DE946557C

DE946557C - Schaltungsanordnung zur Erzeugung saegezahnfoermiger Impulse

Info

Publication number: DE946557C
Application number: DEL2761A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Reinhard Wolfgang
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1950-06-25
Filing date: 1950-06-25
Publication date: 1956-08-02
Also published as: US2797316A; BE518173A; CH295824A; BE511213A; BE512424A; FR65235E; FR1038963A; US2654050A; CH314127A; GB733923A; FR64257E; FR65229E; US2713131A; DE941987C; DE875970C; GB687469A; US2771563A; BE507000A; FR64102E; GB691717A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung sägezahnförmiger Ströme in den Ablenkspulen von Kathodenstrahlröhren, insbesondere für Fernsehzwecke, bei der durch langsame Aufladung und schnelle Entladung (bzw. umgekehrt) eines Kondensators eine sägezahnförmige Spannung erzeugt wird, die an das Gitter einer Röhre angelegt wird, in deren Anodenkreis die Ablenkspulen unmittelbar oder über einen Transformator eingeschaltet sind. Derartige Schaltungsanordnungen finden sich vorzugsweise dort, wo die Zeitkonstante der Ablenkspulen gegenüber der Sägezahnperiode klein ist, also z. B. für den Rasterwechsel bei Fernsehen.

Eine derartig erzeugte Sägezahnstromkurve hat zunächst auch bei linearem Verlauf der Kondensatorspannung eine gewisse Krümmung. Diese Krümmung ist zurückzuführen auf die Krümmung der Kennlinie, ferner auf den Einfluß der parallel zur Ablenkspule liegenden Induktivität des Ausgangstransformators. Durch den Widerstand der Ablenkspulen soll ein sägezahnförmiger Strom fließen. Die entsprechende Sägezahnspannung liegt auch an den Klemmen der Induktivität des Transformators, durch den infolgedessen ein parabelförmiger Strom fließen muß, denn wegen

tX, = I UL&t

muß für ein u_L, das proportional t ist, i_L proportional t² sein. Die Röhre muß also einen Summen-

strom liefern, der keineswegs sägezahnförmig ist, sondern als Funktion des Amplitudenverhältnisses des sägezahnförmigen Stromes zum parabelförmigen Strom innerhalb des Aufstiegs des Sägezahnstromes ,ein Minimum aufweisen kann, bei wirtschaftlicher Dimensionierung des Transformators sogar aufweisen muß. Die am Gitter der Röhre liegende Steuerspannung muß daher ebenfalls einen von einer geradlinigen Sägezahnspannung stark abweichenden Verlauf haben.

Es ist fernerhin bekannt, den Einfluß der Röhrenkrümmung und des Transformators durch eine Gegenkopplungsspannung herabzusetzen. Zum Beispiel kann eine zusätzliche Wicklung des Transformators, an welchem die Ablenkspulen angeschlossen sind, zwischen Gitter und Ladekondensator geschaltet werden. Jede Änderung der Spulenspannung wirkt dann über die Gegenkopplungswicklung in der Weise auf das Gitter zurück, daß sie die

ao ursprüngliche Spannungsänderung zu verkleinern sucht, mit anderen Worten: der Innenwiderstand der Schaltung wird herabgesetzt. Bezeichnet man die auf die Primärseite des Transformators übersetzte Spulenspannung mit u_s, die Kondensatorspannung mit u_c, den Gegenkopplungsfaktor mit k und die Verstärkung mit v, so gilt die Beziehung:

u_s = ν (u_c — k · u_s) woraus sich durch Umformung ergibt:

V'k

Man sieht hieraus, daß bei ν k^> τ die Spulenspannung fast nur noch von der Kondensatorenspannung abhängt und daß man bei linearer Kondensatorspannung auch einen fast linear ansteigenden Ablenkstrom erhält.

Nachteilig bei dieser Spannungsgegenkopplung ist jedoch der kleine Innenwiderstand der Schaltung. Die Induktivität der Ablenkspulen setzt dem schnellen Rücklauf des Ablenkstromes, welcher in etwa 5% der für den Hinlauf benötigten Zeit erfolgen muß, eine gewisse Trägheit entgegen, und

- " zwar um so mehr, je kleiner der Ohmsche Widerstand ist, der in Reihe mit der Induktivität Hegt, je größer also die Zeitkonstante -— ist. Um den

Rücklauf in der vorgeschriebenen Zeit sicherzustellen, wird es bei dieser Spannungsgegenkopplung zumeist notwendig, während der Rücklaufzeit den Ablenkspulen bzw. dem Gitter der Verstärkerröhre,

- in deren Anodenkreis die Ablenkspulen liegen, eine zusätzliche Impulsspannung aufzudrücken.

