DE2018923C3 - Verstärker zum abwechselnden Umschalten des Stromflusses von einer induktiven Last auf eine andere induktive Last - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verstärker zum abwechselnden Umschalten des Stromflusses von einer is induktiven Last auf eine andere induktive Last, mit einer ersten, zweiten und dritten Klemme, an die jeweils eine konstante Spannung angeschlossen werden kann, sowie mit einem Paar unabhängig voneinander ansteuerbarer Stromquellen, von denen je eine Eingangsklemme für Urnscha'.tsägnale und ein.e Ausgangsklemme zum Anschluß an eine der induktiven Lasten aufweist.

In dem IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 10, Nr. II, April 1968, Seite 1681, ist eine Kaskodenschaltung der vorstehend bezeichneten Art beschrieben, mit der eine hohe Spannungsverstärkung für einen der in Reihe geschalteten Halbleiter durch eine spezielle Schaltung zur Gewinnung der Vorspannung erzielt wird. Diese besonders für monolithische Kreise vorteilhafte Schaltung ist jedoch nicht geeignet, relativ hohe Ströme, wie sie für induktive Lasten benötigt werden, schnell zu schalten.

In Electronic Engineering, 1967, Seiten 739—744, sind verschiedene schnelle transistorisierte Impulsverstärker beschrieben, die ebenfalls mit Kaskodenschaltungen j5 arbeiten. Diese Schaltungen besitzen zwar sehr kurze Anstiegszeiten der Impulsflanken, können wegen des hohen Innen widerstandes für das Schalten von Strömen mit entsprechend kurzen Übergangszeiten nicht verwendet w.rden. Auch der in der Auslegeschrift 12 92 198 beschriebene logarithmische Verstärker ist relativ breitbandig und enthält Dioden, die im exponentiellen Teil ihrer Arbeitskennlinie betrieben werden. Bei der Verwendung zum Schallen von induktiven Lasten verändert sich die Charakteristik dieses Verstärkers jedoch so stark, caß die Schaltzeiten in unerwünschter Weise sich verlängern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, zwei induktive Lasten, beispielsweise in der Form der magnetischen Ablcnkun^sspulen für einen Kathoden-Strahloszillographen, derart abwechselnd mit Strom zu versorgen, daß die Schaltzeiten möglichst kurz und damit die Bandbreite hinreichend groß wird, so daß sich bei der Kathodenstrahlanzeige hinreichend scharfe und unterscheidbare Konturen der angezeigten Symbole ergeben.

Zur Lösung ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Ausgangsklemme jeder der beiden Stromquellen über ein elektrisches Ventil von einem ersten Paar elektrischer Ventile mit der dritten Klemme (Masse in F i g. I) sowie mit der zweiten Klemme über eine Reihenschaltung gekoppelt ist, welche aus einem zweiten elektrischen Ventil von einem zweiten Paar elektrischer Ventile und einer der beiden induktiven Lasten besteht, wobei das erste elektrische Ventil in gleicher Weise gepolt ist wie das zweite elektrische Ventil.

Die Erfindung eieret sich besonders für die Stromversorgung zweiter induktiver Lasten, wie zum Beispiel Magneispulen, Relais oder Wicklungen. Wenn sie zur Steuerung entgegengesetzt gepolter Ablenkspulen von Kathodenstrahlröhren dient, kann eine Zentrierspannungals Bezugsspannung für den Eingangsverstärker verwendet werden.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein schematisches Schaltbild eines erfindungsgemäßen Ablenkverstärkers für sine Kathodenstrahlröhre;

Fig.2 und 3 schematische Stromlaufbilder von weiteren Ausführungsbeispielen der für die Ablenksteuerung von Kathodenstrahlröhren eingesetzten Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Ablenkverstärker für eine Kathodenstrahlröhre mit dem Vorverstärker 100, die Ausgangsstufe 120 mit Emitterbasisschp.'tung, sowie dem über den .Stromschalter 140 an da··»· Ablenkjoch 160 gekoppelten Verstärker mit Basisschaltung 130. Über die Eingangsklemme 101 gelangen die Eingangssignal an den Vorverstärker 100. der die in Emitterbas;-.schaltung angeordneten Transistoren 121 und 126 differentiell steuert, die wiederum einzeln die als Verstärker mit Basisschaltung geschalteten Transistoren 131 und 136 zur unabhängigen Aussteuerung der Wicklungen 161 und 166 des Ablenkjochs steuern. Die Wicklungen 161 und 166 sind gegeneinander geschaltet, wie aus der Punktkennzeichnung bei den Wicklungssymbolen der F i g. 1 hervorgeht. Wenn diese Wicklungen durch die entsprechenden Ausgangstransistoren 131 und 136 beaufschlagt werden, bewirken sie eine entgegengesetzt gerichtete Ablenkung des Elektronenstrahls einer Kathodenstrahlröhre, an welche sie gekoppelt sind.

