DE818374C - Verstaerkeranordnung fuer nichtsinusfoermige Schwingungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstärkeranordnung für nichtsinusförmige Schwingungen, insbesondere zur Verwendung für phasenbehaftete Belastungen, wie z. B. für Spulen zum Hervorbringen einer Ablenkung des Stroms in einer Kathodenstrahlröhre.

Es ist ein Ziel der Erfindung, die Leistungsfähigkeit von Verstärkern zu erhöhen, die zur Betätigung von phasenbehafteten Belastungen verwendet werden.

Wenn ein A-Verstärker üblicher Art benutzt wird, um die horizontalen Ablenkspulen einer mit hoher Spannung betriebenen Fernsehkathodenstrahlröhre zu betätigen, ist ein hoher Betrag von Anodenleistung erforderlich. Das liegt daran, daß beträchtliche Energie in der phasenbehafteten Belastung bei jeder Schwingung aufgespeichert und danach während der Rücklaufzeit unnütz verbraucht wird. Um diesen Verlust zu vermeiden, hat man eine Auswahl von Kreisen, sogenannten Zusatzkreisen, unter Verwendung von Dämpfungsröhren vorgesehen. Diese Kreise werden heute in großem Umfang in Heimfernsehempfängern ao benutzt. Sie haben aber den beträchtlichen Nachteil, daß sie schwer einzustellen sind. Eine Anzahl von Steuerungen ist erforderlich, und diese Steuerungen sind voneinander abhängig. So beeinflußt die als horizontale Größe bezeichnete Steuerung die Linearität, as und die als horizontale Linearität bezeichnete Steuerung beeinflußt die Größe usw. Selbst bei einer zufällig richtigen Einstellung sind die Ergebnisse längst nicht befriedigend. Im Sinne eines ihrer wesentlichen Ziele bezieht sich die Erfindung auf einen Verstärkerkreis zum Anlegen von Kippschwingungen an die Ablenkspulen einer mit hoher Spannung arbeitenden Kathodenstrahlfernsehröhre und bezweckt, die genannten Mängel stark zu verringern.

Die Erfindung verfolgt u. a. das Ziel, die Anzahl von Einstellungen zu vermindern, die beim Betrieb eines

Verstärkers für Kippwellen nötig sind, und die Linearität der Verstärkung in solch einem Verstärkerkreis zu vergrößern.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, den bei der Verstärkung von Kippwellen aus einer Span nungsquelle gezogenen Leistungsbetrag herabzusetzen.

Die Erfindung hat außerdem zum Ziel, eine Versorgung mit hoher Spannung von einem Kippwellen- verstärkerkreis zu verwirklichen, ohne daß die Rück- laufzeit der Welle oder der Leistungsentzug von der die Anodenspannung an den Verstärker liefernden Quelle beeinflußt werden.

Zur Verwirklichung dieser Ziele wird eine Verstär kungsanordnung für nichtsinusförmige Schwingungen mit zwei in der Ausgangsstufe vorgesehenen, in B- Gegentaktschaltung angeordneten Röhren, deren Ausgangsseiten mit einem gemeinsamen Belastungskreis gekoppelt sind, verwendet. Die erfindungsgemäße Be sonderheit einer solchen Verstärkeranordnung besteht ao darin, daß nur die eine Röhre der Speisequelle Energie entnimmt und während eines Teils des Verstärkungsvorgangs an den Belastungskreis Energie abgibt, daß aber die andere Röhre der Ausgangsstufe Energie von dem Belastungskreis während eines anderen Teils des s5 Verstärkungsvorgangs an die Speisequelle zurückgibt oder für weitere Speisezwecke bereitstellt. Durch An wendung einer Gegenkopplungsverbindung vom Aus gang dieser Verstärkeranordnung zum Eingang ist es möglich, einen hohen Grad von Ausgangslinearität zu erreichen, der bisher nur erzielbar war mit Hilfe hohen Stromentzug bewirkender Kreise, und solche Linearität lediglich mit einem Leistungsaufwand zu erhalten, der etwa gleich groß wie oder kleiner ist als derjenige von heute verwendeten Kreisen mit geringer Ausgangslinearität. j

Die Erfindung soll in Verbindung mit der Zeichnung im folgenden näher erläutert werden:

Fig. ι zeigt in schematischer Form die Schaltungs anordnung zur Speisung eines magnetischen Ablenkungssystems für eine Kathodenstrahlröhre; das System enthält einen Verstärkerkreis entsprechend der Erfindung;

Fig. 2 ist ein schematisches Schaltbild des in dem

System nach Fig. 1 verwendeten Sägezahngenerators; Fig. 3 ist ein schematisches Schaltbild des ersten in dem System nach Fig. 1 verwendeten Verstärkers;

Fig. 4 ist ein schematisches Schaltbild des Ausgangs stufenverstärkers in dem System nach Fig. 1 zusammen mit der angeschlossenen phasenbehafteten Belastung;

Fig. 5 ist ein schematisches Schaltbild eines Schutzkreises, der als Teil des Kreises gemäß ing. 4 benutzt werden kann;

Fig. 6 a, 6 b und 6 c sind schematische Schaltbilder typischer Leistung nutzbarmachender Kreise, die dem Kreis gemäß Fig. 4 zugeordnet werden können;

Fig. 7 a bis 7 m sind Darstellungen der Wellenformen bestimmter Ströme und Spannungen an verschiedenen i Punkten in dem in Fig. 1 gezeigten System; Fig. 8 ist eine Anodenkennkurve einer typischen Pentodenröhre, welche für die Erläuterung der erfindungsgemäßen Arbeitsweise benutzt wird.

