DE1055699B - Betriebsschaltung zum Schutz des Schirmes einer Elektronenstrahlroehre - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Hochspannungsquelle, die die Beschleunigungsspannung für den Elektronenstrahl einer Elektronenstrahlröhre, insbesondere einer Fernsehbildwiedergaberöhre, liefert, hat meist eine verhältnismäßig große Entladezeitkonstante und kann daher den Elektronenstrahl auch dann noch aufrechterhalten, wenn die Speisespannung der Verstärkerröhre bereits weggefallen ist, sofern die Kathode noch geheizt wird bzw. sich infolge ihrer Wärmeträgheit noch auf ausreichend hoher Temperatur befindet. Da bei den üblichen Schaltungen bei Wegfall der Hauptspeisequelle (Netzanschluß, Anodenbatterie) die Elektroden der Elektronenstrahlröhre praktisch alle gleiche Spannung annehmen und den Strahl somit in voller Stärke freigeben, können dann beträchtliche Schädigungen des vom Elektronenstrahl überstrichenen Schirmes auftreten, insbesondere wenn dabei auch die Ablenkgeräte nicht mehr arbeiten und durch dauermagnetische Fokussierung trotzdem die volle Strahlschärfe aufrechterhalten bleibt.

Es ist bekannt, eine Elektrode oder eine Ablenkeinrichtung derart zu steuern, daß bei Wegfall der periodischen Ablenkung mit Hilfe eines von einer Elektronenröhre gesteuerten Schaltrelais die Strahlbeschleunigungsspannung abgeschaltet, insbesondere kurzgeschlossen wird oder der Strahl über den Rand des Schirmes hinaus abgelenkt oder merklich defokussiert wird. Solche Anordnungen erfordern aber insbesondere eine merkliche Erhöhung des Schaltungsaufwandes und sind unwirksam, wenn die normale Anodenspeisequelle abgeschaltet wird.

Man hat auch bereits einen Fernsehempfänger mit Mitteln versehen, die bewirken, daß beim Ausschalten des Empfängers der Elektronenstrahl die Kapazität der Hochspannungs-Speisequelle der Elektronenstrahlröhre praktisch entlädt, bevor die Ablenkschwingungen in Zeilen- und Bildrichtung wegfallen. Dies kann erreicht werden durch einen kombinierten Helligkeits-Spannungsteiler und Hauptschalter, die derart angeordnet oder geschaltet sind, daß der Schalter nur betätigt werden kann, wenn das Regelpotentiometer die Stellung maximaler Helligkeit einnimmt. Da man jedoch praktisch keinen. Einfluß darauf hat, wie lange die Ablenkfelder nach dem Abschalten der Netzspeisung noch weiterarbeiten, und da andererseits in den Glättungskondensatoren der Hochspannungsquelle für die Strahlbeschleunigung erhebliche Energiemengen angehäuft sein können, insbesondere wenn, die Hochspannung einer Wechselspannungsquelle niedriger Frequenz, z. B. dem 50-Perioden-Netz, entnommen werden, führen die erwähnten Schaltungen nicht immer zu befriedigenden Ergebnissen.

Die erwähnten Nachteile werden vermieden bei

Betriebsschaltung zum Schutz des Schirmes einer Elektronenstrahlröhre

Anmelder:

Philips Patentverwaltung G.m.b.H.,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Dipl.-Ing. Erich Walther, Hamburg,
ist als Erfinder genannt worden

einer Betriebsschaltung einer Elektronenstrahlröhre, deren Strahlfokussierung insbesondere durch einen Dauermagneten erfolgt, und deren normale Arbeitspunkteinstellung an der Spannung der Speisequelle bedingt ist. und bei der die Selbstentladezeitkonstante der Hochspannungsquelle und die Abkühlzeit der Kathode wesentlich größer sind als die Abklingdauer der Speisespannung nach .Abschalten, der Speiseenergie, z. B. des Netzes, wenn gemäß der Erfindung im Kreis einer die Strahlintensität steuernden Elektrode eine Sperrspannungsquelle liegt, deren Spannung etwa gleich oder-größer als der zur Strahlunterdrückung erforderliche Wert ist und deren Selbstentladezeitkonstanite größer ist als die Selbstentladezeitkonstante der. Hochspannungsquelle für den Elektronenstrahl und/oder erheblich größer ist als die Abkühlzeit der Kathode.

