DE2058631B2 - Vertikalablenkschaltung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vertikalablenkschaltung mit einem Verstärker, an dessen Eingang ein sägezahnförmiges Signal anliegt, dessen Polarität sich zn Beginn des Rücklaufs in einem im Vergleich zur Rücklaufdauer sehr kurzen Zeitraum ändert, und an dessen Ausgang die Vertikalablenkspule angeschlossen ist, und mit einem steuerbaren Schalter mittels dessen die Ablenkspule zu Beginn des Rücklaufimpulses zwecks Umpolung des Ablenkstromes an eine gegenüber der normalen Speisespannung höhere Gleichspannung angeschlossen wird.

Der Vorteil einer solchen Ablenkschaltung gegenüber einer Vertikalablenkschaltung, bei der die Ablenkspule durch Zuschaltung eines Kondensators zu einem Schwingkreis ausgebildet wird, der während des Rücklaufs eine ungedämpfte Halbschwingung vollführt, wobei erhebliche Spannungsamplituden am Ausgang der Verstärkerschaltung auftreten, liegt darin, daß die Gleichspannung, an die die Ablenkspule geschaltet werden muß, nicht so hoch ist, so daß Transistoren mit geringerer Durchschlagsfestigkeit verwendet werden können. Bei einer Schaltung der eingangs genannten Art hängt die Rücklaufspannung von der Höhe der Gleichspannung, von der Induktivität der Ablenkspule und von dem maximalen Ablenkstrom ab, nach der Beziehung T= LlI LJ. wobei T die Dauer des UmpolVorganges bezeichnet, /die Höhe des Ablenkstromes (von Spitze zu Spitze gemessen), L die Induktivität der Ablenkspule und i/die Höhe der Gleichspannung.

Bei einer bekannten Schaltung dieser Art ist der Eingang des steuerbaren (Transistor-)Schalters an den Ausgang des Verstärkers über die Serienschaltung eines Kondensators und eines Widerstandes angeschlossen. Zu Beginn des Rücklaufs springt die Sägezahnspannung von ihrem positiven auf ihren negativen Maximalwert, wobei über das RC-GWed ein negativer Impuls an den Eingang des Transistorschalters gelangt, der diesen leitend macht und die Ablenkspule an eine negative Gleichspannung legt, so daß der Strom durch die Spule umgepolt wird. Die Dauer dieses Umpolvorganges hängt von der Zeitkonstante des /?C-Gliedes vor dem Eingang des Transistorschalters ab. Bei Schwankungen der Gleichspannung, an die die Ablenkspule während des Rücklaufes geschaltet wird, ändert sich naturgemäß auch die Amplitude des Stromes, die der Ablenkstrom während dieses Umpolvorganges erreicht, so daß der Hinlauf entweder bei einem zu niedrigen oder bei einem zu hohen Wert des Vertikalablenkstromes einsetzt. Da außerdem, wie erwähnt, die Zeit, während der die Ablenkspule an die Gleichspannung geschaltet werden muß, von der Induktivität der Ablenkspule abhängt, muß die Zeitkonbtante des RCGWedes der Induktivität der Ablenkspulen angepaßt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und eine Schaltung zu entwickeln, bei der die Ablenkspule immer nur so lange an die Gleichspannung angeschaltet ist, wie zum Erreichen der für den Beginn des Hinlaufs erforderlichen Amplitude des Ablenkstromes erforderlich und bei der beim Ändern der Induktivität des Ablenkkreises, beispielsweise durch Einschalten eines Übertragers für die Nord-Süd-Rasterkorrektur, eine Anpassung nicht erforderlich ist.

Ausgehend von einer Verlikalablenkschaltung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der steuerbare Schalter von der Differenz einer zum sägezahnförmigen Signal proportionalen Spannung und einer zum Ablenkstroni proportionalen Spannung gesteuert wird, wobei diese beiden Spannungen und/oder der Schalter so bemessen sind, daß die Ablenkspule von der höheren Gleichspannung mittels des Schalters abgetrennt wird, sobald der Strom durch die Ablenkspule den für den Beginn des Hinlaufs erforderlichen Wert erreicht hat.

