DE715879C

DE715879C - Circuit to compensate for the anode voltage fluctuations that occur during the operation of intensity-controlled cathode ray tubes

Info

Publication number: DE715879C
Application number: DEF87625D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Fritjof Rudert; Dr Erich Schwartz
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1939-11-16
Filing date: 1939-11-17
Publication date: 1942-01-08

Description

Schaltung zum Ausgleich der beim Betrieb intensitätsgesteuerter Kathodenstrahlröhren auftretenden Anodenspannungsschwankungen Die Erfindung bezieht sich auf Schaltungen für Kathodenstrahlröhren, wie, sie insbesondere beim Fernsehen verwandt werden, deren Elektronenstrahl in seiner Intensität gesteuert wird. -Zur Steuerung der Intensität eines Kathodenstrahls hat es sieh weitgehend eingeführt, das Potential einer' in Kathodennähe befindliehen Steuer- - oder Wehneltelektrode zu ändern. Bei diesem Verfahren: bleibt im: allgemeinen,die- Spannungsdifferenz zwischen Kathode und Anode konstant,. Wenn auch die Elektronen beim Durchlaufen der Wehneltblende ein abbremsendes Feld passieren müssen, -so ist doch -die Elektronenendgeschwindigkeit--nach dem Passieren der Anodenblende unabhängig von der Steuerspannung an der Wehneltelektrode. Durch die Belastungsabhängigkeit der verwendeten Spannungsquelle, d. h. im allgemeinen des Netzanschlußgerätes, tritt jedoch aus rein technischen Gründen eine Schwankung der gesamten Anodenspannung auf. Im folgenden werden diese Verhältnisse zunächst an Hand der bekannten Steuerungsverfahren beschrieben.Circuit to compensate for the intensity-controlled cathode ray tubes during operation occurring anode voltage fluctuations The invention relates to circuits for cathode ray tubes, as they are used in particular in television, whose electron beam is controlled in its intensity. -To control the intensity of a cathode ray it has largely introduced the potential of an 'in To change the control or Wehnelt electrode located close to the cathode. With this one Procedure: remains in general: the voltage difference between cathode and anode constant,. Even if the electrons decelerate as they pass through the Wehnelt diaphragm Field must pass, -that is -the final speed of electrons - after the Passing the anode screen regardless of the control voltage on the Wehnelt electrode. Due to the load dependency of the voltage source used, i. H. in general of the power supply unit, there is a fluctuation for purely technical reasons of the total anode voltage. In the following these relationships will be discussed first described on the basis of the known control method.

