DE863537C - Kreis zur Erzeugung saegezahnfoermiger Schwingungen - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Elektronenentladungsröhrenkreise zur Erzeugung sägezahnförmiger Schwingungen. Solche Kreise werden z. B. benutzt beim Fernsehen zum Zweck der Ablenkung des Elektronenstrahls einer Kathodenstrahlröhre.

In einem bekannten Kreis werden zwei Röhren zur Erzeugung der langen Flanke der Sägezahnschwingungen benutzt, wobei eine der Röhren für einen Teil der langen Flanke und die andere Röhre für den anderen Teil der langen Flanke leitend wird. Eine Ausführung des Kreises, der zwei Röhren in dieser Weise benutzt, ist eine solche, bei der der Rücklauf nach dem Prinzip der freien Halbschwingung erfolgt, bei welchem ein sägezahnförmiger Strom in induktiven Ablenkspulen in Verbindung mit einer Kathodenstrahlröhre erzeugt wird, und in welchem die kurze Flanke der Sägezahnschwingungen dadurch erzielt wird, daß es dem Strom in den Spulen möglich gemacht ist, am Ende der langen Flanke der Sägezahnschwingung eine freie Halbperiodenschwingung auszuführen. In einem solchen Kreis wird eine der zuvor genannten Röhren verwandt, um durch Leitendwerden weitere freie Schwingungen zu verhindern, wobei diese Röhre während ihrer leitenden Periode den Anfangsteil der langen Flanke der Sägezahnschwingung erzeugt, wonach dann die andere Röhre leitend wird, zur Erzeugung des restlichen Teils der langen Flanke. Bei einem solchen Kreis wird

die Röhre, die weitere Schwingungen verhindert, im folgenden Dämpferröhre und die andere Röhre • Treibröhre genannt, weil an dieser letzteren Röhre passende Steuerspannungen liegen, die dazu dienen, die Röhre in angemessener Weise zur Erzeugung der Sägezahnschwingungen leitend zu machen. Tn einigen Kreisen dieser Art, wenn sie zur Erzeugung von Zeilenfrequenzschwingungen in einem Fernsehempfänger benutzt werden, kann die Treibröhre für ίο ebensoviel, wie die ersten 50% der langen Flanke der erzeugten Schwingung ausmachen, nichtleitend sein. Es ist natürlich gut erkennbar, daß es wünschenswert ist, daß die lange Flanke der erzeugten Schwingungen über ihren ganzen Bereich linear ist; es hat sich jedoch herausgestellt, das in oben beschriebenen Kreisen, der Anfangsteil der langen Flanke irgendwie gekrümmt ist, und dementsprechend ist es der Gegenstand vorliegender Erfindung, einen verbesserten 'Kreis zu schaffen im Hinblick darauf, den Anfangsteil der langen Flanke mehr linear zu machen.

Gemäß einer Ausführung der vorliegenden Erfindung ist zur Erzeugung von sägezahnförmigen Schwingungen in einer Belastung ein Kreis vorgesehen, der ein Paar Röhren enthält, von denen jede ein Steuergitter hat, und in welchem eine der Röhren dazu dient, die Erzeugung des Anfangsteils der langen Flanke der Sägezahnschwingung zu steuern und die andere Röhre die Erzeugung des darauffolgenden Teils der langen Flanke, wobei die leitenden Perioden einer jeden Röhre durch Anlegen von Steuerspannungen an die Steuergitter gesteuert sind und wobei negative Rückkopplung von der Belastung aus so angelegt ist, daß die Steuerspannungen so verändert werden, daß sowohl die Anfangs- wie auch die darauffolgenden Teile der langen Flanke der erzeugten Schwingungen linearer gemacht werden, als es sonst der Fall wäre. Gemäß einer anderen Ausführung der Erfindung ist zur Erzeugung von sägezahnförmigen Schwingungen in einer induktiven Belastung ein Kreis vorgesehen, in welchem die kurze Flanke der Sägezahnschwingungen dadurch erzeugt wird, daß es der induktiven Belastung ermöglicht wird, eine freie Halbperiodenschwingung auszuführen, wobei der Kreis eine Treibröhre und eine Dämpferröhre, von denen jede ein Steuergitter hat," enthält, und wobei beide Röhren durch Anlegen von Steuerspannungen an die Steuergitter gesteuert werden und wo negative Rückkopplung von der induktiven Belastung aus so angelegt ist, daß die Steuerspannungen so verändert werden, daß sowohl die Anfangs- wie auch die darauffolgenden Teile der langen Flanke der Sägezahnschwingungen linearer gemacht werden, als es sonst der Fall wäre.

