DE1006542B

DE1006542B - Schaltung zur Stabilisierung der Ablenkamplitude

Info

Publication number: DE1006542B
Application number: DEF10043A
Authority: DE
Inventors: Emil Siegel
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1952-10-03
Filing date: 1952-10-03
Publication date: 1957-04-18

Description

DEUTSCHES

Zur Erzeugung der Ablenkströme für Kathodenstrahlröhren mit elektromagnetischer Ablenkung werden unter anderem sogenannte »Verstärkerkippgeräte« verwendet. Dabei wird einer Leistungsröhre, die meist als Mehrgitterröhre ausgebildet ist und in deren Ausgangskreis die Ablenkspulen liegen, eine gegebenenfalls vorverzerrte sägezahnförmige Steuerspannung zugeführt.

Die am Anfang des Hinlaufs in den Ablenkspulen vorhandene Energie wird bei vielen Schaltungen durch Gleichrichtung auf einen Kondensator abgeleitet. Bei der sogenannten »Energierückgewinnungsschaltung« wird die an diesem Kondensator liegende Spannung zur Batteriespannung hinzugefügt und somit eine Vergrößerung der Betriebsgleichspannung, verbunden mit einer Verbesserung der Wirtschaftlichkeit, erreicht.

Der Außenwiderstand ist verhältnismäßig klein gegenüber dem Innenwiderstand der Endröhre, so daß diese praktisch im Kurzschluß arbeitet. Dies bringt den Nachteil mit sich, daß die Ablenkamplitude wesentlich von den Eigenschaften der Endröhre abhängt, so daß Schwankungen derselben eine !Instabilität der Ablenkamplitude zur Folge haben.

Nun ist die Endiröhre bei der genannten Schaltung erheblichen elektrischen Beanspruchungen ausgesetzt, so daß Veränderungen der Röhreneigenschaften nur schwer zu vermeiden sind. Zum Beispiel ist der sogenannte »Schrumpfeffekt« (shrinkage) allgemein bekannt, der sich wie folgt erklären läßt:

Während des Strahlhinlaufs arbeitet die Röhre mit geringer Anodenspannung, da die vorhandene Betriebespannung möglichst in voller Größe an den Ablenkspulen liegen soll. Da von der Röhre üblicherweise ein ziemlich großer Anodenstromhub gefordert wird, die Gitterkathodenspannung zur Vermeidung von Gitterstrom jedoch nicht positiv werden soll, ist eine erhebliche Schirmgitterspannung erforderlich.

Der Schirmgitterstrom ist wegen der niedrigen Anodenspannung groß, und damit tritt infolge der hohen Schirmgitterspannung auch eine starke Schirmgittererwärmung auf. Während des Strahlrücklaufs steigt die Anodenspannung bis auf einige kV an, und es läßt sich eine thermische Schirmgitteremission verbunden mit einer Verringerung des Innenwider-Standes kaum vermeiden.

Nun ist aber gerade in dieser Phase der Innenwiderstand oder besser gesagt der Innenleitwert der Endröhre wegen seiner dämpfenden Wirkung von wesentlichem Einfluß auf die Ablenkamplitude. Außerdem verringert der Schirmgitteremissionsstrom den Schirmgittergleichstrom, so daß bei Erzeugung der Schirmgitterspannung über einen Vorwiderstand die Schirmgitterspannung erhöht Schaltung zur Stabilisierung
der Ablenkamplitude

Anmelder:

Fernseh G.m.b.H.,

Darmstadt, Am Alten Bahnhof 6

Emil Siegel, Darmstadt,
ist als Erfinder genannt worden

wird. Dieser Effekt ist zeitlich nicht konstant, so daß durch diese und andere Erscheinungen eine allgemeine Inkonstanz der Ablenkamplitude bedingt ist.

Bei hochwertigen Empfängern, z. B. Monitoren in Fernsehstudios, ist die Konstanz der Ablenkamplitude jedoch wesentlich.

Eine Verbesserung der Stabilität ist somit durchaus wünschenswert. Andererseits soll aber durch die Ablenkamplitudenstabilisierung der Aufwand an Röhren und Schaltelementen nicht wesentlich vergrößert werden.

Es sind Schaltungen bekannt, bei denen die Sägezahnstromamplitude so nachgeregel't wird, daß die aus den Zeilenrücklaufspitzen durch Gleichrichtung gewonnene Anodenspannung für die Kathodenstrahlröhre konstant bleibt. Beispielsweise wird aus der Rücklaufspannung eine Regelspannung gewonnen, mit der der Arbeitspunkt einer Entladeröhre geregelt wird, die für den Rücklaufimpuls als zusätzliche Dämpfung wirkt.

