Schaltung zum Erzeugen von Kippspannungen mit sägezahnartigem Verlauf
durch Ladung und Entladung eines Kondensators Für die Zeitablenkung bei Oszillographen
sowie vor allem für Bild- und Zeilenablenkung des Kathodenstrahles von Fernsehröhren
benötigt man bekanntlich elektrische Schwingungen, deren Spannungsverlauf den Charakter
einer Sägezahnkurve trägt. Elektrische Schwingungen dieser Art pflegt man mit Hilfe
von sogenannten Kippgeräten unter Benutzung eines Kondensators herzustellen, der
über verschiedene Widerstände abwechselnd geladen und entladen wird. Da sich aber
die Stromstärke, welche durch einen Ohmschen Widerstand fließt, mit absinkender
Klemmenspannung vermindert, stellt der zeitliche Verlauf der Klemmenspannung an
einem Kondensator, den man über einen Ohmschen Widerstand lädt öder entlädt, stets
eine gekrümmte Kurve dar, und es bedarf besonderer Hilfsmittel, um den so entstehenden
Spannungsverlauf in die erforderliche Gestalt einer sägezahnartigen Zickzackkurve
zu überführen, innerhalb deren mindestens der unter dem kleineren Winkel zur Zeitachse
stehende, die Ablenkung während der Aufzeichnungsphase bewirkende Kurvenast praktisch
geradlinig verläuft.Circuit for generating breakover voltages with a sawtooth curve
by charging and discharging a capacitor For the time deflection in oscilloscopes
and above all for image and line deflection of the cathode ray of television tubes
As is well known, one needs electrical oscillations, the voltage curve of which defines the character
a sawtooth curve. Electrical vibrations of this kind are maintained with help
of so-called tilting devices using a capacitor to produce the
is alternately charged and discharged via different resistors. But since
the current intensity flowing through an ohmic resistance, with decreasing
Terminal voltage is reduced, the time profile of the terminal voltage is set
a capacitor that is charged or discharged via an ohmic resistor
represents a curved curve, and it requires special tools to the resulting
Stress curve in the required shape of a sawtooth-like zigzag curve
to convert, within which at least the one at the smaller angle to the time axis
standing branch of the curve causing the deflection during the recording phase is practical
runs in a straight line.
Schaltungen, welche dieses Ziel erreichen, sind an sich bekannt. Sie
benutzen meist die Krümmung der Kennlinie von besonders ausgewählten
Elektronenröhren,
die dabei zur Verstärkung des von der primären W iderstand-Kondensatorschaltung
(sog. C R-Schaltung) gelieferten Wechselstromes dienen und die unerwünschte Durchbiegung
des primärseitigen Spannungsverlaufes kompensieren. Da aber die Abweichungen, welche
die Kurve der Ausgangsspannung eines Kippgerätes von dem theoretisch geforderten,eradlinigen
Verlauf im langsam ansteigenden Kurvenast zeigen darf, beispielsweise für die Strahlablenkung
bei Fernsehröhren nur etwa i I I', betragen dürfen, benötigte man meist eine Reihenschaltung
von mehreren Röhren in sorgfältig abgestimmten Kaskadenschaltungen. Häufig wurde
hierbei zwischen diesen Röhren noch durch entsprechende Siebmittel eine Hervorhebung
der höheren Harmonischen herbeigeführt, da eine Sägezahnkurve ja nach den Fournierschen
Sätzen bekanntlich als die Überlagerung einer großen Reihe von Sinusschwingungen
verschiedener Amplitude angesehen werden kann, deren Frequenz ein geradzahliges
Vielfaches der Grundfrequenz ist; man gelangte also zu recht verwickelten und, verstärkertechnisch
gesehen, ziemlich unwirtschaftlichen Schaltungen, zumal sich die angestrebte Kompensation
der primärseitigen Krümmung des Spannungsverlaufes mir erzielen ließ, wenn man im
unteren gekrümmten Teil der Röhrenkennlinien arbeitete und sich demnach auf eine
verhältnismäßig schlechte Ausnutzung der verfügbaren Ladespannung und des Verstärkungsgrades
der Röhren beschränkte.Circuits that achieve this goal are known per se. she
mostly use the curvature of the characteristic of specially selected ones
Electron tubes,
which is used to amplify the resistance from the primary capacitor circuit
(so-called C R circuit) supplied alternating current and the unwanted deflection
compensate for the voltage curve on the primary side. But since the deviations, which
the curve of the output voltage of a tilting device from the theoretically required, rectilinear
May show course in the slowly rising branch of the curve, for example for the beam deflection
for television tubes may only be about i I I ', a series connection was usually required
of several tubes in carefully coordinated cascade connections. Frequently became
In this case, an emphasis is placed between these tubes by means of appropriate sieve means
of the higher harmonics, since a sawtooth curve according to Fournier's
Theorem is known as the superposition of a large series of sinusoidal waves
different amplitude can be viewed, the frequency of which is an even number
Is a multiple of the fundamental frequency; So you got to quite complicated and, amplifier-related
seen quite uneconomical circuits, especially since the desired compensation
the curvature of the tension on the primary side, if one in the
lower curved part of the tube characteristics worked and therefore on a
relatively poor utilization of the available charging voltage and the degree of amplification
of tubes restricted.
