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Publication number: DEF0014313MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 30. März 1954 Bekanntgemacht am 16. August 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

PATENTANMELDUNG

KLASSE 21a¹ GRUPPE 3411 INTERNAT. KLASSE H04n

F 14313 VIHa/21a¹

Emil Siegel, Darmstadt

ist als Erfinder genannt worden

Fernseh G.m.b.H., Darmstadt

Nachfokussierungsschaltung

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.

Die dabei auftretenden Verhältnisse werden an Hand der Fig. ι näher erläutert. Der Einfachheit halber wird angenommen, daß die Röhre mit einem flachen Schirm 5 ausgerüstet ist. In der Fig. ι bedeutet K die Stelle im Strahlerzeugungssystem, an welcher der Abtaststrahl den geringsten Querschnitt besitzt (cross over), L die Hauptebene des Fokussiersystems, A den Ablenkmittelpunkt, a die Gegenstandsweite, b die Bildweite, c den Abstand zwischen Hauptebene und Ablenkmittelpunkt, d den Abstand vom Ablenkmittelpunkt zum Abtastschirm beim Ablenkwinkel a, d₀ den geringsten Abstand vom Ablenkmittelpunkt- zum Schirm (bei einem Ablenkwinkel a = o).

Aus der Figur ergibt sich für d

-¹O

cos α

Ferner ergibt sich für die Brennweite f ι ι

ι ι

f =

I I

a b

ι cos «

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F 14313 VIIIal21a¹

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

T

wobei k eine Konstante bedeutet. Durch Reihenentwicklung kann angenähert werden

/ = I₀ + I₁ · α² = I₀ + /„ . ίο

Die Weglänge von der Hauptebene zum Abtastschirm ändert sich nicht nur bei der Horizontalbewegung des Abtaststrahls, sondern auch bei der Vertikalbewegung. Der Fokussierstrom muß daher doppelt moduliert werden, wobei die eine Modulation synchron zur Vertikalfrequenz und die andere synchron zur Horizontalfrequenz sein muß. Da die Vertikalfrequenz nur in der Größenordnung von 50 Hz "liegt, bereitet die Erzeugung eines mit ihr synchron laufenden Fokussierwechselfeldes normalerweise keine Schwierigkeiten.

Dagegen treten wegen der verhältnismäßig hohen Horizontalfrequenz bei der Erzeugung eines mit ihr synchron laufenden Fokussierwechselfeldes wesentliche Schwierigkeiten auf. Die Hauptfokussierspule ist wegen ihrer zu hohen Induktivität, Dämpfung und Eigenkapazität hierfür ungeeignet. Es wird daher normalerweise eine zweite Fokussierspule mit wesentlich geringerer Induktivität, Dämpfung und Eigenkapazität angebracht und diese zur Erzeugung eines zeilenfrequenten Fokussierwechselfeldes verwendet.

Der Strom in dieser Spule soll nach der aus Fig. 2 a herleitbaren Funktion

AI 1 — I₀

verlaufen. Ist keine genügende Überlagerung von Hauptfokussierfeld und Nachfokussierfeld vorhanden, so muß I_mi„^o sein.

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

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltung anzugeben, mit der ein nach obiger Formel verlaufender Nachfokussierstrom in einfächer Weise erzeugt werden kann.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, zur Nachfokussierung bei Kathodenstrahlröhren, insbesondere Fernsehaufnahme- und -wiedergaberöhren, eine zusätzliche Nachfokussierspule zu verwenden und diese im Anodenkreis einer Verstärkerröhre anzuordnen, deren Gitteranodenstrecke von einem Kondensator überbrückt ist und deren Steuergitter die Steuerspannung über einen Widerstand zugeführt wird.

Ähnliche Schaltungen sind insbesondere unter dem Namen Miller-Schaltungen bekanntgeworden. Doch dienen diese durchweg zur Erzeugung einer Sägezahnspannung bzw. eines Sägezahnstromes aus einer impulsförmigen Spannung. Bei dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung dagegen wird ein nahezu parabelförmiger Strom im Anodenkreis der Verstärkerröhre durch Steuerung mit einer etwa impulsförmigen Spannung, wie sie in Fig. 2b dargestellt ist, gewonnen.

