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Kippgerät zur Erzeugung von Sägezahnschwingunge#n für die Ablenkung
von Kathodenstrahlen in Fernsehgeräten Die Erfindung bezieht sich auf sogenannte
Energierückgewinnungsschaltungen bei Kippgeräten, die in der Fernsehtechnik verwendet
werden. Diese Kippgeräte enthalten im allgemeinen eine vorgespannte Diodenstrecke,
welche eine linearisierende Wirkung auf die während des Hinlaufs der Sägezahnschwingung
auftretende Änderung des vom Kippgerät erzeugten Ablenkfeldes der Fernsehröhre ausüben.
Bei diesen Energierückgewinnungsschaltungen erfolgt dieAnodenstromzuführung zum
Kippgerät derartig, daß die Vorspannung der Diode als zusätzlich treibende Anodenspannung
der Kippschaltung dient.
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Für verschiedene Zwecke ist es wünschenswert, die Amplitude der vom
Kippgerät erzeugten Schwingungen zu steuern. Beispielsweise ist dies wichtig bei
der Erzeugung eines sogenannten Trapezrasters in Fernsehröhren, bei welchen durch
die zur Rasterfläche schräge Lage der elektrischen oder elektronenoptischen Achse
trapezförmige Verzeichnungen entstehen, welche durch entgegengesetzte trapezförmige
Verzerrung des vom Kathodenstrahl geschriebenen Rasters kompensiert werden müssen.
Ferner hat eine Amplitudenregelung dann Bedeutung, wenn aus dem Kippgerät durch
Gleichrichtung der beim Strahlrücklauf in den Ablenkspulen auftretenden Spannungsspitzen
die Gleichspannung für die Kathodenstrahlröhre gewonnen wird, da eine unterschiedliche
Strombelastung seitens der Kathodenstrahlröhre eine Veränderung
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der Anodenspannung des Kippgerätes und damit der Kippamplitude zur Folge hat.
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Es wurde bereits vorgeschlagen, bei Kippgeräten mit Energierückgewinnung
und Hochspannungserzeugung parallel zum Energierückgewinnungskondensator eine Entladungsröhre
zu schalten, die in Abhängigkeit von der Gleichspannungsbelastung derart gesteuert
wird, daß die vom Kippgerät erzeugte Gleichspannung konstant ist. Die Erfahrung
hat gezeigt, daß eine derartige Schaltungsanordnung keine befriedigende Lösung darstellt.
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Die Erfindung schlägt demgegenüber vor, bei Kippgeräten zur Erzeugung
von Sägezahnschwingungen für die Ablenkung von Kathodenstrahlen in Fernsehgeräten
mit einer Spannungsenergierückgewinnungsschaltung die Regelung der Amplitude des
Kippgenerators derart vorzunehmen, daß parallel zu der Anodenspannungsquelle für
die Kippröhre und dem mit ihr in Reihe geschalteten, die rückgewonnene Energie speichernden
Kondensator ein gesteuerter Widerstand, vorzugsweise eine gittergesteuerte Elektronenröhre,
angeordnet wird.
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Eine derartige Anordnung hat gegenüber der obenerwähnten Anordnung
den wesentlichen Vorteil, daß einmal an der Regelröhre eine höhere Anodenspannung
liegt, was eine bedeutende Vergrößerung des Regelbereichs zur Folge hat, da der
scheinbare Innenwiderstand der Spannungsquelle mit dem Quadrat der Anodenspannung
wächst, zum anderen, daß bei zusätzlicher Hochspannungserzeugung die gesamten Spannungsschwankungen
infolge unterschiedlicher Belastung durch die Kathodenstrahlröhre, d. h. sowohl
die Schwankungen am Energierückgewinnungskondensator als auch die Schwankungen an
der mit ihm in Reihe geschalteten Batterie, kompensiert werden können.
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Zur sogenannten Trapezentzerrung ist es günstig, dem Steuergitter
der parallel zum Energierückgewinnungskondensator und der mit ihm in Reihe geschalteten
Batterie für das Zeilenkippgerät liegenden Modulationsröhre eine Sägezahnspannung
von Bildwechselfrequenz zuzuführen.