Es ist zwar auch schön versucht worden, mit einer einzigen Röhre Kippschwingungen
mit sägezahnartigem Spannungsverlauf zu erzeugen und sich hierbei zum Ausgleich
der erwähnten Abweichungen einer Röhre mit durchhängender Kennlinie zu bedienen.
Anordnungen dieser Art ergeben jedoch ebenfalls eine ungenügende Ausnutzung der
verfügbaren Spannungen und erfordern überdies, daß die Röhren einzeln sorgsam ausgesucht
werden; die sich ergebenden Schaltungen gestatten es also nicht, serienmäßige Röhren
zu verwenden bzw. einen Röhrenaustausch vorzunehmen. Die Erfindung betrifft eine
Schaltung zum Erzeugen von Kippschwingungen mit sägezahnartigem Verlauf, welche
das gleiche Ziel mit wesentlich vereinfachten :Mitteln sowie mit erheblich wirtschaftlicherer
Ausnutzung der verfügbaren Spannungen und Röhrenkennlinien ermöglicht.It is true that attempts have also been made to achieve tilting oscillations with a single tube
to generate with a sawtooth-like voltage curve and to compensate for this
to use the mentioned deviations of a tube with sagging characteristic.
However, arrangements of this type also result in insufficient utilization of the
voltages available and also require that the tubes individually selected carefully
will; the resulting circuits do not allow standard tubes
to use or replace the tubes. The invention relates to a
Circuit for generating tilting vibrations with a sawtooth-like course, which
the same goal with much simplified: means as well as with much more economical
Utilization of the available voltages and tube characteristics enables.
Nach der Erfindung lassen sich mittels einer einzigen Elektronenröhre
Kippschwingungen mit einwandfrei sägezahnartigem Spannungsverlauf unter sehr wirtschaftlicher
Ausnutzung der verfügbaren Spannungen dadurch erzielen, daß das den Grundverlauf
der Spannungen bestimmende RC-Glied mit weiteren Kapazitäten und Widerständen zu
einem zweipoligen Netzwerk zusainmengeschaltet ist, derart, daß durch Summenwirkung
der gewünschte, vorzugsweise geradlinige Spannungsverlauf entsteht. Die Kippschwingschaltung
der Röhre kann dabei in beliebiger Weise gewählt sein; am besten legt man die CR-Glieder
in an sich bekannter Weise in den Gitterkreis und sieht zwischen Gitter- und Anodenkreis
eine Rückkopplung vor, die bewirkt, daß bei entladenem Gitter eine Hochfrequenzschwingung
einsetzt, welche das Gitter auf eine hohe negative Spannung auflädt und infolgedessen
plötzlich abreißt, um erst dann wieder einzusetzen, wenn sich das Gitter über die
CR-Glieder erneut entladen hat.According to the invention can be by means of a single electron tube
Tilting oscillations with a perfectly sawtooth-like voltage curve under very economical conditions
Use of the available voltages achieve that the basic course
the voltage determining RC element with additional capacitances and resistances
a two-pole network is interconnected in such a way that by cumulative effect
the desired, preferably straight, voltage curve is created. The relaxation circuit
the tube can be chosen in any way; it is best to place the CR links
in a manner known per se in the grid circle and sees between the grid and anode circle
a feedback, which causes a high frequency oscillation when the grid is discharged
used, which charges the grid to a high negative voltage and consequently
suddenly tears off, only to be used again when the grille is over the
Has discharged CR links again.