Um die Erfindung klar verständlich zu machen und um sie praktisch verwirklichen zu können, wird sie nun ausführlicher beschrieben mit Bezug auf. die Zeichnungen, in denen

Fig. ι einen. Kreis gemäß einer Verkörperung der Erfindung, welche brauchbar ist zur Erzeugung eines sägezahnförmigen Stromes in den Ablenkspulen eines Fernsehempfängers,- darstellt, Fig. 2 ein Kreis gemäß einer anderen Verkörperung der Erfindung ist und

Fig. 3 ein mit mehr Einzelheiten versehener Kreis einer weiteren Verkörperung der Erfindung ist.

Wie in Fig. 1 der Zeichnungen dargestellt, werden ein Paar Trioden 1 und 2 verwandt, wobei die Kathoden der Röhren miteinander und mit Erde verbunden sind, während die Anoden der Röhren mit .der Primärwicklung 3 eines Ausgangstransformators 4 verbunden sind, wobei der Mittelpunkt der Primärwicklung 3 mit einer passenden Quelle positiven Potentials verbunden ist. In diesem Kreis werden beide Röhren 1 und 2 durch Anlegen von Sägezahnspannungen an die Steuergitter der Röhre aus einer gemeinsamen Quelle für Sägezahnspannungen s gesteuert, wobei die Sägezahnspannungen über Kopplungskreise, die Kondensatoren 6 und 7 und Widerstände 8 und 9 enthalten, an die entsprechenden Elektroden angelegt werden. Die an das Steuergitter der Röhre 1 angelegten Sägezahnschwingungen haben entgegengesetzten Sinn gegenüber den an das Steuergitter der Röhre 2 angelegten Sägezahnsteuerspannungen, und daher ist die Anordnung solchergestalt, daß eine der Röhren dazu dient, die Erzeugung des Anfangsteils der langen Flanke der Sägezahnschwingung zu steuern, und die andere Röhre die Erzeugung des darauffolgenden Teils. Die Sekundärwicklung 10 des Transformators 4 speist mit den erzeugten Schwingungen die Ablenkspulen 11 z. B. eines Fernsehempfängers, um in den Spulen 11 sägezahnförmige Ablenkströme zu erzeugen. Um die gesamte lange Flanke des sägezahnförmigen Stromes in den Ablenkspulen 11 zu linearisieren, wird eine negative Rückkopplungsspannung, die von einem mit den Ablenkspulen in Reihe geschalteten Widerstand 12 abgezweigt wird, zur Quelle der Steuerspannungen 5 zurückgekoppelt, wobei diese negative Rückkopplungsspannung so wirksam wird, daß sie die Erzeugung der langen Flanke der Sägezahnschwingung in den Spulen 11 während ihres ganzen Bereichs steuert.

