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Verfahren zur Erzeugung eines bogenförmigen elektrischen Spannungsverlaufs
Die Erfindung bezieht sich auf Maßnahmen zur Erzeugung von elektrischen Spannungen
mit bogenförmigem zeitlichem Verlauf. Derartige Spannungen eignen sich besonders
zur Verbesserung der Schärfe und Rastergeometrie 'bei Kathodenstrahlröhren für Oszillographen
und Fernsehzwecke. Bei der Aufzeichnung von Fernsehbildern auf dem Leuchtschirm
von Kathodenstrahlröhren zeigen sich häufig Unschärfen in bestimmten Bildzonen sowie
in den Bildecken meist kissenförmige Verzeichnungen der Bildgeometrie. Diese beiden
Arten von Bildfehlern werden dadurch verursacht, daß die verschiedenen Zonen des
Bildschirms von dem Drehpunkt des abgelenkten Kathodenstrahls meist verschieden
weit entfernt sind, da der Fluoreszenzschirm im allgemeinen sich nicht auf einer
zu diesem Drehpunkt konzentrischen Kugelfläche befindet. Es wird also die Entfernung
vom Drehpunkt des Strahls bis zum Auftreffen auf den Schirm mit zunehmender Auslenkung
des Kathodenstrahls von der Mittellage ebenfalls zunehmen. Um eine stets gleichbleibende
Abbildungsschärfe auf dem Leuchtschirm zu erzielen, ist es notwendig, daß das von
der Kathode emittierte Elektrönendbündel beim Auftreffen auf den Leuchtschirm den
kleinst möglichen Querschnitt besitzt, also der unmittelbar vor der Kathode entstehende
kleinste Strahlquerschnitt elektronenoptisch scharf auf dem Leuchtschirm abgebildet
wird.
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Da der Kathodenstrahl mit zunehmender Auslenkung von der Mittellage
auf den Fluoreszenzschirm immer größere Wegstrecken pro Grad Auslenkungswinkel beschreibt
(bei ebenen, zur Kathodenstrahlachse senkrecht stehenden Leuchtschirmen sind diese
Strecken dem Tangens des Auslenkwinkels proportional, daher .die häufig gebrauchte
Bezeichnung
Tangensfehler), muß zur Vermeidung geometrischer Bildverzerrungen darauf geachtet
werden, daß das die Strahlablenkung bewirkende elektrostatische oder elektromagnetische
Magnetfeld nicht zeitproportional ansteigt, sondern daß der Anstieg zuerst langsamer,
dann bei Abtastung der Mittelzone schneller und schließlich bei Annährung an die
andere Randzone wieder langsamer erfolgt.
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Die vorstehend genannten Schwierigkeiten sind bekannt, und es hat
nicht an Vorschlägen gefehlt, sie zu beseitigen. So hat man beispielsweise vorgeschlagen,
die Ablenkspulen schräg zur Strahlmittellage zu stellen, so daß eine Komponente
des Ablenkfeldes auch in Richtung der Strahlachse wirksam ist und daher die Strahlkonzentrierung
derart zusätzlich beeinflußt, daß der abtastende Kathodenstrahl in allen Zonen des
Fluoreszenzschirms scharf fokussiert ist. Es ist ferner bekannt, zusätzliche Hilfsfokussierspulen
anzuordnen und diese in den Gitterkreis eines Transformatorkippgeräts einzuschalten.
Bei entsprechender Dimensionierung dieser Hilfsfokussierspule, beispielsweise bei
Verwendung von Widerstandsdraht zum Wickeln dieser Spule, soll es möglich sein,
den Stromverlauf im Kippgerät derart zu beeinflussen, daß gleichzeitig auch der
sogenannte Tangensfehler beseitigt wird.
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Keine dieser bekanntgewordenen Schaltungen hat jedoch eine nennenswerte
Verbreitung gefunden, entweder weil durch die vorgeschlagenen konstruktiven und
schaltungstechnischen Maßnahmen der Wirkungsgrad des die Strahlablenkung bewirkenden
Kippgeräts erheblich verschlechtert wird oder weil der hierzu erforderliche Aufwand
zu groß ist.
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Die bisher bekannte Methode zur Erzeugung von Sinusbogen durch Doppelweggleichrichtung
einer Sinusspannung ist insbesondere in den Fällen zu kostspielig, wo keine Sinusspannung
zur Verfügung steht, sondern eine Impulsspannung.
