DE839681C - Generator zur Erzeugung linearisierter Saegezahnstroeme - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 23. MAI 1952

p 31243 VIIIc ι 21g D

ist als Erfinder genannt worden

Die Erfindung bezieht sich auf Sägezahnstromgeneratoren und insbesondere auf solche Generatoren, bei denen die Linearisierung der Sägezahnwelle mit Hilfe eines Linearisierungskreises erreicht wird, der in einem reihegeschalteten Rückkopplungsweg zwischen dem Ausgang und dem Eingang der Generatorendröhre liegt. Ein allgemein bekannter Generator dieser Art enthält einen Linearisierungskreis, der aus der Reihenschaltung eines Widerstandes und einer Kapazität besteht und in einem Rückkopplungsweg zwischen dem Ausgangskreis und einem Steuergitter der Generatorendröhre eingeschaltet ist.

Das wichtigste Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Sägezahnstromgenerators der beschriebenen Art, der eine größere Linearität aufweisen kann als bekannte Generatoren gleicher Einfachheit und sonst ähnlicher Wirkungsweise. Des weiteren wird mit der Erfindung bezweckt, den 'Generator so auszubilden, daß in einfacher Weise Linearität und Amplitude des Sägezahnstroms unabhängig voneinander gesteuert werden können.

Wenn die Erfindung auch nicht ausschließlich darauf beschränkt ist, so eignet sie sich vorzugsweise doch für Zeilenkippgeneratoren bei Fernsehsystemen u. dgl., da bei solchen Generatoren die Erzielung eines hohen Linearitätsgrades die wichtigste Forderung ist, während es gleichzeitig einen wesentlichen Vorteil darstellt, wenn die Steuerung der Linearität und die Steuerung der Amplitude voneinander unabhängig sind.

Gemäß der Erfindung ist bei einem Generator zur Erzeugung linearisierter Sägezahnströme, der eine RC-Kombination im Rückkopplungskreis aufweist, die RC-Kombination in Reihe mit einer Sekundär-

wicklung (der zusätzlichen Sekundärwicklung) eines Transformators geschaltet, dessen Primärwicklung im Anodenkreis der Generatorendröhre liegt, wobei die zusätzliche Wicklung von der den Belastungsstromkreis speisenden Sekundärwicklung des Transformators elektrisch getrennt ist. Die zusätzliche Transformatorwicklung kann mit ihrem dem Linearisierungskreis entgegengesetzten Ende statt an einem Punkt von festem Bezugspotential auch mit der Endröhrenkathode verbunden sein, die ihrerseits über eine passend gewählte Impedanz an einem ,Punkt von festem Bezugspotential liegt.

Bei einigen Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes liegt die Anode der Endtöhre an der Primärwicklung eines Transformators, der eine Sekundärwicklung, welche die Belastung (im allgemeinen die Zeilenablenkungsspulen einer Fernsehanordnung) speist, und eine zusätzliche Wicklung aufweist, die mit dem einen Ende an die Kathode der Endröhre und mit dem anderen Ende über eine linearisierende RC-Reihenschaltung am Steuergitterkreis der Endröhre liegt. Das Potential dieses anderen Endes ändert sich phasengleich mit der Anode der Endröhre. Die Peiiodenfolge des Generators kann mittels einer Schaltröhre gesteuert werden, deren Anode an das Steuergitter der Endröhre angekoppelt ist. Bei einer anderen, etwas einfacheren Anordnung, bei der es nicht erforderlich ist, den Anschluß des einen Endes der Rückkopplung oder der zusätzlichen Wicklung an die Kathode der Endröhre besonders zu bemessen, ist jedoch diese Endröhre eine Pentode oder eine andere Mehrgitterröhre, und die Steuerung der Periodenfolge wird dann durch Impulse bewirkt, die einem der Anode benachbarten Gitter, bei einer Pentode dem Fanggitter, zugeführt werden.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, in denen Abb. 1, 3, 4 und 5 mehrere Ausführungsformen schematisch wiedergeben, während Abb. 2 ein erläuterndes Ersatzschaltbild darstellt. Nach Möglichkeit sind in den Abbildungen gleiche Bezugszeichen für gleiche Teile benutzt.

