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Ablenkspulenanordnung zur magnetischen Ablenkung des Elektronenstrahls
in einer Kathodenstrahlröhre Die Erfindung betrifft eine Ablenkspulenanordnung zur
Ablenkung des Elektronenstrahls in einer Kathodenstrahlröhre in zwei aufeinander
senkrechten Richtungen, insbesondere in der Bildröhre eines Fernsehempfängers, bei
der die Ablenkung mit sägezahnförmigen Strömen, und zwar in den beiden Ablenkrichtungen
mit verschiedenen Frequenzen, geschieht.
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Heute werden vorzugsweise zwei Arten von magnetischen Ablenksystemen
bei Fernsehbildröhren benutzt: auf der einen Seite die sogenannten Toroidspulen,
bei denen ein den Strahl umschließendes ferromagnetisches Joch vorgesehen ist, das
seinerseits von den Ablenkspulen umschlossen wird, auf der anderen Seite die sogenannten
Sattelspulen, bei denen jede einzelne Spule aus zwei parallel zur Strahlachse verlaufenden
Längsleiterbündeln besteht, deren Enden durch von der Röhrenachse weggebogene Stirnleiterbündel
miteinander verbunden sind. Bei der letztgenannten Art, auf die sich die Erfindung
bezieht, ist für die Ablenkung des Kathodenstrahls im wesentlichen das magnetische
Feld der Längsleiterbündel wirksam, nicht aber das Feld der Stirnleiterbündel.
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Es ist eine Anordnung zur magnetischen Ablenkung des Elektronenstrahls
einer Kathodenstrahlröhre in zwei aufeinander senkrechten Richtun@gen mittels von
sägezahnförmigen Ablenkströmen durchflossener sattelförmigerAblenkspulen bekannt,
bei der sämtliche Ablenkspulen von den Strömen für beide Ablenkrichtungen durchflossen
werden, und zwar so, daß die Spulen für die Ströme der einen Ablenkrichtung alle
in Reihe und für die Ströme der anderen Ablenkrichtung in zwei
parallelen
Zweigen liegen . (britische Patentschrift 533 30I). Da alle Spulen von den gleichen
Strömen durchflossen werden, können die Spulen alle genau gleichartig ausgebildet
werden. Dies hat den Vorteil, daß man sämtliche Teilspulen für ein Ablenksystem
auf derselben Wickellehre herstellen kann. Bei einer bekannten Anordnung derart
gespeister Ablenkspulen besitzt jede Spule ein etwas längeres und ein etwas kürzeres
Längsleiterbündel, so daß die Einzelspulen im auf die Ebene abgewickelten Zustand
angenähert die Form von Trapezen besitzen (deutsche Patentschrift 75o228).
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Bei der Anordnung der Spulen-um den Hals der Kathodenstrahlröhre greifen
jeweils die Stirnleiterbündel einer Spule an der Seite des kürzeren Längsleiterbündels
über das längere Längsleiterbündel der folgenden Spule hinweg, und zwar zwischen
die dort voneinander entfernten Stirnleiterbündel dieser Spule hinein: Gemäß der
Erfindung sind zur Erzielung eines ungleichmäßigen Strombelags auf dem Umfang der
Kathodenstrahlröhre und damit einer günstigen Feldverteilung die Schwerpunkte der
Längsleiterbündel auf dem Umfang derart verteilt, daß benachbarte Längsleiterbündel
zweier übergreifender Teilspulen näher beieinanderliegen als benachbarte Längsleiterbündel
zweier einander gegenüberliegender Teilspulen.
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Eine Spulenanordnung mit vier Spulen i, 2, 3, 4 ist in Abb. i gezeigt.
Die Lücken zwischen den Längsleiterbündeln sind durch Abstandstücke 28 ausgefüllt.
Abb. 2 zeigt die gleiche Anordnung im Schnitt, wobei die Abstandstücke 28 der Übersichtlichkeit
halber fortgelassen sind. Die Glaswand der Kathodenstrahlröhre ist mit io bezeichnet,
die Spulen wieder mit I, 2, 3, 4. Dabei bieten sich der Ansicht nur die Stirnleiterbündel
dar, während die Längsleiterbündel geschnitten zu sehen sind. Die Spule 2 besitzt
z. B. ein längeres Längsleiterbündele' und ein kürzeres Längsleiterbündel 2". Die
Stirnleiterbündel der Spule i, die zu dem längeren Längsleiterbündel i' führen,
umgreifen die beiden Stirnleiterbündel der Spule 2, die zu dem kürzeren Längsleiterbündel
2" der Spule :2 führen. Dasselbe setzt sich entsprechend bei den Spulen 2, 3 und
4 fort, so daß sich insgesamt eine völlig gleichartige Anordnung der Spulen um den
Hals io der Kathodenstrahlröhre herum ergibt.
