DE2209425C3 - Schaltungsanordnung für eine Kathodenstrahlanzeigeröhre zum Erzeugen eines deren Ablenkgeschwindigkeit proportionalen Strahlstromes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs i.

Eine Schaltungsanordnung dieser Art ist aus der CII-PS 4 22 983 bekannt und bezweckt, eine konstante Helligkeit der Leuchtfleckspur auf dem Röhren-Bildschirm auch bei stark unterschiedlichen Ablenkgeschwindigkeiten des Kathodenstrahls zu gewährleisten.

Zum Schreiben beispielsweise eines Vektors einer Länge, die nicht klein im Vergleich zur Bildschirmabmessung ist, wird bei dieser bekannten Schaltungsanordnung der Vektoi mittels einer digitalen, auch Digital/Analog-Wandler enthaltenden Datenverarbeitungseinheit in eine Reihe unterschiedlich langer Vektoren aufgeteilt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Schaltungsanordnung insbesondere dahingehend zu verbessern, daß ohne die wegen ihres wirtschaftlichen Aufwandes nachteilige Datenverarbeitungseinheit und somit ohne Vektorunterteilung auch sich über den gesamten Bildschirm erstreckende Vektoren mit gleichbleibender Helligkeit geschrieben werden können.

Die Merkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1, ihre Weiterbildungen in den Unteransprüchen genannt.

Die zur Ausgestaltung des Ersatzkreises, der gemäß einem Merkmal der Erfindung vorgesehen ist, angegebenem Maßnahmen sind an sich bei Differenzverstärkern bekannt; vgl. das Buch »Operationsverstärker« von V a h I d i e k, Stuttgart 1970, insbesondere durch die dort auf den Seiten 62, 63, 75, 76, 86 und 87 gezeigten Schaltbilder.

Dieses Buch gibt aber keine Anregung, diese Maßnahmen zur Vermeidung der aus der Gleichstromkopplung beim Erfindungsgegcnstand resultierenden Nachteile zu treffen.

Die Gewinnung der Intensitätssteuerspannung erfolgt beim Erfindungsgegenstand in an sich bekannter Weise vorteilhaft im Sinne der DT-AS 19 16 851 nach Maßgabe der Ablenkstromänderungen.

Im folgenden werden Schallbilder gemäß den F i g. I bis 3 näher erläutert.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Kathodenstrahlanzeigeröhre bezeichnet, von der im übrigen nur die Kathode K, das Intensitätssteuergitter G1 und das Vorbeschleunigungsgitter G 2 dargestellt sind. Die Kathode K ist über einen Widerstand R mit Masse verbunden. Es ist ein Differenzverstärker (Operationsverstärker) 2 vorgesehen, dessen Ausgang 3 gemäß einem Merkmal der Erfindung gleichstrommäßig mit dem Intensitätssteuergitter G' 1 verbunden ist. Der negierende Eingang 4 des Differenzverstärkers 2 ist an das kathodenseitige Ende des Widerstandes R an einem Verbindungspunkt 6 angeschlossen; dem anderen Eingang 5 des Differenzverstärkers 2 wird, auf Masse bezogen, die Intensitätssteuerspannung uv zugeführt, die der jeweiligen Schreibgeschwindigkeit proportional ist.

Es ist auf diese Weise ein Regelkreis geschaffen, der die Röhre 1 als Kathodenfolger enthält und durch den der Spannungsabfall, den der Strahlstrom an dem als Meßwider:;tand dienenden Widerstand R erzeugt, gleich der Intcnsitätssteuerspannung gemacht wird, indem am Ausgang 3 des Differen/verstärkers entstehende verstärkte Differenzspannungen auf das Intensitätssteuergitter G 1 im Sinne der Wiederherstellung der Gleichheit der beiden Eingangsspannungen des Differen/verstärkers einwirken. Die Genauigkeit dieser Regelung hängt nur von der Schleifenverstärkung des Regelkreises ab. Die gewünschte exakte Linearität zwischen der Intensitätssteuerspannung und der

Leuchtdichte der Informationen auf dem Röhren-Bildschirm ist - grundsätzlich betrachtet - damit erfüllt, die Form der Arbeitskennlinie der Röhre 1 hat offenbar keinen Einfluß mehr auf die Helligkeit.