Eine Schaltung dieser bekannten Art zeigt Fig. i. Zwischen dem Anodenkreis
und dem Gitterkreis der Röhre V liegt als Rückkopplung der Hochfrequenztransformator
PS. Das Gitter der Röhre V liegt über den Kondensator C, dem ein Widerstand R parallel
geschaltet ist, an positiver Vorspannung. Legt man Anodenspannung an die Röhre,
so schwingt diese an, wobei ihr Gitter sich in bekannter Weise von selbst schrittweise
negativ auflädt, bis die betreffende Schwingung nach sehr kurzer Zeit wieder abreißt
und nunmehr der Aufladung des Kondensators C seine Entladung über den Widerstand
R folgt. Die Kippspannung wird dabei an den Klemmen des Kondensators C abgenommen;
sie zeigt zunächst noch nicht den geforderten, geradlinigen Verlauf der Kurve, welche
das Absinken dieser Klemmenspannung in Abhängigkeit von derjenigen Zeit wiedergibt,
die jeweils seit Erreichung der maximalen Aufladespannung verflossen ist.A circuit of this known type is shown in FIG. Between the anode circle
and the grid circle of the tube V is the feedback of the high-frequency transformer
PS. The grid of the tube V is connected to the capacitor C, to which a resistor R is parallel
is connected to positive bias. If you apply anode voltage to the tube,
so this oscillates, with its grid gradually adjusting itself in a known manner
charges negatively until the oscillation in question breaks off again after a very short time
and now the charging of the capacitor C its discharge through the resistor
R follows. The breakover voltage is taken from the terminals of the capacitor C;
it does not initially show the required, straight course of the curve, which
shows the drop in this terminal voltage as a function of the time
which has elapsed since the maximum charging voltage was reached.
Nach der Erfindung wird nun das in Fig. i dargestellte CR-Glied durch
weitere passend abgestimmte CR-Glieder zu einem Netzwerk ergänzt, dem die Spannung
an zwei Punkten zugeführt wird. Eine Anordnung dieser Art zeigt Fig. 2. Dem die
Grundschwingung erzeugenden Glied Cl, R1 ist hier einerseits der Kondensator C,
über den Widerstand R2 parallel gelegt und andererseits das Glied C3, R3 in Reihe
geschaltet. Die Kippspannung C#k wird dabei an den beiden hintereinandergeschalteten
Kondensatoren Cl, C3 abgenommen.According to the invention, the CR element shown in Fig. I is now through
further appropriately matched CR elements are added to form a network that the tension
is fed at two points. An arrangement of this type is shown in FIG
Element Cl, R1 generating the fundamental oscillation is here on the one hand the capacitor C,
placed in parallel across the resistor R2 and, on the other hand, the element C3, R3 in series
switched. The breakover voltage C # k is applied to the two series-connected
Capacitors Cl, C3 removed.
In dieser Schaltung erhält man die beste Angleichung der Entladekurve
an den gewünschten linearen Verlauf, wenn man z. B. folgende Bemessungen wählt:
Cl = etwa i ooo cm
C@ _ - io ooo cm
C3 = - 9000 cm
R1 = - 2,$ -Iegohm
R@ _ - goo Kiloohm
R3 = - 200 -
Die Wirkungsweise der Schaltung ist dabei folgende: Während des Aufladevorganges
laden sich die Kondensatoren Cl und C3 umgekehrt proportional zu ihren Kapazitätswerten
oder bei
kleinen Werten für R,/R3 im Verhältnis von R1 : R3 auf.