In dem unter Fig. 1 dargestellten Kreis kann die kurze Flanke der Sägezahnschwingungen durch Rücklauf nach dem Prinzip der freien Halbschwingung erzeugt werden, wo in diesem Fall eine der Röhren 1 oder 2 als Dämpferröhre dient und nach der freien Halbperiodenschwingung leitend wird zur Erzeugung des Anfangsteils der langen Flanke. Fig. 2 der Zeichnungen stellt eine weitere Verkörperung dieser Erfindung dar, wie sie bei einem Generator angewandt ist, bei welchem die kurze Flanke der erzeugten Sägezahnschwingungen erzeugt ist durch Rücklauf nach dem Prinzip der freien Halbschwingung. In dieser Verkörperung ist die Röhre 1 eine Tetrode oder Pentode, und die Röhre 2, die die Dämpferröhre darstellt, ist eine Triode, die, wie dargestellt, an die Ablenkspulen 11 angeschaltet ist, so daß sie die Aufgabe übernimmt, nach der Erzeugung einer Halbperiodenschwingung zur Bildung der kurzen Flanke der Sägezahnwelle eine weitere Schwingung zu unterdrücken. Beide

Röhren ι und 2 in Fig. 2 werden durch von der Quelle 5 abgezweigte Sägezahnspannungen gesteuert, so daß der Anfangsteil der langen Flanke der Sägezahnwelle unter Steuerung mit besagten Schwingungen erzeugt wird, wobei die Sägezahnspannungen aus der Quelle 5 durch am Widerstand 12 abgezweigte negative Rückkopplung so verändert werden, daß die gesamte lange Flanke des Sägezahnstromes in den Spulen 11 linearisiert wird, wie in dem mit Bezug auf Fig. 1 beschriebenen Kreis.

Bei den oben beschriebenen Kreisen muß noch erwähnt werden, daß die negative Rückkopplungsspannung, die zur Veränderung der an die Röhren 1 und 2 angelegten Steuerspannungen dient, eine Spannung ist, die dem Strom in den Ablenkspulen 11 proportional ist.

Fig. 3 der Zeichnungen stellt einen Kreis gemäß einer weiteren Verkörperung der Erfindung dar, bei welchem der Rücklauf nach dem Prinzip der freien Halbschwingung erfolgt und welcher dadurch hauptsächlich von den in Fig. 1 und 2 der Zeichnungen dargestellten Kreisen abweicht, daß die negative Rückkopplungsspannung zur Linearisierung sowohl der Anfangs- wie auch der darauffolgenden Teile der langen Flanke der erzeugten Sägezahnschwingungen eine Spannung ist, die im wesentlichen proportional der Spannung an der induktiven Last ist. Der in Fig. 3 dargestellte 'Kreis stellt auch eine Anordnung zur Erzeugung von Steuerspannungen dar, welche in diesem Fall, in Abwesenheit negativer Rückkopplung, im wesentlichen konstante Spannungen sind, welche aber durch negative Rückkopplungsspannung verändert werden, so daß im wesentlichen Sägezahnspannungen zur Anlegung an die Treib- und Dämpferröhren erzeugt werden.