Bei dem in Abb. 1 durch voll ausgezogene Linien dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Endröhre V 1 von jeder beliebigen Art sein; der Einfachheit halber ist sie jedoch als Pentode dargestellt, deren Fanggitter S 1 an die Kathode K 1 angeschlossen ist und deren Anode A 1 über die Primärwicklung TP eines Transformators an den positiven Poli/Γ + einer nicht dargestellten Hochspannungsquelle angeschlossen ist, an der ebenfalls das Schirmgitter SG 1 liegt. Dieser Transformator hat eine Sekundärwicklung TS i, deren Enden an den nicht dargestellten Zeilenanlenkungsspulen der Fernsehan-Ordnung liegen. Im Bedarfsfall kann diese Sekundärwicklung mit der dargestellten geerdeten Mittelanzapfung versehen sein. Eine zusätzliche Wicklung TS 2 des Transformators ist mit dem Ende, dessen Spannung phasengleich mit der Anode A 1 schwingt, an das eine Ende eines Linearisienmgskreises angeschlossen, der aus einem einstellbaren Widerstand Äi in Reihe mit einem Kondensator C 1 besteht und dessen kondensatorseitiges Ende über einen Schutzwiderstand R 2 gegen parasitäre Schwingungen an das Steuergitter CG 1 der Endröhre V1 angeschlossen ist. Ein kleiner Kondensator C 2, der das Entstehen von hochfrequenten Eigenschwingungen infolge der Phasenverschiebung zwischen Anode und Steuergitter der Endröhre verhindert, ist zwischen die Anode A 1 und den Verbindungspunkt der Glieder R1 und C 1 geschaltet. Der einstellbare Widerstand R 1 dient zur Linearisierungssteuerung. Die Kathode K 1 der Endröhre ist über eine RC-Parallelschaltung R 3, C 3 geerdet, welche die automatische Gittervorspannung liefert.

Die Periodenfolge des Sägezahnstromgenerators wird mittels einer Schaltröhre V 2 gesteuert, die beispielsweise ebenfalls eine Pentode sein kann, deren Fanggitter F 2 an die Kathode K 2 angeschlossen ist. Die Anode A 2 dieser Röhre ist über den Schutzwiderstand Ä2 an das Steuergitter CG 1 der Endröhre V I und außerdem über einen Widerstand, von dem wenigstens ein Teil einstellbar ist, an die positive Klemme HT'+, der Hochspannungsquelle angeschlossen. Gemäß der Darstellung besteht dieser Widerstand aus zwei in Reihe geschalteten Widerstandselementen β 4 und Λ'5, von denen der regelbare Widerstand R 5 zur Amplitudenregelung dient. Das Schirmgitter SG 2 der Schaltröhre V 2 ist an die positive Klemme HT -f der Hochspannungsquelle angeschlossen, und die Kathode K 2 ist geerdet. Positive Impulse von vorbestimmter Breite werden dem Steuergitter CG 2 der Schaltröhre V 2 über einen Kondensator C 4 in Reihe mit einem Störschutzwiderstand R 6 mit Zeilenfrequenz zugeführt, wobei der Verbindungspunkt der beiden Glieder C 4 und R 6 über einen weiteren Widerstand R 7 geerdet ist. Dieser Widerstand R 7 und der Kondensator C 4 liefern die Gittervorspannung und weisen eine Zeitkonstante auf, die groß genug ist, um die Schaltröhre V 2 während der Zeit zwischen den Impulsen vollständig zu sperren. Infolge der Notwendigkeit, die Schaltröhre zwischen den positiven Impulsen gesperrt zu erhalten, müssen diese Impulse eine angemessene Amplitude aufweisen. Die Impulsfront, die die Schaltröhre zündet und die Endröhre sperrt, bestimmt den Beginn der Rücklaufperiode. Obgleich die Impulsbreite nicht die Dauer des Rücklaufs bestimmt, hat sie einen günstigsten Wert, der die beste Wellenform des Ausgangsstroms liefert. Wenn diese Impulsbreite aber einmal eingestellt ist, beeinflußt sie nicht die Eigenfunktion der Linearisierungssteuerung. Der in Abb. 1 gestrichelt dargestellte Teil ist eine Abänderung, die später beschrieben wird.

