DE813576C

DE813576C - Toggle switch

Info

Publication number: DE813576C
Application number: DEF183A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl-Ing Baehring
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1949-10-31
Filing date: 1949-11-01
Publication date: 1951-09-13

Description

Kippschaltung Die Erfindung betrifft Kippschaltungen mit Transformatorrückkopplung zur Erzeugung von Sägezahnströmen, wie sie insbesondere in der Fernsehtechnik Anwendung finden. Hierbei ist es erwünscht, daß die Röhre während des Stromdurchganges einen kleinen Innenwiderstand hat. Dies wird zum Teil dadurch erreicht, daß während dieser Zeit das Rückkopplungsgitter positiv wird. Der Innenwiderstand könnte durch Verwendung einer Raumladegitterröhre weiter herabgesetzt werden, <loch war (lies bisher infolge der Notwendigkeit, die geringe positive Ratimladegitterspannung aus einem besonderen Netzgerät zu erzeugen, mit einem verli:iltnian:iftig hohen Aufwand verbunden. Die Erfindung bezweckt, durch einfache Schaltmaßnahmen diesen Aufwand wesentlich zu verringern, hierdurch die praktische Anwendung von Raumladegitterröhren und Kippschaltungen zu ermöglichen und damit die Eigenschaften der bisher verwendeten Kippgeräte, insbesondere hinsichtlich des Wirkungsgrades und der erzielten Kurvenform weiter zu verbessern.Trigger Circuit The invention relates to trigger circuits with transformer feedback for the generation of sawtooth currents, as used in particular in television technology Find. Here, it is desirable that the tube during the passage of current one has a small internal resistance. This is achieved in part by the fact that during this Time the feedback grid becomes positive. The internal resistance could be by using a space charge grid tube can be further reduced, <hole was (previously read due to the need to remove the low positive ratio charge grid voltage from a To generate a special power supply unit involves a very high cost. The aim of the invention is to make this effort essential by means of simple switching measures to reduce, thereby the practical application of space charge grid tubes and flip-flops to enable and thus the properties of the tilting devices used so far, in particular to improve further in terms of efficiency and the curve shape achieved.

Erfindungsgemäß wird in einer Kippschaltung, bei der das Steuergitter .der Kippröhre mit der Anode bzw. einem mit der Anode galvanisch verbundenen Gitter über einen Transformator fest rückgekoppelt ist, zwischen Steuergitter und Kathode ein Raumladegitter angeordnet, das über eine Impedanz mit dem Steuergitter galvanisch verbunden ist.According to the invention, in a trigger circuit in which the control grid .the tilting tube with the anode or a grid galvanically connected to the anode is firmly fed back via a transformer, between control grid and cathode a space loading grid arranged over an impedance with the control grid is galvanically connected.

Durch diese Schaltung erübrigt sich die Anwendung besonderer Spannungsquellen oder Netzgeräte zur Erzeugung einer positiven Raumladegitterspannung. Es ist ferner vorteilhaft, als Impedanz eine Induktivität zu verwenden, die so bemessen ist, daß das Raumladegitter der Kippröhre während des ersten Teils 'der Hinlaufzeit ein den Stromfluß in der Kippröhre sperrendes Potential und während des zweiten Teils der Hinlaufzeit infolge der durch den ansteigenden Raumladegitterstrom induzierten Spannung ein gegenüber der Kathode schwach positives Potential erhält. Die Benutzung einer Drossel als Impedanz hat den besonderen Vorteil, daß durch die Steuerwirkung der darin induzierten Spannung der Wirkungsgrad der gesamten Schaltung, insbesondere bei Verwendung einer Linearisierungsdiode zur Energierückgewinnung weiter verbessert wird. ....This circuit makes the use of special voltage sources unnecessary or power supply units for generating a positive space charge grid voltage. It is further advantageous to use an inductance as the impedance which is dimensioned so that the space loading grid of the tilting tube during the first part of the travel time Current flow in the tilting tube blocking potential and during the second part of the Follow-up time due to the voltage induced by the increasing space charge grid current receives a weakly positive potential compared to the cathode. Using a Choke as an impedance has the particular advantage that the control effect of the voltage induced therein the efficiency of the entire circuit, in particular further improved when using a linearization diode for energy recovery will. ....

