschrift 2,804»571 beschrieben.

Pig. 3 zeigt ein Schaltbild einer speziellen Ausfüh-" rungsform von !eilen, der in Pig. 2 in Blockschaltbild-Porm dargestellten Schaltung gemäß der Erfindung. Gemäß Pig- 3 erhält ein erster Verstärker 128 ein dem X-Ablenksignal an einer Klemme 130 proportionalen Wert vom Ausgang des Verstärkers 18 in Pig. 1 und liefert an einem Punkt 132 ein dem absoluten Wert des X-Ablenksignal proportionales Ausgangssignal. Zwischen die Klemme 103 und den Punkt 132 ist eine erste Diode 133 eingeschaltet, während eine zweite entsprechend gepolte Diode zwischen dem Kollektor eines !Transistors 136 und dem

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Punkt 132 geschaltet ist. Der Transistor 136 erhält das Eingangssignal von der Klemme 130 über einen Widerstand 138 an seiner Basiselektrode, wobei eine Rückkopplung über einen dem Widerstand 138 gleichen Widerstand I40 vorgesehen ist, so daß der Transistor 136 eine Inversion mit der Verstärkung 1 durchführt. Daher wird zum Punkt 132 ein dem Absolutwert des X-Ablenksignals proportionales Ausgangssignal geliefert. Ein Verstärker 141 erhält entsprechend einEingangseignal voηeiner Klemme 142, das proportional zum Y-Ablenksignal ist und von Ausgang des Verstärkers 18' in Pig. 2 geliefert wird. Dieser Verstärker führt den abeoluten Wert dieses Signals zu einem Punkt 144* Die Wirkungsweise des Verstärkers 141 entspricht der des Verstärkers 128.

Der Punkt 132 ist über einen Widerstand 142 und eine dazu parallel liegende Kapazität 150 an die Steuerelektro de eines Peldeffekt-Iransistors 146 angekoppelt. Die Steuerelektrode des Peldeffekt-Transistore I46 ist weiterhin an den Mittelpunkt eines aus Widerständen 152 und 154 bestehenden Spannungsteilers angeschaltet, welcher zur Eineteilung des richtigen Spannungsniveaus für die Steuerelektrode zwischen -20 und -100 Volt liegt. Die Quellenelektrode des Peldeffekt-Iransistors liegt an -20 Volt, während die Senkenelektrode an die B_ezugsklemmen eines Paares von in Differentialverstärkerschal-

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tungen geschalteten Verstärker-elementen - im Ausführungsbeispiel die Emitterlektroden von Transistoren 156 und 158- angeschaltet ist.

Der Feldeffekt-Transistor 146 bildet ein prinzipielles Element der Quadrierstufe, die in Hg. 2 mit 32 bezeichnet ist. Viele Feldeffekttransistoren besitzen eine quadratische Übertragungscharakteristik und können daher einen Strom in der Senkenelektrode liefern, welcher proportional zum Quadrat derEingangsspannung im Punkt 132 ist. Im Fall des Transistors 46 ist dieses Ausgangs-

signal proportional zu X . Ein entsprechender Feldeffekt-Transistor 160 bildet das prinzipielle Schaltelement der Quadrierstufe 38, welche ihr Eingangssignal vom

Punkt 144 erhält und ein zu Y proportionales Ausgangssignal an der Senkenelektrode des Feldeffekt-Transistors 160 liefert.

Die Transistoren 156 und 158 stellen die Hauptschaltelemente der Differential-Verstärker-Vervielfacherstufe 34

2 dar, welche, wie dargestellt, einen zu X proportionalen tfert an den gemeinsamen Emitterelektroden der Iranüiütoren 156 und 15ö aufnimmt. Weiterhin erhält die Stuie 34 eine zum Y-Ablenksignal proportionale Spannung über einen Widerstand 162 von der Klemme 142 an der Basis des Transistors 158. Die Basis des Transistors 156 ist an den beweglichenSchleifer eines Potentiometers 164 angeschaltet,