Die normale Betriebsspannung wird an die Ausgangsstufen des Verstärkers zwischen der Kiemme + 10 Volt (in der Figur oben) und der Klemme —10 Volt (in der Figur unten) angelegt. Ein Ausgangskanal des Verstärkers besteht aus dem Widerstand 111, den Transistoren 121 und 131 sowie der Diode 141, die alle in Reihe geschaltet sind. Der zweite Ausgangskanal des Verstärkers besteht aus dem Widerstand 116, den Transistoren 126 und 136 sowie der Diode 146, die ebenfalls in Reihe geschaltet sind. Die mit dem Widerstand 171 in Reihe geschaltete Wicklung 161 wird durch den ersten Verstärkerkanal angesteuert, und die mit dem Widerstand 176 in Reihe geschaltete Wicklung 166 wird durch den anderen Kanal angesteuert. Die Gegenkopplung wird vom Knotenpunkt des Widerstandes 111 und des Emitters vom Transistor 121 sowie vom Knotenpunkt des Widerstandes 116 und des Emitters vom Transistor J26 an die Eingangsklemmen des Vorverstärkers 100 geführt.

Der Stromschalter 140 trennt die Stufe mit Emitterbasisschaltung des Ausgangstransistors von der Induktionswicklung des (ochs und bildet einen zeitweiligen Strompfad für d" Ausgangsstufen, wenn die Ansteuerung von einer Seite oder einem Kanal des Verstärkers auf die andere Seite oder den anderen Kanal umgeschaltet wird. Gelangt ein Eingangssignal an die Eingangsklemmen 101, so sprechen der Vorverstärker 100 und die Stufe 120 in Emitterbasisschaltung linear an, und die Gegenkofplung der Emitter der Transistoren 121 und 126 wird praktisch sofort dem Vorverstärker zugeführt. Darin unterscheidet sich diese Schaltung von den bisher bekannten Schaltungen, wie z. B. der

USA-Patentschrift 29 64 67J und .33 03 380. in welchen das Gegcnkopplungssignal so lange vcr/ögerl wird, bis sich Strom in den Jochwicklungen aufbaut, tun Vorteil der Erfindung besteh! darin, daß mindestens ein Teil der Ausgangsstufe linear arbeitet, und der Strom nach Empfang der Eingangssignale mit einem hohen Grad von Genauigkeit einschwingen kann.

Der Strom von der an Masse gelegten Emitteraus- gangsstufe 120 gelangt an die an Masse liegende Rasisausgangsstufc 130. Die Emitter der Emitterbasisschaltung der Transistoren 121 und 126 werden über die Widerstände 111 und 116 an die -10 Volt Klemme angeschlossen. Die Emitter der Transistoren 131 und 136 sind mit den Kollektoren der Lmitlcrhasisschaltung 121 und 126 verbunden. \on denen sie angesteuert werden.

Der Stromschalter 140 besteht aus den Dioden 141 iinrl I4fi ührr wrlrhr· ciio Jochwirklnniii'ii 161 und 166 an die Kollektoren der Transistoren 131 und 136 gekoppelt sind, sowie aus den Dioden 143 und 148. über welche die Klemme für das Massepotential an die entsprechenden Kollektoren der Transistoren 131 und 136 gekoppelt ist. Jede positive Spannung kleiner als + 10 Volt kann mit dem Anschlußpunkt der Dioden 143 und 148 verbunden werden, da die Basen der Transistoren 131 und 136 an Masse liegen und die positive Kreisvorspannung + 10 Volt beträgt.

Die geerdete Basisausgangsstufe gewährleistet eine Widerstandsfähigkeit gegen starke Rücklaufspannungen, welche durch induktive Lasten erzeugt werden, wenn der Strom von einen auf den anderen Kanal umgeschaltet wird. Die Klcmmdiodcn 151 und 156 sind zwischen die Spannungsklemme für —50 Volt und den gesteuerten Ausgängen der Lasten geschaltet, um die Schwingung bzw. Spitze der Rücklaufspanniing auf einen negativen Pegel abzuklemmen, wenn sie in der beaufschlagten Wicklung induziert wird.

Natürlich kann man auch die an Masse liegende Basisausgangsstufe überhaupt vermeiden und die Klemmdioden 151 und 156 an eine Niederspannung ankoppeln, die genügt, um die Transistoren der Stufe mit hmitterDasissenaitung zu senuizen. uics wurac jedoch die Änderungsgeschwindigkeit des Flusses in den Lastwicklungen herabsetzen und die Umschaltung des Stromes von einer Wicklung auf die andere verzögern. Damit würde die effektive Bandbreite des Verstärkers verkleinert werden und sich eine Übersteuerung bzw. Sättigung der Ausgangstreiberstufe ergeben.

Der Stromschalter 140 steuert den Strom zu den Jochwicklungen 91 und 96 in Abhängigkeit von den Eingangssignalen und verhindert, daß die Ausgangsstufe während der Umschaltungen übersteuert wird. Eine Übersteuerung bzw. Sättigung der Ausgangsstufen würde übermäßige Speicherungsverzögerungen in den Transistoren ergeben. Die geerdete Emitterausgangsstufe arbeitet ungefähr in Klasse B, wobei ein kleiner Strom nahe am gemeinsamen Arbeitspunkt belassen wird, um ein Übergangskiirren zu vermeiden.

Die Arbeitsweise der Schaltung der F i g. 1 kann durch die Annahme der Stromleitung durch die Ausgangswicklung 161 und ihre Treibertransistoren 121 und 131 erklärt werden, wobei kein Strom in der anderen Seite des Verstärkers fließt Wenn dieser Zustand unbegrenzt herrscht, so liegt die Spannung am Kollektor des Transistors 131 bei +7 oder 8 Volt und gestattet so einen Spannungsabfall in der Diode 141, der Wicklung 161 und dem Widerstand 171.