Zweckmäßigerweise wird eine Kippschaltung verwendet, bei der die Anode bzw. ein mit der Anode galvanisch verbundenes Gitter und das Steuergitter unmittelbar benachbart angeordnet sind. Es ist günstig, das Raumladegitter mit einer Anzapfung der Gitterwicklung zu verbinden.A trigger circuit is expediently used in which the anode or a grid galvanically connected to the anode and the control grid directly are arranged adjacent. It is cheap to have the space loading grille with a tap to connect the lattice winding.

Im nachfolgenden wird die Erfindung an Hand der Ausführungsbeispiele darstellenden Figuren näher beschrieben. Es zeigt Fig. i eine erfindungsgemäße Schaltung, Fig. 2 eine vorteilhafte Weiterbildung der Schaltung, Fig. 3 ein Ersatzschaltbild, Fig. 4 und 5 Darstellungen des Strom- und Spannungsverlaufes.In the following, the invention is illustrated by means of the exemplary embodiments Described figures in more detail. It shows Fig. I a circuit according to the invention, FIG. 2 shows an advantageous further development of the circuit, FIG. 3 shows an equivalent circuit diagram, 4 and 5 representations of the current and voltage curve.

In Fig. i ist eine Transformatorkippschaltung dargestellt, bei der als Kippröhre eine Raumladegitterröhre verwendet wird. Die. Anode i ist mit dem Steuergitter 2 der Kippröhre 3 über einen Transformator 4 fest rückgekoppelt. In die Gitterzuleitung ist ein zur Frequenzeinstellung dienendes, aus Kondensator 5 und Regelwiderstand 6 bestehendes RC-Glied eingeschaltet. Zwischen Steuergitter 2 und Kathode 7 befindet sich ein Raumladegitter 8, das über eine Impedanz 9 galvanisch mit dem Steuergitter 2 verbunden ist. An die Anodenwicklung des Transformators 4 sind die Ablenkspulen io und ii angeschlossen. Die während der Hinlaufzeiten an den Ablenkspulen auftretende Spannung wird über die Diode 12 als elektrische Ladungsenergie im Kondensator 13 gespeichert. Der Kondensator 14 dient zur Glättung der Anodenspannung der Kippröhre. Das zum Betrieb der Kippschaltung dienende Netzgerät wird an die Klemmen 15 und 16 angeschlossen.In Fig. I, a transformer flip-flop is shown in which a space loading grid tube is used as the tilt tube. The. Anode i is with the Control grid 2 of the tilting tube 3 is firmly fed back via a transformer 4. In the grid lead is a capacitor 5 used for frequency adjustment and control resistor 6 existing RC element switched on. Between the control grid 2 and cathode 7 there is a space charge grid 8, which is galvanically via an impedance 9 is connected to the control grid 2. To the anode winding of the transformer 4 the deflection coils io and ii are connected. The during the outbound times The voltage occurring in the deflection coils is transmitted via the diode 12 as electrical charge energy stored in capacitor 13. The capacitor 14 serves to smooth the anode voltage the tilting tube. The power supply used to operate the flip-flop is connected to the Terminals 15 and 16 connected.

