DE2818401C2 - Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Sägezahnstromes - Google Patents

Description

nung auftretenden Nachteile zu schaffen.

Ausgehend von einer Schaltungsanordnung mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentan· spracht 1 genannten Merkmale gelöst Die Unteransprüche definieren vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen des Gegenstandes, der im Hauptanspruch definiert ist, wobei die Bedeutung der Merkmale im einzelnen sich aus den nachfolgenden Erläuterungen ergibt Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert · '

F i g. 1 bezieht sich auf den Stand der Technik gemäß Fig. 1, S.237, der obengenannten Literaturstelle und zeigt eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Sägezahnstroms in einer Spule,

F i g. 2A, 2B und 3 zeigen drei unterschiedliche Schaltungen zur Erzeugung eines Sägezahnstroms in einer Spule gemäß der Erfindung,

Fig.4 zeigt (nicht maßstabsgetreu) den Verlauf von Strömen und Spannungen des Schaltkreises nach Fig.3.

Zunächst soll die Wirkungsweise nach der bekannten Schaltung nach F i g. 1 anhand der Zeichnung erläutert werden.

Die Schaltung umfaßt zwei Klemmen + V_B und — V& die an den positiven bzw. negativen Pol einer Versorgungsspannungsquelle (nicht dargestellt) angelegt sind. An Klemme — Vb liegt ein Belag eines Vorlaufkondensators 10, dessen andere Klemme mit einer Klemme einer Ablenkspule 11 verbunden ist, die von dem .Sägezahnstrom durchflossen werden soll.

Zwischen die andere Klemme der Spule 11 und die Klemme — Vb ist ein Rücklaufkondensator 12 gelegt, parallel zu dem eine erste Diode 13 geschaltet ist, deren Anode mit der Klemme — Vb verbunden ist. Die Kathode dieser Diode 13 ist mit der Anode einer zweiten Diode 14 verbunden, deren Kathode an dem Kollektor eines npn-Transistors 15 liegt, der einen steuerbaren Schalter insofern bildet, als die Anschlußklemme P seiner Basis in an sich bekannter Weise (deshalb nicht dargestellt) mit einer Quelle für periodische Signale verbunden ist, mittels denen sein Leitfähigkeitszustand gesteuert wird.

Der Emitter dieses Transistors 15 liegt an der Klemme — Vb und sein Kollektor liegt an der Klemme '+ Vb über eine erste Induktionsspule 16 sowie direkt an einem Belag eines Koppelkondensators 17, dessen anderer Belag mit einer Klemme einer zweiten Induktionsspule 18 und der Anode einer dritten Diode 19 verbunden ist. Die Kathode der Diode 19 ist mit der Kathode der Diode 13 verbunden und die andere Anschlußklemme der zweiten Spule 18 ist verbunden mit der Kathode der Diode 19 über die Parallelschaltung aus einem Kondensator 21 und einem Lastwiderstand 22. Dieser bekannte Schaltkreis arbeitet wie folgt: Der Resonanzkreis aus der Ablenkspule 11, dem Rücklaufkondensator 12 und dem Vorlaufkondensator 10 schwingt frei während des Rücklaufintervalls, da der Transistor 15 und die Dioden 13 und 14 alle gesperrt sind. Auf diese Weise wird eine Halbwelle (Halbsinus) positiver Spannung an den Klemmen des Rücklaufkondensators 12 erzeugt; am Ende dieser Halbwelle wird die Spannung umgekehrt, so daß die Diode 13 leitend wird; der Strom in Spule 11 und Diode 13 fällt allmählich von dem Maximum, das er am Ende des Rücklaufintervalls erreicht hatte, auf Null.

Bevor der Strom Null erreicht, wird der Transistor 15 durchgeschaltet mittels eines Steuersignals an Klemme P. In dem Augenblick, in dem der Transistor 15 durchschaltet, entlädt sich der Kopplungskondensator 17, der, wie noch zu zeigen, in der Zwischenzeit geladen worden ist durch das Netzwerk aus Diode 13, Kondensator 21, Spule 18 und Transistor 15.

