DE3215143C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsfarbschalter der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Ein solcher Hochspannungsfarbschalter ist aus SID International Symposium/Digest of Technical Papers, Vol. XII, First Edition, April 1981, Publisher: Lewis Winner, Coral Gables, FL 33 134, Seiten 92 und 93, bekannt.

Eine Farbpenetrationskatodenstrahlröhre ist bekanntlich eine Anzeigevorrichtung mit einem Schirmträger, auf welchem ein Bild oder alphanumerische Zeichen geschrieben werden können. Eine oder mehrere Phosphorschichten auf der Innenfläche des Schirmträgers können gewählt werden, um fast jede gewünschte Wellenlänge sichtbaren Lichtes zu emittieren. Wenn zwei Phosphorschichten auf den Schirmträger aufgebracht sind, ist es möglich, mehr als zwei verschiedene Farben anzuzeigen, indem die Tiefe des Eindringens des Elektronenstrahls in die Phosphorschichten geändert wird. Weil der Elektronenstrahl, der durch die Katode in dem Hals der Penetrationskatodenstrahlröhre emittiert wird, mit einer Geschwindigkeit auf die Phosphorschichten auftrifft, die hauptsächlich durch den Spannungswert an der Anode beeinflußt wird, wird eine Änderung des an die Anode angelegten Spannungswertes den Anteil von durch die beiden Phosphorschichten emittiertem Licht entsprechend ändern. Mit anderen Worten, bei einer Penetrationskatodenstrahlröhre mit zwei Schichten von unterschiedliches Licht emittierendem Phosphor können bis zu etwa vier Farben einem Betrachter angezeigt werden, indem der Gleichspannungswert geändert wird, der an die Anode angelegt wird, welche nahe der Vorderseite Penetrationskatodenstrahlröhre angeordnet ist.

Von besonderem Interesse ist die US 39 06 333 aus dem Jahre 1975, die ein Schalthochspannungsnetzgerät für eine Penetrationskatodenstrahlröhre beschreibt. Bei diesem Netz­ gerät liegt die Sekundärwicklung eines Hochspannungstransformators in Reihe mit der Anode der Penetrationsstrahlröhre. Die Primärwicklung des Hochspannungstransformators ist über einen Kondensator zum Bilden eines Gleichspannungswertes mit Masse verbunden. Diese Spannung an dem Kondensator wird an den Stelleingang des Hochspannungsnetzgerätes angelegt.

Weiter ist von Interesse die US 40 92 566 aus dem Jahre 1978. Diese US- Patentschrift beschreibt ein Hochspannungsnetzgerät zum schnellen Umschalten der an die Anode einer Farbpenetrationskatodenstrahlröhre angelegten Hochspannung. Die Energie zum Ausführen des schnellen Übergangs zwischen Spannungswerten wird in zwei Drosseln gespeichert, einer für Aufwärtsübergänge und einer für Abwärtsübergänge. Wenn es erwünscht ist, die an die Penetrationskatodenstrahlröhre angelegte Spannung zu ändern, wird die geeignete Drossel über einen Steuerschalter mit der Anode verbunden, was zur Folge hat, daß sich die an die Anode angelegte Spannung schnell ändert. Die Spannung steigt, bis der gewünschte Spannungswert, der einer gewünschten Farbe in Aufwärtsrichtung entspricht, erreicht ist, zu welcher Zeit der Steuerschalter geöffnet und die Drossel wieder aufgeladen wird. Ein Mitlaufhochspannungsnetzgerät hält die Anode auf dem vorbestimmten Spannungswert, nachdem dieser Wert erreicht worden ist.

Bei Hochspannungsfarbschaltern der im Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1 angegebenen Art ist das Problem zu lösen, die Fokussierqualität bei sich verändernder Spannung der Penetrationskatodenstrahlröhre aufrechtzuerhalten. Im Stand der Technik wird zu diesem Zweck die Fokussierelektrode auf einem vorbestimmten Bruchteil der Anodenspannung gehalten. Wenn sich aber die Anodenspannung ändert, wird der an der Fokussierelektrode anliegende Fokussierspannungswert nicht nachjustiert. Das ist nachteilig, weil sich mit der sich ändernden Anodenspannung auch die Fokussierqualität verän­ dert.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Hochspannungsfarbschalter der im Obergriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art so zu verbessern, daß die Fokussierqualität aufrechterhalten wird, wenn sich die Anodenspannung ändert.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale in Verbindung mit den Oberbegriffsmerkmalen gelöst.