Gleichzeitig lädt sich der Kondensator C2 auf eine Spannung auf, die um den Spannungsabfall
am Widerstand R2 noch über der Aufladespannung des Kondensators Cl liegt. Beim Entladen
entlädt sich der Kondensator Cl über seinen Widerstand Rl, wird aber gleichzeitig
über den Widerstand R2 aus dem Kondensator C2 aufgeladen. Diese Aufladung ist besonders
im Anfang ziemlich stark. Infolgedessen geht die effektive Abnahme der Ladespannung
des Kondensators Cl langsamer als im Normalfall vor sich. Die ohne Korrekturglieder
nach unten durchgekrümmte Entladekurve erhält also einen nach oben durchgekrümmten
Verlauf.In this circuit you get the best approximation of the discharge curve to the desired linear course, if you z. B. chooses the following dimensions: Cl = about 100 cm
C @ _ - io ooo cm
C3 = - 9000 cm
R1 = -2, $ -Iegohm
R @ _ - goo kilo ohms
R3 = - 200 -
The mode of operation of the circuit is as follows: During the charging process, the capacitors C1 and C3 are charged in inverse proportion to their capacitance values or, in the case of small values for R, / R3, in the ratio of R1: R3. At the same time, the capacitor C2 is charged to a voltage which is still above the charging voltage of the capacitor C1 by the voltage drop across the resistor R2. When discharging, the capacitor C1 discharges through its resistor R1, but is simultaneously charged from the capacitor C2 through the resistor R2. This charge is quite strong, especially in the beginning. As a result, the effective decrease in the charging voltage of the capacitor C1 takes place more slowly than in the normal case. The discharge curve, which is curved downwards without correction elements, is thus curved upwards.
Das Glied C3, R3 bewirkt ebenfalls eine Anhebung der aus Cl + C3 resultierenden
Entladungskurve. Je nach der Form der bereits durch die anderen Glieder erzeugten
Entladekurve wird durch das Glied C3, R3 deren vorderer Teil, gegebenenfalls aber
auch ein größerer Teil oder auch der ganze Verlauf der Entladung des Kondensators
Cl angehoben. Für den erstgenannten Fall ist zu diesem Zwecke die Zeitkonstante
von C3, R3 im Vergleich zur Zeitkonstante des ganze Kippvorganges nur kurz bemessen.
Bei der Bemessung der Kompensationsglieder muß im übrigen auch berücksichtigt werden,
welche Spannungen an Gitter und Anode der Kippröhre Y liegen. Je höher man nämlich
entsprechend einem älteren Vorschlag die positive Gittervorspannung wählt, desto
kleiner ist natürlich der zu kompensierende Durchhang der Entladungskurve, welche
bereits ohne Anwendung der Korrektionsglieder entsteht. Bei den für die Schaltung
nach Fig. 2 angegebenen Bemessungen (s. oben) ist von der Voraussetzung ausgegangen,
daß die Gitterspannung etwa -E- 6oo V, die Anodenspannung etwa + Zoo V beträgt.
Wählt man die Gittervorspannung im Verhältnis zur Anodenspan'nung noch höher, indem
man beispielsweise an den Gitterkreis r6oo V, an den Anodenkreis -E- Zoo V legt,
so kann man das Korrekturglied C2, R2 fortlassen, so daß die vereinfachte Schaltung
nach Fig. 3 entsteht, die außer dem Grundglied Cl, R1 lediglich noch das in Reihe
geschaltete Korrekturglied C3, R3 aufweist. Allerdings ist bei derartigen Schaltungen
das Verhältnis der abnehmbaren Kippspannung Uk zum Spannungsaufwand an den Röhrenelektroden
etwas ungünstiger als bei Schaltungen nach Abb. z. Dafür kann die Zeitkonstante
des Kreises C3, R3 etwa Zoomal kleiner bemessen werden als diejenige des Kreises
Cl, R1, so daß man etwa zu folgenden Werten kommt:
Cl = etwa zooo cm
C3 = - ioo cm
R1 - - zo Megohm
R3 = - 500 Kiloohm
Eine andere Schaltung im Rahmen der Erfindung zeigt Abb. 4. Dort ist auch dem Serienglied
C3, R3 ein Parallelglied C4, R4 zugeordnet. Der Vorteil dieser Schaltung 15esteht
darin, daß hier infolge der vielseitig sich ergänzenden Korrekturwirkung die angelegte
Gittervorspannung nicht mehr ein Vielfaches der erzielten Kippspannungsamplitude
Uk zu betragen braucht, sondern daß man. letztere auf bis zu etwa 50 °/o (oder noch
mehr) der Gittervorspannung bemessen kann. Die Bemessung der einzelnen Schaltungsglieder
in Abb.4 ist zweckmäßig die folgende:
Cl = etwa zo ooo cm
C2 = - 1000 cm
C3 = - g ooo cm
C4 = - 27000 cm
R1 = - 5 Megohm
R2 - - 5 -
R3 = - 0,4 -
