DE3783063T2 - Selbstkonvergierende ablenkspule fuer eine in-line-farbbildroehre. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf die Korrektur von Konvergenzfehlern, die sich bei einer Kathodenstrahlröhre (CRT) ergeben, die eine magnetische Ablenkung des Elektronenstrahles verwendet und insbesondere auf die Korrektur von Positions- und Fehlkonvergenz-Fehlern in einer In- Line-Kathodenstrahl-Erzeugungsanordnung mit einem selbst-konvergierenden Ablenkungsjoch. Die Erfindung ist insbesondere für Systeme geeignet, die Information im Rasterformat und/oder im strichgeschriebenen Format anzeigen müssen, wobei das letztere Format insbesondere verschlechtert wird, wenn eine Konvergenzssteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht verwendet wird.
• In der Farb-CRT-Technik werden drei getrennte Strahlen durch diskrete Elektronenstrahlerzeuger erzeugt und auf einer Lochmaske fokussiert, die auf der Innenfläche des CRT-Betrachtungsschirmes angeordnet ist. Der Dreierstrahl verläuft durch eine Vielzahl von Löchern in der Maske und verteilt sich sodann, um benachbarte Dreierpunkte aus rotem, grünem und blauem Phosphor anzuregen und eine entsprechende Farbemission an der Oberfläche der Kathodenstrahlröhre vorzugeben. Eine Konvergenz tritt auf, Wenn jeder der drei Elektronenstrahlen auf seinen entsprechenden Farbphosphorpunkt einer vorgegebenen Phosphor-Dreieranordnung bezüglich jeder Dreieranordnung über der gesamten Oberfläche des Betrachtungsschirms auftrifft.
• Für die gemeinhin benutzte Elektronenstrahlröhre vom Deltatyp sind die drei Strahlerzeuger in einer Dreieck-Konfiguration angeordnet und geneigt, um auf einem zentralen Punkt auf dem Betrachtungsschirm zu konvergieren. Ein magnetisches Ablenkungsjoch ist so aufgebaut, daß es ein gleichmäßiges Ablenkungsfeld liefert. Eine Fehlkonvergenz wird entsprechend mit einem gesonderten Schaltkreis korrigiert, wie er beispielsweise in der US-A-4 385 259 offenbart ist und der eine Kovergenzkorrektur an das Ablenkjoch in Abhängigkeit von der Strahlposition anlegt. Der kritischste Aspekt beim Entwurf des Ablenkjoches für die Dreieck-Konfiguration ist eine Anordnung der Wicklungen, um ein gleichförmiges magnetisches Feld über den Bereich zu bilden, der durch den Abtaststrahl eingenommen wird. Das Ablenkjoch besteht allgemein aus zwei Spulenpaaren, die unter rechten Winkeln zueinander gewickelt sind und entlang der Strahlachse ausgerichtet sind. Zwei gegenüberliegende Spulen sind in Reihe geschaltet, so daß ihre magnetischen Felder sich addieren. Die magnetischen Flußlinien sind horizontal ausgerichtet, um eine vertikale Ablenkung hervorzurufen, da die resultierende Ablenkung des Elektronenstrahls unter rechten Winkeln zu den magnetischen Flußlinien erfolgt. Eine horizontale Ablenkung wird durch die gegenüberliegenden Spulenpaare erzeugt, deren magnetische Flußlinien vertikal durch den Hals der Röhre verlaufen.
• Eine einfachere Lösung besteht in der Anordnung der Elektronenstrahlerzeuger in einer linearen Anordnung, um im wesentlichen konvergierende Elektronenstrahlen im Zentrum des Betrachtungsschirmes vorzugeben und in einer Formgebung der Ablenkungsspule, um eine Konvergenzsteuerung vorzugeben durch Vorgabe eines ungleichmäßigen Ablenkungsfeldes. Diese Technik erfordert eine kritische Ausrichtung des Ablenkungsjoches auf dem Hals der Elektronenstrahlröhre zusammen mit Permanentmagneten, welche statisch abgeglichen werden müssen, um eine optimale Konvergenzkorrektur im Zentrum der Oberfläche der Elektronenstrahlröhre zu erzeugen. Die Fehlkonvergenz in einer Ebene kann im wesentlichen auf Null verringert werden durch vorsätzliche Einführung einer astigmatischen Ablenkung der magnetischen Felder in dem Ablenkungsjoch. Beispielsweise ist für eine vertikale Strahlerzeugungsanordnung das horizontale Feld so angeordnet, daß es eine tonnenförmige Ablenkung vorgibt und das vertikale Feld ist so angeordnet, daß es eine Kissenverzeichnungs-Ablenkung vorgibt. Wenn die resultierenden magnetischen Felder kombiniert werden, können die drei Elektronenstrahlerzeugungsvorrichtungen im wesentlichen zu einer einzigen Linie auf jedem Punkt der Oberfläche des Kathodenstrahlröhrenschirmes konvergieren. Somit muß die Konvergenzkorrektur nur auf eine einzige Ebene gerichtet werden.
• Um die geforderte astigmatische magnetische Feldverteilung auf einer Produktionsbasis zu realisieren, muß das Joch mit einem hohen Maß an Präzision gewickelt werden. In einer Ausführungsform wird jede Drahtwicklung genau in die Wicklungsnuten von gegossenen Plastikringen eingelegt, die mit jedem Ende eines ringförmigen Kernes verkittet sind. Eine optimale Konvergenz wird sodann erzielt, indem das Joch in Bezug auf den Hals der Bildröhre positioniert wird, um die drei Strahlen auf das Ablenkungszentrum des Joches auszurichten.