Fig. ι der Zeichnung zeigt beispielsweise für Zwecke der Erläuterung und in schematischer Form ein Ablenksystem für eine Kathodenstrahlröhre 100 mit magnetischer Ablenkung. Das Ablenksystem enthält einen Sägezahnwellengenerator 102, einen ersten Verstärker 104 und einen Ausgangsstufenverstärker 107, dessen Ausgangskreis an die Ablenkspulen 108 für die Kathodenstrahlröhre 100 angeschlossen ist. Synchronisierimpulse von irgendeiner wohlbekannten Form, wie z. B. die horizontalen oder vertikalen Synchronisierimpulse bei der Fernsehsignalübertragung, werden an die Klemme 101 des Sägezahnwellengenerators 102 angelegt. Auf Grund dieser Impulse erzeugt der Sägezahnwellengenerator 102 eine Reihe von Sägezahnspannungswellen, die an der Klemme 103 in Erscheinung treten. Der erste Verstärker 104 verstärkt diese Wellen und erzeugt mittels eines Phasendrehers oder einer Phasenumkehrstufe eine erdsymmetrische Ausgangsspannung auf den Leitern 105 und 106. Die Wellen auf Leiter 105 haben die gleiche Richtung wie der Eingang zum Verstärker 104, während die Wellen auf Leiter 106 entgegengesetzten Richtungssinn haben. Die Wellen auf den Leitern 105 und 106 werden als ausgeglichener Eingang an den Ausgangsstufenverstärker 107 angelegt, der die Ablenkspulen 108 mit einem Strom von Sägezahnwellenform betätigt. Zweckmäßig ist ein Widerstand 109 in Reihe mit den Ablenkspulen 108 angeordnet. Die Spannung am Widerstand, die ein Maß für den die Spulen 108 durchfließenden Strom darstellt, wird über den Leiter 110 zum Eingang des ersten Verstärkers 104 zurückgeleitet. Mittels dieser Gegenkopplungsverbindung kann der Strom in den Ablenkspulen 108 so eingestellt werden, daß er weitgehend der Eingangsspannung des ersten Verstärkers 104 entspricht, wie es in der Fachtechnik bekannt ist.

Wenn auch die Erfindung sich vornehmlich auf die neue Kreisanordnung des ersten und des Ausgangsstufenverstärkers 104 und 107 und auf verschiedene Leistung nutzbar machende Kreise, die damit verbunden sind, bezieht, so soll doch vorweg zur Erleichterung des Verständnisses hinsichtlich der Arbeitstheorie des ganzen Systems eine kurze Beschreibung eines brauchbaren Sägezahnwellenerzeugers 102 gegeben werden.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, umfaßt der Kippgenerator 102 vier Röhren 203, 207, 214 und 218 und denselben zugeordnete Kreiselemente. Negative Synchronisierimpulse von der in Fig. 7 a gezeigten Form werden an die Klemme 101 und über den Kopplungskondensator 201 an das Gitter der Röhre 203 angelegt. Diese Röhre leitet normalerweise zwischen den Impulsen Strom, da ihr Gitter infolge des Stromflusses durch den Widerstand 202 im wesentlichen auf Anodenpotential gehalten wird. Während jedes Synchronisierimpulses wird die Röhre 203 abgeschaltet, und das Aufhören des Anodenstromes bewirkt, daß ein positiver Spannungsimpuls an dem in seinem Anodenkreis liegenden Widerstand 204 auftritt. Dieser positive Impuls wird durch den Kopplungskondensator 205 an das Gitter der Röhre 207 angelegt.

Die Röhre 207 ist normalerweise nicht leitend, und zwar infolge der Sperrspannung, die an der Parallelkombination des Widerstandes 208 und des Konden-

sators 209 in ihrem Kathodenkreis durch den durchschnittlichen Anodenstrom entwickelt wird. Wenn die positiven Impulse, die in Fig. 7 b gezeigt sind, an das Gitter der Röhre 207 angelegt werden, so wird die Röhre von einem starken Anodenstrom durchflossen. Die Widerstände 210, 212 und 213 sind so groß, daß während des Impulses der von der Röhre 207 benötigte Anodenstrom hauptsächlich dem Kondensator 211 entnommen und dadurch die Spannung an der Kathode der Röhre 214 beeinflußt wird. Dabei wird der Kondensator 211 etwas entladen, aber zwischen den Impulsen über die Widerstände 210, 212 und 213 wieder geladen. Die Widerstände 212 und 213 sind so bemessen, daß, wenn die Röhre 207 nicht leitend ist (zwischen den Impulsen), die Kathode der Röhre 214 positiver ist als deren Gitter oder Anode. Infolgedessen fließt zwischen den Impulsen in Röhre 214 kein Anodenstrom. Während jedes Impulses aber fällt das Kathodenpotential der Röhre 214 ab, wie Fig. 7 c

ao zeigt, bfe der von Röhre 207 benötigte Strom vom Kathodenstrom der Röhre 214 gedeckt werden kann. Ein Teil dieses Kathodenstromes wird als Gitterstrom in der Röhre aufgenommen und ein Teil als Anodenstrom. Der Anodenstrom entlädt den Kippkondensator 215, bis die Anodenspannung der Röhre 214 auf Kathodenpotential abgefallen ist. Der Rest des von der Röhre 207 aufgenommenen Kathodenstromes wird danach dem Gitter entnommen. Demzufolge befinden sich am Ende des Synchronisierimpulses alle Elemente der Röhre 214 ebenso wie die obere Klemme des Kondensators 215 im wesentlichen auf dem positiven Potential der Speisequelle 222. Diese Speisequelle ist der Einfachheit halber als eine besondere Spannungsquelle dargestellt; sie kann aber in der praktischen Ausführung als Spannungsteiler an der Speisequelle 221 ausgeführt sein. Nach jedem Impuls nimmt das positive Potential der Kathode der Röhre 214 wieder zu, und der Anodenstrom in dieser Röhre hört auf zu fließen bis zum nächsten Impuls. Nunmehr beginnt der Kondensator 215 mit der Wiederaufladung, und zwar infolge der Stromversorgung aus der Speisequelle 221 über die Widerstände 216 und 217. Wie an sich bekannt ist, würde diese Wiederauf-. ladung normalerweise nach einer Exponentialkurve vor sich gehen. Indessen ist die obere, nicht geerdete Klemme des Kondensators 215 auch mit dem Gitter der Röhre 218 verbunden. In dem Kathodenkreis dieser Röhre befindet sich ein hoher Widerstand 219. Da die Gitterspannung der Röhre 218 sich ändert, ist

