DE909105C - Schaltungsanordnung zur magnetischen Ablenkung von Kathodenstrahlen - Google Patents

Description

Die Erfindung behandelt eine Schaltungsanordnung zur magnetischen Ablenkung von Kathodenstrahlen und selbsttätigen Amplitudenregelung der erzeugten Schwingungen. Trapezförmige Zeilenraster sind in Kathodenstrahlabtastern und in Projektionsröhren (für Fernsehzwecke) erforderlich, bei denen die Achse des unabgelenkten Kathodenstrahlbüschels mit der Normalen der zu bestreichenden Fläche einen endlichen Winkel einschließt.

Im Patent 756 012 ist eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Zeilensägezahnstromkurven für

eine trapezförmige Ablenkung von Kathodenstrahlen vorgeschlagen, bei der ein die Ablenkspule enthaltender Schwingungskreis verwendet wird, der hauptsächlich aus der Induktivität der Spule und ihrer verteilten Kapazität besteht und die das Kennzeichen hat, daß an diesem Schwingkreis während der langen Flanke der Zeilensägezahnstromkurven eine mit der gewünschten Trapezperiode sägezahnförmig verlaufende Spannung stets gleichen Vorzeichens liegt, die jedoch während der kurzen Flanken der Zeilensägezähne jeweils unterbrochen wird. Dabei ist vorzugsweise zur Er-

zeugung der Sägezahnspannung ein Kondensator vorgesehen, der während der Trapezdauer in umgekehrter Richtung mit konstantem Strom geladen wird als während der Trapezpause.
Gemäß der Erfindung ist bei einer solchen Schaltungsanordnung der die Ablenkspule enthaltende Schwingkreis über einen Transformator an den Stromkreis der gesteuerten Röhre angekoppelt und der Anodenstrom dieser Röhre wird

ίο mit der Trapezfrequenz sägezahnförmig gesteuert. Zur Erläuterung der Erfindung soll zunächst die zur magnetischen Ablenkung von Kathodenstrahlen in Abb. ι skizzierte an sich bekannte Schaltung betrachtet werden. Dabei ist io eine mit negativen Spannungsimpulsen gesteuerte Mehrgitterröhre (Pentode), 11 die Ablenkspule, 12 ein Gleichrichter und 13 eine Gleichspannungsquelle, die in bekannter Weise durch die Parallelschaltung eines Widerstanides und einer Kapazität ersetzbar ist, wenn 'diese Parallelschaltung mit einem Strom gespeist wird. Der Spulenstrom beschreibt angenähert eine Sägezahnkurve: ein langsamer, nahezu zeitproportionaler Anstieg wird von einer kurzen Rückschwingung (freie Halbschwingung der Spule mit ihrer Eigenkapazität und der verteilten Leitungskapazität) abgelöst usw. Der Stromhub in der Spule hängt von der Höhe der Spannung 13 ab.

Will man ein trapezförmiges Raster erzeugen, so ist es, wie bereits im Hauptpatent ausgeführt, nötig, die Spannung 13 innerhalb der Bilddauer um einen bestimmten Betrag anwachsen oder abnehmen zu lassen, also der Gleichspannung 13 einen Sägezahn von Bildfrequenz additiv zu überlagern. Den verschiedenen Schaltungsanordnungen dieser Art, die z. B. im Hauptpatent beschrieben sind, ist allen gemeinsam, daß das erzielte Trapez schief steht. Dies soll an Hand der Abb. 2, 3 und 4 erläutert werden. Die Spulenschwingung ist gedämpft, so daß die positive und die negative Maxi- malamplitude, von der Achse 0 in Abb. 2 aus gemessen, verschieden groß sind. Der reine Wechselstrom schwingt um die in Abb. 2 gestrichelt gezeichnete Achsel; der auf die Nullachse 0 bezogene Spulenstrom besteht also laius dem reinen Wechselstrom und der überlagerten Gleichstromkomponente OA. Die Spulendämpfung ist unabhängig von der Amplitude; wird diese also während der Bilddauer verändert, so ändert sich auch die Gleichstromkomponente OA. In Abb. 3 ist die erste (größte) und letzte (kleinste) Stromamplitude eines Trapezrasters gezeichnet. Man sieht, daß beim Trapezraster dem Spulenwechselstrom von Zeilenfrequenz einmal der Gleichstrom OA, einmal der Gleichstrom OA' überlagert ist, d. h. daß ein reiner

