DE2150277C3 - Selbstschwingende Sägezahngeneratorschaltung vorzugsweise für Ablenkschaltungen in Fernsehempfängern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbstschwingende Sägezahngeneratorschaltung, vorzugsweise für Ablenkschaltungen in Fernsehempfängern, mit einem Ladekondensator, der über einen mit der Betriebsspannungsquelle verbundenen Konstantstromgenerator aufladbar und über einen in Abhängigkeit von einer Referenzspannung geschalteten Entladetransistor entladbar ist, der über einen weiteren Transistor so lange leitend gesteuert wird, bis der Ladekondensator entladen ist

Derartige Sägezahngeneratorschaltungen sind in verschiedenen Bauausführungen bereits bekannt Bei einer bekannten Ausführung wird ein von einer Betriebsspannungsquelle aufladbarer Ladekondensator

über einen parallel hierzu geschalteten Transistor mit der Frequenz des Multivibrators aufgeladen bzw, entladen. Durch entsprechende Dimensionierung der Widerstände im Lade- und Entladestromkreis, wobei der Ladewiderstand mit dem Ladekondensator iu Reihe

ίο zur Betriebsspannungsquelle geschaltet ist und der Entladewiderstand im Entladestromkreis in Reihe mit dem Kollektor des Schalttransistors angeordnet ist kann eine nahezu ideale Sägezahnspannung mit einer hohen Linearität am Abgriffspunkt des Ladekondensa-♦ors erzeugt werden. Dies ist z. B. wichtig, wenn die Sägezahngeneratorschaltung als Vertikaloszillator in Fernsehempfangsgeräten eingesetzt wird. Als Nachteil wird jedoch empfunden, daß die Sägezahnfreqaenz bei Schwankungen des Betriebsspannungspotentials nicht konstant gehalten werden kann, da proportional der Ladespannung am Ladekondensator infolge der Oszillatorspannung an der Basis des Schalttransistors der Zünd- bzw. Sperrzeitpunkt des Schalttransistors zeitlich entsprechend verschoben wird Dies hat eine Erhöhung der Sägezahnfrequenz bei Zunahme der Betriebsspannung und eine Verringerung bei Abnahme der Betriebsspannung zur Folge. Um jedoch ein verzerrungsfreies, formatkonstantes Fernsehbild zu gewährleisten, ist es unerläßlich, daß die Sägezahnfrequenz konstant gehalten wird. Hierzu ist vorgeschlagen worden, die Basis des Schalttransistors von der Endstufe einer vertikalen Ablenkschaltung Ober einen Rückkopplungskondensator mit Rücklaufimpulsen zu belegen, die den Transistor leitend steuern. Dabei werden die Rücklaufimpulse ferner von einer Gleichrichteranordnung gleichgerichtet und als Sperrspannung nach beendetem Rücklauf für den Schalttransistor verwendet Es hat sich herausgestellt daß infolge der Verwertung der Rucklaufimpulse, die direkt vom Ablenksystem abgenommen werden, eine Temperaturkompensationsschaltung unerläßlich ist

Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß mit der Rückführung der Rücklaufimpulse zwar eine Selbsterregung des Sägezahngenerators erfolgt jedoch Frequenz-

änderungen am Sägezahn, die durch Änderung des Betriebsspannungspotentials auftreten, nicht ausgeschlossen sind

Typische Beispiele für einen linearen Sägezahngenerator sind in Elektronik, 1968, Heft 1, S. 14, dargestellt

su bei denen der jeweilige Ladekondensator von einem Konstantstromgenerator aufgeladen wird. Durch diese Maßnahme wird zwar eine hohe Linearität der Sägezahnspannung erreicht eine gewünschte Frequenzstabilität aber nicht gewährleistet Dies ist erst dann möglich, wenn mittels eines Quarzes die Frequenz stabilisiert wird.