Der Kathodenstrahl der Bildschirmröhre ! muli 5 zeitweise, /.. B. beim Übergang von einen geschriebenen Zeichen zu einem davon getrennt zu schreibenden neuen Zeichen, dunkel getastet werden. Um dies sicherzustellen, muß an dem Intesilätssteuergkter G \ eine Spannung von mindestens -70 V liegen. Der ^|(l Differenzverstärker würde bezüglich seines Arbeitspunktes bei völlig ausgeschaltetem Strahlstrom infolge Auftrennung des Regelkreises in einen Sättigiingszustand gelangen, aus den heraus er nur mit beträchtlicher Verzögerung in den aktiven Bereich zurückgebraclu i.s werden kann. Es ist daher für diesen Rill gemäß einem Merkmal der Erfindung ein Ersat/kreis vorgesehen, der aus F i g. 2 ersichtlich ist und aus einem zwischen die Betriebsspannung + U und den Verstärker, ingang 4 geschalteten regelbaren Widerstund R i und einem ^o /wischen den Verstärkereingang 4 und den Verstärkerausgang 3 geschalteten Widerstand R 2 besteht. Der so gebildete Spannungsteiler schließt als F.rsaizkreis den Regelkreis auch bei ausgeschaltetem Bildschirmröhrensystem und einer Intensitätssteuerspannung vom Betrag Null, er hält dann einen Arbeitspunkt fest, der — mittels des veränderbaren Widerstandes R 1 einstellbar — die notwendige Sperrspannung von —70 V für das Intensitätssteuergitter G 1 liefert. Bei angelegter Steuerspannung uv sind die Widerstände R 1, R2 vernachlässigbür gegenüber dem Meßwiderstand R und dem vergleichsweise großen Innenwiderstand Ri = l/S (S = Steilheit der Röhre 1); die Funktion des Regelkreises wird durch das Vorhandensein des Ersatzkreises mit R 1 und R 2 nicht verändert.

Eine Umschaltung zwischen aus sehr kurzen Vektoren zusammengesetzten Zeichen und wesentlich längeren Vektoren ist nicht erforderlich. F.s können mit gleichbleibender Helligkeit Vektoren geschrieben werden, die sich über die gesamte Diagonallänge des 4ⁿ Bildschirms erstrecken.

Das Intensitätssteuergitter G 1 hat eine Kapazität Cgk gegen die Kathode K, und die Kathode K hat ihrerseits eine Kapazität Ckfgegen den nicht dargestellten Heizfaden, der seinerseits geerdet ist. Eine Spannungsänderung am Intensitätssteucrgitter G 1 erzeugt daher wegen dieser Streukapazitäten über dem Meßwiderstand R einen dynamischen Spannungsanteil, der durch die Umladung der Kapazitäten Cgk und Ckί und den Meßwiderstand Rbedingt ist. Diesen Anteil des Gesamtstroms durch den Meßwiderstand R kann der Differenzverstärker 2 nicht vom reinen Strahlstrom unterscheiden.

