DE896965C - Schaltung zur Erzeugung eines saegezahnfoermigen Stromes - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 16. NOYEMBER1953

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Die Erfindung bezieht sich auf Generatoren für periodische elektrische Schwingungen, die einen induktiven Belastungskreis mit einem sägezahnförmig verlaufenden Strom versehen, der eine verhältnismäßig lange Zeilenperiode und eine verhältnismäßig kurze Rücklaufperiode aufweist. Obgleich die Erfindung allgemein angewendet werden kann, so besitzt sie aber besondere Bedeutung für die Generatoren für die Ablenkfrequenzen bei Fernsehempfängern, und zwar hier besonders für die Generatoren der Zeilenfrequenz.

Für manche Zwecke ist es notwendig, über eine Induktivität einen sägezahnförmig verlaufenden Strom zu leiten, der eine verhältnismäßig lange Zeilenperiode und eine verhältnismäßig kurze Rücklaufperiode aufweist. Diese Forderung enthalten die Fernsehempfänger, welche eine Kathodenstrahlröhre mit magnetischer Ablenkung benutzen. Einige bekannte Generatorschaltungen, die zur Erzeugung eines derartigen Sägezahnstromes dienten, enthielten einen Oszillator, dessen Grundfrequenz größer war als die Periode der gewünschten Schwingung. Die Wellenform während der Zeilenperiode hängt bei solchen Oszillatoren im allgemeinen von der Zeitkonstante eines elektrischen Kreises ab. Bei der Anwendung dieser Oszillatoren in Verbindung mit einem möglichst induktiven Belastungskreis ist durch den unvermeidlichen Wirkwiderstand des Kreises meistens die Gleichmäßigkeit, des Stromanstiegs und dadurch die Linearität des Stromverlaufs zerstört worden.

Verschiedene Anordnungen sind hierzu vorgeschlagen worden, so z. B. die Verwendung einer Hilfsröhre, die mit der Belastungsinduktivität gekoppelt ist und die entgegengesetzte Polarität zur Hauptröhre des Oszillators aufweist. Auf diese Weise soll die An-

näherung an die Geradlinigkeit bei der Ausgängsstromwelle während der Zeilenperiode erzielt werden. Einige dieser Anordnungen arbeiten mit einer Diode, die parallel zur Ausgangsinduktivität liegt, für welche der linear verlaufende Sägezahnstrom benötigt wird. Diese Diode wird als Kraft oder Dämpfungsdiode entsprechend dem Verwendungszweck bezeichnet. Die Aufgabe einer Dämpfungs-Diode ist es, unerwünschte Einschwingvorgänge während eines Teiles ίο der Periode zu dämpfen. Durch die Kraft-Diode wird die Amplitude des Sägezahnstromes erhöht, ohne den Leistungsverbrauch zu erhöhen; diese erhöhte Leistung geht jedoch auf Kosten der Geradlinigkeit. Obgleich infolge des Widerstandes der Diode die erzeugte Stromwellenform stabilisiert wird, so erfolgt hierdurch keine Kompensation der Krümmung-, im Gegenteil, die Abweichungen während der Zeilenperioden werden auf diese Weise unterstützt.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem verbesserten Generator für periodische Wellen, der einem induktiven Belastungskreis einen sägezahnförmig verlaufenden Strom zuführt, der eine verhältnismäßig lange Zeilenperiode und eine verhältnismäßig kurze Rücklaufzeit aufweist. Der Generator besteht aus zwei unsymmetrischen Röhren, die gegeneinander geschaltet sind und im Gegentakt auf den Belastungskreis einwirken und einen vorbestimmten sägezahnförmig verlaufenden Strom erzeugen.

Gemäß der Erfindung enthält der Generator für die periodischen Schwingungen, der einem induktiven Belastungskreis den gewünschten Strom zuführen soll, eine Röhre mit hohem Verstärkungsgrad, vorzugsweise eine Schirmgitterröhre, deren Ausgangselektroden mit dem Belastungskreis gekoppelt sind, und eine weitere Röhre mit einem kleinen Verstärkungsgrad, deren Ausgangselektroden mit dem Belastungskreis mit entgegengesetzter Polarität gekoppelt sind. Es sind Mittel vorgesehen, durch welche eine Erhöhung des Ausgangsstromes in der Röhre mit dem großen Verstärkungsgrad während der Zeilenperioden bewirkt wird. Ferner sind Mittel angeordnet, die den Ausgangsstrom in der Röhre mit dem kleinen Verstärkungsgrad herabsetzen, ohne Rücksicht auf die sich während der Zeilenperioden erhöhende Spannung. Die Röhre mit dem kleinen Verstärkungsgrad wird auf diese Weise gesteuert, und die Ausgangsspannung wird dadurch in der Weise geregelt, daß die Periodenzahl des Sägezahnstromes im Belastungskreis des Generators im wesentlichen konstant und die Wellenform während der Zeilenperioden im wesentlichen geradlinig ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Röhre mit dem kleinen Verstärkungsgrad eine Steuerelektrode, an welche eine Sägezahnspannung angelegt wird, die von dem Belastungskreis des Generators, vorzugsweise von einem in Serie geschalteten Widerstand und Kondensator, die parallel zum Belastungskreis geschaltet sind, abgeleitet wird. Ferner enthalten die Mittel, welche eine Zunahme des Ausgangsstromes der Schirmgitterröhre während der Zeilenperiode bewirken, einen entdämpfenden Rückkopplungskreis von den Ausgangs- zu den Eingangselektroden der Röhre. Zur Synchronisierung des Systems sind Impulse vorgesehen, die den Strom im Ausgangskreis der Schirmgitterröhre am Ende jeder Zeilenperiode unterbrechen.