Bei dem Hochspannungsfarbschalter nach der Erfindung wird die Fokussierqualität aufrechterhalten, weil der Penetrationskatodenstrahlröhre eine dynamisch nachgeführte Farbfokussierspannung geliefert wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung bilden die Gegenstände der Unteransprüche und betreffen einen besonders einfachen Aufbau der Einrichtung, die den Fokussierspannungswert bezüglich des steuerbaren Hochspannungswertes dynamisch nachführt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Hochspannungsfarbschalters nach der Erfindung für eine Penetrationskatodenstrahlröhre und

Fig. 2 ein Diagramm, das Signalschwingungen an verschiedenen Punkten in der Ausführungsform von Fig. 1 zeigt.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines Hochspannungs­ farbschalters für eine Penetrationskatodenstrahlröhre 12. Es ist ein Hochspannungsnetzgerät 10 bekannten Typs vorgesehen, dessen Gleichstromausgangsspannungswert gewählt wird, um eine vorbestimmte Basisfarbe (was weiter unten noch ausführlicher beschrieben ist) durch die Penetrationskatodenstrahlröhre 12 zu erzeugen. Die Penetrationskatodenstrahlröhre 12 enthält einen Schirmträger 14, auf welchem Bilder durch einen Elektronenstrahl geschrieben werden. Auf die Innenfläche des Schirmträgers 14 sind üblicherweise wenigstens zwei Phosphorschichten aufgebracht, von denen jede eine andere Lichtwellenlänge oder -farbe emittiert, wenn sie durch den Elektronenstrahl angeregt wird. Es wird hier angenommen, daß auf der Innenfläche des Schirmträgers 14 eine Schicht grüner Phosphor und eine Schicht roter Phosphor angebracht sind. Selbstverständlich könnten mehr als zwei Phosphorschichten auf den Schirmträger 14 aufgebracht werden, wenn mehr als vier verschiedene Farben durch die Penetrationskatodenstrahlröhre 12 angezeigt werden sollen. Der Elektronenstrahl wird durch eine Katode (nicht dargestellt) emittiert, die nahe dem Ende des Halses der Penetrationskatodenstrahlröhre 12 angeordnet ist, und wird unter dem Einfluß einer an eine Anode 16 angelegten Hochspannung zu dem Schirmträger 14 hin beschleunigt. Die Anode 16 besteht, wie bekannt, aus einem Material hoher elektrischer Leitfähigkeit und ist umfangsmäßig um den Vorderteil der Penetrationskatodenstrahlröhre angeordnet, um den Elektronenstrahl zu beeinflussen. Wegen ihrer beträchtlichen Größe hat die Anode 16 eine relativ große Kapazität, und der Einfachheit halber ist sie in der bevorzugten Ausführungsform von Fig. 1 als Kondensator dargestellt.

Das Ausgangssignal des Hochspan­ nungsnetzgerätes 10 wird über eine Leitung 18 an ein Ende einer Se­ kundärwicklung 20 eines Hochspannungstransformators 22 angelegt. Das andere Ende der Sekundärwicklung 20 ist über eine Leitung 24 mit einem Ende eines Dämpfungswiderstands 26 verbunden, dessen anderes Ende über eine Leitung 28 mit der Anode 16 verbunden ist. Die vorstehend beschriebene Schaltung ist im wesentlichen ein Hochspannungskreis, der in dem Bereich von beispielsweise 10 kV bis 18 kV arbeitet, um Spannungswerte zu liefern, die geeignet sind, um den Elektronenstrahl zu dem Schirmträger 14 hin zu beschleunigen.

Diejenige Farbe, in der die Information auf dem Schirmträger 14 angezeigt wird, die "Basisfarbe", wird erhalten, indem ein Zwischenspannungswert, d. h. 14 kV, durch das Hochspannungsnetzgerät 10 an der Anode 16 eingeprägt wird. Die Basisfarbe wird benutzt, um Information durch die Penetrationskatodenstrahlröhre 12 die meiste Zeit anzuzeigen. Die Sekundärfarben sind diejenigen Farben, in denen Information auf dem Schirmträger 14 für eine Schreibperiode geschrieben werden kann, deren Länge durch die Kenndaten hauptsächlich des Hochspannungstransformators 22 festgelegt ist. Komplementärfarben sind diejenigen Sekundärfarben, die sich auf entgegesetzten Seiten der Basisfarbe befinden und durch Einprägen eines Spannungswertes entgegengesetzter Größe an der Anode 16 erhalten werden. Wenn die Basisfarbe orange ist und durch Einprägen einer Spannung von 14 kV an der Anode 16 erhalten wird, sind grün und rot Komplementärfarben, da sie durch Einprägen von 18 kV bzw. 10 kV an der Anode 16 erzielt werden.