Der Kondensator 21 hat eine erheblich größere Kapazität als der Kondensator 17, so daß die Spannung ίο über seinen Belägen als konstant angesehen werden kann.

Der Entladestrom des Kondensators 17 lädt die Spule 18. Die demgemäß in der Spule 18 gespeicherte Energie wird später von ihr selbst in den Lastwiderstand 22 fiber Diode 19 eingespeist

Wenn der Ström in Spule Ü Null erreicht, wird die Diode 13 nichtleitend; der Strom in Spule 11 kehrt sich um und beginnt allmählich anzusteigen, wobei er in Diode 14 und Transistor 15 fließt

Am Ende des Vorlaufintervaljs wird der Transistor 15 gesperrt durch das Steuersignal an Klemme P; im gleichen Augenblick wird auch die Diode 14 nichtleitend, und der Strom, der in Spule 11 floß, fließt in Kondensator 11, womit ein weiteres Rücklauf Intervall beginnt

(entsprechend dem Halbzyklus der freien Schwingung).

Während der leitenden Periode des Transistors 15

floß ein allmählich ansteigender Strom in der Spule 16 aus der Versorgiingsquelle; im Augenblick, in dem der

Transistor 15 gesperrt wird, fließt dieser Strom durch

das Netzwerk aus Kondensator 17, Diode 19 und Kondensator 12 Et speist den Ablenkkreis (gebildet von Spule 11 und Kondensatoren i0 und 12) mit Energie zum Ausgleich der Verluste und lädt außerdem, wie oben erwähnt, den Kondensator 17..

Der Zyklus kann sich danach wiederholen.

Die in Spule 16 gespeicherte Energie hängt ab vor. der Dauer der Leitfähigkeit von Transistor 15; durch Veränderung dieser Zeitperiode (die niemals länger sein kann als das Vörlaufintc rväÜ öder kürzer als dessen Hälfte) wird auch die Energie verändert, die pro Zyklus zum Kondensator 12 und Lastwiderstand 22 gelangt

Der bekannte Schältkreis nach Fig. 1 hat eine Anzahl von Vorteilen gegenüber anderen bekannten Schaltungen, nämlich der sogenannten Wessel-Schaltung, so be-

zeichnet nach dem Erfinder urtd beschrieben in der Veröffentlichung IEEE Transactions on Broadcast and Television Receivers; August 1972, Baud BTR-18, Nr. 3, Seite 177—182: Es findet kein scharfer Spannungssprung an den Klemmen des Transistors statt, der den

so steuerbaren Schalter bildet, wenn er gesperrt wird, und es besteht keine Notwendigkeit für einen Transformator, dessen Herstellung eine Anzahl von Problemen aufweist, für die Zufuhr von Energie zum Ablenkkreis, und schließlich ist der Schaltkreis selbst erheblich flexibler.

Die bekannte Schaltung hat jedoch auch eine Anzahl von Nachteilen, die oben erläutert wurden.

Die Schaltungen nach F i g. 2A, 2B und 3 können als von der Schaltung nach F i g. 1 abgeleitet angesehen werden, wobei die folgenden Abwandlungen vorge hommen wurden:

— der Lästwiderstahd 22 würde entfernt;

— das Netzwerk aus Diode 13, Kondensatoren 10 und 12 und Ablenkspule 11 ist an den anderen Belag des

Kondensators 21 angeschlossen;

— Zufügung einer Last, gebildet von einem Widerstand 25 in Parallelschaltung mit einem Kondensator 26 iF i e. 2A) zwischen Emitter des Transistors

15 und Klemme — V_B bzw. bestehend aus einem Widerstand 27 in Parallelschaltung mit einem Kondensator 28 (F i g. 2B) zwischen der Anode der Diode 13 und der Klemme — V&.