nur eine vergleichsweise kleine Änderung der Gitterspannung gegenüber der Kathodenspannung der Röhre 218 erforderlich, um die Stromänderung, die vom Widerstand 219 und dem zugeordneten Kreis verlangt wird, zu decken. Infolgedessen folgt das Katho-

denpotential der Röhre 218 sehr eng den Änderungen in dem Gitterpotential dieser Röhre. Die Spannungswelle am Kondensator 215 wird deshalb genau an der Ausgangsklemme 103 wiedergegeben. Diese Welle wird auch über den Kopplungskondensator 220 an die Verbindung zwischen den Widerständen 216 und 217 angeschlossen. Da jede Änderung des Potentials am unteren Ende des Widerstandes 216, wie Fig. 2 erkennen läßt, eine gleiche Änderung im Potential des j oberen Endes dieses Widerstandes hervorruft, so ist die Spannung am Widerstand 216 konstant, und ein konstanter Strom fließt durch diesen Widerstand.

Fig. 7 d zeigt die Spannungswellen an den beiden Enden des Widerstandes 216. Der konstant durch den Widerstand 216 fließende Strom lädt den Kondensator 215 mit einer konstanten Geschwindigkeit wieder auf, und eine in Abhängigkeit von der Zeit lineare Spannungszunahme wird erzeugt und an der Ausgangsklemme 103 in Erscheinung gebracht.

Gemäß Fig. 3, die ein schematisches Schaltbild des ersten Verstärkers 104 zeigt, ist der Ausgang des Sägezahnwellengenerators an die Klemme 103 angelegt. Der Verstärker 104 besteht aus einer ersten Verstärkungsstufe mit der Röhre 403, einer Phasenumkehrstufe mit Röhre 409 und einer symmetrischen dritten Stufe mit den Röhren 417 und 418; die dritte Stufe wirkt als Treiber für den Ausgangsstufenverstärker 107 gemäß Fig. 4. Die bei 103 auftretenden Spannungsschwingungen werden unter Vermittlung des Kopplungskondensators 401 an das Gitter der Röhre 403 angelegt. Wenn eine Gegenkopplung von den Ablenkspulen angewendet wird, kann die am Widerstand 109 (Fig. 1) auftretende Spannung über die gestrichelt dargestellte Rückkopplungsleitung 110 und den Kondensator 422 an die Kathode der Röhre 403 angelegt sein. Der Anodenstrom in Röhre 403 ändert sich dann entsprechend der Änderung der Potentialdifferenz zwischen den Leitungen 103 und 110. Die am Widerstand 405 entwickelte verstärkte Spannung ist über den Kondensator 406 an das Gitter der Röhre 409 angelegt. Das Gitter der Röhre 409 wird durch die Widerstände 407 und 408, die als Spannungsteiler über die Spannungsquelle 421 wirken, auf positivem Potential gehalten. Die Kathode dieser Röhre ist durch den Widerstand 410 geerdet, und die Anode ist an die positive Klemme der Speisequelle 421 über einen gleichen Widerstand 411 angeschlossen. Der Anodenstrom der Röhre 409, der durch die gleichen Widerstände 410 und 411 fließt, erzeugt an der Kathode dieser Röhre eine positive Spannung und einen gleich großen Spannungsabfall am Widerstand 411. Jede Änderung des Anodenstroms erzeugt gleiche und entgegengesetzte Spannungsschwankungen an der Anode und an der Kathode. Die Kathodenspannung schwankt im gleichen Sinne wie die Gitterspannung, während die Anodenspannung sich im entgegengesetzten Sinne ändert. Die Röhre 409 arbeitet hiernach phasenumkehrend, und ihre symmetrischen Ausgangsspannungen sind über die Kondensatoren 412 und 413 an die Gitter der Röhre 417 und 418 angelegt. Diese beiden Röhren sind als eine Gegentaktverstärkerstufe in der dargestellten^ in der einschlägigen Technik bekannten Weise angeschlossen; die Widerstände 414 und 415 stellen Gitterwiderstände, der Widerstand 416 den Kathodenvorspannwiderstand und die Widerstände 419 und 420 die Anodenbelastungswiderstände dar. Die symmetrischen oder Gegentaktausgangswellen erscheinen an den Klemmen 105 und 106.

Fig. 4 zeigt eine Kreisanordnung des Ausgangsstufenverstärkers 107 und seiner phasenbehafteten Belastung. Der Verstärker 107 besteht aus den

Röhren 709 und 710, deren Eingangskreise in der üblichen Gegentaktart verbunden sind und deren Ausgangskreise in neuartiger Weise an die Primärwicklungen 713 und 714 eines Ausgangstransformators 719 angeschlossen sind. Die symmetrischen Ausgangspannungswellen des Verstärkers 104, die an den Leitern 105 und 106 erscheinen, sind über die Kopplungskondensatoren 701 und 702 an die Steuergitter der Röhren 709 und 710 angelegt. Die Richtung der Sägezahnwellen ist derart, daß, während des linearen oder Vorwärtsteils der Kippschwingung, das Potential des Steuergitters der Röhre 709 immer weniger negativ wird, während das Steuergitter der Röhre 710 immer negativer wird. Während des daran anschließenden plötzlichen Rückkehr- oder Rücklaufteils der Schwingung fällt das Potential des Steuergitters der Röhre 709 wiederum weiter ins Negative ab, während das Steuergitter der Röhre 710 ein weniger negatives Potential aufnimmt. Die beiden Gitterwellen sind in Fig. 7e und yi für die Röhren 709 und 710 dargestellt. Das durchschnittliche Steuergitterpotential der Röhre 709 wird durch die Widerstände 707 und 703 negativ gehalten, und zwar in Zusammenwirkung mit einem Teil des Potentiometers 706, welches als Spannungsteiler an der negativen Speisequelle 705 wirkt, während das Gitter der Röhre 710 durch eine ähnliche Anordnung negativ gehalten wird, die aus den Widerständen 708 und 704 und dem restlichen Teil des Potentiometers 706 besteht. Das Potentiometer 706 dient zur Einstellung der relativen Steuergitterpotentiale und damit zum Ausgleich der Tätigkeit der beiden Röhren, wie weiter unten noch erläutert werden wird. Die Schirmgitter der Röhren 709 und 710 werden während des Vorwärtsteils der Schwingung auf einem positiven Potential gehalten, und zwar durch die Schinngitterspeisung 720, deren Funktion weiter unten in Verbindung mit Fig. 5 erläutert werden wird. Die Kathoden der beiden Röhren 709 und 710 sind geerdet.

