DE1104995B - Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer saegezahnfoermigen Spannung mit einer S-foermig ueberlagerten Komponente - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer sägezahnförmigen Spannung, der eine S-förmige Komponente überlagert ist, mit Hilfe einer als Miller-Integrator geschalteten Entladungsröhre, wobei die Ausgangselektrode der Röhre über einen Kondensator mit dem Steuergitter verbunden ist, dem mindestens eine zu integrierende Sprungspannung oder eine periodisch unterbrochene Gleichspannung über einen ersten Widerstand zugeführt wird.

Solche Schaltungsanordnungen können unter anderem in Fernsehsende- oder -empfangsgeräten Verwendung finden, wobei die erzeugte S-förmige Spannung, gegebenenfalls nach Phasenumkehr, zum Steuern der Endröhre der Vertikalablenkschaltung benutzt werden kann. Eine solche Endröhre muß, wenn eine Fernsehwiedergaberöhre mit einem großen, verhältnismäßig wenig gekrümmten, Schirm, beispielsweise eine 21- oder 24-Zoll-Röhre, Anwendung findet, einen nahezu S-förmigen Strom durch die Ablenkspulen schicken, um dafür zu sorgen, daß auf dem Schirm selbst die Verschiebung des Lichtpunktes nahezu linear mit der Zeit verläuft.

Auch für Kameraröhren, beispielsweise vom Typ des Superikonoskops, können derartige S-förmige Ablenkströme notwendig sein, um die sich beim Transport von Elektronen von der Photokathode zum abzutastenden Schirm ergebenden Verformungen zu korrigieren.

Es sind Schaltungsanordnungen bekannt, bei denen die erwünschte S-förmige Steuerspannung dadurch erhalten wird, daß aus jeder einer Anzahl von sinusförmigen Spannungen ein derartiger Teil herausgenommen wird, daß eine nahezu S-förmige Spannung übrigbleibt. Die unterschiedlichen sinusförmigen Spannungen erhalten in Bezug aufeinander eine derartige Phasendifferenz, daß die ausgewählten Teile einer vorangehenden und einer nachfolgenden sinusförmigen Spannung sich gerade an den Teil der dazwischenliegenden Spannung anschließen.

Nach anderen Verfahren werden sägezahnförmige Spannungen verformt mit Hilfe von Filternetzwerken, und wieder andere Verfahren benutzen eine nichtlineare Röhrenkennlinie unter Verwendung eines zusätzlichen integrierenden Netzwerkes. Dadurch, daß die Röhre in den stark gekrümmten Teil der Röhrenkennlinie ausgesteuert wird, wird die eine Hälfte des S und durch Zusatz eines mittels des Integrationsnetzwerkes erhaltenen Signals die andere Hälfte gebildet.

Alle diese Verfahren sind jedoch umständlich und haben außerdem den Nachteil, daß die erzielte Kurve stark von der erwünschten S-Foim abweicht.

Eei einer Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art ist es möglich, auf sehr einfache Weise die erwünschte S-Form zu erhalten, wenn gemäß der Erfindung ein Integrationsnetzwerk, das aus einem Widerstand und einem Kondensator besteht, mit der Ausgangselektrode der Röhre gekoppelt ist und parallel zurAnoden-Kathoden-Schaltungsanordnung zum Erzeugen

einer sägezahnförmigen Spannung

mit einer S-förmig überlagerten

Komponente

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. E. Walther, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 14. August 1958

Peter Johannes Hubertus Janssen, Wouter Smeulers und Jan Abraham Cornells Korver,

Eindhoven (Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden

Strecke dieser Röhre angeordnet ist und wenn der Verbindungspunkt von Widerstand und Kondensator des Integrationsnetzwerkes über einen zweiten Widerstand auch mit dem Steuergitter der Röhre verbunden ist.

Einige mögliche Ausführungsformen von Schaltungsanordnungen nach der Erfindung werden an Hand der Figuren nachstehend näher erläutert.

Fig. 1 stellt eine bekannte Miller-Integrator-Schaltungsanordnung dar;

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäß abgeänderte Schaltungsanordnung, während

Fig. 3 und 4 weitere Ausführungsformen des als Miller-Transitron-Kipposzillator geschalteten Miller-Integrators darstellen.