Gleichstrom von der Größe ——— und eine

rein sägezahnförmige Wechselspannung von BiIdfrequenz und einer Amplitude vorliegt, und

ferner die bildfrequente Sägezahnamplitude AA' überlagert ist; wie es in Abb. 4 gezeichnet ist, läßt die Gleichstromkomponente das Trapez unsymmetrisch zur Nullage des Stromes (Achse O) stehen, während die Sägezahnspannung ein schief stehendes Trapez erzeugt, d. h. daß die beiden seitlichen Begrenzungslinien verschieden steil verlaufen. Von der ersteren Wirkung, die nur eine seitliche Verschiebung des ganzen Trapezrasters auf dem Mosaik- bzw. Leuchtschirm nach einer Seite hervorruft, ist also die zweite Wirkung scharf zu unterscheiden, welche eine Verschiebung der oberen Trapezhälfte nach links und der unteren nach rechts (oder umgekehrt), d. h. eine Schiefstellung des Trapezes, hervorruft.

Die beschriebene Wirkung der Schiefstellung des Trapezes tritt auch auf, wenn man, wie auch bereits im Hauptpatent vorgeschlagen, statt der Gleichspannungsquelle 13 einen Kondensator einschaltet und ihn während der Trapezdauer mit einem Strom von -umgekehrter Richtung lädt wie während der Trapezpause. Die Wirkung tritt auch auf, wenn, wie ebenfalls vorgeschlagen, die Gleichspannung 13 durch ein i?C-Glied hergestellt wird, dessen Widerstand aus einem gesteuerten Entladungsgefäß besteht. Schließlich tritt sie auch dann noch auf, wenn durch Steuerung des Rohres 10, wie ebenfalls vorgeschlagen, der durch den Kondensator 13 fließende Ladestrom zu einem konstanten Strom ergänzt wird. Mit allen diesen Maßnahmen läßt sich wohl ein Trapez erzeugen, aber weder einzeln noch kombiniert reichen sie dazu aus, das schiefe Trapez aufzurichten.

Dies gelingt erst gemäß der Erfindung durch Kombination der genannten Merkmale mit einem Transformator, der über den Spulenkreis 11 an die Röhre 10 angekoppelt wird. Die Verwendung eines Transformators im Ausgangskreis einer Röhre, deren Eingang zeilenfrequente und bildfrequente Sägezahnspannungen zur Erzeugung eines Trapezrasters zugeführt werden, ist zwar an sich bekannt, ioo doch hat dieser Transformator gemäß der anderen Schaltungsart nicht die bei der Erfindung wesentliche aufrichtende Wirkung auf die Form des Trapezes.

Ein Beispiel für eine Schaltungsanordnung gemaß der Erfindung ist in Abb. 5 dargestellt. Im Anodenkreis der mit negativen Zeilenimpulsen gesteuerten Röhre 10 liegt die Primärwicklung eines Transformators 14, an dessen Sekundärwicklung die Spule 11, der Gleichrichter 12 und der Kondensator 15 angeschlossen sind, der jetzt an Stelle der Batterie 13 liegt und parallel zu welchem eine Entladungsröhre 16 liegt, die mit Impulsen von Bildwechselfrequenz gesteuert wird und den Kondensator 15 also im Rhythmus der Bildfrequenz entlädt.

Unter der Annahme, daß der Strom der Röhre 10 während jeder Zeilendauer die gleiche Amplitude erreicht, also von den im Rhythmus der Zeilenperiode auftretenden Schwankungen über viele Zeilenperioden hinweg betrachtet, konstant ist, ist auch der Gleichrichterstrom, von Schwankungen im Rhythmus der Zeilenperiode abgesehen, konstant, und die Spannung am Kondensator wächst linear mit der Zeit. Da der Kondensator in Bilddauerabständen entladen wird, tritt an ihm eine bild-

frequente Sägezahnspannung auf. Entsprechend dem linearen Anwachsen der Kondensatorspannung werden auch die Amplituden des Ablenkspulenstromes größer. Nun hatte sich oben ergeben, daß bei der Erzeugung von Zeilenstromsägezähnen für eine Trapezablenkung dem reinen Spulenwechselstrom von Zeilenfrequenz infolge der Dämpfung außer einem Gleichstrom auch noch ein sägezahnförmiger Wechselstrom von Bildfrequenz überlagert ist. Dieser Sägezahnstrom fehlt aber am Gleichrichterstrom, wenn der Strom der Röhre io und damit die Summe des Spulen- und Gleichrichterstromes, von den zeilenfrequenten Schwankungen abgesehen, konstant ist. Wenn also, wie bisher vorausgesetzt, der Strom in der Röhre io innerhalb jeder Zeilendauer den gleichen Verlauf hat, würde sich nach wie vor ein schiefes Trapez ergeben. Deshalb wird der Strom der Röhre io in bildfrequentem Rhythmus noch sägezahnförmig ge-

ao steuert, was beispielsweise am Schirmgitter der Röhre io erfolgen kann.

