-
Anordnung zur magnetischen Ablenkung von Kathodenstrahlen Die Erfindung
betrifft Maßnahmen zur Verhinderung der Stromkurvenverzerrung, welche bei mit magneischer
Koordinatensteuerung arbeitenden Kathodenstrahlröhren durch die Induktivität der
-Ablenkspulen verursacht wird. Die Erfindung kommt in erster Linie den Kathodenstrahlfernsehern
zugute, hat jedoch auch für Kathodenstrahloszillographen Bedeutung.
-
Bei Braunschen Röhren für Fernsehzwecke, die mit Spulenablenkung arbeiten,
hat man bisher die insbesondere durch Kapazitäten im Gitterkreis und durch Induktivitäten
der Ablenkspulen bedingten Verzerrungen der Ablenkströme durch Rückkopplungsschaltungen
für die die Ablenkspulen speisende Röhre zu beheben versucht.
-
Gemäß der Erfindung sollen die durch die Induktivität der Ablenkspulen
verursachten Verzerrungen dadurch beseitigt werden, daß lediglich der Aussteuerbereich
auf der Charakteristik der die Ablenkspule speisenden Verstärkerröhre eine entsprechende
Lage erhält. Hierdurch werden gleichzeitig die Schwierigkeiten der richtigen Einstellung
der Rückkopplung und die Gefahr des Selbstschwingens der rückgekoppelten Röhre vermieden.
-
Zur Erzeugung des Ablenkstromes sowohl für die Zeilenbewegung als
auch den Zeilenvorschub ist beispielsweise die in der Abb. x wiedergegebene Schaltung
geeignet. Der Kondensator C wird von der Spannungsquelle E über einen Widerstand
W aufgeladen, wobei die Röhre R verriegelt ist. Die Kondensatorspannung steigt im
ersten Teil der Ladekurve, und., nur diese wird praktisch benutzt, proportional
mit der Zeit an. Durch einen z. B. vom Sender her übertragenen und dem Gitter der
Röhre R zugeführten Spannungsstoß wird die Röhre leitend und der Kondensator C plötzlich
entladen. Kurz darauf ist die Röhre wieder gesperrt, und dieAufladung beginnt von
neuem. Die Kondensatorspannung wirkt auf das Gitter der zweiten Röhre R2, deren
Anodenstrom, dessen Verlauf unter Voraussetzung einer amplitudengetreuen Verstärkung
gdnau dem An- und Abstieg der Kondensatorspannung entsprechen würde, durch die Ablenkspulen
Sp fließt. Auf die beschriebene Weise entsteht ein Strom, welcher zunächst langsam
ansteigt und dann plötzlich abfällt (vgl. Abb. 2a); eine derartige Stromkurvenform
soll'in der Folge als Sägezahn erster Art bezeichnet werden. Es ist auch möglich,
einen umgekehrten Verlauf zu erzielen, gemäß welchem der Strom rasch ansteigt und
langsam abfällt (vgl. Abb. 2b); diese Kurvenform sei als Sägezahn zweiter
Art bezeichnet. Man erhält sie beispielsweise dadurch, daß ein Kondensator stoßweise
aufgeladen wird -und seine Ladung über einen Widerstand langsam wieder abgibt.
Wenn
man den zeitlichen Verlauf des durch die Spule SP fließenden Stromes genau aufnimmt,
so findet man, daß. dieser selbst dann nicht die in den Abb. 2a und 2b gezeigte
Zeit abhängigkeit aufweist, wenn dies hinsichtlicÄ der Kondensatorspannung der Fall
ist, sondeY vielmehr die in den Abb. 2c bzw. 2d dargestellte Gesetzmäßigkeit befolgt.
Die Ursache hierfür bildet die Induktivität der Ablenkspule Sp. Diese verhindert
im ersten Falle (Abb. 2c), daß der Spulenstrom auf Null absinkt, und im zweiten
Falle (Abb. 2d), daß er den Spitzenwert erreicht. Die gewünschte Sägezahnform geht
also dadurch verloren, und die Ablenkung des Kathodenstrahles erfolgt nicht mehr
völlig zeitproportional. Bei der-Abtastung eines Fernsehbildes ergibt sich je nach
der verwendeten Sägezahnform an der oberen oder unteren bzw. linken oder rechten
Bildkante eine Drängung der Strahlspuren,- welche nicht nur eine ungleichmäßige
Helligkeitsverteilung, sondern auch eine Verzerrung der Konturen, also eine unerträgliche
Entstellung des Bildes zur Folge hat.