Ein Eingangssignal auf die Ansteuerungsumschaltung von Wicklung 161 auf Wicklung 166 gelangt vom Vorverstärker 100 differentiell an die Basis-Emittcrkreise der Transistoren 121 und 126. wodurch der Transistor 121 abgeschaltet und der Transistor 126 beaufschlagt wird. Diese Stromumschaltung gelangt sofort an die Emitter der Transistoren 131 und 136, wodurch der Transistor 131 abgeschaltet und der Transistor 136 beaufschlagt wird. Da sich der Strom im joch nicht sofort ändern kann und da der im Transistor 131 fließende Strom sofort zu Null wird, wird der vorher durch die Diode 141 und den Transistor 131 geleitete Strom an die lochwicklung 166 und die Diode 156 geleitet, welche die sich in der Wicklung 166 aufbauende negative Rüeklaufspannung sperrt. Der Strom verkleinert sich mit einer Geschwindigkeit in Abhängigkeit von den entgegengesetzt gepolten Spannungen von — 50 und + 10 Voll. Somit können sich 60 Volt während der Stromabnahme in einer der Wicklungen an den lochwicklungcn aufbauen. Dies ermöglicht einen raschen Zusammcnfall des Stromflusses im Joch und den schnellen Aufbau des Flusses in entgegengesetzter Richtung zur Stromumschaltung von einer Wicklung auf die andere.

Während des Umschaltvorgangs bzw. des Übergangs ist die Diode 146 entgegengesetzt vorgespannt, und der Strom ⁽ür die Transistoren 126 und 136 wird durch die Diode 148 von der Massenklemmc hergeleitet. Die Ansteuerungsspannung für die Diode 148 ergibt sich \on dem Spannungsabfall am Basiswiderstand 138 ilcs Transistors 136. Der Strom s'eigt dann im Basiskreis dieses Transistors auf einen Pegel an. der zur Diirchstciicrungder Diode 148 genügt. Der Pegel dieses Basisstroms bewirkt keine merkliche Sättigung des Transistors.

Nachdem der Jochstrom zu Null wird, hört die Durchstcucriing der Diode 148 auf. und der Strom im Joch beginnt sich in einer Richtung an* zubauen, die der durch die Treiberstufen 126 und 136 bestimmten Spannung entgegengerichlei ist. Dieser Strom wird vollständig durch die Diode 146 weitergeleitet, da jetzt uer in uer ljiuuc

IMCDCIlUi:

Gleichzeitig liegen am Joch etwa 8 Volt an. da sich dei Kollektor des Transistors 136 fast auf Massepoteniia befindet. Wenn der Strom seinen neuen Pegel erreicht so bricht die am Joch liegende Spannung zusammen wodurch eine dem ursprünglichen Zustand ähnliche Bedingung entsteht, ausgenommen daß jetzt der Stroir durch die Diode 146. die Wicklung 166 und die

ίο Treibertransistoren 126 und 136 geleitet wird.

Ein Vorteil dieses Ablenkverstärkers zur Ablenkung eines Kathodenstrahls von einem Rand der Röhre zurr anderen besteht darin, daß 60 Volt für die halbe Ablenkung geliefert werden, obwohl die Normalspan nung nur 10 Volt beträgt. Somit ist die durchschnittliche am Joch während einer Vollauslenkung anliegende Spannung ca. 35 Volt, und die Verlustleistung dei Treiberausgangstransistoren entstand bei einer Span nung von nur 10 Volt. Dies bedeutet eine Verbesserung der Wirksamkeit gegenüber den meisten schneller Ablenkschaltungen.

Der Verstärker verkürzt die zum Umschalten dei Vollaussteuerung einer Wicklung auf die Vollaussteuerung in der anderen Wicklung benötigte Zeit um fast die

ds Hälfte. Während einer Halbauslenkung bewirkt die ar den Jochwicklungen liegende Spannung von 60 Volt daß der Strahl den Weg von einer Kante der Röhre bi; zum Mittelpunkt in einem Zwölftel der normaler

Zeitablenkung durchläuft. Die Summe aus diesem Zeitabschnitt und der normalen halben Durchlauf- oder Kippzeit für die restliche Ablcnkungsstreckc ergibt eine verbesserte Gesamtablcnkzeit von ¹In der normalen Zeitspanne.

Bei diesem Verstärker sind Jochwicklungen getrennt vom Gegenkopplungsteil angeordnet. Damit kann die Bantirjreite des Verstärkers für den Betrieb mit Kleinsignalen verdoppelt werden. Auch wird dadurch bewirkt, daß die Eigenfrequenz des )ochs nicht die .Stabilitätscigcnschaften des Verstärkers beeinflußt, wodurch sich die gewünschte höhere Bandbreite erreichen läßt.

Der Verstärker arbeitet sehr linear, und kein Teil k;inn übersteuert werden, obwohl der Verstärker mit Basisschaltung fast den Sättigungszustand erreichen kann. Daraus ergeben sich nur geringe Überschwingungen im Frequenzgang des Verstärkers. Die Folge ist ein schnelleres Ansprechen auf -Signale, da die Notwendigkeit für eine lineare Ausschwingzeit, wie sie für die üblichen EmitlerfolgcrvcrMärker erforderlich ist. hier nicht vorhanden ist.