Die Wirkungsweise der Schaltungen nach Fig.2A und 2B ist im wesentlichen analog der nach F i g. 1, doch wird auf diese Weise, anstatt durch den Widerstand 22, die Last, die an den Klemmen des Kondensators 21 liegt, gebildet durch die Serienschaltung von:

— dem Ablenkkreis, gebildet von Diode 13, Kondensatoren 10 und 12, Ablenkspule 11,

— der neuen Belastung, gebildet von Widerstand 25 und Parallelschaltung von Kondensator 26 bzw. Widerstand 27 mit Parallelschaltung des Kondensators 28,

— Transistor 15,

— dem Kreis, gebildet von Diode 14, Kondensator 17 und Diode 19.

Andererseits wird die Spannung, die an der Schleife aus Diode 14, Transistor 15 und Diode 13 anliegt, wenn der Transistor 15 leitend ist (Spannung an den Klemmen von Kondensator 26 oder 28), ausgeglichen durch die Spannung erzeugt an den Klemmen des Kondensators 21.

Die Energie, gespeichert in Spule 18 bei Entladung des Kondensators 17, wird dann dem Kondensator 21 zugeführt, von dem sie abgegriffen wird mittels Diode 14 und Transistor 15 und auf Kondensator 26 (oder 28) übertragen wird.

Der Vorteil der Schaltungen nach F i g. 2A und 2B gegenüber der bekannten Schaltung nach F i g. 1 besteht darin, daß die Widerstände für die Wiederverwertung eines Teils der Energie, die von der Versorgungsquelle geliefert worden ist (25, 27) an einem Pol der Versorgungsquelle (Klemme — V_B) angeschlossen sind.

Ein weiterer Vorteil dieser Schaltungen besteht darin, daß die Polarität der wiedergewonnenen Spannung gewählt werden kann (gleiche Polarität wie die Versorgungsquelle in Fig.2A, entgegengesetzte Polarität in der Ausführungsform nach F i g. 2B). Die Wiedergewinnung kann auch gleichzeitig in beiden Richtungen erfolgen in ein und derselben Schaltung mit den Komponenten 25 und 26 sowie 27 und 28, um so eine Last zu bilden symmetrisch bezüglich des negativen Versorgungsquellenpols (beispielsweise für die Speisung der Vertikalendstufe eines Fernsehempfängers).

Die Schaltung nach F i g. 3 unterscheidet sich von der nach F i g. 2A durch folgende Merkmale:

— Widerstand 25 und Kondensator 26 sind weggelassen, die Kathode der Diode 14 ist an eine Anzapfung der Spule 16 gelegt, nahe demjenigen Ende, das an den Kollektor des Transistors 15 angeschlossen ist

Auf diese Weise wird die Gegenspannung zu der Spannung über Kondensator 21, die durch die Last aus Widerstand 25 und Kondensator 26 gebildet worden war, repräsentiert durch die Spannung über der Spule 16 zwischen der Kathode der Diode 14 und dem Kollektor des Transistors 15, wenn der letztere leitend ist

Die Energie, die vom Widerstand 25 umgesetzt wurde, wird nun in den Kreis zurückgeführt Wenn nämlich der Kondensator 21 sich entlädt (bei "leitender Diode 14), wird die Energie vom Kondensator 21 auf den Abschnitt der Spule 16 zwischen der Kathode der Diode 14 und dem Kollektor des Transistors 15 übertragen; sie wird dann wieder, wenn der Transistor 15 gesperrt wird, von der Spule 16 auf Kondensator 17 übertragen und danach von Kondensator 17 auf Spule 18 und von dieser auf den Kondensator 21.

Die Diagramme nach Fig.4 zeigen deutlicher, wie die Schaltung nach F i g. 3 arbeitet.

Das oberste Diagramm zeigt den Verlauf der Spannung V\s an den Klemmen des Transistors 15; das zweite Diagramm zeigt den Verlauf der Spannung Vn an den Klemmen der Diode 13; das dritte Diagramm zeigt den Verlauf der Spannung V_s zwischen Punkt 5 (Anode der Diode 19) und dem negativen Pol (Klemme — Vs) der Versorgungsquelle; das vierte Diagramm zeigt den Verlauf des Kollektorstroms /15 des Transistors 15; das fünfte Diagramm zeigt den Verlauf des Stroms Iu in Diode 14; das sechste Diagramm zeigt den Verlauf des Stroms /13 in Diode 13; und das siebente Diagramm zeigt den Verlauf des Stroms /19 in Diode 19.