Dabei liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das säge-

zahnformige Signal am Eingang des Verstärkers und der Strom durch die Vertikalablenkspule während des ganzen Hinlaufs nahezu den gleichen Verlauf haben; beim Rücklauf ist das sägezahnförmige Signal jedoch in wenigen MikroSekunden umgepolt, während der Umpolvorgang beim Ablenkstrom wegen der begrenzten, an der Ablenkspule anliegenden Gleichspannung wesentlich langsamer verläuft. Diese Unterschiede im zeitlichen Verlauf des Eingangssignals und des Ablenkstromes können dazu benutzt werden, um den Schalter wirksam zu machen, der wieder unwirksam wird, sobald der Ablenkstrom seinen für den Beginn des Hinlaufs erforderlichen Wert erreicht hat, weil dann zwischen dem sägezahnförmigen Eingangssignal und dem Ablenkstrom kein Unterschied mehr besteht.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die zum Ablenkstrom proportionale Spannung als Gegenkopplungsspannung auf den Eingang des Verstärkers zurückgeführt und der steuerbare Schalter an einen Punkt des Verstärkers angeschlossen, dessen Potential nur während des Rücklaufs einen Schwellwert überschreitet, der den steuerbaren Schalter wirksam macht.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführur.gsbeispiel wird ein GegentaktB-Verstärker benutzt, der ja bekanntlich bei vorgegebener Ablenkleistung eine niedrigere Verlustleistung hat als ein im Α-Betrieb arbeitender Verstärker. Der Verstärker ist weitgehend symmetrisch aufgebaut, weshalb zwei einander entsprechende Bauteile mit zwei einander entsprechenden Bezugszeichen versehen sind (z. B. 12,12').

Das Eingangssignal 1 wird über einen Kondensator 2 von ΙΟμΡ den miteinander verbundenen Basen der Eingangstransistoren 3 und 3' zugeführt. Der Kollektor des npn-Transisiors 3 ist über einen Widerstand 4 von l.jkOhm mit der positiven Speisespannungsklemme verbunden, während sein Emitter über einen Widerstand 5 von 6,8 kOhtn an die negative Speisespannung angeschlossen ist. Der Transistor 3' ist vom pnp-Typ und ist dementsprechend entgegengesetzt gepolt wie der Transistor 3; jedoch haben die Widerstände 4' in der Kollektorzuleitung bzw. 5' in der Emitterzuleitung die gleiche Größe wie die Widerstände 4 und 5. Der Kollektor des Transistors 3 (3') ist mit der Basis eines pnp-(npn-)Transistors 6 (6') verbunden, dessen Emitter über einen Widerstand 7 (7') von 470 Ohm mit der positiven (negativen) Speisespannung verbunden ist. Die Kollektoren der Transistoren 6 bzw. 6' sind über eine in Durchlaßrichtung gepolte Diode miteinander verbunden. Die Kollektorspannungen der Transistoren 6 bzw. 6' werden den Basen der Transistoren 8 bzw. 8' zugeführt, die den entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp haben wie der sie jeweils steuernde Transistor. Der KoI-lektor des Transistors 8 bzw. 8' ist über einen Widerstand 9 bzw. 9' mit der Basis eines Endstufentransistors 10 bzw. 10' verbunden, der wiederum den entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp hat wie der ihn steuernde Transistor. Die Kollektoren der Transistoren 10 und 10' <>o sind miteinander verbunden, und der Verbindungspunkt ist über die Ablenkspule 11 und einen kleinen Widerstand 12 von 2,2 Ohm an Masse gelegt. Vor den an der Ablenkspule beim Umpolen des Stromes und durch Funkenüberschläge in der Bildröhre entstehen- ⁶S den Spannungsspitzen sind die Endstufentransistoren durch Dioden 15 bzw. 15' geschützt, die der Kollektor-Emitter-Streckj der Endstufentransistoren in Sperrichtung parallel geschaltet sind. Bei einem Kurzschluß am Ausgang der Endstufe, wird der Treiberstrom durch die Widerstände 9,9' begrenzt.