Die erfindungsgcmäße Verstärkerausgangsstufe arbeitet sehr wirksam, wenn man sie unter dem (jcsichtspunkt der Leistung betrachtet, die zum F.rrcichcn einer bestimmten Ablenkgeschwindigkcil des Kathodenstrahls erforderlich ist. Um eine bestimmte Ablenkung zu erreichen, sind verhältnismäßig niedrige Steuerströme nötig, da die durch diesen Verstärker gesteuerten Ablenkjochc eine höhere Induktivität besitzen können als die durch herkömmliche Verstärker angesteuerten Joche. Dies ist möglich, weil das Joch nicht im Gcgcnkopplungskrcis des Verstärkers liegt.

Die Kollektor-Emitterkrcise der Transistoren 191 und 196 sind zwischen einer —50 Volt-Klemme und den Knotenpunkten zwischen dem Stromschaltcr 140 und dem Ablenkjoch 160 geschaltet. Der Kollektor des Transistors 191 ist mit der Ablenkwickliing 161 und der Kollektor des Transistors 1% mit der Ablcnkwicklung 166 verbunden. Diese Transistoren werden durch die Spannungsvergleichsschaltung 180 gesteuert, welche J¹IIA ζ| tr rvjlr» rtry r\r*n ΙίπιιίπικΙ Inntmnn IfII iin/l Λί\η

differential abgetasteten Ausgangssignalen an den Widerständen 171 und 176 vergleicht. Diese Transistoren leiten im nicht sättigenden Betrieb, wenn die Differenz zwischen den entsprechenden Signalen einen bestimmten Pegel übersteigt. F'ür die .schnelle Grobeinstellung des Kathodenstrahls stehen damit fast 60 Volt an den Ablenkwicklungen zur Verfügung. Solange Figuren auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre geschrieben werden, ist die Spannungsvergleichsschaltung 180 nicht beaufschlagt, da die Größe des entsprechenden Ausgangsstroms dem Eingangssignal nicht um den erforderlichen Schaltpegel nacheilt.

Während der Grobeinstellung des Kathodenstrahls wird auch eine der Klemmdioden 15t, 156 angesteuert, wenn der Strom von einer der Ablenkwicklungen 161, 166 auf die andere umgeschaltet wird. Daher ist der Strom in der an die beiden —50 Volt-Klemmen angeschlossenen —50 Volt-Stromversorgung klein, ι Während der Grobeinstellung in der Gegend des Mittelpunktes der Kathodenstrahlröhre blockieren die Klemmdioden 151 und 156 den Strain von der Stromversorgung, und wenn die Grobeinstellung außerhalb des Zentrums der Röhre erfolgt, so wird die ι —50 Volt-Stromversorgung nur einer der Schalttransistoren 191, 196 mit Strom versorgt Während der Aufzeichnung von Figuren auf den Bildschirm der Kathodenstrahlröhre wird kein Strom von den — 50 Volt-Klemmen entnommen.

Die an die Klemmdioden 151, 156 angeschlossene Klemme kann auch eine positive Spannung, z. B. +30 oder +50 Volt führen. Dies würde jedoch eine andere Hochspannungsversorgung bedingen, welche die Betriebskosten des erfindungsgemäßen Verstärkers erhöhen würde. Dadurch würde auch die an die Emitter der Schalttransisloren 191, 1% angeschlossene -5OVoIt Stromversorgung unsymmetrisch werden und es wurden kostspielige Einrichtungen für die Führung und Belastbarkeit starker Ströme sowohl bei der —50 Volt-Stromversorgung als auch bei der positiv gcpoltcn. an die Klemnidiodcn angeschlossenen Stromversorgung erforderlich werden.

F i g. 2 zeigt den Aiisgangsteil eines erfindungsgemäßen Ablenkverstärker, bei dem jeder Verstärkerkanal aus zwei parallel geschalteten Stufen besteht. Die Ausgangsstufe mit Emitterschaltung 210 und 220 bestehen aus den paarweise geschalteten NPN-Transistoren 211,213 und 221, 223. Eingangsdifferentialsignale gelangen an die Basen dieser Transistoren an den Eingangsklemmen 201. Die Gegenkopplungsklemmen 209 sind über die Widerstände 217,219 mit den Emittern der Transistoren 211, 213 verbunden sowie mit den Emittern der Transistoren 221, 223 über die Widerstände 227,229. Die Verstärkerstufen mit Basisschaltung 230 und 240 bestehen ebenfalls aus paarweise geschalteten NPN-Transistorcn 231, 233 und 241, 243. Die Emitter dieser Transistoren sind mit den Kollektoren der entsprechenden Emitterbasisschaltung verbunden.

Die Stromschalter 250 und 260 des Verstärkeis besitzen zwei zwischen die in Basisschaltung angeordneten Transistoren 231, 233 und die Ablenkwicklung 277 geschaltete Dioden 251, 253 sowie die beiden Dioden 261, 263. welche die in Basisschaltung angeordneten Transistoren 241, 243 an die Ablenkwicklung 278 koppeln. Die paarweise angeordneten Dioden 256, 258 sowie 266, 268 koppeln die Kollektoren der in Basisschaltung angeordneten Transistoren 231, 233 und 241,243 an die Spannungsklemme 271.

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F i g. 2 wird zwischen der Klemme 281 und der Masscnklcmme 205 abgegriffen. Am Schaltunyspunkt 271 steht eine positive Umschaltspannung, die über den Widerstand 272 an die + I 3 Volt-Klemme 273 angelegt wird und der Kathode der Zcnerdiode 274 zugeführt wird.deren Anode an Masse liegt.