Unter Bild 2d derselben Literaturstelle ist ein triggerbarer Sägezahngenerator dargestellt der eventuell auch als Vertikaloszillator in Fernsehgeräten einsetzbar ist Dieser triggerbare Slgezahngenerator weist eine aufwendige Schaltung auf und besteht aus einem bistabilen Multivibrator, der zur Ansteuerung des die Entladung einleitenden Feldeffekttransistors dient

Eine hohe Linearität der Sägezahnspannung wird

es auch durch die Schaltung gemäß der deutschen Auslegeschrift 12 11 685 erreicht Gemäß dem offenbarten Gegenstand wird auch hier der Ladekondensator von einem Konstantstromgenerator aufgeladen und die

Entladung von einer Referenzspannung abhängig gemacht, wobei 4er Entladevorgang ober eine Gegenkopplung geregelt wird. Durch diese Schaltung wird aber eine gewünschte Frequenzkonstanz nur dann erreicht, wenn die Betriebsspannung nicht schwankt, d. h, daß der Kqnstantstromgenerator üo weit stabilisiert sein muß, daß eine Schwankung in der Betriebsspannung vollkommen ausgeschlossen ist Aus diesem Grunde sind auch, wie im vorhergehenden Beispiel, Zenerdioden notwendig.

Es sind ferner Sägezahngeneratoren bekannt (DE-OS 15 37 931), bei denen ein über eine Konstantstromquelle aufgeladener Kondensator durch Zündung eines im Nebenschluß angeordneten Thyristors oder Unijunction-Transistors in Abhängigkeit einer Referenzspannung entladen wird. Die Verwendung eines Thyristors im Nebenschluß weist den Nachteil auf, daß dieses Bauelement eng toleriert sein muß, da der durch den Thyristor fließende Strom nicht auf Null sinkt, so daß ein Zurückkippen in den hochohmigen Zustand nicht zwangsläufig stattfindet Die Verwendung eines Unijunction-Transistors im Nebenschluß bei gleichzeitiger Verwendung eines Schalttransistors im Ladekreis, der beim Entladen des Kondensators die Betriebsspannungsquelle vom Kondensator abschaltet muß zur 2s Erzielung einer konstanten Sägezahnfrequenz dafür Sorge getragen werden, daß sowohl die Steuerspannung für den Schalttransistor als -auch die Betriebsspannung konstant ist Wenn diese Bedingung nicht erfüllt wird, schwankt mit Spannungsänderung die Sägezahnfrequenz.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine selbstschwingende Sägezahngeneratorschaltung zu erstellen, die die aufgezeigten Nachteile der bekannten Anordnung nicht aufweist und einen streng linearen Sägezahngenerator konstanter Frequenz als Ausgangssignal erzeugt bei dem infolge einer Änderung des Betriebsspannungspotentials während des Hinlaufs eine Amplitudenänderung des Ausgangssignals bei konstanter Frequenz der Sägezahnspannung erreicht wird, ohne daß hierzu aufwendige Spannungsstabilisierungsschaltungen notwendig werden und daß zwecks Temperatur· kompensation keine Elemente oder Schaltungsanordnungen zusätzlich vorgesehen werden müssen. Außerdem soll eine schnelle Entladung des Kondensators bei hoher Leistungsabgabe gewährleistet sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß am Verbindungspunkt des Ladekondensators mit dem Entladetransistor ein erster Transistor, dessen Basis mit der Referenzt^annungsquelle, vorzugsweise so ein an der Betriebsspannungsquelle des Ladekondensators angeschlossenes Potentiometer zur Einstellung des SchwelTwertes, verbunden ist, angeschlossen ist, der den EntKadetransistor leitend steuert wenn die Spannung am Ladekondensater größer wird als die Referenzspan· nung und die zu addierenden Spannungsabfälle an den zwigchengeschalteten Bauelementen, und der einen zweiten, einen Nebenschluß zum ersten Transistor bildenden Transistor aufweist der den ersten Transistor während der Entladung des Ladekondensators über den «0 Entladetransistor leitend hält, Und daß zwischen der Referenzspannungsquelle und dem ersten Transistor eine während der Entladung des Ladekondensators gesperrte Entkopplungsdiode angeordnet ist.