Die Anode der Röhre 709 ist mit der positiven Speisequelle 721 mit der Spannung E_B verbunden, und zwar über die Primärwicklung 713 des Ausgangstransformators 719, während die Anode der Röhre 710 über die andere Primärwicklung 714 des Ausgangstransformators 719 mit der Erde verbunden ist oder mit einer leistungsausnutzenden Vorrichtung 750, die durch das gestrichelte Rechteck veranschaulicht sein soll. Typische Leistungen ausnutzende Vorrichtungen werden später in Verbindung mit Fig. 6 beschrieben.

Die Sekundärwicklung 717 des Ausgangstransformators 719 ist mit den Ablenkspulen 108 der Kathodenstrahlröhre 100 verbunden. Wie bereits erwähnt, kann in diesem Ausgangskreis ein Widerstand 109 angebracht werden, um eine Gegenkopplungsspannung an der Leitung 110 zu entwickeln. Die beiden Primärwicklungen 713 und 714 des Ausgangstransformators sind in der bei Gegentaktausgangstransformatoren üblichen Weise gewickelt und haben nach einer bevorzugten Anordnung im wesentlichen gleiche Wicklungszahl. Der Ausgangstransformator 719 besitzt zweckmäßig außerdem eine elektrostatische Abschirmung 718 zwischen den Primärwicklungen 713 und 714 und der Sekundärwicklung 717. Die verteilte oder Streukapazität, die durch den Transformator und die Anoden der Röhren 709 und 710 dargestellt wird, ist durch die beiden Kapazitäten 711 und 712, die in der Zeichnung mit C/2 bezeichnet sind, veranschaulicht.

Der Arbeitszyklus des in Fig. 4 dargestellten Kreises soll nunmehr beschrieben werden. Die Steuergitter der Röhren 709 und 710 sind so vorgespannt, daß im Zeitpunkt t_x, der der Mitte des Vorwärtsteils der Eingangswellen entspricht, beide Röhren im wesentlichen abgeschaltet, d. h. nicht leitend sind, wie es in Fig. 7e und 7f angegeben ist. Mit fortschreitender Zeit bleibt die Röhre 710 vollständig ausgeschaltet, während das Steuergitterpotential der Röhre 709 weniger negativ wird. Demgemäß wächst der Anodenstrom in Röhre

709 in einer im wesentlichen linearen Weise, wie Fig. 71

es veranschaulicht. Das lineare Anwachsen des Anodenstroms in Röhre 709 hat zur Folge, daß die Anodenspannung dieser Röhre auf einen Wert E_B-E_L herabgesetzt wird.

E_B = Spannung der Speisequelle 721, E L^di

L = Induktanz der Wicklung 713 bei Anschluß

der Ablenkspulen 108 an Wicklung 717, t = Zeit.

Wenn die Wicklungen 713 und 714 gleich sind, so besteht während des Vorwärtsteils der Schwingung eine positive Spannung E_L an der Anode der Röhre 710. Die Anodenspannungswellen für die Röhren 709 und

710 sind in den Fig. 7g und 7h veranschaulicht. Zur Zeit t₂ erreicht der Anodenstrom in der Röhre 709

den Wert /. Zur gleichen Zeit wird die Gitterspannung der Röhre 709 unter dem Einfluß der Eingangswelle (Fig. 7e) negativ, und der Anodenstrom fällt auf Null. Dieser plötzliche Abfall des Anodenstroms im Rohr 709 induziert einen vorübergehenden Stoß in dem Belastungskreis, wodurch die Anodenspannung der Röhre 709 stark positiv und die Anodenspannung der Röhre 710 stark negativ werden. Während dieser in -. der Zeichnung mit τ bezeichneten Zeitspanne kann daher weder Röhre 709 noch Röhre 710 Anodenstrom führen. Röhre 709 ist nicht leitend wegen der stark negativen Gitterspannung, während Röhre 710 keinen Anodenstrom durchlassen kann, weil die Anodenspannung negativ ist. Ein Stromstoß von der Größe / wird somit der Belastung zugeführt (im Zeitpunkt t₂ in Fig. 71). Bei Unterstellung geringer Dämpfung ist der vorübergehende Laststoß eine im wesentlichen sinusförmige Schwingbewegung von der Kreisfrequenz

I

CU₀=

YLC

Nun ist die Zeit r annähernd eine halbe Schwingung dieser Schwingbewegung, d. h. ω_οτ = Jr. Im Zeitpunkt t₃ = t₂-\-x hat der Strom in den Ablenkspulen seine Richtung umgekehrt, und das Potential der Anode der Röhre 710 wird wieder positiv. Das Steuergitter dieser Röhre befindet sich jetzt auf einem solchen Potential, daß ein Anodenstrom / in der Röhre fließen kann. Wenn das geschieht, wird ein zweiter Stromstoß von der Stärke / in dem Lastkreis im Zeitpunkt t₃

(Fig. yj) erzeugt, und zwar in der gleichen Richtung wie der erste, im Zeitpunkt t₂ von Röhre 709 ausgehende Stromstoß. Der von diesem zweiten Stoß herrührende Stromimpuls im Belastungskreis, der eine halbe Schwingung später liegt, ist unmittelbar entgegengesetzt in der Phase zu dem vom ersten Stoß herrührenden Stromstoß, und die beiden Wellen heben sich auf; die Anode der Röhre 710 bleibt auf dem Potential E_L, und die Wicklung 714 führt einen Strom /. Das Steuergitterpotential der Röhre 710 wird jetzt immer negativer und verringert den Anodenstrom linear, bis die Mitte der Schwingung im Zeitpunkt t_i=t₁-\-T wieder erreicht ist; T bedeutet die Dauer einer vollständigen Sägezahnwelle. Im Zeitpunkt t_x wird die Röhre 709 erneut eingeschaltet, und der Kreislauf wiederholt sich.