• Eine weitere Verbesserung im Stand der Technik verwendet ein Ablenkungsjoch, das mit einer Konvergenzspule verbunden ist, welche einstellbar ist, um die Fehlkonvergenz auf ein Minimum zu bringen (siehe Fig. 2 dieser Beschreibung und Fig. 3 und 7 der GB-A-1 446 956). Es hat sich jedoch herausgestellt, daß bedeutende Positions- und Fehlkonvergenz- Fehler unkorrigiert bleiben, insbesondere im Hinblick auf strichschreibende Darstellungen.
• Die vorliegende Erfindung, die in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, vermeidet die Nachteile dieses Standes der Technik durch einen verbesserten CRT-Konvergenz-Schaltkreisentwurf, der eine wesentliche Produktions-Austauschbarkeit ergibt, ohne das Erfordernis der dynamischen Modifikation der Ablenkverstärker-Signalformen, indem eine individuelle Einstellung der Induktivität und des Widerstandes des Konvergenzschaltkreises vorgegeben wird, um die L/R-Zeitkonstanten anzupassen.
• Die vorliegende Erfindung bildet eine Positions- und Konvergenz-Ablenkungskorrektur in einem Kathodenstrahlröhren-Konvergenzsystem des Typs, der eine magnetisch abgelenkte Farbkathodenstrahlröhre mit einem Betrachtungsschrim umfaßt, um ein geschriebenes Muster darauf durch mehrere Elektronenstrahlquellen darzustellen. Die Elektronenstrahlquellen sind in einer Ebene angeordnet und vorgesehen, um Elektronenstahlen im Zentrum des Betrachtungsschirmes zusammenzuführen. Das System umfaßt ein Ablenkungsjoch mit horizontalen und vertikalen Ablenkwicklungen, um die Elektronenstrahlen gemäß einem befohlenen Ablenksignal abzulenken. Das Joch bewirkt ferner die Konvergenz der Elektronenstrahlen in einer Fokusebene, die mit dem Betrachtungsschirm zusammenfällt. Mit dem Ablenkungsjoch verbunden und auf wenigstens einen Teil des befohlenen Ablenkungssignales ansprechend ist eine Konvergenzeinrichtung, die Konvergenz-Spulenwicklungen umfaßt. Wenigstens ein Impedanzparameter der Wicklungen der Konvergenzspule ist unabhängig einstellbar und so ausgewählt, daß ein vorbestimmtes Impedanzverhältnis in Bezug auf vorbestimmte Impedanzparameter der Ablenkwicklungen vorgegeben werden. Die zugeführten Ablenksignale werden hierbei zwischen den Ablenk- und Konvergenzspulen aufgeteilt, um einen strahlablenkenden Flug proportional zu dem befohlenen Ablenksignal vorzugeben und ein Strahlablenkungszentrum zu bilden, das unabhängig von dem auf dem Schirm geschriebenen Muster ist. Die sich ergebenden Ströme in den Ablenkwicklungen und den Konvergenzwicklungen sind linear proportional zu den befohlenen Ablenk-Signalformen.
• In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzen mehrere Konvergenzwicklungen eine wechselseitig gekoppelte veränderliche Selbstinduktivität und sind mit unabhängig einstellbaren Reihenwiderständen versehen, wodurch die Zeitkonstanten der zugeordneten Ablenk- und Konvergenzspulen aneinander angeglichen werden.
• Schaltkreise sowohl für in Reihe geschaltete, als auch für parallel geschaltete Ablenkspulen sind vorgesehen.
• Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen anhand eines Beispieles ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei
• Figur 1 ein schematischer Querschnitt einer typischen In-Line-Farb-Kathodenstrahlröhre vom Lochmaskentyp ist,
• Figur 2 ein elektrisches schematisches Diagramm einer bekannten, in Reihe geschalteten selbstkonvergierenden Joch- und Konvergenzspule ist,
• Figur 3 eine Draufsicht auf die Oberfläche der Kathodenstrahlröhre ist und das Strichmuster in Abhängigkeit von dem Positionsfehler zeigt,
• Figur 4 eine Draufsicht auf die Oberfläche einer Kathodenstrahlröhre ist und ein Strichmuster in Abhängigkeit von der Fehlkonvergenz zeigt,
• Figur 5 Stromkurven für das angelegte Eingangs-Stromsignal und den entsprechenden Ablenkspulenstrom im Fehlkonvergenz-Zustand zeigt,
• Figur 6 die Eingangssignal-Stromkurve und die entsprechende Ablenkspulen-Stromkurve der angepaßten Konvergenz- Kompensationswicklungen der vorliegenden Erfindung zeigt,
• Figur 7 einen schematischen Schaltkreis eines in Reihe geschalteten selbstkonvergierenden Joches der vorliegenden Erfindung zeigt, und
• Figur 8 in schematischer Form ein parallelgeschaltetes selbstkonvergierendes Joch gemäß der Erfindung zeigt.
• Gemäß Figur 1 ist schematisch ein Querschnitt einer typischen Farbkathodenstrahlröhre vom Lochmaskentyp dargestellt. Diese umfaßt ein Glasgehäuse 10 mit einer Betrachtungsoberfläche 12 und mit einem zylindrischen Hals 14. In dem Gehäuse 10 sind drei Farb-CRT-Elektronenstrahlerzeuger 16, 18 und 20 konventionell angeordnet. Elektroden 22, 24 und 26 fokussieren die Elektronenstrahlen 28, 30 und 32 im Zentrum 34 der Betrachtungsoberfläche 12. An der Betrachtungsoberfläche des Gehäuses 10 befindet sich eine Lochmaske 36, die eine metallische Platte mit einer Matrix von kleinen Löchern umfaßt. Die Innenfläche des Betrachtungsschirmes der CRT ist mit einer entsprechenden Matrix von roten, grünen und blauen Phosphorpunkten G, R, B versehen, wie dies bei 38 dargestellt ist. Ein herkömmliches Ablenkungsjoch 40 ist mit dem Gehäuse 10 befestigt.