Die theoretischen und praktischen Vorteile des Erfindungsgegenstandes ergeben sich am besten aus einer Betrachtung der Erfordernisse für einen linearen Anstieg der Ausgangsstromwelle. Das Ersatzschaltbild für einen Satz von Ablenkungsspulen, der über inen Transformator gespeist wird, ist in Abb. 2 dargestellt. Es weist einen Primärkreis, in dem der Widerstand an PR und die Streuinduktanz PL der Transformatorprimärwicklung durch einen Widerstand und eine Induktanz in Reihe mit der Primärwicklung TP dargestellt sind, und einen Sekundärkreis auf, in dem der Widerstand SR und die Streu-

induktanz .SV. der Transformatorsekundärwicklung und der Spulenwiderstand CA' und die Spuleninduktanz CL der Transformatorsekundärwicklung samtlicli in Reihe mit der Sekundärwicklung TS liegen. Aus der Betrachtung dieses Ersatzschaltbildes erkennt man ohne weiteres, daß zur Erzielung eines linearen Stromanstiegs in den Spulen eine Spannung an der Sekundärwicklung erforderlich ist, die sich als Resultante aus einer konstanten Spannung und einer ίο linear ansteigenden Spannung ergibt, wobei die erste Komponente zur Überwindung der induktiven Impedanz und die zweite Komponente zur Überwindung der Ohmsehen Impedanz erforderlich ist. In der Praxis überwiegt im allgemeinen die sich linear ändernde Komponente, da die Wirkung der Induktivität bei den normalerweise bei Zeilenfrequenzen erforderlichen, vergleichsweise niedrigen Frequenzen verhältnismäßig klein ist. Die verlangte Spannung an der Sekundärwicklung erfordert ihrerseits, daß der Magiietisierungsstrom durch die Primärwicklung des Transformators eine Wellenform aufweist, die sieh einer Parabel nähert. Der gesamte Strom in der Primärwicklung ist naturgemäß gleich der Summe aus der auf die Primärwicklung bezogenen Wirkkomponente des Stroms und dem Magiietisierungsstrom, und der erforderliche Gesanitstroni ändert sich daher nicht Jinear mit der Zeit.

Es ist nicht möglich, den Widerstand und die Streuinduktanz der Primärwicklung (insbesondere den Widerstand) des Transformators vernachlässigbar klein zu machen; da der Spannungsabfall an diese beiden Teile des Primärkreisersatzbildes nicht gleich der Resultante aus einer konstanten Komponente und aus einer linear ansteigenden Komponente ist, weist die erforderliche, an die gesamte Primärwicklung des Transformators anzulegende Spannung ebenfalls nicht diese Form auf. Wenn daher die linearisierende RC-Reihenschaltung zwischen Anode und Steuergitter der Endröhre geschaltet wäre, so könnte sie nur dafür sorgen, daß die Anodenspannung die Resultante aus einer konstanten Komponente und aus einer linear ansteigenden Komponente wäre, und es wurde gezeigt, daß dies nicht verlangt ist. Bei der ernndungsgemäßen Anordnung, die eine besondere zusätzliche Wicklung (TS 2 in Abb. 1) für den Linearisierungskreis I)CIiUtZt, kann jedoch diese besondere Wicklung im Bedarfsfalle in bezug auf die Zahl der Windungen, die Streuinduktanz und den Widerstand der Primärwicklung ähnlich ausgebildet werden, da sich der Strom durch diese besondere Wicklung infolge des hohen Wechselstromwiderstandes des Rückkopplungskreises, in dem sie liegt, nur sehr wenig ändern wird. Es ergibt sich daher kein merklicher Spannungsabfall durch die Streuinduktanz, und der Windungswiderstand dieser zusätzlichen Wicklung kann als Teil des Widerstandes im linearisierenden, Rückkopplungskreis betrachtet werden. Daher ist die Spannung an ihren äußeren Klemmen vermindert um den inneren Gleichspannungsabfall im wesentlichen ebenso groß wie die Spannung an der Primärwicklung im Ersatzschaltbild (nicht an der tatsächlichen Primärwicklung, was zu beachten ist).

Die verlangte Form der Spannungswelle an der Primärwicklung der Ersatzschaltung und damit auch an der zusätzlichen Wicklung ist die Kombination einer konstanten Komponente und einer linear ansteigenden Komponente, so daß die passende Anbringung einer RC-Reihenschaltung zwischen dem Steuergitter der Endröhre und der zusätzlichen Wicklung so ausgebildet werden kann, daß sich am Belastungswiderstand ein linearer Stromanstieg ergibt.

