DE976868C - Schaltung zur Erzeugung eines Nachfokussierstromes fuer die Zeilenrichtung in Fernsehaufnahme- und -wiedergaberoehren - Google Patents

Description

Bei den in der Fernsehtechnik üblichen Formen von Bildaufnahme- und -wiedergaberöhren ist der Krümmungsradius des Abtastschirmes normalerweise erheblich größer als der Abstand vom Ablenkmittelpunkt bis zum Schirm. Infolgedessen ändert sich bei der Abtastung der Weg der Elektronen von der Sammellinse bis zum Auftreffpunkt auf dem Abtastschirm. Soll daher der Fleck auf allen Stellen des Schirmes scharf erscheinen, so muß die Brennweite der Sammellinse in Abhängigkeit von der Ablenkung moduliert werden.

Es ist bekannt, diese Modulation der Brennweite dadurch zu erzielen, daß man auf den Strahl ein periodisch nach einer parabolischen Funktion des Ablenkwinkels veränderliches Nachfokussierfeld im Takt der Ablenkfrequenzen einwirken läßt. Diese sogenannte Nachfokussierung bereitet für die Vertikalfrequenz (50 Hz) normalerweise keine Schwierigkeiten. Sie läßt sich bei elektrostatischer Fokussierung auch in Horizontalrichtung relativ leicht ao durchführen, da für elektrostatische Nachfokussierung keine nennenswerte Leistung benötigt wird. Hingegen bestehen wesentliche Schwierigkeiten bei der Ausführung von Schaltungen für magnetische Nachfokussierung in der Zeilenrichtung, vor allem wenn ein bestimmter theoretisch berechenbarer Stromverlauf eingehalten werden soll. Diese Schwierigkeiten hängen unter anderem mit der relativ hohen Induktivität, Dämpfung und Eigenkapazität der Nachfokussierspule zusammen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine einfache und wirksame Schaltung an-

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zugeben, mit der ein Stromverlauf von praktisch parabolischer Gestalt für magnetische Nachfokussierung in Zeilenrichtung in einer Nachfokussierungsspule erzielt werden kann.

Die bei magnetischer Nachfokussierung auftretenden Verhältnisse werden an Hand der Fig. ι näher erläutert. Der Einfachheit halber wird angenommen, daß die Röhre mit einem flachen Schirm vS" ausgerüstet ist. In der Fig. ι bedeutet K

ίο die Stelle im Strahlerzeugungssystem, an welcher der Abtaststrahl den geringsten Querschnitt besitzt, L die Hauptebene des Fokussiersystems, A den Ablenkmittelpunkt, α die Gegenstandsweite, b die Bildweite, c den Abstand zwischen Hauptebene und Ablenkmittelpunkt, d den Abstand vom Ablenkmittelpunkt zum Abtastschirm beim Ablenkwinkel κ, d₀ den geringsten Abstand vom Ablenkmittelpunkt zum Schirm (bei einem Ablenkwinkel « = O). Aus der Figur ergibt sich für d j.

d =. d_Q· .

cos α

Ferner ergibt sich für die Brennweite f

f =

d₀.

cos α

Wird nun eine magnetische Fokussierung verwendet, so gilt für den Fokussierstrom

I = k-

f' wobei k eine Konstante bedeutet. Durch Reihenentwicklung kann angenähert werden

I = I₀ + I₁ · «² = I₀ + I^.

Dabei ist /₀ die Gleichstromkomponente des Fokussierstromes, I₁ die auf dem maximalen Ablenkwinkel bezogene Nachf okussierungsstromstarke und I— der Wechselstromanteil.

Der Strom in der Nachfokussierspule soll nach der aus Fig. 2 a herleitbaren Funktion 45

AI I T₁ y

\t 1 = -ίο — ^J~

verlaufen. Ist keine genügende Überlagerung von Hauptfokussierfeld und Nachfokussierfeld vorhanden, so muß I_min ^> 0 sein.

Für den Fall, daß eine Durchdringung von Haupt- und Nachfokussierfeld vorhanden ist, sollen die Gradienten beider Felder die gleiche Richtung haben.

Die bisher bekannten Schaltungen zur magnetischen Nachfokussierung in Zeilenrichtung sind relativ aufwendig. Es ist z. B. eine Schaltung zur Nachfokussierung in Bild- und Zeilenrichtung beschrieben worden, welche außer der Kathodenstrahlröhre, welche der Nachfokussierung unterworfen werden soll, noch eine zweite Kathodenstrahlröhre, ferner eine Sekundärverstärkerfotozelle und einen Verstärker umfaßt. Zum Betrieb dieser Schaltung wird auf dem Leuchtschirm der zweiten Kathodenstrahlröhre ein Zeilenraster der gleichen Art wie in der ersten Kathodenstrahlröhre erzeugt. Vor dem Leuchtschirm der zweiten Röhre befindet sich ein Diaphragma mit nach den Rändern zu abnehmender Transparenz. Das von dem Diaphragma durchgelassene Licht wird von der Fotozelle aufgefangen, deren Ausgangsstrom nach weiterer Verstärkung der Nachfokussierspule zugeführt wird. Die Wirksamkeit der Nachfokussierung hängt wesentlich von dem Transparenzverlauf des Diaphragmas ab.