Bei einer Gegentakt-B-Endstufe ist das Ausgangspotential normalerweise stark von dem eingestellten Ruhestrom abhängig, der seinerseits von der Umgebungstemperatur bestimmt wird. Das würde bei der vorliegenden Schaltung dazu führen, daß die vertikale Bildlage stark von der Temperatur abhängt Um dieses zu vermeiden, sind die Basen der Endstufentransistoren 10 bzw. 10' über die Serienschaltung einer in Durchlaßrichtung gepolten Diode 13 bzw. 13' und eines Widerstandes 14 bzw. 14' mit der für ihren Emitter vorgesehenen Speisespannungsklemme verbunden. Ein zwischen die Kathode der mit dem positiven Potential verbundenen Diode 13 und die Anode der mit dem negativen Potential verbundenen Diode 13' geschalteter Widerstand 16 von 47 kOhm sorgt dafür, daß die Dioden 13 bzw. 13' stets geringfügig vorgespannt sind. Daher wird das Basispotential bzw. der Ruhestrom der Endstufentran«:storen 10 bzw. 10' bei fehlendem Eingangssignal, wenn also die Transistoren 8 bzw. 8' gesperrt sind, durch die Vorspannung dieser Dioden bestimmt. Da diese an sich schon sehr gering ist und noch durch die Spannungsabfälle an den Widerständen 14 bzw. 14' verringert wird, lassen sich Ruheströme von wenigen μΑ einstellen. Die bei einer derart niedrigen Ruhestromeinstellung zu erwartenden Verzerrungen des Ausgangssignals werden in bekannter Weise (österreichische Patentschrift 2 45 038) dadurch ausgeschaltet, daß die Basis der Endstufentransistoren nicht an den Emitter der Treiberstufen 8 und 8', sondern an deren Kollektor angeschlossen ist, so daß der Ausgangswiderstand der die Endstufen 10, 10' steuernden Treiberstufen 8, 8' erheblich größer ist als der Eingangswiderstand der Endstufen. Die Nichtlinearität des Eingangswiderstandes hat daher auf den Signalverlauf keinen Einfluß.

Am Widerstand 12 wird eine Spannung abgegriffen, die über Widerstände 17 bzw. 17' an die Emitter der Eingangstransistoren 3 bzw. 3' geführt wird. Die am Widerstand 12 abgegriffene dem Ablenkstrom proportionale Spannung 18 hat die gleiche Phasenlage und weitgehend auch die gleiche Form wie das Eingangssignal 1 und wirkt daher als Gleichstromgegenkopplung. Der Mittelwert des Ablenkstromes und damit die Bildlage wird bei dieser Schaltung von dem Potential an der Basis der Transistoren 3 bzw. 3' bestimmt. Zur Einstellung dieses Potentials würde an sich ein an die Speisespannung gelegtes Potentiometer genügen, dessen Abgriff mit dem der Basen der Eingangstransistoren verbunden ist; hierbei wäre die Bildlage jedoch stark von Schwankungen der Speisespannung abhängig. Eine von Speisespannungsschwanklingen weitgehend unabhängige Bildlageneinstellung ergibt sich, wenn wie in der Zeichnung dargestellt, die Basis an den Abgriff eines Potentiometers 18' von 5 kOhm angeschlossen ist, dessen Enden über einen Widerstand 19 bzw. 19' von 22 kOhm und einen weiteren Widerstand 20 bzw. 20' von 330 Ohm mit Masse verbunden sind, wobei der Verbindungspunkt der Widerstände 19 und 20 bzw. 19' und 20' über einen Widerstand 21 bzw. 2Γ mit positivem bzw. negativem Poatential verbunden ist. Der Verstärker und insbesondere die Treiberstufen 8, 8' und die Endstufen 10,10' sind gegen Brummspannungen weitgehend unempfindlich, so daß die positive Spannung von 24 Volt und die negative Spannung von -20VoIt nicht besonders geglättet sein müssen. Für