Der .Schaltungspunkt 275 ist mit einem Ende der entgegengesetzt angeordneten Ablenkwicklungen 277 und 278 verbunden und über die an den Emitter des Transistors 284 angeschlossene Diode 282 an die + !3 Volt-Klemme 28t gekoppelt. Die Basis des Transistors 284 ist mit dem Emitter des Transistors 286 verbunden, und die Kollektoren beider Transistoren sind an die Klemme 285 für +40 Volt geführt. Die Basis des Transistors 286 wird vom Kollektor des Transistors 293 über den Kondensator 295 und die Dioden 297 gesteuert. Über den Widerstand 292 ist die Basis des Transistors 293 mit der Steuerklemme 291 verbunden.

Der Steuerstrom für die Ablenkwicklung 277 durchfließt die Transistoren 211 und 213 der Emitterbasisschaltung 210, die Transistoren 231 und 233 des Verstärkers mit Basisschaltung 230 sowie die Dioden 25i und 253 des Stromschalters 250. Der Steuerstrom für die Ablenkwicklung 278 durchfließt die Transistoren 221 und 223 der Emitterbasisschaltung 220. die Transistoren 241 und 243 des Verstärkers mit

Basisschaltung 240 sowie die Dioden 261 und 263 des Stromschalters 260.

Während der von einer Polaritätsumkehr der an den Eingangsklemmen 201 anliegenden Signalen abhängigen Umschaltung des Steuerstroms von der Ablenkwicklung 277 au/ die Ablenkwicklung 278 durchfließt der sich aus der Rücklaufspannung ergebende Jochstrom die Dioden 251 und 253, die Transistoren 231 und 233 sowie die Dioden 237 und 239. Dieser Strom gelangt an den Schaltungspunkt 271 und schließlich über den Widerstand 272 an die Klemme 273 tür die +13 Volt-Versorgungsspannung. Gleichzeitig wird der Betriebsstrom für die Transistoren 241 und 243 der Ausgangsstufe 240 sowie für die Transistoren 221 und 223 der Emitterbasisschaltung 220 durch die Dioden 266 und 268 vom Schaltungspunkt 271 und schließlich über den Widerstand 272 von der Klemme 273 für +13VoIt abgeleitet. Während dieser Übergangsperiode bricht (Jei Fluß im joch zusammen und der Strom fließt aus der Wicklung 277 heraus, während die Strompfade für die Wicklung 278 durch die umgekehrt vorgespannten Dioden 261 und 263 blockiert sind.

Der Fluß des Umschaltstroms von der Ablenkspule 277 zum Schaltungspunkt 271 und aus den Schaltungspunkt 271 über die Dioden 266 und 268 sowie die Transistoren 241 und 243 bewirkt eine nur sehr geringe Stromentnahme von der + 13 Volt-Stromversorgung an der Klemme 273. Während der Stromumschaltung von der Ablenkwicklung 278 zur Ablenkwicklung 277 werden dem Schaltungspunkt 271 ähnliche Kurzzeitströme zugeführt und wieder von ihm abgeleitet.

Von der Klemme 281 für die + 13 Volt-Spannung gelangt die normale Betriebsspannung zum Schaltungspunkt 275 über die Diode 282. Eine schnellere Ablenkung des Kathodenstrahls durch die Wicklungen 277 und 278 ergibt sich durch Beaufschlagung der Transistoren 284 und 286 über den Transistor 293 und die Steuerklemme 291. welche die Klemme 281 für die Spannung von +40 Volt an die Wicklungen ankoppelt. Dadurch wird die Änderungsgeschwindigkeit des Stroms in den Wicklungen erhöht sowie die Änderungs-

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men 201 anliegenden Signale.

Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Steuerung der Ablenkung auf der Achse des Bildschirms einer Kathodenstrahlröhre. Die Steuersignale gelangen an den Eingangsverstärker 300. dessen Ausgangsspannungen zusammen mit einer Bezugsspannung von der Spannungsversorgung 360 für die Strahlzentrierung dem Differentialverstärker 350 zugeführt werden. Damit werden Differentialsteuersignale erzeugt, die an den Differentialverstärker 460 angelegt werden. Die Ausgangssignale des Differentialverstärkers 400 gelangen an die Eingangsklemmen des Pufferverstärkers 450, dessen Ausgangssignale den Eingangsklemmen der Ausgangsstufe 500 eingespeist werden. Die entgegengesetzt angeordneten Ablenkwicklungen 610 und 620, die durch die Widerstände R 61 und R 62 kritisch bedämpft werden, sind mit den Ausgangsklemmen der Ausgangsstufe 500 verbunden. An die Eingangsklemmen des Differentialverstärkers 350 ist auch der Verstärkungsregler mit Mehrfachrückkopplung 580 angeschlossen, an welchen die Gegenkopplungssignale vom Pufferverstärker 450 und von der Ausgangsstufe 500 gelangen. Bei der Eingangsstufe 300 gelangt ein Schreib- oder Strichsteuersignal an die Eingangsklemme 100 und ein Steuersignal für die Schreibgröße wird entweder der Klemme 306 oder der Klemme 311 für j »des Kurvensegment oder jeden Strich zugeführt, der eine Komponente auf der durch die Ablenkwicklungen 610, 620 gesteuerten Achse besitzt. Die an die Klemme 301 angelegten Strichsignale , gelangen auf die Leitung 316 und steuern den Transistor 03. Die an die Klemmen 306 und 311 angelegten Signale für die Schreib- oder Zeichengröße steuern die Transistoren O I und O2, welche den Aussteuerungspegel des Transistors Q 3 beeinflussen.