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das zwischen vorgegebenen Spannungswerten liegt. Dieses Potentiometer stellt eine Yertikalabgleich-Geometrie-Regelung dar, wie im folgenden noch genauer erläutert wird. Ist i-, der K&llektorstrom des Transistors 156 und ±2 der Kollektorstrom des Transistors 158, so kann gezeigt werden, daß mit guter Nahrung folgende Bedingungen geltenj

. FX² , GX²Y „„, , PX² GX²Y "

¹I = τ- ⁺ νς~ · ^{und 1}2 = τ - -νς-

In diesen Formeln ist V_Q = ^- . Darin bedeuten k die Boltzmann^fsche Konstante, T die absolute Temperatur des Transistors, q. die Elektronenladung und F und G Konstanten.

Die Kollektoren der Tmisistoren 156 und 158 sind an die Eingangsklemmen eines Differentialverstärkers mit Transistoren 166 und 168 angeschaltet. Speziell sind die Kollektoren der Transistoren 156 und 158 mit den entsprechenden Basen der Transistoren 156 und 158 verbunden. Die Emitter der Transistoren 156 und 158 sind durch ein Netzwerk gekoppelt, das einen zwischen dem Emitter des Transistors 166 und einen Punkt 172 geschalteten Widerstand 170 sowie einen zwischen denEmitter des Transistors 168 und dem Punkt 172 geschalteten Widerstand 174 enthält· Ein Widerstand 176, dessen Widerstandswert größer als äer der Widerstände 170 und 174

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ist, ist zwischen den Punkt 172 und einem Punkt positiven Potentials geschaltet· Andererseits kann die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors in Serie mit einem Widerstand anstelle des Widerstandes 176 verwendet werden, wobei die Basis eines derartigen (Transistors an einer vorgegebenen Spannung liegt,. Die Emitter der Transistoren 166 und 168 sind durch die Serienschaltung eines Widerstandes 184 und eines variablen Widerstandes 186 verbunden, wobei der Widerstand 186 eine Vertikalgeometrieregelung darstellt, wie im folgenden ν noch erläutert wird. Die Kollektoren der Transistoren 166 und 168 sind über Lastwiderstände 180 und 182 an eine Quelle negativen Potentials angeschaltet.

Der die Transistoren 166 und 168 enthaltende Kreis wirkt als Differentialverstärker, so daß entsprechende, auf die Basen dieser Transistoren gegebene Eingangssignale einen entgegengesetzten Effekt auf das Ausgangssignal dieses Verstärkers ausüben. Dieses Ausgangesignal wird am Kollektor des Transistors 168 über einen Widerstand 178 abgenommen. Das Ausgangssignal ist proportional zu ¹I ~ ^Z ^^zw* ^{zur Differöa2!} äer in den Las twi der ständen der Transistoren 156 und 158 fließenden Ströme, Daher ist das Ausgangssignal dieses Differentiaiverstärkera mit denTransietoren 156 und 158 gleich -HX²T, worin H eine Konstante bedeutet· Dieses Ausgangssignal wird in geeigneter Weise auf die Leitung 36 gegeben, welche zum

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negativen Eingang des Verstärkers 18 ^l in Pig. 2 führt. Es ist ersichtlich, daß dieses am Sollektor des Transistors 168 abgenommene Signal ein negatives Vors;eichen besitzt, da es sich umgekehrt proportional mit dem Y-Eingangssignal an der Klemme 142 ändert.

Der die Transistoren 156, 158, 166 und 168 enthaltene Kreis bildet die Differential-Vervielfacherstufe, welehe inPig. 2 mit 34 bezeichnet ist. Entsprechend bildet ein Transistoren 156·, 158^f, 166» und 168» enthaltender Kreis die Differential-Vervielfacherstufe 40 nach Pig. 2, deren Wirkungsweise gleich der der Stufe 34 ist. Der

Differential-Vervielfacherkreis 40 liefert auf der leitung ρ

42 ein zu -XY proportionales X-Korrektursignal, das auf den negativen Eingang des Verstärkers 18 in Pig· 2 gegeben wird.

