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Schaltanordnung zur selbsttätigen Beseitigung der bei elektromagnetischer
Strahlablenkung auftretenden Verzerrungen Bei magnetischer Strahlablenkung in Kathodenstrahlröhren
bereitet @es infolge der Selbstiuduktiion der Ablenkspulen erhebliche Schwierigkeiten,
einen bestimmten vorgegehenen zeitlichen Verlauf der Strahlablenkung, z. B. gemäß
einer Kippkurve, mit möglichst linearem Verlauf zu erzielen. Diese Schwierigkeiten
rühren u. a. davon her, daß Kippschwingungen außer der Grundfrcquenz noch zahlreiche
harmonische Oberwellen besitzen und das Verhältnis des Indiiktivwiderstandes zum
Ohmschen Widerstand bei den Ablenkspulen für die verschiedenen Frequenzen verschieden
ist. Zur Erzielung .c-ines zeitproportionalen von der Linearität nur sehr wenig
abweichenden Verlaufs der Kippkurven, wie sie für Ferusiehüb,ertragimgssyste@me@
insbesondere solche nach dem Zeil@ensprungvcrfahren benötigt werden, müssen auch
noch sehr hohe Oberwellen der Kippgrundfrequenz unverzerrt auf den Kathodenstrahl
einwirken.
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Es wurde zu diesem Zweck vorgeschlagen, Kathodenstrahlröhren für magnetische
Strahlablenkung gleichzeitig mit Ablenkplatten für dieselbe Ablcnkrichtung zu versehen,
wobei die tiefen Frequanzen den Spulen, die hohen Frequenzen den Ablenkplatten zugeführt
werden sollen. Auch mit derartigen Anordnungen konnte keine befriedigende Lösung
der vorerwähnten Schwierigkeiten erzielt «erden;
denn es wurde dadurch
lediglich der Frequenzabstand zwischen tiefster und höchster, auf dasselbe Ablenlnnittel
einwirkender Frequenz verringert, während grundsätzlich die gleichen Schwierigkeiten
hinsichtlich der verzerrungsfreien gleichzeitigen übertragung von Grundfrequenz
und Harmonischen weiterbestehen. Bei derartiger Strahlablenkung wird infolgedessen
die tatsächliche Ablenkkurve jeweils um einen gewissen Betrag von der idealen Sägezahnform
abweichen.
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Es ist bekannt, die Kurvenform des Ablenkstromies durch entsprechende
Scbaltelemente derart zu verzerren, daß die vom Ablenksystem herrührenden Verzerrungen
gerade kompensiert werden. Diese Vorverzerrung läßt sich jedoch in der Praxis nur
schwer mit der erforderlichen Genauigkeit durchführen und, insbesondere bei schwankenden:
Betriebsverhältnissen, ergeben sich solche Abweichungen des Kurvenverlaufs von der
vorgeschriebenen Form, daß diese den an Präzisionsinstrumente gestellten Anforderungen
nicht genügt. Es ist ferner bekannt, zur Kompensation der von einer Wechselstromrestkomponente
herrührenden Bildverzerrung in der Kathodenstrahlröhre besondere Hilfselektroden
anzuordnen. Bei den bisher bekanntgewordenen derartigen Anordnungen ergibt sich
jedoch der Nachteil, daß die Baulänge der Kathodenstrahlröhre hierdurch @erheblich
vergrößert wird.
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Erfindungsgemäß werden zur selbsttätigem. Beseitigung der bei elektromagnetischer
Strahlablenkung auftretenden Verzerrungen der Strahlablenkung aus dem Ablenkkreis
an einem Ohmschen Widerstand dem sägezahnförmigen Ablenkstrom proportionale Spannungen
abgenommen, die von besonders erzeugten idealen sägezahnförmigen subtrahiert werden,
und die Differenz dieser beiden Spannungen steuert eine Verstärkerröhre, in deren
Anodenkreis zusätzliche elektrostatische Ablenkmittel, die in derselben zur Strohlachse
senkrechten Ebene «drksam sind wie die eigentlichen elektromagnetischen Strahlablenkmittel,
derart angeordnet sind, daß sich eine zeitproportionale Strahlablenkung ergibt.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung erfolgt die selbsttätige Beseitigung
der bei elektromagnetischer Strahlablenkung auftretenden Verzerrungen dadurch, daß
die an den Ablenkspulen auftretenden Spannungsimpulse den zusätzlichen elektrostatischen
Ablenkmitteln, die in derselben zur Strohlachse senkrechten Ebene wirksam sind wie
die: eigentlichen elektromagnetischen Strahlablenkmittel, derart als Korrekturimpulse
zugeführt werden, daß sich eine zeitproportionale. Strahlablenkungergibt. Es ist
zweckmäßig, hierbei Diodenstrecken zu verwenden, welche die durch die zusätzlichen
Ablenkmittel bewirkte Kompensation nur während des Sägezahnhinlaufs wirksam machen.
