DE2428332A1 - Schaltungsanordnung zur dynamischen konvergenzkorrektur - Google Patents

Description

7692-74 Ks/Fo

RGA 66,751

Brit. Serial No. 02.7791/73

Filed: June 12, 1973

RCA CORPORATION New York, N.T., V.St.V.A.

Schaltungsanordnung zur dynamisclien Konvergenzkorrektur

Die Erfindung bezieht sich auf dynamische Konvergenzschaltungen zur Herbeiführung einer richtigen Konvergenz der Elektronenstrahlen einer Mehrstrahl-Farbbildröhre.

Die drei Elektronenstrahlen einer in einem Farbfernsehempfänger verwendeten Bildröhre müssen an allen Punkten des Bildschirms der Röhre konvergieren, damit im wiedergegebenen Fernsehbild keine unerwünschten Farbsäume erscheinen. Aufgrund der bestimmten geometrischen Beziehung zwischen dem Strahlablenkzentrum und dem Bildschirm erleiden Strahlen, die an der Schirmmitte konvergieren,- bei ihrer Ablenkung zu den Randbereichen des Bildschirms eine Überkonvergenz. Dies liegt daran, daß die Entfernung vom Strahlablenkzentrum zum verhältnismäßig flach ausgebildeten Bildschirm als Funktion des Strahlablenkwinkels bezüglich der Schirmmitte zunimmt. Bei Farbbildröhren, in denen die Elektronenkanonen im Dreieck' angeordnet sind (Delta-Anordnung), bringt man die Elektronenstrahlen gewöhnlich am Mittelpunkt des Schirms dadurch zur Konvergenz, daß man die Lage von Permanentmagneten justiert, die um die Außenseite des Glaskolbens der Bildröhre herum angeordnet sind, und zwar im Bereich des Röhrenhalses, wo

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die Strahlen das Strahlerzeugungssystem verlassen. Feben dieser sogenannten "statischen Konvergenzkorrektur" sind noch Maßnahmen zur Herbeiführung der "dynamischen Konvergenz" erforderlich, damit die Strahlen auch an allen anderen Punkten des Bildschirms konvergieren. Die dynamische Konvergenz erreicht man üblicherweise mit Hilfe von Elektromagneten, die im gegenseitigen Winkelabstand von 120° um den Röhrenhals herum angeordnet sind und deren Spulen elektrische Ströme einer geeigneten Form zugeführt werden. Die Elektromagneten erregen im Inneren -der Röhre angeordnete Polstücke, um jeden der Elektronenstrahl en auf magnetische Yfeise zur Erzielung der Konvergenz zu beeiflussen.

Gewöhnlieh werden den Konvergenz-Elektromagneten für den Rotstrahl und für den Grünstahl Stromsignale einer geeigneten Y/ellenform mit Vertikal- und Horizontalfrequenz zugeführt. Der Konvergenzmagnet für den Blaustrahl empfängt gewöhnlich nur Stromsignale mit Horizontalfrequenz, da der Blaustrahl in der Mitte zwischen dem Rotstrahl und dem Grünstahl liegt und in vielen Fällen lediglich eine-Konvergenzkorrektur in Vertikalrichtung erforderlich ist. Infolge der fortschreitenden !Technologie und der relativ großen Ablenkwinkel (z.B. 110°), mit denen die in den heutigen Fernsehempfängern enthaltenen Farbbildröhren arbeiten, wird es schwieriger, eine Konvergenz der Strahlen an allen Punkten des Bildschirms zu erreichen. Es ist daher häufig notwendig, auch den horizonta3fl?eq.uenten Konvergenzkorrekturstrom für den Blaustrahl so zu modulieren, daß sich seine Amplitude gemäß den Erfordernissen an verschiedenen Punkten des Bildschirms ändert. Es ist bekannt, daß man durch vertikalfrequente Modulation der horizontalfrequenter signale die geeignete V/ellenform für den Gesamt-Konvergenzstrom der Blau-Konvergenzspule erzeugen kann.