Die Zeitachse ist in fünf Intervalle unterteilt, die mit den sechs aufeinanderfolgenden Zeitpunkten fo ... h markiert sind.
Zum Zeitpunkt r₀ endet das Vorlaufintervall und beginnt das Rücklaufintervall (fo—1\). Bei ίο endet für Transistor 15 und Diode 14 der leitende Zustand, und die Spannung in der Schaltung aus Spule 11 und den Kondensatoren 10 und 12 beginnt frei zu schwingen; diese Schwingung kann man erkennen zwischen to— U auf dem zweiten Diagramm der F i g. 4.

Die erste Linie zeigt, wie die Sinusspannung über den Klemmen der Diode 13 und dem Kondensator 12 sich an den Klemmen des Transistors 15 fortsetzt als eine mehr oder weniger allmählich ansteigende Spannung (tatsächlich ein Sinusoidabschnitt), welche Spannung an den Klemmen des Kondensators 17 geladen wird; diese Spannung steigt weiter an während des Intervalls t\ bis h entsprechend dem ersten Teil des Vorlaufintervalls. Während des Intervalls fi bis t₂ wird die Diode 13 leitend

(6. Diagramm der F i g. 4).

Bei i2 wird der Transistor 15 leitend (4. Diagramm der Fig.4) und der Kondensator 17 entlädt sich (3. Diagramm der F i g. 4) in die Spule 18. Gleichzeitig beginnt der Strom in Spule 16 anzusteigen, während die Diode 19 gesperrt wird (7. Diagramm der F i g. 4). Bei f₃ ist der Kondensator 17 vollständig entladen und der Strom in Spule 18, der sein Maximum bei demselben Zeitpunkt /3 erreichte, beginnt abzufallen (Spule 18 entlädt sich in Kondensator 21).

Während des Intervalls h—U fällt der Sirom in Diode 13 auf Null (bei u); die Diode 14 wird leitend und der Strom des Transistors 15 steigt schneller (viertes und fünftes Diagramm der F i g. 4). Der in Diode 14 fließende Strom entlädt Kondensator 21 und erhöht die in Spule 16 gespeicherte Energie.

is markiert das Ende des Vorlaufintervalls und den Beginn eines neuen Rücklaufintervalls und eines neuen Zyklus. Im gleichen Augenblick wird der Transistor 15 gesperrt und infolgedessen wird auch die Diode 14 nichtleitend. Eine neue Spannungsschwingung wird an den Klemmen des Kondensators 12 erzeugt

Der Strom in Diode 19 ist im wesentlichen gleich dem Strom in Spule 18 mit Ausnahme des Intervalls to— fi, in welchem der Strom in Spule 18 mit dem des Kondensators 17 zusammentrifft und des Intervalls ti—ti, in welchem die Diode 19 durch die Spannung des Kondensators 17 gesperrt ist (vgl. Verlauf der Spannung Vs im dritten Diagramm der F i g. 4).

Während am Kollektor des Transistors 15 und der Kathode der Diode 13 die horizontalen Spannungssegmente praktisch bei Null liegen (relativ zur Klemme — Vb entsprechend dem negativen Pol der Versorgungsquelle), sind beim Punkt S wie auch an der Kathodensei- te der Diode 14 und der Kathodenseite der Diode 19 diese Horizontalspannungssegmente positiv, relativ zur negativen Spannung — V_B als Ergebnis des Transformationsverhältnisses der Anzapfung an der Wicklung der Spule 16.

Die Vorteile der Schaltung gemäß der Erfindung lasen sich deutlich aus vorstehenden Erläuterungen entnehmen.