die Vorstufen kann diese Glättung in bekannter Weise durch einen in die Speiseleitung eingeschalteten Widerstand 22 bzw. 22' von 680 Ohm bewirkt werden, der zusammen mit einem Kondensator 23 bzw. 23' von 500 μΡ ein Glättungsglied bildet.

Durch die Gleichstromgegenkopplung wird erreicht, daß sich ein solcher Ablenkstrom einstellt, daß die auf die Emitter der Eingangstransistoren 3 bzw. 3' gegengekoppelte Spannung bis auf eine geringe Differenz der Spannung an der Basis der Transistoren 3 bzw. 3' entspricht (aus diesem Grund kann bei gegebener Amplitude des Eingangssignals der Ablenkstrom durch Änderung der Größe des Widerstandes 12 geändert werden). Daher hat der Ablenkstrom zumindest während des Hinlaufs den gleichen zeitlichen Verlauf wie das Eingangssignal 1. Zu Beginn des Rücklaufs ändert sich die Eingangsspannung in wenigen Mikrosekunden von ihrem positiven auf ihren negativen Maximalwert; der Ablenkstrom kann jedoch nicht mit der gleichen Geschwindigkeit umgepolt werden. Daher ändert sich die Basis-Emitter-Spannung der Eingangstransistoren 3 nach Beginn des Rücklaufs, wenn das Eingangssignal seinen negativen Spitzenwert schon erreicht hat, während der Ablenkstrom sich nur geringfügig geändert hat, nahezu sprunghaft, und zwar werden die Basen der Eingangstransistoren 3, 3' wesentlich negativer, so daß der untere Transistor 3' und mit ihm die Transistoren 6', 8', 10' stark leitend bzw. durchgeschaltet sind, während die Transistoren 3,6,8 und 10 gesperrt sind. Diese Spannungsänderung ruft beispielsweise an den miteinander verbundenen, über einen Widerstand 24 von 100 Ohm an Masse liegenden Emittern der Treibertransistoren 8, 8' einen negativen Spannungssprung hervor, der über einen aus den Widerständen 25 von 1 kOhm und 26 von 22 kOhm bestehenden, mit dem einen Ende an die Emitter und mit dem anderen Ende an die positive Speisespannung geschlossenen Spannungsteiler dem Eingang eines steuerbaren Schalters 27 zugeführt wird, wobei dieser durchgeschaltet wird. Der Schalter 27 muß im durchgeschalteten Zustand in beiden Richtungen Strom leiten; bei Verwendung eines Transistorschalters kann zu diesem Zweck der Kollektor-Emitter-Strecke des Schalttransistors eine Diode mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung parallel geschaltet sein, die so gepolt ist, daß sie während des Hinlaufs nicht leitet.

An sich könnte der Strom durch die Ablenkspule auch umgepolt v/erden, wenn die Ablenkspule über den Schalter direkt mit der negativen Speisespannung verbunden würde. Bei einer negativen Speisespannung von — 20 Volt, einer Ablenkinduktivität von 30 mH und einem Ablenkstrom von 1,2 A (Spitze-Spitze) wären jedoch 1,8 ms für die Umpolung des Ablenkstromes erforderlich; erwünscht ist jedoch eine Rücklauf zeit von weniger als einer ms. Diese kürzere Rücklaufzeit ließe sich durch Erhöhung der negativen und der positiven Speisespannung erreichen. Dann würde jedoch auch die Verlustleistung der Endstufentransistoren 10,10' erhöht.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Schaltung wird die Rücklaufdauer ohne Erhöhung der Verlustleistung der Endstufentransistoren durch eine Klemmschaltung verkürzt Zu diesem Zweck ist der Emitter des Transistors 10' nicht — wie der Emitter des Transistors 10 — direkt, sondern über eine in Durchlaßrichtung gepolte Diode 28 mit der zugeordneten Speisespannungsklemme verbunden. Außerdem ist der Emitter des Transistors 10' über einen großen Kondensator 29 von 250 μΡ mit dem nicht an der negativen Speisespannung liegenden Ende des Transistorschalters verbunden, das gleichzeitig über einen Widerstand 30 von 220 Ohm an die positive Speiseüpannungsklemme angeschlossen ist. Die Klemmschaltung arbeitet wie folgt:

Während des Hinlaufs wird der Kondensator 29 über den Widerstand 30 und die Diode 28 aufgeladen, wobei an dem mit dem Schalter verbundenen Ende des Kondensators 29 eine Spannung von +24 Volt und an dem anderen Ende eine Spannung von ungefähr -20VoIt auftritt, so daß an dem Kondensator eine Spannung von rund 44 Volt liegt. Sobald der Transistorschalter 27 infolge des steilflankigen Spannungssprungs der Eingangsspannung 1 durchgeschaltet ist, wird die bis dahin positive ( + 24 Volt) Belegung des Kondensators 29 an die negative Speisespannung geschaltet; dieser Potentialsprung überträgt sich auf die andere Kondensatorbelegung, die vorher auf —20 Volt liegt und danach auf rund — 60 Volt. Bei dieser Spannung ist die Diode 28 gesperrt.

Zu Beginn des Rücklaufs entsteht an dem mit dem Verstärkerausgang verbundenen Ende der Ablenkspule 11 eine negative Spannungsspitze als Folge der plötzlichen Sperrung des am Ende des Hinlaufs noch verhältnismäßig stark leitenden Endstufentransistors 10. Die negative Spannungsspitze wird durch die Diode 15' auf eine Spannung begrenzt, die etwas negativer als -60VoIt ist, z.B. -60,6VoIt. Der Ablenkstrom fließt nun zwar über die Diode 15' in der gleichen Richtung weiter wie vorher über den Transistor 10, nimmt jedoch wegen der nunmehr negativen Spannung an dem mit dem Verstärkerausgang verbundenen Ende der Ablenkspule bis auf den Wert Null ab. Danach polt der Strom seine Richtung um und fließt über die Kollektor-Emitter-Stirecke des npn-Transistors 10', an dessen Basis auch während des ersten Teils des Rücklaufs eine positive Spannung anliegt Die Spannung an der Ablenkspule ist dann wegen des geringen Spannungsabfalles an der Koiiektor-Emitter-Slrecke des Transistors 10' nur etwas weniger negativ als die Spannung an der linken Belegung des Kondensators 29, so daß der Ablenkstrom weiterhin mit praktisch der gleichen Geschwindigkeit wie während der 1. Hälfte des Rücklaufs abnimmt, weil an der Ablenkspule praktisch die gleiche Spannung anliegt. Gleichzeitig nimmt auch die Spannung am Widerstand 12 ab und damit auch die Differenz der Elasis-Emitter-Spannungen der Eingangstransistoren 3 bzw. 3'. Deshalb wird die untere Hälfte des Gege;.i,->kt-B-Verstärkers weniger leitend, so daß das Emitterpotential der Transistoren 8 und 8' wieder weniger negativ wird. Bei geeigneter Bemessung des Spannungsteilers 25, 26 bzw. der Schwelle, bei der der Transistorschalter 27 wieder geöffnet wird, läßt sich erreichen, daß die Öffnung gerade in dem Augenblick erfolgt, in dem der Ablenkstrom seinen Sollwert erreicht hat Der Kondensator 29 wird während des ersten Teils des Rücklaufs noch weiter aufgeladen, und zwar um so stärker je geringer seine Kapazität ist und wird während des zweiten Teils des Rücklaufs bis auf die zu Beginn des Rücklaufs anliegende Spannung entladen. Der Mittelwert des Potentials an der linken Belegung dieses Kondensators ist während des Rücklaufs also noch negativer als - 60 Volt und zwar um so stärker je kleinei die Kapazität des Kondensators ist so daß der Ablenk strom noch schneller umgepolt wird. Hier sind jedoch wegen der Spannungsfestigkeit der Endstufentransisto ren Grenzen gesetzt; wenn daher die Spannungsfestig keit der Transistoren 10. 10' nur wenig über 60 Voll liegt, muß — wie beim Ausführungsbeispiel — ein Kon