Es ist dabei zweckmäßig, die Dimensionierung des Zeitkonstantengliedes, das aus dem Überbrückungskondensator und dem im Gitterkreis liegenden Widerstand gebildet wird, derart vorzunehmen, daß die Amplitude der Gitterwechselspannung während des Hinlaufs klein ist gegenüber der Amplitude der Anodenwechselspannung und der dem gitterfernen Ende des Gitterwiderstandes zugeführten Steuerwechselspannung.

Weiterhin ist es in bestimmten Fällen vorteilhaft, daß zur Vereinfachung der Schaltung die Steuerspannung unmittelbar dem Horizontalkippgerät, insbesondere dem Kipptransformator, entnommen wird.

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 gleichbeziffert. 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 erfolgt über die Klemme 5. Eine genaue mathematische Analyse der ' Schaltung führt zu unübersichtlichen Formeln. Für die Praxis können daher folgende Vereinfachungen angenommen werden:

1. Die Steilheit 6" sowie der Innenwiderstand i?,· der Verstärkerröhre und die Induktivität L der Nachfokussierspule 2 können so groß angenommen werden, daß u_a^>u_g ist;

2. die Steuerspannung M₁ und die Zeitkonstante 3,4 können so gewählt werden, daß U₁ ^ u_g ist.

Dann ergibt sich der Strom durch den Widerstand 4 zu

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

u_e = -\ {ladt

^c -'

und die an der Anode liegende Spannung hat den Wert

U_n =

CR

₁ it.

Damit ergibt sich der Strom durch die Nachfokussierspule unter der Bedingung, daß I₀^ I_L zu

Sind die beiden oben angegebenen Bedingungen 1.25 erfüllt, so gehen also die Röhrendäten weder in die

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F 14313 VIII al'21a¹

Form noch in die Amplitude des Stromes durch die Nachfokussierspule ein.

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

Ir. = —~

AI

t — ■

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

_ dI_L _ SLAI

Ί\

'-τ

Sie ist also eine reine Sägezahnspannung. Hieraus wiederum läßt sich auf Grund der oben dargelegten Zusammenhänge die Steuerspannung Ii₁ sowohl für den Hinlauf (M₁/,-) als auch für den Rücklauf (11 _ir) berechnen.
Es gilt

P Γ ^dUa ΏΓΤ

^ui H= — RC —-T-r = RC L- et t

dt²

8 RLCAI T₁

Während des Rücklaufs ist dann
8 RLCAI (i — fi

u, _r = -■

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 erforderlich, 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 Nachfokussierstromes 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 a = ο 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 das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann sinngemäße Abänderungen erfahren, ohne daß der Rahmen der Erfindung überschritten wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaltung zur Nachfokussierung bei , Kathodenstrahlröhren, insbesondere Fernsehaufnahme- und -wiedergaberöhren, unter Verwendung einer zusätzlichen Nachfokussierspule, dadurch gekennzeichnet, daß diese im Anodenkreis einer Verstärkerröhre angeordnet ist, deren Gitter-Anoden-Strecke von einem Kondensator überbrückt wird und deren Steuergitter eine impulsförmige Steuerspannung über einen Widerstand zugeführt wird.

2. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Dimensionierung des Zeitkonstantengliedes, das aus dem Überbrückungskondensator (3) und dem im Gitterkreis liegenden Widerstand (4) gebildet wird, daß die Amplitude der Gitterwechselspannung während des Hinlaufs klein ist gegenüber der Amplitude der Anodenwechselspannüng und der dem gitterfernen Ende des im Gitterkreis liegenden Widerstandes (4) zugeführten Steuerwechselspannung.

3. Schaltung nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Strom durch die Nachfokussierspule im wesentlichen Parabelform annimmt.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung dem Kippgerät entnommen wird.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannung über ein Tiefpaßfilter dem Steuergitterkreis zugeführt wird.

6. Schaltung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachfokussierspule ein Kondensator parallel geschaltet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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