DE755117C - Anordnung zur Erzeugung einer Anodenspannung fuer Elektronen-strahlroehren durch Gleichrichtung einer zur elektromagnetischen Strahlablenkung dienenden Kippschwingung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur j Erzeugung einer Anodenspannung für Elektronenstrahlröhren durch Gleichrichtung einer Kippschwingung.

Diese Art der Erzeugung einer Anodenspannung bietet, wie nachstehend ausgeführt, bedeutende Vorteile gegenüber der sonst üblichen Art der Erzeugung einer Anodenspannung aus dem Wechselstromnetz durch Herauftransformieren der Netzspannung und nachfolgende Gleichrichtung und Siebung. Durch die immer mehr gesteigerten Anforderungen bei Elektronenstrahlröhren für Fernsehempfangszwecke erreicht heute vielfach der Strahlstrom und die angelegte Anodenspannung solche Werte, daß der Leuchtschirm beschädigt würde, wenn die Kippgeräte ausfallen würden und der Kathodenstrahl andauernd auf dieselbe Stelle des Leuchtschirmes treffen würde. Es ist daher bei Verwendung höherer Anodenspannungen im allgemeinen notwendig, bestimmte Vorkehrungen zu treffen, um den Leuchtschirm vor Verbrennung bei Ausfall der Kippschwingungen zu schützen.

Es ist bekannt, durch Gleichrichtung von Kippschwingungen dem Ablenksystem einen

Gleichstrom zu entnehmen, der Relaisanordnungen und andere Schaltungen zum Schutz des Leuchtschirmes von Braunschen Röhren gegen Verbrennung betätigt. Es wurde sodann auch bereits vorgeschlagen, die Anodenspannung durch Gleichrichtung des Rücklaufes einer Kippschwingung zur elektromagnetischen Strahlablenkung zu gewinnen. Hierdurch werden besondere

ίο Schutzeinrichtungen überflüssig, da bei Ausfall der Kippschwingung auch keine Anodenspannung mehr erzeugt wird, und überdies wird der Hochspannungstransformator zur Gewinnung der Hochspannung aus dem Xetz nunmehr erspart. Die hierdurch bedingte Gewichtsersparnis ist besonders bei leicht transportablen Anordnungen (z. B. für Flugzeugzwecke u. dgl.) von Bedeutung, während der verringerte Raumbedarf der Schaltanordnung insbesondere für kleine Fernsehempfänger (Heimempfänger) wesentlich ist. Da die zur Gleichrichtung verwendeten Kippschwingungen im allgemeinen eine Frequenz über 10 000 Hz haben, sinkt der zur Glättung der Anodenspannung erforderliche Aufwand ganz bedeutend, und hieraus ergeben sich weitere erhebliche Gewichts- und Raumersparnisse.

Es ist ferner noch an sich-bekannt, dem-Rücklauf der Sägezahnschwingung einen periodischen Charakter zu geben.

Erfindungsgemäß wird zur Erzeugung einer Anodenspannung für Elektronenstrahlröhren, bei welcher eine zur elektromagnetischen Strahlablenkung dienende Kippschwingung gleichgerichtet wird, eine Transformatorrückkopplungsschaltung verwendet, bei der die Induktivität der Ablenkspulen im \^rerhältnis zur Ausgangsinduktivität des Transformators so klein ist, daß der Rücklauf der Kippschwingung periodischen Charakter hat. Zweckmäßig wird hierzu ein Transformator mit luftisolierten Scheibenspulen verwendet und mit einer Kippröhre schaltungsgemäß verbunden, welche eine geringe Gitterbetriebs-" kapazität besitzt. Dadurch wird erreicht, daß die den Rücklauf bestimmende Eigenfrequenz nahezu unabhängig von der durch die Belastungsänderung hervorgerufenen Ohmschen Widerstandsänderung ist und damit auch die gleichgerichtete Spannung.

Im nachstehenden werden die bei der Erzeugung einer Anodenspannung für Elektronenstrahlröhren aus dem Rücklauf von Kipp-."•chwingungen vorliegenden Verhältnisse eriirtcrt an·i au.M^-hlic!ii.iid hieran dk- eriindungsgiMnälie .Umbildung an 1'and eines AusfühningsbtMspids beschrieben. Durch die Erfindung gelingt es. eine von Ιίι-lastungsschwankiingui weitgehend unabhängige Anodenspan-

Go llung zu gewinnen.