Fig. 2 zeigt eine etwas abgeänderte Ausführungsform, bei der die Impedanz 9 als Induktivität L ausgebildet ist, und zwar beträgt sie bei einer Kippfrequenz von etwa 15 kHz zwischen ioo und 3oomHy. Die Induktivität wird derart bemessen, daß während der ersten Hälfte des Hinlaufs eine negative Sperrspannung und während der zweiten Hälfte des Hinlaufs durch den Raumladegitterstrom ein so großer induktiver Spannungsabfall L # ät entsteht, daß am Raumladegitter 8, je nach Art der Röhre, eine Raumladegitterspannung zwischen i und 12 Volt übrigbleibt. Einander entsprechende Teile sind in Fig. 1, 2 und 3 gleichartig bezeichnet.Fig. 2 shows a somewhat modified embodiment in which the impedance 9 is designed as an inductance L, namely it is at a breakover frequency of about 15 kHz between ioo and 3oomHy. The inductance is dimensioned in such a way that that during the first half of the trace a negative reverse voltage and during the second half of the run through the space charge grid current is so large an inductive one Voltage drop L # ät arises that at the space charge grid 8, depending on the type of tube, a space charge grid voltage between i and 12 volts remains. Corresponding to each other Parts are identified in the same way in FIGS. 1, 2 and 3.

Die Wirkungsweise der Schaltung sei an Hand des Ersatzschemas der Fig. 3 und der in Fig. 4 dargestellten Kurven erklärt. Dabei ist der Übersichtlichkeit halber die Rücklaufzeit t1 bis t4 stark gedehnt gezeichnet. In Fig.4 zeigt Kurve a den zeitlichen Verlauf des Ablenkspulenstromes i", Kurve b den der Spannung usp an den Ablenkspulen und Kurve c den der Spannung uKR zwischen Kathode 7 und Raumladegitter B.The mode of operation of the circuit is based on the substitute scheme Fig. 3 and the curves shown in Fig. 4 are explained. This is for clarity half of the ramp-down time t1 to t4 drawn strongly stretched. In Fig.4 shows curve a the time course of the deflection coil current i ", curve b that of the voltage usp at the deflection coils and curve c the voltage uKR between cathode 7 and space charge grid B.