Gegenüber dem bekannten Stand der Technik weist es die Erfindung nicht nur einen einfachen Schaltungsaufwand auf, sondern gewihrleistet in jedem Betriebsfall, daß die Sägezahnfrequenz konstant und von der Betriebsspannungsschwankung und eventuellen Temperatureinflüssen unabhängig ist, wobei durch den Konstantsvromgenerator eine streng linear verlaufends Sägezahnspannung anliegt

In der erfindungsgemäß ausgelegten Schaltung ist die Referenzspannungsquelle die die Sägezahnfrequenz bestimmende variable Bezugsspannung, die durch das Potentiometer wahlweise einstellbar ist Ferner gewährleistet dieses frequenzbestimmende Glied bei der Prüfung der gesamten Schaltungsanordnung ein leichtes Abgleichen und Einstellen der Sägezahnfrequenz.

Der erfindungsgemäß vorgesehene zweite Transistor verhindert, daß infolge eines Spannungsausgleichs des am Ladekondensator anliegenden Potentials und des vom Potentiometer abgegriffenen Potentials der den Entladevorgang auslösenden ersten Transistor vorzeitig sperrt und dadurch über den zum Ladekondensator parallelgeschalteten Entladetransistor der Entladevorgang des Ladekondensators beendet wird. Durch den zweiten Transistor wird somit eine Entladung des Ladekondensators bis zum Unterschreiten der Schwellwertspannung des ersten Transistors gewährleistet

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel an Hand einer Zeichnung näher erläutert In der Zeichnung zeigt

Fig.' einen Stromlaufplan einer erfindungsgemäß ausgebildeten, selbstschwingenden Sägezahngeneratorschaltung und

Fig.2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Sägezahnform bei herkömmlichen und einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

Die in F i g. 1 dargestellte Sägezahngeneratorschaltung besteht aus zwei Teilschaltungen: I einem Sägezahnformer mit integriertem Konstantstromgenerator und II einem Ansteuerten. Beide Teilschaltungen werden von einer gemeinsamen Betriebsspannung Ub konstanten oder veränderlichen Potentials mit elektrischer Energie versorgt Der Konstantstromgenerator besteht aus einem pnp-Transistor 1, der in Emitter-Basis-Schaltung angeordnet und über einen Emitter-Vorwiderstand 2 und einem Basis-Vorwiderstand 3 mit der Betriebsspannungsquelle Ub verbunden ist In Reihe zum Basis-Vorwiderstand 3 liegt ein weiterer Widerstand 4 an Masse. Beide Widerstände 3,4 bilden so einen Spannungsteiler. Der Kollektorausgang des Transistors 1 ist mit einem an Masse angeschlossenen Ladekondensator 5 verbunden. Parallel zum Ladekondensator 5 ist ein Entladetransistor 7 mit der Kollektor-Emitter-Strekke geschaltet der mit dem Kollektor über einen Kollektor-Vorwiderstand 6 am Ladekondensator 5 und mit dem Emitter an Masse liegt Die Basis des npn*dotierten Entladetransistors 7 ist über einen Widerstand 8 mit dem Kollektor eines den Entladevorgang des Ladekondensators einleitenden, pnp-dotierten ersten Transistors 9 verbunden. Dieser Transistor 9 ist mit dem Emitter ebenfalls am Ladekondinsator 5 angeschlossen. Basis und Emitter des Transistors 9 sind durch einen Widerstand 10 miteinander verbunden. Die Basis des Translators 7 liegt über einen Widerstand 11 an Masse. Die Basis des ersten Transistors 9 ist über einen Reihenwiderstand 12 und einer Diode 13, die, von der Basis des Transistors 9 aus gesehen, m Durchflußrichtung geschaltet ist am Abgriff 14 eines Potentiometers 15 befestigt Dieser Leitungskreis weist ferner einen in Reihe zum Potentiometer 15 angeordneten Widerstand 16 auf, der mit dem gemeinsamen Masseanschluß verbunden ist. In der anderen Richtung des Stromkreises ist ein zum gemeinsamen Spannungsteiler gehören-