Wegen geringer Verluste im Lastkreis wird die Schwingbewegung während der Rücklaufzeit in Wirklichkeit leicht abnehmen, und der von der Röhre 710 verlangte Spitzenstrom wird etwas geringer sein als die Stromspitze in Röhre 709. Um diese Erscheinung und ein etwaiges schlechtes Zusammenpassen der Röhren 709 und 710 zu korrigieren, ist das Potentio_r meter 706 vorgesehen. Durch Einstellung dieses Potentiometers kann der Stromeinsatz in Röhre 710 so gesteuert werden, daß er den Rückflußstrom vollständig aufhebt. Bei Anwendung einer um den Verstärker führenden Gegenkopplung ist die Stellung des Potentiometers 106 nicht kritisch.

Die Anodenstromschwingung der Röhre 709 ist in Fig. 71 dargestellt, während diejenige der Röhre 710 in Fig. 7 j veranschaulicht ist. Die Differenz dieser beiden Ströme, die den von den beiden Röhren an die Belastung abgegebenen Nettostrom ausmacht, ist aus Fig. 7 k ersichtlich. Fig. 7I veranschaulicht den gesamten Ladestrom der beiden Streukapazitäten 711 und 712. Die Summe der Ströme nach den Fig. 7 k und 71 stellt den gesamten Effektivstrom (Fig. 7 m) dar, der dem Ausgangstransformator zugeführt wird.

Es ist ersichtlich, daß der Strom nach Fig. 7m aus einer Reihe von Sägezahnwellen besteht, die einen linear zunehmenden (Vorwärts)-Teil haben und einen sinusförmigen abnehmenden (Rückfluß-)Teil. Der Wert dieser Welle von Spitze zu Spitze ist 2 /.

In der Praxis würde die Rückkehr- oder Rückflußzeit r der Wellen ein viel kleinerer Bruchteil der gesamten Schwingungszeit T sein, als es den in den Figuren gezeigten Verhältnissen entspricht.
Der durchschnittliche Anodenstrom in Röhre 709

· /

ergibt sich aus Fig. 7 i roh zu —. Es ist dies die ein-

zige Anodenstromentnahme an der Speisequelle 721. Wenn man die Schirmgitterströme vernachlässigt, die vergleichsweise klein sind, so beträgt die gesamte Stromentnahme aus der Speisequelle 721 roh ¹Z₈ des Kippstroms von Spitze zu Spitze, der der Primärseite des Ausgangstransformators zugewiesen ist. Wenn eine einzelne Röhre als A-Verstärker in der Ausgangsstufe verwendet würde an Stelle der beschriebenen Gegentaktanordnung, so würde der in dieser Röhre benötigte Spitzenanodenstrom für die gleiche Ausgangsleistung wie zuvor wenigstens 2 / betragen. Der Durchschnittsstrom würde wenigstens / sein, und die Gesamtmenge dieses Stroms würde aus der Anodenleistungsversorgung entnommen. Demgemäß ist der Anodenleistungsbedarf der erfindungsgemäßen Ausgangsstufe, roh genommen, ¹I₄ desjenigen einer üb-

j liehen, nicht symmetrischen, d. h. nicht im Gegentakt arbeitenden A-Ausgangsstufe.

Der Leistungsbedarf einer üblichen Kippverstärkerausgangsstufe wird zuweilen durch die Verwendung einer sogenannten Dämpfungsröhre oder Dämpfungsdiode verringert, die im Nebenschluß zu den Ablenkspulen angebracht ist. Diese Röhre wird so gepolt, daß sie leitet während der ersten Hälfte des Vorwärtsteiles der Kippwelle am Ende der Rückflußzeit. Die Dämpfungsröhre überträgt somit auf den Belastungskreis einen Stromimpuls, der etwa analog ist dem Strom, der in dem vorliegenden Kreis von der Röhre 710 geliefert wird. Demgemäß kann die eigentliche Kippverstärkerröhre für diese Zeit nahezu abgeschaltet werden, und die Anodenleistungsentnahme fällt geringer aus. Wenn der Stromimpuls in der Dämpfungsröhre zu einer Ergänzung des Stroms in der Verstärkerröhre gemacht werden kann, so läßt sich eine lineare Kippwelle verwirklichen. In der Praxis ist das jedoch schwierig zu bewerkstelligen, und gute Ergebnisse werden nur selten erzielt. Eine Gegenkopplung kann bei dieser Art von Kreisen nicht wirksam angewendet werden, um die Kippwelle linear zu machen, da während eines Abschnitts des Vorwärtsteils der Kippwelle die Verstärkerröhre nicht leitet.

In dem vorliegenden Kreis sind die Anodenstromwellen der Röhren 709 und 710 natürlich Supplementwellen wie in einem üblichen linearen Gegentakt-B-Verstärker, und vorhandene Unterschiede zwischen den Röhren können weitgehend ausgeglichen werden durch geeignete Einstellung der jeweiligen Gittervorspannungen, und zwar mit Hilfe des Potentiometers 706. Darüber hinaus karin man bei dem vorliegenden Kreis eine Gegenkopplung anwenden, um einen sehr hohen Grad von Linearität für die Kippschwingung zu erreichen, da eine Übertragung immer möglich ist, und zwar entweder durch Röhre 709 oder Röhre 710 oder beide.