Wird die Spannung U1 über die als Schalter wirkende Kippröhre 3 an die Ablenkspulen io und ii gelegt und dadurch das Steuergitter 2 der Kippröhre positiv gemacht, so fließt in den Ablenkspulen ein mit ansteigender Strom.i" (Fig.4, Kurve a). Hierbei bezeichnet ü das Übersetzungsverhältnis des Transformators. Nach einer Anstiegzeit (to bis t1) wird der Strom durch die Kippröhre infolge der Steuerwirkung des negativ werdenden Steuergitters gesperrt (Zeitpunkt t1). Der Spulenstrom i" wird jedoch über die Spulenkapazität CSp Weiterfließen und dabei nach einer Sinusfunktion abnehmen. Die in der Induktivität LSP der Ablenkspulen gespeicherte magnetische Energie wird in Ladungsenergie der Spulenkapazität C" umgesetzt. Bei Erreichung der Maximalspannung (Zeitpunkt t3) ist der Spulenstrom gleich Null. Von diesem Zeitpunkt ab wird bei abfallender Kondensatorspannung der Strom in negativer Richtung durch die Spulen fließen und im Zeitpunkt t3 sein negatives Maximum erreichen. Schwingt von Zeitpunkt t3 ab der Spulenstrom in die Spulenkapazität Csp zurück, so wird im Zeitpunkt t4 die an C" auftretende Spannung den Wert -U2 erreichen. Von da ab wird die Diode 12 stromdurchlässig, so daß von diesem Augenblick ab der negative Spulenstrom gemäß ansteigt. Wird der Diodenstrom gleich Null (Zeitpunkt t.), so ist die magnetische Energie in den Spulen gleich Null, während die elektrische Energie in der Spulenkapazität noch durch Uz bestimmt wird. Spannung und Strom verlaufen vom Zeitpunkt t5 bis zum Zeitpunkt t. entsprechend einer freien Schwingung. In diesem Zeitpunkt wird die Kippröhre stromdurchlässig, und der Kippvorgang beginnt von neuem. Wird U2 = U1 gewählt, so wird und der Spulenstrom durchläuft von Zeitpunkt t4 bis Zeitpunkt t, eine ungebrochene Gerade. Der Zeitabschnitt t4 bis t. ist dadurch bestimmt, daß die während dieser Zeit von der Spulenspannung uso und der Nullinie eingeschlossene Fläche gleich der während des Rücklaufs (Zeitabschnitt t1 bis t3) eingeschlossenen Fläche ist. Die Gegeninduktivität M des Transformators 4 ist groß gegenüber der Induktivität L,P und spielt für die Betrachtung keine Rolle. Die Ausführungen dieses Absatzes gelten streng genommen nur für eine verlustfreie Schaltung.If the voltage U1 is applied to the deflection coils io and ii via the tilting tube 3, which acts as a switch, thereby making the control grid 2 of the tilting tube positive, a flow also flows into the deflection coils rising current.i "(Fig.4, curve a). Here, ü denotes the transformation ratio of the transformer. After a rise time (to to t1), the current through the tilting tube is blocked as a result of the control effect of the control grid, which becomes negative (time t1) Coil current i ″ will, however, continue to flow through the coil capacitance CSp and thereby decrease according to a sine function. The magnetic energy stored in the inductance LSP of the deflection coils is converted into charge energy of the coil capacitance C. When the maximum voltage is reached (time t3), the coil current is zero and reach its negative maximum at time t3. If the coil current oscillates back into the coil capacitance Csp from time t3, the voltage occurring at C "will reach the value -U2 at time t4. From then on, the diode 12 is current-permeable, so that from this moment on the negative coil current according to increases. If the diode current equals zero (time t.), The magnetic energy in the coils is zero, while the electrical energy in the coil capacitance is still determined by Uz. Voltage and current run from time t5 to time t. corresponding to a free oscillation. At this point in time, the tilting tube becomes current-permeable and the tilting process begins again. If U2 = U1 is selected, then and the coil current runs through an unbroken straight line from time t4 to time t. The time period t4 to t. is determined by the fact that the area enclosed by the coil voltage uso and the zero line during this time is equal to the area enclosed during the return movement (time segment t1 to t3). The mutual inductance M of the transformer 4 is large compared to the inductance L, P and is irrelevant for the consideration. Strictly speaking, the statements in this paragraph only apply to a lossless circuit.

Die vorstehend beschriebene Steuerung der Kippröhre erfolgt automatisch, wenn zwischen Raumladegitter und Rückkopplungsgitter außer dem Kipptransformator noch eine entsprechend bemessene Induktivität L eingeschaltet ist. Hierdurch wird erreicht, daß von dem während des Rücklaufs auftretenden negativen Spannungsimpuls die Katlioden-ltaumladegitter-Kapazität CKR über die Induktivität L negativ aufgeladen wird. Durch den Aufladestrom wird gleichzeitig magnetische Energie in die Induktivität L übertragen. Nach Beendigung des Rücklaufs setzt sich diese Energie in Ladungsenergie der Kapazität CKR um derart, daß durch den abfließenden Strom von CKR die positive Spannung am Gitter 2 und die in der Induktivität L induzierte Spannung zusammen die negative Aufladespannung der Kathoden-Raumladegitter-Kapazität CKR ergeben. Der Entladestrom der Kathoden-Rauniladegitter-Kapazität wird nun durch den Spannungsabfall an L derart geregelt, daß sich die Kathoden-Raumladegitter-Kapazität nur langsam entladen kann, so daß die Kippröhre gesperrt bleibt. Erreicht die Spannung den Wert Null, so setzt der Raumladegitterstrom ein, so daß von diesem Zeitpunkt t. an der Spannungsanstieg am Gitter i noch flacher verläuft und der Kippröhre eine schwach ansteigende positive Raumladegitterspannung erteilt wird. Die Sperrzeit der Röhre (t, bis t5) der Kurve c läßt sich durch die Größe der Induktivität L und die Größe der Spannung durch einen Abgriff an der Gitterwicklung des Transformators einstellen. Ein Widerstand in lteilie zur Induktivität L verändert ebenfalls Länge und Größe der Sperrspannung.The above-described control of the tilting tube takes place automatically, if between space charge grid and feedback grid except for the tilting transformer a correspondingly dimensioned inductance L is still switched on. This will achieved that of the negative voltage pulse occurring during retrace the Katliode-ltaumladegitter-capacitance CKR through the inductance L charged negatively will. The charging current also generates magnetic energy in the inductance L transferred. After the end of the return flow, this energy is converted into charge energy of the capacitance CKR in such a way that by the outflowing current of CKR the positive Voltage at grid 2 and the induced voltage in inductance L together result in the negative charging voltage of the cathode space charge grid capacitance CKR. The discharge current of the cathode roughness grid capacity is now due to the voltage drop regulated at L in such a way that the cathode space charge grid capacitance increases only slowly can discharge, so that the tilt tube remains locked. When the tension reaches the value Zero, the space charge grid current begins, so that from this point in time t. at the The increase in voltage at the grid i is even flatter and the tilt tube a weak increasing positive space charge grid voltage is issued. The blocking time of the tube (t, to t5) of curve c can be determined by the size of the inductance L and the size adjust the voltage using a tap on the transformer's grid winding. A resistance in part to the inductance L also changes length and size the reverse voltage.

