DE2115379A1 - Ablenkendstufe für einen Fernsehempfänger - Google Patents

Description

7164-71/Dr.v.B/Elf

RCA 59,236

US Ser.No. 25,100

filed: April 2, 1970

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Ablenkendstufe für einen Fernsehempfänger

Die vorliegende Erfindung betrifft eine transistorbestückte Ablenkendstufe für einen Fernsehempfänger.

Bei den derzeit gebräuchlichen transistorbestückten Ablenkschaltungen, wie sie z.B. in der Zeilenendstufe eines Fernsehempfängers verwendet werden, arbeitet der Endtransistor normalerweise als Schalter, d.h. der Transistor wird während dea Hinlauf- oder Ablenkintervalles jedes Ablenkzyklus in den Sättigungsbereich ausgesteuert, während er während des Rücklaufteiles jedes Ablenkzyklus gesperrt wird. Durch den Betrieb des Transistors im Sättigungsbereich ergeben sich im Mittel die geringsten Leistungsverluste. Andererseits hat der Betrieb in der Sätti-

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gung zur Folge, daß sich in der Basiszone Minoritätsträger ansammeln und während des anfänglichen Teiles des Rücklaufintervalles beim Aussteuern des Transistors in den nicht- . leitenden Zustand noch weiter ein Kollektorstrom fliesst. Dies hat ausser der unerwünschten Verzögerung der Abschaltzeit ausserdem noch den Nachteil, daß die während dieser Zeitspanne auftretenden Verluste sich unter Umständen in kleinen Bereichen konzentrieren und zu örtlichen Überhitzungen führen. Hierbei kann bekanntlich eine Selbstverstärkung auftreten, die schliesslich zum sogenannten zweiten Durchbruch des Transistors führt. Nähere Einzelheiten hierüber finden sich in der Veröffentlichung "Thermal

w Regeneration in Power Dissipating Elements", erschienen in der Januar-Ausgabe 1967 der Zeitschrift "The Electronic Engineer". Wenn man also den Transistor der Zeilenendstufe im Sättigungsbereich betreibt, lässt sich zwar die mittlere Verlustleistung in diesem Bauelement während der Zeit, in der es leitet, klein halten, andererseits wird dadurch aber die Gefahr eines zweiten Durchbruches während der Abschaltzeit erhöht. Mit dem Aufkommen von Hochspannungstransistoren (Kollektorsperrspannung 1,5 kV) ist es nun möglich geworden, die erforderliche Ausgangsleistung mittels eines Transistors dieser Art aufzubringen, ohne daß dieserim Sättigungsbereich betrieben werden muss. Durch die vorliegende Erfindung soll dementsprechend eine Schaltungsanordnung angegeben werden, die gewährleistet, daß der Endstufentransistor nicht in den Sättigungsbereich ausgesteuert wird.

Es ist nun zwar schon von transistorbestückten Schaltstufen niedriger Leistung, wie sie z.B. für Computer Anwendung finden, bekannt, Dioden in Verbindung mit einer Widerstands-Vorspannungsschaltung zwischen Basis und Kollektor zu verwenden, um eine Sättigung des Transistors zu verhindern und damit die maximal mögliche Schaltfrequenz durch Verkürzung der Abschalt-

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zeit des Transistors zu erhöhen.

Bei transistorbestückten Ablenkschaltungen hat andererseits die Verkürzung der Abschaltzeit des aktiven Bauelements der Ablenkschaltung nicht den Zweck, deren maximale Betriebsfrequenz zu erhöhen, sondern den zweiten Durchbruch beim Auftreten des verhältnismässig grossen induktiven Spannungsirapulses zu verhindern, der zu Beginn des Rücklaufintervalles auftritt, wenn der durch.die Ablenkwicklung fliessende Strom zur Einleitung des Rücklaufteiles des Ablenkzyklus unterbrochen wird.