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Wenn die Diode im Anodenkreis liegt, ist es vorteilhaft, die Anode
der Modulationsröhre an die Kondensatorbelegung des Energierückgewinnungskondensators
anzuschließen, die mit der Kathode der Energierückgewinnungsdiode galvanisch verbunden
ist.
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Liegt die Energierückgewinnungsdiode im Gitterkreis einer induktiv
rückgekoppelten Kippröhre, dann wird zweckmäßigerweise die Kathode der Modulationsröhre
galvanisch mit der Anode der Energierückgewinnungsdiode verbunden. .
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Dient die Energierückgewinnungsschaltung gleichzeitig zur Erzeugung
der Hochspannung für die Braunsche Röhre aus der Rücklaufspannungsspitze, dann ist
es zwecks Herabsetzung des Innenwiderstandes des Hochspannungskondensators günstig,
das Gitter der Modulationsröhre an einen hochohmigen Spannungsteiler zu legen, der
einerseits mit der zu stabilisierenden Hochspannungsquelle, andererseits mit einer
negativen Vorspannungsquelle verbunden ist.
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Im nachstehenden wird die Erfindung in Verbindung mit - den Ausführungsbeispiele
darstellenden Figuren beschrieben, wobei alle zum Verständnis der Erfindung nicht
notwendigen Einzelheiten der besseren Übersichtlichkeit halber weggelassen sind.
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Die in Fig. z dargestellte Schaltung enthält eine durch negative Sperrimpulse
a periodisch kurzzeitig gesperrte Kippröhre K, in deren Anodenkreis eine als Spartransformator
dargestellte Induktivität L liegt. Die an dieser Induktivität auftretenden periodischen
Spannungsimpulse werden bei geeigneter Dimensionierung einen periodischen sägezahnförmigen
Verlauf des Anodenstroms bewirken. Die Ablenkspulen Sl und SZ der Kathodenstrahlröhre
sind über einen Abgriff an die Induktivität L angeschlossen. Über den Kondensator
C liegt die Diode D wechselstrommäßig parallel zu den Ablenkspulen S1 und S2, wobei
die Polarität der Diode derart gewählt ist, daß die an den Ablenkspulen während
der Hinlaufzeit der Kippdiode liegende Spannung auf den durch die Vorspannung des
Kondensators C vorgegebenen Wert begrenzt ist.
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In der -Spannungsenergierückgewinnungsschaltung wird die durch die
vorgespannte Diode D während des Kippanstieges eines sägezahnförmigen Stromes zurückgewonnene
und im Kondensator C gespeicherte Spannung UD dazu benutzt, das eigene Kippgerät
zusätzlich zu der Batteriespannung UB zu speisen, so daß als treibende Spannung
des Kippgerätes U = UB + UD in Erscheinung tritt. Die Spannung UD ist größer
als die Spannung UB, und letztere ist nur dazu erforderlich, um die Verluste der
Schaltung (Röhren-; Spulen-, Transformatorwiderstände) zu decken: Um diese Verluste
möglichst klein zu halten, werden ein verlustarmer Transformator, eine Linearisierungsdiode
D mit niedrigem Innenwiderstand und eine ins positive Gebiet gesteuerte Kippröhre
K verwendet. Die Induktivität hat eine Anzapfung zwecks transformatorischer Anpassung
des Diodenstromes an den Kippröhrenstrom. Da die Spannungsquelle UB üblicherweise
ebenfalls nur einen geringen Innenwiderstand besitzt, ist eine Modulation der Kippschwingungsamplitude
nach bisher hierfür vorgeschlagenen Methoden nur durch den Einbau zusätzlicher hochohmiger
Widerstände möglich, die ihrerseits jedoch die Verluste der Schaltung erhöhen.
