DE2515266A1 - Schwingungsform-generatorschaltung - Google Patents
Schwingungsform-generatorschaltungInfo
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Description
DH. ING. ERIVBT SOMMERFELD 2515266
D-8 MUENCHEN 86
MARIA-THKRESIA-STRASSK St
M 06 M
tklkx Bstesa
RCA 68,833 4. April 1975
U.S-Ser.No.528,372 7801-75 K/E
Filed: November 29,1974
RCA Corporation
New York, N.Y. (V.St.A.)
Die Erfindung betrifft eine Schwingungsform-Generators
chaltung mit einer Brückenschaltung, die mit zwei Eingangsklemmen an eine Wechselstromquelle und mit zwei Ausgangsklemmen
an eine Last anschaltbar ist und in deren beiden Zweigen mindestens ein erstes Einwegleiterelement in solcher
Polung liegt, daß während jeder Periode des Wechselstromes durch die Last ein Strom in der gleichen Richtung fließt.
Bei Mehrstrahl-Bilddarstellern oder -Bildröhren, wie sie z.B. in Farbfernsehempfängern Verwendung finden,
werden für die dynamische Konvergierung der Strahlen auf dem
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Bildschirm der Röhre häufig parabolische Stromschwingungen
mit der ZeiLen- und der Rasterwechselfrequenz zusammen mit geeigneten Einrichtungen verwendet. Für diesen Zweck sind verschiedene
Arten von Konvergenzsystemen gebräuchlich. Beispielsweise werden durch auf der Außenseite des Röhrenhalses
angebrachte, mit Strömen von parabolischer Schwingungsform
gespeiste Elektromagnete im Inneren des Röhrenhalses vorgesehene Polschuhe erregt und dadurch auf die Strahlen magnetische
Kräfte ausgeübt, welche die Strahlkonvergenz besorgen. Auch kann man auf der Außenseite der Bildröhre Spulen anbringen,
die man mit parabolischen Strömen speist, um im Röhreninneren Magnetfelder für die Einstellung der Strahlen zu
erzeugen. In manchen Fällen kann man mit solchen parabolischen Strömen Ablenkspulen oder Teile davon, d.h. zum Ablenkjoch
gehörige Spulen, speisen und auf diese Weise Magnetfelder zur Konvergierung der Strahlen erzeugen.
Als Quelle der Schwingungen, aus denen die gewünschten Parabelschwingungen erzeugt werden, verwendet man
häufig Impulse und Sägezahnschwingungen mit Zeilenwechsel- oder Horizontalfrequenz und Rasterwechsel- oder Vertikalfrequenz.
Dabei können die Impulse mit Hilfe von Blindwiderstandselementen doppelt und die Sägezahnschwingungen einfach
integriert werden, um die Parabelschwingungen zu gewinnen. In manchen Fällen bildet die Induktivität der den Strom verwertenden
Spule einen Bestandteil der Blindwiderstands- Wellenformerschaltung.
Jedoch braucht man für Blindwiderstands-Wellenformerschaltungen
in vielen Fällen verhältnismäßig kostspielige Blindwiderstandselemente, und es kann sein, daß die
Parabelschwingung nicht die gewünschte Symmetrie bzw. Asymmetrie aufweist. Manchmal ist die Induktivität der die Parabelströme
verwertenden Spulen entweder zu groß oder zu klein, um in die integrierende Wellenformerschaltung eingebaut werden
zu können, so daß man zusätzliche Blindwiderstandselemente einfügen muß,
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Es ist bekannt, daß mit Hilfe einer Brückenschaltung, beispielsweise einer Diodenbrücke, aus Sägezahnschwingungen
Annäherungen von Parabelschwingungen erzeugt werden können. Jedoch kann es sein, daß mit bekannten Wellenformerschaltungen
dieser Art, außer wenn man verhältnismäßig teure zusätzliche nichtlineare Schaltungselemente, beispielsweise
spannungsabhängige Widerstände, vorsieht, Schwingungen der gewünschten Kurvenform oder Neigung nicht erzeugt werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die diesen Nachteil des
Standes der Technik vermeidet.
Eine Schwingungsform-Generatorschaltung der eingangs
genannten Art ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet,
daß an das erste Einwegleiterelement in mindestens einem der Brückenzweige eine Anordnung mit einem zweiten Einwegleiterelement
angeschlossen ist, das eine andere Schwellenspannung als das erste Einwegleiterelement hat und so gepolt
ist, daß es den Strom in der gleichen Richtung leitet wie das erste Einwegleiterelement in diesem Brückenzweig, derart, daß
ein das erste Einwegleiterelement umgehender Laststromweg gebildet und das erste Einwegleiterelement so vorgespannt wird,
daß es bei einem anderen Laststromwert leitet als das zweite Einwegleiterelement.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 das Schaltschema einer Schwingungsform-Generatorbrücke
gemäß dem Stand der Technik;
Fig. 2 bis 4 Schaltschemata dreier Ausfuhrungsformen
der erfindungsgemäßen Schwingungsform-Generatorbrücke; und
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Fig. 5a bis 5f Schwingungsformen, die mit den verschiedenen
Schwingungsform-Generatoren nach Fig. 1 bis 4 erhalten werden.
Fig. 1 zeigt das Schaltschema einer Schwingungsform-Generatorbrücke
gemäß dem Stand der Technik. Fig. 5a, 5b und 5c zeigen Schwingungsformen, die mit der Schaltungsanordnung
nach Fig. 1 erhalten werden. Ein Sägezahngenerator 10 ist an ein Klemmenpaar 11, 12 der Schwingungsform-Generatorbrücke
14 angeschaltet. Der Sägezahngenerator liefert eine Sägezahnschwingung 13, die an der Klemme 11 in bezug auf die
Klemme 12 erhalten wird. Die Brückenschaltung 14 enthält vier Dioden 15-18, die in der angegebenen Polung zwischen die Eingangsklemmen
A und B und die Ausgangsklemmen C und D der Brücke geschaltet sind. Zwischen die Ausgangsklemmen C und D
der Brücke ist eine mit einem Dämp fungswi der stand 20 überbrückte Lastinduktivität 19 geschaltet. Parallel zur Diode
zwischen den Klemmen A und C liegt ein veränderlicher oder Regelwiderstand 22, während parallel zur Diode 15 zwischen den
Klemmen B und C ein Regelwiderstand 21 liegt. Diese bekannte Brückenschaltung wandelt in bekannter Weise einen Sägezahnstrom
in einen durch die Lastinduktivität .19 fließenden angenäherten Parabelstrom um. Um die Erläuterung der Wirkungsweise
der Schaltung zu vereinfachen, sei angenommen, daß die Impedanz
der LR-Kombination 19-20 Null ist und daß der Spannungsabfall an jeder Diode immer dann, wenn die Diode leitet,
gleich der Schwellenspannung ist, wobei nichtlinearen Leitungseigenschaften der Diode außer Betracht bleiben sollen.
Die Wirkungsweise der Schaltung wird anhand von Fig. 5a und 5b unter der Annahme erläutert, daß sämtliche
Dioden 15-18 Germaniumdioden mit jeweils einer Schwellenspannung von ungefähr 0,3 Volt sind. Fig. 5a zeigt den Verlauf
einer Sägezahnspannung 30, wie sie vom Sägezahngenerator 10
—. t% —
geliefert wird. Ein erster Zweig der Brücke, der während des positiven Teils der Sägezahnschwingung 30 zwischen TQ und T.
leitet, führt von der Klemme A über die Diode 17, die Parallelschaltung der Last 19 und des Widerstands 20 und die Diode
18 zur Klemme B. Die Dioden 17 und 18 leiten erst dann, wenn die Spannung an den Klemmen A und B größer ist als die
vereinigten Schwellenspannungen der Dioden, d.h. ungefähr 0,6 Volt. Die Widerstände 21 und 22 bilden einen durchgehenden
Stromweg zwischen den Klemmen A und B. Je nach der Einstellung dieser Regelwiderstände kann es sein, daß entweder die
Diode 17 oder die Diode 18 jeweils vor der anderen Diode leitet, wenn die Spannung am Regelwiderstand 22 oder die Spannung
am Regelwiderstand 21 die Schwellenspannung der Diode bzw. die Schwellenspannung der Diode 18 übersteigt. Im Hinblick
auf eine einfache Erläuterung bleibt jedoch in sämtlichen Figuren dieser Zustand außer Betracht und wird vorausgesetzt,
daß die Dioden 17 und 18 normalerweise gleichzeitig zu leiten beginnen. Somit fließt, wie im Stromverlauf 31 nach Fig. 5b
dargestellt, vom Zeitpunkt TQ bis T-, der einer Sägezahnspannung
am Brückeneingang von +0,6 Volt entspricht, kein Laststrom. Zum Zeitpunkt T- werden die Dioden 17 und 18 durchlaßgespannt,
und ein Laststrom fließt durch diese Dioden und die Last 19. Die Neigung oder der Anstieg dieses Laststromes ist
durch die Impedanz der Schaltung bestimmt, und es wird vorausgesetzt, daß dieser Anstieg während des Zeitintervalls T.. bis
T- konstant ist.
Während des Zeitintervalls, wo die Sägezahnspannung 30 negativ ist, leiten die Dioden 15 und 16 den Laststrom,
wenn die Spannung an den Klemmen B und A den Vvert 0,6 Volt erreicht. Dies geschieht zum Zeitpunkt T', von wo an die Dioden
15 und 16 über das Zeitintervall bis T^ leiten. Wiederum ist
vorausgesetzt, daß die Neigung des Stromverlaufs 31 während
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dieses Intervalls konstant ist, und zwar bestimmt durch die
Impedanz der Schaltung. Die Regelwiderstände 21 und 22 bilden auch dann einen Nebenschlußweg zur Last 19, wenn keine der
Dioden 15-18 leitet. Somit können die Eingangsklemmen A und B der Brücke 14 in Reihe mit z.B. Ablenkspulen geschaltet werden,
wobei durch diese Spulen jederzeit ein Strom fließt. Der durch die Last 19 fließende Strom wird dabei durch den Widerstandswert
der Widerstände 21 und 22 bestimmt. Wie bereits erwähnt, ist vorausgesetzt, daß die Dioden 17 und 18 sowie die Dioden
15 und 16 gleichzeitig Laststrom zu leiten beginnen. Der parallel zur Last 19 liegende Widerstand 20 dämpft den Strom in
der Last während des Intervalls T' - T1, wo keine der Dioden
15 - 18 leitet. Wie aus Fig. 5b zu ersehen, ist der Laststrom in seiner Form einer Parabel angenähert, wobei jedoch in jeder
Schwingungshälften T_ - T. und TQ - T. nur ein einziger
Anstiegsknick vorhanden ist. Für viele Anwendungszwecke ist
diese sehr grobe Annäherung u.U. nicht brauchbar.
In sämtlichen Figuren 5b - 5f ist die steuernde Spannungsschwingung 30 nach Fig. 5a eine Ablenkschwingung,
wie sie z.B. im Ablenkgenerator eines Fernsehgerätes erzeugt wird, wobei diese Ablenkschwingung ein Hinlaufintervall Tl - T.
sowie ein Rücklaufintervall Tn. - T\ bzw. T4-T5 aufweist. Im
vorliegenden Fall ist jedoch die Wirkungsweise der Signalform-Generatorbrücke lediglich während des Hinlaufintervalls berücksichtigt
und veranschaulicht, während nicht versucht wird, den Laststrom während des Rücklaufintervalls genau darzustellen,
da in den meisten Anwendungsfällen der Bildschirm des Fernsehgerätes
während des Rücklaufintervalls abgedunkelt wird und folglich die Konvergenzschaltungen während dieses Intervalls
sich nicht auswirken.
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Pig. 5c gibt den Stromfluß durch die Last 19 für den Fall wieder, daß es sich bei den Dioden 15 - 18 in Fig. 1
sämtlich um Siliciumdioden handelt, mit je einer Schwellenspannung von annähernd 0,7 Volt. Bei Verwendung von Siliciumdioden
ist die Wirkungsweise der Brückenschaltung 14 nach Fig.l die gleiche wie im Falle von Germaniumdioden, wie oben beschrieben,
mit Ausnahme der Tatsache, daß in der Brücke eine Stromleitung erst dann stattfindet und folglich durch die Last
19 erst dann ein Strom fließt, wenn die steuernde Sägezahnspannungsschwingung an der Brücke eine Spannung von annähernd
1,4 Volt entwickelt. Die mit Siliciumdioden arbeitende Brückensch-altung
hat den gleichen Nachteil wie die Brückenschaltung mit Germaniumdioden, d.h. der Stromanstieg in beiden Hälften
des Schwingungsintervalls weist nur je einen Knickpunkt auf, und diese Annäherung eines Parabelstromes ist für viele Zwecke
u.U. nicht brauchbar.
Fig. 2 bis 4 zeigen Halbschemata erfindungsgemäßer Schwingungsform-Generatorbrückenschaltungen. Diejenigen Schaltungselemente
in Fig. 2 bis 4, die gleichartige Funktionen erfliLlen wie die entsprechenden Schaltungselemente in Fig. 1, sind
mit den gleichen Bezugszeichen wie dort bezeichnet.
Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 wesentlich dadurch, daß parallel zur
Diode 16 zwischen die Klemmen D und A die Reihenschaltung eines Widerstands 25 und einer Diode 23 und parallel zur Diode
18 zwischen die Klemmen D und B der Brücke 14 die Reihenschaltung des Widerstands 25 und einer Diode 24 geschaltet sind.
Bei dieser Ausführungsform sind die Dioden 15, 17, 23 und 24
Germaniumdioden und die Dioden 16 und 18 Siliciumdioden. Wenn die Spannung an der Klemme A gegenüber der Spannung an der
Klemme B den Wert +0,6 Volt erreicht, werden die Dioden 10 und 24 durchlaßgespannt, und es fließt ein Strom von der Klemme A
über die Diode 17, den Widerstand 22, die Last 19, den Wider-
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stand 20, den Widerstand 25, die Diode 24 und den Widerstand
21 zur Klemme B. Dieser Laststrom ist durch den Stromverlauf 33 nach Fig. 5D im Intervall TQ - T2 wiedergegeben. Wenn der
Strom in diesem Stromweg soweit ansteigt, daß der Spannungsabfall an der Diode 24 und dem Widerstand 25 gleich 0,7 Volt
wird, wird die Siliciumdiode 18 durchlaßgespannt und leitend, so daß sie einen Teil des Laststromes vom Widerstand 25 der
Diode 24 abzweigt. Dieser niederohmigere Stromweg durch die Diode parallel zum Widerstand 25 und zur Diode 24 bewirkt,
daß der Laststrom einen steileren Anstieg aufweist, wie im Stromverlauf 33 während des Intervalls T2 - T. gezeigt. Der
Widerstand 25 und die Diode 24 bilden somit einen die Diode 18 umgehenden Stromweg über den Laststrom, wodurch die Diode
18 so vorgespannt wird, daß sie bei einem anderen Wert des Laststromes leitet als die Diode 17. Dies ergibt Knickpunkte
in der Stromkurve bei sowohl T1 als auch T_, und diese zusätzlichen
Knickpunkte bewirken, daß der Laststrom der Parabelform besser oder dichter angenähert ist.
Der andere Zweig der Brücke, bestehend aus der Diode 15, der Last 19 und der Parallelschaltung der Diode 16
mit dem Widerstand 25 und der Diode 23, arbeitet in der gleichen Weise wie der erste Brückenzweig, jedoch während desjenigen
Teils der Sägezahnspannungsschwingung 30, wo die Eingangsklemme B positiv gegenüber der Eingangsklemme A ist.
Fig. 5e zeigt einen Laststromverlauf 34, der mit der Schaltung nach Fig. 2 erhalten wird, wenn der Widerstand
25 auf einen niedrigeren Wert eingestallt wird als bei der Erzeugung des Stromverlaufs 33 nach Fig. 5d. Bei einem niedrigeren
Widerstandswert muß mehr Strom durch den Widerstand 25 und die Diode 24 fließen, bevor die Diode 18 durchlaßgespannt
wird und leitet. Der Regelwiderstand 25 erfüllt also die Funktion einer Schwingungsformung und bestimmt die Nei-
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gung der Stromkurve und den Stromwert an den Knickstellen zu den Zeitpunkten T3 und T'
Die einzige Einschränkung, der die Erfindung gemäß dieser Ausführungsform unterworfen ist, besteht darin, daß
die zum Nebenstromweg um die herkömmliche Brückendiode gehörige Diode die niedrigere Schwellenspannung haben muß. Es sollte
also, wenn z.B. die Diode 18 eine Siliciumdiode ist, die Diode 24 eine Germaniumdiode sein.
Ferner kann man die Dioden 15 und 17 aus der Brücke auch weglassen, wenn die Verluste an den Widerständen 21 und
22 in Kauf genommen werden können, ohne daß das Schwingungsformungsvermögen
der Schaltung dadurch beeinträchtigt wird.
Fig. 3 zeigt das Schaltschema einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung, die von der
Schaltung nach Fig. 2 im wesentlichen dadurch abweicht, daß der Regelwiderstand 25 durch zwei getrennte Regelwiderstände 26
und 27 ersetzt ist. Und zwar enthält der eine Zweig der Brückenschaltung die Diode 17, die Last 19 und die Diode 24 parallel
zur Reihenschaltung des Widerstands 26 und der Diode 18, wobei in diesem Brückenzweig ein Laststrom fließt, wenn die Klemme A
eine positive Spannung gegenüber der Klemme B führt. Derfandere Zweig der Brücke enthält die Diode 15, die Last 19 und die Diode
23 parallel zur Reihenschaltung des Widerstands 27 und der Diode 16, wobei dieser Brückenzweig einen Laststrom dann leitet,
wenn die Spannung an der Klemme B positiv gegenüber der Spannung an der Klemme A ist.
Die Ausführungsform nach Fig. 3 ermöglicht eine
individuelle Einstellung der Impedanz jedes Brückenzweiges. Auf diese Weise läßt sich der Strompegel oder -wert, bei dem
die Knickpunkte der Parabelschwingung auftreten, beiderseits
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von Tq unterschiedlich einstellen, wie im Stromverlauf 35
nach Fig. 5f gezeigt. Diese Anordnung ergibt ein noch größeres Schwingungsformungsvermögen der Schaltung.
Die Dioden 15 und 17 können aus der Schaltung entfernt werden, so daß nur die Widerstände 21 und 22 als
Elemente der entsprechenden Brückenzweige verbleiben. In Fig. 3 sind die Dioden 23 und 24 Siliciumdioden, während die Dioden
16 und 18 in den Laststrom-Umgehungswegen um die erstgenannten Dioden Germaniumdioden sind.
Fig. 4 zeigt das Schaltschema einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung. Die Parallelschaltung
einer Diode 28 und eines Regelwiderstands 29 liegt
in Reihe mit der Last zwischen der Klemme D und dem Verbindungspunkt zwischen den Anoden der Dioden 16 und 18. Der Widerstand
20 bildet einen Nebenschluß über die Last 19 und die Diode 28, so daß die Last 19 durch einen verhältnismäßig niederohmigen
Stromweg überbrückt wird, der etwaige Schwingungen wegdämpft, wenn die Brückenzweige nicht leiten. In Fig. 4 sind
die Dioden 15 - 18 Germaniumdioden und die Diode 28 eine Siliciumdiode.
Sobald die Dioden 17 und 18 bzw. 15 und 16 durchlaßgespannt werden, fließt ein Laststrom nach unten
durch die Last 19 und den Widerstand 29. Wenn der Stromfluß im Widerstand 29 einen Wert erreicht, der am Widerstand 29
eine Spannung erzeugt, durch welchen die Diode 28 durchlaßgespannt wird, so leitet die Diode 28, wodurch ein niederohmigerer
Stromweg gebildet und folglich die Neigung der Laststromkurve erhöht wird. Ein wesentlicher Vorteil der Anordnung
nach Fig. 4 besteht darin, daß anstatt sechs nur fünf Dioden, oder bei Fortlassen der Dioden 15 und 17 nur drei
Dioden, benötigt werden, ohne daß gegenüber den Ausführungsformen
nach Fig. 2 und 3 die Anzahl der Knickstellen in der parabolischen Laststromkurve sich verringert.
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Sämtliche Ausführungsformen nach Fig. 2 bis 4 ergeben
eine flexible Schwingungsformung des parabolischen Last-Stromes
durch Einführung zusätzlicher Knickpunkte in der Stromkurve, die asymmetrisch in bezug auf eine mittlere Referenz-Zeitbasis
der Wechselstrom-Eingangsschwingung oder bei unterschiedlichen Stromwerten beiderseits der mittleren Referenz-Zeitbasis
liegen. Beide Zweige der erfindungsgemäßen Brückenschaltungen ermöglichen einen Gleichstromfluß von der
EingangsschwingungsqueHe. Somit werden keine Blindwiderstandselemente
für die Schwingungsformung benötigt. Ferner ermöglichen
es die Gleichstromwege der Brücke, daß die Brücke in Reihe mit den Ablenkspulen eines Fernsehempfängers geschaltet
werden können, da keine Hindstromelemente für die Verzerrung
des Ablenkstromes verwendet werden. Dies setzt natürlich voraus, daß die induktive Last 19 bei der Erregerstromfrequenz
vorwiegend ohmisch ist. Wenn dies nicht der Fall ist, so kann man die Eingangsklemmen der Brückenschaltung parallel
zu einer Sägezahnschwingungsquelle anordnen.
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Claims (6)
- PatentansprücheSchwingungsform-Generatorschaltung mit einer Brückenschaltung, die mit zwei Eingangsklemmen an eine Wechselstromquelle und mit zwei Ausgangsklemmen an eine Last anschaltbar ist und in deren beiden Zweigen mindestens ein erstes Einwegleiterelement in solcher Polung liegt, daß während jeder Periode des Wechselstromes durch die Last ein Strom in der gleichen Richtung fließt, dadurch ge kennzeichnet, daß an das erste Einwegleiterelement (16, 18) in mindestens einem der Brückenzweige eine Anordnung mit einem zweiten Einwegleiterelement (2 3, 24; 28) angeschlossen ist, das eine andere Schwellenspannung als das erste Einwegleiterelement hat und so gepolt ist, daß es den Strom in der gleichen Richtung leitet wie das erste Einwegleiterelement in diesem Brückenzweig, derart, daß ein das erste Einwegleiterelement umgehender Laststromweg gebildet und das erste Einwegleiterelement so vorgespannt wird, daß es bei einem anderen Laststromwert leitet als das zweite Einwegleiterelement .
- 2. Schwingungsform-Generatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Anordnung die parallel zum ersten Einwegleiterelement (16, 18) geschaltete Reihenschaltung eines Widerstands (25; 27, 26) und des zweiten Einwegleiterelements (23, 24), das eine niedrigere Schwellenspannung als das erste Einwegleiterelement aufweist, enthält.6 0 9 8 2 3/0 %=&$
- 3. Schwingungs form-iSeneratorschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (25) der Reihenschaltung beiden Brückenzweigen gemeinsam ist und daß beide Brückenzweige je ein zweites Einwegleiterelement (23, 24) enthalten (Fig. 2).
- 4. Schwingungsform-Generatorschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Brückenzweig einen Widerstand (27, 26) in Reihe mit dem zweiten Einwegleiterelement (23, 24) im betreffenden Brückenzweig enthält (Fig. 3) .
- 5. Schwingungsform-Generatorschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Last eine in Reihe mit dem zweiten Einwegleiterelement geschaltete Induktivität (19) in Parallelschaltung mit einem Dämpfungselement (20) enthält.
- 6. Schwingungsform-Generatorschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e kennz ei chnet, daß jeder der zwischen die Eingangsklemmen (A, B) gekoppelten Brückenzweige einen Gleichstromweg aufweist.609823/0859JHLeerseite
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