Während des Intervalls τ ist das Steuergitter der Röhre 710, wie Fig. 71 zeigt, auf einem solchen Potential, daß die Röhre einen starken Anodenstrom führen würde, wenn die Anode positiv wäre. Demgemäß würde ein starker Schirmgitterstrom durch die Röhre 710 während dieser Zeit entnommen werden, wenn die Schirmgitter unmittelbar mit der positiven Klemme der Speisequelle 721 verbunden wären. Wenn das Intervall τ einen bestimmbar großen Bruchteil der Gesamtschwingung ausmacht, so kann die normale Schirmgitterverlustleistung in dieser Röhre überschritten und die Stromentnahme aus der Speisequelle 721 erheblich gesteigert werden. Um das zu verhindern, kann der Schirmgitterstrom für Röhre 710 iao und, wie gezeigt, auch für Röhre 709 einer besonderen Speisevorrichtung 720 entnommen werden. Ein schematisches Schaltbild einer für diesen Zweck geeigneten Vorrichtung ist in Fig. 5 gezeigt. Die Schirmgitter der Röhren 709 und 710 sind an die Leitung 723 1*5 angeschlossen, die mit der Anode der Diode 727 und

außerdem über den Widerstand 724 und die Induk tanz 725 mit einer positiven Spannungsquelle 726 von der Spannung E₀ verbunden ist. Die Kathode der Diode 727 ist über die Klemme 722 an die positive Speisequelle 721 (Fig. 4) von der Spannung E_B an geschlossen. Es ist zu unterstellen, daß E₀ positiver ist als E_B. Der Widerstand 724 ist so gewählt, daß der durch ihn fließende Strom J₀ etwas größer ist als der maximale Schirmgitterstrom, der von einer der Röhren 709 und 710 während des Vorwärtsteils der Schwingung aufgenommen wird. Die Diode 727 leitet demgemäß den Überschußstrom während dieser Zeit und legt das Potential der Klemme 723 fest, derart, daß dasselbe nur wenig positiver ist als dasjenige der Klemme 722. Wenn die Röhre 710 während des Rück flusses versucht, über J₀ hinaus Schirmgitterstrom aufzunehmen, so unterbricht die Diode 727 die Strom leitung, und das Potential der Klemme 723 fällt ab. Die Induktanz 725 verhindert, daß der dem Schirm-

ao gitter zufließende Strom während des Intervalls τ wesentlich über den Wert J₀ steigt. Bei der praktischen Ausführung kann die Speisequelle 721 eine elektronisch geregelte Leistungsquelle sein; in diesem Falle braucht die Speisequelle 726 lediglich eine Anzapfstelle für die ungeregelte Spannung zu sein, die darin auftritt. Wenn das Intervall r genügend kurz ist, wie es unter praktischen Bedingungen oft der Fall sei wird, kann die Schirmgitterspeisung 720 wegfallen, und man kann die Schirmgitter der Röhren 709 und 710 unmittelbar an die Speisequelle 721 anschließen.

Fig. 8 zeigt die typische Ar.odenstrom-Anodenspannungs-Kennlinie einer Pentode, wie sie für die Röhren 709 und 710 verwendbar ist. Es sei unterstellt, daß die Kurve die Kennlinie bei Einstellung der Gitterspannung auf den kleinsten negativen Wert veranschaulicht. Die Speisespannung E_B ist in die Zeichnung eingetragen. Die wirkliche Anodenspannung in Röhre 709 wird um einen Betrag

E -L^di

kleiner sein als E_B und ist in der Zeichnung als E_B~E_L angegeben. Die in der Belastung gespeicherte Energie ist proportional der in der Zeichnung schraffierten Fläche, d. h. die Energie in der Belastung ist am Ende der Schwingung gleich

±L_P-LJUi = LJi"

dt=E

'E₁J-

Bei einer geeigneten Ausführung wird L durch ein zweckmäßiges Übersetzungsverhältnis im Ausgangs- transformator so gewählt, daß die in Fig. 8 schraf fierte Fläche (E]₁J) ein Maximum ist. Wenn das ge schehen ist, so sind die Verhältnisse etwa so, wie in Fig. 8 gezeigt.

Wenn die Wicklungen 713 und 714 des Ausgangs- transformators gleich sind, wird die Röhre 710 jetzt eine positive Anodenspannung von E_L während des Vorwärtsteils der Schwingung haben. Tatsächlich reicht eine Anodenspannung von E_B-E_L aus, um die Röhre 710 zu befähigen, den maximal benötigten Strom 7 zu leiten. Mit anderen Worten: Bei Erdung des inneren Endes 716 der Wicklung 714 entsprechend der Darstellung in Fig. 4 ist die Anodenspannung der Röhre 710 während des Vorwärtsteils der Schwingung um den Betrag 2 E_L-E_B größer als notwendig. Demgemäß kann das Ende 716 an irgendeine von verschiedenartigen, die Leistung nutzbar machenden Vorrichtungen angeschlossen sein, und an diese Vor richtung kann ein Leistungsbetrag entsprechend //4 (2 E_L-E_B) abgegeben werden. Dieser Leistungs- Überschuß würde sonst an der Anode der Röhre 710 verlorengehen. Typische Leistung nutzbarmachende Vorrichtungen sind in Fig. 6 a, 6 b und 6 c veranschaulicht.
Nach Fig. 6 a ist das Ende 716 der Transformator- wicklung 714 an einen großen Kondensator 751 angeschlossen, dessen unteres Ende geerdet ist. Die von der Röhre 710 durchgelassenen Anodenstromimpulse werden von diesem Kondensator entnommen. Wäh rend dieses Vorgangs wird die obere Platte des Kon- densators 751 negativ aufgeladen. Diese obere Platte des Kondensators 751 ist über einen kleinen Widerstand 752 an die Kathode einer gasgefüllten Röhre 753 angeschlossen, deren Anode geerdet ist. Wenn die