Die Fig. 1 zeigt die teilweise schematische Schaltung eines vollständigen Fernsehempfängers, dessen Generator für die Ablenkfrequenzen die erfindungsgemäße Anordnung aufweist. Die Fig. 2a, 2b, 2c, 2d, 2e, 2f sowie die Fig. 3 enthalten graphische Darstellungen bestimmter Arbeitscharakteristiken der Schaltung in der Fig. 1. Die Fig. 4 und 5 stellen andere Ausführungsformen der Erfindung dar, die zur Verwendung als Hochfrequenzoszillatoren geeignet sind.

Der in der Fig. 1 dargestellte Fernsehempfänger ist ein Superheterodyngerät. Das Antennensystem 10, 11 ist mit dem Hochfrequenzverstärker 12 verbunden. Hieran schließen sich in der genannten Reihenfolge: die Transponierungsstufe 13, der Zwischenfrequenzverstärker 14, der Demodulator 15, der Sehfrequenzverstärker 16 und die Bildwiedergabeeinrichtung 17. Der Generator 18 für die Zeilenfrequenz und der Generator 19 für die Zeilenzugfrequenz sind mit dem Ausgangskreis des Demodulators 15 über eine Einrichtung zur Trennung der Synchronisierungszeichen 20 gekoppelt. Der Generator 18 ist mit der Zeilenablenkspule 21 der Bildwiedergabeeinrichtung 17 in einer Weise gekoppelt, die später genauer beschrieben wird. Der Ausgang des Generators 19 ist mit der Zeilenzugablenkspule in der Bildwiedergabeeinrichtung 17 in bekannter Weise gekoppelt. Die Stufen 10 bis 17, 19 und 20 können sämtlich den bekannten elektrischen Aufbau zeigen, so daß eine ins einzelne gehende Darstellung sich hier erübrigt.

Die durch den Antennenkreis 10,11 aufgenommenen Signale werden im Hochfrequenzverstärker 12 ausgewählt und verstärkt und dann der Transponierungsstufe 13 zugeführt. Hier werden sie in Zwischenfrequenz umgewandelt, welche in dem Zwischenfrequenzverstärker 14 selektiv verstärkt und dem Demodulator 15 zugeführt wird. Die Modulationskomponenten der Signale werden durch den Demodulator 15 abgeleitet und dem Sehfrequenzverstärker 16 zugeführt, um verstärkt zu werden. Darauf werden sie in der gebräuchlichen Weise einer Helligkeitssteuerelektrode der Bildwiedergabeeinrichtung 17 zugeleitet. Die Modulationskomponenten werden ebenfalls den Steuerkreisen der Generatoren 18 und 19 zugeführt. Die Intensität des Abtaststrahles der Einrichtung 17 wird entsprechend den Sehfrequenzspannungen, 'die der Helligkeitssteuerelektrode zugeführt werden, moduliert bzw. gesteuert. Die Ablenkfrequenzen werden in den Generatoren 18 und 19 erzeugt, die durch die Ausgangsspannung der Trenneinrichtung 20 synchronisiert werden, und an die Ablenkelemente der Bildwiedergabeeinrichtung angelegt, um elektrische Ablenkfelder zu bilden, durch die der Abtaststrahl in zwei zueinander senkrechten Richtungen abgelenkt wird und somit ein geradliniges Muster auf dem Schirm nachbildet, ,durch welches das übertragene Bild wieder aufgebaut wird.

In dem Teil des Systems in der Fig. 1, der die vorliegende Erfindung enthält, ist ein Sägezahnstromgenerator 18 vorgesehen, der alle die Vorteile besitzt, welche sonst mit Hilfe einer Kraft-Diods und einer

Dämpfungs-Diode erzielt werden könnten. Darüber hinaus wird noch der Verlauf der Wellenform während der Zeilenperiode verbessert. Hierzu wird eine Verstärkerröhre an Stelle der Kraft- oder Dämpfungs-Diode benutzt. Um die Vorteile des niedrigen Widerstandes der Dioden beizubehalten, wird eine Verstärkerröhre von sehr kleinem Widerstand benutzt. Einen derartigen kleinen Widerstand weisen Verstärkerröhren auf, die einen kleinen Verstärkungsfaktor, vorzugsweise kleiner als ι oder wenigstens zwischen ¹J₃ und 3 haben; dies läßt sich mit einer Triode erreichen, bei der Steuerelektrode und Anode vertauscht benutzt werden. Auf diese Weise geschaltet wird eine Triode, die normalerweise einen Verstärkungsfaktor von 3 und einen Widerstand von 2,100 Ohm" hat, einen Verstärkungsfaktor von ^χ/₃ und einen Widerstand von 700 Ohm aufweisen. Eine in dieser Weise umgekehrte Triode mit reziprokem Verstärkungsfaktor wird erfindungsgemäß in Verbindung mit einer Verstärkerröhre benutzt, die einen sehr großen Verstärkungsfaktor, vorzugsweise 10 bzw. zwischen den Grenzen von 10 und 1000, besitzt. Als Röhre mit großem Verstärkungsgrad wird vorzugsweise eine Schirmgitterröhre verwendet; die beiden Röhren zusammen arbeiten ähnlich wie ein Gegentaktverstärker oder -oszillator.

