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Schaltungsanordnung zur Erzeugung periodisch verlaufender, nicht sinusförmiger
Ströme Die magnetische zeitproportionale Ablenkung von Kathodenstrahlen erfordert
einen sägezahnförmigen Strom durch die Ablenkspule. Die Erzeugung eines solchen
Stromes kann beispielsweise so geschehen" daß die Spule an eine Quelle konstanter
Spannung 'gelegt wird-. Dann beginnt ein langsamer, linearer Stromanstieg
(lange Sägezahnflanke). Schaltet man die Spannungsquelle ab, beginnt die Spule (mit
der Kapazität des Schwingkreises oder mit ihrer Eigenkapazität),freie Sc'hwingungen.
auszuführen.. Unterbricht man diesen Vorgang nach einer Halbschwingung und schaltet
man die Spule wieder an die Spannungsquelle, dann beginnt wieder der lineare Stromanstieg.
Die freie Halbschwingung stellt also die kurze Sägezahnflanke dar. Bei einer solchen.
Erzeugung nicht sinusförmiger Ströme kommt es darauf an, daß in dem Augenblick,
in dem die Halbschwingung durch den linearen Anstieg abgelöst wird, die genauen
Ansc'hlußbedingungen (gleicher Absolutwert des Stromes und gleicher erster zeitlicher
Differentialquotient) vorhanden sind. Ist das nicht der Fall, dann ergeben. sich
Ausgleichsschwingungen. Diese müssen aber vermieden werden, denn sie führen, wenn
z. B. die abgelenkten Kathodenstrahlen ein Fernsehbild aufbauen, zu Störungen im
Bild.
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Die Erfindung hat zum Gegenstand, die Spule mit einem solchen Strom
zu speisen, daß beim Übergang von freien Halbschwingungen zu erzwungenen Stromverläufen
keneAusgleichs- bzw.Einsc'hwingvorgänge auftreten können. Die Notwendigkeit der
genannten
Maßnahme sei zunächst an einem Beispiel aus der Praxis begründet. In Ablenkschaltungen.
für Fernsehzwecke werden Spulen verwendet, deren Wicklungskapazität so klein ist,
daß bei den in. Frage kommenden Frequenzen die durch das Verhältnis L : C der Spule
bedingte Dämpfung die Ausgleichsvorgänge praktisch unterdrückt. Soll nun, eine solche
Spüle über ein Kabel mit dem sägezahnförmigen Strom gespeist werden, dann kann die
zusätzliche Leitungskapazität des Kabels das Verhältnis L : C so verändern, daß
die Spule nur noch relativ schwach gedämpft ist und der gewünschte Stromverlauf
durch Ausgleichsvorgänge verfälscht wird. Wenn sich eine zusätzliche Dämpfung der
Spule wegen des aufzub-ringenden Stromhubes-verbietet, andererseits eine - Vergrößerung
der freien Halbschwingungsdauer nicht zulässig sein soll, bietet die vorliegende
Erfindungnoch eine gangbare Lösung. Zwar ist eine Anordnung zur Erzeugung sägezahnförmiger
Stromverläufe bekanntgeworden, bei der der langsame Stromanstieg durch,die Zeitkonstante
L/R der Spule bestimmt ist. Diese Schaltungsanordnung ist für zeilenfrequente Vorgänge
geeignet, und dafür läß.t sich. die Spule in gewünschter Weise dimensionieren. Für
Vorgänge mit niederen Frequenzen, z. B.. bildfrequente Vorgänge oder Vorgänge von
Zeilenserienfrequenz, läßt sich mit den Daten der Spule die erforderliche Zeitkonstante
L/R nicht mehr herstellen.
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Die Erfindung beschränkt sich nicht auf sägezahnförmige Stromverläufe,
der Erfindungsgedanke sei aber an -einem solchen erläutert. In Abb. x ist die Spule
ro in Reihe mit ihrem Oh tuschen Widerstand iz gezeichnet, parallel zu beiden liegt
die verteilte Wicklungs- und Leitungskapazität 12. Durch die Spule soll ein sägezahnförmiger
Strom iL der" oben geschilderten Art fließen, und es ist zu diskutieren, welcher
Strom i d-em ganzen. Gebilde zugeführt werden muß, damit keine Ausgleichsvorgänge
möglich sind. In Abb. 2 a ist der Verlauf des geforderten Spulenstromes gezeichnet.
Der lineare Stromanstieg passiert den Wert Null zur Zeit to. Im Zeitpunkt t, wird
der lineare Verlauf durch die Sinushalbschwingung abgelöst. Beide Vorgänge schließen
mit gleichem di/dt aneinander. Demzufolge wird der maximale Wert nicht in t1,. .
sondern wenig später in t2 erreicht. Entsprechend der Tatsache; daß die Spulenschwingungen
nicht urgedämpft sind, wurde die negative Maximalamplitude kleiner gezeichnet als
die positive. Der negative Maximalwert wird in t4 erreicht und in t5 wieder der
lineare Anstieg; der bei t5 -wieder die Nullachse passiert.