Spannung am Kondensator 751 einen vorbestimmten Wert, der gleich oder kleiner als 2 E_L-E_B ist, erreicht, wird die gasgefüllte Röhre 753 zünden und durch die Ableitung des Überschußstromes verhindern, daß die Spannung am Kondensator 751 merklich weiter steigt. An die Kathode der gasgefüllten Röhre ist außerdem ein Filterwiderstand 754 angeschlossen. Mit dem anderen Ende des Widerstandes 754 sind die Ausgangsklemme 756 und der Nebenschluß- oder Filterkondensator 755 verbunden. Ein Strombetrag, der angenähert gleich 7/4 ist, kann der negativen Klemme 756 zugeführt werden, bevor der Stromfluß in der gasgefüllten Röhre aufhört. Der Kreis gemäß Fig. 6a kann somit eine nützliche negative Ausgangsspannung, deren Größe gleich oder kleiner als 2 E_L-E_B ist, bei jeder Stromentnahme, die den Wert 7/4 nicht übersteigt, abgeben.

Wie Fig. 6b zeigt, ist die Klemme 716 der Wicklung 714 an die Anode einer Diode 761 und an die Primärwicklung 762 eines Transformators angeschlossen. Die Kathode der Diode 761 und das andere Ende der Wicklung 762 sind geerdet. Von der Klemme 716 durch die Röhre 710 entnommene Stromimpulse gehen durch die Wicklung 762 und erzeugen Spannungsimpulse an der Wicklung 763. Die Wicklung 763 ist unten geerdet und oben an die Anode der Diode 764 angeschlossen. Die Kathode der Diode 764 ist über den Nebenschlußkondensator 765 geerdet und außerdem an die Ausgangsklemme 766 angeschlossen. Während der Spannungsimpulse, welche an der Wicklung 763 auftreten, führt die Diode 764 Strom und lädt den Kondensator 765 auf. Zwischen diesen Impulsen ist die Diode 764 nicht leitend. Demgemäß wird der Kondensator 765 aufgeladen, so daß die Klemme 766 positiv ist. Die Diode 761 dient dazu, jegliche positiven Spannungen, die nach jedem Stromimpuls an der

Klemme 716 vorübergehend auftreten mögen, durch Dämpfung zu beseitigen. Die an der Klemme 766 auftretende positive Spannung kann durch entsprechende Wahl der Windungszahl des Transformators zwischen weiten Grenzen schwanken und auch negativ gemacht werden, indem man die Anschlüsse der Diode 764 vertauscht und die Richtung der· Wicklung 763 umkehrt. In einem typischen Fall kann die Klemme 766 an die Speisequelle 721 angeschlossen sein; der Kondensator 765 kann dann wegfallen. In diesem Fall gibt der Kreis gemäß Fig. 6 b in wirksamer Weise Strom und Leistung an die Speisequelle 721 zurück, wodurch die Entnahme an dieser Speisequelle eine weitere Verminderung erfährt.

Nach Fig. 6 c ist die Klemme 716 der Wicklung 714 an eine Anzapfstelle 771 einer Induktanz 770 angeschlossen. Das untere Ende dieser Induktanz ist geerdet, und das obere Ende ist an die Anode einer Diode 776 und an eine Abstimmkapazität 775, deren unteres Ende geerdet ist, angeschlossen. Die Kathode der Diode 776 ist mit der Ausgangsklemme 778 und mit einem Filter- oder Nebenschlußkondensator 777, dessen unteres Ende geerdet ist, verbunden. Eine zweite Anzapfstelle 772 an der Induktanz 770 steht mit der Anode einer Diode 773 in Verbindung, deren Kathode über die Klemme 774 an eine positive Bezugsspannungsquelle, wie z. B. die Speisequelle 721, angeschlossen ist. Die Induktanz 770 und die Kapazität 775 werden so gewählt, daß sie eine Resonanz bei der Grundfrequenz der Sägezahnwellen ergeben, die an die Ausgangsstufe 107 angelegt sind. Die durch die Röhre 710 von der Klemme 716 entnommenen Stromimpulse erregen den abgestimmten, aus Induktanz 770 und Kapazität 775 bestehenden Kreis und bewirken, daß eine im wesentlichen sinusförmige Spannung an diesen Elementen auftritt. An den Spitzen dieser sinusförmigen Spannungswelle wird die Diode 776 leitend und lädt den Kondensator 777 positiv auf. Da die Schwingung sich weiter aufbaut, wird die positive Spannung an der Anzapfstelle 772 bald ausreichen, um die Diode 773 leitend zu machen und damit die Stromlieferung an die Klemme 774 und somit an die Speisequelle 721 zu veranlassen. Die Leitung der Diode 773 begrenzt so die Amplitude der Schwingung, und eine im wesentlichen konstante positive Spannung wird an der Klemme 778 entwickelt. Bei geeigneter Wahl der Induktanz 770 und der Lage der Zapfstellen 771 und 772 kann diese Ausgangsspannung auf einige Kilovolt gebracht werden.

Der Kreis nach Fig. 6 c ist somit eine zweckdienliche zweite Anodenspeisung für die Kathodenstrahlröhre. Wenn von der Klemme 778 kein Strom entnommen wird, so führt die Diode 773 einen stärkeren Strom und gibt die nicht verbrauchte Leistung an die Speisequelle 721 zurück. Bei der praktischen Ausführung kann die Diode 773 die Hälfte einer Zwillingsdiodenröhre sein, deren andere Hälfte als Diode 727 nach Fig. 5 benutzt wird.
Es sei bemerkt, daß die Leistung, die aus jeder der erläuterten, Leistung nutzbarmachenden Vorrichtungen erhalten wird, frei ist in dem Sinne, daß diese Leistung sonst als Anodenverlust in Röhre 710 verlorenginge. Die Anwendung irgendeiner dieser Vorrichtungen bewirkt keine weitere Belastung am Ablenkungskreis und erfordert keine Erhöhung der Anodenstromentnahme an der Speisequelle 721. In der Tat wird mit einigen der Vorrichtungen die Stromentnahme an der Speisequelle 721 verringert. Das steht im Gegensatz zu der üblichen Art von Rückflußhochspannungsspeisung, die in bestimmten Fernsehschaltungen dem horizontalen Ablenkungskreis zugeordnet ist. Dort dämpft die Gleichrichtung der hohen Spannung während des Rückflusses die Rückkehrschwingung des Ablenkungskreises; und dieser Vorgang erfordert seinerseits eine Steigerung des Strombedarfs der Treiberstufe.

