DE980076C - Anordnung zur Synchronisierung von Ablenkgeraeten - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 6. MÄRZ 1969

INTERNAT. KLASSE H 04η

P ο 8o 0764-31 (F 4903)

ist als Erfinder genannt worden

Femseh G.m.b.H., 6100 Darmstadt

Patentanmeldung bekahntgemadit am 15. November 1951

Patenterteilung bekanntgemadit am 6. März 1969

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Synchronisierung von Ablenkgeräten für vorzugsweise elektromagnetische Strahlablenkung, bei der die Synchronisierimpulse einerseits und eine von dem zu synchronisierenden Schwingungserzeuger abgeleitete Spannung andererseits in einer Elektronenröhre überlagert werden, die eine Regelspannung liefert, welche die Phasenlage zwischen der zu synchronisierenden Schwingung und den Synchronisierimpulsen beeinflußt.

Bei bekannten Schaltungen dieser Art wird eine dem Ablenkgenerator entnommene negative Impulsspannung mit positiv gerichteten. Synchronisierimpulsen in einer Steuerröhre überlagert und mit der so gewonnenen Regelspannung eine Regelröhre gesteuert, welche die Eigenfrequenz des Generators für das Ablenkgerät beeinflußt. Die Anode der Steuerröhre liegt dabei an einer positiven Gleichspannung.

Es sind ferner Phasenvergleichsschaltungen bekannt, bei denen die Regelspannung durch Vergleich einer impulsförmigen mit einer sägezahnförmigen Spannung gewonnen wird.

Bei einer anderen bekannten Schaltung zur Synchronisierung eines Oszillators mit der Netzfrequenz wird die Steuerspannung zur Steuerung der Regelröhre in einer Steuerröhre gewonnen, der als Anodenspannung die Netzwechselspannung und

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deren Steuergitter eine-vom zu synchronisierenden Generator abgeleitete negativ gerichtete Rechteckspannung zugeführt wird.

Es ist auch schon bekannt, die Mitnahme der Frequenz eines Generators durch Impulse vorzunehmen, wobei die Phasenmessung von zwei Impulsketten durch Koinzidenz erfolgt, indem die Impulsketten mit positiver Polarität an das erste und das dritte Gitter einer Mehrgitterröhre angelegt ίο werden.

Bei der automatischen Verstärkungsregelung von Fernsehverstärkern ist es schließlich bekannt, die Regelspannung dadurch von dem mit dem Bildinhalt schwankenden Signalmittelwert unabhängig zu machen, daß die Regelspannung nur von dem im Signal periodisch auftretenden Bezugswert abgeleitet wird. Hierfür ist eine Schaltungsanordnung mit einer Mehrgitterröhre bekannt, bei welcher an das erste Gitter die Bildsignalspannung und an das ao dritte Gitter eine während des Auftretens des Bezugswertes vom Ablenkgenerator gelieferte Impulsspannung angelegt wird und an der Anode der Röhre eine von der Amplitude des Bezugswertes im Bildsignal abhängige Regelspannung zur Verstärkungsregelung abgenommen wird.

Solange die zu vergleichenden Spannungen keine Störspannungen enthalten, arbeiten die bekannten Phasenvergleichsschaltungen befriedigend. Beim Auftreten von Störimpulsen, die zwischen den eigentlichen Synchronisierimpulsen vorhanden sind, wird jedoch bei den bekannten Schaltungen der Strom in der Steuerröhre beeinflußt und damit die Frequenz des Ablenkgenerators in unerwünschter Weise geändert.

Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil der bekanntgewordenen Schaltungsanordnung zu vermeiden. Hierzu werden bei einer Anordnung zur Synchronisierung eines Schwingungserzeugers, der zur horizontalen Strahlablenkung in Fernsehröhren dient, bei der Vergleichsimpulse dem Steuergitter einer Röhre mit negativer Polarität und eine von einem Bezugsgenerator abgeleitete Wechselspannung der Anode der Röhre zugeführt werden und bei der die Anode außer der genannten Wechselspannung keine Gleichvorspannung erhält und in dem der Anode und der Kathode gemeinsamen Kreis die Parallelschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators liegt, an der die Regelspannung zur Beeinflussung der Frequenz des Schwingungserzeugers abgenommen wird, erfindungsgemäß dem Steuergitter Synchronisierimpulse mit negativer Polarität und der Anode eine von dem zu synchronisierenden Schwingungserzeugerabgeleitete Wechselspannung in Form von positiven Impulsen zugeführt, und die Zeitkonstante des Widerstandes und der parallelliegenden Kapazität im Kathodenkreis der Röhre ist größer als die Periodendauer der Horizontalablenkung und kleiner als die Periodendauer der Vertikalablenkung. DieerfindungsgemäßeSchaltungsanordnungweist den Vorteil auf, daß während der Hinlaufzeit für die vom Ablenkgenerator gelieferte Sägezahnspannung die Steuerröhre nicht auf. Störimpiilse anspricht, die an das Steuergitter gelangen, weil die Steuerröhre nur während der Rücklaufzeit durch die vom Ablenkgenerator der Röhre als Anodenspannung zugeführten positiven. Impulse arbeitsfähig ist. In der Zeit zwischen diesen positiven Impulsen erhält die Röhre keine Anodenspannung, und es kann kein Anodenstrom fließen.

Es ist vorteilhaft, den Ablenkgenerator als Röhrengenerator mit fester induktiver Rückkopplung zwischen Steuergitter und Anode auszuführen, wobei im Anodenkreis des Röhrengenerators das Ablenksystem direkt oder transformatorisch angekoppelt liegt, und zwecks Steuerung der Eigenfrequenz oder des Steuergitters der Röhre mit einer Zeitkonstante zu ändern, die größer ist als die Periodendauer der Kippschwingung.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden die negativen Synchronisierimpulse außer dem Steuergitter der Steuerröhre der Kathode einer vorgespannten Diode zugeführt, deren Anode an das Gitter einer zur Steuerung der Raumladegitterspannung der Kippröhre dienenden Röhre oder unmittelbar an das Raumladegitter der Kippröhre angeschlossen ist, derart, daß beim Überschreiten eines vorbestimmten Wertes der Regelspannung die Diode leitend wird, so daß die Synchronisierimpulse den Ablenkgenerator direkt synchronisieren.

Es ist ferner vorteilhaft, der dem Ablenkgenerator entnommenen und der Anode der Steuerröhre zugeführten positiv gerichteten Impulsspannung eine in positiver Richtung ansteigende Sägezahnspannung zu überlagern. Diese Sägezahnspannung kann mittels des nicht kapazitiv überbrückten, zur Frequenzregelung dienenden veränderbaren Widerstandes des Ablenkgenerators erzeugt werden.

Im nachstehenden wird die Erfindung an Hand der Ausführungsbeispiele darstellenden Figuren beschrieben, wobei der Einfachheit halber in den einzelnen Figuren einander entsprechende Schaltelemente gleichartig bezeichnet sind.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltung liegt die Anode 1 der Steuerröhre R₁ nicht an einem festen positiven Potential, sondern es wird der Anode eine positive Impulsspannung u_a aus dem Ablenkgenerator 2 zugeführt, während an das Steuergitter 3 der Röhre R₁ die Synchronisierimpulsspannung u_g mit negativer Polarität angelegt wird. Da an der Anode ι der Röhre R₁ nur während der Dauer des Impulses u_a positive Anodenspannung wirkt, kann außerhalb dieser Zeit kein Anodenstrom durch die Röhrei?₁ fließen, auch wenn am Steuergitter3 Störimpulse auftreten.