In Fig. 1 bezeichnet 1 eine als Miller-Integrator geschaltete Entladungsröhre. Der Kondensator 2 ist die Kapazität, die zur Erzielung des sogenannten Miller-Effektes zwischen Anode und Steuergitter der Röhre vorgesehen ist. Wird nicht, wie in Fig. 1 angegeben, eine Pentode, sondern eine Triode verwendet, so kann die stets vorhandene Streukapazität zwischen Anode und Steuergitter ausreichen, daß die Schaltungsanordnung als Integrator arbeitet.

Soll die Schaltungsanordnung jedoch als Kipposzillator benutzt werden, so empfiehlt sich, wie nachstehend erläutert wird, die Kombination mit seiner sogenannten

103 577/256

3 4

Transitronschaltung. In diesem Falle ist die erwähnte stand R₄, und μ-facher Spannungsverstärkung zwischen

Streukapazität zu klein, und es muß der Kondensator 2 Gitter und Anode und V_ao die Anfangsspannung an der

angebracht werden. Anode in dem Augenblick ist, in dem die Integration

Auch kann der Miller-Integrator mit Hilfe von Im- einsetzt, wobei diese V_ao von der Gleichstromeinstellung

pulsen mit der erwünschten Frequenz und Impulsdauer 5 der Röhre abhängig ist.

gesteuert werden. Findet wiederum eine Pentode Ver- Aus der Formel (1) geht hervor, daß der Kondensator 2 Wendung, was zu bevorzugen ist, um die Wirkung des durch die Wirkung der Röhre 1 scheinbar auf eine um Integrators nicht unnötig zu beeinflussen, so können die einen Faktor A höhere Spannung aufgeladen wird, als erwähnten Impulse dem Fanggitter oder der Anode ohne das Vorhandensein der Röhre 1 möglich wäre,
zugeführt werden, um in den gewünschten Zeitpunkten io Im beschriebenen Falle, in dem eine Pentodenröhre den Anodenstrom zu sperren oder zu entsperren. Die zu Verwendung findet, nimmt jedoch, wenn die Anodenintegrierende Spannung V_s wird über einen Widerstand 3 spannung auf die sogenannte Knickspannung V_ak herabdem Steuergitter der Röhre 1 zugeführt. Wenn diese gefallen ist, der Anodenstrom zugunsten des Schirmgitter-Spannung, wie in Fig. 1 angegeben, eine Sprungspannung stromes ab, so daß von diesem Augenblick an die Anodenmit der Amplitude E ist und wenn der Anodenwiderstand 15 spannung nahezu nicht mehr abnimmt. Weil Zahlen von klein in Bezug auf den Widerstand 3 ist, wird die Anoden- 50 bis 100 für den Verstärkungsfaktor A sehr gut verspannung der Röhre 1 durch wirklichbar sind, ist bei einem Wert E von beispielsweise

/ _ ' 1 100 Volt die Spannungsdifferenz F_an — F_ffifc viel kleiner

a = ι a₀ — A · L· l 1 — e -¹²J (1) als der Wert A · E, so daß nur der untere Teil der durch

, , . . μR₁ , , , ,₇ ... , , , , 20 (1) angegebenen Aufladekurve benutzt wird, der nahezu

gegeben, wobei A = -=f-—~ d. h. der Verstärkungsfaktor Vi- u 2. λ.2. ■ 2. τ— h\ 1 ■, τ

^{s s} R_t +Ri als linear zu betrachten ist. Fur (1) kann dann auch

der Röhre 1 mit Innenwiderstand Ri, Anodenwider- annäherungsweise geschrieben werden:

t t² t^{s Va}=^Vao~^Ä'^E AR₅Cz +^Ä'^E YJzRjcJ ~ ^A'^E~6ÄJR~?Cj

oder Die erwünschte S-förmige Steuerspannung muß die

β . ^ Formel für eine Kurve dritten Grades erfüllen.