Wie in Fig. 3 dargestellt, bezeichnet die Bezugsziffer 13 die Treibröhre und die Bezugsziffer 14 die Dämpferröhre. Die Treib röhre 13 ist eine Tetrode, deren Anode mit dem positiven Ende einer als 15 bezeichneten Anodenstromquelle verbunden, ist über einen Widerstand 16, welcher dazu dient, parasitäre Schwingungen zu unterdrücken, -und weiterhin über die Primärwicklung 17 eines Transformators und einen Entkopplungswiderstand 18, der mit einem Kondensator 19 gegen Erde entkoppelt ist. Die Sekundärwicklung 20 des Transformators speist über einen Widerstand 22 dieAblenkspulen 21 mit Strom, wobei der Widerstand der Ablenkspulen als Widerstand 23 dargestellt ist. Die Dämpferröhre 14 ist zu den Ablenkspulen 21 parallel geschaltet und als Triode dargestellt. An die Steuergitter der Röhren 13 und 14 sind Steuerspannungen angelegt, die von einer Doppeltriode 24 abgezweigt werden. Die Kathoden der Röhren 13 bzw. 14 sind mit Erde verbunden über Widerstände 25 bzw. 26, die die Aufgabe haben, die Charakteristiken der Röhren linearer zu machen. Die gemeinsame Kathode der Röhre 24 ist über einen Widerstand 27 mit einer Quelle negativen Potentials verbunden, wobei der Widerstand 27 dafür sorgt, daß die Röhre 24 als Verstärker mit im Gegentakt gekoppelten Kathoden arbeitet. Unter der Annahme, daß die Ablenkspulen 21 ideal wären und die Röhren 13 und 14 ebenfalls ideal, d. h. ihre innere Impedanz gleich Null wäre, würde die Spannung an diesen Spulen, um einen wahrhaft linearen Sägezahnstrom in den Spulen zu erzeugen, eine konstante Spannung sein, so daß die von Röhre 24 abgezweigten Steuerspannungen, die die Steuergitter der Röhren 13 und 14 speisen, in diesem Fall konstant wären und keine negative Rückkopplungsspannung erforderlich wäre. Jedoch stellen die Ablenkspulen keine ideale Induktivität dar, und die Röhren besitzen eine innere Impedanz, und so werden dementsprechend die an die Röhren 13 und 14 angelegten Steuerspannungen mit einer negativen Rückkopplungsspannung verändert, wobei diese Rückkopplungsspannung im wesentlichen der Spannung an den Ablenkspulen proportional ist. Die negative Rückkopplungsspannung wird, wie dargestellt, vom oberen Ende der Ablenkspulen 21 abgezweigt und über Kondensator 28 und über einen Widerstand 29 an eins der Steuergitter der Röhre 24 angelegt. Das andere Steuergitter der Röhre 24 ist über einen Widerstand 30 mit Erde verbunden. Die Verbindung zwischen dem Kondensator 28 und dem Widerstand 29 ist über einen Widerstand 31 und einen Entkopplungskondensator 32 mit Erde verbunden, wobei der Verbindungspunkt des Widerstandes 31 und des Kondensators 32 mit einem Abgriff eines Potentiometers 33, das an einer Quelle für Gleichstrompotential liegt, verbunden ist. Der Kondensator 28 und der Widerstand 31 bilden einen zeitkonstanten Kreis im Rückkopplungspfad, welcher mit der vom oberen Ende der Ablenkspulen 21 abgezweigten Spannung die Röhre 24 speist, so daß dieser Rückkopplungsspannung zur Kompensation des Widerstandes 23 der Ablenkspulen der richtige Verlauf erteilt und dadurch die geforderte Linearität des Sägezahnstromes in den Ablenkspulen 21 erzielt wird. Zu diesem Zweck sind die Komponenten so gewählt, daß C₂₈ R₃₁ = L₂JR₂₃. Der Abgriff am Potentiometer 33 ist zum Zweck der Veränderung des Gefälles des Sägezahnstromes einregulierbar. Die Röhre 24 arbeitet als Gegentaktverstärker, und die Steuerspannungen, die in den Anodenkreisen der Röhre 24 erzeugt werden, werden, wie zuvor erwähnt, an die Steuergitter der Röhren 13 und 14 angelegt. Die Anode 34 der Röhre 24 ist über Widerstände 35 und 36 mit der Quelle positiven Potentials 15 verbunden, wohei der Verbindungspunkt der Widerstände 35 und 36 über einen Kondensator 37 gegen Erde entkoppelt ist. Die Anode 34 ist über einen Gleichrichter 38, der ein Kontaktgleichrichter oder ein Gleichrichter einer anderen brauchbaren Form sein kann, und einen Widerstand 39, dem ein Nebenschlußkondensator 40 parallel geschaltet ist, mit dem Steuergitter der Röhre 13 verbunden, wobei der Steuergitterkreis der Röhre 13 einen Widerstand 41 und einen Widerstand 42 enthält, an deren Verbindungspunkt der Widerstand 39 angeschlossen ist, während das untere Ende des Widerstandes 42 mit einem Anzapfpunkt eines Widerstandes 43 ver-