Wenn aus irgendeinem Grunde die .phasenbehaftete Spannung von der Belastung nicht ausreicht, um eine Anodenspannung für Röhre 710 zu bewirken, kann eine Zusatzspeisung, kleiner als die Speisequelle 721, im Anodenkreis der Röhre 710 vorgesehen sein.

Verschiedene Änderungen in Ergänzung der in der Beschreibung besonders erwähnten Abweichungen können an den erläuterten Ausführungen vorgenommen werden, ohne daß dadurch von dem Wesen der Erfindung abgewichen wird.

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Verstärkeranordnung für nichtsinusförmige Schwingungen mit zwei in der Ausgangsstufe vorgesehenen, in B-Gegentaktschaltung angeordneten Röhren, deren Ausgangsseiten mit einem gemeinsamen Belastungskreis gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß nur die eine Röhre der Speisequelle Energie entnimmt und während eines Teils des Verstärkungsvorgangs an den Belastungskreis Energie abgibt, daß aber die andere Röhre der Ausgangsstufe Energie von dem Belastungskreis während eines anderen Teils des Verstärkungs-Vorgangs an die Speisequelle zurückgibt oder für weitere Speisezwecke bereitstellt.

2. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Belastungskreis phasenbehaftet ist.

3. Verstärkeranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Belastungskreis die Ablenkspulen einer Kathodenstrahlröhre enthält.

4. Verstärkeranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastung über einen aus zwei Primärwicklungen und einer Sekundärwicklung bestehenden Transformator an den Verstärker angeschlossen ist und aus einem an die Sekundärwicklung angeschlossenen induktiven Element besteht und daß die eine Primärwicklung in der Ausgangsseite der einen Ausgangsstufenröhre und die andere Primärwicklung in der Ausgangsseite der anderen Ausgangsstufenröhre liegt.

5. Verstärkeranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an die Eingangsseite der beiden Ausgangsstufenröhren ein Vorverstärker angeschlossen ist und daß zwischen der gemeinsamen Belastung und der Eingangsseite des Vorverstärkers eine Gegenkupplungsverbindung besteht.

6. Verstärkeranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Generator für Sägezahnwellen, bei denen jede Schwingung einen ansteigenden Teil und einen Rückkehrteil aufweist, an den Eingang des Verstärkers angeschlossen ist, daß die eine Ausgangsstufenröhre des Gegentaktverstärkeis mit ihrer angeschlossenen Leistungsspeisurig in der Belastung für einen Abschnitt des ansteigenden Teils

ίο jeder Welle Energie aufspeichert und daß die andere Ausgangsstufenröhre während eines anderen Abschnitts des ansteigenden Teils jeder Welle von der Belastung Energie zur Ausgangsseite der genannten anderen Ausgangsstufenröhre zurückbringt.

7. Verstärkeranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind zur Verringerung des Schirmgitterpotentials der in Gegentakt geschal-

ao teten Verstärkerröhren während der verhältnismäßig raschen Änderung des Rückkehrteils der zu verstärkenden Welle.

8. Verstärkeranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die der Anode der einen Ausgangsstufenröhre zugeführte Spannung zeitweise ein Potential annimmt, welches mit Bezug auf die zugehörige Kathode negativ ist, und daß die Mittel für die Verringerung des Schirmgitterpotentials stets wirksam sind, wenn das Potential des Steuerelements mit Bezug auf die Kathode positiv und gleichzeitig das Anodenpotential gegenüber der Kathode negativ sind.

9. Verstärkeranordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für die Verringerung des Schirmgitterpotentials eine Diode enthalten, die normalerweise leitend ist, aber ihre Leitfähigkeit verliert, wenn der Schirmgitterstrom eine vorbestimmte Stärke überschreitet.

10. Verstärkeranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Nutzbarmachung der der Belastung entnommenen Energie ein Paar in Reihe liegender Widerstände, deren jeder an seinem dem Verbindungspunkt abgewandten Ende über einen Kondensator geerdet ist, und eine gasgefüllte Röhre aufweisen, die im Nebenschluß zu den Widerständen an deren gemeinsamer Klemme liegt, normalerweise nicht leitend ist und den Stromdurchgang frei gibt, wenn die Spannung an einem Widerstand des Paares einen vorbestimmten Wert erreicht.

11. Verstärkeranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Nutzbarmachung der der Belastung entnommenen Energie einen Übertrager aufweisen, dessen Primärwicklung (762) mit der Primärwicklung (714) des in der Ausgangsseite der Ausgangsstufenröhre vorgesehenen Transformators (719) verbunden ist, daß eine erste Diode (761) im Nebenschluß zur Primärwicklung (762) des Übertragers liegt, eine zweite Diode (764) einen Nebenschluß zur Sekundärwicklung (763) des Übertragers bildet und nur dann Strom leitet, wenn ein Impuls an der sekundären Wicklung auftritt, und daß ein Kondensator (765) im Nebenschluß zur sekundären Übertragerwicklung und der zweiten Diode angeordnet ist, der durch den von der zweiten Diode geleiteten Strom aufgeladen wird.

12. Verstärkeranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Übertrager aus einem Autotransformator (770) mit einstellbaren, die Primärwicklung begrenzenden Anzapfungen (771, 772) besteht.

13. Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklungen (713, 714) des in die Belastung einbezogenen Transformators (719) in der bei Gegentaktausgangstransformatoren üblichen Weise gewickelt sind und gleiche Windungszahl haben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

O 1975 10.51