V_a ^ V_ao p~r~· (2) Eine derartige Spannung ist dadurch erzielbar, daß

³² dem Steuergitter der Röhre 1 eine neue Steuerspannung

Dieser Spannungsverlauf ist in Fig. 1 angegeben. V₆' über einen Widerstand 3' zugeführt wird. Wenn

Aus (2) geht hervor, daß die Spannung an der Anode diese Spannung eine parabolische Spannung von der

der Röhre 1 mit einiger Annäherung mit Hilfe der Formel Gestalt

-4r- ä,x (3) 35

ist, so läßt sich mit Hilfe der Formel (3) die sich in diesem

berechnet werden kann, wobei im Zeitpunkt t = 0 die Falle ergebende Anodenspannung errechnen. Diese ist

Anodenspannung den Wert F₀₀ aufweist. gegeben durch

Dies könnte grundsätzlich dadurch verwirklicht werden, 45 Widerstand 3' erneut dem Steuergitter der Röhre 1

daß drei Miller-Integratoren nacheinander geschaltet zugeführt, so daß sich an der Anode dieser Röhre eine

werden, wobei zwischen den zweiten und den dritten Spannung ergibt, die mit einiger Annäherung der durch

eine Phasenumkehrschaltung eingeschaltet wird und dem die Gleichung (5) bestimmten Form entspricht. Dies läßt

ersten eine Sprungspannung F₈ mit der Amplitude E sich wie folgt nachweisen:

zugeführt wird. Die Eingangsspannung des dritten Inte- 50 Wenn die Steuerspannung F₈ eine Sprungspannung

grators wäre dann durch die in der Gleichung (4) ge- ist, hat die Anodenspannung eine Gestalt, wie sie

gebenen Formel bestimmt. durch die Gleichung (2) angegeben ist. Diese Span-

Eine derartige Schaltungsanordnung ist jedoch kost- nung wird erneut mittels des Netzwerkes 5, 6 in-

spielig und kompliziert. Mittels der Schaltungsanordnung tegriert. Weil die am Ende erforderliche Amplitude

nach der Erfindung, die in Fig. 2 dargesteut ist, läßt sich 55 der parabolischen Spannung am Steuergitter klein

angenähert das gleiche Ergebnis dadurch erzielen, daß sein darf, kann auch die integrierende Wirkung dieses

die der Anode der Röhre 1 entnommene Spannung mittels Netzwerkes als nahezu ideal betrachtet werden, so

eines aus dem Widerstands und dem Kondensator6 daß mit einiger Annäherung für die über dem

bestehenden Integrationsnetzwerkes erneut integriert Kondensator 6 erzeugte Spannung geschrieben werden

wird. Die integrierte Spannung wird dabei über einen 60 kann:

F₀₆ = V₁' = K₁J[Va₀ ~^)dr =_Kl(v_aot--££-} +K_a, (6)

wobei K₁ und K₂ die vom Netzwerk 5, 6 und der Schaltungsanordnung bestimmten Konstanten sind. Substitution von (6) in (3) ergibt:
t

Dadurch, daß in der Gleichung (5a) angesetzt wird: ^EKi j. _ jr

Ct =

2 R₅C₂

und c=K,

2>

Spannungsänderungen an der Anode der Röhre 1 mit verhältnismäßig niedrigen Frequenzen in bezug auf die Frequenz der erzeugten sägezahnförmigen Spannung nicht weitergeleitet werden, ist der Kondensator 2 durch ergibt sich die Gleichung (5). Die Steuerung kann dadurch 5 zwei Kondensatoren 2_X und 2₂ ersetzt, wobei der Kapazitätswert von 2_X groß ist (z. B. das Sechsfache beträgt) in bezug auf denjenigen des Kondensators 2₂, während

erfolgen, daß als die Spannung V_s nicht eine Sprungspannung, sondern eine positive Gleichspannung mit einem Wert von E Volt genommen wird, die von einer Spannungsquelle 16 geliefert wird. Dem Fanggitter oder

der Verbindungspunkt dieser Kondensatoren über die Widerstände 12 und 13 mit Erde verbunden ist. Auch der

der Anode dieser Röhre wird dabei eine Impvüsspannung ίο Widerstand 5 ist in zwei Widerstände 5_X und 5₂ unterteilt. 15 zugeführt, wodurch der Anodenstrom während des Die zwei so erzeugten Zweige der in der Figur dargestellten Hinlaufs der sägezahnförmigen Spannung entsperrt und Brückenschaltung sind durch einen veränderlichen während des Rücklaufs gesperrt wird. Während der Widerstand 14 miteinander verbunden. Die gesamte Zeit-Rücklaufzeit kann sich der Kondensator 2 entladen. konstante der Widerstände 5, 12, 13 und 14 und des Das gleiche Ergebnis wird dadurch erzielt, daß der *5 Kondensators 2_X muß klein in bezug auf die Hinlaufzeit Miller-Integrator nach Fig. 2 mit einer Transitron- der sägezahnförmigen Spannung sein, beispielsweise schaltung kombiniert wird. Eine derartige Kombination zwei- oder dreimal kleiner.

