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. Sägezahnstromgenerator mit einer Röhre Es ist für Fernsehzwecke
bereits bekannt, einen sogenannten sägezahnförmigen Stromverlauf in der Ablenkspule
einer Braunschen Röhre, d. h. einen langsamen zeitproportionalen Anstieg des Stromes
und einen schnellen Stromabfall bis auf den Ausgangswert, dadurch zu erzielen, daß
eine Ablenkspule in den Anodenkreis einer Schirmgitterröhre eingefügt und dem Steuergitter
der Schirmgitterröhre eine sägezahnförmige Spannung zugeführt wird. Bei Anordnungen,
die dieser in Abb. i dargestellten bekannten Anordnung verhältnismäßig ähnlich sind,
nämlich bei den Anordnungen gemäß Abb. 2 und 3, tritt jedoch ein Problem auf, welches
darin besteht, daß selbst bei streng zeitproportionaler Änderung während der langen
Sägezahnflanke des Spannungssägezahns kein zeitproportionaler Stromverlauf, sondern
vielmehr ein nach einer Exponentialkurve vor sich gehender Stromverlauf in der Ablenkspule
zu beobachten ist. In den Abb. i bis 3 ist die Ablenkspule mit io bezeichnet, die
Schirmgitterröhre mit ii und die sägezahnförmige Spannungskurve an ihrem Steuergitter
mit i2. In Abb. 2 ist die Ablenkspule io mittels eines sogenannten Volltransformators,
der aus der Primärwicklung 13 und der Sekundärwicklung 1q. besteht, in den Anodenkreis
der Schirmgitterröhre eingefügt und bei der Schaltung nach Abb: 3 mittels eines
Spartransformators 15, dessen Primär- und Sekundärwicklung teilweise zusammenfallen.
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Das Zustandekommen des nach einer Exponentialkurve verlaufenden Stromes
in der Ablenkspule io während der langen Sägezahnflanke sei zunächst an Hand der
Abb. 4 erläutert. Dies zeigt ein Ersatzschaltbild,
welches eine
Batterie 16 enthält, einen Schalter 17 sowie eine Drosselspüle 18 und einen Widerstand
i9. Wenn man bedenkt, daß die sägezahnförmige Spannungsänderung am Steuergitter
der Röhre ii in Abb. 2 einen sägezahnförmigen Strom durch die Primärwicklung 13
hervorruft und daß diese Stromänderung in der Spule 13 zu einer konstanten Spannung
während der langen S pannungssägezahnflanke an den Klemmen der Sekundärwicklung
14 führt, und wenn man sich ferner die Induktivitäten von io und 14 in der Drossel
18 und die Ohmschen Widerstände io und 14 im Widerstand ig zusammengefaßt denkt,
sieht man, daß der Ersatzkreis nach ' Abb. 4 den. Strom in der Ablenkspule io zu
ermitteln gestattet. Die Batterie 16 ist die während der langen Spannungssägezahnflanke
in dem Kreis io, 14 auftretende, seitens der Primärwicklung. 13 induzierte Spannung,
und der Schalter 17 möge am Beginn der langen Spannungssägezahnflanke geschlossen
werden. Es sei ferner noch angenommen, daß in diesem Augenblick der Strom in der
Spule 18 Null sei, was zwar praktisch meistens nicht erfüllt ist, jedoch zur Erklärung
des Zustandekommens des exponentiell ansteigenden Ablenkspulenstromes angenommen
werden kann. In einem Stromkreis, welcher im Augenblick der Schalterschließung stromlos
ist und eine Drosselspule sowie einen Ohmschen Widerstand enthält, kommt nun bekanntlich
ein exponentialförmiger Stromverlauf zustande. Die Anfangstangente dieses Stromverlaufs,
der in Abb. 5 mit i bezeichnet ist, ist durch die Zeitkonstante, d. h. durch das
Verhältnis
(R = Widerstandswert von ig, und L = Induktivitätswert von 18) bestimmt und der
Grenzwert il, welchem die Exponentialkurve zustrebt, lediglich noch durch den Wert
von R. Die punktierten Linien 2o und 21 in Abb. 5 können vorläufig außer Betracht
bleiben. Man kommt also zu der überraschenden Feststellung, daß trotz eines genau
zeitproportionalen Spannungssägezahns i2 im Gitterkreis der Röhre ii und trotz des
hohen inneren Widerstandes der Röhren zwar in der Primärwicklung 13 ein zeitpropbrtionaler
Stromverlauf erzeugt wird, daß jedoch der Strom in der Ablenkspule io keineswegs
zeitproportional ansteigt. Für die Schaltung nach Abb. 3 gilt dasselbe.