-
Erfindungsgemäß wird der den Ablenkspulen zugeführte Strom in einem
solchen Sinne und Ausmaß verzerrt, daß der Einfluß der Spuleninduktivität wieder
den gewünschten zeitproportionalen Stromverlauf herstellt. Die Verzerrung wird durch
die Verwendung von Röhren mit passend gewählten Kennlinien erreicht. Im besonderen
wird für eine Sägezahnkurve erster Art (flacher Anstieg und steiler Abfall) eine
den Spulenstrom liefernde Röhre verwendet, deren Kennlinie im Aussteuerbereich einen
negativen zweiten Differentialquotienten besitzt, während die Sägezahnform zweiter
Art (steiler Anstieg und flacher Abfall) eine Kennlinie mit positivem zweitem Differentialquotienten
erfordert.
-
Ein besserer Einblick in die sich abspielenden Vorgänge ist an Hand
der weiteren Abbildungen möglich. Man kann die nichtlinearen Röhrenkennlinien (Anodenstrom
als Funktion der Gitterspannung) in zwei verschiedene Gruppen einteilen: Kennlinien
bzw. Abschnitte von Kennlinien, welche gegen die Gitterspannungsachse konvex sind
(zweiter Differentialquotient ist positiv, vgl. Abb. 4a) und Kennlinien, welche
gegen die Gitterspannungsachse konkav sind (zweiter Differentialquotient ist negativ;
vgl. Abb.4b): Der erste Typus ist die natürliche Form des unteren Knicks aller Charakteristiken;
dieser Verlauf kann durch geeignete Durchgriffsbemessung (veränderlicher Durchgriff
längs der Kathode) über einen großen Teil der Entladungskennlinie ausgedehnt werden.
Die zweite Form liegt beim oberen Knick der Kennlinie vor. Sie kann jedoch auch
in allen mit Stromverteilungssteuerung arbeitenden Röhren erzeugt werden. Darunter
versteht man Röhren, bei denen sich eine negative Steuerelektrode zwischen zwei
positiven Elektroden befindet und nach Maßgabe ihr°r Spannung die Verteilung des
Stromes auf die beiden positiven Elektroden regelt; insaI?esondere zehören die Raumlade,-itter
aller Art,
| ie sweise Pentoden, deren -Fanggitter ge- |
| wird, in diese Kategorie. |
| 'Gelieret' entsprechende Schaltung ist in Abb. 3 |
| ;n edentot. Die Röhre R, möge zwei Gitter- |
elektroden enthalten, von welchen die innere (der Kathoden benachbarte) auf einem
positiven Pontial gehalten wird, während der äußeren die sägezahnförmige Steuerspannung
zugeführt wird. Das erste Gitter ist zweckmäßig über einen passenden Widerstand
mit der Spannungsquelle verbunden, welcher einerseits zur Spannungsherabsetzung
dient und andererseits, vermöge des an ihm entstehenden Spannungsabfalls; einen
gewissen Steuereffekt ausübt.
-
Esist nun durchaus nicht einerlei,welch enKennlinientyp man mit einer
bestimmten Sägezahnform kombiniert. Man erkennt dies am einfachsten aus dem Vergleich
der Abb. 4a und 4b bzw. Abb. 5a und 5b, wobei gleich bemerkt sei, däß die Abb. q.a
und 4b die falsche und die Abb. 5a und 5b die richtige Zuordnung darstellen. In
Abb. 4a hat die Gitterspannung e. = f (t) die Form eines Sägezahnes erster
Art (entsprechend Abb.2a), während die Röhrenkennlinie dem ersten Typ (positiver
zweiter Differentialquotient) angehört. Man weiß aus Erfahrung, daß diese Sägezahnform
leichter herzustellen ist als die zweite, und daß auch diese Kennlinienform am häufigsten
anzutreffen ist. Wie eine Betrachtung der Anodenstromkurve i,, = p
(t) (vgl. Abb. 4a rechts) in überzeugender Weise dartut, wäre diese Kombination,
an die man aus Bequemlichkeitsgründen zuerst denken würde; völlig unbrauchbar, denn
die Anodenstromkurve weist genau dieselben Verzerrungen auf, welche später durch
die Induktivität der Ablenkspulen noch mehr verstärkt werden (vgl. Abb.2c). Es tritt
also keine Kompensation, sondern sogar noch eine Vermehrung der Verzerrungen auf.