κι Die durch den Transistor Q 3 erzeugten Strichsignale werden der Ausgangsklcmme 346 zugeführt, ebenso wie Steuersignale für die Grobeinstellung der Eingangsklemme 331 und die Signale für die Vektorsveucrungder Eingangsklemme 336. Die Netzwerke 305 und 325 sind

r. Nullkompensationsschaltungen und dienen zur Kompensation des doppelpoligcn Frequenzgangs der kritisch gedämpften und an den Ausgang des Verstärkers angeschlossenen Ablenkwicklungen 610, 620. Diese beiden Netzwerke geben dein Verstärker eine anstei-

2(i gende Charakteristik von 12 dB zur Kompensation für die beiden Pole des kritisch gedämpften Jochs, von denen jeder sonst einen Abfall in der Frequenzgangkurve des Verstärkers von 6 dB pro Oktave erzeugen würde.

:> Der Differentialverstärker 350 verarbeitet die an den Klemmen 346 und 376 anliegenden Signale und Bezugsspannungen differentiell und gibt an die Leitungen 356 und 396 Diffcrentialausgangssignale ab. welche dem Differentialvcrstärker 400 zugeführt werden. Das

in an der Klemme 376 erscheinende Signal ist eine Bezugsspannung für die Strahlzentrierung, die von dem zwischen die negativ und positiv vorgespannten Bezugsdioden D7und DS geschalteten Potentiometer /?34 abgegeben werden. Die Schaltung 360 kann auch

ti durch eine geeignete Schaltung für die Bezugsspannung ersetzt werden, um an die Klemme 376 eine Bezugsspannung für die Strahlzentrierung abzugeben. Die Ausgangssignale des Differcntialverstärkers 400 gelangen an die Leitungen 436 und 446.

w Der Pufferverstärker 450 besteht aus den beiden Transistoren ζ) 12 und Q13. deren Bast ι an die

I piliinupn 4Wi iiru) 44fi 3η»ρ«*Μη«(*η «inH iinrl tinrpn

Emitter mit den Ausgangsklemmen 456 und 466 verbunden sind. Über die Widerstände /?51 und R 52

'. sind ihre Kollektoren an den Schaltungspunkt 476 angekoppelt sowie an R 18 und R 39 des Verstärkungsund Gegenkopplungsreglers 580.

Die in Emitterbasisschaltung angeordneten Transistoren Q14 und Q15 bilden eine erste Stufe des

>i. Ausgangsverstärkers 500. deren Basen über die Widerstände R 54 und /?57 an die Ausgangsklemmen 466 und 456 des Pufferverstärkers angeschlossen sind. Ihre Emitter sind über die Leitungen 515 und 525 an die Widerstände R 20 und /?38 des Rückkopplungs- und

v. Verstärkungsreglers 580 angekoppelt.

Die als Verstärker mit Basisschaltung angeordneten Transistoren Q 16 und Q 17 bilden die zweite Stufe des Ausgangsverstärkers 500. Ihre Emitter sind mit den Kollektoren der Transistoren Q14 und Q 15 der ersten

t>'· Stufe sowie mit den Anoden der Dioden D16 und D17 verbunden. Die Kathoden der Dioden D16 und D 17 sind an den Schaltungspunkt 551 geführt, an welchen auch die Kathoden der an Masse liegenden Bezugsdiode D18, die Spannungsklemme 476 des Pufferverstärkers

μ --50 und eine Seite der Basiswiderstände R 58 und R 59 der Transistoren Q16 und Q17 angeschlossen ist

Die Kollektoren der als Verstärkung in Basisschaltung arbeitenden Transistoren Q16 und Q17 sind über

die Stromschalldioden £>12 und D 13 an die Ablenkwicklungen 610 und 620 angekoppelt. Die Kollektoren der Transistoren Q16 und QM sind über die Stromschaltdioden D14 und D 15 an den Spannungsbezugspunkt 551 angekoppelt, der über den Widerstand /?60 an die Stelle 581 für die +15 Volt-Spannung angeschlossen ist.

Der Rückkopplungs- und Verstärkungsregler 580 besteht aus dem in Reihe geschalteten Widerstand R 19, dem Potentiometer R2\, dem Widerstand /?36 und dem Widerstand R 37, die jeweils durch die Schaltungspunkte 585,590 und 595 voneinander getrennt sind. Der Schaltungspunkt 590 ist auch an den Schleifer des Potentiometers angeschlossen. Die anderen Enden der Widerstände R 19 und R 37 sind mit den Eingangskleminen 346 und 376 des Differentialverstärkers 350 verbunden. Die Gegenkopplung des Pufferverstärkers 450 ist an die Klemmen 346 und 376, wie vorher erwähnt, an die widerstände R i» und κ i9 angekoppelt, und die Gegenkopplung des Ausgangsverstärkers 500 ist über die Widerstände R 20 und R 38 an die Schaltungspunkte 585 und 595 des Rückkopplungs- und Verstärkungsreglers 85 geführt.