Eine Unterdrückung der genannten dynamischen Spannungsanteile gelingt dadurch, daß der Eingang 5 des Differenzverstärkers 2 mit derselben /?C-Kombination wie der Eingang 4 beschaltet wird, und zwar mit abgleichbaren Kapazitäten, wie dies in F i g. 2 dargestellt ist. Hier sind an den Eingang 5 des Differenzverstärkers 2 über den Verbindungspunkt 7 angeschlossen: <»> ein Widerstand R\ dessen anderem Ende die Intensität-Steuerspannung uv auf Masse bezogen zugeführt wird und der gleich dem Widerstand R dimensioniert ist, ferner eine abgleichbare Kapazität Cgk, deren andere Belegung mit dem Intensitätssteuergitter G 1 verbim- ^(ls den ist, sowie eine abgleichbare Kapazität C'kf, deren andere Belegung mit Masse verbunden ist. An der linken Seite der Fig. 2 sind die Röhrenkapazitäten Cgk und CkI eingezeichnet. Die Kapazität Cgk liegt zwischen der Kathode K und dem Intensitätssteuergiiier Cl₁ die Kapazität CA/Iiegt zwischen der Kathode K und Masse. Es ist mit der genannten Beschallung eine Brückcnschaltung gebildet mit zwei parallelen Zweigen, die zwischen dem Intensitätssteuergitter G 1 und Masse liegen; in dem einen Zweig liegen zwischen dem Verbindungspunkl 6 und (11 die Kapazität Cgk sowie zwischen dem Verbindungspunkt 6 und Masse die Kapazität Ckfm'ü dem dazu parallelen Widerstand R, in dem anderen Zweig liegen /wischen dem Verbindungspunkt 7 und G 1 die abgleichbare Kapazität Cgk sowie zwischen dem Verbindungspunkt 7 und Masse die abgieichbare Kapazität C'kf mit da/u parallelem Widerstand R\ in die Brücke zwischen den Vcibindungspunkten 6 und 7 sind die Eingänge 4, 5 des Differenzverstärkers 2 geschaltet.

Bei ausreichender Gleichtaktunterdrückung und genügend großem Gleichtaktbereich des Differenzverstärker« 2 kann nur der Strahlsirom allein ein Signal am Verstärkerausgang 3 erzeugen, das dynamische Störsignal wird als Gleichtaktsignal in starkem Maße unterdrückt.

Da die Kathoden-Heizfadcnkapazilät Ckf sich mn der Heizung der Kathode ändert, ist der kapazitive Abgleich bei geheizter Röhre vorzunehmen.

Durch die beschriebene einfache Art der kapazitiven Kompensation des dynamischen Anteils im .Strahlstrom sind keine weiteren frequenzabsenkenden WC-Glieder zur Korrektur des Frequenzganges des Regelkreises erforderlich, um die Stabilität des Regelkreises zu garantieren. Ferner wird diese kapazitive Kompensation durch die Kapazitäten eines Mcßtastkopfes am Intensitäts-Steuergitter gegen Masse nicht beeinflußt beim Abgleich der Brücke nach F i g. 2.

F i g. 3 zeigt vorteilhafte Einzelheiten des Differenz-Verstärkers 2 sowie damit verbundene Schalimiitel zum Schutz, des Bildschirms der Röhre 1.

Nach F i g. 3 enthält der Differenzverstärker eine erste Differenzverstärkungsstufe, gebildet durch zwei npn-Transistoren 8 und f), deren Kollektoren, jeweils über einen Widerstand 10 bzw. 11, an eine positive Betriebsspannung +U von z.B. 12V angeschlossen sind. Die miteinander verbundenen Emitter dieser beiden Transistoren sind über die Kollektor-Emitter-Strecke eines npn-Transistors 12, zu dem Widerstände

13 bis 15 gehören, an eine negative Bet -iebsspannungsquelle UB von z. B. 100 V angeschlossen. Die Basis des Transistors 8 ist an den Verbindungspunkt 6 und die Basis des Transistors 9 an den Widerstand W (vgl. F i g. 2) angeschlossen. Die Basis des Transistors 12 liegt am gegenseitigen Verbindungspunkt der Widerstände

14 und 15. Durch Wahl eines genügend großen Emitterwiderstandes 13 des Transistors 12 erzielt man für die erste Differenzverstärkerstufe eine sehr gute Stabilität des Arbeitspunktes.

