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Zeilenablenkschaltung für Kathodenstrahlröhren Die Erfindung betrifft
eine Zeilenablenkschaltung für Kathoden strahlröhren, insbesondere für Bildröhren
in Fernsehempfängern, mit einer elektromagnetischen Ablenkspule, die unter solchen
Bedingungen arbeitet, daß sie praktisch als eine reine Induktivität angesehen werden
kann.
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Bei modernen Fernsehempfängern sind solche Schaltungen normalerweise
so ausgelegt, daß sie mit Halbleiterelementen als aktiven Komponenten arbeiten.
Wenn die Empfänger jedoch mit den normalen 220 Volt Wechselspannungen betrieben
werden, beträgt die entsprechende gleichgerichtete Spannung etwa 300 Volt Gleichspannung,
und falls eine herkömmliche Zeilenablenkschaltung direkt an diese Gleichspannung
angeschlossen wird, erreichen die Rücklaufimpulse über dieser Schaltung einen Spitzenwert
von etwa 3000 Volt, was mehr ist, als die herkömmlichen Transistorelemente aushalten
können.
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Daher wird in der Praxis die Versorgungsgleichspannung des Kreises
auf die eine oder andere Weise erniedrigt. Dies kann natürlich im Prinzip in einfacher
Weise mit Hilfe eines geeigneten Transformators oder einer Spannungsteilerschaltung
erreicht werden. Es wurden zu diesem Zweck auch spezielle Kondensator-oder Thyristorschaltungen
verwendet.
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Die Nachteile aller dieser bekannten Verfahren sind jedoch, daß der
Empfänger mit zusätzlichen Bauelementen ausgestattet werden muß, was zusätzliche
Kosten und ein erhöhtes Gewicht bedeutet und unerwünschte elektromagnetische Streufelder
oder die Entstehung von unerwünschter Wärme verursachen kann. Außerdem soll daran
erinnert werden, daß die Zuverlässigkeit eines Gerätes mit zunehmender Anzahl von
Bauelementen und mit zunehmender Temperatur abnimmt.
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In jüngster Zeit wurde dieses Problem dadurch gelöst, daß ein bekannter
Gleichstrom-Gleichstromumwandler in den Fernsehempfänger eingebaut wurde, um die
Versorgungsgleichspannung auf eine stabilisierte Höhe von zum Beispiel 130 Volt
zu erniedrigen.
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Dieser Umwandler oder Konverter arbeitet im sogenannten "Schalterbetrieb,
was bedeutet, daß jedes aktive Element stets entweder im völlig leitenden oder nichtleitenden
Zustand ist. Auf diese Weise wird eine hohe Wirksamkeit und eine vernachlässigbare
Wärmeentwicklung erreicht. Ein Schaltbild eines solchen Umwandlers ist in der beigefügten
Fig. 1 gezeigt, und im Betrieb arbeitet diese Schaltung in der folgenden Weise:
Wenn das gesteuerte Schaltelement Ich1, welches in diesem Falle durch einen Transistor
gebildet wird, völlig leitend ist, erscheint die volle Versorgungsspannung Vb (300
Volt) über der Primärwicklung des Transformators T1. Daher wird der Strom durch
diese Wicklung linear ansteigen, während magnetische Energie in dem Transformator
Ti gespeichert wird. Wenn der Schalttransistor TR1 nichtleitend gemacht wird, wird
diese gespeicherte Energie entladen, wobei ein Strom durch die Sekundärwicklung
des Transformators T1 und die Diode D1 induziert wird, um den Speicherkondensator
C1 zu laden. Die Gleichspannung V an diesem Kondensator, welche als Versorgungsspannung
für die Last R verwendet
wird, wird von dem Transformationsverhältnis
des Transformators 11 und der Dauer der Rechteckimpulse, welche dem Anschluß P zugeführt
werden, abhänge, wie in der Figur gezeigt ist. Die Betriebsfrequenz dieser Impulse
kann in passender Weise gleich der Zeilenablenkfrequenz des Fernsehempfängers eingestellt
werden.