Bei einer Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung wird eine Sättigung des Endstufentransistors der Ablenkschaltung dadurch verhindert, daß die Kollektorspannung automatisch oberhalb des Sättigungspegels gehalten wird, indem überschüssige Basissteuerleistung vom Basis/Emitter-Übergang in den Kollektorkreis abgeleitet wird. Bei den bekannten transistorbestückten Ablenkschaltungen wurde das aktive Bauelement dagegen ausschliesslich in der Sättigung betrieben.

Gemäss der Erfindung wird die Aufgabe, die Sättigung des Transistors einer Ablenkendstufe für einen Fernsehempfänger zu verhindern, die einen Transistor , dessen Kollektorklemme über eine induktive Anordnung mit einer Betriebsspannungsquelle verbunden ist, eine zwischen die Kollektorklemme und die Emitterklemme gekoppelte Ablenkwicklung und eine Steuerschaltung, die der Basisklemme des Transistors während eines Ablenkteiles jedes Ablenkzyklus einen Basissteuerstrom zuführt, enthält, dadurch gelöst, daß zwischen die Basisklemme und die Kollektorklemme eine Schaltungsanordnung mit einem Richtleiter gekoppelt ist, die die Kollektorspannung des Transistors auf einen Wert oberhalb des Sättigungspegels klemmt sowie Basissteuerstrom von der Basis des Transistors ableitet und dadurch eine Sättigung des Transistors während des Ablenk-

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teiles jedes Ablenkzyklus verhindert.

Vorzugsweise ist zwischen die Basisklemme und die Kollektorklerame des Transistors der Ablenkendstufe eine Diode geschaltet, die so gepolt ist, daß sie eine Aussteuerung des Transistors in den Sättigungsbereiches während des Teiles des Ablenkzyklus, in dem der Transistor leitet, verhindert.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, es zeigen:

Figur 1 ein teilweise in Blockform gehaltenes Schaltbild eines Fernsehempfängers, der eine transistorbestückte Zeilenendstufe gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält;

Figur 2a eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufes der Spannung an der Kollektorklemme 55c eines Transistors 55 in Figur 1;

Figur 2b eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufes des einer Klemme A in Figur 1 zugeführten Steuerstromes;

Figur 2c eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufes des Stromes in einer Diode 56 in Figur 1;

Figur 2d eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufes des Basisstromes des Transistors 55 in Figur 1;

Figur 3 ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung;

Figur 4a eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufes der Spannung an einer Klemme 366 in Figur 3;

Figur 4b eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufes des an einer Klemme A in Figur 3 zugeführten Steuerstromes;

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4c eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufes des Stromes in einer Diode 356 in Figur 3, und

4d eine graphische Darstellung des Basissteuerstromes für einen Transistor 355 in Figur 3.

Der in Figur 1 stark vereinfacht dargestellte Fernsehempfänger enthält einen mit einer Antenne 10 verbundenen Empfangsteil (Tuner) 12, der Hochfrequenzsignale eines eingestellten Kanales empfängt, verstärkt und in eine Zwischenfrequenz umsetzt. Die ZF-Signale werden in einem ZF-Verstärker 14 verstärkt und in einem Videodemodulator 16 demoduliert. Der Demodulator 16 speist einen Videoverstärker 18, an den eine Videoendstufe 20, eine Regelstufe 25 zur automatischen Verstärkungsregelung und eine Synchronisierimpuls-Abtrennstufe 42 angeschlossen sind. Das Videosignal wird ferner einem nicht dargestellten Tonkanal zugeführt. Der Ausgang der Videoendstufe ist mit einer Elektrode, z.B. der Kathode 28, einer Bildröhre 30 verbunden.

