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Schaltungsanordnung zur Beseitigung von aus dem Netz kommenden Störungen
in Fernsehgeräten Beim Betrieb von modernen Fernsehkathodenstrahlröhren mit Anodenspannungen
in der Größenordnung von 2ooo Volt und mit einer Durchsteuerung der Kennlinie mit
io Volt Gitterspannung bereitet die erforderliche, sehr weitgehende Beruhigung der
Anoden- und Gittervorspannungen bei deren Erzeugung aus dem Wechselstromnetz sehr
große Schwierigkeiten, da die Spannungsschwankungen auf etwa ein Zehntausendstel
beruhigt werden müssen. Bei der Verbindung einer Fernsehkathodenstrahlröhre mit
den zusätzlichen Empfangsgeräten über einen Kopplungskondensator muß ferner der
Kopplungszweig mit Rücksicht auf die Beseitigung der sogenannten Schleierbildung,
welche durch allmähliche Aufladung des am Gitter der Kathodenstrahlröhre liegenden
Kopplungskondensators 14 in der Abbildung hervorgerufen wird, mit einer weit größeren
Zeitkonstante bemessen werden, als sie der Periodendauer der Bildwechselfrequenz,
das ist die niedrigste zu übertragende Bildinhaltsfrequenz, entspricht. Diese Forderung
muß mit der Forderung nach ausreichender Beruhigung kombiniert werden.
Die
Beruhigung einer solchen Schaltung soll in einfachster Weise ohne kostspielige Beruhigungsmittel
einwandfrei durchgeführt werden. Es ist bereits bei Empfangsgeräten bekannt, die
aus Spannungsänderungen des Speisestroms herrührenden Änderungen des Anodenstroms
durch entgegenwirkende-Spannungsänderungen am Gitter einer Röhre auszugleichen.
Diese bekannte Anordnung unterscheidet sich insofern gegenüber der Erfindung, die
sich mit Kathodenstrahlröhren mit hohen Anodenspannungen befaßt, bei denen Spannungsschwankungen
an der Anode keinen großen Einfluß haben, als hier Gitter- und Kathodenpotential
nicht übermäßig beruhigt zu werden brauchen und die Kompensation der Störspannungen
nicht durch einander entgegenwirkende Spannungen erfolgt.
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Erfindungsgemäß wird bei einer Schaltungsanordnung zur Beseitigung
von aus dem Netz kommenden Störungen in Fernsehgeräten mit einer aus dem Netz gespeisten
Kathodenstrahlröhre eine im Gleichgewicht befindlicheBrückenschaltungbenutzt. In
dieser Brückenschaltung werden zwei diagonal gegenüberliegende Eckpunkte mit den
Polen der Speisespannungsquelle verbunden, während die beiden anderen diagonal gegenüberliegenden
Eckpunkte mit der Kathode bzw. dem Steuergitter der Kathodenstrahlröhre derart verbunden
sind, daß der eine zwischen Steuergitter und dem einen Pol der Speiseanoden= spannungsquelle
liegende Brückenzweig durch die Kopplungselemente zwischen Fernsehempfänger und
Steuergitter gebildet wird, während die übrigen Brückenzweige die Beruhigungselemente
der Speisestromkreise für die Kathodenstrahlröhre enthalten. Diese Brückenschaltung
wird nun auf das Brückengleichgewicht eingestellt, und man erreicht dadurch, daß
Kathoden- und Gitterkreis gleich stark beruhigt sind. Es braucht dann nämlich die
Beruhigung gar nicht vollkommen zu sein (man kann also einfache, d. h. billige Beruhigungsglieder
vorsehen), denn die noch vorhandenen Spannungsschwankungen wirken sich im Bild nicht
aus, da Gitter und Kathode der Kathodenstrahlröhre bei Brummstörungen gleichsinnig
schwanken; der Spannungsunterschied zwischen Gitter und Kathode ist also immer in
jedem Moment unabhängig von der Brummspannung.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ist in der Abbildung dargestellt.