Es sei hervorgehoben, daß die Aufrichtung des Trapezes vermöge des sägezahnförmig gesteuerten Anodenstromes der Röhre io erst durch den Trans-

a5 formator 14 ermöglicht wird. Denkt man sich in Abb. i, also in einer Anordnung ohne Transformator, statt der Batterie 13 einen Kondensator mit parallel geschaltetem und mit bildfrequenten Impulsen gesteuertem Entladungsgefäß und in der Röhre 10 einen im obenerwähnten Sinne konstanten Strom, dann fehlt dem konstanten Ladestrom des Kondensators diejenige bildfrequente Sägezahnkomponente, die in der Spule infolge der Dämpfung verbraucht wird, wie in- Abb. 3 erläutert wurde.

Eine sägezahnförmige Steuerung¹ des Anodenstromes der Röhre 10 ergänzt zwar den dem Kondensatorstrom fehlenden Betrag, kann aber nicht das Trapez aufrichten. Bei dieser Modulation wird nämlich, wie in Abb. 6 für die erste und letzte Zeile des Trapezrasters dargestellt ist, wo gestrichelt der Spulen-, punktiert der Gleichrichter- und ausgezogen der Röhrenstrom gezeichnet sind, zu dem konstanten Röhrenstrom eine Sägezahnkomponente addiert. Dem Röhrenstrom i_R ist die bildfrequente Sägezahnkomponente der Spulenschwiiigungen überlagert, d. h. bei der ersten Zeile ist der Röhrenstrom i_R ium AA' größer als bei der letzten Zeile. Die gedämpften Spulenschwingungen werden durch das im Zeilenrhythmus erfolgende plötzliche Abfallen des Röhrenstromes eingeleitet. Da die Schwingungsamplitude vom abgeschalteten Strombetrag abhängt, erfolgen die Schwingungen um das untere Niveau der Stromimpulse (O-Achse) als Achse. Infolge der bildsägezahnförmigen Steuerung des Röhrenistromes ergibt sich für dien GleichrichterBtrom, daß sein Mittelwert OB (über eine Zeile genommen) für die erste und letzte Zeile der gleiche ist. Der Kondensatorstrom ist also konstant, aber das Trapez steht schief.

Erst wenn man den in Abb. 5 gezeichneten Transformator 14 hinzufügt, läßt sich das Trapez aufrichten. In Abb. 5 wird vorausgesetzt, daß die Frequenzcharakteristik des Transformators 14 so beschaffen ist, daß nur zeilenfrequente und nicht bildfrequente Wechselvorgänge übertragen werden, eine Forderung, die sich praktisch erfüllen läßt. Dann tritt an der Sekundärwicklung eine reine Wechselspannung linear anwachsender Amplitude auf, und für die Stromverläufe ergibt sich jetzt Abb. 7, die im gleichen Maßstab wie Abb. 6 gezeichnet ist. Sie unterscheidet sich von der Abb. 6 dadurch, daß der Röhrenstrom, der auf der Sekundärseite des Transformators auftritt, ein reiner Wechselstrom ist (mit der Nullachse O), d. h. die oberhalb und unterhalb der Nullachse 0 eingeschlossenen Flächen sind gleich. Damit ergibt sich, daß die Sägezahnkomponente der oberhalb der Nullachse liegenden Stromteile sehr klein ist. Der Sägezahnhub der negativen Stromabschnitte ist fast so groß wie der gesamte Hub in Abb. 6. Es zeigt sich, daß die Achsen A und Ä identisch sind, daß also das Trapez aufgerichtet ist.