Es ist wünschenswert, den erforderlichen Modulationsgrad bei der Modulation des Horizontalkonvergenzstroms mit einer vertikalfrequenten Wellenform mittels einer relativ einfachen

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und dennoen wirksamen Schaltung zu erreichen. Eine sogenannte "aktive" Schaltung, die zur Erzielung eines Modulationsgrades von beispielsweise 30 ^af> mehrere Transistoren einschließlich eines oder mehrerer teurer Leistungstransistoren enthält, ist nicht wirtschaftlich. Wenn man andererseits die Modulation in einer."passiven" Konvergenzschaltung hinzufügt, in welcher der Horizontalkonvergenzstrom durch nicht-aktive Elemente geformt wird, dann ist es nicht möglich, den erforderlichen Modulationsgrad zu erreichen oder die Amplitude des Konvergenzstroms ohne ihre Verzerrung zu modulieren. Die Aufgabe der Erfindung "besteht daher in der Schaffung einer relativ einfachen dynamischen Konvergenzschaltung, mit welcher sich eine ausreichende Modulation ohne- unerwünschte Verzerrung der Wellenform des die Konvergenzspule durchfließenden Stroms erreichen läßt.

Bine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur dynamischen Konvergenzkorrektur ist gekennzeichnet durch: eine erste Öignalquelle, die Signalwellen einer ersten Frequenz liefert; eine Konvergenzspule; einen mit der ersten Signalquelle und mit der Konvergenzspule gekoppelten Wellenformer, der in der Konvergenzspule eine mit der ersten Frequenz auftretende Konvergenzstromwelle der gewünschten Form erzeugt; eine zweite Signalquelle, die Signalwellen einer zweiten Frequenz liefert; eine Einrichtung mit einem aktiven stromleitenden Element, dessen Eingangselektrode mit der zweiten Signalquelle verbunden ist; eine G-leichstromkopplung von der Ausgangselektrode des aktiven Elements zur Konvergenzspule, um den mit der ersten Frequenz auftretenden Konvergenzstrom abhängig von der durch die zweite Signalquelle gesteuerten Leitfähigkeit des aktiven Elements zu modulieren.

Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen erläutert.

Figur T veranschaulicht, wie sich eine Fehlkonvergenz dreier Elektronenstrahlen auf dem Bildschrim

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einer Farbbildröhre äußert;

Figur 2 zeigt teilweise in Blockform und teilweise als Detailschaltbild eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen dynamischen Konvergenzschaltung;

Figuren 3a und 3b zeigen Wellenformen für die Konvergenzspule, wie sie mit der Schaltung nach Figur 2 erhalten werden.

In der Figur 1 ist dargestellt, wie sich eine Fehlkonvergenz dreier Elektronenstrahlen auf dem Bildschirm einer Farbbildröhre äußert. Dem Bildschirm 10 ist in der Zeichnung eine horizontale Achse 14 und eine vertikale Achse 15 zugeordnet. Die drei Rasterlinien 11, 12 und 13 stellen drei Zeilen dar, wie sie entstehen, wenn der Grünstahl, der Rotstrahl und der Blaustrahl quer über den Bildschirm abgelenkt werden. Im Idealfall, das heißt wenn die Strahlen richtig konvergieren würden, würden alle drei Linien 11, 12 und 13 zusammenfallen. In der Figur 1 sind die drei Linien zur Veranschaulichung vollständig voneinander getrennt dargestellt, in Wirklichkeit liegen jedoch die grüne Linie 11 und die rote Linie 12 zusammen, während die blaue Linie 13 in der Mitte des Schirms an der Stelle der vertikalen Achse 15 die anderen Linien berührt. Das Problem bei dem in Figur 1 dargestellten Fall ist eine sogenannte "Überkonvergenz" der blauen Linie 13 am rechten und linken Rand. Um eine Konvergenz zu erhalten, muß man daher eine Schaltung vorsehen, welche die Ränder der blauen Linie 13 konvergieren läßt, damit die drei Linien an allen Punkten des Bildschirms im wesentlichen konvergent sind. Die in Figur 1 dargsteilte Fehlkonvergenz tritt in einer Bildröhre auf, die einen relativ großen Ablenkwinkel hat und bei welcher die Blektronenkanonen eine Delta-Anordnung bilden. Die sich in der blauen Linie 13 äußernde Fehlkonvergenz ist am oberen Ende des Bildschirms 10 am stärksten und nimmt zur horizontalen Achse 14 an der Schirmmitte hin ab. Wenn man der Konvergenzspule für den Blaustrahl eine im