Die Fig. r und a zeigen Schaltbilder zur Steuerung von Kathodenstrahlröhren,- Fig. g eine Steuerkennlinie einer Kathodenstrahlröhre und Fg. q. Stromspannungskennlinien eines NetzanschlLißgerätes. Fig. i zeigt die sog. Wehneltsteuerung. In dieser enthält die Kathodenstrahlröhtc i eine Kathode 2, eine Steuerelektrode (Wehneltzylinder) 3 und eine Anode ¢. Die Steuerspannung Usi liegt an den Klemmen 5 und 6 zwischen Kathode 2 und Wehneltzylinder 3, die Anodenspannung U" an den Klemmen 7 und ä zwischen Kathode 2 und Anode 4.. Der an den Klemmen 7 und $ liegende Widerstand 9 stellt den Innenwiderstand RF der Anodenspannungsquelle dar. Widerstand io ist der Außenwiderstand R", -dessen Benutzung sich meist vorteilhaft erweist. Die Kathode liegt an festem Potential, beispielsweise an Erde. Betreibt mau eine Kathodenstrahlröhre nach dieser Schaltung, so ergibt sich für die Elektronengeschwindigkeit U, U, = U. -i« (Ra + RL) Ein anderes weniger gebräuchliches Verfahren der Intensitätss:euerung besteht darin, daß niän die Spannungsdifferenz zwischen Wehneltzylinder und Anode konstant hält und das Potential der Kathode mit, der. Steuerspannung veränderlich macht. Dieser Fall ist in Fig.2 dargestellt, bei der die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. i verwandt sind. Der Wehneltzylinder liegt an festem Potential beispielsweise an Erde. Hier ist die Elektronenendgeschwindigkeit U, gegeben durch die Gleichung U, - U. + Ust - da (Ra + R£) Man sieht also, daß die Elektronenendgesehwindigkeit aus drei Gründen schwankt: Einmal wegen des Spannungsabfalls am Belastungswiderstand der Röhre, zweitens wegen des endlichen Innenwiderstandes der Spannungsquelle und zum dritten wegen der sich der Anodenspannung additiv überlagernden Steuerspannung.FIGS. R and a show circuit diagrams for the control of cathode ray tubes, FIG. G shows a control characteristic of a cathode ray tube and FIG. Q. Voltage characteristics of a power supply unit. Fig. I shows the so-called. Wehnelt control. In this, the cathode ray tube contains a cathode 2, a control electrode (Wehnelt cylinder) 3 and an anode [. The control voltage Usi is at terminals 5 and 6 between cathode 2 and Wehnelt cylinder 3, the anode voltage U "at terminals 7 and ä between cathode 2 and anode 4 .. The resistor 9 at terminals 7 and $ represents the internal resistance RF of The anode voltage source. Resistance io is the external resistance R ″, the use of which is usually advantageous. The cathode has a fixed potential, for example earth. If you operate a cathode ray tube according to this circuit, then the electron velocity U, U, = U.-i «(Ra + RL) results. Another less common method of intensity control consists in the fact that the voltage difference between the Wehnelt cylinder and anode is never constant holds and the potential of the cathode with that. Makes control voltage changeable. This case is shown in FIG. 2, in which the same reference numerals as in FIG. I are used. The Wehnelt cylinder is connected to a fixed potential, for example to earth. Here is the final electron velocity U, given by the equation U, - U. + Ust - da (Ra + R £) So you can see that the final electron velocity fluctuates for three reasons: firstly because of the voltage drop across the load resistance of the tube, secondly because of the finite Internal resistance of the voltage source and, thirdly, because of the control voltage which is additively superimposed on the anode voltage.

Derartige -- Spannungsschwankungen haben zur Folge, daß sowohl die Ablenkempfindlichkeit wie .die Schärfe des Fluoreszenzfleckes zusammen mit der Steuerung der Fleckhelligkeit schwanken, wenn man nicht die ablenkenden und konzentrierenden Felder entsprechend ändern will. Letzteres erscheint zwar möglich, ist aber technisch sehr schwierig. Man hat sich deshalb bisher bemüht, alle drei Anteile der Spannungsschwankung möglichst klein zu halten. Man versuchte dazu sowohl Netzanschlußgeräte möglichst kleiner Belastungsabhängigkeit als auch möglichst kleine Außenwiderstände zu benutzen. Eine Verkleinerung dieses Außenwiderstandes oder gar ein Wegfall desselben bedeutet aber eine Gefährdung für den Röhrenbetrieb, da ein solcher von einigen roo. kOhm im Falle von Überschlägen innerhalb der Röhre als Schutzwiderstand wertvolle Dienste leistet. Um den dritten Anteil der Spannungsschwankung auszuschalten, hat man bisher die Steuerung der Kathode überhaupt verworfen und ist bei technischen Ausführungen bei der Wehneltzylindersteuerung geblieben. Auf diese Weise versuchte " man also alle drei Anteile möglichst klein zu halten und mußte infolgedessen auf mehrere technische Vorteile verzichten. Die bisher an Hand der Fig. i und 2 beschriebene Wirkungsweise der Steuerungsverfahren .für Kathodenstrablröhren tritt unabhängig vom Verwendungszweck derselben auf. Beispielsweise bei der Bilderzeugung beim Fernsehen machen sich diese Erscheinungen durch Schwankungen in der Größe der Rasterfläche und in der Schärfe des Bildes bemerkbar.Such - voltage fluctuations have the consequence that both the Deflection sensitivity such as the sharpness of the fluorescent spot together with the control The spot brightness will vary if you don't look at the distracting and focusing Wants to change fields accordingly. The latter seems possible, but it is technical very difficult. Efforts have therefore been made so far to find all three components of the voltage fluctuation to keep it as small as possible. Attempts were made to use both network connection devices as much as possible smaller load dependency as well as the smallest possible external resistances. A reduction in this external resistance or even the elimination of it means but a hazard to the tube operation, as such from some roo. kOhm valuable service as a protective resistor in the event of flashovers within the tube perform. So far, one has to switch off the third part of the voltage fluctuation the control of the cathode is discarded at all and is in technical designs stayed with the Wehnelt cylinder control. This is how you tried "so to keep all three shares as small as possible and consequently had to reduce them to several forego technical advantages. The previously described with reference to FIGS Mode of operation of the control method. For cathode ray tubes occurs independently of the intended use of the same. For example, when generating images while watching television these phenomena are caused by fluctuations in the size of the grid area and noticeable in the sharpness of the image.