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Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es bekannt, bei einem Sägezahnstromgenerator
mit einer Röhre; deren Gitter von einem Kondensator mit einer sägezahnförmigen Spannung
gespeist wird, im Gitterkreis eine Spule einzuschalten, welche mit dem Anodenkreis
der Röhre induktiv gekoppelt ist und dem Gitter eine solche Gegenkopplungsspannung
zuführt, daß die Sägezahnstromkurve einen etwa zeitproportionalen Verlauf erhält.
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Eine derartige bekannte Anordnung ist in Abb. 6 dargestellt, in welcher
die Bezugszeichen io bis 14 dieselbe Bedeutung haben wie in Abb. 2 und in welcher
eine im Gitterkreis liegende Wicklung mit 22 bezeichnet ist. Im Gitterkreis liegt
außerdem noch eine negative Vorspannung 23.
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An Hand der Abb. 7 sei die Wirkungsweise der Schaltung nach Abb. 6
erläutert. In Abb. 7 ist wieder mit 12 die sägezahnförmige Spannung im Gitterkreis
dargestellt, welche aus demselben Grund, wie es an Hand der Abb. 2 für die konstante
Klemmenspannung der Wicklung 14 erklärt worden ist, auch zu, einer konstanten Klemmenspannung
an der Wicklung 22 führt. Diese ist in Abb. 7 mit 24 bezeichnet. Der nach der Exponentialkurve
i gemäß Abb. 5 verlaufende Strom im Kreis io, 14 führt zu einer Spannung in der
Wicklung 22, die durch die Kurve 25 dargestellt wird. Die Kurve 25 ist der Differentialquotient
der Exponentialkürve i gemäß Abb. 5 und verläuft somit wieder nach einer Exponentialkurve.
Da der Strom in der Primärwicklung 13 und derjenige in der Sekundärwicklung 14 wie
bei jedem Transformator einander entgegengesetzt gerichtet sind, haben auch die
Spannungen 24 und 25 in der Gitterkreiswicklung 22 entgegengesetzte Vorzeichen,
wie in Abb. 7 dargestellt ist. Die Differenz dieser beiden Spannungen, d. h. die
tatsächlich in der Wicklung 22 auftretende Spannung ist mit 26 bezeichnet. Wenn
man die Wicklung 22 mit derjenigen Polung in dem Gitterkreis einschaltet, daß die
Spannung 26 sich von der sägezahnförmigen Spannung 12 subtrahiert, entsteht am Steuergitter
der Röhre ii die nach der punktiert gezeichneten Kurve 27 verlaufende Spannung.
Diese Spannungskurve 27 bringt nun im Gegensatz zu einer dort genau zeitproportional
ansteigenden Spannung in der Ablenkspule io einen etwa zeitproportionalen Stromverlauf
hervor und nicht mehr einen exponentiellen, wie er an Hand der Abb. 4 und 5 oben
erläutert worden ist. Man kann sich hiervon leicht überzeugen, wenn man beachtet,
daß die Kurve 27 am Anfang mit einer geringeren Steilheit ansteigt wie am Ende und
daß dieser geringeren Steilheit, wenn sie unverändert während des ganzen Stromsägezahnhinlaufs
erhalten bliebe, ein geringerer Grenzwert als il in Abb. 5 entsprechen würde. Der
Strom in der Primärwicklung 13 hätte nämlich zunächst dann auch eine geringere Steilheit,
und dementsprechend würde auch der Ablerikspulenstrom zunächst nicht so steil wie
in Kurve i in Abb. 5 verlaufen. Der geringere Grenzwert, welcher für den Anfangsteil
der Kurve 27 gilt, ist in Abb. 5 mit 2o bezeichnet. Sobald die Kurve 27 etwas steiler
geworden ist, gilt ein höher liegender Grenzwert als die Gerade 2o, d. h. daß im
Verlauf des Steigens der Kurve 27 in Abb. 7 auch in Abb. 5 der jeweils geltende
Grenzwert im großen und ganzen nach der punktierten Linie 21 ansteigen müßte. Da
nun bei einem konstanten Grenzwert eine Exponentiälkurve nach unten konkav gekrümmt
ist, vermindert sich diese Krümmung bei einem allmählich ansteigenden Grenzwert,
wie er durch die Linie 21 angedeutet ist. Durch richtige Bemessung der Windungszahl
der Wicklung 22 kann man es nun leicht erreichen, daß der Ablenkspuleiistrom eine
kaum mehr wahrnehmbare Krümmung erhält, d. h. praktisch zeitproportional verläuft.
Die Krümmung muß nur noch so groß sein, daß unter Berücksichtigung der Windungszahl
der Wicklung 22 eine genügend große Spannung im Gitterkreis. sich von der streng
zeitproportionalen Sägezahnspannung 12 subtrahiert.
