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Schaltungsanordnung zur magnetischen Ablenkung von Strahlen elektrisch
geladener Teilchen, insbesondere von Elektronenstrahlen in Bildabtasteinrichtungen
und Bildwiedergabeeinrichtungen Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung
zur magnetischen Ablenkung von Strahlen elektrisch geladener Teilchen, insbesondere
von Elektronenstrahlen in Bildabtasteinrichtungen und Bildwledergabeeinrichtungen,
wobei zur Steuerung des durch eine Ablenkeinheit fließenden Stromes ein als Schalter
arbeitender Transistor verwendet wird.
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Solche Schaltungsanordnungen sind für Elektronenstrahlen beispielsweise
in Form einer sogenannten Pumpschaltung(DBP 1 287 619) oder auch mit einer einfachen
Spardiodenschaltung bekannt, die beispielsweise in "Bulletin des Schweizerischen
elektrotechnischein Vereins", 1964, Nr. 25, Seiten 1239 bis 1243 beschrieben ist.
Für eine einfache Ablenkschaltung, die die benötigte Ablenkleistung ohne zusätzlichen
Aufwand, wie ihn die Pumpschaltung vorsieht, aufbringen muß, besteht dabei die Notwendigkeit,
daß der als Schalter verwendete Transistor mit einer hohen Steuerleistung angesteuert
werden muß. Das gilt umso mehr, wenn als Betriebsspannung eine direkt, d.h. ohne
Transformator aus dem Netz gewonnene Gleichspannung verwendet wird. Während des
Zeilenrücklaufes - falls es sich um eine Horizontalablenkschaltung handelt - entstehen
dann an dem Transistor - im Falle einer Hori20ntalablenkschaltung am Zeilenendtransistor
- Spannungsspitzen, deren Höhe bei einer Betriebßgleichspannung von ungefähr 270
V mehr als 2000 V beträgt. Ein Transistor, der solch hohe Sperrspannungen aushalten
kann, hat aber eine sehr kleine Stromverstärkung. Es muß von der Steuerspannungsquelle
ein
Strom von ungefähr der Größe des Laststromes mindestens während der halben Elektronenstrahlhinlaufzeit
an den Transistor geliefert werden. Aus diesem Grunde wird zur Ansteuerung dieses
Transistors im allgemeinen ein Leistungstransistor und ein Steuertransformator verwendet.
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Grundsätzlich sind auch Feldeffekttransistoren als Schalter in solchen
Ablenkechaltungen verwendbar, die ihrerseits nicht auf die Anwendung für Elektronenstrahlen
beschränkt sind, sondern für Strahlen von elektrisch geladenen Teilchen jeder Art,
beispielsweise für Ionenstrahlen denkbar sind. Leistungsfeldeffekttransistoren benötigen
jedoch eine relativ hohe Steuerspannung.
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Auch hier wird deswegen der notwendige Aufwand für die Steuerspannungsquelle
verhältnismäßig groß.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ablenkschaltung
für die genannten Strahlen anzugeben, bei der dem als Schalter für den Ablenkstrom
verwendeten Transistor von außen nur eine geringe Steuerleistung zugeführt werden
muß.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß vorgeechlagen, daß in Reihe zu dem Transistor eine
Spule liegt, die die Primärwicklung eines Steuertransformators darstellt, dessen
Sekundärwicklung zur Rückkopplung im Steuerkreis des Transistors liegt und daß parallel
tu dieser Sekundärwicklung ein Schalter liegt, der durch Kurzschließen des in der
Sekundärwicklung fließenden Steuerstromes den Transistor sperrt und der insbesondere
durch einen weiteren Transistor verwirklicht ist.
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Mit einer solchen erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird erreicht,
daß zur Ansteuerung des für den Ablenkstrom als Schalter verwendeten Transistors
nur ein kurzer Steueriipuls relativ geringer Energie notwendig ist. Im Falle eines
Feldeffekttransiutors genügt zur Aneteuerung ein kurzer Impuls relativ niedriger
Spannung.
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Einzelheiten und weitere Merkmale einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
sollen anhand von drei in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
insbesondere zur Ablenkung von Elektrnnenstrahlen näher erläutert werden. Alle drei
Ausführungsbeispiele verwenden dabei im Prinzip eine Spardiodenschaltung mit einem
Transistor als Schalter, dem ein Ablenktransformator in Reihe geschaltet ist.
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Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem für den Transistor
ein eigener Steuertransformator entfällt, da in vorteilhafter Weise der Ablenktransformator
für diesen Zweck verwendet wird.
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Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem eigenen Steuertransformator.
In Figur 3 ist ein Ausführungsbeispiel mit Feldeffekttransistoren dargestellt. Der
als Schalter für den Ablenkstrom verwendete Transistor ist im folgenden der Anschaulichkelt
halber mit Zeilenendtransistor bezeichnet, wie es für den Anwendungsfall bei einer
Horizontalablenkschaltung üblich ist.