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allgemeinen parabolische Wellenform zuführt, dann wird im allgemeinen die Konvergenz für den Blaustrahl hergestellt. Bei Bildröhren mit großem Ablenkwinkel kann es jedoch vorkommen, daß der Blaustrahl durch diese Wellenform nahe dem oberen Rand des Bildschirms überkonvergiert. Da,wie erwähnt, die zur Fehlkonvergenz fahrenden Bedingungen mit zunehmenden Abstand von der horizontalen Achse 14 ausgeprägter werden, muß man die parabolische- Wellenform des Horizontalfrequehten Konvergenz-Korrektursignals so modulieren, daß seine. Amplitude am oberen Rand des Bildschirms kleiner ist als in der Mitte*

Die Figur 2 ist das Schaltbild einer Äusführungsform der erfindungsgemäßen dynamischen Konvergenzschaltung, mit welcher die in Figur 1 dargstellte Überkonvergenz des Blaustrahls korrigiert wird. Die Konvergenzschaltung nach Figur empfängt vertikalfrequente Eingangssignale von einer Vertikalablenkstufe 16 und horizontalfrequente Eingangssignale von einer Horizontalablenkschaltung 31·

In der Vertikalablenkstufe 16 ist eine geeignete Vertikaltreiberstufe 17 mit den Basiselektroden zweier in Reihe zueinander geschalteter Vertikalend-^ransistoren 18 und 19 gekoppelt. Die Transistoren 18 und 19, deren Hauptstromwege in Reihe zueinander zwischen einer Spannungsquelle B+ und Masse liegen, bilden einen gewöhnlichen Gegentaktverstärker. Der gemeinsame Anschluß zwischen den beiden Transistoren, der eine Ausgangsklemme bildet, ist über zwei hintereinander geschaltete Ablenkspulen 20 und 20a und über einen S-Formungskondensato.r 21, der außerdem als Gleichstromsperre dient, sowie einen Widerstand 22 mit Masse verbunden. Der Widerstand kann einen relativ kleinen Widerstandswert haben und dient . zur Erzeugnung eines Rückkopplungssignals für die Ablenkstufe. Die Rückkopplungsschaltung ist für die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich und daher in der Zeichnung nicht dargestellt. Bei ihrem Betrieb liefert die Vertikal-

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ablenkstufe 16 am Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 21 lind dem Widerstand 22 eine Sägezahnspannung 23, während jedes Vertikalablenkintervalls. Der in positiver Richtung linear ansteigende Teil des Sägezahns sorgt für den Strom durch die Vertikalablenkspule, der zur Ablenkung des Elektronenstrahls vom' oberen zum unteren Rand des Bildschirms während des Hinlaufteils jedes Vertikalabtastintervalls erforderlich ist. Der in negativer Richtung gehende !Ceil des Sägezahns 23 stellt den Rücklaufteil jedes Abtastintervalls dar, während dem die Elektronenstrahlen schnell wieder zum oberen Rand des Bildschirms gebracht werden, um für das nächste Abtastintervall bereit zu sein.

Der Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 21 und dem Widerstand 22, wo die Sägezahnwelle 23 abgeleitet wird, ist mit einer Rot-Vertikalkonvergenzschaltung 25 und mit einer Grün-Vertikalkonvergenzschaltung 26 verbunden. Diese beiden Konvergenzschaltungen 25 und 26 geben der Sägezahnwelle 23 die geeignete Form, damit ein gewünschter Konvergenzstrom in jeder der Konvergenzwicklungen 27 und 29 der zugeordneten Konvergenzmagnete 28 und 30 für den Rotstrahl und den Grünstahl fließt. Zur Erreichung dieser Funktionen können herkömmliche Schaltungsanordnungen verwendet werden.