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Der Kippgenerator wirkt hierbei im einzelnen wie folgt: Dem Gitter
der Kippröhre K, in. deren Anodenkreis die Ablenkspulen S, und S2 mit einer resultierenden
Induktivität LSD und der Eigenkapazität C" liegen, wird eine impulsförmige
Spannung gemäß Kurve a mit negativer Polarität zugeführt. Die Kippröhre K wird während
der Impulsdauer gesperrt. In der Zeit zwischen den Impulsen ist die Gitterspannung
entsprechend dem Wechselspannungsanteil positiv. Die Röhre hat also nach Beendigung
des negativen Sperrimpulses einen sehr kleinen Innenwiderstand, was aus der Anodenstrom-Anodenspannungs-Kennlinie
einer Triode (Fig. a) ersichtlich ist. Die Ablenkspule mit der resultierenden Induktivität
LSD wird also nach Beendigung des Sperrimpulses über den kleinen Innenwiderstand
der Kippröhre an die Betriebsspannung U geschaltet. Es entsteht über- LSD und Ri
ein Strom
und über der Spule die Spannung
Die Spannung an der Spule ist somit während des Hinlaufs, also der Zeit zwischen
zwei Impulsen, nicht konstant, sondern nimmt mit der Zeit etwas ab; ebenso ist der
Strom i nicht zeitproportional, sondern etwas weniger als linear ansteigend. Der
Fehler wird um so kleiner, je kleiner Ri ist. Dies kann auch dadurch erreicht werden,
daß parallel zu den Spulen die durch die Spannung UD vorgespannte Diode gelegt wird.
Dann schaltet sich der auf die Anode der Kippröhre transformierte Innenwiderstand
der Diode RD dem Innenwiderstand Ri der Kippröhre parallel. Es wird also dann
und
Die Linearität kann somit durch eine Diode mit kleinerem Innenwiderstand RD wesentlich
verbessert werden.
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Streng genommen gelten die beiden Gleichungen für i und us.
nur für den Fall, daß UD = U ist. In Wirklichkeit muß aber UD etwas niedriger
als U
gewählt werden, und zwar annähernd gleich dem Mittelwert der Spulenspannung
zwischen Anfang u. und Ende uB des Hinlaufs. Denn nur in diesem Fall tritt eine
Linearisierung über den gesamten Hinlauf ein. Das sei an Fig. 3 erläutert.
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Kurve a stellt den Spannungsverlauf der Spulenspannung ohne Diode
dar. Würde UD = U sein, so würde die Diode nur im Punkt 3 stromdurchlässig
und unmittelbar danach wieder stromundurchlässig. Ist dagegen UD < U,
so verläuft die Spulenspannung nach der Kurve b, und die Diode bleibt so lange stromdurchlässig,
bis die Wechselspannungsbedingung T u d t = 0 erfüllt wird, d. h.
die von den beiden Spannungskurven eingeschlossenen schraffierten Flächen einander
gleich sind. Wenn nun das Aussetzen der Diodenleitfähigkeit in Punkt q. mit dem
Ende des Hinlaufs 5 zusammenfallen soll, muß
werden. In der Schaltung der Fig. i wirkt die Diodenvorspannung zusätzlich zu
UB als Betriebsspannung U = UB -f- UD. Um zu erreichen, daß in Fig.
i Punkt 4 und Punkt 5 zusammenfallen, ist die Anzapfung am Spartransformator L vorgesehen,
die für die Schaltung einmal ausprobiert werden muß.
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Erfindungsgemäß erfolgt nun eine Modulation der Kippschwingungen am
Energierückgewinnungskondensator C ohne zusätzlichen Einbau von Zusatzwiderständen.
Nur über diesen Kondensator stellt das Kippgerät einen hochohmigen Generator von
mehreren Kiloohm dar, so daß mittels einer Elektronenröhre, die aus dieser Spannung
gespeist wird, eine Amplitudenmodulation der Kippschwingung leicht möglich ist.
Der scheinbar große Innenwiderstand der Schaltanordnung an dieser Stelle entsteht
dadurch, daß die zurückgewonnene Spannung UD über die Diode D aus der während des
Rücklaufs in der Spulenkapazität C, gespeicherten Spannung entsteht und daß das
Kippgerät während dieser Zeit keine Energie aus der Batteriespannung UB aufnimmt.