• Die Strahlen 28, 30, 32 werden in Übereinstimmung mit horizontalen und vertikalen Ablenkungs-Steuersignalen durch magnetische Felder abgelenkt, die durch Spulen in dem Ablenkungsjoch 40 erzeugt werden, wobei sie eine effektive Ablenkungsebene 44 besitzen. Diese Signale können Raster anzeigen oder Striche anzeigen oder eine Kombination von beiden durch herkömmliche Techniken vorgeben.
• Die drei Elektronenstrahlerzeuger 16, 18, 20 können konventionell in einer linearen Anordnung angeordnet werden, um den Betrachtungsschirm auf einer horizontalen oder vertikalen Linie zu beleuchten, wie dies bei 38 durch schattierte Bereiche G, R, B dargestellt ist. Da die Elektronenstrahlen entlang einer endlichen Breite versetzt sind, treten die äußeren Strahlen 28 und 32 in das magnetische Feld des Ablenkjoches unter unterschiedlichen Winkeln ein und können ausgerichtet werden, um auf dem Phosphorschirm in seinem Zentrum 34 zu konvergieren. Wenn jedoch die drei Strahlen unter einem Winkel abgelenkt werden, so konvergieren sie nicht auf ihren reflektierenden Farbphosphorpunkten in der neuen Dreierposition, was in Farbfransen resultiert.
• Es ist dem Fachmann bekannt, daß die Ablenkungs- Flußdichte und daher die Position der Elektronenstrahlen proportional zu der Summe der Ströme in den Ablenkungswicklungen ist. Das Ablenkungszentrum des Joches, welches augenscheinlich dem geometrischen Punkt 43 in der Ablenkungsebene 44, in der die Elektronenstrahlen winkelmäßig versetzt werden, entspricht, ist dem Verhältnis der Ströme in den Ablenkungswicklungen proportional und kann um einen geringen Betrag verändert werden, um eine Konvergenzkorrektur einzuführen, da die Flußdichte über den nebeneinanderliegenden Strahlen nicht gleichmäßig ist und daher der Biegeeinfluß auf einen einzelnen Strahl von seiner Verschiebung aus dem Jochzentrum abhängt. Eine solche Konvergenzkorrektur kann eingeführt werden durch elektrische Verbindung einer jeden Ablenkwicklung mit einer entsprechenden Konvergenzdrossel mit einem Reihenwiderstand für die Achse entlang welcher die Fehlerkorrektur erforderlich ist, wie dies in Figur 2 dargestellt ist. Im Stand der Technik sind die Drosseln LCU und LCL miteinander verbunden, wie dies auch bei den Reihenwiderständen RCUS und RCLS der Fall ist. Durch geeignete Einstellung der Impedanzparameter der Konvergenz-Wicklungsinduktivitäten und der Reihenwiderstände kann ein vorbestimmter Strom der daran angeschlossenen Ablenkwicklung aufgeteilt werden. Wenn der Korrekturstrom klein ist, beispielsweise in der Größenordnung von 5% oder weniger des Ablenkstromes, so wird die Ablenkempfindlichkeit nicht wesentlich reduziert und die Stromverhältnisse der Ablenkspulen können für eine optimale Konvergenz über der Betrachtungsfläche dar Kathodenstrahlröhre eingestellt werden.
• Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die theoretischen Vorteile des zuvor erwähnten Joch- und Konvergenzspulenaufbaues nicht vollständig erzielt werden bei einem strichschreibenden Bildsystem. Während die obige Konfiguration für Rasterdarstellungen geeignet ist, die sich wiederholende Signalformen benutzen, hat ihre Verwendung bei Strichvektordarstellungen zu bedeutenden Positions- und Konvergenzfehlern geführt. Der Positionsfehler ist auf die Störung der Ablenkungs-Signalform zurückzuführen und der Fehlkonvergenzfehler ist auf eine Verschiebung des Joch-Ablenkungszentrums zurückzuführen infolge des Stromes, der den Konvergenzspulen zugeführt wird, der den Strom durch die Ablenkspulen voneinander abweichen läßt. Diese Fehler sind besonders kritisch bei strichschreibenden Systemem, wo gefunden wurde, daß der Positionsfehler und der Konvergenzfehler von dem Strichmuster abhängen.
• Gemäß Figur 2 ist schematisch ein Schaltkreis eines selbstkonvergierenden Ablenkjoches gemäß dem Stand der Technik dargestellt, das entweder für die horizontale oder vertikale Ablenkung verwendet werden kann. Im gezeigten Beispiel umfaßt ein erster Zweig eine obere Ablenk-Jochspule LU in Reihe mit einer unteren Ablenk-Jochspule LL. Jede Spule besitzt typischerweise einen Induktionswert von 160 uH. Der Spulenstruktur haftet ein Reihenwiderstand an, der typischerweise in der Größenordnung von 0,15 Ohm pro Spule ist. Ein Zweiter Zweig umfaßt eine obere Konvergenzspule LCU und eine untere Konvergenzspule LCL mit einem einstellbaren Potentiometer RP zwischen den Konvergenzspulen, wobei der einstellbare Abgriff des Potentiometers an den gemeinsamen Schaltungspunkt der in Reihe geschalteten Ablenkspulen LU und LL angeschlossen ist. Die Konvergenzspulen LCU und LCL besitzen zugeordnete Reihenwiderstände RCU und RCL mit einem entsprechenden Nominalwert von 3,2 Ohm. Die Konvergenzspulen sind auf einem gemeinsamen Kern angeordnet, um eine einstellbare Induktivität im Bereich von 1,5 bis 2,8 mH vorzugeben. Die Spulen sind vorzugsweise gegenseitig gekoppelt, so daß eine Erhöhung der Induktivität der ersten Spule zu einer Abnahme der Induktivität der zweiten Spule führt und umgekehrt. Die veränderlichen Induktivitäten und das Potentiometer gestatten eine Einstellung in der Konvergenz des Elektronenstrahles bei der Fertigung von Jochen und der Fertigung von Kathodenstrahlröhren, um geringe Toleranzen und Variationen in der Ausrichtung des Elektronenstrahles zu korrigieren; es hat sich jedoch herausgestellt, daß eine optimale Konvergenz für Strichdarstellungen nicht erzielt werden kann.