Die Regelstufe 25 liefert eine Regelspannung an den ZF-Verstärker 14 und den Empfangsteil 12. Die Synchronisierabtrennstufe 42 liefert die abgetrennten Bildsynchronisiersignale an einen Raster- oder Bildablenkteil 44, dessen Ausgangsklemmen Y-Y an eine Vertikal- oder Bildablenkwicklung 43 angeschlossen sind. Die abgetrennten Zeilensynchronisierimpulse werden von der Abtrennstufe 42 einer Frequenzregelschaltung 45 zugeführt, die einen Zeilenoszillator 46 mit den Zeilenimpulsen synchronisiert. An den Zeilenoszillator 46 ist eine Treiberstufe 48 angeschlossen, die einen nicht dargestellten Ausgangstransformator enthalten kann und ein Steuersignal ausreichender Leistung an eine transistorbestückte Zeilenendstufe liefert. Die mit einer Eingangsklemme A der Zeilenendstufe gekoppelte, nicht dargestellte Wicklung des Ausgangstransformators der Treiberstufe 48 bildet einen Gleichstromweg für den

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Steueretrom.

Die Zeilenendstufe 50 enthält einen Transistor 55 mit Basisklemrae 55b, Kollektorklemme 55c und Emitter klemme 55e. Die Treiberstufe 48 ist über eine Parallelschaltung aus einem Widerstand 52 und einem Kondensator 53 mit der Basisklemme 55b des Transistors 55 verbunden.

Die Zeilenendstufe 50 enthält ferner eine unsymmetrisch oder nur in einer Richtung leitende Vorrichtung (im folgenden kurz "Richtleiter") 56, z.B. eine Diode, die zwischen die Basisklemme 55b und die Kollektorklemme 55c des Transistors 55

P gekoppelt ist. Dem Transistor 55 sind ferner eine Dämpferdiode 57, ein Kondensator 58 sowie eine Reihenschaltung aus einer Zeilenablenkwicklung 59 und einem Kondensator 60, der den Ablenkstrom S-förmig macht, parallel geschaltet. Weiterhin enthält die Zeilenendstufe 50 einen Impulstransformator 61, dessen Primärwicklung 61p zwischen die Kollektorklemme 55c des Transistors 55 und eine Betriebsspannungsquelle B+ geschaltet ist. Der Impulstransformator 61 hat ferner eine Sekundärwicklung 61s, an der Hochspannungsimpulse auftreten, die einem Hochspannungsgleichrichter 63 zugeführt werden, der die Bildröhrenhochspannung an eine Hochspannungsklemme 32 der Bildröhre 30 liefert. Der Impulstransformator 61 kann ausserdem noch weitere, nicht dargestellte Wicklungen enthalten, die z.B. Impulse zum Tasten der Regelstufe 25 liefern.

Die Endstufe 50 ist im Prinzip eine konventionelle, mit Ansteuerung während des Ablenkteiles und mit Parallelspeisung arbeitende Schaltungsanordnung, mit der Ausnahme, der Qiede und der den Widerstand 52 sowie den Kondensator 53 enthaltenden Vorspannungsschaltung. Betrachtet man die Arbeitsweise der Schaltung beginnend mit der Mitte des Ablenkintervalles des Ablenkzyklus, so ist der Ablenkspulenstrom anfangs 0 und der Kondensator 60 hat seine maximale Ladung. Das der

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Basisklemme 55b des Transistors 55 zugeführte Steuersignal tastet den Transistor dann auf, wodurch ein Stromweg für den Ablenkstrom geschlossen, welcher den Kondensator 60, die Ablenkwicklung 59 und die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 55 enthält. Während dieses Teiles der Ablenkung wird der Ablenkstrom durch die Ladung des Kondensators 60 geliefert und er steigt in einer vorgegebenen Richtung bis zu einem Maximalwert an, bei dem dann der Rücklauf dadurch eingeleitet wird, daß der Transistor 55 durch ein seiner Basisklemme 55b von der Treiberstufe 48 zugeführtes Signal gesperrt wird. Während des letzteren Teiles des Ablenkintervalles währendessen der Ablenkstrom ansteigt, war der Endstufentransistor der bekannten Ablenkschaltungen gewöhnlich in die Sättigung getrieben worden und er befand sich dementsprechend bei Beginn des Rücklaufes in diesem Zustand. Während des ersten Teiles des Rücklaufes hat der Ablenkstrom einen Maximalwert und es tritt eine Schwingung mit dem Rücklaufkondensator 58 auf, wobei der Kondensator 58 aufgeladen und die Dämpferdiode 57 in Sperrichtung beaufschlagt wird. Wenn der Ablenkstrom dann 0 wird, hat der Kondensator 58 seine maximale Ladung und während des zweiten Teiles des Rücklaufes liefert der Kondensator 58 Strom in umgekehrter Richtung durch die Ablenkwicklung bis er entladen iat und die Spannung an ihm ihr Vorzeichen umkehrt und die Dämpferdiode 57 in Flußrichtung vorgespannt wird. Die Diode 57 leitet dann während des ersten Teiles des Ablenkintervalles und schliesst dabei den Stromkreis für den Ablenkstrom in der Ablenkwicklung 59, der in diesem Augenblick dann seinen Maximalwert hat, den Kondensator 60 auflädt und dann nach 0 absinkt. In der Mitte des Ablenkintervalles wird der Ablenkstrom dann 0 und für den Rest des Ablenkintervalles wird der Transistor 55 dann wieder in den stromführenden Zustand ausgesteuert.