Die auch in Pig. 2 mit 44 bezeichnete Additionsstufe

2 ρ
erhält X - und Y -Eingangssignale, und liefert ein X + Y - Ausgangesignal. Diese Stufe enthält Pig. 3 einen Transistor 188, welcher an seiner Basis von einem Funkt 190 ein Paar von Eingangssignalen erhält. Ein erstes Ehgangaslgnal wird von einem Koppelnetzwerk mit Widerständen 192 und 194ι welche zwischen den Kollektoren der !Transistoren 156 und 158 als Spannungsteiler geschaltet sind, abgeleitet. Der Mittelpunkt dieses Spannungsteilers ist über einen Additionswiderstand 196 an

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den Punkt 190 angekoppelt, wobei der Widerstand 196 eine iokussierungskorrektur-Symmetrieregelung darstellt, wie im folgenden noch erläutert wird. Ein zweites Eingangssignal für die Additionsstufe wird von einem zweiten Koppelnetzwerk abgeleitet, das Widerstände 198 und 200 enthält. Biese Widerstände sind als Spannungsteiler zwischen die Kollektoren der Transistoren 156· und 158* fc geschaltet. Der Mittelpunkt dieses Spannungsteilers ist über einenAdditionswiderstand 202 an den Punkt 190 geschaltet. Die Spannung am Verbindungspunkt der Widerstän-

de 192 und 194 ist proportional zu X , wobei unerwünschte Gleichspannungen ausgeglichen werden. Entsprechend ist die Spannung am Verbindungspunkt zwischen denWider-

2 ständen 198 und 200 proportional zu Y »

Der Transistor 188 der Idditionsatufe 55 ist als Operationsverstärker geschaltet, wobei zwischen dem Kollektor dieses Transistors und dem Eingangspunkt 190 ein Rück» kopplungszweig vorgesehen ist, der einen Widerstand 204 und einen variablen Widerstand 206 enthält. Eine Serienschaltung eines Widerstandes 207 und einer Kapazität zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände 204 und 206 sowie einem Potentialbezugspunkt bildet eine Phasenkorrektur zur Verhinderung von Verstärkeroszillationen. Dieser Verstärker arbeitet in an sioh bekannter Weise derart, daß das Ausgangaeignal am Kollektor des Transistors

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188 proportional zur Summe der an den Mittelabgriffen der Spannungsteiler 192, 194 sowie 198, 200 abgegriffenen Spannung ist, wobei diese Spannungen über die Additionswiderstände 196 und 202 auf die Basis des Transistors 188 gegeben werden. Auf diese Weise ist das auf die Leitung 46 gegebene Ausgangssignal proportional zu X² + Y . Die Leitung 46 ist an die Klemme 48 der Speisespannungsquelle 50 gemäß Fig. 2 angeschaltet.

Das Vertikalgeometrie-Abgleichspotentiometer 164 ist so eingestellt, daß die gleiche Kiasenverzerrungskompensation sowohl im oberen Bereich als auch im unteren Bereich des Anzeigeschirms der Sathodenstrahlröhre erhalten wird. Im speziellen die Transistoren 156 und 158 enthaltenden Kreis kompensiert diese Justierung alle Differenzen im Gleichspannungspotential zwischen denBasen der Transistoren 156 und 158. Entsprechend kann das Potentiometer 164¹ im Kreis mit den Transistoren 156' {

und 158* als Horizontalgeometrie-Abgleichsregelung bezeichnet werden, wobei dieses Potentiometer so eingestellt ist, daß die Klssenverserrungskompensation auf der linken und rechten Seite dee Anzeigeschirme der Kathodenstrahlröhre die gleiche ist.