Ein Anschluß der Horizontalablenkschaltung 31 ist mit einer Rot-Horizontalkonvergenzschaltung 32 und einer Grün-Horizontalkonvergenzschaltung 33 verbunden. Diese beiden Schaltungen geben den von der Ablenkschaltung 31 kommenden Wellenformen die geeignete Gestalt, damit durch die YTicklungen 34 und 35 der zugeordneten Konvergenzmagnete 28 und 30 jeweils ein geeigneter Konvergenzstrom zur Konvergenzkorrektur des Rotstrahls und des Grünstrahls fließt. Die bis hierher beschriebene Schaltungsanordnung kann herkömmlicher Fatur sein und liefert die notwendigen Korrekturströme für die Konvergenz des Rotstrahls und der Grünstrahls sowohl in Horizontalrichtung als auch in Vertikalrichtung.

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Der Anschlußpunkt 24 ist über einen veränderlichen Widerstand 45 mit dem Emitter eines Transistors 46 verbunden. Zwei Widerstände 47 und 48 sind in Reihe zueinander zwischen einer 3pannungsq.ulle.+Y und Masse geschaltet. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 47 und 48 liefert eine Vorspannung für die Basis des Transistors 46." Der Kollektor des Transistors 46 ist über einen Widerstand 49 und eine wie dargestellt gepolte Diode 50 an die Wicklung einer Konvergenzspule 42 angeschlossen.

Ein von der Hörizontalablenkschaltung 31 kommender Impuls 36 gelangt über einen Kondensator 37 und eine veränderbare Induktivität 38 zu einem Anschluß eines letzwerks, welches aus der Parallelschaltung einer Induktivität 39> eines Kondensators 4Ü und eines Widerstands 41 besteht. Das andere Ende dieser Parallelschaltung ist mit der Konvergenzwicklung 42 verbunden. Eine Reihenschaltung aus einem Kondensator 43 und einem Dämpfungspotentiometer 44 liegt parallel zur Konvergenzspule 42 und bildet mit dieser einen Resonanzkreis.

Im Betrieb werden die negativen horizontalfrequentea Impulse 36 über den Kondensator 37 und die zur Amplitudenjustierung dienende Induktivität 38 auf die Parallelschaltung aus der Induktivität 39» dem Kondensator 40 und dem Widerstand 41 gegeben und dort integriert. Die dadurch entstandene Wellen-r form wird dann auf die Konvergenzspule 42 gegeben, wo sie vreiter integriert wird, so daß eine parabolische Wellenform entsteht, wie sie mit den Signalen 61 und 62 in Figur 3b gezeigt ist. Dieser Teil der Schaltungsanordnung erzeugt durch doppelte Integration von horizontalfrequenten Impulsen eine parabeiförmige Stromwelle in der Konvergenzspule 42 zur Konvergenzkorrektur. Wie oben dargelegt wurde, ist es notwendig, die Amplitude dieser parabelförmigen Konvergenzstromwelle zu moduliereiijumüberlconvergenz des Blaustrahls (die sich in der- in Figur 1 gezeigten Weise äußert) zu eliminieren.

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Die am Anschluß 24 erhaltene Sägezahnwelle 23 wird an den Emitter des Transistors 46 gelegt. Der Transistor 46 ist als Verstärker in Basisschaltung angeordnet. Die Leitfähigkeit des Transistors 46 hängt davon ab, welche Polarität und welche Amplitude die Sägezahnwelle 23 gegenüber der Vorspannung an der Basis des Transistors gerade hat. Der Transistor ist während des negativen Teils der Sägezahnwelle 23 in Durchlaßrichtung gespannt. In diesem leitfähigem Zustand leitet der Transistor 46 Strom ύοώ. der Konvergenzspule 42 durch die Diode 50 und den Widerstand 49 > wenn die Diode 50 durch die positiven Spitzen der in Figur 3b gezeigten Parabelwelle in Durchlaßrichtung gespannt wird.