Im folgenden soll nun die Arbeitsweise der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung unter Bezugnahme auf die Diagramme in Figur 2 erläutert werden. Der anfängliche Teil des Ablenk-

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intervalles entspricht in Figur 2 der Zeitspanne zwischen t_Q und tj. Während dieses Intervalles leitet also die Dämpferdiode 57. Die Spannung V_c (Figur 2a) an der Kollektorklemme 55c des Transistors 55 entspricht dem Flußspannungsabfall an der Diode 57, der in der Grössenordnung von-0,7 V liegt. Zu irgendeinem nicht kritischen Zeitpunkt vor t, beginnt die Zeilen-Treiberstufe 48 einen Steuerstrom I. (Figur 2b) zu liefern. Dieser Strom fliesst durch die Diode 56, wie Figur 2c zeigt, da die Diode in Flußrichtung vorgespannt ist. Die Kathode der Diode 56 befindet sich ja auf der gleichen Spannung (-0,7 Volt) wie die Kollektorklemme 55c und der Steuerstrom erzeugt an der Klemme A, die mit der Anode der Diode 56 verbunden ist, eine positive Spannung. Beim Erreichen des Zeitpunkts tj^ (der Mitte des Hinlauf- oder Ablenkintervalles) sperrt die Dämpferdiode 57 , so daß die Kollektorspannung des Transistors 55 ansteigen kann, wie es in Figur 2a dargestellt ist. Gleichzeitig fliesst nun ein Teil des der Klemme A zugeführten Steuerstromes durch den nun in Flußrichtung vorgespannten Basis/Emitter-Übergang des Transistors 55, wie der in Figur 2d dargestellte Basisstrom I. zeigt. Der Transistor leitet nun den zunehmenden Ablenkstrom während dieses letzteren Teiles der Ablenkung, der dem Intervall zwischen t± und t₂ in Figur 2 entspricht. Während die Amplitude des Ablenkstromes im Intervall t^ bis t₂ zunimmt, wächst der Basisstrom Ij. des Transistors 55 , wie es in Figur 2d dargestellt ist. Die Diode 56 führt entsprechend Figur 2c Strom und leitet dabei den restlichen Teil des der Klemme A zugeführten Steuerstromes ab. Man beachte, daß die Summe der Ströme gemäss Figur 2c und 2d gleich dem Strom gemäss Figur 2b ist. Die Werte des Widerstandes 52 und des Kondensators 53 können so bemessen werden, daß die Kollektorspannung des Transistors auf einem vorgegebenen Wert gehalten, der ausreicht, um eine Sättigung des Transistors 55 zu verhindern. Wenn z.B. die Spannung am Kondensator 53 5,3 Volt beträgt, ist die Spannung an der Klemme A bezüglich Masse etwa 6 Volt (5,3 V zuzüg-lich des Fluß-

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spannungsabf alls am Basis/Emitter-tibergang des Transistors 55) Die Kollektorspannung ist dann ungefähr.gleich der Spannung an der Klemme A abzüglich des Flußspannungsabfalles an der Diode 56. Es ist wünschenswert, die Werte des Widerstandes und des Kondensators 53 so zu wählen, daß der Transistor 55 während des letzten Teiles jedes Ablenkintervalles in der Nähe des Sättigungsbereiches, jedoch nicht in diesem arbeitet.