buriden ist, von dem ein Ende mit dem negativen Pol einer Vorspannungs quelle verbunden ist, während das andere Ende geerdet ist, und wobei die Widerstände 39, 42 und 43 die Aufgabe haben, das Steuergitter der Röhre 13 auf einem angemessenen Potential zu halten. Zwischen dem Gleichrichter 38 und der Anode 34 ist ein Kondensator 44 vorgesehen, der, wie dargestellt, mit Erde verbunden ist und auf dessen Zweck späterhin eingegangen wird. Die Anode 45 der Röhre 24 ist mit einer Anodenspannungsquelle 15 verbunden über Widerstände 4j6 und 47, deren Verbindungspunkt mit einem Kondensator 48 gegen Erde entkoppelt ist. Die Anode 45 ist über einen Widerstand 49, dem ein Nebenschlußkondensator 50 parallel geschaltet ist, mit dem Steuergitter der Röhre 14 verbunden, wobei der Widerstand 49 und die Verbindung eines Widerstandes 5 r mit einem Widerstand 52 miteinander verbunden sind und das andere Ende des letzteren mit einer Quelle negativen Potentials verbunden ist, wobei die Widerstände 49 und 52 die Aufgabe haben, die Röhre 14 mit einem angemessenen Vorspannungspotential zu versorgen. Das Potential für das Schirmgitter der Röhre 13 wird über einen Widerstandes von der Quelle positiven Potentials 15 abgezweigt, und das Schirmgitter wird über einen !Kondensator 54 mit der Kathode der Röhre 13 verbunden. Der dargestellte Kreis wird dadurch synchronisiert, daß an das Steuergitter der Röhre 13 Synchronisierungsimpulse angelegt werden, welche erzeugt werden an der Anode der Röhre 55, welche die Ausgangsröhre eines Multivibrators oder einer anderen Impulsquelle sein kann, wobei die Anode der Röhre 55 ihr Anodenpotential von einem Widerstand 56, der mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 35 und 36 verbunden ist, abzweigt. Der Kondensator 49 dient zur Verhinderung unerwünschter Schwingungen, welche durch ,Phasenverschiebung im Rückkopplungsnetz sonst auftreten können, und der Gleichrichter 38 dient dazu, den Kondensator 44 von der Röhre 55 zu isolieren, wenn ein Impuls an der Anode besagter Röhre auftritt, so daß eine Verzögerung beim Aufbau der steuernden Impulskante, die sonst wegen der Absorption der Impulsenergie durch den Kondensator 44 auftreten würde, verhindert wird. Der letztere hat die Aufgabe, eine Vergrößerung der Dauer der Rückkehrbewegung der Sägezahnschwingungen zu verhindern. Wenn die Röhre 13 leitend ist, wird den Ablenkspulen 21 Strom zugeführt, und die Dämpferröhre 14 ist während dieser Periode nichtleitend. Wenn dem Steuergitter der Röhre 13 aus der Röhre 55 ein Impuls zugeführt wird, ist die Röhre 13 nichtleitend gemacht, und dem Strom in den Ablenkspulen 21 ist es dann möglich, eine Schwingungshalbperiode auszuführen, wonach die Röhre 14 leitend wird, um die Erzeugung des Anfangsteils der langen Flanke des Sägezahnstromes in den Spulen 21 möglich zu machen, wobei dieser Teil der langen Flanke durch die negative Rückkopplungsspannung, die der Röhre 24 zugeführt wird, gesteuert und linearisiert wird. Diese Rückkopplungsspannung wird natürlich von der Röhre 24 verstärkt und dient dazu, die effektive Impedanz der Röhre 14 zu vermindern, so daß ein im wesentlichen linearer Strom durch die Spulen 21 fließt. Die Gleichstromvorspannung, die an die Röhre 13 angelegt ist, wird so eingestellt, daß, bevor die Röhre 14 nichtleitend gemacht- ist, die Röhre 13 leitend wird, so daß der nachfolgende Teil der langen Flanke des Sägezahnstromes erzeugt wird. Dieser nachfolgende Teil wird ebenfalls linearisiert durch die negative Rückkopplung, welche von der Röhre 24 verstärkt und von der Anode 34 dem Steuergitter der Röhre 13 zugeführt wird. Beim Auftreten eines weiteren Impulses aus der Röhre 55 wird die Rohre 13 nichtleitend gemacht, und die Periode beginnt wieder von vorn.