Im Kreis mit den Transistoren 166 und 168 stellt der variable Wideretand 186 eine Verstärkungsregelung dar, wodurch

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der Betrag der Kissenverzerrungskompensation geändert werden kann. Der Widerstand 184 sowie der variable Widerstand 186 zwischen den Emittern der Transistoren 166 und 168 sowie die an den Widerstand 176 angeschalteten Widerstände 170 und 174 stabilisieren die Verstärkung des Kreises gegen mögliche Änderungen der Xransistoreigenschaften und ähnliches· Entsprechend fe dient der variable Widerstand 186' zur Einstellung der Amplitude des X-Korrektursignals auf derLeitung 42. Der variable Rtiokkopplungswiderstand 206 in der ^x Additionsstufe 44 dient zur Einstellung der Amplitude des gesamten Eokussierungskorrektursignals, so daß die Fokussierung der Kathodenstrahlröhre bei Ablenkung des Elektronenstrahls richtig beibehalten wird.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das im Vorstehenden beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. ™ Beispielsweise ist die Geometrie- und Fokussierungskorrektur-Schaltung gemäß der Erfindung nicht auf die beschriebene Ausführung in Verbindung mit magnetischen Ablenkungseinrichtungen beschränkt. Sie eignet sich zwar speziell für die Korrektur von Verzerrungen, welche bei der magnetischen Weitwinkelablenkung beobachtet werden; die Schaltung gemäß der Erfindung kann jedoch ebenso in Verbindung mit elektrostatischen Ablenkeinriehtungen verwendet werden. Entsprechend kann die Schaltung gemäß der Erfindung leicht bei magnetisch fokussierten Kathodenstrahlröhren verwendet werden.

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Claims

- 25 Patentansprüche

1. Abienkschaltungsanordnung für Kathodenstrahlröhren mit Horizontal- und Vertikalablenkeinrichtungen und einer Fokussierelektrode, gekennzeichnet durch eine erste Eingangsklemme (10) zur Aufnahme eines Horizontalablenksignals und eine zweite Eingangsklemme (28) zur Aufnahme eines Vertikalablenksignals, eine erste und zweite Quadrierstufe (32 bzw. 38) zur Erzeugung von elektrischen Größen, die proportional zu den Quadraten der Ablenksignale sind, Stufen (12,18,34 bzw. 12»,18*,40) zur Aufnahme der elektrisohen Größen von der ersten und zweiten Quadrierstufe (32 bzw. 38) und zur Erzeugung von dazu proportionalen Korrektursignalen, die zur Korrektur von Kissenverzerrungen im Bild der Kathodenstrahlröhre (86) in Verbindung mit dem von der ersten und zweiten Eingangsklemme (10 bzw. 28) empfangenen Horizontal- bzw. Vertikalablenksignal auf die I Horizontal- bzw. Vertikalablenkeinrichtung (13 bzw. 30) gegeben werden, eine Additionsstufe (44) zur Erzeugung einer elektrischen Größe, die proportional zur Summe der Quadrate der Ablenksignale ist, und durch eine Schaltung (50) zur Ankopplung des Ausgangssignals der Additionestufe (44) an die fokuaeierelektrode (76) der Kathoden, strahlröhre·

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2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe (34 bzw, 40) zur Aufahme der elektrischen Größen von der ersten und zweiten Quadrierstufe (32 bzw. 38) einen ersten, auf das Quadrat des Horizontalablenksignals ansprechenden Korrekturkreis zur Erzeugung einer in die Vertikalablenkeinrichtung (30) der Kathodenstrahlröhre (86) einzuspeisenden Kissenverzerrungs-

^ Korrekturgröße und einen zweiten, auf das Quadrat des Vertikalablenksignals ansprechenden Korrekturkreis zur Erzeugung einer in die Horizontalablenkeinrichtung (14) der Kathodenstrahlröhre einzuspeisenden Kissenverzerrungs-Korrekturgröße aufweist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2_$ dadurch gekennzeichnet, daß die Quadrierstufen (32,38) jeweils inen Kreis zur Erzeugung des Absolutwertes jeweils eines Ablenksignals und jeweils einen Feldeffekt-Transistor (146 bzw* 160) aufweisen, der den Absolutwert an seiner Steuerelektrode aufnimmt und ein dem Quadrat dieses Absolutwertes proportionales Ausgangssignal liefert.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturkreise, jeweils einen Differentialverstärker mit einem Paar von Steuerelementen (1561158 bzw· 156',158Mt deren B_ezugselektroden zusammengeschaltet sind undjewelIs eine dem Quadrat eines Ablenkeignale proportionale elektrische Größe empfangen,