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Der Netzgleichrichter 2 richtet die aus dem Netztransformator i entnommenen
Wechselspannungen gleich. Die Beruhigung erfolgt mittels des Kondensators q., 5
und der Widerstände 13,:2o. Die Heizung der Gleichrichterröhre 2 wird, wie dargestellt,
einer Wicklung3 entnommen, die direkt hinter dieHauptspannungswicklung des Transformators
geschaltet ist; dadurch bleibt die Anwendung besonderer Isolationsmittel für diese
Wicklung 3 erspart. Die Fernsehkathodenstrahlröhre 6 ist durch ihre Anode 7, ihre
Kathode 8 und ihr Steuergitter g schematisch dargestellt. Die Anode 7 liegt an der
Erde io und damit am positiven Pol der Netzschaltung. Die Kathode 8 liegt über den
Widerstand 13 am Minuspol, während das Steuergitter seine Vorspannung über einen
veränderbaren Gitterwiderstand i2, den Widerstand 18 und einen Teil des Beruhigungswiderstandes
13 erhält. Die Zuführung der Bildströme an das Steuergitter g erfolgt über den Kopplungskondensator
1q.. Der Fernsehempfänger 15 ist über den Widerstand 16, der praktisch den Anodenwiderstand
der letzten Verstärkerstufe des Empfängers darstellt, geerdet. Praktisch ist der
Widerstand 16 stets klein gegen den Widerstand 12. Die Beruhigungselemente können
derart bemessen sein, daß eine Brummspannung immer noch vorhanden ist. Dies ist
wesentlich, da eine ideale Beruhigung an sich überhaupt nur schwer erreichbar wäre.
Bei einer Durchsteuerung der Kennlinie der Kathodenstrahlröhre 6 mit io Volt Gitterspannung
und bei der großen Empfindlichkeit des Auges gegen Lichthelligkeitsänderungen im
Bild müßte die relative Brummspannung zwischen Gitter und Kathode kleiner sein als
etwa ein Zehntel der größten Steuerspannung, also kleiner als i Volt. Zweckmäßig
müßte sie o, i Volt betragen. Wollte man die Kathode 8 gegen Erde auf eine Spannungsruhe
von o, i Volt bringen, so müßte man z. B. bei einer Anodenspannung von 2ooo Volt
etwa io--4fach beruhigen. Bei einem dementsprechend großen Widerstand 13 würde man
zuviel von der Anodenspannung verlieren und daher zu einem sehr teuren Hochspannungstransformator
i kommen, und bei sehr großem Kondensator 5 sind wiederum die Kosten für diesen
auf größte Durchschlagsicherheit gebauten Kondensator sehr hoch. Bei den praktisch
als Grenzwert in Frage kommenden Kapazitäten von etwa o,5 yF, die bereits einen
ziemlich großen Raum beanspruchen, und einem Vorwiderstand 13 von 0,3 M.Q
in Verbindung mit einem Spannungsteiler 2o von etwa 2 M.Q läßt sich aber nur eine
Beruhigung von etwa ein Zwanzigstel erreichen. Der Abgriff am Widerstand 2o dient
zur Abnahme von Vorspannungen für eventuell vorhandene zusätzliche Elektroden der
Kathodenstrahlröhre.
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Die Brückenschaltung setzt sich folgendermaßen zusammen: Im ersten
Brückenzweig zwischen Minuspol der Anodenspannungsquelle und der geerdeten Kathode
8 liegt der Beruhigungswiderstand 13, im zweiten Brükkenzweig zwischen der Kathode
8 und dem
Pluspol der Anodenspannungsquelle, d. h. also der geerdeten
Anode 7, liegt der Beruhigungskondensator 5 mit parallel geschaltetem Widerstand
2o. Im dritten Brückenzweig liegt zwischen dem Pluspol der Anodenspannungsquelle
und dem Steuergitter 9 der Kathodenstrahlröhre der Kopplungswiderstand 16 mit dem
Kopplungskondensator 14 in Reihenschaltung. Der - vierte Brückenzweig ist zwischen
dem Steuergitter 9 und dem Minuspol der Anodenspannungsqüelle angeordnet und enthält
den Gitterwiderstand 12 mit einem Kondensator 17 in Reihenschaltung. Es liegen also
an den diagonal gegenüberliegenden Punkten der Brückenschaltung einmal die Kathode
8 und das Steuergitter 9 der Kathodenstrahlröhre und andererseits der Pluspol und
der Minuspol der Anodenspannungsquelle. Macht man nun den Gitterwiderstand 12 oder
den Kondensator 14 oder beide veränderlich, so läßt sich ein definierter Punkt finden,
bei welchem Gitter- und Kathodenbrummspannung gleichphasig und gleich groß sind
und das Bild vollkommen störungsfrei ist. Dieser Punkt ist dadurch gekennzeichnet,
daß das Steuergitter und die Kathode gleich wenig beruhigt sind, so daß beide eine
restliche Brummspannung gegenüber der Erde führen. Alle diese Überlegungen gelten
nur dann, wenn die Zuleitung zum Empfänger 15 und damit die Erdung über dessen Widerstand
16 angeschlossen ist. 17 und i8 sind zusätzliche Glieder, auf die unten noch
näher eingegangen wird.