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Durch Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltanordnungen lassen sich
Sägezahnkurven sehr großer Genauigkeit herstellen, und diese Genauigkeit bleibt
auch bei schwankenden Betriebsverhältnissen, beispielsweise Spannungsschwankungen,
erhalten.
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Derartige zusätzliche Ablenkeinrichtungen können in gewissen Fällen
mit besonderem Vorteil für beide Koordnatenrichtungen varsesehen werden. Ferner
ermöglicht das erfindungsgemäße Kompensationsverfahren auf einfache Weise die bisher
schwierige Beseitigung der durch Einschwingvorgänge hervorgerufenen Verzerrungen
des Verlaufes der Kippkurven, die insbesondere beim Beginn des Kurvenanstieges störend
in Erscheinung treten.
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Die auf elektrostatischem Wege bewirkte Korrektur des Kathodenstrahls
erfordert nur eine verhältnismäßig sehr geringe Energie, da die Steuerung praktisch
leistungslos erfolgt. Die zur Korrektur der Ablenkkurve auf den Elektronenstrahl
auszuübenden kompensierenden Kräfte sind verhältnismäßig gering im Vergleich zu
den Ablenkkräftten selbst und können daher unschwer ohne erheblichen Mehraufwand
dem Kippgerät selbst entnommen werden. Anderseits kann auch der Abstand der Abl:enkplatten
von der Strohlachse verhältnismäßig groß gewählt «-erden, so daß kein wahrnehmbarer
Astigmatismus durch die elektrischen Ablenkplatten verursacht wird.
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Die zur Kompensation erforderlichen Spannungen werden zw eckmäßigerweise
am den Ablenkspulen selbst abgenommen, z.B. über ein Potentiometer, wobei vorteilhafterweise
eine an und für sich bekannte Diodenscbaltung zum Herausschneiden des für die Kompensation
benötigten Spannungsbereichs Verwendung findet. Die richtige Amplitude wird an dem
parallel zur Ablenkspule liegenden P-otentiometer abgegriffen und die richtige Phasenlage
ein für allemal durch richtige Polung der Ablenkplattenanschaltung bewirkt. Wenn
die durch Ablenkplatten bewirkte Kompensation nur während des Vorlaufs wirksam sein
soll, so wird durch Anordnung geeigneter Schaltmittel die Wirkung der Ablenkplatten,
z. B. mittels einer Diodenschaltung, während des Vorlaufs verhindert.
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Im nachstehenden, wird die Erfindung an Hand der Fig. i bis G beschrieben.
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In Fig. i ist durch die beiden geraden Teilstücke a,b der gewünschte
zeitliche Verlauf der Ablenkung A des Elektronenstrahls einer Braunschen Röhre dargestellt.
Infolge verschiedener störender Einflüsse, z. B. exponentieller Krümmung der Ladespannungskurv
e
des Kippkondensators, wird die tatsächliche Ablenkung gemäß den
Kurvenstücken a', b' erfblgen. -Fig. = zeigt den zeitlichen Verlauf der Abweichung
tl' der durch die Ablenkspulen bewirkten Ablenkung von der gewünschten Ablenkung.
Werden daher den Ablenkplatten Spannungen zugeführt, die der jeweiligen Abweicheng
A' proportional sind, sz) wird bei geeigneter Wahl der. Größe dieser Kompensationsspannungen,
z. B. einmaliger Einstelluni - eines Potentiometerseine völlige Anpassung der durch
Superposition der Ablenkkräfte erzielten resultierenden Ablenkung an die gewünschte
Ablenkhurve erreicht.
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In Fig. 3 ist durch die. Kurve c der zeitliche Verlauf der durch die
Ablenkspulen bewirkten Ablenkung des Elektronenstrahls dargestellt, wie er sich
z. B.ergib t, -,wenn die höheren Harmonischen :der Kippschwingungen fehlen bzw.
weniger verstärkt werden als die Grund-Schwingung.
