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Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines sägezahnförmigen
Stromes in einer Spule
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines sägezahnförmigen Stromes in einer Spule, bei der im Sägezahnhinlauf der ohmsche Spannungsabfall gross ist gegenüber dem induk- tiven Spannungsabfall, insbesondere zur Vertikalablenkung von einem oder mehreren Elektronenstrahlen in der Bildröhre eines Fernsehempfängers.
Während die Ablenkspulen bei Zeilenfrequenz im Hinlauf des sägezahnförmigen Ablenkstromes noch im wesentlichen eine Induktivität darstellen, trifft dies für die sehr viel niedrigere Frequenz der Vertikalablenkung nicht zu. In diesem Falle stellt die Ablenkspule im wesentlichen einen ohmschen Widerstand mit nur geringer induktiver Komponente dar. Bei dem sehr viel schnelleren Rücklauf trifft diese Feststellung allerdings schon nicht mehr zu. Zur Erzielung eines linearen Anstiegs des Spulenstroms während des Hinlaufs ist daher auch ein linearer Anstieg der Spulenspannung erforderlich.
Dieser Spannungsanstieg an der Ablenkspule wird in bekannter Weise durch eine Röhre erzeugt, die direkt odertransformatorisch an die Spule angekoppelt ist und deren Steuerspannung durch langsame Aufladung eines Ladekondensators über einen Widerstand und schnelle Entladung über eine weitere Röhre, z. B. einen Sperrschwinger, erzeugt wird. Bei transformatorischer Ankopplung der Röhre an die Ablenkspule ist es aus Preisgründen üblich, einen relativ kleinen Transformator zu verwenden, wobei der Ablenkstrom in den Ablenkspulen von einem Sägezahn beträchtlich abweicht. Es ist bekannt, zur Linearisierung der ansteigenden Flanke des Sägezahnstromes in der Spule eine frequenzabhängige Gegenkopplung vom Transformator bzw. vom Anodenkreis der Röhre auf den Ladekondensator vorzunehmen.
Diese Gegenkopplung wird bei einer bekannten Schaltung durch einen zwischen den Transformator (bzw. die Anode) und den Ladekondensator eingeschalteten kapazitiven Spannungsteiler bewirkt, dessen Abgriffpunkt über ein oder mehrere ohmsche Widerstände an einen Punkt von zumindest nahezu festem Potential gelegt ist. Unter einem nahezu festen Potential ist in diesem Falle eine Spannung zu verstehen, die, verglichen mit der auf der andern Seite des Widerstandes stehenden Spannung, nur geringe Schwankungen aufweist.
Der kapazitive Spannungsteiler ist so bemessen, dass der erste im Gegenkopplungsweg liegende Kondensator zusammen mit dem im Querzweig eingeschalteten ohmschen Widerstand ein Differenzierglied bildet, welches die Gegenkopplung für die niedrigsten Frequenzen verringert, wodurch noch vorhandene Fehler und Abweichungen von der Sägezahnform, die durch die endliche Induktivität des Transformators hervorgerufen werden, korrigiert werden. Der verbleibende Teil des kapazitiven Spannungsteilers stellt ein Integrationsglied dar, welches die Gegenkopplungsspannung dem in den Ablenkspulen fliessenden Strom proportional macht und die Rücklaufspannungsspitze aussiebt.
Bei Verwendung einer Kathodenstrahlröhre, deren Krümmungshalbmesser des Schirmes grösser ist als der Abstand dieses Schirmes vom Ablenkzentrum der zur Vertikalablenkung dienenden Ablenkspule, ist es zur Vermeidung des dadurch bedingten Tangensfehlers bekannt, den Ablenkstrom S-förmig zu bemessen. Zu diesem Zweck wird bei einer bekannten Anordnung die Form der Steuergitterspannung der Röhre, in deren Anodenkreis die Spule liegt, geändert, indem die am Ladekreis wirksame Spannung ge- ändert wird. Es ist auch bekannt, eine S-förmige Verzerrung der Steuerspannung dadurch hervorzurufen, dass das dem Kondensator abgewendete Ende des Ladewiderstandes über ein integrierendes Netzwerk mit der Anode der gesteuerten Röhre verbunden ist und die Zeitkonstante dieses Netzwerkes wenigstens
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das zweifache der Dauer der Periode einer Abtastung beträgt.