Im folgenden wird die Wirkungsweise der Schaltung im einzelnen beschrieben. Der Kippgenerator 2 ist als Transformatorrückkopplungskippgerät mit Spannungsrückgewinnung ausgebildet, bei dem iao während des Stromanstieges in den Ablenkspulen 4 und 5 über die Linearisierungsdiode D im Kondensator 6 Spannung gespeichert wird, die zusätzlich zu der Spannung U als treibende Spannung des Kippgerätes auftritt. Als Kippröhre dient eine in ias Raumladegitterschaltung. arbeitende Röhre i?₃. Die

Eigenfrequenz des Generators kann sowohl durch die Vorspannung des rückgekoppelten Steuergitters 7 mittels des Reglers 8 als auch durch die Raumladegitterspannung geregelt werden. Die Raumladegitterspannung beträgt etwa 2 bis 5 Volt und wird über den Widerstand 9 und die Röhre R₂ von einer positiven Spannungsquelle erzeugt. Durch die Steuergitterspannung der Röhre R₂ läßt sich die Raumladegitterspannung und damit die Eigenfrequenz des Kippgenerators 2 regeln. Der Gitterwiderstand der Röhre R₂ liegt im Stromkreis der Steuerröhre R₁. Ist der der Anode 1 aus dem Kippgerät zugeführte positive Spannungsimpuls mit dem dem Steuergitter 3 zugeführten negativen Synchronisierimpuls in Phase, so sinkt der Anodenstrom durch R₁ auf einen Minimalwert, unter Umständen bis auf Null, wenn die Spannung der Synchronisierimpulse hinreichend groß für die Sperrung der Röhre R₁ ist.

ao Sind die Frequenz des Kippgenerators 2 und die Synchronisierfrequenz außer Tritt, so fließt durch die Röhre R₁ der größte Strom, und es wird sich die tiefste Generatorfrequenz einstellen, weil das Steuergitter der Röhre R₂ ein größtes positives

»δ Potential erreicht. Wird die Eigenfrequenz des Kippgenerators 2 durch Änderung des Widerstandes 8 von einer Frequenz, die höher liegt als. die Synchronisierfrequenz, nach einer tieferen Frequenz hin geregelt, so wird bei Übereinstimmung beider Frequenzen Synchronismus eintreten. Die Phasenlage der Anodenimpulsspannung u_a ist zunächst voreilend gegenüber der Gitterimpulsspannung u_g. Wird die Eigenfrequenz des Kippgenerators 2 weiter erniedrigt, so wird die Stromöffnungszeit der Röhre R₁ kürzer. Der mittlere Anodenstrom durch die Röhre R₁ wird verringert und damit die Frequenz des Kippgenerators 2 wieder erhöht. Dieser Regelzustand ist der eigentliche Synchronisierzustand. Er kann bei hinreichend großen Synchronisierimpulsen (etwa ioVolt) so eingestellt werden, daß die Impulsspannung des Kippgenerators 2 in ihrer Phasenlage um einen geringen Betrag gegenüber den Synchronisierimpulsen (u_g) voreilt. Nimmt die Regelspannung am Widerstand 10 bei weiterer Verringerung der Frequenz des Kippgenerators nicht mehr ab, so fällt die Synchronisie-, rung außer Tritt. Um den Generator wieder in Synchronismus mit den Synchronisierimpulsen zu bringen, muß die Eigenfrequenz des Kippgenerators so weit erhöht werden, bis er wieder auf Synchronismus einspringt.

Um diese Art Zieherscheinung zu vermeiden bzw. den Einspringbereich zu vergrößern, ist bei der Schaltung nach Fig. 2 zwischen das Steuergitter der Steuerröhre R₁ und das Steuergitter der Regelröhre R₂ eine vorgespannte Diode D_H mit solcher Polarität geschaltet, daß bei Überschreiten einer bestimmten positivenRegelspannungam Widerstand 10 die Diode D_H stromdurchlässig wird. Sobald die Diode D_H stromdurchlässig ist, wird der am Steuergitter der Steuerröhre R₁ auftretende negative Impuls über die Röhre R₂ dem Raumladegitter 11 der Kippröhre R_s zugeführt und diese somit synchronisiert. Durch die alsdann einsetzende Selbstregelung der Steuerröhre verschiebt sich automatisch die aus U_v und der am Widerstand 10 auftretenden Spannung U% zusammengesetzte Gesamtdiodenvorspannung so, daß die Hilfsdiode D₁₁ wieder stromundurchlässig wird.