Der Hochspannungstransformator 22 hat außerdem eine Primärwicklung 30, und das Windungsverhältnis ist so gewählt, daß sich der benötigte Spannungshub von dem Basisspannungswert aus auf bekannte Weise ergibt. Wenn beispielsweise ein Windungsverhältnis von 1 : 160 in dem Hochspannungstransformator 22 verwendet wird, so wird eine Spannungsänderung von 25 V an der Primärwicklung 30 eine Spannungsänderung von 4 kV an der Sekundärwicklung 20 hervorrufen. Weil dieser Spannungshub mit einem Basisspannungswert von ungefähr 14 kV verknüpft ist, kann der sich auf der Leitung 24 ergebende Spannungshub bis zu 4 kV in jeder Richtung betragen.

Ein Ende der Primärwicklung 30 ist über eine Leitung 32 mit dem Ausgang einer Farbtreiberschaltung 34 verbunden. Auf gleiche Weise ist die andere Seite der Primärwicklung 30 über eine Leitung 36 mit dem Ausgang einer Farbtreiberschaltung 38 verbunden. Die Farbtreiberschaltungen 34 und 38 werden durch ein Niederspannungsnetzgerät gespeist, das eine Ausgangsspannung mit nur einer einzigen Polarität hat. Die Farbtreiberschaltungen 34 und 38, bei denen es sich um Operationsverstärker od. dgl. handeln kann, sind mit Klemmen 40 bzw. 42 verbunden, an denen ein Spannungswert von beispielsweise +25 V aus dem Niederspannungsnetzgerät (nicht dargestellt) anliegt.

Die Eingänge der Farbtreiberschaltungen 34 und 38 sind über Leitungen 44 bzw. 46 mit den Ausgängen von zwei Schaltern 48 bzw. 50 verbunden. Die Schalter 48 und 50 sind elektronische Schalter, die in der Funktionsweise einem mechanischem einpoligem Umschalter entsprechen, weshalb sie der Übersichtlichkeit halber in Fig. 1 in der be­ kannten herkömmlichen mechanischen Form dargestellt sind.

Ankommende Farbinformation wird dem Hochspannungsfarbschalter in binärer Form aus einer äußeren Quelle (nicht dargestellt) über eine Datenleitung 50 zugeführt. Zum Demodulieren des binären Eingangssignals sind zwei D/A-Wandler 52 und 54 vorgesehen, die das binäre Eingangssignal auf der Leitung 50 empfangen. Eine Taktsteuereinheit 56 ist ebenfalls mit der Eingangsleitung 50 verbunden und empfängt das Farbeingangssignal. Der Ausgang des D/A-Wandlers 52 ist sowohl mit einer Klemme des Schalters 48 als auch mit einer Klemme des Schalters 50 verbunden. Auf gleiche Weise ist der Ausgang des D/A-Wandlers 54 sowohl mit einer Klemme des Schalters 50 als auch mit einer Klemme des Schalters 48 verbunden. Das gestattet der Taktsteuereinheit 56, das Eingangssignal der Farbtreiberschaltungen 38, 40 zwischen dem D/A-Wandler 52 und dem D/A-Wandler 54 unter der Steuerung der Taktsteuereinheit 56 umzuschalten.

Eine Rückkopplungsschleife dient zum Abfühlen von Hysteresefehlern, Taktsteuerfehlern, Signalschwingungsfehlern oder Fehlern in den Farbtreiberschaltungen 38, 40 selbst. Diese Rückkopplungsschleife enthält einen Integrierverstärker 60, dessen Eingangsklemmen mit den Leitungen 32 und 36 verbunden sind, zum Empfangen der an jedes Ende der Primärwicklung 30 angelegten Signalschwingungen. Der Ausgang des Integrierverstärkers 60 ist über eine Leitung 62 mit dem Eingang der Farbtreiberschaltungen 38 verbunden, um dieser ein Gleichstromsignal zu liefern, welches das Ergebnis von sämtlichen potentiellen Fehlern ist, die vorhanden sein können. Mit anderen Worten, die an die Farbtreiberschaltung 38 an­ gelegte Vorspannung wird etwas hoch- oder runtergezogen, um dem System eigene Fehler zu kompensieren.