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Fig. 4: zeigt die bei einem- Kurvenverlauf nach Fig. 3 sich :ergebenden
Abweichungen A,' der Kurve c in Fig. 3 gegenüber dem gewünschten Kurvenverlauf (Linsenzug
a, b in Fig: 3). Bei derartigen Verzerrungen läßt sich in ähnlicher Weise, wie vorstehend
angegebeuz, eine vollständige Kompensation der Ab-Lenkungsfehler erzielen.
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In Fsg. 5 ist die eine Ausführungsform derErfindung schematisch dargestellt.
Der von der Ablenkungseinrichtung, z. B. Zeilenkippgerät, gelieferte Strom wird
über die Klemmen i und z. den Ablenkspulen 3 und 4 zugeführt. In Serie zu den Ablenkspulen
ist lein Widerstand 5 angeordnet, der vom Spulenstrom durchflossen wird. Die am
Widerstand 5 abgegriffene Spannung ist daher der durch die Spulen bewirkten Strahlablenküng
proportional. Den Klemmen 6 und 7 wird seine in geeigneter Weise, z. B. periodische.
Aufladung eines Kondensators über .eine Diodenstrecke erzeugte Spannung zugeführt;
deren zeitlicher Verlauf der gewünschten Strahlablenkttng prioportional ist. Die
Differenz dieser beiden Spannungen entspricht der jeweiligenzu kompensierenden Abweichung
A'. Die Differenz dieser Spannungen wird :daher durch Gegeneinanderschaltung dem
durch eine Gitterbätterie S entsprechend vorbespanritem Steuerguter 9 einer Elektronenröhre
ro zugeführt, deren Anodenstrom infolgedessen der je.«-eilig<:n Abweichung A'
proportional ist. Im Anodenkreis der durch eine belicbibe Spannungsquelle i i gespeisten
Elektronenröhre ro ist ein Widerstand 12 vorgesehen; und die an diesem Widerstand
auftretenden , Spannungen werden in geeigneter Weise über die Leitungen 13 Und 14
den zur Kompensation dienenden Ablenkplatten i 5 zugeleitet. Fig. 6 zeigt die andere
Ausführungsform-der Erfindung: Über die Klemmen i und 2 wird der Strom den Ablenkspulen
3 und 4 zu,eführt. Die beim Beginn des Vorlaufs und beim Beginn des Rücklaufs an
den Spulen auftretenden Spanmtngsspitzen werden in geeigneter Weise über den Kondensator
16 und den Widerstand 17,einer @entsprechend vorgespannten Diodenstrecke 18 zugeleitet.
Durch entsprechende Poleng der Diodenstreckewird erzielt, daß entweder nur die beim
Beginn des Vorlaufs :oder nur die beim Beginn des Rücklaufs auftretende Spannungsspitze-einen
Stromfluß im Widerstand 19 bewirkt. Der am Widerstand i gentstehende Spannungsabfall
wird über die Leitungen 2o und 2r den zur Kompensation dienenden. Ablenkplatten
2z zugeführt. Sollen jedoch sowohl die beim Vorlaufbeginn als auch die beim Rücklaufbeginn
entstehenden Spannungsspitzen zur Kompen= sation verwendet werden, so ist dies durch
eine Parallelschaltung zweier, gegebenenfalls verschieden vorgespannter Diodenstrecken
möglich. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die zur Kompensation dienenden Ablenkplatten
derart anzuordnen, daß sie auf den Elektronenstrahl an derselben Stelle kompensierend
einwirken, an der er durch Einwirkung der Magnetspulen abgelenkt wird.
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Es kann zweckmäßig sein, die Ablenkplatten aus einem Material herzustellen,
das eianemöglichst geringe abschirmende Wirkung für die elektromagnetischen Kraftlinien
besitzt, z. B. Widerstandsmaterial, Halbleiter u. dgl. Die Dicke der Ablenkplatten
kann sehr gering gewählt werden, se, daß auch aus diesem Grunde die abschirmende
Wirkung der Platten für die verhältnismäßig niedrigen Ereqwenzen der Kippschwingung
nur gering sein wird. Für bestimmte Ausführungsformen von Kathodenstrahlröhren kann
hierbei eine besondere Anordnung und Eormgebung der Ablenkplatten vorteilhaft sein,
z: B. ein metallischer Wandbeilag ioder Außensteuerelektroden.