Insbesondere erfordert die Schaltung nach Fig.3 nicht, daß ein Teil der der Versorgungsquelle entnommenen Energie in einer Hilfsbelastung verbraucht wird wie bei den Schaltungen nach Fig.2A und 2B, diese Schaltung ist erheblich vielseitiger und unabhängig.

Die F i g. 3 zeigt außerdem eine Regelschleife, die gestrichelt angedeutet ist mit einem Pulsbreiten-Modulator M (an sich bekannter Bauart), mittels dem der Spannungswert an den Klemmen des Vorlaufkondensators 10 abgetastet wird und die Zeilensynchronisierimpulse an Klemme / angelegt werden und auf die Basis des Transistors 15 (Punkt P) gegeben werden mit Impulsen variabler Breite, um so die Spannung an den Klemmen des Kondensators 10 und infolgedessen die Amplitude des Sägezahnstromes in der Ablenkspule 11 konstant zu halten.

Die Schaltung gemäß F i g. 3 kann beispielsweise folgende Bauteilewerte aufweisen:

40

45

50

55

60

65

Spule 16:	1OmH
Kondensacor 17:	27 nF
Spule 18:	0,56 mH
Kondensator 21:	220 μΡ
Kondensator 12:	47 nF
Kondensator 10:	1,8 μΡ
Spule 11:	300 μΗ.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 potential führt, das abgeleitet ist von der Versor- Patentansprüche: gungsspannungsquelle. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da-

1. Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Sä- durch gekennzeichnet, daß die Komponenten zur gezahnstromes mit einem Vorlauf- und einem Rück- 5 Erzeugung der Gleichspannung einen Teilabschnitt laufintervall in einer Spule (11) insbesondere in der der Wicklung der ersten Induktionsspule (16) umfas-Ablenkspule einer Fernsehbildröhre, bei der die sen, der zwischen der zweiten Diode (14) und dem Spule mit einem Vorlauf- und einem Rücklaufkon- steuerbaren Schalter (15) liegt
densator (10,12) zusammengeschaltet ist unter BiI- 8. Schaltungsanordnung nach einem der vorangedung eines Resonanzkreises, bei der ferner eine er- 10 henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ste Diode (13) parallel zu dem Resonanzkreis liegt erste Induktionsspule (16) an den Resonanzkreis und so gepolt ist, daß sie von dem Sägezahnstrom über einen zweiten Kondensator (17) angeschlossen während des ersten Teils des Vorlaufiniervalls lei- ist, der in Serie mindestens mit der dritten Diode (19) tend gesteuert wird, bei der ferner der Resonanz- liegt, in Richtung auf den Resonanzkreis und daß kreis über eine zweite Diode (14) an einen steuerba- 15 eine zweite Induktionsspule (18) einerseits an den ren Schalter (15) mit einer Steuerelektrode (PJange- zweiten Kondensator (17) und die dritte Diode (19) schlossen ist, die an einer Quelle periodischer Signa- und andererseits an die erste Diode (13) angeschlos-Ie liegt zum Leitendsteuern des Schalters mindestens sen ist.
während des letzten Teils des Vorlaufintervalls, welche zweite Diode mit solcher Polarität geschaltet ist, 20

daß sie von dem Sägezahnstrom während des letzten Teils des Vorlaufintervalls leitend gesteuert wird,