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Bei der Speisung der Spulen ist es wesentlich, daß zwischen aneinanderstoßenden
Teilen benachbarter Spulen keine großen Spannungsdifferenzen vorhanden sind, wie
sie insbesondere beim Zeilenrücklauf auftreten können. Besonders gefährdet durch
Überschläge sind die Fugen zwischen den Längsleiterbündeln i' und 2", 2' und 3",
3' und 4" sowie 4' und i", wenn diese, wie gezeichnet, eng aneinanderliegen. Die
weitere Erfindung gibt eine Speisung der Spulen mit dem Zeilensägezahnstrom an,
bei der die Spannungsdifferenz an diesen Fugen für den Zeilenrücklauf gleich Null
wird.
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Zur Erläuterung dieser weiteren Erfindung dient die Abb. 3, die die
Sattelspulen gemäß Abb. i und 2 schematisch auf eine Ebene abgewickelt darstellt,
wie sie um den Hals der Kathodenstrahlröhre herum angeordnet sind. Von jeder Spule
I, 2, 3 und 4 sind schematisch nur zwei Windungen dargestellt, von denen die innere
die innerste Wicklungslage repräsentieren soll und die äußere die äußerste Wicklungslage.
Dabei ist zu beachten, daß im betrachteten Fall die innersten Wicklungslagen an
die engen Fugen der Abb. i und 2 zu liegen kommen und die äußersten an die mit den
Abstandstücken 28 ausgefüllten weiten Fugen. Von jeder Spule I, 2, 3 und 4 ist in
Abb. 3 der Wickelanfang durch ein zugefügtes a und das Wickelende durch ein zugefügtes
e bezeichnet, so daß also jeweils der Anfang a mit den innersten Windungen und das
Ende e mit den äußersten Windungen jeder Teilspule verbunden sind. Die Spulen sind,
ausgehend von der Klemme 12 und endend mit der Klemme 13, in der Reihenfolge I,
2, 3, 4 in Reihe geschaltet. Die Klemmen 12 und 13, an denen die Rasterwechselfrequenz
eingespeist wird, sind über zwei in Reihe liegende gleich große Kondensatoren 8
und 9 miteinander verbunden, die für diese Frequenz einen hohen Widerstand darstellen.
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Der Zeilenablenkstrom wird über die Klemme 6 zwischen den Kondensatoren
8 und 9 und die Klemme 7 zwischen den Spulen 2 und 3 zugeführt. Die Kondensatoren
8 und 9 sind so bemessen, daß sie für die Zeilenfrequenz keine wesentliche Impedanz
besitzen. Der Stromfluß geht in den beiden Parallelzweigen 8, i, 3 bzw. 9, 4, 2
von der Klemme 6 zur Klemme 7. Die Klemme 6 möge geerdet sein, und beim Rücklauf
möge an der Klemme 7 eine Spannung Z auftreten. Dann ergeben sich an den einzelnen
in Abb. 3 dargestellten innersten und äußersten Wicklungslagen der einzelnen Spulen
die in der Zeile oberhalb der Spulen angegebenen Spannungen. An der äußersten Wicklungslage
der Spule i liegt z. B. die Spannung Null, da diese Wicklungslage über die Klemme
je und den Kondensator 8 an die Klemme 6 angeschlossen ist. An der innersten Wicklungslage
der Spule i liegt die Spannung
da die Verbindungsleitung zwischen der Klemme ja und der Klemme 3° elektrisch in
der Mitte zwischen den Klemmen 6 und 7 liegt. An der äußersten Wicklungslage der
Spule 2 - herrscht die Spannung Z, da diese Wicklungslage über die Klemme je mit
der Klemme 7 verbunden ist, und an- der innersten Wicklungslage der Spule 2 herrscht
die Spannung
aus denselben Gründen, wie oben an Hand der Spule z erläutert. Infolgedessen besitzen
die unmittelbar benachbarten Wicklungslagen der Längsleiterbündel i' und 2" die
gleiche Spannung:
und es können an dieser Stelle keine Überschläge während des Zeilenrücklaufes geschehen,
ohne daß besondere Isolationsmaßnahmen getroffen werden müßten. Dass gleiche gilt
für die unmittelbar benachbarten innersten Wicklungslagen der Längsleiterbündel
2' mit 3", 3' mit 4" und 4' mit i".