Der Ausgangsverstärker 500 wird von den Ausgangsklemmen 456 und 466 des Pufferverstärkers 450 gesteuert. Diese Verstärkerstufen werden durch die Differentialverstärker 350 und 400 in Tandemanordnung gesteuert. Der Signalpegel in den Ablenkwicklungen 610 und 620 soll idealerv, ;ise proportional der Differenz der an den Eingangsklemr;ien 346 und 376 des Differentialverstärkers 350 anliegenden Spannungen sein. Durch die Transistoren Q 12 und Q 13 wird jedoch eine Unstimmigkeit in die Signalübertragung von den Differentialverstärkerstufen zur Ausgangsstufe eingeführt, da der Basisstrom von Q 12 und C 13 zu den an die Ausgangsstufe 500 gelangenden Signalen hinzu addiert wird.

Ebenso werden Fehler durch die in Emitterbasisschaltuns; angeordneten Transistoren ζ) 14 und ζ) 15 sowie die als Verstärker mit Basisschaltung arbeitenden Transistoren ζ) 16 und QM in die Signale zur Basisstrom die Signale beeinflußt. Der Basisstrom der Transistoren Q 12 und Q 13 wird durch dip Gegenkopplung der Kollektorkiemmen 458 und 468 an die Widerstände R 18 und /?39dcr Mehrfachrückkopplung und Verstärkungsregelung 580 kompensier f. Der fehlererzeugende Basisstrom der Transistoren des Ausgangsverstärkers 500 wird durch die Gegenkopplung der Emitter der Transistoren ζ) 14 und ζ) 15 über die Leitungen 515 und 525 an die Widerstände /?38 und /?20 der Rückkopplungs- und Verstärkungsregelschaltung 580 kompensiert. Nach der Erfindung ergibt sich, daß die Gegenkopplung der Emitter der Transistoren 14 und 15 die unerwünschten Basisströme aller vier Transistoren der Ausgangsstufe 500 kompensieren kann. Schaltungsmäßig lassen sich aber auch die in Emitterbasisschaltung angeordneten Transistoren QH und Q 15 sowie die als Verstärker mit Basisschaltung arbeitenden Transistoren ζ) 16 und QM getrennt gegenkoppeln, um die entsprechenden durch den Basisstrom bewirkten Fehler zu kompensieren.

Ein Vorteil des an die Eingangsklemmen 3*6 und 376 des Differentialverstärkers 350 parallel angelegten Rückkopplungs- und Verstärkungsreglers 580 bestehv darin, daß die Verstärkung des Verstärkers symmetrisch um clic Bezugsspannung zur Strahlzentrierung eingestellt werden kann. Dies trifft sowohl für die Einstellung von Hand als auch für die damit verbundenen Gegenkopplungswege zu. Dadurch kann die auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre angezeigte Information auf dem Bildschirm zentriert werden und in der den Mittelpunkt umgebenden Fläche gesteuert werden. Ebenso wird die Ablenkung des Kathodenstrahls durch die Ablenkwicklungen 610 und 620 durch eine Einstellung des Schleifers 590 vom Potentiometer /?21 gesieuert. Über die Gegenkopplung des Pufferverstärkers 450 und der Ausgangspuffer 500 an den Rückkopplungs- und Verstarkungsregler 580 wird auch die Verstärkung des Verstärkers symmetrisch beeinflußt.

Außer den vorstehend aufgeführten Ausführungsbeispielen sind noch andere möglich, ohne den Rahmen der

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Verstärker zum abwechselnden Umschalten des Stromflusses von einer induktiven Last auf eine andere induktive Last, mit einer ersten, zweiten und ι dritten Klemme, an die jeweils eine konstante Spannung angeschlossen werden kann, sowie mit einem Paar unabhängig voneinander ansteuerbarer Stromquellen, von denen jede eine Eingangsklemme für Umschaltsignale und eine Ausgangsklemme zum Anschluß an eine der induktiven Lasten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsklemme jeder der beiden Stromquellen (121, 126; 211, 213, 221, 223; Q14, ζ) 15) über ein elektrisches Ventil von einem ersten Paar elektri- \·> scher Ventile (143, 148; 256, 258, 266, 268; D 14, D 15) mit der dritten Klemme (Masse in F i g. 1; 271, 551) sowie mit der zweiten Klemme (+10V. 275, 581) über eine Reihenschaltung gekoppelt ist, welche aus einem zweiten elektrischen Ventil von einem zweiten Paar elektrischer Ventiie (141,146; 251,253, 261,263; D 12, D 13) und einer der beiden induktiven Lasten (161, 166; 277, 278; 610, 620) besteht, wobei das erste elektrische Ventil in gleicher Weise gepolt ist wie das zweite elektrische Ventil.

2. Verstärker nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine elektrisch angekoppelte Eingangsschaltung (100) zur Abgabe differentieller Steuersignale an die Eingangsklemmen der Stromsteuerungen in Abhängigkeit von an die Eingangsschaltung gelangenden Eiiigangssignalen und Mittel zur Gegenkopplung (111, 121, Ii 6, 126) ^Jer Ausgangsklemmen der Stromsteuerungen an die Eingangsschaltung (100).