Ein besonderes Merkmal des Hochspannungsfarbschalters ist, daß ein dynamisch nachgeführter Fokussierspannungswert für die Penetrationskatodenstrahlröhre 12 erzeugt wird. Dafür ist ein erstes Potentiometer 61 vorgesehen, das mit einer Fokussierausgangsklemme des Hochspannungsnetzgerätes 10 verbunden ist. Es handelt sich dabei um eine gesonderte Ausgangsklemme, die einen niedrigeren Gleichstromwert als die Ausgangsklemme, die zum Liefern der Anodenspannung benutzt wird. Das erste Potentiometer 61 ist über eine Fokussierspannungswicklung 63, bei welcher es sich um eine zusätzliche Wicklung auf dem Hochspannungstransformator 22 handelt, mit einem zweiten Potentiometer 64 verbunden. Das zweite Potentiometer 64 wird benutzt, um die an eine Fokussierelektrode 66, welche nahe dem Vorderteil des Elektronenstrahlerzeugers (nicht dargestellt) angeordnet ist, angelegte Spannung dynamisch einzustellen. Üblicherweise ist der an die Fokussierelektrode 66 angelegte Fokussierspannungswert ein fester Prozentsatz der an die Anode 16 angelegten Spannung. Dieses Fokussiersystem erfordert ein Minimum an zusätzlichen Teilen, nämlich nur die beiden Potentiometer 61, 64 und die zusätzliche Fokussierspannungswicklung 63 auf dem Hochspannungstransformator 22. Das erste Potentiometer 61 stellt den Gleichstrom­ basisspannungswert ein, während das zweite Potentiometer 64 das dynamische Ausgangssignal auf den an die Fokussierelektrode 66 angelegten Wert einstellt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird nun die Arbeitsweise des Hochspannungsfarbschalters beschrieben. Eine erste Farbschreibperiode in einer beliebigen Farbe kann gewählt werden, z. B. von dem Zeitpunkt t₀ bis zu dem Zeitpunkt t₁, in welcher Information auf dem Schirmträger 14 der Penetrationskatodenstrahlröhre 12 in der ausgewählten Farbe geschrieben werden kann. An die erste Farbschreibperiode schließt sich unmittelbar eine zweite Farbschreibperiode von dem Zeitpunkt t₁ bis zu dem Zeitpunkt t₂ in einer Komplementärfarbe an, während welcher der Flußwert in dem Hochspannungstransformator 20 rückgesetzt wird. Diese beiden Farbschreibperioden können benutzt werden, um Information auf dem Schirmträger 14 der Penetrationskatodenstrahlröhre 12 durch geeignete Ablenkung des Elektronenstrahls anzuzeigen.

Claims (4)

1. Hochspannungsfarbschalter für eine Penetrationskatodenstrahlröhre (12),
mit einem eine Primär- und eine Sekundärwicklung (30, 20) aufweisenden Hochspannungstransformator (22),
mit einem Hochspannungsnetzgerät (10) zum Versorgen einer Anode (16) der Penetrationskatodenstrahlröhre (12) mit einem steuerbaren Hochspannungswert, wobei das Hochspannungsnetzgerät (10) mit der Anode (16) über die Sekundärwicklung (20) des Hochspannungstransformators (22) verbunden ist sowie zum Versorgen einer Fokussierelektrode (66) der Penetrationskatodenstrahlröhre (12) mit einem Fokussierspannungs­ wert über eine Fokussierausgangsklemme des Hochspannungsnetzgeräts (10),
mit Farbtreiberschaltungen (34, 38) zum Modifizieren des steuerbaren Hochspannungswertes, deren Ausgänge jeweils mit einer Seite der Primärwicklung (30) des Hoch­ spannungstransformators (22) verbunden sind und deren Eingängen in den einzelnen Farbschreibperioden differentiell entsprechende Eingangsschwingungen für die jeweils zu wählende Farbe zugeführt werden,
dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierausgangsklemme an die Fokussierelektrode (66) über eine Einrichtung (61, 63, 64) angeschlossen ist, die den Fokussierspannungswert bezüglich des steuerbaren Hochspannungswertes dynamisch nachführt.

2. Hochspannungsfarbschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (61, 63, 64), die den Fokussierspannungswert bezüglich des steuerbaren Hochspannungswertes dynamisch nachführt, eine Fokussierspannungswinkel (63) auf dem Hochspannungstransformator (22) aufweist, welche zwischen die Fokussierausgangsklemme des Hochspannungsnetzgerätes (10) und die Fokussierelektrode (66) der Penetrationskatodenstrahlröhre (12) geschaltet ist.

3. Hochspannungsfarbschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (61, 63, 64), die den Fokussierspannungswert bezüglich des steuerbaren Hochspannungswertes dynamisch nachführt, ein erstes Potentiometer (61) enthält, das zwischen die Fokussierausgangsklemme des Hochspannungsnetzgerätes (10) und die Fokussierspannungswicklung (63) des Hochspannungstransformators (22) geschaltet ist, um den Fokussierungspannungswert aus dem Hochspannungsnetzgerät (10) proportional einzustellen.

4. Hochspannungsfarbschalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (61, 63, 64), die den Fokussierspannungswert bezüglich des steuerbaren Hochspannungswertes dynamisch nachführt, ein zweites Potentiometer (64) enthält, das zwischen die Fokussierspannungswicklung (63) des Hochspannungstransformators (22) und die Fokussierelektrode (66) geschaltet ist, um den an die Fokussierelektrode (66) angelegten Fokussierspannungswert proportional einzustellen.