Die Fig. 1 zeigt eine derartige Kombination in Verbindung mit einer zusätzlichen Röhre, die als Treiber zur Erzeugung der erforderlichen Eingangsspannung für die anderen beiden Röhren benutzt wird. Es arbeiten hier also eine Treiberröhre 30, eine Schirmgitterröhre 31 mit großem Verstärkungsgrad und eine umgekehrte Triode 32 mit kleinem Verstärkungsgrad zusammen. Die Ausgangskreise der Röhren 31 und 32 sind mit den entsprechenden Elektroden 25 und 23 verbunden; die Röhren sind mit entgegengesetzter Polarität mit dem Belastungskreis des Systems gekoppelt. Die Röhre 30 ist mit Einheit 20 verbunden, um von dieser die Synchronisierungsimpulse abzunehmen. Sie werden von der Röhre als Stromimpulse, die nur während der Rücklaufzeit auftreten, wiedergegeben; die Röhre 30 ist während der Zeilenlaufzeit verriegelt. Zur Erzeugung einer Eingangsspannung mit der erforderlichen Wellenform für die Steuerelektrode 26 der Röhre 31 ist ein Wellenformungskreis vorgesehen, der in Serienschaltung den Widerstand 33 und den Kondensator 34 enthält, die im Ausgangskreis der Röhre 30 liegen. Der Kondensator 34 ist durch einen Widerstand 35 überbrückt, der die Gleichstromkomponente des Anodenstromes der Röhre 30 überträgt. Der Kondensator 34 wird demnach während der Zeilenperioden langsam entladen; dadurch wird die Sägezahnspannungskomponente erzeugt. Die Resultierende dieser Sägezahnspannung und des negativen Impulsspannungsabfalls am Widerstand 33 wird den Eingangselektroden der Röhre 31 über den Kopplungskondensator 36 und den Gitterableitwiderstand 37 zugeführt.
Die Röhre 31 besitzt einen großen Verstärkungsgrad und enthält Mittel zur Unterdrückung der Sekundäremission. Der Ausgangskreis der Röhre 31 weist einen Resonanzkreis mit der Nebenschhißkapazität 38 auf, welche gestrichelt eingezeichnet ist, da sie ganz oder teilweise die Eigenkapazität des Kreises darstellt. In der Schaltung in der Fig. 1 ist die Ablenkspule 21 mit dem abgestimmten Kreis gekoppelt; durch die induktiv gekoppelten Primär- und Sekundärwicklungen 39, 40 wird die kleine Induktivität der Ablenkspule 21 in eine größere Induktivität umgewandelt und dem Ausgangskreis der Röhre 30 angepaßt. Die effektive Induktivität des abgestimmten Ausgangskreises der Röhre 31 ist daher gleich derjenigen der Primärwicklung 39, sofern die Ablenkspule 21 zusammen mit der Sekundärwicklung 40 berücksichtigt wird.

Die Röhre 32 ist lediglich dem abgestimmten Belastungskreis zugeordnet und dient im wesentlichen als Stabilisierungseinrichtung, welche als negativer Widerstand während der Zeilenlaufzeit arbeitet. Hierdurch wird die Amplitude des Stromes im Belastungskreis erhöht und der darin befindliche Widerstand wenigstens teilweise kompensiert. Während der Rücklaufperiode hat die Röhre keinen Einfluß und verhindert im besonderen nicht das Vorhandensein von freien Schwingungen in dem Belastungskreis während des Rücklaufes. Die Elektrode 22 der Röhre 32, die gewöhnlich als Anode dient, wird hier als Steuerelektrode verwendet und ist einer variablen negativen Spannung ausgesetzt, welche einen verhältnismäßig großen Strom im Ausgangskreis der Röhre 32 steuert. In diesem Kreis befinden sich das Gitter 23 und die Kathode 29. Die Spannungsänderungen im Ausgangskreis der Röhre 32 sind daher geringer als die Änderungen der Steuerspannung, die dem Eingangskreis zugeführt wird. Die Änderungen des Ausgangsstromes sind jedoch verhältnismäßig große, während im Eingangskreis kein Strom erforderlich ist. Die umgekehrte Triode 32 stellt also einen wirksamen Leistungsverstärker dar, obgleich sie kein Spannungsverstärker ist. Die Eigenschaften eines derartigen Verstärkers sind für die Verwendung in der Schaltung Fig. 1 geeignet, und zwar hauptsächlich, da während der Zeilenlaufzeit eine große Stromänderung im Belastungskreis bei kleiner' Anodenspannungsänderung benötigt wird. Ferner kann die verhältnismäßig große Sägezahnsteuerspannung, die für den Eingangskreis der Röhre 32 erforderlich ist, bei dieser Schaltung von dem Belastungskreis des Systems durch die hohe Spitzenspannung erzielt werden, welche am Belastungskreis während des Rücklaufes liegt; das Nähere wird hierin später erklärt. Die Sägezahnsteuerspannung kann an dem Kondensator 41 abgenommen werden, der mit dem Widerstand 42 in Serie geschaltet ist und parallel zum Belastungskreis liegt. Die Spannung am Kondensator 41 wird auf die Steuerelektrode 22 der Röhre 32 durch den Kopplungskondensator 43 und den Ableitwiderstand 44 übertragen. Ein einstellbarer Widerstand 45 kann in bestimmten Fällen in Serie mit der Induktivität 21 am Sekundärkreis 40 des Belastungskreises liegen und dient zur Kompensation der Krümmung; dies wird aber noch genauer auseinandergesetzt. Geeignete Gleichspannungsquellen sind zur Speisung der Röhren 30, 31 und 32 vorgesehen; dies ist in der Zeichnung dargestellt.