Der Transformator 14 bietet den weiteren Vorteil, daß der Sekundärkreis an einer beliebigen Stelle geerdet werden kann. Damit braucht die Kathode des Gleichrichters nicht mehr auf hohem Anodenpotential zu liegen, was für eine technische Ausführung des Gerätes den Nachteil hätte, die Gleichrichterkathode aus einem eigenen, besonders gut isolierten Transformator heizen zu müssen.

Die im Rhythmus der Bildfrequenz erfolgende sägezahnförmige Steuerung des Anodenstromes der Röhre 10 erfordert eine genaue Einstellung des Sägezahnhubes der steuernden Spannung. Ist der Hub zu klein, wird der Kondensatorstrom nicht vollständig zum konstanten Strom ergänzt; er enthält noch eine Sägezahnkomponente und läßt die Spannung, von der der Amplitudenhub der Spulenschwingungen abhängt, parabelartig verlaufen. Außerdem wird das dann seitlich von konkaven Parabelbögen begrenzte Trapez nur unvollständig aufgerichtet. Ist der Hub der Steuerspannung zu groß, wird der Kondensatorstrom überkompensiert; er führt wieder eine Sägezahnstromkomponente, bewirkt ein von konvexen Parabelbögen begrenztes Trapez, und dieses wird zu stark aufgerichtet, d. h. nach der anderen Seite geneigt.

Das Maß der Steuerung des Röhrenistromes erfordert eine sehr empfindliche Einstellung, die bei einer Schwankung¹ der Betriebsdaten zu erheblichen Störungen des Bildformates führen kann. Deshalb wird gemäß weiterer Erfindung vorgeschlagen, den Steuerhub des Röhrenstromes sich selbsttätig regeln zu lassen bzw. die nötige Steuerspannung der Röhre 10 aus einer Messung des Kondensatorstromes zu gewinnen. Die dafür vorgesehene Schaltungsanordnung ist in Abb. 8 gezeichnet. Es ist die um eine Regelanordnung vermehrte Schaltung der Abb. 5. Im Kondensatorkreis liegt der Widerstand 17. Der an ihm auftretende Spannungs- iao abfall dlient zur Steuerung der Röhre 18, an die über einen Widerstand die Röhre 19 angekoppelt ist, deren Anodenspannung zur Steuerung des Schirmgitters der Fünfpolröhre 10 dient. Wenn der Kondensatorstrom nicht konstant ist, bewirkt die Spannung am Widerstand 17 über die Ver-

Stärkung und Regelung der Röhren i8 und 19 eine solche Änderung des Anodenstromes der Röhre 10, daß der Kondensatorstrom wieder konstant wird, wie es zur Erzeugung einer Sägezahnspannung nötig ist. Dabei kann durch passende Wahl der Verstärkung der Röhren 18 und 19 die Spannungsänderung am Widerstand 17, auf welche die Regelung anspricht, beliebig klein, also die Empfindlichkeit der Regelung selbst entsprechend hoch gehalten werden.

Die Erfindung ist sinngemäß für die sender- oder empfängerseitige Trapezablenkung beim Zeilensprungverfahren anwendbar.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Schaltungsanordnung zur magnetischen Ablenkung von Kathodenstrahlen zu einem trapezförmigen Zeilenraster für Fernsehzwecke, bei der die Zeilensägezahnstromkurven mittels einer gesteuerten Röhre durch Erzeugung einer während der langen Flanke der Zeilensägezähne mit der gewünschten Trapezperiode sägezahnartig verlaufenden Spannung stets gleichen Vorzeichens, die jedoch für jede kurze Flanke der Zeilensägezähne unterbrochen wird, an einem die Ablenkspule enthaltenden, vorzugsweise aus der Induktivität der Ablenkspule und ihrer Kapazität bestehenden Schwingungskreis entstehen und die sägezahnartige Spannung der gewünschten Trapezperiode an einem Kondensator erzeugt wird, nach Patent 756 012, dadurch gekennzeichnet, daß der die Ablenkspule enthaltende Schwingungskreis über einen Transformator an den Stromkreis der gesteuerten Röhre angekoppelt ist und daß der Anodenstrom dieser Röhre mit der Trapezfrequenz sägezahnförmig gesteuert wird.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen selbsttätig geregelten Steuerhub der gesteuerten Röhre, wobei die Regelgröße aus dem Strom des Kondensators abgeleitet wird, dessen sägezahnförmige Spannung die Amplitude der Zeilenspulenschwingunsren bewirkt.

   Angezogene Druckschriften:
   Britische Patentschrift Nr. 443 952.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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