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Die an :der Spule to entstehende Spannung läß.t sich aus diesem Stromverlauf
licht konstruieren., sie ist die -differentiierte Kurve (Abb. 2 b) . D ie Spannung
Uo des Kondensators _z2 ist .die Summe .der Spannung an der Spule zo und am Widerstand:
z r. Die letztere ist proportional der Kurve 2ä, und für die inAbb. 2 c ausgeführte
Summierung der Spulen-und der Widerstandsspannung ist .der Proportionalitätsfaktor
R gleich eins gesetzt. Aus dem Verlauf der am Kondensator stehenden Spannung läßt
sich durch erneut-ei Differentiation der Strom gewinnen (Abb. 2.d), der diesen,
Spannungsverlauf erzeugt. Es ist zu-beachten, daß, in Abb. 2 c der negative Maximalwert
der Kondensatorspannun- nicht in t., sondern erst später erreicht wird. Entsprechend
wird auch in. Abb.2d. der Stromwert Null erst nach t3 durchlaufen. Der Verlauf des
Kondensatorstromes ic ist dem anfänglich postulierten Spulenstrom genau spiegelbildlich
gleich, was auch ohne weiteres erklärlich ist, weil der Strom immer zwisc'hen. L
und C hin und, her pendelt. Allerdings gilt diese Gleichheit nicht für die in Abb.
2 d dargestellte Nullachse, sondern für die punktierte, waagerechte Achse, für w'ic'he
der Stromwert Null zur Zeit t3- durchlaufen wird. Die punktierte, waagerechte "Achse
ergibt sich aus der Forderung, daß sich die von der Stromkurve eingeschlossenen
Flächen im gleichen, durch die Dämpfung bestimmten Maß verhalten wie bei der Kurve
2«. Addiert man nun die Ströme der Abb.2a und 2d, dann erhält man den Strom i, den
das ganze Gebilde braucht. Dieser Strom ist in Abb.2.e gezeichnet, er hat einen
treppenförmigen Verlauf.
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Wie oben schonerwähnt wurde, beschränkt sich der Erfindungsgedanke
nicht auf sägezahnartige Stromverläufe. Als weiteres Beispiel sei der Fall betrachtet,
daß durch die Spule zo ein rechtecieförmiger Strom fließen soll (Abb. 3:a). Die
analogen Überlegungen führe hier zu den Kurven der Abb. 3a bis 3e. Auch 'hier ergibt
sich ein treppenförmiger Strom i, der die Spule ohne Ausgleichsvorgänge in .der
gewünschten Weise schwingen läßt. Da die Spulenschwingungen nicht urgedämpft sind,
erfolgen sie in Abb. 3 a natürlich nicht um die Nullachse des Stromes, sondern um
die jeweils gestrichelt gezeichneten Achsenstücke. Entsprechend der Dämpfung wird
der Kurvenverlauf in Abb. 3 b etwas unsymmetrisch. Trotzdem ergibt sich für den
Kondensatorstrom (Abb. 3@d) eine zum Spulenstrom genau spiegelbildlich gleiche mit
horizontaler Anfangs- und Endtangente, und der Strom i hat den in, Abb. 3 e gezeichneten
treppenförmigen Verlauf.
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Für die praktische Erzeugung der erforderlichen Stromverläufe sei
im folgenden wieder für den Fall des -sägezähnförmigen @Spulenstromes ein Beispiel
gebracht. In Abb. q:a (links) wird ein Kondensator 13 aus der (nicht gezeichneten)
Anodenspannungsquelle für die Entladungsröhre 14 über einen Widerstand
15 aufgeladen und über die mit positiven Impulsen gesteuerte Röhre 14 entladen.
Am Kondensator 13- bzw. an den Klemmen A und R entsteht dann eine sägezähnförmige
Spannung. Legt man in Reihe mit dem Kondensator einen Widerstand 16 (Abb. 4:b, links),
dann entsteht an den Klemmen A und - B eine Spannung, die sich aus einem Sägezahn
und" einem überlagerten Impuls zusammensetzt. Schaltet man dem Kondensator 13 und
dem Widerstand 16 einen Gleichrichter 17 mit einer Spannungsquelle 18 parallel
(Abb. 4 c, links), dann erreicht man damit,: daß der Impuls waagerecht; parallel
zur t-Achse, abgeschnitten wird. Addiert man, nein noch während, der Impulsdauer
zu
der Kurve gemäß Abb.4c einen positiven, rechteckigen Impuls,
dann erhält man den: erforderlichen treppenförmigem Spannungsverlauf, der, als Steuerspannung
für eine Pentode benutzt, den gewünschten treppenförmiggen Stromverlauf erzeugt.
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In Abb.4d (links) ist das Kathodenpotential der Röhre entsprechend
der Abb.4c (links) auf das Potential eines Widerstandes i9 gehoben, der in der Kathodenleitung
einer Entladungsröhre 2o liegt, die in bleicher Weise wie Röhre 4 mit positiven
Impulsen gesteuert wird. In den Abb.4a bis .l d (rechts) sind die jeweils zwischen
den Klemmen A und B entstehenden Spannungsverläufe gezeichnet. Punktiert ist immer
die Spannung angedeutet, die beim nächsten Schritt gewonnen wird.