Es ist zwar auch eine-Anordnung zum Schutz des Schirmes einer Elektronenstrahlröhre bekannt, bei der der Hochspannungsquelle über einen Spannungsteiler eine Sperrspannung entnommen und im Kathodenkreis der Elektronenstrahlröhre wirksam gemacht wird und bei der das normale Anodenspeisegerät eine Öffrmngsspannung liefert, wobei dafür gesorgt ist, daß bei Abschaltung des Netzes die Anodenspannung schneller zusammenbricht als die der Hochspannung entnommene Sperrspannung. Diese Anordnung erfordert aber, um eine ausreichende Unabhängigkeit der Sperrspannung vom Kathodenstrom der Bildröhre zu gewährleisten, einen hohen. Spannungsteiler-Querstrom, der mehrfach größer ist als der maximale Strahlstrom, so daß diese Lösung insbesondere bei Gewinnung der Hochspannung aus dem Zeilenkipptransformator praktisch unbrauchbar ist. * -

Es ist an sich bekannt, durch einen mit Netzausschalter gekuppelten zusätzlichen Schalter eine

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Sperrspannung großer Selbstentladezeitkonstante an die Bildröhre zu legen. Hierbei sind jedoch ein besonderer Sperrspannungskreis und ein zusätzlicher Schalter erforderlich, was den Aufwand merklich erhöht.

Außerdem tritt bei dieser Anordnung die Sperrwirkung nur bei Betätigen des Netzschalters ein. Bei Ausfallen des Netzes durch eine Störung oder durch Ziehen des Netzsteckers ergibt sich unvermindert die Gefahr einer Beschädigung oder Zerstörung des Bildschirmes.

Die Selbstladezeitkonstante der Sperrspannungsquelle der vorliegenden Schaltung bestimmt den Verlauf der wirksamen Strahlsteuerspannung (Strahlintensität) bei Ausfall der Speiseenergie. Nach Ausfall der Heizenergie und nach Ablauf der Abkühlungszeit hat die Kathode ihre Emissionsfähigkeit verloren, so daß dann auch, wenn die Sperrspannung· schon merklich abgeklungen ist, kein Elektronenstrahl mehr auftreten und der Schirm nicht mehr beschädigt werden kann.

Dabei ist zu beachten, daß bei Selbstentladung die Spannung etwa nach einer e-Funktion verläuft und nach einem der Zeitkonstante entsprechenden Intervall auf etwa 35°/o des Anfangswertes abgeklungen ist. Die Selbstentladezeitkonstante der Sperrspannungsquelle soll daher möglichst wenigstens das doppelte bis fünffache der Selbstentladezeitkonstante der Hochspannungsquelle für den Elektronenstrahl und/oder der Abkühlungszeit der Kathode betragen, damit die Sperrspannung praktisch noch ihre volle Größe hat, wenn die Hochspannung auf einen vernachlässigbaren Wert abgeklungen ist und die Kathode ihre Emissionsfähigkeit verloren hat.

Die Sperrspannungsquelle soll vorzugsweise den Wert haben, der erforderlich ist, damit nach Wegfall der Speiseenergie durch die Sperrspannung der Strahl unterdrückt gehalten wird; dabei sind andere positive und negative Vorspannungen, insbesondere solche, die von einer unabhängigen Spannungsquelle abgeleitet sind und auch bei Störungen praktisch konstant bleiben können, mit zu berücksichtigen.

Außer dieser Sperrspannungsquelle können, im Steuerkreis beim normalen Betrieb in bekannter Weise noch weitere Spannungen, insbesondere Öffnungsspannungen wirksam sein, die gemeinsam die Einstellung und gegebenenfalls Steuerung der Strahlintentsität bewirken.

Die Selbstentladezeitkonstante der Sperrspannungsquelle kann kleiner gehalten werden, wenn bei Ausfall der Speiseenergie auch eine wenigstens teilweise Defokussierung eintritt, wodurch eine höhere Strahlstromstärke zulässig wird, z. B. durch Wegfall der an einer ersten Anode liegenden Speisespannung kann eine solche geringe Defokussierung auftreten, die jedoch im allgemeinen nicht so groß ist und so schnell eintritt, daß auf Schutzmaßnahmen ganz verzichtet werden kann.

Vorzugsweise dann, wenn die Sperrspannung in <len Kreis einer praktisch stromlosen Elektrode eingeschaltet ist, kann als Spannungsquelle eine Trockenbatterie hoher Lagerfähigkeit verwendet werden, die jedoch von Zeit zu Zeit z. B. anläßlich eines Röhrenwechsels erneuert werden muß.