• Beispiele für die Art der Konvergenzfehler der bekannten Struktur sind in den Figuren 3 und 4 dargestellt. Figur 3 zeigt die Oberfläche einer Kathodenstrahlröhre, auf der ein Strichmuster zur Verwendung in einer Navigationsanzeige vorgesehen ist. Der mit Strichen geschriebene Kreis 50, der Index 52 und die Markierungen 54, 56, 58 und 60 sind auf einem Zweifarben-Rasterhintergrund 62, 64 dargestellt. Es ist erwünscht, daß der Scheitel der Markierungen 54 bis 60 auf den Kreis 50 fällt. Es ist jedoch erkennbar, daß die Markierungen 54 und 58 gegenüber ihren gewünschten Positionen versetzt sind.
• Figur 4 zeigt ein Beispiel eines von einem Strichmuster abhängigen Konvergenzfehlers, der beobachtet worden ist. Ein Strahl in einer Anfangsposition 70 wurde gelöscht und in die Position 72 abgelenkt, die eine kurze Entfernung davon entfernt ist. Die sich ergebende Anzeige bei 72 wurde als geeignet konvergierend angesehen. Wenn jedoch der Strahl um eine relativ große Entfernung von einer Anfangsposition 74 zu einer Position 76 beispielsweise abgelenkt wurde, so ergab sich eine Fehlkonvergenz der roten, grünen und blauen Strahlen, was in sichtbaren Fransen um das gewünschte Farbbild resultierte.
• Die vorliegende Erfindung korrigiert die zuvor beschriebenen unerwünschten Resultate durch unabhängige Anpassung der RL-Zeitkonstanten der Jochwicklungen an die entsprechenden Zeitkonstanten der zusammenwirkenden Konvergenz-Spulenwicklungen, so daß die Strahlablenkungs-Flußdichte proportional dem befohlenen Ablenkstrom ist und das Strahlablenkungszentrum konstant bleibt, unabhängig von der Frequenz und der Ablenkungsstrom-Signalform und zu einer Verhältnisbildung der Stromsignale in den Ablenkspulen führt, so daß sie repräsentativ für die Ablenkungsstrom-Signalformen sind.
• Die Effektivität dieser Technik wird unter Bezugnahme auf die Figuren 5 und 6 ersichtlich. Figur 5 zeigt Stromverläufe, die an ein bekanntes selbstkonvergierendes Ablenkjoch und an einen Konvergenzschaltkreis der in Figur 2 dargestellten Art angelegt werden. Der Verlauf 84 ist ein Sägezahn entsprechend einem angelegten Ablenkungsstrom. Der Verlauf 82 zeigt den sich ergebenden Strom durch den Konvergenzschaltkreis mit einer leicht ersichtlichen Störung infolge der Aufteilung des Stromes auf die Konvergenzspule.
• In Figur 6 ist entsprechend dem Schaltkreis in Figur 7 der Stromverlauf 84 erneut der angelegte Eingangsstrom, während der Stromverlauf 86 den entsprechenden Strom in der Konvergenzspule zeigt. Es sei vermerkt, daß der Verlauf 86 linear proportional zu dem Verlauf 84 ist und leicht durch einen geeigneten Verstärkungsfaktor skaliert werden kann, um die gewünschte Spitzenablenkung vorzugegen. Die Figuren 5 und 6 veranschaulichen die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung bei der Korrektur von Fehlern bei einer Fehlkonvergenz und einer Verschiebung des Strahlzentrums.
• Unter erneuter Bezugnahme auf Figur 2 und um die Vorteile der vorliegenden Erfindung herauszustellen, muß dort die Zeitkonstante LU/RU der oberen Ablenkspule an die Zeitkonstante LCU/(RCU +RCUS) der oberen Konvergenzspule angepaßt werden und die Zeitkonstante LL/RL der unteren Ablenkspule muß an die Zeitkonstante LCL/(RCL + RCLS) der unteren Konvergenzspule angepaßt werden. Es sei vermerkt, daß bei dem bekannten selbstkonvergierenden Joch, wie dies durch die gestrichelte Linie angezeigt ist, die Drosseln LCU und LCL gegenseitig voneinander abhängen, wie dies auch für die Reihenwiderstände RCUS und RCLS der Fall ist, die durch die Position des Abgriffarmes auf dem Potentiometer RP festgelegt sind. Somit ist der Stand der Technik nicht in der Lage, die Zeitkonstanten über einen relativ breiten Bereich von 4% anzupassen, da dies die unabhängige Einstellung von wenigstens der Reihenwiderstände RCUS und RCLS bzw. der Drosseln LCL und LCU erfordert.
• Unter Bezugnahme nunmehr auf Figur 7, welche ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, muß man, um den Positionsfehler zu eliminieren, in der Lage sein, unabhängig die Stromverhältnisse in den oberen und unteren Stromschleifen einzustellen. Somit muß die folgende Beziehung befriedigt werden. Die Position des Strahles ist proportional zu:
• IU + IL = K&sub1;I (1)
• wobei I der befohlene Ablenkstrom ist und K&sub1; eine Konstante ist, die unabhängig vom Strom, von der Zeit, von der Frequenz, dem Strich-Darstellungsmuster oder dem Raster-Darstellungsmuster ist und die durch den gewünschten Bruchteil des Stromes in dem Ablenkjoch festgelegt ist, um die Konvergenzkorrektur zu bewirken.