Im Zeitpunkt t₂ wird der Rücklauf dadurch eingeleitet, daß der Basisklemme 55b des Transistors 55 ein verhältnismässig grosses negatives Steuersignal zugeführt wird, wie Figur 2b zeigt. Während des Rücklaufintervalles t₂ bis t_Q (Figur 2) nimmt die Kollektorspannung zu, wie es in Figur 2a für einen typischen Fall dargestellt ist. Im Zeitpunkt t_Q beginnt der Zyklus von neuem .

Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Spannungsänderung im Zeitpunkt t. an der Ablenkwicklung kleiner als bei der Ablenkwicklung 59 in Figur Wie aus Figur 2a ersichtlich ist, ändert sich die Spannung an der Kollektorklemme 55c des Transistors 55 (Figur 1) um beispielsweise bis zu 6 V, wenn die Diode 57 sperrt und der Transistor 55 zu leiten beginnt. Diese Spannungsänderung, die auch an der Ablenkwicklung 59 auftritt, kann unter Umständen die Änderungsgeschwindigkeit des Ablenkätromes in der Mitte des Ablenkintervalles ändern und bei gewissen Schaltungen zu einer unerwünschten Nichtlinearität der Ablenkgeschwindigkeit führen. Wie Figur 4a zeigt, ist die Spannungsänderung in der Mitte Ct₁) des Ablenkintervalles bei der Schaltungsanordnung gemäss Figur 3 wesentlich geringer.

In Figur 3 sind Schaltungselemente, die entsprechende Gegenstücke in Figur 1 haben, mit der gleichen Bezugszahl bezeichnet, denen jedoch die Ziffer 3 vorangestellt wurde. Bei der Erläuterung der Figur 3 wird auf die Diagraramein Figur 4 Bezug genommen. Der Transformator 364 in Figur 3 ist ein enggekoppelter Spartransformator mit einem Abgriff 365, der beispiels-

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weise bei 5% der Transformatorwicklung angeordnet sein kann. Der Abschnitt zwischen den Klemmen 365 und 366 des Transformators enthält dann also etwa 5% der gesamten Windüngen des Transformators 364. Der Transformator 364 kann ferner eine nicht dargestellte Sekundärwicklung , z.B. eine Hochspannungswicklung, enthalten. Wenn im Betrieb der Steuerstrom zu irgendeinem Zeitpunkt vor t_x angelegt wird, wie Figur 4b zeigt, leitet die Dämpferdiode 357 und die Spannung an der Klemme 366 beträgt dementsprechend etwa -0,7 V. Der der Klemme A zugeführte Steuerstrom, der in Figur 4b dargestellt ist, wird während dieses Intervalles von der Diode 356 übernommen, wie der in Figur 4c dargestellte Verlauf des Diodenstroms I_D 356 zeigt. In der Mitte (t_±) des Ablenkintervalles sperrt die Dämpferdiode und die Spannung an der Klemme 366 kann dadurch etwas positiv (weniger als 0,7 V) werden. Die Kollektorspannung des Transistors 355 wird auf einen Wert von etwa 5 V behalten, wenn man z.B. annimmt, daß die Spannung Begleich 100 V ist und der Kollektor an den Abgriff 365 bei 5% der Windungen des Transformators 364 angeschlossen ist. Zu diesem Zeitpunkt wird der Basis/Emitter-Übergang in Flußrichtung vorgespannt und der Transistor 365 leitet. Man sieht, daß die Anodenspannung der Diode 365 etwa +0,7 Volt beträgt, während die Kathode, die mit der Klemme 366 gekoppelt ist, auf einer weniger positiven Spannung liegt. Die Diode 356 begingt -^Ihrend des letzteren Teiles des Ablenkintervalles zu leiten, wie der Stromverlauf in Figur 4c zeigt.