Durch diese Schaltung kann eine außerordentlich phasenstarre und störungsfreie Synchronisierung des Kippgenerators erzielt werden. Die Phasenvorverschiebung der vom Kippgenerator gelieferten Kippschwingungen gegenüber der Synchronisierspannung ist praktisch gleich Null, und das mit dem Kippgerät geschriebene Raster zeigt kaum Störungen, selbst wenn dem Synchronisierimpuls zusätzlich eine Störfrequenz hoher Amplitude überlagert wird. Anstatt mit dem Steuergitter der Röhre 2 kann die Anode der Hilfsdiode D_H auch direkt mit einem synchronisierbaren Gitter der Kippröhre R₃, z. B. dem Raumladegitter 11, verbunden sein.

Bei der geschilderten Wirkungsweise der Schaltung ist noch ein zweiter Synchronisierzustand möglich, bei dem die dem Kippgerät entnommene Impulsspannung einen geringen Betrag gegenüber der Synchronisierspannung nacheilt. Um diesen Zustand zu unterdrücken, wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der entnommenen positiven Impulsspannung einepositive ansteigende Sägezahnspannung überlagert. Überraschenderweise zeigt es sich, daß dieser Zustand unterdrückt werden kann, wenn als Anodenspannung keine reine Impulsspannung benutzt wird, sondern eine Impulsspannung, der eine ansteigende Sägezahnspannung überlagert wird. Bei der Schaltung nach Fig. 2 geschieht die Erzeugung dieser Spannung mit Hilfe des Frequenzregelwiderstandes 8. Es tritt am Widerstands außer einer positiv ansteigenden Spannung eine ■ positive Impulskomponente auf, so daß die für die Regelröhre erforderliche Anodenspannung auch am Widerstand 8 abgenommen werden kann.

Um eine stabil wirkende Regelung der Schaltung zu erzielen, ist es zweckmäßig, die Zeitkonstante der in der Kathodenleitung der Regelröhre R₁ liegeraden, aus Widerstand 10 und Parallelkondensator 12 bestehenden Parallelkombination größer als die Periodendauer der Kippfrequenz zu wählen. Hierdurch wird erreicht, daß sich eine Störung nicht innerhalb einer oder zwei Zeilen auswirken kann.

Um Regelschwingungen zu unterdrücken, die auftreten, wenn auf das Gitter der Steuerröhre nicht nur Zeilensynchronisierimpulse, sondern auch etwas längere Bildsynchronisierimpulse gelangen, ist es zweckmäßig, parallel zu dieser Kombination eine Reihenkombination eines Widerstandes 13 und einer Kapazität 14 zu schalten, wobei letztere größer als die Kapazität 12 und 13 so gewählt wird — am einfachsten durch einen Regelwiderstand —, iao daß die Regelschwingung aperiodisch gedämpft wird.

Weiterhin ist es möglich, über eine Klemme 15 an dem Widerstand 9 einen positiven Impuls mit steilen Flanken abzugreifen, dessen Länge durch 1*5 die Sperrzeit der Kippröhre R₃ bestimmt wird und

der sich infolgedessen gut zur Strahlaustastung der mit dem Kippgerät zusammenarbeitenden Braunschen Röhre eignet. Der Impuls kommt dadurch zustande, daß durch die während des »Rücklaufs« am Steuergitter7 der Röhrei?₃ auftretende hohe Sperrspannung der Kathodenstrom dieser Rohre gesperrt wird, so daß auch der Raumladegitterstrom verschwindet und das Potential an der Anode der Röhre R₂ sprungartig den Wert +UVoIt erreicht.

ίο Die Grundlinie der Impulsspannung ist störungsfrei, weil der Raumladegitterstrom während des Kippkurvenanstieges konstant ist.