Wurde während der Zeit t3 bis t5 kein Sperrimpuls der Kippröhre zugeführt, so wäre die Kippröhre schon zum "Zeitpunkt t4 wieder stromdurchlässig, wie dies bei den bekannten Schaltungen auch der Fall ist, so daß der Anodenstrom den Verlauf der Kurve d, der Diodenstrom den Verlauf e und der Spulenstrom den Verlauf f der Fig. 5 annimmt. Die von der Kurve d und der Abszissenachse zwischen den Zeitpunkten t4 und t1 eingeschlossene Fläche entspricht der Stromaufnahme einer bisher bekannten Transformatorkippschaltung.If no blocking pulse was supplied to the tilt tube during the time t3 to t5, so the tilting tube would already be current-permeable again at time t4, like this is also the case with the known circuits, so that the anode current has the course the curve d, the diode current the curve e and the coil current the curve f of Fig. 5 assumes. That of curve d and the axis of abscissa between the points in time The area enclosed t4 and t1 corresponds to the current consumption of a previously known one Transformer breakover circuit.

Bei Anordnung einer Induktivität in der Zuleitung zum llaumladegitter 3 wird vom Zeitpunkt t4 bis, zum Zeitpunkt t5 kein Strom in der Röhre 2 fließen, und von diesem Zeitpunkt an wird der Strom ungefähr linear zunehmen, wie dies durch den oberen Teil der Kurve f angedeutet ist. Die gesamte Stromaufnahme aus dem Netzgerät wird durch die schräg schraffierte Fläche charakterisiert. Die Stromaufnahme der neun Schaltung nach Fig.2 geht also im Idealfall auf 5o °/o des bisherigen Stromverbrauchs zurück.When arranging an inductance in the lead to the charging grid 3 from time t4 until, at time t5, no current will flow in tube 2, and from that point on the current will increase roughly linearly as this through the upper part of the curve f is indicated. The total current consumption from the power supply unit is characterized by the obliquely hatched area. The power consumption of the The nine circuit according to FIG. 2 is therefore ideally at 50% of the previous power consumption return.