In der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schaltung zur Erzeugung eines Nachfokussierstromes für die Zeilenrichtung wird eine nach Art eines Miller-Integrators geschaltete Verstärkerröhre benutzt. Erfindungsgemäß ist die Nachfokussierspule entweder unmittelbar oder über eine Transformatorkopplung in den Anodenkreis der Verstärkerröhre gelegt, ferner ist die Gitteranodenstrecke von einem Kondensator überbrückt und das Gitter über einen Widerstand mit einer Spannungsquelle verbunden, die während der Zeilenrückläufe Impulse erzeugt, und das aus dem Überbrückungskondensator und dem Widerstand in der Gitterzuführung gebildete Zeitkonstantenglied ist so bemessen, daß die Amplitude der Gitterwechselspannung klein gegenüber der Amplitude der Anodenwechselspannung und gegenüber der dem gitterfernen Ende des Widerstandes zugeführten Impulsspannung ist.

Es ist vorteilhaft, die Impulsdauer annähernd gleich der Rücklaufzeit zu wählen. Als Impulsquelle! wird vorzugsweise der Zeilenablenkgenerator verwendet.

Die Erfindung zeichnet sich durch besondere Einfachheit der Schaltung aus, da nur eine einzige Röhre benötigt wird und mit dieser Röhre die gewünschte Parabelfunktion des Strom verlauf es in der Nachfokussierspule mit einer den praktischen Anforderungen voll entsprechenden Annäherung erreicht werden kann.

Ähnliche Schaltungen mit einer als Miller-Integrator geschalteten Röhre sind bekanntgeworden, bei denen entweder eine lineare Sägezahnspannung in eine parabolische Spannung verwandelt oder eine Spannungswelle mit Flächensymmetrie erzeugt werden soll. Ferner ist es auch bekannt, bei Fernsehgeräten in einer Vertikalablenkschaltung dem Sägezahnablenkstrom eine parabolische Komponente zu überlagern und zu diesem Zweck einen Teil der am Ausgang der Endröhre liegenden Spannung über ein integrierendes RC-GVied auf das Steuergitter der Röhre zurückzukoppeln oder zwischen Sperrschwinger und Endröhre ein i?C-Glied zu schalten.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Fig. 3 bis 5 beschrieben. Dabei sind alle zum Verständnis der Erfindung nicht unbedingt erforderlichen Teile der Schaltung weggelassen und gleiche Schaltelemente gleichbezifrert. Im Anodenkreis der Verstärkerröhre 1 liegt die Nachfokussierspule 2.

Die Anoden-Steuergitter-Strecke der Röhre ist durch den Kondensator 3 überbrückt, und in der Gitterzuleitung liegt der Widerstand 4. Die Zuführung der Steuerspannung Ii₁ erfolgt über die Klemme 5. Eine genaue mathematische Analyse der Schaltung führt zu unübersichtlichen Formeln. Für die Praxis können daher folgende Vereinfachungen angenommen werden:

i. Die Steilheit S sowie der Innenwiderstand R_t der Verstärkerröhre und die Induktivität L der Nachfokussierspule 2 können so groß angenommen

werden, daß

u_g ist, wobei U^ die Wechsel

spannung an der Anode und u_g die am Gitter ist. In der Fig. 3 sind die Pole der Batteriespannung mit +%o ^und ~^uAo bezeichnet.

2. Die Steuerspannung U₁ und die durch den Kondensator 3 und den Widerstand 4 gebildete Zeitkonstante können so gewählt werden, daß U₁^Ug ist. Dann ergibt sich der Strom durch den Widerstand 4 der Größe R zu

Dadurch ergibt sich am Kondensator 3 mit der Kapazität C die Spannung

IR dt

und die an der Anode liegende Spannung hat den Wert

UA

~ CR J

u_xdt.

Damit ergibt sich der Strom durch die Nachfokussierspule mit der Induktivität L unter der Bedingung, daß I_c <^ 11 zu

--¹A - -ir J

dt =

CLR

JJ

U₁ dt · dt.

Sind die beiden oben angegebenen Bedingungen erfüllt, so gehen also die Röhrendaten weder in die Form noch in die Amplitude des Stromes durch die Nachfokussierspule ein.

Wie bereits oben angegeben, soll der Wechselstromanteil des Nachfokussierstromes folgende Form haben:

AI

Demnach muß die Anodenspannung, die proportional der ersten Ableitung des Stromes durch die Induktivität 2 nach der Zeit ist, folgende Form haben:

UA = — L

dI_L

dt

8LAI T₁

t —

Sie ist also eine reine Sägezahnspannung. Hieraus wiederum läßt sich auf Grund der oben dargelegten Zusammenhänge die Steuerspannung U₁ sowohl für den Hinlauf (U₁J₁) als auch für den Rücklauf (M_{1 r}) berechnen.