ist in Fig. 3 dargestellt. In dieser Figur besteht der Diese letztere Schaltung ist besonders wichtig, wenn

Transitronteil aus dem Schirmgitter und dem Fanggitter die dem Widerstand 13 entnommene Steuerspannung

der Röhre 1, die über einen Kondensator 7 miteinander 20 einer Endröhre der senkrechten Ablenkschaltung in

gekoppelt sind, wobei das Schirmgitter über den Wider- Fernsehsende- oder Empfangsgeräten zugeführt wird,

stand 8 mit der Plusklemme der nicht dargestellten, eine Diese Endröhre ist nämlich in der Regel über einen

Spannung von F₆ Volt liefernden Speisespannungsquelle Transformator mit den Ablenkspulen gekoppelt, die von

verbunden ist, während das Fanggitter über den Wider- einem S-förmigen Strom durchflossen werden müssen,

stand 9 mit einem veränderlichen Abgriff einer Potentio- 25 Um in diesem Falle die Linearität regem zu können, ist

meterschaltung verbunden ist. Die Potentiometer- bekanntlich die Addierung einer zusätzlichen parabo-

schaltung selbst besteht aus einem Widerstand 10, auf lischen Komponente zu der Steuerspannung notwendig,

dem der veränderliche Abgriff angebracht ist, und einem Dies erfolgt dadurch, daß die am Kondensator 6 wirksame

Glättungskondensator 11. Der Widerstand 10 ist einer- Spannung über 5₂ und den veränderlichen Widerstand 14

seits mit Erde und andererseits mit der Minusklemme 30 auch dem Widerstand 13 zugeführt wird. Weil es für ein

einer gleichfalls nicht dargestellten, eine Gleichspannung Integrationsnetzwerk stets erforderlich ist, daß bei der

von V_r Volt liefernden Spannungsquelle verbunden. Frequenz des zu integrierenden Signals die Impedanz des

Mittels dieser Potentiometerschaltung ist die negative Widerstandes groß in bezug auf diejenige des Konden-

Spannung am Fanggitter und somit die Eigenfrequenz sators ist, ist die Impedanz des letzteren Elementes in

des Miller-Transitron-Oszillators regelbar. Der Transitron- 35 bezug auf diejenige der Widerstände vernachlässigbar,

teil besorgt die Sperrung des Anodenstromes während Für das Gleichgewicht der Brücke genügt es somit, wenn

der erwähnten Rücklaufzeit und bestimmt den Beginn gilt:

des Hinlaufes. R_5l · R₁₃ = R₅₂ ■ R₁₂.

Zwar kann bei dieser Steuerung nicht von einer Sprungspannung ausgegangen werden, wie es bei den 40 vorstehenden Berechnungen stets der Fall war. Der sich infolgedessen ergebende Fehler ist jedoch vernachlässigbar klein, denn wenn die Anodenspannung eine Form hat, wie sie durch die Gleichung (5) bzw. (5 a) angegeben wird, so erzeugt die Integration dieser Spannung mit Hilfe des 45 Netzwerkes 5, 6 eine Spannung am Kondensator 6, deren Gestalt, in einer Formel ausgedrückt, auch durch die t³ und t^l enthaltenden Glieder bestimmt wird. Die Koeffizienten dieser Glieder sind jedoch in bezug auf die

Koeffizienten der übrigen Glieder vernachlässigbar klein, 50 impulse mit größeren Amplituden als im vorstehend

so daß die Spannung am Kondensator 6 nahezu parabo- erwähnten Fall der Anode zuzuführen,