Die Erfindung kann auch bei Energierückgewinnungsschaltungen mit Vorteil angewendet werden. Hierbei bietet der in Fig. 2 dargestellte Abgriff 18 am Transformator die Möglichkeit, die durch Verluste in der Schaltung entstehenden Spannungsabfälle zu berücksichtigen. Entweder können in der normalen Linearisierungsschaltung (Widerstand parallel zu Kondensator 13 und Spannungszuführung am Punkt 17) bei Ungleichheit zwischen Diodenstrom 1D und Kippröhrenstrom IK die Spannungen UD und Ui einander angeglichen werden, so daß in Fig. 2 die Punkte 15 und 16 verbunden werden können, und der dem Netzgerät entnommene Strom I ist dann nur gleich IK-ID (Stromrückgewinnung). Oder es können bei ungleicher Diodenspannung UD und Betriebsspannung Ui die Ströme 1D und 1K einander angeglichen werden. Dann kann das Netzgerät an 15 und 16 angeschlossen werden, welches nur noch eine Spannung U = Ui- UD liefern muß (Spannungsrückgewinnung).The invention can also be used to advantage in energy recovery circuits. Here, the tap 18 on the transformer shown in FIG. 2 offers the possibility of taking into account the voltage drops resulting from losses in the circuit. Either the voltages UD and Ui can be matched to one another in the normal linearization circuit (resistance parallel to capacitor 13 and voltage supply at point 1 7) if there is an imbalance between diode current 1D and breakaway tube current IK, so that points 15 and 16 can be connected in FIG. 2 , and the current I drawn from the power supply unit is then only equal to IK-ID (current recovery). Or if the diode voltage UD and the operating voltage Ui are not the same, the currents 1D and 1K can be adjusted to one another. Then the power supply unit can be connected to 15 and 16, which only has to supply a voltage U = Ui- UD (voltage recovery).

Die Synchronisierung der Kippschaltung erfolgt zweckmäßigerweise durch negative Impulse, die dem Raumladegitter direkt zugeführt werden.The synchronization of the flip-flop is expediently carried out by negative impulses that are fed directly to the space charge grid.

Die Induktivität L wird im allgemeinen durch eine in die Raumladegitterzuleitung eingeschaltete Spule gebildet. Es ist hierbei zur Erzielung kleiner Verluste günstig, wenn die Zeitkonstante R der Spule größer ist als die halbe Periodendauer der erzeugten Kippschwingung.The inductance L is generally provided by a lead in the space charge grid energized coil formed. In order to achieve small losses, it is advantageous here to when the time constant R of the coil is greater than half the period of the generated Tilting oscillation.

Claims

PATENT APPEAL: i. Flip circuit, in which the anode or a grid galvanically connected to the anode and the control grid of the tilt tube are permanently fed back via a transformer, characterized in that a space charge grid (8) is located between the control grid (2) and cathode (7) an impedance (9) is galvanically connected to the control grid.

2. Toggle switch according to claim i, characterized in that an inductance (L) is used as the impedance, which is dimensioned so that the space loading grille of the tilt tube during the first part the run-down time a potential blocking the current flow in the tilting tube and during of the second part of the trace time due to the induced by the space charge grid current Voltage receives a weakly positive potential compared to the cathode.

3. Toggle switch according to claims i and 2, characterized in that the space loading grid is via the impedance (9) is connected to a tap on the grid winding. :

4. Toggle switch after Claim i to 3, characterized by the use of a tilting tube in which the Anode or a grid galvanically connected to the anode and the control grid are arranged immediately adjacent.

5. toggle switch according to claim i to 4, characterized in that it is in conjunction with an energy recovery circuit is used in which the magnetic energy stored in the deflection coils during part of the trace time by means of a rectifier circuit in Converted direct current energy and this used to feed the flip-flop will.

6. flip-flop circuit according to claim i to 5, characterized in that at one Breakover frequency of around 15 kHz, the inductance (L) is between 100 and 30o mHy.

7. flip-flop circuit according to claim i to 6, characterized in that the time constant of the coil forming the inductance (L) is at least equal to half the period is the tilting oscillation. B. flip-flop circuit according to claim i to 7, characterized in that that the synchronization through the space charge grid directly supplied negative Impulse takes place.