Der Anschluß des einen Endes der zusätzlichen Wicklung an die Kathode der Endröhre statt an einen Punkt von festem Potential trägt wesentlich zur Erzielung eines hohen Linearitätsgrades bei. Es ist nämlich erforderlich, daß die Spannungsänderungen an der zusätzlichen Wicklung genau dieselbe Wellenform aufweisen wie die Spannungsänderungen an der rückkoppelnden RC-Reihenschaltung. Da es aber schwierig ist, einen Trennkondensator genügender Größe zu erhalten, wird im allgemeinen an dem Kondensator zwischen der Kathode der Endröhre und Erde eine merkliche Spannungsänderung auftreten; durch den Anschluß des Endes der zusätzlichen Wicklung an die Kathode wird nun verhindert, daß die Spannungsänderungen an diesem Kondensator zu den Spannungsänderungen an der zusätzlichen Wicklung beitragen. Entsprechend wird ein hoher Lineari- go tätsgrad erhalten, ohne daß es notwendig wäre, dem zuletzt erwähnten Kondensator eine unzweckmäßige Größe zu geben.

Abb. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, dessen Hauptvorteil eine größere Einfachheit infolge des Fortfalls der Schaltröhre V 2 der Abb. 1 ist. Gemäß Abb. 3 werden die Zeilengleichlaufzeichen, die nun negative Impulse sind, dem Fanggitter S 1 der Pentode Vi zugeführt, die als Endröhre dient. Bei dieser Pentode, welche eine solche Fanggittercharakteristik aufweist, daß der Anodenstrom durch einen Fanggitterimpuls vernünftiger Größe gesperrt werden kann, ist die Anode A 1 über die Primärwicklung TP des Transformators an H T-\- angeschlossen. Das Schirmgitter SG 1 liegt ebenfalls an HT-\-, und die Kathode K 1 ist an HT— und Erde angeschlossen. Negative Zeilenfrequenzimpulse werden über den Kondensator C 4 dem Fanggitter zugeführt, das über einen Widerstand 7? 7 an die Kathode angeschlossen ist. Der Transformator weist eine in der Mitte angezapfte Sekundärwicklung TS 1 auf, deren Enden an die nicht dargestellten Zeilenablenkungsspulen angeschlossen sind; die Mittelanzapfung ist wie in Abb. ι geerdet. Die zusätzliche Wicklung TS 2 des Transformators liegt wiederum in Reihe mit dem Linearisierungskreis; sie ist an ihrem einen Ende geerdet und am anderen Ende über einen Widerstand K i, einen Kondensator C 1 und einen weiteren Widerstand R 2 an das Steuergitter CG 1 angeschlossen. Wenigstens ein Teil des Widerstandes R 1 ist zur Linearitätsregelung einstellbar, und zwischen die Anode A 1 und das der Wicklung TS 2 abgewandte Ende des Widerstandes R 1 ist ein Kondensator C 2 gelegt. Eine Amplitudenregelung wird durch einen einstellbaren Widerstand R 45 erhalten, der in einen Widerstandskreis zwischen H Γ-f- und dem Steuer-

gitter CG i liegt; dieser Widerstandskreis enthält weiterhin den bereits erwähnten Widerstand R 2.

Bei dieser Ausführungsform kann man ebenso wie bei dem Ausführungsbeispiel der Abb. ι beobachten, daß bei der Überschreitung einer bestimmten Grenzamplitude des abgegebenen sägezahnförmigen Stroms eine Instabilität auftreten kann, obgleich die Endröhre noch weit von einer Überlastung entfernt ist. In diesem Falle ist die erzeugte Welle keineswegs

ίο mehr ein genauer Sägezahn und zeigt eine Grundfrequenz, die die Hälfte der Eingangszeilenimpulsfrequenz ist. Eine sorgfältige Bemessung des Transformators kann die Grenze der Ausgangsamplitude anheben, bei der diese Instabilität auftritt, aber bei dem Ausführungsbeispiel der Abb. 3 kann eine solche Instabilität ohne unzulässige Störung der Transformatorkonstruktion dadurch vermieden werden, daß ein Dioden- oder Gleichrichterkreis gemäß Abb. 4 zwischen das kondensatorseitige Ende des zur Linearitätsregelung dienenden einstellbaren Widerstandes und Erde gelegt wird. Nach dieser Abbildung weist der zusätzliche Kreis eine Diode D (oder einen anderen Gleichrichter) auf, dessen Anode DA (oder der entsprechende Anschluß) an die Verbindungsstelle zwischen R 1 und C 1 gelegt ist, während die Kathode DK (oder der entsprechende Anschluß) über eine große Kapazität C 5 an Erde liegt. Die Kapa-

■ zität C 5 ist durch einen Widerstand R 8 überbrückt, der so bemessen ist, daß die Zeitkonstante der Kombination im Vergleich zur" gewünschten Sägezahnwiederholungsfolge groß ist.