Die Sperrung der die Vorspannung des Raumlädegitters ιϊ steuernden, Röhre R₂ und damit auch

die Sperrung der Kippröhre i?₃ kann sogar über die Rücklauf zeit hinaus verlängert werden. Fig. 3 zeigt eine derartige Weiterbildung der Schaltanordnung. Durch Anordnung und entsprechende Bemessung der Widerstände 15', 16 und 17 sowie des Kondensators 18 wird von der am Steuergitter 7 der Röhre 3 auftretenden Spannung an dem Steuergitter der Röhre R₂ ein Spanmmgsverlauf erzeugt, der die Röhren R₂ und R_s während der ersten HaIbperiode des Hinlaufs sperrt. Während dieser Zeit

as wirkt die Diode D als Generator des Ablenkstromes. Durch diese Maßnahme wird ein beträchtlicher Teil des Betriebsstromes eingespart (schraffierte Fläche in Fig. 4), da der die Ablenkspulen: durchfließende Strom i_sp sich als Differenz von Anodenstrom i_a und

Diodenstrom ip ergibt, wie dies bereits in der deutschen Patentschrift 813 576 näher erörtert wurde.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Anordnung zur Synchronisierung eines Schwingungserzeugers, der zur horizontalen Strahlablenkung in Fernsehröhren dient, bei der Vergleichsimpulse dem Steuergitter einer Röhre mit negativer Polarität und eine von einem Bezugsgenerator abgeleitete Wechselspannung der Anode der Röhre zugeführt werden und bei der die Anode außer der genannten Wechselspannung keine Glaichvorspannung erhält und in dem der Anode und der Kathode gemeinsamen Kreis die Parallelschaltung eines Widerstandes und eines·Kondensators liegt, an der die Regelspannung zur Beeinflussung der Frequenz des Schwingungserzeugers abgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuergitter Synchronisierimpulse mit negativer Polarität und der Anode eine von, dem zu synchronisierenden Schwingungserzeuger abgeleitete! Wechselspannung in Form von positiven Impulsen zugeführt werden, und daß die Zeitkonstante des Widerstandes und der parallelliegenden Kapazität im Kathodenkreis der Röhre größer ist als die Period'endauer der Horizontalablenkung und kleiner als die Periodendauer der Vertikalablenkung.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die negativ gerichteten Synchronisierimpulse außer dem Steuergitter der Röhre (R₁) der Kathode einer vorgespannten Diode (D_A) zugeführt werden und die Anode der Diode an das Gitter einer zur Steuerung der Raumladegitterspannung der Röhre des Schwingungserzeugers (i?₃) dienenden Röhre (i?₂) oder unmittelbar an das Raumladegitter der Röhre (R_s) angeschlossen ist, derart, daß beim Überschreiten eines vorbestimmten Wertes der Regelspannung die Diode leitend wird, so daß die Synchronisierimpulse den Schwingungs- γσ erzeuger direkt synchronisieren.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Schwingungserzeuger entnommenen und der Anode der Röhre (R₁) zugeführten positiv gerichteten Impulsspannung eine in positiver Richtung ansteigende Sägezahnspannung überlagert wird.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Widerstand (10) und Kondensator (12) ein Widerstand (13) und ein Kondensator (14) in Reihenschaltung angeordnet werden, wobei die Kapazität des Kondensators (14) größer ist als die Kapazität des Kondensators (12) und die Kapazität (14) und der Widerstand (13) derart bemessen sind, daß der Regelvorgang aperiodisch unter Vermeidung von Regelschwingungen erfolgt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 675 778, 692 295;

   schweizerische Patentschriften Nr. 194295, 201785;

   französische Patentschrift Nr. 845 897;

   Pitsch, »Lehrbuch der Funkempfangstechnik«, 1948, S.397;

   Dillenburger, »Einführung in die neue deutsche Fernsehtechnik«, 1950, S. 87 bis 89;

   Klein, »Elektronenstrahl-Oszillographen«, Bd. I, 1948, S. 149;

   Manuskript der Vorlesung von Dr. Urtel (Sommersemester 1950 der TH Stuttgart), »Fernseh- und Impulstechnik«, S. 48 bis 50 ■ »Proc. of the IRE«, 1949, S. 497 bis 50a;

   »Radio and Television News«, Februar 1950, S. 52; März 1950, S. 52.

   In Betracht gezogene ältere Patente; Deutsche Patente Nr. 893 664, 909210, 97t 290.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   1 909 610/1574 2.69