Zweckmäßigerweise kann die. Anordnung so getroffen werden, daß die Sperrspannung an einem Kondensator auftritt, der von einer Gleich- oder Wechselspannungsquelle her über einen Gleichrichter mit sehr hohem Sperrwiderstahd, vorzugsweise einer Vakuumdiode, aufgeladen wird. Die Selbstentladezeitkonstante wird dabei durch die Größe des Kondensators und seinem eigenen Ableitungswiderstand in Parallelschaltung zum Sperrwiderstand des Gleichrichters bestimmt. Die Verwendung eines Trockengleichrichters, vorzugsweise eines Kristallgleichrichters (Germaniumdiode), bringt den Vorteil, daß die z. B. von einem Netztransformator her gewonnene Sperrspannung schon wirksam, ist, bevor die übrigen Speisespannungen ihre volle Größe erreicht haben, so

ίο daß mit dem langsamen Anheizen der Kathoden zusammenhängende Schwierigkeiten vermieden werden. Wenn von der Gleichspannung bzw. gleichgerichteten Wechselspannung noch andere Verbraucher gespeist werden, ist zwischen, der Gleichspannung und dem Sperrspannungskondensator noch ein weiterer Gleichrichter einzuschalten, dessen. Sperrwiderstand dann in der vorbeschriebenen Weise die Selbstentladezeitkonstante des Sperrspannungskondensators mitbestimmt. Je höher Gleiclhrichter-Sperrwiderstand und Ableitungswiderstand des Kondensators sind, desto kleiner kann die Kapazität des Kondensators gewählt werden. Der dem. Kondensator vorgeschaltete Gleichrichter bewirkt dabei, daß die Kondensatorspannung stehenbleibt, auch wenn die Ladespannung,

z. B. beim Abschalten oder bei Störungen, zusammenbricht.

Insbesondere wenn die Sperrspannung unbelastet ist, also z. B. im Kreis einer nichtstromführenden Elektrode liegt, kann die gleichgerichtete Wechselspannung audb einem. Kreis zur periodischen Ablenkung entnommen werden. Dies ist vorzugsweise dann vorteilhaft, wenn bei einer Schaltungsanordnung zum Schutz des Schirmes einer Elektronenstrahlröhre gegen Überlastung beim Ausbleiben der Strahlablenkung wenigstens ein Teil der Öffnungsspannung einer die Stärke des Elektronenstrahls beeinflussenden Elektrode durch Gleichrichtung und Kombination von den Ablenkkreisen entnommenen Spannungen gewonnen ist. Bei Ausfall der Ablenkung geht dann zunächst die Öffnungsspannung zurück, so daß die Sperrspannung und damit die Schutzwirkung noch verstärkt wird.

Wenn die Gleichspannung, von. der der Sperrspannungskoadensator aufgeladen wird, nicht genügend konstant ist, können unerwünschte Helligkeitsschwankungen auftreten, insbesondere deshalb, weil die an der Elektronenstrahlröhre wirksame Intensitäts-Steuerspannung vielfach als Differenz mehrerer größerer Spannungen gebildet wird und daher deren Schwankungen, verstärkt zur Wirkung kommen. Es empfiehlt sich dann, die Gleichspannung (bzw. gleichgerichtete Wechselspannung) über einen Widerstand einem Glimmstreckenstabilisator zuzuführen, der über vorzugsweise hochohmige Widerstände mit dem Kondensator verbunden ist, der als Sperrspannungsquelle dient. Durch den Stabilisator wird dann, die gewünschte Spannungskonstanz erreicht, und. durch die vorzugsweise hochohmigen Widerstände kann eine Entkopplung der Gleichrichteranordnung vom, Steuerkreis erzielt werden, was insbesondere bei manchen Schaltungen notwendig ist, bei denen in diesem Kreis auch eine veränderliche Intensitäts-Steuerspannung wirksam ist.

Die Sperrspannung kann jedoch auch im Kreis einer stromführenden Elektrode, z. B. im Kathodenkreis, wirksam gemacht werden. Dabei kann eine besondere Hilfsgleichspannung vermieden werden, wenn man die Parallelschaltung eines Kondensators und eines Glimmstreckenstabilisators in diesen Kreis legt.