Mit dieser bekannten Schaltung ist es jedoch nicht möglich, sowohl den Tangensfehler als auch den Einfluss des Transformators optimal zu kompensieren. Man könnte zwar daran denken, den Tangensfehler in der unteren Bildhälfte durch geringere Vorverzerrung der Steuerspannung zu kompensieren und die dadurch verursachte Dehnung des gesamten Bildes in der oberen Bildhälfte durch das einstellbare Integrationsglied zu kompensieren, doch erstreckt sich der Wirkungsbereich dieses Gliedes nur auf wenige Zeilen am oberen Bildrand, ist also für die Tangensentzerrung nicht brauchbar.
Durch die Erfindung wird eine Schaltung zur Beseitigung des Tangensfehlers und zur Linearisierung der ansteigenden Sägezahnflanke vorgeschlagen, die von der beschriebenen Schaltung mit frequenzabhängiger Gegenkopplung durch einen kapazitiven Spannungsteiler ausgeht und darin besteht, dass der zwischen den Abgriff des kapazitiven Spannungsteilers und ein nahezu festes Potential eingeschaltete Linearitätsregler zur Tangensentzerrung mit einem oder mehreren, eine zusätzliche Vorverzerrung der Steuerspannung bewirkenden Schaltungselement so verbunden ist, dass bei kurzgeschlossenem Linearitätsregler die zusätzliche Vorverzerrung minimal oder abgeschaltet ist.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird zwischen der Anode der die Ablenkspulen speisenden Röhre und einen Abgriffpunkt des zwischen den kapazitiven Spannungsteiler und das nahezu konstante Potential eingeschalteten ohmschen Widerstand ein zusätzlicher ohmscher Widerstand geschaltet und der vom Abgriff des kapazitiven Spannungsteilers zum festen Potential geschaltete Widerstand zwischen dem Anschlusspunkt des zusätzlichen Widerstandes und dem festen Potential regelbar ausgebildet, so dass mit diesem Regler die Balance zwischender Linearität in der unteren und oberen Bildhälfte und die Kompensation des Tangensfehlers eingestellt werden kann.
Dadurch wird erreicht, dass dem Abgriffpunkt des Spannungsteilers, d. h. dem Integrationsglied ein unverzerrter Anteil der Anodenwechselspannung der Röhre zugeführt wird, der eine Verringerung der frequenzabhängigen Gegenkopplung im letzten Teil (entsprechend dem unteren Bildrand) und eine Erhöhung der Gegenkopplung im ersten Teil des Sägezahnhinlaufs bewirkt. Bei kurzgeschlossenem Regler ist der eingeführte unverzerrte Anteil für die Gegenkopplung Null.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert.
In Fig. 1 ist das Prinzipschaltbild einer Vertikalablenkschaltung dargestellt, bei der die Ablenkspulen 1 über einen Transformator 2 mit der Anode einer Verstärkerröhre 3 verbunden sind. Die Anode der Röhre 3 ist über die Primärwicklung 4 des Transformators 2 mit der Betriebsspannung + Ug verbunden. Dem Steuergitter der Verstärkerröhre wird von einem Ladekondensator 5 über einen Koppelkondensator 6 eine annähernd sägezahnförmige Steuerspannung zugeführt, die durch Aufladung des Kondensators 5 über einen Widerstand 7 und durch Entladung über einen Sperrschwinger 8 gewonnen wird.
Zur Linearisierung des in den Ablenkspulen l fliessenden sägezahnförmigen Stromes ist zwischen die Anode und das Steuergitter der Verstärkerröhre 3 ein Gegenkopplungskanal eingeschaltet, der einen kapazitiven Spannungsteiler aus den Kondensatoren 9 und 10 sowie zwei zwischen dem Verbindungspunkt c der Kondensatoren 9, 10 und Masse eingeschalteten Widerständen 11 und 12 enthält. Der Widerstand 12 ist regelbar ausgebildet. Ausserdem befindet sich im Gegenkopplungskanal ein regelbarer Widerstand 13, dessen dem kapazitiven Span- nungsteiler abgewandtes Ende mit dem Koppelkondensator 6 oder dem Ladekondensator 5 verbunden ist.