Bei einer anderen bekannten Ausführung wird mit der aus den Rücklaufimpulsen gewonnenen Gleichspannung der Arbeitspunkt der Kippendstufe selbst geregelt.

Diese Maßnahmen führen jedoch nicht unbedingt zu einer Stabilisierung der Rasteramplituden, weil nicht immer Proportionalität zwischen Rücklaufimpulsspannung und Sägezahnstromamplitude besteht. Diese ist beispielsweise nicht vorhanden, wenn die Gleichspannung, die aus dem Rücklaufimpuls gewonnen wird, belastet wird. Ebenfalls besteht sie nicht, wenn z. B. die Rücklaufdämpfung durch Auftreten von Schirmgitteremission, die zu dem sogenannten »Schrumpfeffekt« führt, hervorgerufen wird.

Auch bei vorhandener Proportionalität zwischen Sägezahnstromamplitude und Rücklaufimpuls bleibt die Ablenkamplitude nur konstant, wenn die Hochspannung und der Sägezahnstromhub selbst konstant

609 86W337

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bleiben. Bei Änderungen der Speisespannung ist dies Spannung — U_v eine Änderung der Gittervorspanjedoch nicht der Fall. nung der Entladeröhre 7. Es wird damit auch der Erfindungsgemäß wird bei Schaltungen zur Entladeimpulsstrom geändert und somit der Span-Stabilisierung der Ablenkamplitude für Kippgeräte, nungshub der Sägezahnspannung. Diese Änderung bei denen die Eigenschaften, insbesondere die Steil- 5 der Gitterwechselspannung für die Röhre 3 verhalt oder der Innenwiderstand, der Endröhre einen ursacht wiederum eine solche des. Anodenwechselwesentlichen Einfluß auf die Amplitude der Säge- stromes dieser Röhre und damit eine Änderung der zahnschwingungen haben, der mittlere Wert der Spannung—U_v und der Ablenkamplitude. Die bewährend des Hinlaufs an den. Ablenkspulen liegenden schriebene Verkopplung wirkt also stabilisierend für Spannung oder eine zu dieser proportionale Spannung io die Spannung — U_x, und somit für die Ablenkdurch Gleichrichtung und Speicherung der an einer amplitude, so daß Änderungen der Eigenschaften der Wicklung des Ausgangstransformators liegenden Endröhre 3 keinen wesentlichen Einfluß mehr auf die Hinlaufspannung gewonnen und zur Erzeugung der Amplitude haben. Die spezielle Anordnung des Vorspannung einer Steuerelektrode der Entladeröhre Energierückgewinnungskondensators hat dabei weiterdes Sägezahnspannungsgenerators derart verwendet, 15 hin den Vorteil, daß die an ihm auftretende daß bei einer Abnahme der Amplitude des Sägezahn- Spannung eine Erhöhung der Aufladespannung des Stroms die negative Vorspannung der Steuerelektrode Ladekondensators 4 bewirkt.

der Entladeröhre verringert und damit die der End- Um die durch die zu kleine Schirmkrümmung der röhre zugeführte Steuerspannung vergrößert. Braunschen Röhre bedingte Nichtlinearität zu Besonders günstig ist es, die Regelspannung am 20 kompensieren, wird der Kondensator 9 so gewählt, Energierückgewinnungskondensator abzunehmen. daß an ihm eine parabelförmige Spannung entsteht, Es ist dabei zweckmäßig, den zur Speicherung der die gewissermaßen die Vorspannung für die Diode aus dem Ablenkkreis gewonnenen negativen Vor- moduliert und somit der Linearität des Sägezahnspannung dienenden Kondensator gleichspannungs- stromes die gewünschte S-Form gibt, mäßig in die Kathodenzuleitung der Endröhre ein- 25 Um Rückkopplungen zu vermeiden, ist das Filterzuschalten, so¹ daß die negative Vorspannung der glied 13, 14 (R — 100 kOhm, Cp = 0,1 μΡ) ange-Kathode in bezug auf den gemeinsamen Punkt der ordnet.