Der Kollektor des Transistors 8 ist mit der Basis eines als Emitterfolger arbeitenden und eine Trennstufe darstellenden npn-Transistors 16 verbunden, entsprechend ist der Kollektor des Transistors 9 mit einem npn-Transistor 17 verbunden. Der Emitter des Transistors 16 und der des Transistors 17 ist — jeweils über einen Widerstand 18 bzw 14 mit Masse \ erblinden; an den Kollektoren der Transistoren 16 und 17 liegt die positive Betriebsspannung +Ii. Der Emitter des Transistors 16 ist mit der Basis eines pnp-Transisiors 20 und der Emitter des Transistors 17 mit der Basis eines pnp-Transistors 21 verbunden. Die Emitter der Transi-

slorcn 20 und 21 sind über jeweils einen Widerstand 22 bzw. 23 sowie einen gemeinsamen Widerstand 24 und einen als Schalter arbeitenden pnp-Transistor 25 mit der Betriebsspannung + LJ verbunden. Der Kollektor des Transistors 20 ist mit Masse verbunden, der Kollektor des Transistors 21 hingegen, von dem das Ausgangssignal des Differenzvcistärkers abgenommen wird, ist über einen Kollektorwiderstand 26 mit der negativen Betriebsspannung - UB verbunden. Außerdem ist der Kollektor des Transistors 21 über den Verbindung*- punkt 27 gleichstrommäßig mit dem Intensitätssteuergitter G 1 verbunden. Es wird so dem Intensitätssteuergiltcr C 1 eine genügend negative Spannung zugeführt, um es in dem gewünschten und hinsichtlich der Strahlstromstärkc zulässigen Bereich zu steuern.

Zwischen dem Widerstand 26 und dem Vorwiderstand 14 ist eine Diode 28 eingeschaltet, deren Kathode mit - UB verbunden ist. Ein Kondensator 29 ist mit seiner einen Belegung an Masse und mit der anderen an einen Vcrbindungspunkt 30 zwischen dem Widerstand 26 und der Anode der Diode 28 angeschlossen. Die Diode 28 arbeitet bei vorhandener Betriebsspannung - UB in Durchlaßrichtung, die untere Belegung des Kondensators 29 wird dabei auf die Betriebsspannung aufgeladen. Sinkt jedoch die Betriebsspannung - UB durch Abschaltung oder durch eine Störung ab, so gelangt die Diode 28 indcn Sperrzustand, und die negative Betriebsspannung am Kollcktorwidcrstand 26 wird durch den aufgeladenen Kondensator 29 für eine Zeil aufrechterhalten, die mindestens bis zu einer genügenden Erkaltung der Kathode K der Bildschirmröhre 1 andauert. Auf diese Weise wird verhindert, daß durch Kleincrwcrden der negativen Spannung am Intensitatsstetiergitter (! 1 kurzzeitig ein zu starker Strahlstrom entsteht.

Wenn die Betriebsspannung - UB oder die Betriebsspannung + Boder beide durch eine Störung bzw. durcl Abschaltung absinken, wird alsbald der Transistor 2' und damit der Strom durch die Endstufe tie: Differen/verstäi kers gesperrt. Zu diesem Zweck ist dit Basis des Transistors 25 über einen Widerstand 31 an Punkt 32 mit einem /wischen den Betriebsspannungei -(-Wund ■- 1¹B liegenden Nebenschlußweg verbunden der in Serie einen Widerstand 33, eine erste Zenerdiodi. 34. eine /weite Zencrdiode 35 und einen Widerstand 3f

iü enthält. Zwischen den Zenerdioden 34 und 35 ist die Kathode einer Diode 37 angeschlossen, deren Anode an Masse liegt. Der Anschlußpunkt 32 liegt zwischen dem Widerstand 33 und der ersten Zencrdiodc 34. Die Zencrspannung der Zenerdiode 34 beträgt etwa 1) V, die der Zenerdiode 35 ist etwa 90 V. Wenn die Spannung + i/sich um einen bestimmten Betrag (etwa 10%) vermindert, hört die Stromführung der Zenerdiode 34 wegen Unterschreitung ihrer Zenerspannung auf, wodurch die Basis des Transistors 25 keinen Strom mehr erhält und der Transistor öffnet. Die Diode 37 wird leitend durch den Zcnerstrom der Diode 35. Wenn der Betrag der Spannung - UB sich (ebenfalls um etwa 10%) vermindert, kann durch beide Zenerdioden 34 und 35 kein Strom mehr fließen, weil die Gesamtspannung beider Zenerspannungen von 34 und 35 kleiner als die Summe der Beträge der Spannungen U und - UB ist. Auch in diesem Fall öffnet der Transistor 25 wegen fehlender Ansteuerung. Das gleiche tritt ein, wenn die Beträge beider Spannungen -1- U und - UB zu klein werden.