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Die erfindungsgemäße Anordnung hat den Vorteil, daß billige, weil
klein dimensionierte Beruhigungsmittel verwendet werden können. Dies gilt für den
Gitterkreis besonders bei dem Wert r M.Q für den Gitterwiderstand 12 und 15 ooo
,uF für den Kopplungskondensator 14, weil der kleine Kopplungskondensator 14 ja
auch an der vollen Hochspannung gegen Erde liegt und daher um so billiger ausfällt,
je kleiner er ist.
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Die angegebene Anordnung ermöglicht es zwar, die durch das Brummen
hervorgerufenen Streifen im Bild vollständig zu vermeiden, es treten aber bei der
Übertragung eines Bildes Fehler durch starke Schleierbildung auf.
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Diese Fehler rühren, wie Versuche ergeben haben, davon her, daß die
Zeitkonstante 12, 14 noch zu klein ist. Praktisch muß die Zeitkonstante solcher
Kopplungsglieder mindestens o, z ,uF X i MSZ, d. h. also mindestens lho Sekunde
betragen, möglichst aber noch größer sein. Die Zeitkonstante des beschriebenen Kreises
beträgt aber nur ein Sechstel davon. Zur Vermeidung des Fehlers dienen die Elemente
17, 18, die folgenden Zweck haben: Durch den Überbrückungskondensator
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soll die größte in der Schaltung vorhandene Brummspannung, nämlich die
Spannung an der Anode der Gleichrichterröhre 2, in voller Höhe, also unter Umgehung
der am Widerstand 13 durchzuführenden Gleichspannungsteilung, auf das Steuergitter
9 übertragen werden. Um dies wirklich durchzuführen, ist neben einer ausreichend
großen Kapazität 17 von mindestens o,z ,uF, praktisch o,5 ,uF, welche nur geringen
Spannungsschwankungen ausgesetzt und daher billig ist, ein Vorwiderstand r8 erforderlich,
der groß gegen den Wechselstromwiderstand von 17 ist, nämlich 0,3 bis
0,5 MP. Dann tritt am Punkt z9 die größte Brummspannung der Schaltung auf.
Diese ist um so viel mal größer, als die vorher beschriebene Gleichspannungsteilung
an 13 beträgt. Bei den angegebenen Dimensionen ist die Brummspannung 5- bis 6mal
größer als vorher. Um die nun sofort wieder auftretende Brummstreifenstörung in
der Fernsehröhre zu beseitigen, muß man daher den Brückenzweig 12, 14 so einregeln,
daß wieder Brückengleichgewicht eintritt. Man muß also die Spannungsteilung 12,
14 auf ein Sechstel verringern; das bedeutet aber nichts anderes, als daß durch
Vergrößerung von 12 oder von 14 oder von beiden zusammen die Zeitkonstante dieses
Kreises 6mal größer gemacht wird. Dadurch sind Brummstörungen und Schleierbildung
auf dem Bildschirm gleichzeitig beseitigt. Die praktischen Werte liegen in der Tat
bei 2 MQ für den Widerstand z2 und 30 000,uF für den Kondensator 14 entsprechend
einer Zeitkonstanten etwa o,o6 Sekunden. Die Übertragung ist dann einwandfrei.