Es muß also im Kurzschlußfall des Kondensators die durch die Modulationsröhre M
entnommene Leistung UD - Ia gleich der von UB abgegebenen Leistung
N, sein, so daß UD - IK = N, ist, wobei Ia der Kurzschlußstrom ist.
Da jedoch der Innenwiderstand an der Stromentnahmestelle definiert ist durch
Bei einem Versuchsgerät war UD = 530 Volt,
folgt N, = 13 Watt, also
Bereits mit 3,1 mA mittlerem Anodenstrom der Modulationsröhre konnte in diesem Falle
eine 25°/oige Amplitudenmodulation der Kippschwingungen erzielt werden.
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Eine weitere Anwendungsmöglichkeit des Erfindungsgedankens besteht
darin, daß die Modulationsfähigkeit des Kippgerätes an dieser Stelle dazu benutzt
wird, bei der Erzeugung der Hochspannung für die Braunsche Röhre aus der Rücklaufspitze
den Innenwiderstand des Hochspannungsgenerators herabzusetzen. Fig. q. zeigt eine
derartige Schaltung; einander entsprechende Teile sind in allen Figuren gleichartig
bezeichnet. Das Gitter der Modulationsröhre M liegt an dem aus den Widerständen
v1 und y2 gebildeten Spannungsteiler. Der Widerstand y2 ist mit dem positiven Pol
des Hochspannungsgenerators und der Widerstand y1 mit dem negativen Pol einer Vorspannungsquelle
verbunden. Die Hochspannung U$ wird durch zweistufige Gleichrichtung mittels der
Gleichrichterröhren
G1 und G2 aus den an den Wicklungen W, und W2 während der Rücklaufzeiten auftretenden
Spannungsimpulse gewonnen.
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Wird aus dem Hochspannungsgenerator kein Strom entnommen, so fließt
durch die Röhre M ein Ruhestrom, der durch Vorspannung der Röhre M einstellbar ist.
Sinkt die Hochspannung U$ bei Stromentnahme ab, so wird die Gitterspannung der Röhre
M negativer, der Ruhestrom kleiner und damit die Spannung UD und U$ wieder größer.
Infolge der Verstärkungswirkung der Röhre M mit einer Steilheit S ist eine theoretisch
vollkommene Kompensation des Innenwiderstandes des Hochspannungsgenerators möglich,
wenn die Bedingung eingehalten wird
Dieser Zustand ist aber praktisch nicht ganz erreichbar, da dann der Gleichgewichtszustand
der Schaltung labil wird. Man muß also mit einem endlichen Widerstand vorlieb nehmen.
Für die üblichen Anforderungen der Fernsehtechnik genügt ein Innenwiderstand von
3 MSZ. Ein Innenwiderstand von 2,5 MSZ ließ sich mit einem Versuchsaufbau y2 = 6oo
MSZ, 7l = q. MO, M = EF 40 . leicht erreichen.
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In Fig. 5 ist die Anwendung der Erfindung bei einem sogenannten Transformatorkippgerät
gezeigt, in dem der Anodenkreis und der Gitterkreis der Kippröhre über den Transformator
T miteinander gekoppelt sind und die Energierückgewinnungsdiode im Gitterkreis der
Schaltung liegt.
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Bei Anwendung der Erfindung in Fernsehempfängern, bei denen die empfangenen
Fernsehsignale erst in einem mehrstufigen Verstärker verstärkt und dann der Bildschreiberöhre
zugeführt werden, kann es vorteilhaft sein, die Steuerspannung für die Modulationsröhre
M von einer dieser Verstärkerstufen abzunehmen. Will man bei Erzeugung der Hochspannung
für die Braunsche Röhre aus den Rücklaufspannungsspitzen zwecks Herabsetzung des
Innenwiderstandes des Hochspannungsgenerators das Steuergitter der Modulationsröhre
M derart steuern, daß bei zunehmender Stromentnahme der Anodenstrom der Modulationsröhre
kleiner wird, dann genügt es im allgemeinen, wenn nur die tiefen Frequenzen der
Fernsehbildsignale dem Steuergitter der Modulationsröhre zugeführt werden.