Anodenspannungsquelle der während des Strahl- Ein sehr wesentlicher Vorteil der Schaltung hinlaufs an den Ablenkspulen liegenden Spannung besteht darin, daß bei Veränderung der Kippproportional ist. 30 amplitude z. B. mittels des Widerstandes 12 auch die Es ergibt sich damit gleichzeitig der Vorteil, daß Schirmgitterspannung proportional verändert wird, auch die Schirmgitter-Kathoden-Spannung der wäh- Dadurch wird erreicht, daß sich bei Amplitudenrend des Strablhinlaufs an den Ablenkspulen liegen- veränderung das Verhältnis zwischen Anodenden Spannung proportional ist. maximalstrom und -minimalstrom während des Die Erfindung wird im folgenden an Hand der ein 35 Hinlaufs erheblich weniger ändert als bei den Ausführungsbeispiel zeigenden Figur beschrieben. üblichen Schaltungen und somit die Linearität Die Figur zeigt eine Verstärkerkippschaltung, bei konstant bleibt. Wird wie bei dem vorliegenden Beider die Ablenkspulen 1 mittels des Transformators 2 spiel der Linearitätseinfluß des Diodeninnenwideran den Anodenkreis der Endröhre 3 angekoppelt sind. Standes und des Ohmschen Widerstandes der Ablenk-Dem Steuergitter dieser Röhre wird in bekannter 40 spulen z. B. dadurch korrigiert, daß die an einem Weise ein Steuersignal, bestehend aus einer Über- zusätzlich in den Anodenkreis geschalteten Widerlagerung von sägezahnförmiger und impulsförmiger stand auftretende sägezahnförmige Spannung mittels Spannung zugeführt, welclis an der Reihenschaltung des Transformators 15 in den Dioden- oder Ablenk-Spannung, zugeführt, welche an der Reihenschaltung spulenkreis eingekoppelt wird, um so den Spannungsabgencmmen wird. Die Aufladung des Kondensators 4 45 abfall am Diodeninnenwiderstand und dem Ohmschen erfolgt über den Widerstand 6, während die Ent- Widerstand der Ablenkspulen zu kompensieren, so ladung über den Innenwiderstand des rechten bleibt diese Kompensation auch bei Amplituden-Triodenteiles 7 der Doppeltriode erfolgt. Das Steuer- änderung erhalten.

gitter dieser Entladeröhre 7 wird von dem als Sperr- In Abänderung des Ausführungsbeispieles kann es schwinger geschalteten linken Triodenteil 8 der 50 mitunter auch zweckmäßig sein, das vom Steuergitter Doppel triode gesteuert. Eine Synchronisierung des der Entladeröhre 7 abgewendete Ende des Spannungs-Sperrschwingers ist über die Klemme 16 möglich. teilerwiderstandes 12 statt an den positiven Pol der Bei der vorliegenden Schaltung wird von der be- Anodenspannungsquelle an eine gesonderte positive kannten Art der Energierückgewinnung in der stabilisierte Spannungsquelle 17 zu legen, wie dies in Kathodenleitung Gebrauch gemacht, d. h., der am 55 der Figur strichliert angedeutet ist. Diese kann Anfang dos Strahlhinlaufs vorhandene Spulenstrom wesentlich niedriger sein als die Anodenspannung, lädt den Kondensator 9 über die Diode 10 auf die Eine derartige Anordnung hat den wesentlichen Spannung U_v mit der eingezeichneten Polarität auf. Vorteil gegenüber dem beschriebenen Ausführungs-Durch die besondere Anordnung des Kondensators 9 beispiel, daß die relativ hohe Anodenspannung nicht liegt diese Gleichspannung in Reihe mit der Anoden- 60 mehr stabilisiert werden muß, da Änderungen der spannung und vergrößert somit die Anodenbetriebs- Kippamplitude, bedingt durch Schwankungen der spannung für die Endröhre 3. Die negative Span- Anodenspannung, selbsttätig kompensiert werden, nung U_x, ist praktisch proportional der Spulenhinlauf- Bei der Entnahme der Hochspannung für die