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Daher kann bei einer solchen hohen Frequenz der Transformator 1 ziemlich
klein gemacht werden.
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Die Kondensatorspeicherspannung V, welche in geeigneter Weise durch
Regeln der Steuerimpuladauer in Abhängigkeit von möglichen Schwankungen der Eingangsgleichspannung
stabilisiert werden kann, wird in dem vorliegenden Fall für den Betrieb einer üblichen
Zeilenablenkschaltung verwendet, welche in Fig. 2 der beigefügten Zeichnung dargestellt
ist. Diese Schaltung ist bekannter Stand der Technik und wird hier nicht im einzelnen
beschrieben.
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Wie aus Fig. 1 deutlich wird, wird in der vorliegenden Anordnung ein
Transformator T1, ein Kondensator C1 und ein aktives Schaltelement TR1 zusätzlich
zu den notwendigen Schaltelementen der in Fig. 2 gezeigten Standardschaltung benötigt.
In dieser Situation ist eine Verringerung der Anzahl der Bauelemente natürlich sehr
wünschenswert sowohl vom Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit als auch der Zuverlässigkeit.
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Daher ist es Ziel der Erfindung, die Gesamtzahl der Bauelemente in
geeigneter Weise zu verringern, die für den sicheren Betrieb einer transistorisierten
Zeilenablenkschaltung benötigt werden, die mit einer Standardnetzapannung von 220
Volt versorgt werden soll, und insbesondere die Zahl der aktiven Elemente zu verringern,
um solche Schaltungen einfacher, wirtschaftlicher und zuverlässiger zu machen.
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Dazu wird erfindungsgemäß eine Zeilenablenkschaltung für Kathodenstrahlröhren,
insbesondere für Bildröhren von Fernsehempfängern, geschaffen, die einen Parallelresonanzkreis
parallel zu einer geeignet gerichteten ersten Diode umfaßt, welcher eine Rerhenschaltung
einer Ablenkspule und eines Ladekondensators in einem Zweig und einen Rücklaufkondensator
im anderen Zweig enthält,
wobei dieser Resonanzkreis über eine in
Reihe geschaltete Induktivität von einem Spannungsumwandler gespeist wird, der einen
Transformator besitzt, dessen Primärwicklung über einen gesteuerten Schalter mit
einer Gleichspannungsquelle verbunden ist, und dessen Sekundärwicklung über eine
geeignet gerichtete zweite Diode Strom einem ladespeicherkondensator zwischen den
Ausgangsanschlüssen des Umwandlers zuführt, wobei der Schalter durch einen Impulsgenerator
im Takt mit seinen Ausgangs impulsen gesteuert wird, wobei diese Schaltung dadurch
gekennzeichnet ist, daß dieser Schalter auch dazu verwendet wird, den Resonanzkreis
in bekannter Weise und bei der gewünschten Größe der Zeilenablenkung kurzzuschließen,
indem der Schalter über eine geeignet gerichtete dritte Diode parallel mit diesem
Resonanzkreis geschaltet wird, wobei der Impulsgenerator so betrieben wird, daß
er solche Impulse liefert, daß der gesteuerte Schalter periodisch während eines
Zeitintervalls leitend gemacht wird, welches wenigstens gleich der Hälfte der Zeilenabtastdauer
dieser Zeilenablenkung ist.
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Die Kombination der beiden Schalter TR1 und R2 der Fig.1 bzw. 2 wird
durch die Tatsache möglich, daß die Diode D2 in Fig. 2 nur während der ersten Hälfte
der Zeilenabtastdauer der Zeilenablenkung leitend wird, während der gesteuerte Schalter
während der letzten Hälfte dieses Intervalls leitend sein muß. Daher ist die Dauer
der Impulse, die den Schalter TR2 steuern, nicht kritisch für das einwandfreieFunktionieren
der Zeilenablenkung, solange dieser Schalter wenigstens während der letzten Hälfte
der Zeilenabtastdauer und nicht während der Rücklaufperiode leitend gemacht wird.