Mit dem in Abb. 4 dargestellten Gleichrichterkreis ergibt sich eine bestimmte Grenze für den möglichen Spannungsanstieg am kondensatorseitigen Ende des die Linearität regelnden Widerstandes R 1 während der Wiederaufladungszeit unmittelbar nach der Einleitung des Rücklaufs. Wenn das Potential an diesem Punkt einmal versuchen sollte, über das Potential des großen Kondensators C 5 im Gleichrichterkreis zu steigen, so bewirkt der Gleichrichter einen Kurzschluß des Wiederaufladungskreises. Da die Zeitkonstante des RC-Gliedes C 5-Ä 8 im Vergleich zur Zeilenperiode verhältnismäßig groß ist, treten an diesem großen Kondensator zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeilenfrequenzimpulsen nur sehr kleine Potentialänderungen auf, und entsprechend ist an dem fraglichen Punkt den aufeinanderfolgenden Spannungsspitzen dieselbe Grenze gesetzt, so daß eine Instabilität vermieden ist. Theoretisch könnte für eine gegebene spezifische Amplitude das Zeitkonstanten-RC-Glied bei dieser besonderen Schaltung weggelassen und die Diodenkathode statt dessen an einem Punkt von geeignet gewähltem Potential angeschlossen sein, der naturgemäß geändert werden müßte, wenn die gewünschte Amplitude geändert werden soll. Dies ist jedoch unbequem, und daher wird die Anordnung gemäß Abb. 4 erheblich vorgezogen.

Abb. 5 zeigt eine Abänderung der Abb. 4, die sich von dieser nur darin unterscheidet, daß das eine Ende des Gleichrichterkreises nicht geerdet, sondern an die Gitterseite des Kondensators C 1 angeschlossen wurde. Ein Gleichrichterkreis D, C 5, R 8 kann parallel zum Kondensator C 1 der Abb. 1 geschaltet werden, um diesen Kreis in derselben Weise zu stabilisieren wie in Abb. 5. Ein so geschalteter Kreis ist gestrichelt in Abb. 1 eingezeichnet.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Generator zur Erzeugung linearisierter Sägezahnströme mit einer RC-Kombination im Rückkopplungskreis, dadurch gekennzeichnet, daß die RC-Kombination (Ri, C 1) in Reihe mit einer Sekundärwicklung (zusätzliche Wicklung) (TS 2) eines Transformators liegt, dessen Primärwicklung (TP) im Anodenkreis der Generatorendröhre (S 1) liegt, wobei die zusätzliche Wicklung von der den Belastungsstromkreis speisenden Sekundärwicklung (TS 1) elektrisch getrennt ist.

2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Wicklung (TS 2) mit dem Ende, das der RC-Kombination (Ri₁Ci) abgewandt liegt, an ein festes Bezugspotential angeschlossen ist.

3. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Wicklung (TS 2) mit dem Ende, das der RC-Kombination (fi 1, C 1)

' abgewandt liegt, an die Kathode (K 1) der Endröhre (5 1) angeschlossen ist, die ihrerseits über eine passende Impedanz (R 3) an festem Bezugspotential liegt.

4. Generator nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergitter (CG 1) der Endröhre (S 1) an einen Spannungsteiler angeschlossen ist, der aus einer Impedanz (R 4, R 5) und einer Schaltröhre (S 2) besteht, deren Steuergitter (CG 2) mit einer Vorrichtung zur Lieferung von Impulsen gekoppelt ist, die die Periodenfolge steuern.

5. Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Endröhre eine Pentode (S 1) ist, bei der an ein der Anode benachbartes Gitter, z. B. das Fanggitter (V 1), eine Vorrichtung zur Lieferung von Impulsen angekoppelt ist, die die Periodenfolge steuern.

6. Generator nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Stabilisierung ein Gleichrichterkreis vorgesehen ist, der mit dem einen Ende derart an einen Punkt des Linearisierungskreises angeschlossen ist, daß die Höchstspannung am Kondensator (C 1) im Linearisierungskreis durch den Gleichrichter (D) begrenzt wird.

7. Generator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter (D) in Reihe mit einem RC-Glied liegt (R 8, C 5), dessen Zeitkonstante groß im Vergleich zur verlangten Sägezahnfolgefrequenz ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Q 5020 5.