Zwischen die Anode der Röhre 3 bzw. den Punkt b des Gegenkopplungskanals und den Verbindungspunkt 14 der im Querzweig eingeschalteten Widerstände 11 und 12 ist ein Widerstand 15 eingeschaltet, der das Differenzierglied 9, 11 schwächt und dem Punkt c einen unverzerrten Anteil der Sägezahnspannung von der Anode der Röhre 3 überlagert. Ausserdem kann der Verbindungspunkt 14 über die Serienschaltung eines Kondensators 16 und eines Widerstands 17 mit dem Verbindungspunkt 18 des Kondensators 10 und des Widerstandes 13 verbunden werden. Der Gitterableitwiderstand der Röhre 3 ist mit 19, ein RC-GIied im Kathodenkreis der Röhre 3 mit 20, 21 bezeichnet. An den Verbindungspunkt der Kathode der Röhre 3 mit demRC-Glied 20, 21 (vgl. Fig. 3) oder an Masse (vgl.
Fig. l) ist der Fusspunkt des Ladekondensators 5 angeschlossen.
Die Wirkungsweise der soweit beschriebenen Schaltung wird im folgenden an Hand der Fig. 2 erläutert.
Um den Tangensfehler zu vermeiden, wird die am Ladekondensator 5 stehende nach einer e-Funktion ansteigende Spannung durch frequenzabhängige Gegenkopplung soweit vorverzerrt, dass der Sägezahnstrom in den Ablenkspulen, von der Bildmitte aus gesehen, kontinuierlich gegenüber dem linearen Verlauf verringert wird. Dem linearen Verlauf wird dadurch eine S-förmige Komponente überlagert. Die sich durch die Gegenkopplung ergebende Spannung am Ladekondensator 5 ist in Fig. 2 mit a bezeichnet.
Die Anodenwechselspannung der Röhre 3 am Punkt b ist in Fig. 2 mit b bezeichnet. Diese Spannung wird
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durch dasRC-Glied 9, 11, 12 differenziert, so dass die niederen Frequenzen im Gegenkopplungskanal nicht wirksam werden bzw. geschwächt werden. Durch das folgende Integrationsglied 13, 6, 5 wird der Rucklaufimpuls (22 in Fig. 2c) ausgesiebt und die dem Steuergitter der Röhre 3 zugeführte Gegenkopplungspannung dem Strom in den Ablenkspulen annähernd proportional gemacht. Ausserdem gelangt die Anodenwechselspannung über den Widerstand 15 zum Abgriff 14 des Spannungsteilers 11, 12, so dass die Widerstände 12, 15 als Spannungsteiler für die unverzerrte Anodenwechselspannung dienen und für die Grösse des dem Abgriff c zugeführten Anteils dieser Spannung massgeblich sind. Die am Punkt c stehende Spannung ist in Fig. 2 mit c bezeichnet.
Dabei stellt der gestrichelte Verlauf die tatsächlichen Verhältnisse nach Einfügung des Widerstandes 15 dar. Die grössere Steilheit im ersten Teil des Hinlaufes ergibt sich sowohl durch den Anteil der Anodenwechselspannung als auch durch die vergrösserte Differenzierwirkung des Gliedes 9, 11, 12, die erforderlich ist, um von Bildanfang bis Bildmitte eine allmählich abnehmende Drängung der Zeilen zu erzielen wie es für die Tangensentzerrung erwünscht ist. Durch die für die obere Bildhälfte bewirkte erhöhte Differenzierung wird zugleich, da der Regler 12 als Balanceregler wirkt, eine Beeinflussung der unteren Bildhälfte verursacht. Bei der bekannten Schaltung, also ohne Verwendung des
Widerstandes 15, würde sich eine solche Bemessung des Differenziergliedes als starke Dehnung der unteren Bildhälfte bemerkbar machen.