der Widerstand 17 angeordnet, der an der Betriebsspannungsquelle Ub angeschlossen ist. Zwischen dem Abgriff 14 des Potentiometers 15 und dem Masseanschluß ist parallel zum Widerstand 16 ein zweiter npn-dotierter Transistor 18 geschaltet, der mit seinem Kollektor an dem die Referenzspannungsquelle bildenden Abgriff 14 und mit seinem Emitter an Masse angeschlossen ist. Die Basis dieses Transistors 18 liegt über einen Widerstand 19 am Kollektor des Transistors 9. An dem gemeinsamen Knotenpunkt des Ladekondensators S und des Emitters des Transistors 9 ist die Sägezahnspannung führende Ausgangsleitung 20 angeschlossen. Die Schaltungsanordnung ist in Verbindung mit einer Vertikal-Ablenkschaltung eines Fernsehempfängers durch Synchronimpulse über einen gestrichelt eingezeichneten Transistor 21, dessen Kollektor im Stromkreis zwischen der Diode 13 und dem Reihenwiderstand 12 angeschlossen ist und dessen Emitter am Masseanschluß anliegt, triggerbar. Es versteht sich, daß diese Zusatzschaltung nur im speziellen Anwendungsfall notwendig ist.

Über den Konstantstromgenerator ist der Ladekondensator 5 aufladbar. Durch entsprechende Dimensionierung des Emitter-Vorwiderstandes 2 und der Kapazität des Ladekondensators 5 steigt die Spannung proportional der Zeit t nahezu linear an. Über den Spannungsteiler aus den Widerständen 16 und 17 und dem Potentiometer 15 wird gleichzeitig ein Schwellwert am Abgriff 14 vorgegeben. Erreicht die Spannung an dem Ladekondensator 5 einen Wert, der dem gemeinsamen Spannungswert aus dem addierten Spannungsabfall an der Diode 13, dem Reihenwiderstand 12 und der Emitter-Basis-Strecke des Transistors 9 größer ist als die eingestellte Referenzspannung, so wird, da an der Basis des Transistors 9 ein positives Potential liegt, der Transistor 9 leitend geschaltet und steuert über den Kollektor, den Widerstand 8 und der Basis des Transistors 7 den Transistor 7 auf. Sobald der Transistor 7 leitet, beginnt sich der Ladekondensator 5 über den Widerstand 6 und der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 7 zu entladen. Hierbei nimmt die

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Zeitkonstante aus dem Widerstand 6 und der Kapazität des Ladekondensators 5 ab. Durch die Abnahme der Spannung verändert sich auch das Potential an der Basis des Transistors 9 gegenüber der Emitterspannung. Der Transistor 9 würde deshalb schon nach Absinken der Spannung am Kondensator um einen geringfügigen Wert sperren. Dieses verhindert der im Nebenschluß angeordnete zweite Transistor 18, der beim Aussteuern des Transistors 9 mit dem Transistor 7 gleichzeitig leitend geschaltet wird. Mit der Ablenkung des Stromes über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors :I8 wird der Schwellwert an der Zuleitung zur Basis des Transistors 9 auf den Spannungsabfall Uce des Transistors 18 herabgesetzt Dadurch bleibt der Transistor 9 zunächst leitend und der Kondensator 5 kann sich weiterhin über den Transistor 7 entladen. Der Transistor 18 hält den Entladevorgang des Ladekondensators 5 so lange aufrecht, bis die Spannung am Ladekondensator kleiner wird als der Spannungswert, der sich aus der Addition des Spannungsabfalls am Transistor 9 und dem Reihenwiderstand 12 der Diode 13 abzüglich des Spannungsabfalls am Transistor 18 einstellt. Mit Erreichen dieses Spannungswertes sperren alle drei Transistoren 7, 9, 18 selbsttätig. Der beschriebene Vorgang wiederholt sich mit dem erneuten Aufladen des Ladekondensators 5. Die Sägezahngeneratorschaltung kann aber auch getriggert werden. Hierzu wird der Transistor 9 über den Transistor 21 von Synchronimpulsen getriggert, wodurch eine vorzeitige Entladung des Ladekondensators 5 einsetzt. Die Diode 13 dient lediglich zur Entkopplung der Basis des Transistors 9 während des Entladevorgangs des Ladekondensators 5 vom Potentiometer i5.
In Fig.2 sind die Ladekennlinien bekannter Sägezahngeneratoren und die eines erfindungsgemäß ausgebildeten Sägezahngenerators überlagert dargestellt, wobei die Sägezahnspannung unterschiedliche Amplituden aufweist Die Schwankung der Amplitude der Sägezahnspannung wird im Ausführungsbeispiel durch die Spannung an der Betriebsspannungsquelle Ub verursacht. Mit Änderung der Betriebsspannung wird proportional der den Ladekondensator 5 aufladende Strom durch den Konstantstromgenerator kleiner oder größer, wodurch sich die Ladezeit des Ladekondensators 5 entsprechend ändert. Da sich mit der Änderung des Betriebsspannungspctentials gleichzeitig die Referenzspannung am Potentiometer 15, das zur zeitlichen Bemessung der Durchsteuerung des Transistors 9 erforderlich ist auf einen proportionalen Wert einstellt wird trotz schwankender Steilheit die Ladungskennlinie am Ladungskondensator 5 die gleiche Sägezahnfrequenz gewährleistet Dieses ist letztlich dadurch bedingt weil sich proportional mit dem Anstieg bzw. der Verminderung des Betriebsspannungspotentials auch die für den Zündzeitpunkt ausschlaggebenden Spanniinjsahfällp an rfpr OinHp 1.3 Hpm Rp.ihpnwiriprstand 12 und dem Transistor 9 ändern. Die Entladung des Ladekondensators 5 setzt infolgedessen immer zur Zeit to bei unterschiedlichem Spannungswert L^ein.