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Gemäß der Erfindung ist ein Sägezahnstromgenerator mit einer Röhre,
deren Gitter von einem Kondensator
mit einer sägezahnförmigen Spannung
gesteuert wird und bei welchem dem Gitter zusätzlich eine Gegenkopplungsspannung
von einer mit dem Anodenkreis der Röhre induktiv gekoppelten Spule zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spule zwischen der die Steuersägezahnspannung führenden
Belegung des Kondensators und dem Steuergitter der Röhre eingeschaltet ist.
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Dadurch wird der Vorteil erreicht, daß der Lade-und Entladestrom des
die Steuersägezahnspannung führenden Kondensators nicht über die Gegenkopplungswicklung
fließt.
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Um auch die anderen Forderungen zu erfüllen, welche an den Verlauf
von Stromsägezähnen technisch meist gestellt werden und welche insbesondere beim
Fernsehen von Bedeutung sind, soll zur Erzielung einer kurzen Rücklaufzeit während
des Stromsägezahnrücklaufs der Anodenstrom der Schirmgitterröhre gesperrt werden.
Man beseitigt, wenn man den Anodenstrom der Schirmgitterröhre sperrt, während des
Sägezahnrücklaufs, der ja günstigenfalls in einer freien Halbschwingung der Ablenkspule
io bestehen kann, eine Dämpfung durch den Anodenkreis der Röhre ii und ist hierdurch
in der Lage, sehr viel kürzere Rücklaufzeiten zu erzielen als ohne Anodenstromsperrung.
Bei den Schaltungen, die im folgenden an Hand der Abb. 8 und 9. erklärt werden sollen,
sind Rücklaufzeiten von 2 bis 3 °/o der Hinlaufzeit beobachtet worden, was als ein
außerordentlich gutes Ergebnis anzusprechen ist, da man bisher beim Fernsehen für
die Bildablenkung stets noch Rücklaufzeiten von 5 % und mehr zugelassen hat.
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Bei der Schaltung nach Abb. 8 wird an Stelle der Schirmgitterröhre
ii eine Sechspolröhre (Hexode) 28 verwendet, in deren Anodenkreis die Primärwicklung
13 ebenso eingeschaltet ist, wie in Abb. 2 erläutert. Die Wicklungen io und 14 sind
in Abb. 8 der Einfachheit halber fortgelassen. Die Wicklung 22 hat dieselbe Bedeutung
wie in Abb. 6, und die sägezahnförmige Spannung 12 wird mit Hilfe eines Widerstandes
29, eines Kondensators 30 und einer Kondensatorentladeröhre 31 in einer an
sich bekannten Schaltung hergestellt. Der Kondensator 30 wird über den Widerstand
29 zeitproportional aufgeladen und beim Eintreffen des Steuerimpulses 32, der positive
Richtung hat und von einem negativen Wert bis auf den Wert Null ansteigt, über die
Röhre 31 wieder entladen. Im Punkte A herrscht also eine sägezahnförmige Spannung,
deren Wechselstromanteil über das Kopplungsglied 33, 34 am Gitter 3 der Sechspolröhre
28 liegt. Der Impuls 32 wird ferner in. der Röhre 35 umgekehrt, so daß er den Verlauf
hat, welcher mit 36 angedeutet ist, und sein Wechselstromanteil 37 liegt über das
Kopplungsglied 38, 39 am Gitter i der Sechspolröhre. Dieser Sperrimpuls 37, welcher
den Anodenstrom in der Sechspolröhre für die Zeit des Stromsägezahnrücklaufs unterbricht,
ist zur Erzielung eines schnellen Rücklaufs aus zwei Gründen notwendig. Der erste
Grund besteht darin, daß bei dem Stromrücklauf in der Spule io in der Wicklung eine
Spannung auftreten würde, die sich zu der Anodenspannung addiert und somit an der
Anode der Sechspolröhre für diese Zeit eine sehr viel höhere Anodenspannung ergeben
würde als während des Stromsägezahnhinlaufs. Man muß ja bedenken, daß während des
Stromsägezahnhinlaufs an der Wicklung 13 die in Abb. 6 durch Plus- und Minuszeichen
eingetragene Spannung auftritt, die sich aber während des Sägezahnrücklaufs umkehrt
und daher eine zusätzliche Anodenspannung für die Sechspolröhre bedeutet. Der zweite
Grund besteht darin, daß auch an der Wicklung 22 die Hinlaufspannung, deren Polarität
in Abb. 6 und 8 durch Plus- und Minuszeichen angedeutet ist, eine Umkehrung erfährt,
so daß also das Gitter 3 eine Potentialverlagerung, die im Sinne einer Anodenstromvergrößerung
wirken würde, aufweist. Die Rücklaufspannungen an den Wicklungen 13 und 22 sind
nur vielfach größer als die -Hinlaufspannungen, weil die Stromänderung im Rücklauf
sehr viel schneller vor sich geht als während der Hinlaufzeit.