lischen Charakter aufweist. Auch sei bemerkt, daß durch die Aufteilung des

Es sei bemerkt, daß ein weiterer Vorteil der be- Kondensators 2 die Gleichstromkomponente in dem vom schriebenen Schaltungsanordnungen der ist, daß die Netzwerk O₁,5₂ und 6 integrierten Signal verlorengegangen Koeffizienten der unterschiedlichen Glieder der Gleichung 55 ist. Weil jedoch von der Quelle 16 eine Gleichspannung (5) verhältnismäßig genau einstellbar sind, entweder durch geliefert wird, ist dies unbedenklich. Selbstverständlich Änderung des Widerstandes 5 oder durch Änderung des muß jedoch der Wert der von 16 zu liefernden Gleich-Wertes von F₀₀ (die letztere hängt von der Einstellung spannung dieser neuen Situation angepaßt werden, der Röhre 1 ab). Es ist somit stets möglich, sich der Auch können Mehrgitterröhren, wie Hexoden und erwünschten S-Form mit verhältnismäßig hoher Ge- 60 Heptoden, Anwendung finden. Dabei besteht die Möglichnauigkeit anzunähern. Auch sind die erwähnten Koeffi- keit, den Rücklauf durch die Synchronisierimpulse einzienten im Falle der Fig. 3 vom Verhältnis zwischen den leiten zu lassen, indem diese Synchronisierimpulse einem Widerständen 5 und 3' und im Falle der Fig. 2 vom zusätzlichen Steuergitter zugeführt werden. Auch kann Verhältnis zwischen den Widerständen 5, 3' und 3 und ein zusätzliches Schirmgitter als Ausgangselektrode vom Wert der von der Spannungsquelle 16 gelieferten 65 wirksam sein, wobei das freie Ende des Kondensators 2_X Gleichspannung abhängig. mit diesem Schirmgitter verbunden ist. In diesem Falle

Eine weitere Ausführungsform eines Miller-Transitron- kann die der Anode entnommene Spannung zum Steuern

Kipposzillators ist in Fig. 4 angegeben. " eines Phasendiakriminators benutzt werden, dem auch

Um die Entnahme der erzeugten S-förmigen Spannung Synchronisierimpulse zugeführt werden. Die diesem

zu ermöglichen und auch um dafür zu sorgen, daß 70 Phasendiskriminator entnommene Regelspannung kann

Hinsichtlich der vom Oszillator gelieferten Spannung tritt über dem Widerstand 14 keine Spannungsdifferenz auf, so daß Änderung von 14 keinen Einfluß auf die Amplitude oder auf die Frequenz der erzeugten S-förmigen Spannung ausübt.

Erwähnt sei noch, daß die Schaltungsanordnung mit Hilfe von Synchronisierimpulsen 17 mit negativem Richtungssinn synchronisiert werden kann. Diese können, wie in Fig. 4 angegeben ist, dem Fanggitter der Pentode zugeführt werden. Es ist auch möglich, Synchronisier-

beispielsweise verwendet werden, um die Eigenfrequenz des Miller-Transitron-Oszillators einzuregeln, wenn dieser eine Sägezahnspannung mit Zeilenfrequenz erzeugt.

Claims (2)

Patentansprüche: g

1. Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer sägezahnförmigen Spannung, der eine S-förmige Komponente überlagert ist, mit Hilfe einer als Millerintegrator geschalteten Entladungsröhre, wobei die Ausgangselektrode der Röhre über einen Kondensator mit dem Steuergitter verbunden ist, dem mindestens eine zu integrierende Sprungspannung oder eine periodisch unterbrochene Gleichspannung über einen ersten Widerstand zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Integrationsnetzwerk, das aus einem Widerstand (5) und einem Kondensator (6) besteht, mit der Ausgangselektrode der Röhre (1)

gekoppelt und parallel zur Anoden-Kathoden-Strecke dieser Röhre (1) angeordnet ist und daß der Verbindungspunkt des Widerstandes (5) und Kondensators (6) des Integrationsnetzwerkes über einen zweiten Widerstand (3') auch mit dem Steuergitter der Röhre (1) verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 zum Erzeugen einer Steuerspannung für die Steuerung der Endröhre einer Vertikalablenkschaltung bei Fernsehgeräten, dadurch gekennzeichnet, daß das Integrationsnetzwerk (5, 6) in eine Brückenschaltung (S₁, 5₂, 12, 13, 14) aufgenommen ist, deren Diagonalzweig (14) veränderbar ist, und daß die vom Integrationsnetzwerk (5, 6) entwickelte parabolische Komponente über den Diagonalzweig (14) und über einen Widerstand (13) der Brückenschaltung (O₁, 5₂, 12, 13, 14) der Endröhre zugeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 109 577/256 4.61