DE2649718C3 - Schaltungsanordnung zum Ansteuern der Ablenkspule einer Bildröhre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Sck-Jtungsanordnung zum Ansteuern der Ablenkspuk* einer Bildröhre, mit einem einer vorgegebenen beliebigen Sp.' -mungsform proportionalen Strom, wobei die Schaltungsanordnung einen breitbandigen Operationsverstärker als Vorverstärker, eine Konstantstromquelle, einen der Ablenkspule vorgeschalteten Leistungsverstärker und einen Gegenkopplungszweig zwischen dem Schaltungsausgang und dem Schaltungseingang aufweist

Ansteuerschaltungen für Ablenkspulen einer Bildröhre sind allgemein bekannt Eine solche Schaltung ist beispielsweise auf den Seiten 368 und 369 des Buches T'ietze, Schenk »Halbleiter-Schaltungstechnik«, Springer-Verlag, 1974 (Abbildung 12.13) beschrieben. Weiterhin ist es bekannt, vor eine derartige Ansteuerschaltung einen Operationsverstärker zu schalten und die Ansteuerschaltung mit in die Gegenkopplung einzubeziehen, um einen Präzisions-Verstärker zu erhalten (Seite 377 der genannten Literaturstelle). Auf diese Weise will man einen Verstärker erhalten, der die guten Eingangsdaten des verwendeten Operationsverstärkers besitzen soll. Nachteilig ist jedoch, daß der Operationsverstärker die Bandbreite der Anordnung auf relativ niedrige Werte begrenzt. Weiterhin sind für das erstgenannte Beispiel (Abb. 12.13) infolge einer Phasendrehung um 180° zwischen Eingang und Ausgang zwei als invertierend geschaltete Operationsverstärker erforderlich, um eine gegenläufige Rückführung Zu erreichen.

Die obengenannten Nachteile lassen sich dadurch vermeiden, daß man bei hohen Frequenzen den bzw. die Operationsverstärker umgeht und das Eingangssignal direkt auf die Endstufe gibt. Hierbei muß jedoch die Ansteuerschaltung der Endstufe in diesem Frequenzbe* reich noch eine genügend große Spannungsverstärkung besitzen, damit auch bei hohen Frequenzen ejne ausreichende Schleifenverstftrkung erhalten bleibt.

Eine prinzipielle Anordnung bzw, ein Präzisions-Verstärker sind in den Abbildungen 1Z23 bzw. 1234 der erwähnten Literaturstelle dargestellt Es hat sich jedoch gezeigt, daß der dargestellte Präzisionsverstlrker verhältnismäßig störanfällig ist

Es ist auch schon ein Breitbandverstärker vorgeschlagen worden (deutsche Patentanmeldung P 26 23 379.4), bei dem zur Erzeugung eines spannungsges'euerten Stromes Ansteuertransistoren mit ihren Kollektoren an den Basen von Endtransistoren liegen, deren Kollektoren zusammengeschaltet sind und ihren Strom in eine Ablenkspule treiben. Ein Teil der am Verbindungspunkt der Kollektoren der Endtransistoren anstehenden Spannung wird dabei in die Treiberstufe zurückgekoppelt und zum Signalzweig eine Differenzierstufe derart parallel geschaltet, daß eine Addition des Ausgangssignals der Differenzierstufe zum Eingangssignal erfolgt wobei eine Amplitudeneinstellung zwecks Kompensation der Zeitvergrößerung der Verstärker vorgenommen wird. Es hat sich gezeigt, daß diese Anordnung nur eine relativ geringe Bandbreite aufweist

In der DE-OS 21 31 107 ist eine Ablenkvorrichtung der eingangs genannten Art beschrieben, die eine Quelle für Sägezahnwellenformen mit einem Transistorbrükkenverstärker aufweist bei dem die Leistungstransistoren einzeln für den B-Betrieb vorgespannt sind. Die magnetische Ablenkspule und ein Strommeßwiderstand, weiche zusammen die Ablenkschaltung bilden, sind in Reihe über ein diagonales Paar der Brückenanschlußpunkte verbunden. Die elektrische Leistung wird der Brücke über das zweite diagonale Paar von Anschlußpunkten zugeführt Die elektrische Leistung wird aus zwei Quellen zugeführt: einer ersten Quelle, die optimal zur Erzeugung des ansteigenden Teils der Sägezahnwelle ausgelegt ist und einer zweiten Quelle mit relativ höherer Spannung als die erste Quelle, welche optimal zur Erzeugung des Rücklaufteils der Sägezahnwelle ausgelegt ist Die Ablenkanordnung umfaßt weiterhin einen DifferenLenverstärker am Eingang, der eine Eingangssägezahnwelle mit der tatsächlichen Wellenform des Ablenkstromes kombiniert, wobei der letztere in Gegenphase (degenerative) zugeführt wird. Die kombinierten Wellenformen, welche während des Rücklaufs ein sehr wesentliches Abweichungssignal enthalten, werden dann einem zwischengefügten Treiberverstärker in geeigneter Polarität zur Ansteuerung der Leistungstransistoren zugeführt, welche ihrerseits die Amplitude und die Richtung des Stromes in der Ablenkschaltung steuern. Es ist ein auf den Wert der Betriebsgröße ansprechender Schalter vorgesehen, der eine Rolle bei dem Ersatz der !lochspannungsquelle für die Niederspannungsquelle, wenn die Regelabweichungskomponente einen vorgegebenen Wert übersteigt.

Weiterhin ist eine Spannungsrückkopplung vorgesehen zur Ergänzung der Stromrückkopplung zur Linearisierung der Verstärkervorrichtung. Dadurch wird die Regelabweichungskomponente in dem Stromrückkopplungsnetzwerk während des ansteigenden Teils der Kurve im Verhältnis zu der Regelabweichungskomponente während des Rücklaufs verringert. Auch ist eine Diode in Reihe mit jeder der beiden Versorgungsquellen vorgesehen, um eine Isolation der ersten Quelle von der zweiten Quelle zu erhalten und beide Quellen von dem Verbraucher zu isolieren, wenn während des Rücklaufs durch den Schaltvorgang

vorübergehend eine umgekehrte Spannung an der Bracke vorhanden ist Diese Isolation gestattet es, daß die Ablenkspule beim Schalten einen positiven Spannungsimpuls erzeugt, der die Versorgungsspannung übersteigt und den Rücklauf beschleunigt An die von den Quellen abweisenden Anschlösse der Dioden ist ein Speicherkondensator angekoppelt Der Speicherkondensator dient zur Speicherung eines Teils der verfügbaren Energie mit der Änderung der Spannung Während des Rücklaufs und zur Beschleunigung des Rücklaufs und zur Begrenzung der oberen Spannungsspitzen bei der Entladung der Ablenkspule. Nachteilig ist neben dem verhältnismäßig großen technischen Aufwand, daß die aus der DE-OS 21 31 107 bekannte Ablenkvorrichtung nicht für eine schnelle Ablenkung im 16-kHz-Bereich (Fernsehraster) geeignet ist Für diesen Frequenzbereich müßte für den Speicherkondensator ein verhältnismäßig großer Ladestrom aufgebracht werden. Eine Verkleinerung des Speicherkondensators, um zu kleineren Ladeströmen zu gelangen, würde dazu führen, daß der Speicherkondensator seine Speicherund Siebungsfähigkeit verlieren und somit die gesamte Ablenkvorrichtung störanfälliger werden würde.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine technisch unaufwendige Schaltungsanordnung für eine schnelle Ablenkung in einem verhältnismäßig großen Frequenzbereich zu schaffen, die störunanfällig ist und eine hohe Bandbreite aufweist

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Konstantstromquelle dem Leistungsverstärker direkt vorgeschaltet ist und daß zur Ansteuerung der Konstantstromquelle durch den breitbandigen Operationsverstärker der Ausgang des Operationsverstärkers über je einen symmetrisch zum Signaleingang liegenden Widerstand an jeweils eine elektrische Verbindungsleitung zwischen einem anderen Widerstand und dem Emitter eines zugeordneten Transistors der Konstantstromquelle angeschlossen ist

Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist in der Verwendung eines einfachen Widerstandes für die Ansteuerung der Konstantstromquelle zu sehen. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß bei der Verwendung eines breitbandigen, gut nullpunktstabilisierten Operationsverstärkers neben der hohen Bandbreite auch eine gute Nullpunktstabilität der Schaltungsanordnung sichergestellt ist

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dargestellt und zwar zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild, F i g. 2 ein Schaltbild und

Fig.3 zur Erläuterung der Funktionsweise ein allgemein gehaltenes Berechnungsbeispiel.

In F i κ. 1 wird die Eingangsspannung Ue einem Operationsverstärker 1 zugeführt, der über einen nicht gezeichneten Widerstand eine Stromquelle 2 ansteuert Die Stromquelle 2 speist einen Verstärker 3, der beispielsweise zwei Darlingtonendstufen oder eine Darlingtonendstufe und eine komplementäre Darlingtonendstufe enthält. Der Verstärker 3 ist mit der Ablenkspule 4 einer zeichnerisch nicht dargestellten Bildröhre und einem Lastwiderstand 5 elektrisch leitend verbunden. An die Yerbindungsleitung zwischen dem Verstärker 3 und der Ablenkspule 4 ist eine an den Schaltungseingang geführte SpannungsrUckführungsleitung 6 angeschlossen. Eine Stromrückführung erfolgt mittels einer an die Verbindungsleitung zwischen der Ablenkspule 4 und dem MeQwiderstand 5 angeschlosse ne elektrische Leitung 7 an den Schaltungseingang.

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Das in Fig,2 dargestellte Schaltbild zeigt insbesondere den niiheren Aufbau der in F i g, 1 dargestellten Blöcke 1-3, die in dieser Figur durch gestrichelte Linien angedeutet sind. Weiterhin sind aus F i g, 2 riie übrigen in F ί g, 1 dargestellten elektrischen Bauelemente 4 bis 7 und weitergehende Schaltungsmaßnahmen eingezeichnet Zum letzteren dienen insbesondere die zur Schaltung des Operationsverstärkers 1 dienenden Widerstände R_x und R* sowie die Kondensatoren Q bis C₃, das für die Spannungsrückkopplung vorgesehene Λ-C-Netzwerk aus den Widerständen R₇ und A₉ und dem Kondensator Q sowie die für die Stromrückkopplung verwendeten Widerstände Ri und R₃.

Die Konstantstromquelle 2 weist jeweils einen Schaltkreis zur Erzeugung von positiven bzw. negativen Strömen auf. Der erste Schaltkreis besteht aus einer an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle liegenden Zenerdiode CR), die mit einem Widerstand R\* in Reihe geschaltet ist Die Verbindungsleitung zwischen der Zenerdiode CR\ und dem Widerstand Rw, ist an die Basis eines Transistors Qi angeschlossen, dessen Emitter über einen Widerstand R_v, ^iit Parallelkondensator C\3 an dem positiven Pol άβτ Gleichspannungsquelle Ub angeschlossen ist und dessen Kollektor mit der Basis eines Transistors Q in elektrisch leitender Verbindung steht Der Transistor Qj ist der Eingangstransisior einer Darlingtonschaltung, die mit einer komplementären Darlingtonschaltung den Leistungsverstärker 3 bildet

Der zweite Schaltkreis der Konstantstromquelle zur Erzeugung von negativen Strömen weist die gleichen Bauelemente wie der erste Schaltkreis zur Erzeugung von positiven Strömen auf. Diese Bauelemente sind mit CRa, R\s, R\b, Ch und Q₂ bezeichnet Hierbei ist zu beachten, daß die Zenerdiode CRj₁ und der Widerstand Rm an den negativen Pol der Gleichspannungsquelle Ub angeschlossen sind. Der Kollektor des Transistors Qi ist an die Basis eines Eingangstransistors Qi, der komplementären Darlingtonschaltung geführt

An den Emitter des Eingangstransistors Q₃ der ersten Darlingtonendstufe ist die Basis eines weiteren Transistors Qi, über einen Kondensator C? die Spannungsrückführungsleitung 6 und über einen Widerstand /?_M der Emitter des Eingangstransistors Q* der komplementären Darlingtonendstufe angeschlossen. Der Kollektor des Eingangstransistors Qi ist über einen Kondensator Q und einen Widerstand Ri; an den negativen Pol der Gleichspannungsquelle Ub geführt und weiterhin mit der Basis des zugehörigen Ausgangstransistors Qt elektrisch leitend verbunden.