• Um ferner den Konvergenzfehler zu eliminieren, ist die Konvergenz des Strahles proportional zu:
• IU/IL = k&sub2; (2)
• wobei k&sub2; eine Konstante ist.
• Wenn die Zeitkonstanten der oberen Ablenkspule (LU/RU) und der zugeordneten Konvergenzspule LCU/(RCU + RCUS) einander gleich sind, so kann gezeigt werden,daß
• ICU/IU = LU/LCU= RU/(RCU + RCUS) (3)
• Da die Induktivitätswerte vorgegeben werden können und unabhängig von der Frequenz sind, ist der Prozentsatz des Stromes, der von dem Ablenkjoch den Konvergenzspulen zugeführt wird, ebenfalls unabhängig von der Frequenz. Somit hängt das Strom- Teilungsverhältnis (3) nicht von dem Strichmuster ab, das auf der Kathodenstrahlröhre dargestellt wird. Ferner wird bei gleichen Zeitkonstanten RCUS so eingestellt, daß
• ICU/IU = RU/(RCU + RCUS) (4)
• wobei RCUS der externe Reihenwiderstand in Ohm ist, der der oberen Konvergenzspule LCU zugeordnet ist.
• Somit ist erkennbar, daß das Strom- Aufteilungsverhältnis unabhängig von der angelegten Frequenz und somit auch von der Signalform ist.
• In gleicher Weise werden die Ströme IL und ICL in dem unteren Abschnitt der Ablenkspule und der Konvergenzspule ebenfalls in Übereinstimmung mit den Induktivitätsverhältnissen und den Reihenwiderstandsverhältnissen proportioniert, wobei diese unabhängig von der Frequenz sind, solange wie die Zeitkonstanten der unteren Schaltungsschleife aneinander angepaßt sind, so daß:
• ICL/IL = LL/LCL (5)
• und
• ICL/IL = RL/(RCL + RCLS) (6)
• Die in Figur 4 gezeigten Werte sind beispielhaft und nicht einschränkend. Der Einfachheit halber ist ein symmetrischer Schaltkreis dargestellt; die gleichen Prinzipien kommen jedoch zur Anwendung, wenn die Konvergenz-Fehlausrichtung unterschiedliche Werte der Korrektur in den oberen und unteren Abschnitten des Schaltkreises erfordert.
• Im Betrieb wird angenommen, daß ein mit der Zeit veränderlicher Strom von beliebiger Wellenform mit einem Spitzenwert von ±3A durch den Ablenkungsverstärker angelegt wird. In der Praxis hat sich herausgestellt, daß eine ±5% Einstellung des Ablenkjoch-Stromverhältnisses IU/IL einen adequaten Bereich der Konvergenzkorrektur für eine bestimmte Kombination von Kathodenstrahlröhre und Joch liefert. Durch selektive Verbindung einer oder beider Konvergenz-Spulenwicklungen mit einer entsprechenden Ablenk-Spulenwicklung kann der gewünschte Bereich mit einer Induktivität erzielt werden, die nur über einen 2:1-Bereich veränderlich ist und nicht schwer herzustellen ist. Wenn somit unter Verwendung der Werte von Figur 7 beide Konvergenzwicklungen benutzt werden, so können die Impedanzen verändert werden, um eine Stromverhältnis-Reduktion von ±2,6% zu erhalten. Unter Verwendung von nur der oberen Konvergenz-Spulenwicklung wird der Bereich von +2,6% bis +5,0% erzielt, während unter Verwendung von nur der unteren Konvergenz-Spulenwicklung ein Bereich von -2,6% bis -5,0% erzielt wird.
• Beispielsweise sei der Stromverhältnisbereich berechnet, der erzielt werden kann, wenn beide Konvergenzschaltkreise verbunden sind und die Drosseln so eingestellt sind, daß der maximale Verhältnisbereich vorgegeben wird. Dies wird vorzugsweise erzielt durch gegenseitige Kopplung der Konvergenzwicklungen, so daß eine Drossel sich auf einem Maximalwert befindet, während die andere sich auf einem Minimalwert befindet. Aus Gleichung (3) und durch Wahl eines Induktivitätswertes von 3,0 mH für die obere Konvergenzspule ergibt sich der Reihenwiderstand RCU + RCUS mit einem Wert von
• Da die gewählte Drossel einen typischen Wicklungswiderstand von 2,5 Ohm besitzt, ist ein zusätzlicher Reihenwiderstand RCUS von 0,3125 Ohm erforderlich. Dies wird erzielt durch Einstellung des Abgriffes des Schalters RSEL, um einen geeigneten Widerstand dem Widerstandsnetzwerk RCUS vorzugeben. Dies führt zu einem Zweigstrom von 2,848A in LU.
• Die Auswahl eines Wertes von 3,0 mH für die obere Konvergenzspule LCU resultiert in einem Wert von 6,0 mH für die untere Konvergenzspule LCL auf Grund der gegenseitigen Kopplung zwischen LCU und LCL.
• Durch Einsetzung in Gleichung (5) ergibt sich:
• Daher ergibt sich aus Gleichung (6):
• ICL/IL = RL/(RCL + RCLS) = 0.02667 (11)
• woraus sich ergibt
• Da RCL einen vorbestimmten Wert von 2,5 Ohm aufweist, ergibt sich
• RCLS = 5,625 - 2,5 = 3,125 Ohm (13)
• Dies führt zu einem Zweigstrom von 2,922 A in LL. Das Verhältnis der Ströme in der oberen und unteren Ablenkjoch-Spule ergibt sich zu:
• Die vorstehende Gleichung ist gültig, wenn sowohl der obere als auch der untere Konvergenzschaltkreis miteinander verbunden sind und die Zeitkonstanten an die zugeordneten Ablenkspulen angepaßt sind. Durch Einsetzen in (14) erhält man:
• Dies ist das gewünschte Ergebnis der Reduzierung des Stromverhältnisses der oberen und unteren Ablenkwicklungen um 2,5%. In gleicher Weise kann eine +2,5% Erhöhung in IU/IL erhalten werden durch Einstellung von LCU auf seinen Maximalwert von 6 mH und durch eine Neueinstellung von RCUS und RCUL zur Anpassung an die Zeitkonstanten der Ablenkspule.
• Es ist eine hinreichende Bedingung, daß die Zeitkonstante der oberen Schleife des Konvergenzschaltkreises an die vorbestimmte Zeitkonstante der oberen Jochhälfte angepaßt ist und dar die Zeitkonstante der unteren Schleife des Konvergenzschaltkreises an die Zeitkonstante der unteren Jochhälfte angepaßt ist. Die Zeitkonstanten der zwei Jochhälften müssen einander gleich sein. Somit ergibt sich:
• Es ist aus diesen Ergebnissen erkennbar, daß die Zeitkonstanten in den oberen Stromschleifen und in den unteren Stromschleifen angepaßt sind. Es sei darauf verwiesen, daß die Zeitkonstanten der Ablenkspulen und der Konvergenzspulen noch angepaßt werden können, aber auf unterschiedliche Werte in den oberen und unteren Abschnitten, wenn die obere Jochinduktivität LU einen unterschiedlichen Wert gegenüber der unteren Jochinduktivität LL besitzt. Die Gleichung (1) und die Gleichung (2) sind erfüllt und die gewünschte Ablenksignal-Wellenform gemäß Figur 6 wird erhalten, wodurch der Positionsfehler und der Fehlkonvergenz-Fehler des Standes der Technik vermieden wird, der andernfalls bei beliebigen Signalformen auftritt. Änderungen im Wert von K&sub1; und K&sub2; werden leicht ausgeglichen durch Einstellung der Verstärkung eines herkömmlichen Ablenkverstärkers. Im Beispiel zuvor wurde, da der Strom in der Spule LU bezogen auf den Strom in der Spule LL reduziert wurde, das ungleichmäßige Feld des herkömmlichen Strahlerzeugerjochs nach oben verschoben und somit wurde bei Verwendung der Strahlerzeugung in der Kathodenstrahlröhre der untere Elektronenstrahl (rot) nach oben mehr ausgelenkt als die anderen zwei Strahlen gegenüber der nominell befohlenen Position. Dies bewirkt die gewünschte Konvergenzkorrektur.
• Wie zuvor erwähnt, kann der Einstellbereich auf ±5% erhöht werden, indem der obere oder untere Abschnitt von RSEL offengelassen wird, wodurch eine Kovergenzspule abgetrennt wird. Wenn beispielsweise der untere Schalter geöffnet ist und unter Annahme der Parameterwerte gemäß Figur 7 ergibt sich:
• IL = 3, da alle zugeführten Ströme durch IL fließen. Daher ist das Stromverhältnis nunmehr 2,848/3 = 0,949. Somit wurde eine 5%-Stromverhältnis-Reduktion zwischen den oberen und unteren Ablenkspulen unter Verwendung der minimalen Induktivität von 3 mH erzielt. Durch Wahl von Zwischenwerten für die Induktivitäten bis zu einem Maximalwert von 6 mH und selektives Schalten der oberen und unteren Konvergenz-Spulenwicklungen kann das Stromverhältnis über den gesamten Bereich von ±5% verändert werden. Die Konvergenzkorrektur kann genau auf 5% oder irgendeinen gewünschten geringeren Wert eingestellt werden durch leichte Veränderungen der Reihenwiderstände und einer entsprechende Veränderung der Drosseln, um die Zeitkonstanten L/R anzupassen.
• Während die zuvor erläuterten Beispiele sich auf in Reihe geschaltete Schaltkreise beziehen, ist das gleiche Konzept auf einen Parallelschaltkreis ebenfalls anwendbar. Somit umfassen unter Bezugnahme auf Figur 8 die Ablenkspulen einen ersten Schaltungszweig 60, eine erste Ablenkjoch-Halbwicklung LU mit einem internen Widerstand RU, in Reihe geschaltet eine Konvergenzwicklung LCU und einen internen Widerstand RCU sowie einen einstellbaren Reihenwiderstand RCUS. Ein zweiter Schaltungszweig 62 umfaßt eine zweite Ablenkjoch- Halbwicklung LL mit einem Reihenwiderstand RL, in Reihe geschaltet eine zweite Konvergenzwicklung LCL mit einem Reihenwiderstand RCL und einen einstellbaren Reihenwiderstand RCLS. Die Werte der Parameter LU, RU, LL und RL sind vorbestimmt in Übereinstimmung mit der normalen Ablenkempfindlichkeit. Die Zeitkonstante des linken Zweiges beträgt
• und ist angepaßt an die Zeitkonstante des rechten Zweiges, welche beträgt
• Der geeignete Widerstand für das linke Reihenelement RCUS wird durch den Abgriff eines Auswahlschalters RSELU vorgegeben. RCUS kann ebenfalls ein Potentiometer sein. Der Reihenwiderstand RCLS wird durch den Abgriff des Auswahlschalters RSELL eingestellt. Die Wicklungen LCU und LCL der Konvergenzspule können durch eine gegenseitige Induktivität gekoppelt sein, obgleich sie auch unabhängig durch geeignete Schaltkreiskomponenten ausgewählt werden können, in welchem Fall vorbestimmte Reihenwiderstände verwendet werden können. Die Parallelzweige, durch welche die Ströme I&sub1; und I&sub2; fließen, sind miteinander verbunden und erhalten das Ablenkungs-Stromsignal I zugeführt, welches den befohlenen Ablenkstrom darstellt.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Positionskorrektur der Konvergenz und Ablenkung mehrerer magnetisch abgelenkter Elektronenstrahlen in einer Kathodenstrahlröhre (10), an die Ablenksignale angelegt werden, wobei die Vorrichtung aufweist:

ein Ablenkjoch (40), das mit der Kathodenstrahlröhre (10) gekoppelt ist, und erste und zweite Ablenkwicklungen (LU; LL) mit entsprechenden ersten und zweiten Induktivitäten und ersten und zweiten Reihenwiderständen (RU; RL) und wobei die Wicklungen so verteilt sind, daß sie im wesentlichen eine Konvergenz der Elektronenstrahlen an allen Punkten der Oberfläche eines phosphoreszierenden Betrachtungsschirmes (12) der Kathodenstrahlröhre bewirken,

eine Konvergenzspule mit ersten und zweiten Konvergenz-Korrekturwicklungen (LCU; LCL) und eine einstellbare Induktivität zur Vorgabe entsprechender erster und zweiter Induktivitäten und mit entsprechenden ersten und zweiten Reihenwiderständen (RCU; RCL), wobei

die ersten und zweiten Konvergenz- Korrekturwicklungen erste und zweite zugeordnete Zeitkonstanten entsprechend aufweisen,

Mittel zum Koppeln einer der Ablenkwicklungen mit einer der Konvergenzwicklungen, um wenigstens Teile der Ablenksignale zu übertragen,

einen ersten einstellbaren Reihenwiderstand (RCUS), der in Reihe mit der ersten Konvergenz- Korrekturwicklung (LCU) geschaltet ist, um die erste Zeitkonstante ohne Beeinflussung der zweiten Zeitkonstanten einzustellen, und einen zweiten einstellbaren Reihenwiderstand (RCLS), der in Reihe mit der zweiten Konvergenz-Korrekturwicklung (LCL) geschaltet ist, um die zweite Zeitkonstante ohne Beeinflussung der ersten Zeitkonstanten einzustellen,