der Transistor 46 leitet, dann bildet er eine veränderliche Uebenschlußbelastung für den horizontalfrequenten parabelförmigen Konvergenzstrom. Der veränderbare Widerstand 45 gibt den Modulationsgrad vor, intern er das Maß der Leitfähigkeit des Transistors 46 bestimmt. Durch Dimensionierung des Widerstandes 47 läßt sich die Zeit innerhalb der Periode der Vertikalablenkwelle 23 festlegen, während welcher der Transistor 46 leitet und eine Last für die Konvergenzspule 42 darstellt. Wenn beispielsweise die in Figur 1 dargestellte Überkonvergenz nur im oberen Drittel des Bildschirms vorhanden ist, dann wird der Widerstand 47 so gewählt, daß der Transistor 46 nur während des ersten Drittels des Sägezahns leitend werden kann. Der Modulationsgrad während dieses Intervalle s kann durch Einstellung des Widerstands 45 beispielsweise von etwa 5 i° bis etwa 40 <$> eingestellt werden. Der Widerstand 49 begrenzt den Maximalwert des vom Transistor leitbaren Stroms, wodurch eine obere Grenze für den Modulationsgrad gebildet und der Transistor von Beschädigungen infolge Überstroms geschützt wird.

Die Figur 3a zeigt die Modulationshüllkurve der horizontalfrequenten parabelförmigen Wellenform 60 über eine gesamte Vertikalablenkperiode. In der Figur 3a erkennt man, daß die

Energie

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der horizontalfrequenten Komponente während des ersten Drittels des Vertikalablenkintervalls "vermindert ist und daß die Modulation in Form eines Sägezahns erfolgt, welcher der modulierenden Sägezahnwelle 23 der Figur 2 entspricht.

Ein Häuptmerkmal der erfindungsgemäßen Konvergenzschaltung ist die Gleichstromkopplung der den Transistor 46 enthaltenden liebensehlußbelastung mit der Konvergenzspule 42. Diese Kopplung wird mit dem Widerstand und der Diode 50 erreicht. Die Diode 50 liefert eine Gleichstromkomponente, wenn sie während der positiven Teile des horizontalfrequenten Konvergenzstroms leitet, und diese Gleichstromkomponente ändert den Mittelwert der durch die Konvergenzspule 42 fließenden parabelförmigen Stromwelle. Die in Figur 3b gezeigte Welle 62, die den durch die Konvergenzspule fließenden parabeiförmigen Konvergenzstrom ohne Kebenschlußbelastung darstellt, reicht in ihrer Amplitude von -I bis +Ip. Wenn die Diode 50 leitet und der Hebenstromweg über den Widerstand 49» den Transistor 46, den veränderbaren Widerstand 45 und den Widerstand 42 nach Masse geschlossen ist, arbeiten nur die positiven Teile, der Stromwelle auf Last, wie es mit der Wellenform 61 in Figur -3b gezeigt ist. Da der Mittelwert der Wellenform im gleichen Maß vermindert wird, wie Energie über die Diode 50 geleitet wird, dient diese Änderung des Gleichstrommittelwertes dazu, den negativen Spitzenwert der "belasteten" Parabelwelle ,61 auf im wesentlichen dem gleichen Wert zu halten wie den negativen Spitzenwert der "unbelasteten" Parabelwelle 62. Dies hat den Torteil, daß der Elektronenstrahl im mittleren Bereich des Bildschirms um die vertikale Achse 15 der Figur T herum nicht verschoben wird. Da der Strom durch die Konvergenzspule nur an den Rändern des Rasters gedämpft wird, die den positiven Spitzen des hori=- zontalfrequenten Parabelstroms entsprechen, wird die Überkonvergenz des Strahls an den Rändern korrigiert, während der Strahl im mittleren Teil des Rasters im wesentlichen '

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unbeeinflußt bleibt.

Wie oben erwähnt, liegt die Resonanzfrequenz des mit der Konvergenz spule 42, dem Kondensator 43 und dem Dämpfungswiderstand 44 gebildeten Resonanzkreises bei der Horizontalabstastfrequenz. Selbst wenn die Diode 50 und der Transistor 46 leitend sind, wird daner der parabolische Verlauf der Wellenform durch die (Jleichstrombelastung nicnt verzerrt, da der relativ hohe Q-Wert des Resonanzkreises die gewünschte Parabelform aufrecht erhält.