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Abb. 4 zeigt nochmals die Spülenanordnung im Schnitt wie in Abb.2,
wobei die Speisung gemäß
Abb. 3 eingezeichnet ist. Mit ausgezogenen
Pfeilen ist der Stromlauf für die Zeilenablenkung und mit unterbrochenen Pfeilen
der Stromlauf für die Rasterablenkung dargestellt. An den geschnittenen Teilen der
Längsleiterbündel ist für die Zeilenablenkung der aus der Papierebene herauskommende
Strom mit einem Kreuz, der in die Papierebene hineingehende Strom mit einem leeren
Kreis bezeichnet. Das gleiche ist für die Rasterablenkung in den jeweils benachbart
mit unterbrochenen Linien gezeichneten Querschnitten angegeben.
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Bei der beschriebenen Anordnung kann der Fall eintreten, daß der Schwingungskreis,
gebildet aus den Spulen i, 2, 3 und q. und den parallel dazu liegenden Kondensatoren
8 und 9, durch den Sägezahnstrom von Rasterwechselfrequenzen angestoßen wird und
dadurch ein zusätzlicher Strom in den Ablenkspulen fließt; der geometrische Verzerrungen
des Bildes auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre bewirken würde. Zur Unterdrückung
solcher Schwingungen kann, wie Abb. 5 in einem schematischen Schaltbild zeigt, ein
Dämpfungswiderstand 15 in Reihe mit einem großen- Kondensator 16 vorgesehen
sein, der parallel zu dem genannten Schwingungskreis liegt.
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Als besonderer Vorteil dieser Schaltung, bei der nur die Zeilenablenkströme
in zwei Parallelzweigen die Ablenkspulen durchfließen, während die Rasterablenkströme
der Reihenschaltung den Spulen zugeführt werden, sei erwähnt, daß eine der Klemme
6 oder 7, vorzugsweise die Klemme 6, geerdet werden kann, so daß man eine unsymmetrische
Quelle für die Zeilensägezahnströme verwenden kann. Daher kann man die heute übliche
Bauart der Zeilenablenkschaltung mit einem unsymmetrischen Zeilentransformator direkt
an die Ablenkspulen anschließen.
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Zur Unterdrückung von Partialschwingungen der einzelnen Teilspulen
können außerdem parallel zu den Spulen 2 und 3 in an sich bekannter Weise feste
oder einstellbare Kondensatoren 17 und 18, gegebenenfalls in Reihe mit Widerständen
i9 bzw. 2o, eingeschaltet sein. Einer dieser beiden Partialschwingungskondensatoren
kann auch weggelassen werden und statt dessen, wie mit gebrochenen Linien angedeutet,
ein Kondensator 21 zwischen den nicht verbundenen Enden der Spulen 2 und 3 vorgesehen
sein, dessen Impedanz für Zeilenfrequenz klein, für Rasterfrequenz groß ist. Auch
mit diesem Kondensator kann ein Widerstand 22 in Reihe geschaltet werden.
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In manchen Fällen ist es erwünscht, die beiden Ablenkrichtungen nicht
genau senkrecht aufeinanderstehend zu haben, sondern ihnen einen von 9o° verschiedenen
Winkel zu geben. Dies ist z. B. der Fall bei gewissen Bildabtastern, bei denen der
Kathodenstrahl schräg auf eine abzutastende Fläche fällt. Es ist dann erforderlich,
statt einer rechteckigen eine parallelogrammartige Fläche abzutasten. Bei der Schaltung
nach Abb. i läßt sich eine solche Neigung der beiden Abtastrichtungen gegeneinander
leicht dadurch einführen, daß man parallel zu den Kondensatoren 8 und 9 Widerstände
23,24 schaltet, wie durch gebrochene Linie in Abb. 5 angedeutet. Solange diese beiden
Widerstände gleich sind, stehen die beiden Abtastrichtungen senkrecht aufeinander.
Wenn jedoch der eine Widerstand größer als der andere ist, so wird eine Parallelogrammkomponente
in das vorher rechteckig abgetastete Bild hineingebracht, da dann zwischen den Punkten
6 und 7 außer der Spannung des Zeilentransformators auch ein gewisser Betrag der
Spannung zwischen den Klemmen 12 und 13
steht, der der Zeilensägezahnspannung
einen gewissen Betrag der Rastersägezahnspannung überlagert. Will man die Parallelogrammkomponente
einstellbar machen, so wird man ein veränderbares Potentiometer benutzen, dessen
beide Enden an den Klemmen 12 und 13 und dessen veränderlicher Abgriffpunkt
an der Klemme 6 angeschlossen sind.