In dieser einfachen Art läßt sich' die Schaltung jedoch

praktisch nur dann, verwirklichen, wenn — wie z. B. bei Röhren, deren Intensität mittels sogenannter Ablenksteuerung beeinflußt wird, — der Elektronenstrom praktisch konstant ist, jedenfalls aber einen Mindestwert nicht unterschreitet, der sicherstellt, daß im Normalbetrieb der Stabilisator nicht erlischt, wobei weiter der Stabilisator auch, den üblicherweise maximal auftretenden Strom vertragen können muß. Falls die vorgenannten Bedingungen nicht erfüllt sind — was z. B. auch deshalb der Fall sein kann, weil nur ein verhältnismäßig kleiner Kathodenstrom auftritt und ein, geeigneter Glimmstreckenstabilisator nicht zur Verfügung steht —, muß über einen Gleichrichter und einen Vorwiderstand dem Stabilisator ein Hilfsstrom zugeführt werden, der so bemessen ist, daß die Glimmstrecke auch bei unterdrücktem Elektronenstrahl gezündet bleibt.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch die Endstufe eines Fernsehempfängers mit einer Elektronenstrahlröhre 1, deren Kathode mit der Anode der Endverstärkerröhre 2 verbunden ist und durch die am Anodenwiderstand 3 auftretende Spannung in bekannter Weise gesteuert wird. Eine nichtstromführende Helligkeitssteuerelektrode 4 (Gitter, Wehneltzylinder od. dgl.) ist über einen Schutzwiderstand 5 an den negativen Pol eines Sperrspannungskondensators 6 angeschlossen, dessen positiver Pol mit dem Schleifer eines zur Regelung der Grund Vorspannung (Grundhelligkeit) dienenden Potentiometers 7 verbunden ist. Das Potentiometer 7 liegt über Begrenzungswiderstände 8 und 9 an dem positiven bzw. negativen Pol der Speisespannungsquelle.

Von einer durch den Transformatoor 10 angedeuteten Wechselspannungsquelle wird über einen Gleichrichter 11, vorzugsweise über eine Vakuumdiode, ein Kondensator 12 aufgeladen, der über einen Vorwiderstand 13 eine Glimmröhre 14 speist. Die an der Röhre 14 auftretende stabilisierte Spannung wird über Entkopplungswiderständel5undl6 dem Sperrspannungskondensator 6 zugeführt. Die Widerstände 15 und 16 sind nicht unbedingt erforderlich, können jedoch zur Unterdrückung· von störenden Kopplungserscheinungen zweckmäßig sein.

Wenn die Wechselspannung am Transformator 10 wegfällt, erlischt die Glimmröhre 14 und die Ladung des Kondensators 12, an dem üblicherweise eine wenigstens 5O^fl/o höhere Spannung liegt, als die Brennspannung der Röhre 14 beträgt, gleicht sich zum Kondensator 6 hin aus, so daß dessen, Spannung abhängig von der Größe der Kapazität der beiden Kondensatoren 6 und 12, der Widerstände 13, 15 und 16 und der Zündspannung der Röhre 14 noch, etwas ansteigt und die Sperrwirkung auf die Elektronenstrahlröhre 1 verstärkt wird. Die Röhre 14 kann in bekannter Weise noch mit einer Hilfszündelektrode versehen, sein. Wichtig ist, daß der Entladewiderstand des Kondensators 6, in den der Kaltwiderstand der Glimmröhre 14, der Ableitungswiderstand der Kondensatoren 6 und 12 und der Sperrwiderstand des Gleichrichters 11 eingehen, ausreichend groß ist, um die gewünschte langsame Entladung zu erzielen.

Gemäß Fig. 2 kann der Sperrspannungskondensator 6 auch in einfacher Weise von einer Gleichrichteranordnung 10, 11, 12 über einen Glättungswiderstand 17 aufgeladen werden. Jedoch können dabei Schwankungen der Spannung am Transformator 10 in störender Weise am Kondensator 6 wirksam werden.

Insbesondere wenn die Gleichrichteranordnung 10, 11, 12 nicht aus hochisolierten Teilen aufgebaut ist und gegebenenfalls auch noch andere Verbraucher — die durch einen Belastungswiderstand 20 in Fig. 3 angedeutet sind — nach Glättung durch einen Längswiderstand 18 und einen Querkondensator 19 speist, empfiehlt es sich, einen hochwertigen Gleichrichter 21 vor dem Kondensator 6 anzuordnen (Fig. 3), wobei ähnlich wie in, Fig. 1 noch Entkopplungswiderstände 15 und 16 vorgesehen sein können. Statt des Kondensators 19 kann ähnlich Fig. 1 eine Stabilisatorröhre angeordnet sein, die auch eventuelle Lastschwankungen (am AViderstand 20) übernimmt.