densator mit großer Kapazität (250 pF) verwendet werden.

Diese Schaltung ist unempfindlich gegen Betriebsschwankungen. Wenn beispielsweise die negative und/oder die positive Speisespannung zunimmt, verkürzt sich die Rücklaufdauer; dementsprechend er-

reicht auch das Eniitierpotential der T ren 8 bzw. 8' schneller den positiven J daß auch hier wieder der Schalter ge Umpolvorgang unterbrochen wird, sob«' strom seinen Sollwert erreicht hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vertikalablenkschaltung mit einem Verstärker,

an dessen Eingang ein sägezahnförmiges Signal anliegt, dessen Polarität sich zu Beginn des Rücklaufs in einem im Vergleich zur Rücklaufdauer sehr kurzen Zeitraum ändert, und an dessen Ausgang die Vertikalablenkspule angeschlossen ist, und mit einem steuerbaren Schalter, mittels dessen die Ablenkspule zu Beginn des Rücklaufimpulses zwecks Umpolung des Ablenkstromes kurzzeitig an eine gegenüber der normalen Speisespannung höhere Gleichspannung angeschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß· der steuerbare Schalter (27) von der Differenz einer zum sägezahnförmigen Signal proportionalen Spannung (1) und einer zum Ablenkstrom proportionalen Spannung (18) gesteuert wird, wobei diese beiden Spannungen und/oder der Schalter so bemessen ist, daß die Ablenkspule (11) von der höheren Gleichspannung mittels des steuerbaren Schalters (27) abgetrennt wird, sobald der Strom durch die Ablenkspule den für den Beginn des Hinlaufs erforderlichen Wert erreicht hat.

2. Vertikalablenkschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Ablenkstrom proportionale Spannung als Gleichstromgegenkopplung auf den Eingang des Verstärkers zurückgeführt ist und daß der steuerbare Schalter (27) an einen Punkt des Verstärkers angeschlossen ist, dessen Potential während des Rücklaufes einen Schwellwert überschreitet (unterschreitet), und daß der steuerbare Schalter so bemessen ist, daß er oberhalb (unterhalb) dieses Sv.hwellweries wirksam wird.

3. Vertikalablenkschaltung nach Anspruch 2 mit zwei in Cegentakt-B-Emitter-(Kollektor-)Schaltung betriebenen Endstufentrainsistoren, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter (Kollektor) des den ersten Teil des Hinlaufs wirksamen Transistors (10') über eine in Durchlaßrichiung gepolte Diode (28) mit der zugeordneten Speisespanr.ungsklemme (-20VoIt) und über einen Kondensator (29) mit einem Widerstand verbunden ist, dessen anderes Ende an die andere Speisespannungsklemme ( + 24VoIt) angeschlossen ist, wobei der Verbindungspunkt des Widerstandes (30) und des Kondensators (29) über den steuerbaren Schalter (27) an die zugeordnete Speisesparinungsklemme (-2OVoIt) angeschlossen ist.

4. Vertikalablenkschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor-Emitter-Strecke des im ersten Teil des Hinlaufs leitenden Transistors (10') eine in Sperrichtung gepolte Diode (15') parallel geschaltet ist.