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sowie ;jeweils ein an beide Ausgangselektroden der Steuerelementenpaare eingeschaltetes Koppelnetzwerk zur Zuführung eines dem Quadrat jeweils eines Ablenksignals proportionalen Eingangssignals zur Addierstufe (44) aufweisen.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4_f

dadurch gekennzeichnet, daß eines der Steuerelemente (158) an seiner Eingangsklemme eine dem Vertikalablenksignal proportionale Größe aufnimmt und daß der entsprechende Korrekiurkreis derart ausgebildet ist, daß er einen Korrekturwert liefert, welcher dem Produkt des Vertikalablenksignals und des Quadrates des Horizontalablenksignals proportional ist.

6. Schaltungsanordnung naoh einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sohaltung (50) zur Ankopplung des Ausgangesignals der Addierstufe (44) an I die lOkussierelektrode (76) der Kathodenstrahlröhre (86) eine Hoohspannungs-Speisequelle mit schwimmendem Potential zur Anhebung der Pokussierelektrode auf eine relativ hohe negatiye Spannung umfaßt, daß die Speisequelle einen Transformator mit einer Wicklung (52) aufweist, deren eines Ende an die Fokuasierelektrode angekoppelt ist und daß in Reihe zur Wicklung des Traneformatore ein Gleichrichter (64) geschaltet ist, der so gepolt ist, daß an der Pokuesierelektrode eine negatiye Spannung in beaug auf den Ausgang der Addieretufe steht.

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7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen (34» 40) zur Aufnahme der elektrischen Größen von der ersten und zweiten Quadrierstufe (32,38) die folgenden Schaltkreise umfassen: eine erste Vervielfacherstufe (40) zur Aufnahme einer dem Horizontalablenksignal proportionalen Größe und der von der zweiten Quadrierstufe (38) gelieferten elektrischen Größe, die aus diesen Größen eine elektrische

^ Größe erzeugt, welche dem Produkt aus dem Horizontalablenksignal und dem Quadrat des Vertikalablenksignals proportional ist.

ein Schaltkreis (12,18) zur Modifizierung des auf die Horizontalablenkeinrichtung (14) der Kathodenstrahlröhre (86) gegebenen Horizontalablenksignales, weloher die von der ersten Vervielfacherstufe (40) erzeugte elektrische Größe vom Horizontalablenksignal vor dem Einspeisen in die Horizontalablenkeinrichtung (14) subtrahiert, eine zweite Vervielfacherstufe (34) zur Aufnahme einer dem

'■ Vertikalablenksignal proportionalen Größe und der von der ersten Quadrierstufe (32) gelieferten elektrischen Größe, die aus diesen Größen eine elektrische Größe erzeugt, welche dem Produkt aus dem Vertikalablenksignal und dem Quadrat des Horizontaiablenksignals proportional ist, und ein Schaltkreis (12·, 18·) zur Modifizierung des auf die Vertikalablenkeinriohtung (30) der Kathodenetrahlröhre (86) gegebenen Vertikalablenksignals, weloher die von der zweiten Vervielfaoherstufe (34) ereeugte elektrische Größe vom Vertikalablenksignal vor dem Einspeisen in die Vertikalablenkeinrichtung (30) subtrahiert.