_{TT T} dl , . , 1 , · 1 Kathodenstrahlröhre aus einer eigenen Hochspannung t/,,cv)L · ~r~ und somit auch praktisch , ,, , .. , ,. ,^ö . _o , ^{1 & l} dt ^l 65 Spannungsquelle können auch die durch Schwanproportional der Ablenkamplitude. Erfindungsgemäß kungen der Hochspannung bedingten Rastervergrößewird nun die Spannung U_v über die Widerstände 11 rangen oder -Verkleinerungen in einfacher Weise und 12 der Entladeröhre 7 als Vorspannung zu- kompensiert werden. Zu diesem Zweck wird, wie in geführt. Nimmt man die Batteriespannung als der Figur strichliert angedeutet, das Steuergitter konstant an, so verursacht eine Änderung der 70 der Entladeröhre über einen zusätzlichen Widerstand

mit der Hochspannungsquelle verbunden, der so bemessen sein muß, daß die durch die Widerstände 12 und 18 fließenden Ströme gleich sind. Bedingt durch den in erster Näherung geltenden Zusammenhang

dtga _ 1 dU_

werden auf diese Weise Änderungen des Ablenkwinkels α, bedingt durch Schwankungen der Hochspannung, im wesentlichen kompensiert.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann in vorteilhafter Weise bei allen Kippschaltungen verwendet werden, bei denen die Eigenschaften der Endröhre einen wesentlichen Einfluß auf die Amplitude des Ablenkstromes ausüben.

Claims

PATENTANSPRCCHE: 20

1. Schaltung zur Stabilisierung der Ablenkamplitude für Kippgeräte, bei denen die Eigenschaften, insbesondere die Steilheit oder der Innenwiderstand, der Endröhre einen wesentlichen Einfluß auf die Amplitude der Sägezahnschwingungen haben, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Wert der während des Hinlaufs an den Ablenkspulen liegenden Spannung oder eine zu dieser proportionale Spannung durch Gleichrichtung und Speicherung der an einer Wicklung des Ausgangstransformators liegenden Hinlaufspannung gewonnen und zur Erzeugung der Vorspannung einer Steuerelektrode der Entladeröhre des Sägezahnspannungsgenerators derart verwendet wird, daß bei einer Abnahme der Amplitude des Sägezahnstroms die negative Vorspannung der Steuerelektrode der Entladeröhre verringert und damit die der Endröhre zugeführte Steuerspannung vergrößert wird.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzeugung der Vorspannung einer Steuerelektrode der Entladeröhre des Sägezahnspannungsgenerators verwendete Regelspannung einem Kondensator entnommen wird, der gleichspannungsmäßig in die Kathodenleitung der Endröhre eingeschaltet ist und der vom Strom in den Ablenkspulen über einen Gleichrichter aufgeladen wird.

3. Schaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung Kathode-— Schirmgitter der Endröhre dem mittleren Wert der während des Strahlhinlaufs an den Ablenkspulen liegenden Spannung proportional ist.

4. Schaltung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Sägezahnspannung ein Sperrschwinger verwendet wird.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Sägezahnspannung eine Doppeltriode verwendet wird, von der ein System als Sperrschwinger geschaltet ist, während das andere als Entladeröhre für den Ladekondensator dient und von, den Impulsen des Sperrschwingers gesteuert wird.

6. Schaltung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die am Kondensator (9) auftretende Spannung in Reihe zur Aufladespannung des Ladekondensators (4) geschaltet ist.

7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Entladeröhre (7) durch eine gesonderte, vorzugsweise stabilisierte Spannungsquelle erzeugt wird, derart, daß Schwankungen der Kippamplitude, bedingt durch Schwankungen der vorzugsweise nicht stabilisierten Anodenspannung, im wesentlichen kompensiert werden.

8. Schaltung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergitter der Entladeröhre über einen Widerstand (18) mit der Hochspannungsquelle für die Kathodenstrahlröhre verbunden ist und daß die Widerstände der Spannungsteiler derart bemessen sind, daß Rastervergrößerungen oder -Verkleinerungen, bedingt durch Schwankungen der Hochspannung, im wesentlichen kompensiert werden.

9. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Regelspannung am Kondensator (9) überlagerte Wechselspannung über ein i?C-Koppelglied (13, 14) an das Gitter der Endröhre derart zurückgeführt wird, daß eine Selbsterregung der Schaltung verhindert wird.

10. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Linearisierung in den Anodenkreis der Endröhre ein Ohmscher oder komplexer Widerstand eingeschaltet ist und daß die an ihm auftretende sägezahnförmige Spannung in den Dioden- oder Spulenkreis transformiert wird, derart, daß der Spannungsabfall am Diodeninnenwiderstand und am Ohmschen Widerstand der Ablenkspulen kompensiert wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
österreichische Patentschriften Nr. 172 289,

307;

O. S. Puckle, »Time Bases«, London, 1951,

S. 128ff., insbesondere Fig. 107, S. 137.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

I >609 »69/337 4.