Fig. 4 zeigt schematisch die Endstufe eines Fernsehempfängers mit einer Elektronenstrahlröhre 1, deren Gitter (Wehneltzylinder od. dgl.) mit der Anode der Endverstärkerröhre 22 verbunden ist und durch die am Anodenwiderstand 23 auftretende Spannung in bekannter Weise gesteuert wird. Im, Kathodenkreis der Röhre 1 liegt die Parallelschaltung einer Glimmstabilisatorröhre 24 und eines Kondensators 25 mit vorgeschaltetem Widerstand 26 und weiter die Parallelschaltung eines Kondensators 27 und eines Regelwiderstandes 28. Über einen Vorwiderstand 29 und einen Gleichrichter 30 wird dem Kathodenkreis vom positiven Pol der Speisespannungsquelle ein Hilfsstrom zugeführt.

Am Stabilisator 24 tritt dabei eine Sperrspannung auf, die sich auch auf den Kondensator· 25 überträgt und die im normalen Betrieb durch die dem Gitter der Röhre 1 zugeführte positive Spannung wenigstens nahezu ausgeglichen wird, so· daß die Röhre 1 arbeitet. Beim Einschalten des Gerätes wird sich der Kondensator 25 zunächst bis zur Zündspannung der Röhre 24 aufladen; damit nicht durch die beim Zünden auftretende Entladung des Kondensators 25 bis zur Brennspannung der Röhre 24 ein unzulässig starker Stromstoß auftritt, ist der Widerstand 26 vorgeschaltet.

Der durch den Kondensator 27 überbrückte Widerstand 28 dient zur Einstellung- der Grundhelligkeit. Es ist auch möglich, den Widerstand 28 in den Zweig der Röhre 24 zu legen und die Elemente 26 und 27 ganz fortzulassen.

Der Hilfsstrom durch den Widerstand und den Gleichrichter 30 bewirkt, daß die Glimmröhre 24 in ausreichendem Maße Strom führt und daß auch bei Intensitätssteuerung keine merklichen Spannungsschwankungen am Vorspannungsglied 27, 28 auftreten.

Bei Ausfall der Speiseenergie erlischt die Röhre 24, und da auch der Gleichrichter 30 nichtleitend wird, bleibt die Sperrspannung am Kondensator 25 noch geraume Zeit lang bestehen; falls dann noch Kathodenstrom fließt, steigt die Sperrspannung maximal bis zum Zündpunkt der Röhre 1 sogar noch an.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Betriebsschaltung einer Elektronenstrahlröhre, insbesondere mit dauermagnetischer Fokussierung, deren, normale Arbeitspunkteinstellung von der Spannung der Speisequelle bedingt ist und bei der die Selbstentladezeitkonstante der Hochspannungsquelle und die Abkühlzeit der Kathode wesentlich größer sind als die Abklingdauer der Speisespannung nach Abschalten der Speiseenergie, z. B. des Netzes, dadurch gekennzeichnet, daß im Kreis einer die Strahlintensität

steuernden Elektrode eine Sperrspannungsquelle (6) liegt, deren Spannung etwa gleidhi oder größer als der nach Wegfall der Speisespannung zur Strahlunterdrückung erforderliche Wert ist und deren Selbstentladezeitkonstante größer ist als die -.5 Selbstentladezeitkonstante der Hochspannungsquelle für den Elektronenstrahl und/oder erheblich größer ist als die Abkühlzeit der Kathode.

2. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Trockenbatterie als Sperrspannungsquelle.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sperrspannungsquelle ein Kondensator (6) dient, der von einer Gleich- oder Wechsel Spannungsquelle her über einen Gleichrichter (11 in Fig. 2) aufgeladen wird.

4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine gleichgerichtete Wechselspannung oder Gleichspannung über einen Widerstand (13) einem Glimmstreckenstabilisator (14) zügeführt wird, der mit dem Kondensator (6) verbunden ist, der als Sperrspannungsquelle dient (Fig. 1).

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Glimmstreckenstabilisator (14)

über hochohmige Widerstände (15,16) mit dem Kondensator (6) verbunden ist.

6. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrspannung im Kreis einer stromführenden Elektrodei, z.B. im Kathodenkreis, der Elektronenstrahlröhre wirksam ist und an einem Kondensator (25) auftritt, zu dem ein Glimmstreckenstabilisator (24) parallel liegt (Fig. 4).

7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Gleichrichter (30) und einen Vorwiderstand (29) dem Stabilisator ein Hilfsstrom zugeführt wird, der so* bemessen ist, daß die Glimmstrecke (24) auch bei unterdrücktem Elektronenstrahl gezündet bleibt (Fig. 4).

8. Schaltung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem Kondensator (25) ein Ohmscher Widerstand (26) liegt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 687 541;
USA.-Patentschrift Nr. 2 280670;
Paul E. Klein, »Elektronenstrahloszillographen«, 1948, Bd. 1, S. 46, 56, 57.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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