Die Fig. 2 a stellt die Wellenform des gewünschten Sägezahnstromes in der Ablenkspule 21 dar. Dieser Strom fließt durch den Eigenwiderstand der Spule 21

und durch den Widerstand 45, sofern dieser vorgesehen ist. Die sägezahnförmig verlaufende Schwingung in der Fig. 2 a ist während der Zeilenlaufzeit linear und beschreibt eine halbe Sinuswelle während j eder Rücklaufperiode. Der Verlauf der Welle während der Rücklaufperiode ist für die Abtastung unwesentlich; die halbe Sinuswelle ist die normale Form der freien Schwingung des Ausgangskreises während des Rücklaufes.

Unter der Annahme, daß ein Sägezahnstrom die in der Fig. 2 a dargestellte Wellenform besitzt und durch die Induktivität 21 fließt, stellt die Fig. 2 b die Wellenform der Spannung an der Anode der Röhre 31 dar, während das durchschnittliche Anodenpotential der Röhre 31 durch die gestrichelte Linie E_b bezeichnet wird. Die Impulse großer Amplitude (vgl. die ausgezogene Kurve) werden durch das schnelle Absinken des Stromes an der Belastungsinduktivität 21 während der Rücklaufperioden hervorgerufen; zu dieser Zeit sind nämlich beide Röhren 31 und 32 verriegelt. Die schwache Neigung der Kurve während der Zeilenlaufzeit entspricht dem Spannungsabfall, der durch den Sägezahnstrom am Widerstand des Belastungskreises erzeugt wird. Wenn also eine Spannung von dieser Wellenform, im Anodenkreis der Röhre 31 gebildet wird, so wird der Strom in der Belastungsinduktivität 21 die gewünschte Sägezahnwellenform gemäß Fig. 2 a aufweisen, und zwar verläuft er während der Zeilenperioden linear. Die Stromwelle in der Fig. 2 a und die Spannungswelle in der Fig. 2 b werden durch Ströme mit Hilfe der Röhren 31 und 32 gebildet; diese entsprechen der Sägezahnwellenform während der Zeilenlaufzeit. Die Ströme sinken jedoch während des Rücklaufes auf Null ab. Die erforderliche Energie wird dem Belastungskreis nur- während der Zeilenlaufzeit zugeführt; während jeder Rücklauf zeit führt der Belastungskreis für die Dauer einer halben Periode freie Schwingungen aus.
In der Fig. 2 c ist die Wellenform des Anodenstromes dargestellt, die von der Röhre 31 gebildet werden muß, während in der Fig. 2d die Wellenform des Stromes gezeigt ist, die von der Röhre 32 geliefert werden muß. Während der Zeilenlaufzeit steigt der Strom in der Röhre 31 mit großem Verstärkungsfaktor, während er zur gleichen Zeit in der Röhre 32 mit kleinem Verstärkungsfaktor absinkt.

Um die Arbeitsweise des gerade beschriebenen Generators über eine ganze Periode zu erklären, wird angenommen, daß der Anodenstrom der Röhre 31 seinen Maximalwert erreicht hat und daß der Ausgangsstrom der Röhre 32 Null beträgt. Dieser Zustand ist zur Zeit t_x in den Fig. 2 c und 2d dargestellt. In diesem Zeitpunkt ist es notwendig, einen positiven Impuls an das Gitter der Röhre 30 von der Trenneinrichtung2o zu legen. Dieser positive Impuls erzeugt einen negativen Impuls am Widerstand 33, welcher der Röhre 31 zugeführt wird. Hierdurch wird das Steuergitter über den Kennlinienknick hinaus negativ vorgespannt. Die Belastungsinduktivität 21 führt in diesem Augenblick den maximalen Strom; dieser muß über die Kapazität 38 fließen, weil dies der einzige verbleibende Stromweg ist. Die Röhre 31 mit großem Verstärkungsfaktor ist jenseits des Kennlinienknicks vorgespannt.

Das gleiche trifft für die Röhre 32 mit kleinem Verstärkungsfaktor zu, wenn der Anschluß der Kapazitat 38, die mit der Kathode 29 der Röhre 32 verbunden ist, positiv aufgeladen ist. Gleichzeitig mit dem Stromverlust in der Induktivität 21 tritt eine Erhöhung der Aufladung der Kapazität 38 ein, bis der Strom in der Induktivität 21 Null wird; zu dieser Zeit erreicht die Spannung am Kondensator 38 ihren Maximalwert. Der Kondensator entlädt sich dann über die Induktivität 21 und über den Transformator 39, 40; es entsteht allmählich der umgekehrte Strom in der Induktivität 21, der schließlich nahezu den vorhergehenden Maximalwert erreicht.

Wenn die Spannung am Belastungskreis am Ende des Rücklaufes absinkt, fällt das Kathodenpotential der Röhre 32 mit dem kleinen Verstärkungsgrad ebenfalls ab, und die Röhre wird plötzlich für den umgekehrten Strom der Belastungsinduktivität 21 leitend und verhindert dadurch ein weiteres Absinken der Spannung am Belastungskreis durch die umgekehrte Aufladung der Kapazität 38. Der Ausgangsstrom der Röhre 32 erreicht sofort seinen Maximalwert am Ende des Rücklaufes, und zur gleichen Zeit wird kein Impuls mehr von der Röhre 30, welche die Röhre 31 verriegelte, abgegeben. Der Strom in der Röhre 31 steigt darauf während der nachfolgenden Zeilenlaufzeit allmählich an; der Strom im Ausgangskreis wird voll- go ständig durch die Wellenform der Spannung an der Steuerelektrode bestimmt. Gleichzeitig sinkt der Strom in der Röhre 32 allmählich; dies wird teilweise . durch die Spannungsänderung zwischen den Ausgangselektroden und teilweise durch die Wellenform der negativen Spannung an der Steuerelektrode 22 bedingt.