Dasselbe wäre der Fall, wenn man gemäß Abb. 4b eine Gitterspannung von der Form
eines Sägezahnes zweiter Art einer Röhre mit negativem zweitem Differentialquotienten
zuführen wollte. Man erkennt wieder aus der sich dabei ergebenden Anodenstromkurve,
daß die entstehenden Verzerrungen gleicher Art sind, wie sie durch die Spulenindüktivität
entstehen (vgl. Abb. 2d).
-
Daraus ergibt sich die zum Ausdruck gebrachte Lehre, daß Sägezahnkurven
erster Art mit im Aussteuerbereich gegen die Gitterspannungsächse konkaven und Sägezahnkurven
zweiter Axt mit gegen die Gitterspannungsachse konvexen Röhrentrennlinien zu kombinieren
sind. Aus den Abb. 5a und 5b ist die Richtigkeit dieses Vorganges ohne weiteres
abzulesen. Im Falle der Abb. 5a wird eine Sägezahnkurve zweiter Art vorausgesetzt.
Die Anodenstromkurve
hat einen girlandenartigen Verlauf und setzt
sich aus nach unten konvexen Abschnitten zusammen. Wenn diese mit den gemäß Abb.
2d durch die Spuleninduktivität verursachten Verzerrungen kombiniert werden, so
ergibt sich wieder die unverfälschte Sägezahnform von Abb.2b. Sinngemäß erhält man
durch Vereinigung der in Abb.5b dargestellten Anodenstromformmit der Verzerrungskurve
nach Abb.2c den unverzerrten Sägezahn erster Art (vgl. Abb. 2a). Die beiden Kombinationen
sind hinsichtlich ihrer entzerrenden Wirkungen gleichweitig. Ob man sich für die
eine oder andere Art entscheidet, hängt lediglich von praktischen Gesichtspunkten
ab. eIm allgemeinen läßt sich, wie bereits bemerkt, eine Sägezahnform erster Art
(Abb. 2a) leichter herstellen; da auch die in diesem Falle erforderliche Kennlinie
gemäß Abb.5b ohne Schwierigkeiten zu erhalten ist (z. B. durch Verwendung von Mehrgitterröhren
mit Stromverteilungssteuerung), dürfte diese Anordnung bevorzugt werden.
-
Die vorbeschriebenen Maßnahmen haben noch einen weiteren Vorteil,
welcher in der Unterdrückung von Einschwingvorgängen besteht. Der Zeilenanstieg
bzw. -abfall der Stromkurve ruft in der Ablenkspule Einschwingvorgänge hervor, die
naturgemäß zu einer Verzeichnung des Bildrasters führen. Der Verlauf derartiger
Ausgleichsschwingungen ist in Abb. 6 für einen Sägezahn zweiter Art angedeutet.
In den Abb. q.a und qb fallen die kritischen Strom-bzw. Spannungsspitzen mit Arbeitspunkten
kleiner Steilheit, also mit großem inneremWiderstand der Röhre, zusammen, wodurch
die Einschwingvorgänge begünstigt werden. Dagegen entspricht den als richtig erkannten
Kombinationen gemäß Abb. 5a und 5b den kritischen Stellen der Sägezahnkurve jeweils
die steilste Stelle der Kennlinie, also der kleinste Innenwiderstand.
-
Die Erfindung ist von besonderer Bedeutung, wenn eine Kathodenstrahlröhre
als Pernbildempfänger mit einem senderseitigen Bildzerleger zusammenarbeitet, dessen
Abtastgeschwindigkeit völlig konstant ist (z. B. Lochscheibenzerleger). Sie ist
jedoch auch dann von Nutzen, w'venn auf der Senderseite eine in gleicher Weise arbeitende
Kathodenstrahlröhre vorhanden ist, weil es ja nicht nur auf eine synchrone Verteilung
ankommt, sondern auch auf eine gleichmäßige Verteilung ner Bildzeilen über die Bildfläche.