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Dementsprechend wird für den Ablenktransformator die Bezeichnung Zeilentransformator
verwendet, ohne daß dadurch eine Beschränkung auf eine Horizontalablenkschaltung
besteht.
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end In Figur 1 liegt ein bipolarer Zeilentransistor 1 mit seinem
Emitter auf Masse und mit seinem Kollektor über eine Primärwicklung 2 eines Zeilentransformators
3 auf Versorgungspotential, im dargestellten Falle eines npn-Trsnsistors auf positivem
Versorgungspotential. Parallel zur Emittrr-Kollektor-Strecke liegt ein sogenannter
RUckschlagkondensator 4 und eine Ablenkspule 5 mit in Reihe liegendem S-Korrektur-Kondensator
6.
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Darüberhinaus liegt im Normalfall eine Diode 7 parallel, die aber
wie weiter unten beschrieben, entfallen kann. Eine Sekundärwicklung 8 des Zeilentransforma;tors
3 ist auf der einen Seite mit der Basis des Zeilentransistors 1 verbunden. Außerdem
liegt die Basis des Zeilenendtransistors 1 über die Kollektor-Emitter-Strecke eines
Steugrtransistors 9 auf Masse und ist mit einem Eingang 1o für Steuerimpulse verbunden.
Nach einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen
die Basis des Zeilenendtransistors 1 und den Kollektor des Steuertransistors 9 eine
Diode 11 - gestrichelt gezeichnet -geschaltet. Die andere Seite der Sekundärwicklung
8 ist mit einer Klemme 12 verbunden.
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Die Steuerspannung für den Zeilenendtransistor 1 wird der Sekundärwicklung
8, die in diesem Falle eine Wicklung des Zeilentransformators 3 ist, entnommen.
Der Wicklungssinn ist so gewählt, daß während der gesamten Hinlaufzeit des Elektronenstrahls
das Basispotential des Zeilenendtransistors 1 positiv in bezug auf das Emitterpotential
ist und zwar so stark, daß der Zeilenendtransistor 1 gesättigt ist. Wird nun der
Steuertransistor 9 kurzzeitig (ungefähr I/us) durch einen in den Eingang 10 eingespeisten
Steuerimpuls leitend, dann verringert sich der Strom durch den Zeilenendtransistor
1. Durch diesen Stromabfall kehrt sich die Polarität der Steuerspannung um, wodurch
das Abschalten des Zeilenendtransistors 1 beschleunigt wird. Der Zeilenendtransistor
1 bleibt während der gesamten Rücklaufzeit gesperrt. Zu Beginn des Hinlaufs kehrt
sich die Polarität der Steuerspannung wieder um. Der Zeilenendtransistor 1 wird
erneut leitend.
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Im eingeschwungenen Zustand wird die Steuerleistung durch den Zeilenendtransistor
1 von der im Ablenkkreis gespeicherten Energie geliefert. Damit die Anordnung auch
anläuft, wird an die Klemme 12 ein positives Potential gelegt. Statt dessen kann
der Schaltung auch ein Auftastimpuls von außen zugeleitet werden. Beim plötzlichen
Einschalten der Betriebsspannung läuft die Schaltung auch ohne diese Hilfsmaßnahme
an. Falls das ausgenützt wird, wird die Klemme 12 auf Masse gelegt.
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Der Rücklaufkondensator 4 ist der auch in bekannten Schaltungen verwendete
Ablenkkreiskondensator, der die Energie des Ablenkkreises während des Rücklauf speichert.
Die Ablenkepule 5
kann auch in bekannter Weise transformatorisch
an den Zeilentransformator 3 angekoppelt werden.
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Die gestrichelt gezeichnete Diode 11, die nach einer.vorteilhaften
Ausgestaltung zwischen der Basis des Zeilendendtransistors 1 und dem Kollektor des
Steuertransistors 9 liegt, unterbricht den Stromfluß durch den Steuertransistor
9, sobald sich die Polarität der Steuerspannung für den Zeilenendtransistor 1 umgekehrt
hat. Sie bewirkt eine Verkürzung der Abeehaltzeit des Zeilenendtransistors 1 und
eine Entlastung des Steuertransistors 9.
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Der Zeilenendtransistor 1 leitet auch während der ersten Hälfte des
Hinlaufs des Elektronenstrahles, solange der Steuerstrom mindestens gleich dem Kollektorstrom
ist. Unter dieser Bedingung ist die Diode 7 nicht nötig. Ist der Steuerkreis niederohmig,
dann kann die Kollektor-Basis-Diode des Zeilenendtransistors 1 die Funktion der
Diode 7 übernehmen. Die genannte Strombedingung braucht dann nicht erfüllt zu werden.