Da zusätzlich die Standardzeilenablenkfrequenz eine geeignete Schaltfrequenz für
beide Schaltungen ist, können daher unter den obigen Bedingungen die Funktionen
der zwei Schalter R1 und TR2 in Fig. 1 bzw. 2 erfindungsgemäß durch einen einzigen
Schalter ausgeführt werden.
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Weiter kann erfindungsgemäß unter diesen Umständen die in Reihe geschaltete
Induktivität T2 mit der Sekundärwicklung des Transformators Tl kombiniert werden,
und der Ladekondensator Ct kann mit dem Rücklaufkondensator C2 des Parallelresonanzkreises
02,
L, C3 kombiniert werden.
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Auf diese Weise kann die Zahl der Bauelemente auf die Zahl reduziert
werden, die bei den früheren Ablenkschaltungen mit Elektronenröhren verwendet wurden.
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Im folgenden sollen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden.
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Fig. 1 zeigt eine herkömmliche Gleichspannungs-Gleichspannungsumwandlerschaltung.
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Fig. 2 zeigt eine Standardzeilenablenkschaltung.
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Fig. 3 zeigt eine Kombination der Schaltungen der Fig. 1 und 2, wobei
erfindungsgemäß nur ein einziger gesteuerter Schalter verwendet wird.
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Fig. 4 zeigt eine Schaltung mit weiteren erfindungsgemäß kombinierten
Elementen.
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Fig. 5 zeigt eine symmetrische Version der Schaltung in Fig. 4.
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Die bekannten Schaltungen der Fig. 1 und 2 wurden bereits in der Beschreibungseinleitung
beschrieben.
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In Fig. 3 ist gezeigt, wie diese bekannten Schaltungen in einer solchen
Weise kombiniert werden können, daß ein einziger gesteuerter Schalter TR die Funktionen
der beiden obigen Schalter TR1 und TR2 in den Fig. 1 bzw. 2 ausführen kann. Dies
wird dadurch möglich, daß der Schalter, welcher mit der Primärwicklung des Umwandlungstransformators
Tl in Reihe geschaltet ist, durch eine Diode D parallel zu dem Resonanzkreis C2,
L, C3 geschaltet wird. Diese Diode D muß so gerichtet sein, daß die Ströme durch
die in Reihe geschaltete Induktivität 22 und die Ablenkspule L durch den gesteuerten
Schalter TR fließen können, wenn dieser während der letzten Hälfte der Zeilenabtastuauer
der Zeilenablenkung leitend gemacht wird.
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Während der ersten Hälfte dieser Zeilenabtastdauer ist der
Punkt
A in Fig. 3 mit Hilfe der Diode D2 an Erdpotential gelegt.
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Jedoch wegen der umgekehrten Stromrichtung durch die Ablenkspule während
der letzten Hälfte der Zeilenabtastdauer muß das Anschließen des Punktes A durch
diese geeignet gerichtete Diode D in Reihe mit dem gesteuerten Schalter TR bewirkt
werden, welcher während dieser Periode leitend ist, wie oben angegeben wurde.
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Gleichzeitig wird Energie in dem Transformator T1 gespeichert, da
die volle Versorgungsspannung Vb an seine Primärwicklung angelegt wird. Wenn der
Schalter TR am Ende der Zeilenabtastdauer nichtleitend gemacht wird, wird diese
Energie auf den Kondensator Cl mit Hilfe der Diode Dl übertragen, die geeignet gerichtet
ist, um eine solche Übertragung zu ermöglichen. Gleichzeitig wird der Anschluß des
Punktes A an das Erdpotential aufgehoben und daher wird der Kondensator C2 in der
herkömmlichen Weise schnell auf eine hohe Spannung während der ersten Hälfte der
folgenden Rücklaufperiode mit Hilfe der magnetischen Energie aufgeladen, die in
der Induktivität T2 und der Ablenkspule L während der vorhergehenden Zeilenabtastdauer
gespeichert war. Wenn die Spitzenspannung des Kondensators C2 erreicht ist, wird
dieser Kondensator über die Ablenkspule L während der letzten Hälfte der Rücklaufperiode
entladen, um den Kondensator C3 zu laden. Nachdem der Rücklaufkondensator C2 am
Ende der Rücklaufperiode geleert ist, fließt der Strom durch die Ablenkspule L in
derselben Richtung weiter, wenn auch mit abnehmender Intensität, wegen der induktiven
Trägheit dieser Spule, aber nun wird der Kondensator C2 durch die Diode D2 überbrückt,
die wie oben beschrieben den Punkt A während der ersten Hälfte der Zeilenabtastdauer
an Erdpotential legt. Daher wird sich das Potential des Punktes A so ändern, wie
es durch die entsprechenden Wellenformen in den Fig. 2, 3 und 4 gezeigt ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein weiteres
Einsparen von Bauelementen und eine Vereinfachung dieser Zeilenablenkschaltung möglich,
wie in Fig. 4 gezeigt ist.