Da die Röhre 31 eine Schirmgitterröhre ist, besitzt die Anodenspannung keinen wesentlichen Einfluß auf den Anodenstrom. Aus diesem Grunde muß die ansteigende Stromcharakteristik in der Fig. 2 c während des Rücklaufes allein durch die abnehmende negative Spannung an. den Eingangselektroden verursacht werden. Die ausgezogene Kurve in der Fig. 2e stellt die Wellenform der benötigten Gitterspannung dar. Diese Wellenform weist negative Impulse auf, durch welche der Arbeitspunkt der Röhre 31 während des Rücklaufes jenseits des Knicks verlagert wird; ferner sind Sägezahnkomponenten während der Zeilenlaufzeit vorhanden. Diese Eingangsspannung für die 1x0 Röhre 31 wird vom Widerstand 33 und dem Kondensator 34 im Anodenkreis der Röhre 30 abgenommen. Der Widerstand 33 und der Kondensator 34 sind so bemessen, daß die Sägezahnkomponente, die durch die Röhre 30 von den zugeführten Synchronisierungsimpulsen während der Zeilenlaufzeit abgeleitet wird, eine Größe besitzt, welche den Arbeitspunkt der Röhre 31 am Anfang der Zeilenlaufzeit in die Nähe des Knicks verlagert; der Ausgangsstrom steigt dann stetig an, wenn die Gittervorspannung am Ende der Zeilenlaufzeit sich Null nähert.

Die Röhre 31 arbeitet normalerweise ohne Gitterstrom, obgleich ein kleiner Gitterstrom nicht unbedingt nachteilig zu sein braucht. Die Röhre 31 erhält eine Gittervorspannung, die durch die gestrichelte Linie E₀ in der Fig. 2 e dargestellt ist. In einigen Fällen kann

die Quelle für die Gittervorspannung der Röhre 31 fortgelassen werden, falls der kleine Gitterstrom über die Gitterableitung 37 ausreicht, um die notwendige Gittervorspannung zu erzeugen.

Der Ausgangsstrom der Röhre 32 ist sowohl von der Spannung des Belastungskreises abhängig, die durch die ausgezogene Kurve in der Fig. 2 b dargestellt wird, als auch von der Steuerspannung, die an die Steuerelektrode 22 der Röhre angelegt ist. Die Fig. 2f zeigt die verschiedenen Spannungswellenformen im Zusammenhang mit der Röhre 32. Die Kurve m, welche der Kurve in der Fig. 2 b entspricht, stellt die Spannung der Kathode 29 der Röhre 32 gegen Erde dar. Im Kreis der Ausgangselektrode 23 der Röhre ist eine Quelle für die negative Vorspannung vorgesehen, welche zusammen mit der Anodenspannungsquelle der Röhre eine feste Vorspannung gegen Erde erteilt, dies ist durch die Gerade E_a dargestellt. Die Gerade η stellt die Vorspannung der Steuerelektrode 22 der Röhre 32 dar, während die Kurve c den Verlauf ihrer Wechselspannung zeigt. Die Ausgangsspannung der Röhre 32, welche sich aus der Differenz zwischen den Kurven m und E_d bildet, steigt während der Zeilenperiode schwach an. Hierdurch wird der Ausgangsstrom der Röhre 32 erhöht; diese Stromzunahme ist erforderlich, um den Strom in dem Belastungskreis zu vergrößern. Das Absinken des Ausgangsstromes in der Röhre 32 wird durch eine Sägezahnspannung bewirkt, die der Steuerelektrode 22 zugeführt wird. Diese wird während der Zeilenlaufzeit negativer und reicht fast dazu aus, um die Röhre am Ende der Zeilenlaufzeit zu sperren. Diese Sägezahnspannung wird am Kondensator 41 abgenommen, der über die Spannungsimpulse am Belastungskreis integriert.

Das Zusammenwirken der Ausgangsströme der Röhren 31 und 32 zur Erzeugung des gewünschten Sägezahnstromes im Belastungskreis wird am besten mit Hilfe des Diagramms in der Fig. 3 erklärt. Die Vorspannungen der Röhre 31 mit großer Verstärkung sind im oberen Teil des Diagramms gezeigt, während diejenigen der Röhre 32 mit kleinem Verstärkungsfaktor im unteren Teil des Diagramms dargestellt sind. Die Ströme sind in entgegengesetztem Sinne aufgetragen, da sie in entgegengesetzten Richtungen durch den Belastungskreis fließen. Jede Kurve bezieht sich auf eine feste Vorspannung; diese wird bei den verschiedenen Kurven von Null ausgehend negativer. Die Kurven sind idealisiert als Geraden dargestellt; hierdurch wird der kleine Widerstand der Röhre 32 mit geringerer Verstärkung im Vergleich zu dem hohen Widerstand der Röhre 31 mit großer Verstärkung besser hervorgehoben. Die geschlossene Kurve r liefert den geometrischen Ort für Strom und Spannung an der Induktivität 21 während einer Periode; der Pfeil zeigt die Richtung, in welcher der geometrische Ort aufgezeichnet ist. Dieser geometrische Ort wird durch Auftragung des Stromes aus der Fig. 2 a gegenüber der Spannung in der Fig. 2 b erhalten. Während einer Zeilenperiode verändert sich die Spannung so langsam, daß der Strom in der Kapazität 38 vernachlässigt werden kann. Während der Rücklaufperiode werden die Röhren 31 und 32 beide gesperrt, so daß der Strom des Belastungskreises vollständig durch die Kapazität 38 fließen muß. Der Nebenschlußweg, der den Widerstand 42 und den Kondensator 41 enthält, besitzt eine so große Impedanz, daß der Strom hier vernachlässigt werden kann. Am Ende des Rücklaufes schneidet die Kurve r die Kurve für die Vorspannung Null der Triode 32; hier erreicht der Ausgangsstrom der Röhre 32 seinen Maximalwert. Der Ausgangsstrom der Röhre 32 nimmt dann während der folgenden Zeilenperiode ab; zur gleichen Zeit steigt der Ausgangsstrom der Röhre 31 auf seinen Maximalwert.