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Gemäß der in Abb. 9 dargestellten Schaltung kann die Sperrung der
Schirmgitterröhre ii während des Stromsägezahnrücklaufs mit Hilfe eines Widerstandes
40, der in den Sägezahngenerator 29 bis 31 eingeschaltet wird, vorgenommen werden.
Dieser Widerstand, der für andere Sägezahnstromgeneratoren an sich bekannt ist,
bewirkt, daß die Spannung im Punkte B nicht nach der Kurve 12 in Abb. 6, sondern
nach der Kurve 41 in Abb. io verläuft. Der punktiert gezeichnete Spannungssägezahnrücklauf
42 in Abb. io wird also durch einen negativen Impuls ersetzt, welcher die Röhre
ii gegen die Rücklaufspannung an der Primärwicklung 13 sowie an der Gitterkreiswicklung
22 sperrt. Das Kopplungsglied 33, 34 hat dieselbe Bedeutung wie in Abb. B.
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Gemäß der weiteren Erfindung kann, wie in Abb. ii dargestellt, der
Sperrimpuls 37 in Abb. 8 oder die negative Impulsspitze in der Sägezahnkurve 41
nach Abb. io dadurch vermindert werden, daß der Gitterkreiswicklung eine vorgespannte
Gleichrichterröhre 43 derart parallel geschaltet wird, daß die Rücklaufspitze an
der Wicklung 22 kurzgeschlossen wird. Die Vorspannung, welche in Abb. ii durch eine
kleine Trockenbatterie 44, welche den inneren Widerstand Null besitzen möge, dargestellt
ist, ist deshalb erforderlich, weil, wenn man die gesamte Periodendauer, die sich
aus Hinlaufspannung und Rücklaufspannung zusammensetzt, betrachtet, an der Wicklung
22 ja nur eine reine Wechselspannung auftreten kann. Die Wechselstromachse dieser
Spannung liegt aber, da der Rücklauf sehr schnell erfolgt, etwa in der Mitte der
Kurve 26, und der Gleichrichter 43 würde daher ohne die Vorspannung 44 nicht nur
die Rücklaufspitze der Wicklung 22, sondern auch einen Teil der Hinlaufspannung
kurzschließen. Am Widerstand 22d fällt die Spannung, die im Rücklauf an der Wicklung
22 entsteht, größtenteils ab, so daß an der Reihenschaltung von 44 und 43 nur mehr
derjenige Bruchteil der Rücklaufspannung auftritt, der dem inneren Widerstand von
43 im Verhältnis zum Widerstand 2211 entspricht, wenn man die Wicklung 22 als widerstandslos
voraussetzt. Würde man den Widerstand 22a fortlassen, so würde sich die Rücklaufspannung
nur im Verhältnis des inneren Widerstandes von 22 zum Gleichrichterwiderstand aufteilen
und die Rücklaufspannung demgemäß viel unvollkommenere kurzgeschlossen
werden.
Die Bezugszeichen 13, 33 und 34 haben dieselbe Bedeutung wie in Abb. g.
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Man kann; wie in Abb. 12 dargestellt ist, die Trockenbatterie 44 auch
durch ein Widerstandskondensatorglied 45, 46 ersetzen. Seine Zeitkonstante ist dann
groß gegen die Bildwechseldauer zu machen. Im übrigen ist die Abb. 12 entsprechend
der Abb. ii ergänzt zu denken. Die Schaltung nach Abb._r3 ist gleichwertig mit derjenigen
nach Abb. 12.
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Gemäß der weiteren Erfindung kann auch der Sägezahngenerator, welcher
gemäß Abb. g noch eine gesteuerte Röhre erforderte, erspart werden. Zu diesem Zweck
wird zu der Wicklung 22 eine weitere Wicklung 47 koaxial angeordnet, in welcher
der Stromsägezahnrücklauf eine Spannung erzeugt, welche über eine Gleichrichterröhre
48 einen Kondensator 49 auflädt (der Widerstand 49" soll vorläufig außer Betracht
bleiben), der sich über einen Widerstand- 5o dann wieder langsam entlädt. Der Synchronisierimpuls
kann dann als negativer Impuls 51 am Widerstand 52 eingeführt werden. Die übrigen
Bezugszeichen haben dieselbe Bedeutung wie in den Abb. ii und i3.
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Wenn man den Widerstand 49a, wie in Abb. 14 eingezeichnet, einfügt,
wird bei der Aufladung von 49 eine ähnliche Spannungsspitze erzeugt, wie in Abb.
io dargestellt. Man kann also bei Einfügung des Widerstandes 49a den Synchronimpuls
51 kleiner halten.