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Hier wird die Induktivität T2 in die Sekundärwicklung des Transformators
Tl mit eingeschlossen, und der Kondensator C1 wird in den Rücklaufkondensator C2
mit eingeschlossen. Durch diese MaB-nahmen
wird auch die in Fig.
1 gezeigte Zwischengleichspannungsstufe V vermieden. Es ist jedoch klar, daß diese
Vereinfachung der Schaltung i keiner Weise das korrekte Funktionieren beeinträchtigt,
wie es oben mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben wurde.
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Die in Fig. 4 in gestrichelten Linien gezeigten Kondensatoren sind
eingesetzt, um unerwünschte parasitäre Oszillationen zu 2meiden und nehmen im Prinzip
nicht an der angestrebten Funktion des erfindungsgemäßen Ablenkkreises teil.
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Es ist außerdem klar, daß der Kondensator C2 seine Abstimmfunktion
im Resonanzkreis C2, L, C3 ausüben kann, auch wenn er mit dem Punkt B anstatt mit
dem Punkt A verbunden ist. Daher kann dieser Kondensator auch direkt über die Sekundärwicklung
des Transformators T1 geschaltet werden.
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Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird der Schalter TR mit Hilfe von Rechteckimpulsen
gesteuert, die durch einen Impulsgenerator PG erzeugt werden, wobei der Schalter
während des Impulses leitend ist und während des Intervalls zwischen den Impulsen
nichtleitend ist.
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Wie oben angegeben wurde, soll der Schalter TR wenigstens während
der letzten Hälfte der Zeilenabtastdauer leitend sein, aber er kann auch, ohne die
Ablenkwellenform zu beeinflussen, während verschiedener Teile der ersten Hälfte
dieses Intervalls leitend sein, da dies nur die Amplitude der Ablenkspannung ändert.
Daher kann diese Spannung mit Hilfe einer Regelung der Steuerimpulsdauer in Abhängigkeit
von der Ablenkspannung stabilisiert werden, wie in Fig. 4 gezeigt ist, indem durch
die Rückkoppelungsleitung FB der Impulsgenerator PG mit irgendeinem geeigneten Punkt
des Resonanzkreises C2, L, C3 verbunden wird.
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In der Praxis wird die Ablenkspannungsamplitude und ebenso die Amplitude
der Rücklaufwellenform in geeigneter Weise auf einen gewünschten sicheren Wert eingestellt,
indem das Tranaformationsverhältnis des Transformators T1 eingestellt wird, und
durch die obige Impulsregelung stabilisiert. Fig. 5 zeigt eine symmetrische
Version
der Schaltung der Big.- 4. In diesem Falle ist der Transformator 1 mit einer weiteren
Sekundärwicklung versehen, die im Betrieb Hochspannung (zum Beispiel 20 kV) den
Beschleunigungselektroden der nicht gezeigten Kathodenstrahlröhre zuführt.
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Wie in den Figuren gezeigt ist, wird der gesteuerte Schalter vorzugsweise
durch einen geeigneten Schalttransistor TR gebildet, aber die Erfindung ist natürlich
nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Dieser Schalter kann ebenso durch einen
Thyristor, eine Elektronenröhre, eine ausreichend schnelle elektromechanische Einrichtung
oder irgendeinen anderen geeigneten Schalter gebildet werden.