Die vorliegende Erfindung beseitigt die vorgenannten Mängel und benutzt dazu die aus den angegebenen Gründen gewöhnlich nicht verwendete Schaltung nach Fig.2. Sie besteht darin, bei der Steuerung der Kathode den Innenwiderstand des Netzanschlußgerätes sowie den Außenwiderstand im Röhrenkreis so zu wählen, daß die Steuerspannung praktisch gleich der Summe der Spannungsabfälle ist, die bei einer Änderung des Stahlstromes an diesen Belastungswiderständen auftreten.The present invention overcomes and utilizes the foregoing deficiencies to do this, follow the circuit that is usually not used for the reasons given Fig. 2. It consists in controlling the internal resistance of the cathode Power supply unit as well as the external resistance in the tube circuit so that the Control voltage is practically equal to the sum of the voltage drops that occur at a Changes in the steel current occur at these load resistors.

Bei der Steuerung -an der Kathode muß man zur Erzeugung eines hellen Bildpunktes die Kathode negativer machen, die gesamte Röhrenspannung wird also vergrößert. Durch den einsetzenden größeren Anodenstrom steigt damit der Spannungsabfall am Außen-%#@dder-Btand i o und am Innenwiderstand 9; was aber die an der Röhre liegende Spannung verringert. Bei dieser Steuerung und passender Bemessung von Ra und Ri läßt es sich erreichen, daß die beiden Effekte sich praktisch aufheben. Das ist der Fall, wenn Usf=iQ (R"+ Rt) ist: Durch diese Maßnalgne kann man also einmal einen Schutzwiderstand benutzen, der groß genug ist, um die Röhre gegen Überschläge zu sichern, kann außerdem ein Netzanschlußgerät benutzen mit einer weit größeren Belastungsabhängigkeit als bisher, was zu einer Verbilligung des Gerätes führt, und erreicht dabei drittens, daß die Schwankungen der Betriebsspannung dennoch kleiner werden als bisher.When controlling -at the cathode you have to generate a bright Image point make the cathode more negative, so the total tube voltage is increased. As a result of the larger anode current that occurs, the voltage drop on the increases Outside -% # @ dder-Btand i o and on the internal resistance 9; but what the one lying on the tube Tension decreased. With this control and appropriate dimensioning of Ra and Ri it can be achieved that the two effects practically cancel each other out. That is the case when Usf = iQ (R "+ Rt): By means of these measures one can thus once a Use a protective resistor that is large enough to protect the tube against flashovers secure, can also use a power supply unit with a far greater load dependency than before, which leads to the device becoming cheaper, and thirdly, that the fluctuations in the operating voltage are still smaller than before.