Während des letzteren Teiles des Ablenkintervalles neigt der Transistor zur Sättigung und die Kollektorspannung an der Klemme 355c neigt zum Kleinerwerden. Wenn dies eintritt, fließt mehr Strom von der Klemme B^ durch den oberen Teil des Transformators 364. Wegen der verhältnismässig engen Kopplung der Abschnitte des Transformators 364 tritt an der Klemme 366 ain Spannungsabfall auf, der die an der Diode 356 liegende

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Flußspannung so beeinflusst, daß genügend Steuerstrom abgeleitet wird, um den Transistor 355 ausserhalb des Sättigungbereiches zu halten. Die Kollektorspannung des Transistors 355 wird dementsprechend auf einem vorgegebenen Wert gehalten, der vom Ort des Abgriffes 365 am Transformator 364 abhängt. Durch die Verwendung des Transformators 364 bleibt die Klemme 366 während des letzteren Teiles des Ablenkintervalles auf einer niedrigen Spannung, wie Figur 4a zeigt> und die Diode 356 wird in Flußrichtung vorgespannt, während der Klemme A ein positives Steuersignal zugeführt wird. Wie vorher treten während des zweiten Teiles des Ablenkintervalles wieder eine Zunahme des Basissteuerstromes und eine Abnahme des Stromflusses durch die Diode 356 ein, wie die Figuren 4c und 4d zeigen. Im Zeitpunkt t2 (Figur 4) wird der Schaltungsanordnung ein negativer Steuerimpuls zugeführt, der das Rücklaufintervall des Ablenkzyklus einleitet.

Die Erfindung wurde oben anhand einer Zeilenendstufe eines Schwarz-Weiß-Fernsehempfängers beschrieben? selbstverständlich lässt sich die Erfindung auch auf Farbfernsehempfänger und andere Ablenksysteme anwenden.

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   Ablenkendstufe für einen Fernsehempfänger mit einem Transistor , dessen Kollektorklemme über eine induktive Anordnung mit einer Betriebsspannungsquelle verbunden ist, einer zwischen Kollektorklemme und Emitterklemme gekoppelten Ablenkwicklung und einer Steuerschaltung, die der Basisklemme des Transistors während eines Ablenkintervalles jedes Ablenkzyklus einen Basissteuerstrom zuführt, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen die Basisklemme (55b, 355b) und die Kollektorklemme (55c,355c) eine Schaltungsanordnung (52,53,56; 356,366-365) mit einem Richtleiter (56, 356) und einer Vorspannungsschaltung (52,53? 365-366) gekoppelt ist, die die Kollektorspannung des Transistors (55, 355) auf einen Wert oberhalb des Sättigungspegels klemmt sowie Basissteuerstrom von der Basis des Transistors ableitet und dadurch eine Sättigung des Transistors während des Ablenkteiles jedes Ablenkzyklus verhindert.
2. 2.) Ablenkendstufe nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß die Vorspannungsschaltung eine Widerstandskapazitäts-Parallelschaltung (52,53) enthält, die so bemessen ist, daß an ihr in Abhängigkeit von dem Steuersignal eine Gleichspannung vorgegebenen Werts auftritt.
3. 3.) Ablenkendstufe nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , daß die Vorspannungsschaltung (52, 53) so bemessen ist, daß die an ihr auftretende Gleichspannung ausreicht, um die Kollektorspannung auf einen Wert zu klemmen, der grosser als die Sättigungsspannung des Transistors ist.
4. 4.) Ablenkendstufe nach Anspruch 1, da durch gekenn zeichnet , daß die Vorspannungsschaltung einen Transfor-

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   mator (364) mit drei Klemmen (365, 366, B+) enthält, von denen eine mit der Betriebsspannungsquelle (B+) und eine zweite (365) mit der Kollektorklemme (355c) des Transistors (355) gekoppelt ist.
5. 5.) Ablenkendstufe nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet , daß der Transformator (364) ein Spartransformator ist und daß sich die zweite Klemme (365) zwischen der ersten und der dritten Klemme (B+, 366) befindet.

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