Durch die Einfügung des Widerstandes 15 wird aber eine zusätzliche (frequenzunabhängige) Gegenkopplung eingeführt, die sich in der oberen Bildhälfte stärker auswirkt als in der unteren Bildhälfte, da die Anodenwechselspannung dort grösser ist.
Ist der Regler 12 in Fig. l kurzgeschlossen, so ist die Differenzierwirkung des Gliedes 9, 11, 12 am grössten, die Grenzfrequenz am höchsten. Damit ist die Drängung der Zeilen am Bildanfang und die Dehnung der Zeilen am Bildende am grössten. Der Anteil der unverzerrten Anodenwechselspannung ist Null. Wird der Wert des Widerstandes 12 erhöht, so macht sich neben der Verringerung der Differenzierwirkung, wodurch die Drängung bzw. Dehnung der Zeilen gleichmässig verringert wird, der unverzerrte Anteil der Anodenwechselspannung am Punkt 14 bemerkbar, der sich im wesentlichen in der oberen Bildhälfte verzögernd auswirkt. Die am Steuergitter der Röhre 3 stehende Spannung ist in Fig. 2 mit d bezeichnet.
In Fig. 3 ist eine praktisch ausgeführte Schaltung nach Fig. 1 dargestellt.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem gleiche Schaltungselemente wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Bei dieser Schaltung wird der Linearitätsregler im Querzweig des kapazitiven Spannungsteilers 9, 10 durch die Parallelschaltung eines Widerstandes 25 und einer Serienschaltung eines regelbaren Widerstandes 26 und eines Widerstandes 27 gebildet. Der Abgriff 28 dieser Serienschaltung ist über einen Kondensator 29 mit der Anode der Röhre 3 verbunden.
Bei kurzgeschlossenem Regler 26 sind die Kondensatoren 9 und 29 parallelgeschaltet. Da in diesem Fall auch die Widerstände 25 und 27 parallelgeschaltet sind, hat so das gebildete Differenzierglied seine höchste Grenzfrequenz. Bei Vergrösserung des Widerstandes 26 wird der Gesamtwiderstand im Querzweig grösser und der Einfluss des Kondensators 29 geringer, derart, dass die Grenzfrequenz kontinuierlich erniedrigt wird. Dies wird dadurch erreicht, dass der Gesamtwiderstand schneller zunimmt als die Kapazität verringert wird. Durch diese Massnahme wird erreicht, dass die Beeinflussung, d. h. die Zeilen in der unteren Bildhälfte mehr gedrängt werden als die Zeilen in der oberen Bildhälfte gedehnt werden, so dass im Gesamtbild die Bildmitte gedehnt und die obere und untere Bildhälfte gedrängt werden.
Für die Dimensionierung der Widerstände 25, 26, 27 ist es notwendig, dass der Widerstand 25 gross gegenüber dem Widerstand 27 ist, wobei die Parallelschaltung dieser Widerstände etwa 100 Kn und die Parallelschaltung der Kondensatoren 9 und 29 etwa 33 nF betragen soll.
In Fig. 5 ist eine Schaltung dargestellt, bei der der Linearitätsregler 12 mechanisch mit einem regelbar ausgebildeten Teil 30 des Gitterableitwiderstandes 19 gekuppelt ist. Dadurch wird erreicht, dass die linearität der dem Steuergitter der Röhre 3 zugeführten Steuerspannung in Abhängigkeit von der Stellung des Linearitätsreglers verändert werden kann.
Fig. 6 zeigt eine Schaltung, bei der an den Abgriff eines in den Querzweig des kapazitiven Spannungsteilers eingeschalteten ohmschen Spannungsteilers der Fusspunkt des Gitterableitwiderstandes 19 angeschlossen ist, dessen einer Teilwiderstand als Potentiometer 31 ausgebildet ist, wobei der Schleifer dieses Potentiometers mit dem nahezu konstanten Potential verbunden ist.
In den Schaltungen nach Fig. 5 und 6 kann zusätzlich noch der Widerstand 15 der Fig. l eingefügt werden.