Bei bekannten Sägezahngeneratoren wird der Entladevorgang hingegen zeitlich proportional der Steilheit der Ladekennlinie bei einem konstanten Lfcnach fi bzw. fe verschoben. Die gestrichelt eingezeichneten Kurven veranschaulichen das vorzeitige bzw. spätere Einsetzen

so des Entladevorgangs.

Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung nicht nur auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist An Stelle der hier speziell verwendeten Transistoren können auch Transistoren mit anderer Dotierung bei entsprechender Umkehrung des Betriebsspannungspotentials eingesetzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche;

1. Selbstschwingende Sägezahngeneratorschaltung, vorzugsweise für Ablenkschaltungen in Fernsehempfängern, mit einem Ladekondensator, der über einen mit der Betriebsspannungsquelle verbundenen Konstantstromgenerator aufladbar und aber einen in Abhängigkeit von einer Referenzspannung geschalteten Entladetransistor entladbar ist, der Ober einen weiteren Transistor so lange leitend gesteuert wird, bis der Ladekondensator entladen ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Verbindungspunkt des Ladekondensators (5) mit dem Entladetransistor (7) ein erster Transistor (9), dessen Basis mit der Referenzspannungsquelle (14), vorzugsweise ein an der Betriebsspannungsquelle (Ub) des Ladekondensators (5) angeschlossenes Potentiometer (15) zur Einstellung des Schwellwertes, verbu&den ist, angeschlossen ist, der den Entladetransistor (7) leitend steuert, wenn die Spannung am Ladekondensator (5) größer wird als die Referenzspannung und die zu addierenden Spannungsabfälle an den zwischengeschalteten Bauelementen, und der einen zweiten, einen Nebenschluß zum ersten Transistor (9) bildenden Transistor (18) aufweist, der den ersten Transistor (9) während der Entladung des Ladekondensators (5) über den Entladetransistor (7) leitend hält, und daß zwischen der Referenzspannungsquelle (14) und dem ersten Transistor (9) eine während der Entladung des Ladekondensators (5) gesperrte Entkopplungsdiode (IS) angeordnet ist

2. Sägezahngeneratorscbaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dt. erste Transistor (9) pnp-dotiert ist und mit der Basis einerseits an der Refer.enzspannungsquelle (14) und andererseits am Emitter liegt und daß der Emitter sowohl mit dem Ladekondensator (5) als auch mit dem Kollektor des Entladetransistors (7) verbunden ist und der Kollektor an der Basis des Entladetransistors (7) liegt

3. Sägezahngeneratorschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß der Kollektor des ersten Transistors (9) mit der Basis des hierzu im Nebenschluß angeordneten zweiten Transistors (18) verbunden ist

4. Sägezahngeneratorschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß der zweite Transistor (18) npn-dotiert ist und mit der Basis am Kollektor des die Entladung des Ladekondensators (5) auslösenden ersten Transistors (9) liegt wobei der zweite Transistor (18) mit der Kollektor-Emitter-Strecke den Nebenschluß zur Referenzspannungsquelle bildet