Da die Kennlinie der Kathodenstrahlröhre nicht geradlinig verläuft und im unteren Ast der Kennlinie große Änderungen der Steuerspannung nur relativ kleine Spannungsabfälle an den beiden Widerständen zur Folge hat, während sich im oberen Ast der Kennlinie die auftretenden Spannungsabfälle pro Volt Gitterspannungsänderung vergrößern, läßt sich über das ganze Steuerbereich nur ein angenäherter Ausgleich erzielen, der jedoch für alle praktischen Fälle genügt. Man wird also technisch den bei der Auswahl< von R" und Rt zu benutzenden Wert so bestimmen, daß. de Steuerspannung in der Mitte des benutzten Kennlinienintervalls gerade kompensiert wird, oberhalb unterkompensiert und unterhalb -überkompensiert bleibt. - Wie Pig. 3, die eine Steuerkennlinie einer Kathodenstrahlröhre darstellt, zeigt, ist es zweckmäßig, daß der absolute Kompensationspunkt an der Stelle z r liegt.Because the characteristic of the cathode ray tube is not straight and in the lower branch of the characteristic, large changes in the control voltage are only relative causes small voltage drops across the two resistors while im The upper branch of the characteristic curve shows the voltage drops that occur per volt of the grid voltage change can only be approximated over the entire control range achieve, which is sufficient for all practical cases. So you get technical with the selection <of R "and Rt determine the value to be used that. de control voltage just compensated in the middle of the characteristic interval used remains undercompensated above and overcompensated below. - Like Pig. 3, which shows a control characteristic of a cathode ray tube, it is appropriate to that the absolute compensation point lies at the point z r.

rn diesem Zusammenhang 'ist es günstig, Netzanschlußgeräte au: verwenden,, deren Strömspannüngskennlinie, wie in Fig. ¢'Kurvet.'I darstellt, zunächst steil und dann flacher verläuft. In diesem Falle liefert der Innenwiderstand des Netzanschlußgerätes bei einsetzendem Anodenstrom zunächst den wesentlichen Teil der kompensierenden Spannung, während im Fall größerer Anodenströme der Schutzwiderstand der Röhre diesen Teil.zur Verfügung stellt.. Netzanschlußgeräte mit einer Belastungskennlinie entsprechend der Kurve II in Fig. q. sind ungünstiger, da sie genau wie der Schutzwiderstand im unteren Intervall der Steuerkennlinie zu kleinen Spannungsabfällen und im oberen zu großen- Abfällen führen.In this context, it is beneficial to use power supply units. whose flow voltage characteristic, as shown in Fig. ¢ 'Curve.'I, is initially steep and then runs flatter. In this case, the internal resistance of the power supply unit delivers at the onset of the anode current initially the essential part of the compensating Voltage, while in the case of larger anode currents, the protective resistance of the tube reduces this Part.available .. Power supply units with a load characteristic accordingly of curve II in Fig. q. are less favorable because they are exactly like the protective resistor to small voltage drops in the lower interval of the control characteristic and in the upper interval lead to large-scale waste.

Claims

'PATENT CLAIMS: i: Circuit to compensate for the intensity-controlled during operation Cathode ray tubes, especially television tubes, occurring anode voltage fluctuations, characterized in that, when controlling the cathode, the internal resistance of the power supply unit and the external resistance in the tube circuit are selected in such a way that that the - sum of when the beam current changes at these load resistors occurring voltage drops is practically the same as the control voltage.

2. Circuit according to claim r, characterized in that when using a curved pipe joint line the load resistances are dimensioned so that the exact compensation in the Takes place in the middle of the characteristic interval used.

3. Circuit according to claim i, indicated by. the use of a power supply unit, its load characteristic drops sharply in the first part and less sharply in the second part. -