wobei die Einstellungen zur Zuteilung der Ablenksignale zwischen den Ablenkwicklungen (LU; LL) und den Konvergenzwicklungen (LCU; LCL) bewirkt werden, um die Zeitkonstanten der Ablenkwicklungen an die entsprechenden Zeitkonstanten der zusammenwirkenden Konvergenz- Korrekturwicklungen unabhängig anzupassen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei

der Quotient der ersten Induktivität und des ersten Reihenwiderstandes (RU) der ersten Ablenkwicklung (LU) eine dritte Zeitkonstante definiert,

der Quotient der ersten Induktivität und des ersten Reihenwiderstandes (RCU) der ersten Konvergenz-Korrekturwicklung (LCU) mit dem ersten einstellbaren Reihenwiderstand (RCUS) die erste Zeitkonstante definiert,

der erste einstellbare Reihenwiderstand so eingestellt wird, daß die ersten und dritten Zeitkonstanten im wesentlichen einander gleich sind,

der Quotient der zweiten Induktivität und des zweiten Reihenwiderstandes (RL) der zweiten Ablenkwicklung (LL) eine vierte Zeitkonstante definiert,

der Quotient der zweiten Induktivität und des zweiten Reihenwiderstandes (RCL) der zweiten Konvergenz-Korrekturwicklung (LCL) mit dem zweiten einstellbaren Reihenwiderstand (RCLS) die zweite Zeitkonstante definiert und wobei

der zweite einstellbare Reihenwiderstand so eingestellt wird, daß die zweiten und vierten Zeitkonstanten im wesentlichen einander gleich sind,

so daß die Ablenksignale zwischen zusammenwirkenden Wicklungen des Ablenkjoches und der Konvergenzspule unabhängig von der Frequenz und den Ablenksignal-Wellenformen zugeteilt werden und die zugeteilten Ablenksignale linear von den Ablenksignal-Wellenformen abhängen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die einstellbare Induktivität ferner Mittel umfaßt zum gegenseitigen Koppeln der Konvergenz- Korrekturwicklungen (LCU; LCL), um die ersten und zweiten Induktivitäten zu erhalten und wobei die Einstellmittel eine Erhöhung der ersten Induktivität vorgeben, wenn die zweite Induktivität erniedrigt wird und eine Erniedrigung der ersten Induktivität vorgeben, wenn die Selbstinduktivität erhöht wird.

4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die ersten und zweiten einstellbaren Reihenwiderstände (RCUS; RCLS) mit den ersten und zweiten Reihenwiderständen (RU; RL) der ersten und zweiten Konvergenz- Korrekturwicklungen (LCU; LCL) entsprechend verbunden sind, um die ersten und zweiten Zeitkonstanten zusammen mit der einstellbaren Induktivität für die gegenseitige Kopplung der Korrekturwicklungen vorzugeben.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die ersten und zweiten Ablenkwicklungen (LU; LL) in Reihe geschaltet sind und einen ersten gemeinsamen Anschluß vorgeben,

die ersten und zweiten einstellbaren Reihenwiderstände (RCUS; RCLS) in Reihe geschaltet sind und einen zweiten gemeinsamen Anschluß vorgeben, der mit dem ersten gemeinsamen Anschluß verbunden ist,

die erste Ablenkwicklung (LU) und die erste Konvergenz-Korrekturwicklung (LCL) mit dem ersten einstellbaren Reihenwiderstand (RCLS) zueinander parallelgeschaltet sind, und

die zweite Ablenkwicklung (LL) und die zweite Konvergenz-Korrekturwicklung (LCU) mit dem zweiten einstellbaren Reihenwiderstand (RCUS) zueinander parallelgeschaltet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei diese ferner einen ersten Schaltungszweig (60) aufweist, der die erste Ablenkwicklung (LU), die erste Konvergenz-Korrekturwicklung (LCU) und den ersten einstellbaren Reihenwiderstand (RCUS) in Reihenschaltung umfaßt, und

einen zweiten Schaltungszweig (62) aufweist, der die zweite Ablenkwicklung (LL), die zweite Konvergenz-Korrekturwicklung (LCL) und den zweiten einstellbaren Reihenwiderstand (RCLS) in einer Reihenschaltung umfaßt, wobei der erste und der zweite Zweig zueinander parallelgeschaltet sind.