Wi'nU'ii Ikm sägezahn fnrinigeii Kippstrnmen an den Induktivitäten des Ablenksystems, insbesondere an der Hochspannungsseite eines Ausgangstransformators die während des kurzen Rücklaufes entstehenden hohen Spannungsspitzen gleichgerichtet und die gleichgerichtete Spannung zur Speisung der Kathodenstrahlröhre verwendet, so wird durch die Belastung der parallel zur Induktivität liegende Widerstand verkleinert. Dies bedingt eine Verlängerung der Rücklaufzcit, und damit ergibt sich gleichzeitig eine Verringerung der Rücklauf spannung. Wird daher bei einer solchen Anordnung der Strahlstrom, d.h. die Belastung im gleichgerichteten Kreis geändert, so zeigte es sich bisher, daß die Spannung stark absank. Eine solche Änderung der Anodenspannung ergibt aber bei konstanter Fokussierung eine Änderung der Lichtfleckgröße, die sich z. B. bei Verwendung der Braunschen Röhre für Fernsehsende- oder -empfangszwecke als Unscharfe im Bild be- ' merkbar macht. Auch bei Verwendung der Braunschen Röhre für die Tonaufzeichnung sind derartige Änderungen der Fleckgröße nicht erwünscht.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert, und zwar zeigt
... -Fjg. ι eine Schaltung,- mit der die Erfindung ausgeführt werden kann.

Fig. 2 erläutert den Strom- und Spannungsverlauf im Anodenkreis.

Die Anordnung der Fig. 1 enthält für die Erzeugung der Kippschwingung in bekannter Weise einen Rückkopplungstransformator 1, dessen Wicklung 2 im Anodenkreis und dessen andere Wicklung 3 im Gitterkreis einer Röhre 4 liegt. Im Anodenkreis der Röhre 4 liegen ein Gleichrichter 5 und ein Kondensator 6. An den Klemmern 7 und 8 wird die Anodenspannung für die Braunsche Röhre abgenommen. Der Belastungswiderstand ist bei 9 angedeutet. Der Transformator 1 enthält eine weitere Wicklung 10, an die Ablenkspulen 11 angeschlossen sind. Die Transformatorkippschaltung erzeugt in bekannter Weise einen Strom i_a (Fig. 2), der einen linearen Anstieg und einen kurzen Rücklauf während der Zeit t besitzt. Während der Rücklaufzeit t wird der Anodenstrom von no seinem Höchstwert mit hoher Sperrgeschwindigkeit auf XuIl abgeriegelt. Es entsteht eine Spanuungsspitze, die aus der unteren Kurve der Fig. 2 hervorgeht, in der die Spulenspannung Usp in Abhängigkeit von der Zeit T dargestellt ist. Diese Spannungsspitze lädt über die Ventilröhre 5 den Glättungskoiidcnsator 6 auf, so da!.! sich dieser während des Kippkurvenanstieges, während dessen die Röhre 5 eine Rückentladung verhindert, über den Belastungswiderstand y entlädt. Wird der Belastuiiiisstrom geändert, so ändert sich auch

die Spannung U um A U. Das Maß der Span-

nungsanderung wird um. so - kleiner, je

größer die Spannung U und je kleiner die Abweichung A U ist. Um klein zu machen,

■wird die Eigenschwingungsdauer des Gitterkreises zur Verkleinerung der Rücklaufzeit t .klein, und zwar kleiner als die doppelte Rücklaufzeit, und damit U groß gemacht. Zu diesem Zweck wird die Gitterbetriebsinduktivität, die sich aus der Gitterspulenstreuinduktiyität, der Gitteranodenspulengegeninduktivität und der Gitterausgangsspulengegeninduktivität zusammensetzt, und die Gitterbetriebs-'kapazität, die sich aus der Gitterspuleneigenkapazität, der ,Gitterkathodenkapazität, der

^w -^IT~^L "/ V~Wc ^ \ (iRcj ~~Tc'^e~\RC ^y XJWc) — Tc J J

wobei die resultierende Induktivität der Schaltung durch die Induktivität L und die Schalt- und Röhrenkapazitäten durch die Kapazität C und die Dämpfungswiderstände durch den Ohmschen Widerstand R eines dem Ersatzschwingungskreis parallel geschalteten Widerstandes ersetzt worden sind. Im Leerlauf wird daraus die Hochspannung

^L'^T \ Tc - y \ JWc) ~ Tc J

erzeugt. Im Belastungsfall der Hochspannungsquelle wird jedoch die Hochspannung absinken infolge der Änderung des Kreisdämpfungswiderstandes R, und zwar ist die sich einstellende Hochspannung nicht nur von der Amplitude der Schwingung selbst, sondern auch von der Dauer der Gleichrichter-Öffnungszeit,· d. h. der Impulsbreite abhängig. Für

1 Il ι \² ι

beide ist aber der Ausdruck I/ —=r^\ ;^r

Y \2RCJ LC

maßgebend. Sowohl im aperiodischen Zustand

der Schwingung, für den

RC

LC

ist, als auch im aperiodischen Grenzzustand,

/ ι \² ι

für den ——— = —-— ist, wird die am \ 2 RC I LC '