Die Abnahme des Stromes in der Röhre 32 und das Ansteigen des Stromes in der Röhre 31 sind durch die gestrichelten Linien s und t dargestellt. Der Gesamtstrom des Belastungskreises während der Zeilenlaufzeit ist gleich der Differenz zwischen den Größen der Kurven s und t; diese wird durch die ausgezogene Linie u dargestellt.

Der Generator 18 in der Fig. 1 ist im wesentlichen ein Verstärker, welcher durch die von der Apparatur 20 angelegten positiven Synchronisierungsimpulse betrieben wird. Infolge der an die Röhre 32 angelegten Rückkopplungsspannung arbeitet die Röhre während der Zeilenlaufzeit als negativer Widerstand. Diese Charakteristik wird durch den umgekehrten Verlauf der Neigung der Kurve s in der Fig. 3 dargestellt. Diese negative Widerstandscharakteristik wird durch gleichzeitige Änderung der Spannungen an den Steuerelektroden und an den Ausgangselektroden in entgegengesetztem Sinne in bezug auf die Kathode erhalten. Dieser negative Widerstand ist wesentlich für die Kompensation der Krümmung auf der Sägezahnwelle während der Zeilenlaufzeit. Dies würde andererseits durch den Serienwiderstand im Belastungskreis des Systems bei gleichzeitiger Vergrößerung der Amplitude des sägezahnförmigen Ausgangsstromes bewirkt werden.

Die Röhre 32 mit kleinem Verstärkungsfaktor besitzt einen inneren Widerstand, der wesentlich kleiner ist als die Impedanz des Belastungskreises bei der Sägezahnfrequenz. Die Zeitkonstante des Kreises, der aus der Induktivität des Belastungskreises und dem inneren Widerstand der Röhre 32 besteht, ist gleich oder größer als die Zeilenlaufzeit des Systems. In einer anderen Ausführungsform liegt die Größe der Zeitkonstanten innerhalb der Grenzen von ¹Z₃ bis zum 3fachen Wert der Zeilenlaufzeit.

Es kann zweckmäßig sein, die durch den Widerstand des Belastungskreises verursachte Krümmung durch Benutzung einer höheren Sägezahnspannung als erforderlich auszugleichen und sodann den Widerstand 45 so einzuregulieren, um die genaue Kompensation der Krümmung während der Zeilenlaufzeit zu erzielen. Diese Einstellmöglichkeit ist zweckmäßig, da sie den Verlauf der Krümmung ändert, ohne aber auf die Amplitude des Sägezahnstromes merklich einzuwirken. iao

In der Fig. 4 ist eine Abänderung der Schaltung von Fig. ι dargestellt. Es ist ein Rückkopplungskreis vorgesehen; als Generator dient ein Oszillator, welcher durch einen verhältnismäßig schwachen Impuls von kurzer Dauer zu Beginn der Rücklaufperiode synchronisiert wird. Dies ist die gebräuchliche Methode

zur Synchronisierung, und bei dieser Ausführungsform werden auch die üblichen Zeilenfrequenzimpulse von der Apparatur 20 abgeleitet. Die'gleichen Schaltelemente haben in den beiden Figuren gleiche Bezugszeichen erhalten. Der Rückkopplungskreis in der Fig. 4 enthält einen Kondensator 50, der zwischen der Anode 25 der Röhre 31 und der Steuerelektrode der Röhre 30 geschaltet ist. Ferner ist ein Kopplungskondensator 51 im Eingangskreis der Röhre 30 vor- gesehen. Die Kapazität 53 stellt die Eigenkapazität des Eingangskreises der Röhre 31 dar, die parallel zum Kondensator 51 liegt; es wird hierdurch mit dem Kondensator 50 ein Spannungsteiler parallel zum Ausgangskreis der Röhre 31 gebildet. Der Eingangskreis der Röhre 30 kann mit einer Gitterableitung 54 versehen sein.

Ein kapazitiver Strom fließt von dem Anodenkreis der Röhre 31 über die Kondensatoren 50 und 51 zum Synchronisierungskreis; hierdurch kann eine Störung der normalen Synchronisierung verursacht werden. Aus diesem Grunde wird die Rückkopplung auf den Synchronisierungskreis zweckmäßigerweise durch einen Kondensator 52 neutralisiert, der zwischen die Anode der Röhre 30 und einen Anschluß des Kondensators 51 geschaltet ist. Die Neutralisation wird dadurch erreicht, daß die Rücklaufimpulsspannungen an den Anoden der Röhren 30 und 31 die entgegengesetzte Polarität aufweisen. Die folgende Gleichung liefert die Beziehung zwischen den Spannungen und den Elementen des Neutralisationskreises:

Qa (Qo + Ql + Q3) _ ^2_ ' IS

Cf* 77* * V '

50^51 -⁰I

Durch die Kennziffern werden hierbei die entsprechenden Schaltelemente in der Fig. 4 bezeichnet, während E_x und E₂ die Impulsspannungen an den Anoden der Röhren 30 und 31 sind. Dieser Neutralisationskreis besitzt während der Zeilenperioden keinen Einfluß, da die kapazitiven Ströme dann sehr klein sind.