Die Ablenkspule 4 der zeichnerisch nicht dargestellten Bildröhre ist an die Verbindungsleitung zwischen dem Emitter des Eingangstransistors Q₄ und dem Widerstand /?» sow'e an die Verbindungsleitung zwir. hen dem Emitter des Transistors Qs und dem Kollektor des Transistors Q₆ angeschlossen. Das andere Ende der Ablenkipule 4 ist an die Stromcöckführungsleitung 7 und den geerdeten Meßwiderstand 5 geführt

Die Ansteuerung der Konstantstromquelle 2 vom Operationsverstärker 1 erfolgt über die Widerstands Äio und Rn. Der Widerstand Rw ist an die Verbindungsleitung zwischen dem Widerstand R\t und dem Emitter des Transistors Qi des Schaltkreises zur Erzeugung der positiven Ströme angeschlossen. Der Widerstand Wi2 ist mit der Verbindungsleitung zwischen dem Widerstand R\t und dem Emitter des Transistors Qz des Schaltkreises zur Erzeugung der negativen Ströme elektrisch leitend verbunden.

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In Fig.3 ist der Ausschnitt aus der Schaltungsanord- Aus diesen Gleichungen wird als Laststrom /,

nung mit den Strömen und der Spannung dargestellt, ermittelt
der zur Erläuterung der Erfindung von Interesse ist.
Darin bedeuten: » _ ^vbi + Urv - ^bis

I₁-

• Ki2

RV = Rechenverstärker, (6)

IkuIki = Konstantströme der beiden Quellen, y _ y _ y

Urv = Spannung des Rechenverstärkers, - ~ -— + I_Ki - I_K1.

Ub\,Ub2 " Batteriespannungen, ^Io Ur₁^Ur tt = Konstantspannungsquellen, u>

I_L = Laststrom (Eingangsstrom für die Wird ein symmetrischer Aufbau voMiisgpsi'tn. das

nachfolgende Stufe). heißt

Werden die beiden äußeren Maschenumläufe a und ft |l/_B!| = |l/_B2|: \Ik\\ = I/jt21; |t/_R|₆| = \V_RyH\ und betrachtet, so ergeben sich daraus folgende Gleichun- '-,
gen: Λιη = Λ₁₂

a) l/fli - 1/rk - /1 ■ «in - U_Klf, =0 (I) _{so vercinfacnl sjch} Gleichung (6) zu dem AusdrucV

b) U_H2 + U_Ry - i₂ ■ K₁₂ -- Uj₁₁₈ = 0 (2) , ,, -, . ,,

JIl , _ ^{L U}RI _ - ^υ«Κ ,-ι.

■ ~ ^R ~ ~R~ ' Für die drei Knotenpunkte c.i/und t'sind die Glei- ^{ln ll}

chungcn zu schreiben: ^ _{Ergebnh ist festzustel}i_en, _{daß der} Laststrom /,

_cv 1 _ j _ j. _ Q ,^i proportional der doppelten Verstärkerspannung L/rv

*' ' ~ ji ufiü umgekehrt proportional den Vorwiderständen Ru

d) — 'k2 + /₂ + /" ~ 0 (4) bzw. Rn ist. Damit ist eine einfache Beziehung zur

Dimensionierung symmetrischer Schaltungen angegec) Γ -/"-/, = 0. (5) benwof'Jen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   J, Schaltungsanordnung zum Ansteuern der Ablenkspule einer Bildröhre mit einem einer vorgegebenen beliebigen Spannimgsform proportionalen Strom, wobei die Schaltungsanordnung einen breitbandigen Operationsverstärker als Vorverstärker, eine Konstantstromquelle, einen der Ablenkspule vorgeschalteten Leistungsverstärker in und einen Gegenkopplungszweig zwischen dem Schaltungsausgang und dem Schaltungseingang aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquelle (2) dem Leistungsverstärker (3) direkt vorgeschaltet ist und daß zur Ansteuerung der Konstantstromquelle durch den breitbandigen Operationsverstärker (1) der Ausgang des Operationsverstärkers (1) über je einen symmetrisch zum Signaleingang liegenden Widerstand (R\₀ bzw. Ä12) an jeweils eine elektrische Verbindungslei- in tung zwischen einem anderen Widerstand (R\e bzw. Ria) und «dsm Emitter eines zugeordneten Transistors (Qi bzw. Q 2) der Konstantstromquelle (2) angeschlossen ist
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch 2 > gekennzeichnet, daß die Spannungsrückkopplung von der Ablenkspule (4) über ein Ä-C-Netzwerk (R 7; Ä9; CS) und die Strcmrückkopplung über Widerstände (R₂, R₃) erfolgt