DE968968C - Schaltung zum Erzeugen eines saegezahnfoermigen Stromes - Google Patents

Description

Zur Erzeugung sägezahnförmiger Ströme, wie diese z. B. zur magnetischen Ablenkung eines Elektronenstrahls für Fernsehzwecke verwendet werden, wird manchmal eine Schaltung benutzt, die eine Dreipolröhre als Verstärker enthält, bei welcher der Anodenkreis induktiv stark mit dem Steuergitterkreis gekoppelt ist und wobei eine Zweipolröhre umgekehrt parallel zur Dreipolröhre liegt, so daß die Anode der Zweipol röhre mit der Kathode der Dreipolröhre verbunden ist.

Während des Anfangs des Hinlaufes des Sägezahnstromes wird dabei die Spannung zwischen Anode und Kathode der Verstärkerröhre zunächst negativ, so daß die parallel liegende Diode Strom führt. Gegen Mitte des Hinlaufes wird die Spannung positiv, die Zweipolröhre wird gesperrt, und der Strom fließt über die Verstärkerröhre, die während des ganzen Hinlaufes üblicherweise geöffnet ist, z. B. durch eine geringere negative Verspannung von nahezu ο Volt zwischen Gitter und Kathode.

Die Ablenkspulen der Elektronenstrahlenanordnung werden dabei in irgendeiner bekannten Weise mit der Schaltung gekoppelt und können z. B. parallel zu der im Steuergitterkreis liegenden Selbstinduktionsspule geschaltet sein.

Zur Synchronisierung der Sägezahnströme können Synchronisierimpulse dem Steuergitter der verwendeten Triode zugeführt werden. Wenn während des ersten Teiles des Hinlaufes die Anode negativ ist, fließt dann ein starker Elektronenstrom zum Gitter, das ja auf etwa ο Volt liegt. Ein dem Gitter zugeführter Synchronisierimpuls muß diesen Strom steuern und wird daher erheblich belastet.

Um den Energiebedarf für die Synchronisierung zu verringern, kann man, wie bekannt, die Dreipolröhre durch eine Röhre mit Schirmgitter ersetzen.

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Dann fließt der Kathodenstrom bei negativer oder auch schwach positiver Anodenspannung zum Schirmgitter, und man kann das Steuergitter durch Anordnung eines Gitterkondensators und eines Gitterableitwiderstandes mit die Sägezahnperiode übersteigender Zeitkonstante praktisch stromlos halten und die Synchronisierung wenigstens nahezu leistungslos bewirken.

Bei einer solchen Schaltung tritt jedoch, insbesondere zu Beginn des Hinlaufes, wenn praktisch noch kein Anodenstrom fließt, ein sehr starker Schirmgitterstrom auf, der eine entsprechende Dimensionierung der Röhre erfordert oder aber zu Komplikationen Anlaß geben kann. Es hat sich nun gezeigt, daß es für die richtige Wirkungsweise der Schaltung nicht notwendig ist, daß die Röhre zu Beginn des Hinlaufes geöffnet ist; erst gegen Ende des Hinlaufes soll die Steuergitterspannung etwa den Wert Null erreichen, vorher kann sie, wie bereits vorgeschlagen, erhebliche negative Werte annehmen.

Bei einer Schaltung zum Erzeugen eines sägezahnförmigen Stromes mit einer Schirmgitterröhre, bei der in einem zum Anodenkreis dieser Röhre parallel geschalteten Kreis eine Zweipolröhre eingefügt ist, derart, daß die Anode der Zweipolröhre mit der Kathode der Schirmgitterröhre verbunden ist, und wobei der Anodenkreis der Schirmgitterröhre induktiv mit dem Steuergitterkreis derselben Röhre gekoppelt ist und das Steuergitter der Röhre eine solche Vorspannung hat, daß kein oder nahezu kein Gitterstrom auftritt, und wobei durch dem Gitterkreis zugeführte Impulse eine Synchronisierung erfolgt, läßt sich eine erhebliche Herabsetzung der Schirmgitterbelastung erreichen, wenn gemäß der Erfindung die aus dem Anodenkreis in den Steuergitterkreis der Schirmgitterröhre übertragenen Spannungen dem Steuergitter über ein Netzwerk zugeführt werden, das die Komponenten dieser Spannungen mit die Sägezahnfrequenz übersteigenden Frequenzen schwächer durchläßt als die Komponenten mit Sägezahnfrequenz, derart, daß die Schirmgitterröhre zu Anfang des Sägezahnhinlaufes wenigstens nahezu gesperrt ist. Vollständigkeitshalber sei darauf hingewiesen, daß derartige Netzwerke, mit deren Hilfe man Schwingungen deformieren kann, an sich bekannt sind und z. B. schon verwendet wurden zur Linearisierung von aus Teilen einer Exponentialkurve bestehenden Kippschwingungen; bei einer solchen Schaltungsanordnung nach der Erfindung dient ein solches Netzwerk jedoch nicht zur Linearisierung einer Kippschwingung, sondern zum Verzerren der Rückkopplungsspannung mit dem Ziel einer bestimmten Einwirkung auf den Schirmgitter (verlust) strom.