R4 = - 6o Kiloohm
Es ist mit den genannten Mitteln unter Umständen sogar möglich, mit einer Gittervorspannung
von + rooo Volt eine Kippspannungsamplitude Uk von etwa gleicher Höhe bei praktisch
geradlinigem Verlauf zu erhalten.The element C3, R3 also brings about an increase in the discharge curve resulting from Cl + C3. Depending on the shape of the discharge curve already generated by the other elements, the element C3, R3 raises the front part thereof, but possibly also a larger part or the entire course of the discharge of the capacitor C1. For the first-mentioned case, the time constant of C3, R3 is dimensioned only briefly in comparison to the time constant of the entire tilting process for this purpose. When dimensioning the compensation elements, the stresses on the grid and anode of the tilting tube Y must also be taken into account. The higher one chooses the positive grid bias voltage according to an older proposal, the smaller the sag of the discharge curve to be compensated, which arises even without the use of the correction elements. The dimensions given for the circuit according to FIG. 2 (see above) are based on the assumption that the grid voltage is about -E- 600 V and the anode voltage is about + Zoo V. If the grid bias voltage is chosen to be even higher in relation to the anode voltage, for example by applying V to the grid circuit r600 V, to the anode circuit -E- Zoo V, then the correction element C2, R2 can be omitted, so that the simplified circuit according to FIG. 3 arises, which apart from the basic element Cl, R1 only has the correction element C3, R3 connected in series. However, in such circuits, the ratio of the detachable breakover voltage Uk to the voltage expenditure on the tube electrodes is somewhat less favorable than in the circuits shown in Fig. For this, the time constant of the circle C3, R3 can be made about zoomal smaller than that of the circle Cl, R1, so that the following values are obtained: Cl = about zooo cm
C3 = - 100 cm
R1 - - zo megohms
R3 = - 500 kilohms
Another circuit within the scope of the invention is shown in FIG. 4. There, a parallel element C4, R4 is also assigned to the series element C3, R3. The advantage of this circuit is that here, as a result of the versatile, complementary corrective action, the applied grid bias no longer needs to be a multiple of the breakover voltage amplitude U.sub.k achieved, but that one. the latter can be dimensioned to up to about 50% (or even more) of the grid prestress. The dimensioning of the individual circuit elements in Figure 4 is appropriate as follows: Cl = about zo ooo cm
C2 = - 1000 cm
C3 = - g ooo cm
C4 = - 27000 cm
R1 = -5 megohms
R2 - - 5 -
R3 = - 0.4 -
R4 = - 6o kiloohms
With the means mentioned it is under certain circumstances even possible to obtain a breakover voltage amplitude Uk of approximately the same level with a practically straight course with a grid bias voltage of + rooo volts.
Die angeführten Ausführungsbeispiele bezogen sich auf die Lösung der
Aufgabe, eine sägezahnartige Kippspannung mit geradlinigem Verlauf des schwach geneigten
Astes zu erzielen. Durch entsprechende Änderungen in der Bemessung der einzelnen
Schaltungselemente kann man aber auch die Aufgabe lösen, der sägezahnartigen Spannung
irgendeinen anderen, jeweils gewünschten Verlauf zugeben, entweder um z. B. irgendwelche
optischen Verzerrungen beimFernsehen zu kompensieren oder aber auch für ganz andere
Zwecke, wie z. B. für die Erzeugung eines besonderen Gehaltes an Oberschwingungen
für den Spannungsverlauf in Verbindung mit Klangerzeugung bei der elektrischen Musik.The exemplary embodiments cited related to the solution of
Task, a sawtooth-like breakover voltage with a straight course of the slightly inclined
Achieve Astes. By making appropriate changes in the design of each
Circuit elements can also solve the problem of sawtooth-like voltage
add any other, respectively desired course, either in order to e.g. B. Any
to compensate for optical distortions in television or for completely different ones
Purposes such as B. for the generation of a special content of harmonics
for the voltage curve in connection with sound generation in electrical music.