Bei allen derartigen Schaltungen mit Gegenkopplung besteht ferner das Problem, die Sägezahn-EMK des Ladekondensators und die ·...; Gegenkopplungs-EMK voneinander unabhängig zu machen und dafür, zu sorgen, daß sich diese Spannungen eindeutig addieren. Es ist bereits eine Anordnung bekannt, bei der das Netzwerk zur Erzeugung der Gegenkopplungsspannung im Entladekreis des Ladekondensators liegt. Diese Lösung hat aber naturgemäß den Nachteil, daß die rasche Entladung des Ladekondensators verhindert wird. Die abzuführende Ladung muß nämlich über das Gegenkopplungsnetzwerk geleitet werden, wodurch die Rücklauf zeit des Sägezahnes unzulässig verzögert wird.

Es sind weiterhin Anordnungen bekannt, bei denen die Verstärkerröhre mit einer Stromgegenkopplung arbeitet. Hierzu wird ein Gegenkopplungswiderstand in den Kathodenzweig, gelegt. Dieser muß verhältnismäßig groß gewählt werden, wenn die wirksame Gegenkopp lungs spannung eine große Amplitude erreichen soll. In diesem Fall muß also nicht nur die Leistung für die Ablenkspulen, sondern auch eine erhebliche Leistung für den Gegenkopplungswiderstand aufgebracht werden. Außerdem besteht bei der Bemessung dieses Widerstandes die Notwendigkeit, das Kathodenpotential der Röhre zu berücksichtigen und gegebenenfalls eine Induktivität parallel zu schalten.

Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten und Nachteile geht die Erfindung von der Überlegung aus, daß die Stärke des Ablenkfeldes dem Ablenkstrom exakt "proportional ist. Die Linearisierung muß infolgedessen ausschließlich auf diesen Strom gerichtet sein und nicht etwa von der durch den Scheinwiderstand des Ablenkkreises bestimmten Spannung abhängen. Aus diesem Grunde wäre also eine Stromgegenkopplung grundsätzlich vorzuziehen. Andererseits soll die Gegenkopplung aber verlustlos arbeiten, damit die verfügbare Ausgangsleistung der Röhre in voller Höhe dem Ablenksystem zugute kommt. Diese Forderung läßt sich aber nur mit Hilfe einer Spanoungisgegenkopplung erfüllen. Das der Spannungsübertragung dienende Netzwerk soll dabei einen möglichst konstanten Wirkwiderstand aufweisen und so . bemessen sein, daß auf der Gitterseite kein Einfluß auf den Entladekreis des Ladekondensators ausgeübt wird.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Gegenkopp lungs spannung mit Hilfe eines zusätzlichen, mit reinem Wirkwiderstand belasteten Rückkopplungstransformators, der in Serien- no schaltung zum Anoden- bzw. Ablenkspulenkreis der Verstärkerröhre liegt, ausschließlich dem dort fließenden Strom proportional ist und daß' das Netzwerk zur Einkopplung der Gegenkopplungsspannung in Serie zum Gitter, aber außerhalb des für den Ladekondensator vorgesehenen Entladekreises angeordnet ist.

Durch die Erfindung wird also eine Gegenkopplung erreicht, die zugleich die Charakteristik einer reinen Stromgegenkopplung mit den Vorteilen einer Spannungsgegenkopplung verbindet und so bemessen ist, daß sie praktisch verlustlos arbeitet, ohne dabei den Entladungsvorgang zu beeinflussen. Außerdem läßt sich der Belastungswiderstand des zusätzlichen Transformators bei fester Kopplung wahlweise in die Primär- oder Sekundärseite ein-

schalten und dabei zugleich die Zeitkonstante L zu R an diejenige des Ablenkkreises angleichen.

In Weiterbildung der Erfindung kann die Gegenkopplung auch in den Ladestromkreis des Kondensators gelegt werden und die Linearisierung durch eine zusätzliche Rückkopplung in diesem Stromkreis noch verfeinert werden.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. In allen Abbildungen

ίο stellt dar: ι die Ablenkspulen, 2 den Ausgangsübertrager, 4 die Verstärkerröhre, 5 den Koppelkondensator zum Gitter, 6 den Gitterableitwiderstand, 7 einen zum Koppelkondensator parallel liegenden Widerstand, 9 den Ladekondensator, 10 den Sperrschwingertransformator und 12 die Sperrschwingerröhre.

Der Kondensator 9, Widerstand 10, Transformator 11 und die Röhre 12 stellen in bekannter Weise einen Sperrschwinger dar, bei dem der Kondensator periodisch von einem negativen Potential langsam gegen Null entladen und hierauf durch den Gitterstrom wieder negativ aufgeladen wird. Die Widerstände 6 und 7 bilden einen Spannungsteiler für die Herstellung des richtigen Arbeitspunktes der Verstärkerröhre 4.