Die Arbeitsweise der Schaltung Fig. 4 gleicht im wesentlichen derjenigen der Fig. 1. Der Zeitraum, in welchem der Oszillator in der Abwesenheit von Synchronisierungsimpulsen frei schwingt, ist etwas größer gewählt als die Periode der Synchronisierungsimpulse. Jeder positive Synchronisierungsimpuls ruft einen Stromimpuls in der Röhre 30 hervor; hierdurch wird die Zeilenperiode kurz vor dem Ende unterbrochen und der Rücklauf begonnen. Die Gitterableitung 54 der Röhre 30 in der Fig. 4 kann so gewählt werden, daß die Röhre für Synchronisierungsimpulse am Ende der Zeilenlaufzeit empfindlicher wird. Dies ist vorteilhaft, da hierbei eine weniger feste Kopplung mit dem Synchronisierungskreis erforderlich ist, und dadurch wird die Störungsempfindlichkeit vermindert, die das normale Arbeiten des Systems beeinträchtigen könnte. Der Rückkopplungskreis führt normalerweise der Eingangselektrode der Röhre 30 einen starken kurzen positiven Impuls während des Rücklaufes zu und einen schwachen langen negativen Impuls während der Zeilenlaufzeit. Der Widerstand 54 wird daher so bemessen, um einen Teil des schwachen· negativen Impulses während der Zeilenperiode abzuleiten, daß die Gittervorspannung der Röhre 30 während der Zeilenlaufzeit allmähüch abnimmt und schließlich nur ein Synchronisierungsimpuls von kleiner Amplitude am Ende der Zeile benötigt wird, um die Röhre 30 zu entriegeln. Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in der Fig. 5 dargestellt. Die Schaltelemente, welche den vorhergehenden entsprechen, haben die gleichen Bezugszeichen. Die Fig. 5 enthält einen Autotransformator 39', 40'; die Funktion der Röhre 30 in der Fig. 4 wird von einem Rückkopplungstransformator übernommen. Die Vorspannung für die Röhre 31 wird von dem Kathodenwiderstand 60 geliefert, der durch den Kondensator 61 überbrückt ist. Die Vorspannung für die Steuerelektrode 22 der Röhre 32 wird durch die Widerstände 63 und 64 erzeugt, die zwischen der Anode 22 und Erde geschaltet sind. Die Anode 22 erhält über den Widerstand 62 mit parallel geschaltetem Kondensator 65 eine stetige Vorspannung; dieser Widerstand ist vorzugsweise einstellbar. Die Röhre 32 enthält einen Heizfaden, der durch eine besondere Wicklung des Netztransformators gespeist wird; diese Wicklung ist so eingerichtet, daß sie gegenüber anderen Teilen des Transformators eine möglichst kleine Kapazität aufweist. Auf diese Weise wird keine bedeutsame Kapazität dem Belastungskreis zugeführt.

Der Rückkopplungskreis des Oszillators in Fig. 5 dient dazu, der Eingangselektrode der Röhre 31 die Wellenform gemäß der Fig. 2 e zuzuführen und gleichzeitig die störende Rückkopplung auf die Quelle der Synchronisierungszeichen 20, von welcher die erforderlichen negativen Synchronisierungsimpulse abgeleitet werden, zu neutralisieren. Dieser Rückkopplungs- und Neutralisierungskreis enthält die Wicklungen 66 und 67 am Ausgangstransformator des Oszillators; die Synchronisierungseinrichtung 20, die Kondensatoren 68 und 69, die Wicklung 67 und der Widerstand 70 liegen in Serie im Eingangskreis der Röhre 31. Die Wicklung 66, der Widerstand 73 und der Kondensator 68 dienen zur Erzeugung einer Sägezahnrückkopplungsspannung am Kondensator 68 im Eingangskreis der Röhre 31, während die Widerstände 70, 71 und 72 und der Kondensator 74 den Neutralisierungskreis vervollständigen. Die Kapazität 75 stellt die Gitter-Kathoden-Kapäzität der Röhre 31 und ihres zugeordneten Kreises dar.

In der Schaltung Fig. 5 sind drei Spannungskomponenten in Serie im Eingangskreis der Röhre 31 vorhanden, nämlich die Synchronisierungsimpulse von der Quelle 20, eine vom Kondensator 68 abgeleitete Sägezahnkomponente und die Transformatorenspannung der Wicklung 67, welche hauptsächlich einen starken negativen Impuls während des Rücklaufes abgibt. Die Bedingungen für die Neutralisation sind:

■^66 _ Ql _ ^n (_o\

N,

67

Q₄

70

Mit N, C und R sind die Windungszahl, die Kapazität und der Widerstand bezeichnet, während durch die Kennziffern die entsprechenden Schaltelemente in der Fig. 5 gekennzeichnet sind. Durch die Widerstände 70 und 71 sollen hochfrequente Einschwingvorgänge gedämpft werden, welche sonst im Eingangskreis der

Röhre 31 besonders am Anfang der Zeilenperiode auftreten könnten. Um ebenfalls den kleinen, jedoch unerwünschten Strom, der durch die Sägezahnspannung am Gitter der Röhre 31 während der Zeilenlaufzeit entsteht, zu neutralisieren, kann der Kreis nach folgender Gleichung bemessen werden:

ίο Der Widerstand 72 dient ebenfalls als Gitterableitung für die Röhre 31. Die nachstehend angegebenen Größen für die einzelnen Schaltelemente dienen zur Erläuterung und können in der Schaltung Fig. 5 benutzt werden:

Röhre 31 —

Röhre 32 —

Widerstand 42 1 Megohm

Widerstand 45 ο bis 10 Ohm

Widerstand 60 700 Ohm

^ao Widerstand 62 9 000 Ohm

Widerstand 63 10 Megohm

Widerstand 64 10 Megohm

Widerstand 70 5 000 Ohm

Widerstand 71 15 000 Ohm

Widerstand 72 1 Megohm

Widerstand 73 0,1 Megohm

Kapazität 38 ungefähr 100μμ¥

Kapazität 41 ΐοομμ F

Kapazität 43 ο,οοίμF

Kapazität 61 ι μ F

Kapazität 65 τμ¥

Kapazität 68 δοομμ F

Kapazität 69 5οομ μ F

Kapazität 74 %ομμΈ

Kapazität 75 (teilweise im

Transformator) 6ομμ~Ε

Spannungsquelle für die

Röhren 31 und 32 300 V

Wicklung 39' 420 Windungen

Wicklung 40' 70 Windungen

Wicklung 66 210 Windungen

Wicklung 67 70 Windungen

Induktivität 21 2 mHy

Zeilenfrequenz 13,230 Perioden

-r,.. , , .- , , Rücklaufzeit

Rücklauf faktor= —7—7- 0,12

Zeuenlatiizeit

Die Impulse von der Quelle 20 haben die Größenordnung von — 5 bis —10 V.

Die Erfindung ist im vorliegenden Falle nur in bezug auf den Zeilenfrequenzkanal beschrieben worden; die Schaltung kann aber ebenfalls auf den Generator 19 für die Zeilenzugfrequenz angewendet werden.

Claims (13)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   I. Schaltung zur Erzeugung eines sägezahnförmig verlaufenden Stromes mit einer praktisch linearen Stromflanke in einem vorwiegend induktiven Belastungskreis mittels zweier im Gegentakt gesteuerter und mit ihren Ausgangselektroden in entgegengesetztem Sinne mit dem Belastungskreis verbundener Entladungsröhren, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Entladungsröhre (Hauptröhre) eine solche mit geringer Anodenrückwirkung, vorzugsweise eine Schirmgitterröhre, und die andere (als Hilfsröhre dienende) eine Entladungsröhre mit wesentlich größerer Anodenrückwirkung ist, wobei den Steuergittern der Röhren so gewählte Spannungen zugeführt werden, daß der Ausgangsstrom der Hilfsröhre sich während des Ablaufes der erwähnten, praktisch linearen Flanke in entgegengesetztem Sinne zu der Änderung des Ausgangsstromes der Hauptröhre ändert.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsfaktor der Hauptröhre größer als 10 ist und vorzugsweise zwischen den Grenzen von 10 und 1000 liegt, während der Verstärkungsfaktor der Hilfsröhre kleiner als 3 ist und vorzugsweise zwischen den Grenzen von ¹Z₁₀ und 3 liegt.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Steuermittel, z. B. Spannungsteiler, eine Spannung vom Belastungskreis abgenommen und der Steuerelektrode der Hilfsröhre nach Art einer Rückkopplungsanordnung zugeleitet ist.
4. 4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Steuerspannung der Hauptröhre über Steuermittel vom Belastungskreis hergeleitet ist, so daß die Hauptröhre selbständig periodische Schwingungen erzeugt.
5. 5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel der Hauptröhre einen Rückkopplungsweg von den Ausgangselektroden zu den Eingangselektroden der Röhre enthalten.
6. 6. Schaltung nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Widerstand der Hilfsröhre während des Ablaufes der praktisch linearen Stromflanke wesentlich kleiner ist als die Impedanz des Belastungskreises.
7. 7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptröhre vor Beginn der erwähnten praktisch linearen Stromflanke gesperrt und bei ihrem Beginn durch die Steuermittel stromdurchlässig gesteuert ist.
8. 8. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel für die Hilfsröhre eine Reihenschaltung eines Kondensators mit einem Widerstand enthalten.
9. 9. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel für die Hauptröhre einen aus einer Kapazität und einem Widerstand bestehenden Spannungsteiler enthalten, der an die Ausgangselektroden der Hauptröhre angeschlossen ist und von diesen eine Sägezahnspannung ableitet, die den Eingangselektroden der Hauptröhre zugeleitet ist.
10. 10. Schaltung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des durch die Induktivität des Belastungskreises und den inneren Widerstand der Hilfsröhre gebildeten Gliedes während des Ablaufes der erwähnten prak-

    tisch linearen Flanke mindestens die gleiche Größenordnung besitzt wie die Dauer des Ablautes dieser Flanke.
11. 11. Schaltung nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des durch die Induktivität des Belastungskreises und den inneren Widerstand der Hilfsröhre gebildeten Gliedes während des Ablaufes der erwähnten praktisch linearen Flanke größer als ¹I₃ und kleiner als das 3fache der Dauer des Ablaufes dieser Flanke ist.
12. 12. Schaltung nach einem der Ansprüche ι bis ii,

    dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsröhre eine Entladungsröhre mit mindestens einer Kathode, einer Ausgangselektrode und einer Steuerelektrode verwendet ist, in welcher die Steuerelektrode von der Kathode eine größere Entfernung besitzt als die Ausgangselektrode.
13. 13. Schaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsröhre eine mit Steuergitter und Anode versehene Entladungsröhre verwendet ist, deren Gitter als Ausgangselektrode und deren Anode als Steuerelektrode geschaltet ist.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

    1 5543 11.53