Um sicherzustellen, daß der beschriebene Regelkreis sehr schnell arbeitet, d. h. mit sehr geringen Verzögerungen gegenüber den Änderungen der Intensitätssteuerspannung, ist mit Regelkreis die Verwendung von

Transistoren hoher Grenzfrequenz für den Differenzverstärker besonders zweckmäßig.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   I. Schaltungsanordnung für eine Kaihodenstrahlan/.eigeröhre zum Erzeugen eines deren Ablenkge- s schwindigkeit proportionalen Strahlstromes mit einem den Strahlstrom regelnden Regelkreis, der einen mit seinem Ausgangssignal die Spannung an dem Intensitätssteuergitter der Röhre regelnden Differenzverstärker enthält, dessen einer Eingang durch die von einem mit dem Kathodenstrom der Röhre durchflosscnen Meßwiderstand abgegriffene Spannung und dessen anderer Eingang durch die Intensitätssteuerspannung gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Intensität*- steuergitler (G 1) gleichstrommäßig mit dem Differenzverstärker-Ausgang verbunden ist und daß ein Ersatzkreis — bestehend aus einem zwischen der positiven Betriebsspannung und dem mit dem Meßwiderstand (R) verbundenen Eingang des Differenzverstärkers (2) liegenden Widerstand (R 1) und einem zwischen diesem Eingang und dem Ausgang des Differenzverstärkers (2) angeordneten Widerstand (R 2) — vorgesehen ist, der bei Dunkelsteuerung des Elektronenstrahls die AnIegung einer Sperrspannung an das Intensitätssteuergitter bewirkt.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Intensiiätssteuerspannung (uv) an den zugeordneten Eingang (5) des Differenz-Verstärkers (2) über einen Widerstand (R') gelegt ist, der gleich dem Kathodenstrom-Meßwiderstand (R) ist, und daß an diesen Eingang (5) zwei einstellbare Kondensatoren (Cgk, CkI), von cbneii der eine mit seinem Gegenbelag am !ntensitätssteuergittcr (C 1) und der andere an Massepotential liegt, angeschlossen sind, so daß durch Bauelemente der Kathodenstrahlröhre (1) gebildete Streukapazitäten (Cgk, CkI) sowie der Meßwiderstand (R) einerseits und die einstellbaren Kondensatoren (Cgk, CkQ sowie der den Meßwiderstand nachbildende Widerstand (R') andererseits in parallelen Zweigen einer Brückenschaltung liegen, in deren Brücke die Eingänge (4, 5) des Differenzverstärkers (2) geschaltet sind.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzverstärker (2) aus einer Differenzverstärkerstufe als Eingangsslufe und aus einer Endstufe besteht, daß das Intensitätssteuergitter (G i) an den Kollektor eines über einen Kollektorwiderstand (26) mit der negativen Eletriebsspannung verbundenen Transistors der Endstufe angeschlossen ist, daß in der Zuführungsleitung für die negative Betriebsspannung eine Diode (28) angeordnet und außerdem ein mi it der Anode dieser Diode einerseits und mit Massepotential andererseits verbundener Kondensator (29) vorgesehen ist, der durch die negative Betriebsspannung aufgeladen wird und bei Reduzierung dieser Spannung sein Potential zunächst beibehält, und daß in der Verbindungslcitung der < >o Endstufe mit der positiven Betriebsspannung ein Schutzschalter (25) angeordnet ist, der bei Reduzierung der oder einer der Betriebsspannungen den Strom zur Endstufe unterbricht.