In Abb. ι wird die Gegenkopplungsspannung, welche erfindungsgemäß proportional dem Ablenkstrom sein soll, dadurch erzeugt, daß in Serie mit den Ablenkspulen 1 ein Widerstand 13 geschaltet wird, über welchen die Primärwicklung des Gegenkopplungstransformators 3 liegt. Die Gegenkopplungsspannung ist jetzt nicht mehr von der Spannung an den Ablenkspulen, sondern vom Strom durch diese abhängig, d. h. eine Änderung der Spulenspannung hat praktisch keine Änderung des Stromes zur Folge, der Innenwiderstand der Schaltung wird also erhöht. Damit verkleinert sich aber die wirksame Zeitkonstante der Ablenkspulen, so daß der Ablenkstrom auch ohne eine zusätzlich eingeführte Impulsspannung in der vorgeschriebenen Zeit zurückgeführt werden kann. Diese Anordnung hat unter Umständen noch den Nachteil, daß die Gegenkopplungsspannung sehr klein ist, wenn nämlich der Ohmsche Widerstand der Ablenkspulen verhältnismäßig klein ist und somit der Serienwiderstand 13 ebenfalls entsprechend klein gewählt werden muß.

Die Abb. 2 zeigt eine verbesserte Ausführungsform, bei der eine dem Ablenkstrom proportionale Gegenkopplungsspannung durch den zusätzlichen Transformator 3 gewonnen wird, der dabei in Serie zur Primärwicklung des Ausgangsübertragers 2 liegt. Damit die Gegenkopplung phasenrein ist, besitzt der Übertrager 3 eine feste Kopplung zwisehen beiden Wicklungen, so daß der Widerstand 8 die gleiche Aufgabe erfüllt wie der Widerstand 13 gemäß Abb. 1. Er wird unter Berücksichtigung des Übersetzungsverhältnisses bemessen, wobei es gleichgültig ist, ob er im Primär- oder im Sekun-.

därzweig liegt.

Die am Gitter der Röhre 4 in Abb. 2 wirksame Spannung ist wieder die Summe der Kondensatorspannung und der an der Sekundärwicklung des Übertragers 3 auftretenden Spannung und so gerichtet, daß sie die Kondensatorspannung verkleinert.

Die Spannungsänderung am Kondensator 9

du_e

dt

hängt vom Ladestrom i ab, dieser wiederum von der Spannung am Ladewiderstand 10. C ist der Wert der Kapazität des Kondensators 9. Damit sich diese Spannung möglichst wenig ändert und man dadurch einen möglichst linearen Verlauf der Kondensatorspannung erhält, wird weiterhin vorgeschlagen, wie in Abb. 2 gezeigt, die Gegenkopplungswicklung (Sekundärwicklung vom Transformator 3) zwischen Ladekondensator und Ladewiderstand zu schalten, da sich dann das untere Ende des Widerstandes 10 an einem Punkt befindet, dessen Potential sich wesentlich weniger stark ändert.

Zur Verfeinerung der Linearisierung kann man schließlich, wie am Beispiel der Abb. 3 gezeigt, zwischen Ladewiderstand und Batterie noch eine Wicklung 14 schalten, die entweder auf dem Ausgangsübertrager 2 oder dem Gegenkopplungsübertrager 3 angebracht ist und die so gepolt und bemessen ist, daß die Spannung an dem Ladewiderstand 10 praktisch konstant bleibt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung sägezahnförmiger Ströme in den Ablenkspulen von Kathodenstrahlröhren mittels Auf- und Entladung eines Kondensators im Gitterkreis einer Röhre, deren Anodenkreis die Ablenkströme und gleichzeitig zur Linearisierung dieser Ströme dem Gitterkreis transformatorisch eine Gegenkopplungsspannung liefert, die sich zur Steuerspannung des Ladekondensators addiert, insbesondere für Fernsehzwecke, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkopplungsspannung mit Hilfe eines zusätzlichen, mit reinem Wirkwiderstand belasteten Rückkopplungstransformators, der in Serienschaltung zum Anodenbzw. Ablenkspulenkreis der Verstärkerröhre liegt, ausschließlich dem dort fließenden Strom proportional ist und daß das Netzwerk zur Einkopplung der Gegenkopplungsspannung in Serie zum Gitter, aber außerhalb des für den Ladekondensator vorgesehenen Entladekreises angeordnet ist. '

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkopplungstransformator in Reihe mit dem Ausgangstransformator liegt und daß die Größe des Wirkwiderstandes so gewählt ist, daß diese sich zu der Transformatorinduktivität etwa so verhält wie der Ohmsche Widerstand der Ablenkspulen zu der Induktivität des Ausgangsübertragers (Abb. 1).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als

Gegenkopplungswicklung dienende Sekundärwicklung des zusätzlichen Transformators zwischen Ladekondensator und Ladewiderstand geschaltet ist (Abb. 2).

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Hilfswicklung des Ausgangs- oder des Gegenkopplungstransformators im Ladekreis des Kondensators vorgesehen ist, die der Konstanthaltung des im Ladewiderstand auftretenden Spannungsabfalles dient.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 648195, 707538; britische Patentschrift Nr. 427901; Bulletin des Schweiz, elektrotechn. Vereins, 1949, Bd. 40 Nr. 17, S. 641 bis 644.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 567 1.S6