3. Verstärker nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch elektrisch mit den Eingangsklemmen der Stromsteucrungcn gekoppelte Diffcrentialverstärker (350, 400) mit Klemmen zur Einspeisung von Eingangssteuersignalen und einer Bezugsspannung sowie mit einer zwischen die Klemmen für die Steuerspannung elektrisch angekoppelten Verstärkungsregelung (580).

4. Verstärker nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen induktiven Lasten entgegengesetzt gepolte Ablenkwicklungen (161, 166) einer Kathodenstrahlröhre sind, und eine Klemme für einen vierten Spannungsanschluß sowie zwei dritte asymmetrisch leitende Schaltungen vorgesehen sind, um den Anschluß für die vierte Spannungsquelle elektrisch an die Knotenpunkte der zweiten asymmetrisch leitenden Schaltung und der Lasten anzukoppeln.

5. Verstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die dritte Spannungsquelle (-5OVoIt) an die Lasten (161, 166) ankoppelnde Vorrichtung einen Spannungsschalter (191, 196) enthält, der in Abhängigkeit von Grobeinstellsignalen an seinen Eingangsklemmen arbeitet, sowie eine vierte asymmetrische Schaltung zur elektrischen Ankopplung der Klemme für die zweite Spannungs- «i klemme an die anderen Klemmen der Lasten.

6. Verstärker nach Anspruch I. gekennzeichnet durch eine Klemme für eine vierte Spannungsquelle und zwei Spannungsumschalter (191, 196) zur elektrischen Ankopplung der vierten Spannungs· quelle an die Knotenpunkte der zweiten Schaltung und der induktiven Lasten, wobei jeder der Spannungsumschalter eine Steucrklcmme aufweist, und eine Vergleichseinrichtung (180) zur Überwachung des in den Lasten fließenden Stromes und der an die Eingangsklemmen der Stromsteuerung angelegten Signale und zum Einschalten der beiden Schalter, wenn der entsprechende Laststrom und die Eingangssignale um mehr als einen vorgegebenen Betrag differieren.

7. Verstärker nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch zwei dritte asymmetrisch leitende Schaltungen zur elektrischen Ankopplung der Klemme für die vierte Spannungsquelle an die Knotenpunkte der zweiten asymmetrisch leitenden Schaltung und der zu steuernden Lasten.

8. Verstärker nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei zweite Stromsteuerungen mit je einer an die zweite Spannungsquelle angekoppelten Quelle für eine Bezugsspannung, von denen jede zur Leitung des Stroms zwischen die Ausgangsklemmen eines der unabhängig gesteuerten Stromsteuerungen und eine der zweite asymmetrisch leitenden Schaltungen gekoppelt ist.

9. Verstärker nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch elektrisch gekoppelte Eingänge zur Abgabe differentieller Steuersignale an die Eingangsklemmen der unabhängig gesteuerten Stromsteuerungen, die in Abhängigkeit von den ar, die Eingänge angelegten Signalen arbeiten, sowie eine Gegenkopplung von den Ausgangsklemmen der unabhängig gesteuerten Stromsteuerungen an die Eingänge.

10. Verstärker nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch zwei zwischen die Eingänge und die unabhängig gesteuerten Stromsteuerungen geschaltete Emilterfolgerverstärker, und zweite Gegenkopplungen von den Ausgangsklemmen der Emiiterfolgerverslärker an die Eingänge.

11. Verstarker nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch elektrisch an die Eingangsklemmcn der unabhängig gesteuerten Stromsteuerungen gekoppelte Differentialverstärker (3*iC, 400) mit Steuerklcmmcn zur Einspeisung von Eingangssignalen und einer Bezugsspannung, und einer elektrisch zwischen die Steuerklemmen des Differentialvcrstärkers geschalteten Verstärkungsregelung (580).

12. Verstärker nach Anspruch 8, bei welchem die verschiedenen induktiven Lasten entgegengesetzt gepolte Ablenkwicklungen einer Kathodenstrahlröhre sind, gekennzeichnet durch zwei dritte asymmetrisch leitende Schaltungen, welche die Klemme für die zweite Spannungsklemmc an die Knotenpunkte der beiden paarweise angeordneten Stromsteuerungen(l21,131, 126,136) ankoppeln.

13. Verstärker nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Klemme für eine vierte Spannungsquelle und zwei dritte asymmetrisch leitende Schaltungen zur elektrischen Ankopplung der Klemme für die vierte Spannungsquelle an die Knotenpunkte der zweiten asymmetrisch leitenden Schaltungen und der Lasten.

14. Verstärker nach Anspruch 8. bei welchem die unabhängig gesteuerten Stromstcuerungcn und die /weiten Stromsteuerungen Verstärker in Emittcrbasisschaltung und Verstärker mit Basisschaltung sind, gekennzeichnet durch eine zwischen die Klemmen für die erste und die zweite Spannungsquelle geschaltete Vorrichtung für den Zusammenbruch der Spannung.

15. Verstärker nach Anspruch 12, bei welchem die Abienkwicklungen kritisch gedämpft sind, gekenn-

zeichnet durch eine elektrisch gekoppelte Eingangsvorrichtung (300) zur Abgabe differentieller Steuersignale an die Eingangsklemme (306, 311) der unabhängig gesteuerten Stromsteuerungen (Q 1, Q2), und Netzwerke zur Nullkompensation (305, 325), um dem Verstärker zur Kompensation der Pole im Frequenzgang der kritisch gedämpften Wicklungen (610, 620) einen ansteigenden Frequenzgang zu verleihen.