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Die Erfindung bezweckt, aus den bei Fernsehgeräten und Oszillographen
im allgemeinen stets vorhandenen Impulsspannungen auf besonders einfache Weise Spannungen
mit bogenförmigem zeitlichem Verlauf derartiger Frequenz und Kurvenform abzuleiten,
die einerseits zur Korrektur der Fokussierung und andererseits zur Korrektur der
Ablenkfelder verwendbar sind.
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Erfindungsgemäß wird bei einem Verfahren zur Erzeugung eines bogenförmigen
Spannungsverlaufs eine periodische Impulsspannung von kurzer Impulsdauer, vorzugsweise
kürzer als 2o % der Impulsperiode einer Reihenschaltung von Selbstinduktivität und
Kapazität zugeführt und die Selbstinduktivität und die Kapazität im Hinblick auf
die Kreisfrequenz der Impulsfolge co derart bemessen, daß die Bedingung erfüllt
wird: ioo > 0o2 - L - C > i, wobei L in Henry und C in Farad gemessen
ist, so daß der zeitliche Spannungsverlauf an der Induktivität aus steilflankigen
kurzen Impulsen mit dazwischen befindlichen bogenförmigen Stücken und der Spannungsverlauf
der Kondensatorspannung aus bogenförmigen Teilstücken einer angenähert sinusartigen
Schwingung besteht, deren Periodendauer doppelt so groß ist wie die Periodendauer
der Impulsfolgefrequenz.
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Zweckmäßigerweise erfolgt die Anwendung in Verbindung mit einer Kathodenstrahlröhre,
deren Strahllänge sich während des zu registrierenden Vorganges periodisch ändert
und deren zur Bündlung des Kathodenstrahls dienendes Fokussierfeld im wesentlichen
proportional dem Spannungsverlauf der Kondensatorspannung verändert wird.
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Im nachstehenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen
erläutert.
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Abb. i zeigt das Prinzip der erfindungsgemäßen Schaltung und Abb.
2 bis I den zeitlichen Verlauf der darin auftretenden Spannungen.
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An eine Serienkombination aus der Induktivität L und der Kapazität
C wird eine Impulsspannung U der Kreisfrequenz (o gelegt. Aii der Kapazität C kann
dann nach Abb. i eine Spannung U, mit bogenförmigem Verlauf abgegriffen werden und
an der Induktivität die Impulsspannung UI mit einer gegenphasigen Sinusbogen- oder
Parabelbogengrundlinie (Abb.2).
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Der bogenförmige, in erster Annäherung sinusbogenartige Verlauf der
Spannung kommt dadurch zustande, daß die Anordnung durch ein Frequenzgemisch
erregt wird, wodurch ani Kondensator die Spannung
| entsteht, die für Ti- < 200o und |
| In Abb. 3 sind die drei Funktionen cos ot, |
| \ z |
| n(i - z sin z t l und (« 't 4 "- -
darg°stellt. 12 |
| Es ist ersichtlich,/ daß sich die beiden Funktionen |
| s |
| -_ # |
| n(I_ '# 2 2 sin "' t) und (a#t-z)z |
| 4 12 |
und somit auch die Spannungen U, für o,) LC
_> 2
kaum unterscheiden. u)2 LC
= i bringt bereits erliebliche Abweichungen; und für o2 LC
G i treten
zerhackte Schwingungszüge auf. Zur Erzielung von Sinus- oder Parabelbogenspannung
entsprechend U" oder U,3 muß also mindestens die Bedingung (,)2L
C > i erfüllt
werden.
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Besitzt die Induktivität einen nicht vernachlässigl>aren Ohmschen
Widerstand, so geht die Amplitude der Bogenspannung auf den
Wert herunter, und .lnfang und Ende der Bogenspannung "wird um den Betrag der Ohmschen
Spannungskomponente in der Höhe verschoben. An Stelle rechteckiger Impulse können
auch andersartig geformte Impulse verwendet werden. Eine Anwendungsmöglichkeit der
Erfindung ist, wie bereits erwähnt, die Nachfokussierung des Elektronenstrahls in
der Bildmitte, wenn der Ablenkradius kleiner als der Schirmradius ist.
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In Abb. 4 ist in Kurve a der erforderliche Nachfokussierstrom einer
handelsüblichen Röhre für eine vorgegebene Fokussierspule in Abhängigkeit von der
Auslenkung des Strahls über der Schirmbreite bzw. in Abhängigkeit von der Zeit und
bei gegebener Kreisfrequenz des Ablenkstroms dargestellt. Kurve b zeigt die durch
Anwendung der Erfindung erreichbare Kurvenform. Die geringen Abweichungen sind für
die Korrektur bedeutungslos.