Der Widerstand 46 wird beträchtlich kleiner gemacht als der Widerstand 35, so daß durch die Röhre 13 ein größerer Grad von Steuerung ausgeübt wird mit dem Resultat, daß die Röhre 14 relativ langsam nichtleitend gemacht wird, um sicherzustellen, daß die Röhre 14 ständig eine ausreichend geringe Impedanz an den Ablenkspulen 21 darstellt, um das Erscheinen ungewünschter Schwingungen zu verhindern.

Der in Fig. 3 dargestellte Kreis kann dadurch abgeändert werden, daß man einen Widerstand 57 in einem Anodenkreis der Röhre 14 vorsieht und go dann das obere Ende der Ablenkspulen 21 mit der Verbindung von Widerstand 57 und der Anode der Röhre 14 verbindet, wie in punktierten Linien dargestellt. Der Widerstand 57 hat die gleiche Größe wie der effektive Anodenwiderstand der Röhre 14, d. h. der tatsächliche Anodenwiderstand geteilt durch den von der Rückkopplungsschleife bewirkten Zuwachs, so daß das obere Ende der Spulen 21 dann effektiv an einem Punkt mit der Impedanz Null liegt, wodurch die Linearität der erzeugten Sägezahnschwingungen weiter verbessert wird.

Claims (8)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Anordnung zur Erzeugung sägezahnförmiger Ströme, insbesondere in den Ablenkspulen einer Kathodenstrahlröhre, mittels zweier Steuergitterröhren, von denen eine den Anfangsteil und die andere die Fortsetzung der langen Sägezahnflanke erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerspannung gleichzeitig gegenphasig an den Steuergittern beider Röhren liegt und durch eine zusätzliche negative Rückkopplung an den Steuergittern die Röhren nacheinander im Sinne einer Linearisierung des Stromes leitfähig werden.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Röhren durch eine Treibröhre und eine Dämpferröhre dargestellt sind, die durch Anlegen von S teuer spannungen an ihrem Steuergitter derart gesteuert werden, daß während der kurzen Flanke der Sägezahnschwingung in der induktiven Belastung eine freie Halbperiodensehwingung erzeugt wird, wobei die negative Rückkopplung von der induktiven Belastung aus so angelegt ist, daß

   die Steuerspannungen im Sinne einer Linearisierung verändert werden.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannungen von einer gemeinsamen Quelle für Sägezahnspannungen abgezweigt werden und daß die negative Rückkopplung an die gemeinsame Quelle angelegt wird.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Rückkopplung eine Spannung ist, die im wesentlichen der Spannung an der Belastung proportional ist.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannungen für die beiden Röhren von einem Gegentaktverstärker, an den die negative Rückkopplung angelegt ist, abgezweigt werden.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die negative Rückkopplung an ein Zeitkonstantennetzwerk zur Kompensation des Widerstandes der induktiven Belastung angelegt ist.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode der Dämpferröhre mit einem Widerstand versehen ist und ein Ende der induktiven Belastung mit der Verbindung des Widerstandes mit der Anode verbunden ist, so daß besagtes Ende effektiv auf einer Impedanz Null gehalten wird.
8. 8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ihre Anwendung auf Fernsehgeräte mit Kathodenstrahlröhre.

   Angezogene Druckschriften:
   Britische Patentschrift Nr. 512 519;
   O. H. Schade, Magnetic deflection Circuits, RCA Review, September 1947, S. 515 bis 525.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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