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Das Ausführungsbeispiel nach Figur 2 stimmt mit dem in Figur 1 dargestellten
überein, was den Zeilenendtransistor 1, den Rückschlagkondensator 4, die Ablenkspule
5 mit S-Korrektur-Kondensator 6, die Diode 7, die Primärwicklung 2 des Zeilentransformators
7, die Diode 11, den Steuertransistor 9 und den Eingang 1o betrifft. Der Emitter
des Zeilenendtransistors 1 liegt in diesem Falle nicht direkt auf Masse sondern
über die Primärwicklung 13 eines Steuertransformators 14, die - gestrichelt eingezeichnet
- mit einem Kondensator 15 überbrückt ist.
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Zwischen die Basis des Zeilenendtransistors 1 und Masse ist die Sekundärwicklung
-16 des Steuertransformators 14 geschaltet.
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Die Basis des Zeilenendtransistors 1 ist außerdem über eine Diode
17 mit einem Eingang 18 für Steuerimpulse verbunden.
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In diesem Ausführungsbeispiel wird die Steuerenergie für den Zeilenendtransistor
1 nicht dem Zeilentransforiator 3, sondern
der Sekundärwicklung
16 eines eigenen Steuertransformatrs 1^1 entnommen. Der Steuertransformator 14 bildet
mit dem Kondensator 15 einen Schwingkreis, dessen Periode ungefähr gleich der Rücklaufzeit
des Elektrosnenstrahls ist. ueber den Eingang 18 wird über die Diode 17 dem Zeilenendtransistor
1 ein kurzer Auftastimpuls zugeführt, damit die Schaltung anlaufen kann.
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Wird dieser Impuls periodisch zu Beginn der zweiten Hälfte der Hinlaufzeit
zugeführt, dann kann der Kondensator 15 entfallen. Der Impuls für den Eingang 18
wird vom Horizontaloszillator geliefert. Ansonsten ist die Funktionsweise der Schaltungsanordnung
wie die im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 beschriebene.Das in Figur 3 dargestellte
Ausführungsbeispiel stimmt mit dem in Figur 1 dargestellten überein, was den Zeilentransformator
3 mit Primärwicklung 2 und Sekundärwicklung 8, den Rückschlagkondensator 4, die
Ablenkspule 5 mit S-Korrektur-Kondensator 6 und die Diode 7 betrifft. In diesem
Falle sind jedoch statt der bipolaren Transistoren für den Zeilenendtransistor 1
und für den Steuertransistor 9 jeweils ein Peldeffekttransistor 21 bzw. 19 verwendet.
Die Steuerelektrode des Zeilenendtransistors 21 ist über einen gestrichelt eingezeichneten
ohmschen Widerstand 20 mit der Sekundärwicklung 8 verbunden, die auf der anderen
Seite auf Masse liegt. Außerdem ist die Steuerelektrode des Zeilenendtrsnsistors
21 wie nach dem Ausführungsbeispiel in Figur 2 über eine Diode 17 mit einem Eingang
18 verbunden. Die Verbindung der Steuerelektrode des Zeilenendtransistors 21 mit
der Stromstrecke des Steuertransistors 19 ist direkt. Die Steuerelektrode des Steuertransistors
19 liegt am Eingang 10.
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Der gestrichelt eingezeichnete ohmsche Widerstand 20 begrenzt den
Strom durch den Steuertransistor 19. Er ist nicht unbedingt erforderlich. An seiner
Stelle kann auch ein Blindwiderstand verwendet werden, z. B. in Form einer Streuinduktivität
des Zeilentransformators 3. Ein solcher Widerstand kann in vorteilhafter Weise auch
in den Ausführungebeispielen nach Figur und Figur 2 verwendet werden. ueber den
Eingang 18 und über die Diode 17 wird bei einem Ausführungsbeiupiel nach Figur 2
ein Startimpule zugefthrt.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt. Z. B. kann für den Steuertransistor 9 bzw. 19 ein anderer elektronischer
Schalter verwendet werden, beispielsweise ein Thyristor. Weiterhin wird in einer
anderen möglichen Abänderung der erfindungsgemäßen Schaltungaanordnung bei positiver
Betriebsspannung ein pnp-Transistor mit dem kollektor an Masse gelegt. Die Basis
liegt am Ende und der Emitter an einer Anzapfung des Zeilentraneformators 3.
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Alle Ausführungsbeispiele können auch mit komplementären Bauelementen
und Spannungen entgegengesetzter Polarität ausgeführt werden. Gegebenenfalls schaltet
man mehrere Ablenktransistoren in Reihe oder parallel. Die Steuerung dieser Transistoren
erfolgt dann sinngemäß mit mehreren Wicklungen.
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Schließlich kann der Zeilenendtransistor 1 auch in Basisschaltung
betrieben werden. Es ist dann lediglich zu beachten, daß sich dann die Polaritäten
im Steuerkreis umkehren. Entsprechend ist es zweckmäßig, einen komplementären Steuertransistor
9 zu verwenden.
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3 Patentansprüche 3 Figuren