Es gilt

8RLCAI

Während des Rücklaufs ist dann

u_ir

8RLCAI

ι -

wobei p das prozentuale Rücklaufzeitenverhältnis darstellt. Hieraus zeigt sich, daß die Steuerspannung während des Hinlaufs konstant ist, d. h., die Schaltungsanordnung wird durch eine Impulsspannung gesteuert.

Es genügt demnach, die Steuerspannung am Zeilenausgangstransformator des Zeilenkippgerätes abzugreifen. Es ist dann allerdings zweckmäßig, diesen Impuls so zu verbreitern, daß seine Dauer etwa gleich der der Austastzeit wird, da sonst bei symmetrischer Lage des ausgetasteten Rasters die Nachfokussierströme an den Rasterrändern nicht die erforderliche gleiche Größe aufweisen.

Fig. 4 zeigt eine derartige erfindungsgemäße Schaltung, bei der die Verbreiterung des Impulses durch das Tiefpaßfilter 6, 7 vorgenommen wird. Durch Veränderung des Abgriffes am Widerstand 6 kann dabei die Phase des Steuerimpulses eingestellt werden, während durch Veränderung des Widerstandes 4 die Amplitude des Nackfokussierstromes geregelt wird. Eine Symmetrierung, die in ähnlicher Weise wirkt, kann auch dadurch erreicht werden, daß der Nachfokussierspule 2 ein Kondensator 8 parallel geschaltet wird.

Eine mit verbesserter Wirtschaftlichkeit arbeitende Schaltung ist in Fig. 5 gezeigt. Die Nachfokussierspule 2 liegt nicht unmittelbar im Anodenkreis, sondern ist über den Transformator 11 angekoppelt. Dabei fließt der Gleichstrom durch die Nachfokussierspule 2 in umgekehrter Richtung wie bei den Schaltungen gemäß Fig. 3 und 4. Dies ermöglicht die Zuführung einer aus negativ gerichteten Impulsen bestehenden Steuerspannung über die Klemme 5. Um jedoch die Bedingung einzuhalten, daß für den Ablenkwinkel α == O der Strom durch die Nachfokussierspule einen maximalen Wert aufweist, muß der Gleichstromwert entsprechend verschoben werden. Um diesen erhöhten Gleichstrom auszunutzen, wird an die Klemme 9 ein zusätzlicher Verbraucher 10 angeschlossen. Der Gleichstrom durch die Nachfokussierspule 2 setzt sich dann zusammen aus der Summe des Anodenstromes und dem durch den Verbraucher 10 fließenden Strom.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern, kann sinngemäße Abänderungen erfahren, ohne daß der Rahmen der Erfindung überschritten wird.

Claims (3)

120 PATENTANSPRÜCHE:

ι. Schaltung zur Erzeugung eines Stromes in einer Nachfokussierspule, dessen Intensität bei Ablenkung eines Kathodenstrahles in Fernsehaufnahme- und -wiedergaberöhren in Zeilenrichtung einer Parabelfunktion des Ablenk-

winkeis gehorcht, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachfokussierspule (2) entweder unmittelbar oder über eine Transformatorkopplung in den Anodenkreis einer Verstärkerröhre (1) gelegt ist, daß die Gitteranodenstrecke der Röhre (1) von einem Kondensator (3) überbrückt und das Steuergitter der Röhre (1) über einen Widerstand (4) mit einer Spannungsquelle verbunden ist, die während der Zeilenrückläufe

ίο Impulse erzeugt, und daß das aus dem Widerstand (4) und dem Kondensator (3) bestehende i?C-Glied so bemessen ist, daß die Gitterspannungsamplitude klein gegen die Anodenspannungsamplitude und gegen die am gitterfernen Ende des Widerstandes (4) liegende Impulsspannung (^₁) ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Impulsspannungsquelle der Ausgangstransformator des Zeilenablenk-

ao gerätes der Kathodenstrahlröhre dient.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung durch ein Tiefpaßfilter (6, 7) solchen Frequenzganges zugeführt wird, daß die Zeilenimpulse auf die Länge der Austastzeit des Elektronenstrahls während des Rücklaufs, verbreitert werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Wolfgang Dillenburger, Einführung in die deutsche Fernsehtechnik, 2. Auflage, Berlin, 1953, S. 322 bis 324;

J. Jager, Daten und Schaltungen von Fernseh-Empfängerröhren, 1953, S. 203, 204;

Fernseh-Empfängerröhren, herausgegeben von der Elektro-Spezial G.m.b.H. Hamburg, 1951, S. 66, 67;

Chance, Hughes Mac Nichol, Sayre und Williams, Waveforms, 1949, S. 310 bis 312, 323, 324, 664;

Telefunken-Zeitung, 23 (1950), S. in bis 118.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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