Zum besseren Verständnis der Schaltung nach der Erfindung werden zunächst an Hand der Fig. 1, a, 2 b und 2 c eine bekannte Schaltung näher erläutert und sodann eine Schaltung nach der Erfindung an Hand der Fig. 2 d, 3, 4, 5 und 6 behandelt. In der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 ist die Entladungsröhre 1 eine Schirmgitterröhre mit Kathode 2, Steuergitter 3, Schirmgitter 4 und Anode 5. Die induktive Kopplung zwischen dem Anodenkreis und dem Steuergitterkreis wird von den in die erwähnten Kreise eingefügten Wicklungen 7 bzw. 8 eines Koppeltransformators 6 vermittelt. Der Steuergitterkreis enthält außerdem den Gitterkondensator 9 und den Gitterableitwiderstand 10. Parallel zur Anoden-Kathoden-Strecke der Entladungsröhre ι ist eine Diode 11 eingeschaltet, deren Anode 12 mit der Kathode 2 der Röhre 1 und deren Kathode 13 mit der Anode 5 verbunden ist.

Die Ablenkspulen 14 zum Ablenken der Elektronenstrahlen einer Fernsehvorrichtung sind parallel zu der in den Steuergitterkreis eingefügten Sekundärwicklung 8 des Koppeltransformators 5 angeschlossen.

In Fig. 2 a ist der Verlauf des Stromes I_a in der Selbstinduktionsspule 7 im Anodenkreis als Funktion der Zeit t dargestellt, während Fig. 2 b die in die Spule 8 übertragene Spannung V₈ und Fig. 2 c die entsprechende Steuergitterspannung c_g als Funktion der Zeit darstellen.

Von dem Augenblick i₀ an nimmt der Anodenstrom der Röhre linear mit der Zeit zu, während die Spannung an der Spule 7 ähnlich wie die an der Spule 8 gleichbleibend ist. Infolge des Vorhandenseins des Kondensators 9 des Ableitwiderstandes 10 ist die am Steuergitter auftretende Spannung nahezu Null, die Röhre also praktisch voll geöffnet.

Infolge der Zunahme des Innenwiderstandes der Entladungsröhre mit ansteigendem Strom wird bei Fehlen von Synchronisationsimpulsen in einem gewissen Augenblick eine Verringerung der Zunahme des Anodenstromes eintreten, was zur Folge hat, daß ein Rückkopplungs- (Kipp-) Vorgang einsetzt und die Entladungsröhre 1 plötzlich gesperrt wird. Im Zeitpunkt t_v der vor dem spontanen Auftreten dieser Erscheinung liegt, wird zur Synchronisierung ein negativer Impuls, z. B. von der Klemme 16, dem Steuergitter zugeführt, wodurch die Röhre 1 gesperrt wird. Infolgedessen wird in dem von der Spule 7 mit der zu ihr parallel geschalteten, stets vorhandenen Eigenkapazität gebildeten Resonanzkreis eine freie Schwingung entstehen, wobei in der ersten Halbperiode der Strom von dem positiven Maximalwert bei t_t durch Null zu einem negativen Maximalwert U übergeht.

Die Spannung an der Spule 7 hat inzwischen ihr Vorzeichen geändert, hat beim Nulldurchgang des Stromes einen Höchstwert erreicht, ist dann wieder abgesunken, hat kurz vor dem Zeitpunkt i₂ ihr Vorzeichen wieder geändert und hat darauf einen Wert erreicht, bei dem die Zweipolröhre 11 Strom durchläßt; dieser die Zweipolröhre durchfließende Strom verläuft darauf so, wie dies in Fig. 2 a zwischen f₂ und f₃ angegeben ist. Die in Fig. 2 b dargestellte Spannung an der Spule 8 erleidet während des Zeit-Verlaufs t_t bis t₂ Änderungen mit dem entgegengesetzten Vorzeichen der an der Spule 7 auftretenden Änderung.

Der Gitterkondensator 9 und der Gitterableit-.viderstand 10 haben zusammen eine große Zeitkonstante, so daß der an der Spule 8 zwischen t_x und t.₂

auftretende Spannungsimpuls an das Steuergitter als negativer Spannungsimpuls unverzerrt übertragen wird und die Gitterspannung am Ende des Impulses unmittelbar bis nahezu auf Null zurückkehrt. Infolgedessen tritt auch hierbei kein oder nahezu kein Gitterstrom auf (Fig. 2 c).

Es ist ersichtlich, daß bei dieser Schaltung die Zeitkonstante des Gitterableitwiderstandes gemeinsam mit dem Gitterkondensator keinen Einfluß auf ίο die Frequenz des Sägezahnstromes ausüben, so daß diese Zeitkonstante gegenüber der Schwingungszeit des Sägezahnstromes sehr groß bemessen werden kann, wodurch der Rückfall der Gitterspannung auf nahezu Null gefördert wird.