Da die Diode 50 in nur einer Richtung Strom durchläßt, kann das aktive Element in der Uebenschlußbelastung, das heißt der Transistor 46, auch ein in einer Richtung leitendes Element sein, beispielsweise ein in seinem fformalbetrieb arbeitender Transistor, \7eil der Transistor im ITormalbetrieb arbeitet, kann seine Leitfähigkeit leicht über den vollen Bereich vom Sperrzustand bis zum Sättigungszustand gesteuert werden, wodurch eine starke-Modulationswelle, das heißt die Sägezahnwelle 23, innerhalb dieses Bereichs geliefert werden kann. Außerdem kann der Transistor 46 ein für relativ niedrige Leistungen ausgelegter kleiner Signaltransistor sein, womit die Kosten für die Schaltungsanordnung vermindert werden.

Palis ein positiv ansteigender Sägezahn 23 nicht verfügbar ist, kann an seiner Stelle auch ein ins Ilegative gehender Sägezahn verwendet werden, wenn man diesen Sägezahn an die. Basis des Transistors legt und das Potentiometer 45 mit Masse anstatt mit dem Anschluß 24 verbindet. Ferner sei angemerkt, daß die dargestellte modulierende Wellenform 23 nicht auf einen Sägezahn beschränkt sein muß, sondern genauso gut irgend eine beliebige geeignet verlaufende \7ellenform sein kann, die mit "Vertikalablenkfrequenz auftritt.

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   .) Schaltungsanordnung zur dynamischen Konvergenzkorrektur, gekennzeichnet durch eine erste Signalquelle (31), die Signalwellen einer ersten Frequenz liefert; eine Konvergenzspule (42); einen mit der ersten Signalquelle und mit der Konvergenzspule gekoppelten Wellenformer (39, 40, 41), der in der Konvergenzspule eine mit der ersten Frequenz auftretende Konvergenzstromquelle der gewünschten Form erzeugt; eine zweite Signalquelle (16), die Signalwellen einer zweiten Frequenz liefert; eine Einrichtung mit einem aktiven stromleitenden Element (46), dessen Eingangselektrode mit der zweiten Signalquelle verbunden ist; eine Gleichstromkopplung (49, 50) von der Ausgangselektrode des aktiven Elements (46) zur Konvergenzspule, um den mit der ersten Frequenz auftretenden Konvergenzstrom abhängig von der durch die zweite Signalquelle gesteuerten Leitfähigkeit des aktiven Elements zu modulieren.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromkopplung ein in einer Richtung stromleitendes: Element (50) enthält, welches so gepolt ist, daß es Konvergenzstrom einer ersten Polarität leitet, wenn das aktive Element (46) abhängig von der zweiten Signalwelle leitend wird.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das aktive Element (46) enthaltende Einrichtung eine Vorspannschaltung (47, 48) enthält, welche das aktive Element (.4-6) so vorspannt, daß es nur während eines Teils der Signalwellen der zweiten Frequenz leiten kann.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenformer (39, 40, 41) in der Konvergenzspule (42) einen im weseni;liehen par ab eiförmigen und mit der

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   "besagten ersten Frequenz auftretenden Konvergenzstrom erzeugt.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Signalquelle (16) eine mit der besagten zweiten Frequenz auftretende, im wesentlichen sägezahnförmige Welle (23) liefert.
6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalwelle der ersten Frequenz mit Horizontalablenkfrequenz auftritt und daß die im wesentlichen sägezahnförmige Welle (zi) der zweiten Frequenz mit 'Vertikalablenkfrequenz auftritt und daß der horizontalfrequente parabeiförmige Konvergenzstrom mit der vertikalfrequenten Sägezahnwelle moduliert wird, wenn das aktive Element (46) leitet.
7. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Element ein Transistor (46) ist und daß das in einer Richtung leitende Element eine ■ Diode (50) ist und daß der Hauptstromweg des Transistors zwischen dem der Konvergenzspule (42) abgewandten Ende der Diode und einem Bezugspotential (Masse) liegt, um einen Febenstromweg für den Strom der Konvergenzspule zu bilden.

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