in welcher Schaltung ferner der steuerbare Schalter Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum an eine Versorgungsspannungsquelle (+Va -Vb) Erzeugen eines Sägezahnstromes mit einem Vorlaufüber eine erste Induktionsspule (16) angeschlossen 25 und einem Rücklaufintervall in einer Spule, insbesondeist und in welcher Schaltung schließlich ein Teil der re der Ablenkspule einer Fernsehbildröhre mit den im in der ersten Induktionsspule gespeicherten Energie Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmawährend des Intervalls, in welchem der steuerbare len. Eine Schaltungsanordnung dieses Typs ist in der Schalter leitend ist, während des Rücklaufintervalls Zeitschrift »Elettronica e Telecomunicazioni« Nr. 6/76, auf den Resonanzkreis über eine dritte Diode (19) 30 Seite 237, von A. Farina und G. Zappalä, beschrieben übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, worden. Die bekannte Schaltungsanordnung gestattet, daß die erste Diode (13) mit der zweiten Diode (14) in der Ablenkspule einen Sägezahnstrom zu erzeugen, über einen ersten Kondensator (21) verbunden ist der eine Ablenkung des Elektronenstrahles in einer und daß mit der zweiten Diode, dem steuerbaren Fernsehbildröhre bewirkt Die Amplitude des Stromes Schalter (15) und der ersten Diode in Reihe geschal- 35 kann leicht gesteuert werden durch Veränderung der tete Komponenten (25, 26; 27, 28; 16) vorgesehen Dauer der Leitfähigkeit des Transistors, der den steuersind zum Erzeugen «iner mindestens während des baren Schalter bildet, d. h. durch die Länge der positiven leitenden Intervalls des steuerbaren Schalters vor- Impulse, die an die Basis des Transistors angelegt werhandenen Gleichspannung m'.t mindestens nähe- den.

rungsweise derselben Amplitude, jedoch entgegen- 40 In der bekannten Schaltungsanordnung muß jedoch

gesetzter Polarität bezüglich der Spannung, die an ein bestimmter Anteil der Leistung in dem Belastungs-

den Klemmen des ersten Kondensators (21) erzeugt widerstand verbraucht werden, der darüber hinaus nicht

wird. direkt an die negative Klemme der Versorgungsspan-

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- nungsquelle angeschlossen werden kann, was es schwiedurch gekennzeichnet, daß die Komponenten zur 45 rig macht, diese Leistung zu verwerten.

Erzeugung der Gleichspannung ein zwischen den In der Ausgabe Nr. 6,1976, der genannten Zeitschrift steuerbaren Schalter (15) und eine auf einem Be- wurde eine Anzahl von Abwandlungen dieser Schalzugspotential liegende Klemme (— Ve) geschaltetes tungsanordnung vorgeschlagen, derart, daß eine Klem-Belastungsnetzwerk (25,26; 27,28) umfassen. me des Belastungswiderstandes an den negativen Pol

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, bei der 50 der Versorgungsspannungsquelle angeschlossen werder steuerbare Schalter ein Transistor (15) ist, da- den kann. Diese Abwandlungen sind jedoch ziemlich durch gekennzeichnet, daß das Belastungsnetzwerk kompliziert und erfordern die Verwendung von mehre-(25, 26) zwischen dem Emitter des Transistors und ren Dioden, d. h. sie führen zu einer Erhöhung des Trandie Bezugspotential führende Klemme (— V_B) gelegt sistorstromes bei gleichbleibendem Strom in der Abist. 55 lenkspule. Darüber hinaus ist die Polarität der Span-

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorange- nung, die man an den Klemmen des Belastungswiderhenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Standes erhält, entgegengesetzt der der Versorgungs-Komponenten zur Erzeugung der Gleichspannung Spannungsquelle, was häufig zu praktischen Problemen ein zwischen die erste Diode (13) und eine auf Be- führt, beispielsweise im Falle der Speisung von Hilfszugspotential liegende Klemme (-Vs) geschaltetes 60 kreisen eines Fernsehempfängers. Wenn schließlich

Rf»ln«tlinffCnPt7WPrlr (07 OR\ llimfaccpn VprSmipriinnon Her Verliiete in /lop AKlanl/cmile aiiftpa.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprü- ten (was beispielsweise bei einem Fernsehgerät eintritt, ehe 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das BeIa- wenn der Strahlstrom sich ändert, wenn, wie üblich, die stungsnetzwerk eine Parallelschaltung aus Wider- Hochspannung aus dem Rücklaufimpuls gewonnen stand (25,27) und Kondensator (26,28) umfaßt. 65 wird), ändert sich auch die Spannung über den Klem-

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprü- men des Lastwiderstandes.

ehe 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugs- Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung für minde-

potential (— Vs) führende Quelle negatives Bezugs- stens einen Teil der bei der bekannten Schaltungsanord-