Wie erwähnt, ist die Steuergitterspannung eg der Röhre i, wie diese in Fig. 2 c dargestellt ist, praktisch während des ganzen Hinlaufes, also z. B. von t₂ bis i₄, nahezu Null, so daß die Entladungsröhre während des ganzen Hubes offen ist. Dies bedingt einen hohen Schirmgitterstrom, besonders am Anfang des Hinlaufes, wenn noch kein oder wenig Anodenstrom fließt. Für die richtige Wirkungsweise der Schaltung ist es jedoch nicht notwendig, daß die Röhre während des Hinlaufbeginns offen ist; erst gegen das Ende des Hinlaufes braucht, wie bereits vorgeschlagen, die Spannung am Steuergitter annähernd Null zu sein. Nach der Erfindung wird dieser überflüssige hohe Schirmgitterstrom dadurch vermieden, daß die aus dem Anodenkreis in den Steuergitterkreis der Schirmgitterröhre übertragenen Spannungen dem Stromgitter über ein Netzwerk zugeführt werden, das die Komponenten dieser Spannungen mit die Sägezahnfrequenz übersteigenden Frequenzen schwächer durchläßt als die Komponenten mit Sägezahnfrequenz, derart, daß die Schirmgitterröhre zu Anfang des Sägezahnhinläufes wenigstens nahezu gesperrt ist.

Die Figuren 3 und 4 stellen zwei Steuergitterkreis-Schaltungen zur Anwendung in einer Anordnung nach der Erfindung dar, die solche Netzwerke zwischen der Wicklung 8 und den Gitter-Kathoden-Anschlüssen der Röhre ι enthalten; 9 und 10 bezeichnen wieder den Gitterkondensator und den Gitterableitwiderstand.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Schaltung werden die zugeführten Schwingungen hoher Frequenzen im Verhältnis der Widerstände r_t zu r_x + r₂ durchgelassen, während für die niedrigeren Frequenzen die Kapazität C₁ eine größere Impedanz aufweist, so daß eine höhere Spannung weitergegeben wird. Die Schaltung nach Fig. 4 liefert ein ähnliches Ergebnis. Beide Netzwerke haben eine der Fig. 6 entsprechende Sprungcharakteristik, was bedeutet, daß, wenn einem solchen Netzwerk eine Sprungspannung nach Fig. 5 zugeführt wird, die im Zeitpunkt t₀ von dem Nullwert plötzlich bis zu einem gewissen gleichbleibenden Wert E₀ ansteigt, die Spannung an den Ausgangsklemmen plötzlich gleichfalls einen gewissen Sprung macht, darauf jedoch allmählich bis zum Endwert E₀ noch weiter steigt.

Infolge der Zwischenschaltung eines solchen Netzwerkes ändert sich der Verlauf der Steuergitterspannung der Röhre 1 und geht in den in Fig. 2d dargestellten Verlauf über; die Gitterspannung fällt nach dem negativen Maximum also nicht unmittelbar auf nahezu Null zurück, sondern kehrt allmählich auf Null zurück, so daß die Schirmgitterröhre während des ersten Teiles des Hinlaufes gitterseitig gesperrt ist, wodurch das Schirmgitter einer bedeutend geringeren Belastung ausgesetzt wird und die von der Schaltung verbrauchte Gesamtenergie gering sein kann.

Beim Netzwerk nach Fig. 3 können z. B. bei einer Sägezahnfrequenz von 10 125 Hz die nachfolgenden Werte für die Widerstände und die Kapazität angewendet werden:

T₁ 40000 Ohm; r₂ = 10 000 Ohm; C₁ = 1500

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Schaltung zum Erzeugen eines sägezahnförmigen Stromes mit einer Schirmgitterröhre, bei der in einem zum Anodenkreis dieser Röhre parallel geschalteten Kreis eine Zweipolröhre derart eingefügt ist, daß die Anode der Zweipolröhre mit der Kathode der Schirmgitterröhre verbunden ist und der Anodenkreis der Schirmgitterröhre induktiv mit dem Steuergitterkreis derselben Röhre gekoppelt ist, wobei das Steuergitter der Röhre eine solche Vorspannung hat, daß kein oder nahezu kein Gitterstrom auftritt, und wobei durch dem Gitterkreis zugeführte Impulse eine Synchronisierung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Anodenkreis in den Steuerkreis der Schirmgitterröhre übertragenen Spannungen dem Steuergitter über ein Netzwerk zugeführt werden, das die Komponenten dieser Spannungen mit die Sägezahnfrequenz übersteigenden Frequenzen schwächer ¹Qo durchläßt als die Komponenten mit Sägezahnfrequenz derart, daß die Schirmgitterröhre zu Anfang des Sägezahn-Hinlaufes wenigstens nahezu gesperrt ist und danach allmählich geöffnet wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschrift Nr. 747 344; deutsche Patentanmeldungen: L 97975 VIIIc/ 21g, T 45259 VIIIc/2ig; italienische Patentschrift Nr. 403 751.

   Entgegengehaltene ältere Rechte: Deutsches Patent 907 812.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   0 709 952/65 4.58