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8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 "bis 7, gekennzeichnet durch, eine erste und zweite Quadrierstufe (32,38) mit jeweils einem Verstärker (128 bzw. Hl) zur Erzeugung von Absolutwerten der Ablenk3ignale sowie jeweils einem J?eHeffekt-3!ran8istor (146 bzw. 160) zur Aufnahme je eines Absolutwerkes der Ablenksignale und zur Erzeugung eines dem Quadrat des Absolutwertes proportionalen Ausgangssignals» Stufen zur Aufnahme der elektrischen Größen von der ersten und zweiten Quadrierstufe, ein erstes und zweites Paar von als Differentialverstärker geschalteten Verstärkerelementen (156, 158 bzw. 156*, 158Mi wobei jedes Paar eine gemeinsame Bezugsklemme zur Aufnahme einer entsprechenden quadratischen Größe und eine Eingangsklemme zur Aufnahme jeweils eines der Ablenksignale aufweist, einen ersten und zweiten Differentialverstärker (166, 166', 168,168^f) , welche die Ausgangseignale an den Ausgangselektroden der als Differentialverstärker geschalteten entsprechenden Verstärkerelementenpaare (156,158 bzw. ' 156*,158*) als Eingangssignale erhalten, Kreise zur Addition der Ausgangssignale der Differentialverstärker (166,166% 168,168*) zu den an der ersten und zweiten Eingangsklemme (10,28) aufgenommenen Ablenksignale, derart, daß das Auegangesignal des ersten Differentialverstärkers im Sinne einer Reduzierung der Verzerrung dem an der zweiten Eingangsklemme aufgenommenen Ablenkeingangssignal hinzuaddiert wird, während das Ausgangssignal des zweiten Differentlalverstärkers im Sinne einer Reduzierung der Verzerrung dem an der ersten Eingangsklemme aufgenommenen Ablenk-909822/0892

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eingangssignal hinzuaddiert wird, eine Additionsstufe (44) mit einem Paar von Eingängen, deren erster an die Ausgänge des ersten Paares von als Differentialverstärker geschaltetenVerstärkerelemente (156,158) und deren zweiter an die Ausgänge des zweiten Paares von als Differentialversürker geschalteten Verstärkerelemente (156',15S¹) angekoppelt ist, so daß die Additionsstufe ein der Summe der an den Eingängen aufgenommenen Eingangssignale proportionales Signal liefert ^ und durch eine als Speisespannungsquelle ausgebildete Schaltung (50) zur Ankopplung des Ausgangssignals der Additionsstufe an die Fokussierelektrode (76) des Kathodenstrahlröhre (86), wobei diese Speisespannungsquelle einen Transformator (54) mit einer Wicklung (52) aufweist, deren eine Klemme an die Fokussierelektrode und deren andere Klemme an den Ausgang der Additionsstufe angekoppelt ist.

9· Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da-' durch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinrichtungen orthogonal zueinander angeordnete magnetische Ablenkeinrichtungen (14,30) sind, daß für jede Ablenkeinrichtung eine Schaltung vorgesehen ist, die einen ersten Rückkopplungeverstärker (12 bzw. 12¹)» welcher ein Ablenksignal von einer der Eingangsklemmen (10 bzw. 28) aufnimmt und ein Ausgangssignal auf eine Klemme der Ablenkeinrichtung (14 bzw. 30) gibt, eine die zweite Klemme der Ablenkeinrichtung (13 bzw. 30) an einen Potentialbezugepunkt koppelnde Impedanz (16 bzw· 16») und einen zweiten Rückkopplungsverstärker (18 bzw.

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18«) mit einem an die zweite Klemme der Ablenkeinrichtung (14 bzw. 30) angekoppelten Eingang aufweist, wobei der Ausgang des zweiten Rückkopplungsverstärkers (1Θ bzw. 18·) zur Vervollständigung eines negativen Rtiokkopplungspfades an e neu Eingang des ersten Rtiokkopp lungs verstärkers (12 bzw. 12*) angekoppelt ist und daß die Kreise zur Addition der Ausgangssignale der Differentialverstärker (166 ^x ,168«) zu den Ablenksignalen als Koppelkreise ausge- ' bildet sind, welche die Ausgangssignale der Differentialverstärker als negative Eingangssignale auf die zweiten Bückkopplungsverstärker (I8,18^f) koppeln.

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