Schwingkreis auftretende Spannung stark abhängig vom Widerstand R, also stark belastungsabhängig sein. Im periodischen Zu-

stand dagegen, für den

ist,

LC XzRCj
wird die Amplitude als auch die Schwingungsdauer der auftretenden Spannung mit wachsehr schnell unabhängig von einer

sendem -=-r?
LC

Änderung des Belastungswiderstandes. Auf —
\na

^seiⁿ

Hochspannung möglichst belastungsunabhängig werden soll. Hierbei bedeutet ng die Gitterwindungszahl, na die Windungszahl der Hochspannungswicklung, Rß die Größe des

Belastungswiderstandes und R

' = I — I
\na)

ih

Rjs.

Gitterschirmgitterkapazität und insbesondere der effektiven Gitteranodenkapazität zusammensetzt, auf möglichst kleine Werte herabgesetzt. Um dies zu erreichen, wird zweckmäßig ein Spezialtransformator mit an sich bekannten luftisolierten Scheibenspulen verwendet, und es ließ sich z. B. auf diese Weise bei einer Transformatorbetriebsinduktivität von etwa 5 Henry und einer Gitterbetriebskapazität von etwa 60 cm erreichen, bei einer Frequenz von 9000 Hz die Rücklaufzeit von etwa 30 °/o auf etwa 7 °/o der Periodendauer herabzusetzen und damit die gleichgerichtete Spannung auf mehr als den vierfachen Wert zu erhöhen.

Während des Rücklaufes entsteht an der Induktivität des Schwingkreises die Spannung

die Hochspannungserzeugung mittels einer Transformatorrückkopplungsschaltung über-

i
tragen, bedeutet dies, daß — ^ >

Lq s · Cg Jl

I ι \²

———^ oder, mit anderen Worten, das

US · C_e is J

Verhältnis der Gitterbetriebskapazität C_GB zur Gitterbetriebsinduktivität L_GB größer als

wenn die erzeugte

Praktisch kann das dadurch erreicht werden, " daß die Induktivität der Ablenkspulen hinreichend klein gemacht wird, z. B. durch Verringerung der Windungszahl, im Verhältnis zur Induktivität der Ausgangsspule des Transformators. Durch diese Maßnahme wird zugleich eine Verringerung der Wirbelstromverluste im Transformator erzielt und damit ebenfalls die Ausbildung des periodischen Rücklaufs unterstützt. Es genügt schon ein kleiner Größenunterschied im Induktivitätsverhältnis, um den Schwingungsverlauf des Rücklaufs vom aperiodischen in den periodischen Zustand zu überführen.

In Fig. 3 ist eine Kipp stromkurve i_k mit periodischem Rücklauf in Abhängigkeit von der Zeit T dargestellt, wie sie mit einer Schaltung nach Fig. 1 erhalten wurde, wobei die Spannungsspitze in die bei Fernsehröhren schwarz getastete Rücklaufzeit t fällt. Ein Rücklauf mit aperiodischem Charakter ist im

Gegensatz
Abb. 3, also für

dazu in Fig. 4 gezeigt.

χ _ f χ Υ

Der in

erkennbare

LC " \zRCj

Schwingungszipfel ist auch bei hoher Schwingungsspannung deshalb so klein, weil die Ablenkspuleninduktivität für die hohe Rücklauffrequenz einen großen Widerstand darstellt; daher ergibt sich trotz des sehr verschiedenen Verhaltens der mit derartigen Strömen erzeugten Hochspannung nur ein verhältnismäßig geringfügiger Unterschied der Stromkurvenformen von Abb. 3 und Abb. 4.

In einem praktischen Fall ließ sich z. B. die Spannungsabhängigkeit bei einem Belastungsstrom von 200X10-° A von ursprünglich 12 % auf weniger als 3 % herabsetzen.

Claims (2)

1. . Patentansprüche:

   i. Anordnung zur Erzeugung einer Anodenspannung für Elektronenstrahlröhren durch Gleichrichtung einer zur elektromagnetischen Strahlablenkung dienenden Kippschwingung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Transformatorrückkopplungsschaltung verwendet wird, bei der die Induktivität der Ablenkspulen im Verhältnis zur Ausgangsinduktivität des Transformators so klein ist, daß der Rücklauf der Kippschwingung periodischen Charakter hat.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator mit luftisolierten Scheibenspulen versehen und mit einer Kippröhre geringer Gitterbetriebskapazität verbunden ist.

   Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

   österreichische Patentschrift Nr. 93 371;

   schweizerische Patentschrift Nr. 173 562; französische Patentschrift Nr. 607 150;

   britische Patentschriften · Nr. 401 990, 402 181, 425 687, Elektrical Engineering, Aug. 1934, S. 1153 ff.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen