DE963068C - Schaltung zur Erzeugung linear ansteigender Saegezahnstroeme - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 2. MAI 1957

Die Erfindung· bezieht sich auf Verbesserungen

von Ablenkschaltungen für Kathodenstrahlröhren, bei denen mit einer vorgegebenen Signalkurvenform eine erhebliche Leistung entwickelt werden muß, beispielsweise für moderne Fernsehempfänger.

Die Signalkurvenform wird häufig zunächst mit geringer Leistung in einer Generatorstufe hergestellt und sodann über eine Leistungsverstärkerstufe gegeben, in welcher der notwendige Leistungspegel, und zwar unter Umständen bei geringer Spannungsverstärkung, gewonnen wird. Gelegentlich erfordert eine derartige Leistungsyerstärkerstufe einen sehr erheblichen Steuerstrom. Dieser hohe Steuerstrom führt zusammen mit dem hohen Kopplungswiderstand zu Kurvenformverzerrungen, die eine unzulässige Größe annehmen können.

Zum Beispiel ist es beim Fernsehen gebräuchlich, in den Ablenkspulen einer Kathodenstrahlröhre für Bildwiedergabezwecke eine sehr hohe Leistung aufzuwenden. Dabei wird üblicherweise die für die Ablenkströme gewünschte Kurvenform, die gewöhnlich ein Sägezahn ist, mittels eines 'Sperrschwingers, eines Multivibrators oder mittels einer Schaltung, bei welcher ein Kondensator über eine Röhre entladen wird und sich am Kondensator ein sägezahnförardger Spannungsverlauf einstellt, erzeugt. Diese Signalkurvenform wird dann meistens kapazitiv an eine Elektronenröhre angekoppelt, deren Anoden-

krei,s transformatorisch an geeignete Ablenkspulen angeschlossen ist. Die Röhre hat die Aufgabe, die für die Ablenkspulen erforderliche Leistungshöhe herzustellen. Wenn man zur Erreichung größerer Empfangsbilder größere Kathodenstrahlröhren verwendet, so steigt auch die erforderliche Ablenkleistung. Dadurch wird es nötig, die Leistungs',-V'eristärkerröhre gegenüber den heute für Heimempfänger verwendeten Typen zu vergrößern, ohne ίο den linearen Verstärkungsbereich dieser Röhren zu überschreiten.

Die Bedeutung und den Umfang dieser Schwierigkeiten erkennt man bereits daran, daß bei Hedm;-fernsehempfängern häufig eine Nidhtlinearität am unteren Ende der Kennlinie auftritt. Bei den meisten kommerziellen Fernsehempfängern zeigt diese Nichtlinearität oder Kompression eine starke Belastung der Leistungsverstärkerröhre für die Vertikalablenkrichtung an. Zur Lösung dieses Problems sind bei manchen Schaltungen komplizierte und mit Gegenkopplung arbeitende Korrekturschaltungen in Verbindung mit Mitteln zur Leistungssteigerung für die Endröhre verwendet worden. Jedooh sind diese Schaltungen zur Erreichung einer linearen Vertikalablenkung recht kostspielig.

Die Erfindung bezweckt daher eine Leistungsverstärkerstufe zu schaffen, die eine 'erhebliche Leistung bei minimaler Verzerrung liefern kann. Ferner soll die Leistung 'einer gegebenen Endröhre gut ausgenutzt werden. Außerdem wird gemäß der Erfindung ein großer Ablenkwinkel bei hoher Ablenkleistung ohne Verlust an Linearität erreicht. Weiterhin wird eine !einfache, billige und doch sehr wirksame Schaltung zur Erzeugung und Verstärkung von Ablenksignalen für Ablenksysteme mit guter Linearität bei leinem erheblichen Leistungspegel geschafien.

Gemäß der Erfindung enthält die Schaltung eine erste Röhrenstufe, an die ein erster Eingangskreis angeschlossen ist und in der die Röhre wenigstens eine Anode enthält. Eine zweite Stufe enthält eine zweite Röhre mit wenigstens einer Steuerelektrode, wobei die Anode der ersten Stufe an diese 'Steuerelektrode angeschlossen ist und wobei eine weitere Kopplungseinrichtung zwischen diesen beiden Stufen zur Übertragung von Signalenergie aus dem ersten Eingangskreis auf die Steuerelektrode der zweiten Stufe vorgesehen ist, um die Spannung an der Steuerelektrode zusätzlich zu beeinflussen.

Fig. ι und 2 zeigen zwei verschiedene Ausfüjhrungsformen der Erfindung.

Fig. ι enthält in Blockdarstellung einen sogenannten Abstimmteil 10, der auch eine Mischstufe bekannter Art umfaßt und an eine Antenne 12 angeschlossen ist. An diesen Abstimmteil schließt sich ein Zwischenfrequenzverstärker 14 und ein Detektor 16 an. An der Klemme 18 tritt also das demodulierte: Fernsehsignal auf. Dieses gelangt über einen Videoverstärker 20 an die Steuerelektrode einer BiIdwiedergaberöhre 22.

Von der Klemme 18 aus wird das Fernsehsignal außerdem in bekannter Weise einer Trennstufe 24 zugeführt, in welcher der Synchronisieranteil abgetrennt wird und von welcher er über die Leitung 30 eine Zeilenablenkschaltung 28 erreicht. Das vertikale Synchronisiersignal wird der innerhalb der punktierten Umrandung 32 liegenden Vertikalablenkschaltung über die Leitung 34 zugeführt. Diese Schaltung enthält die Erfindung.

Die Vertikalablenkschaltung enthält die Röhren 36, 38 und 40. Die Röhre 36 arbeitet als Verstärker und wird mit dem ankommenden Vertikalsignal über die Leitung 34 gespeist und verstärkt dasselbe vor der Zuleitung zu der Eingangsklemme 42. Die Röhren 3.8 und 40 sind als Multivibrator geschaltet, der einen Sägezahn 44 an die Röhre 40 liefert. Der Ausgangszweig der Röhre 40 enthält einen Spartransformator 46, dessen Außenklemmen zwischen die Anode 48 und einen positiven Spainnungspunkt 50 geschaltet sind. Die positive Spannung für das Schirmgitter 54 der Fünfpoiröhre 40 wird über eine Leitung 56 zugeführt. Parallel zu dem Spartransformator 46 liegt ein Kondensator 58, der die Aufgabe hat, den auf kapazitivem und induktivem Wege übertragenen Einfluß der Zeilenablenkspule auf die Vertikalablenkspule auszuschalten. In an sich bekannter Weise ist 'die Vertikalablenkspule W an die Klemmen 60 und 62 des Spartransformators angeschlossen.

Die Erzeugung des Sägezahns 44 mittels des Multivibrators bedarf keiner ausführlichen Erläuterung.

Kurz gesagt, wird über die Dreipolröhre 38 mit ihren Aufladewiderständen 64 und 66 der Kondensator 68 entladen. Zu diesem Kondensator und den mit ihm in Serie geschalteten Widerständen 76 und 78 liegt noch der Kondensator 74 parallel. Der Widerstand 76 stellt zusammen mit den Widerständen 78 und 84 den bekannten Widerstand zur Erzeugung einer Spannungsspitze in der Sägezahnspannung dar. Der Widerstand 78 wird so groß gemacht, daß er in seinem Einfluß auf diese Spannungsspitze vernachlässigt werden kann. Außerdem ist eine linearisierende Gegenkopplung in Gestalt des Widerstandes 80 des Kondensators 82 und der Widerstände 84 und 78 vorhanden. Vermöge dieser Schaltelemente wird das im Ausgangszweig der Röhre 40 entstehende Signal im entzerrenden Sinne auf den Eingangskreis der Röhre 40 zurückgekoppelt. Der Sägezahn 44, der an der oberen Klemme des Kondensators 68 entsteht, wird über den Kondensator 86 kapazitiv auf die Steuerelektrode der Röhre 40 gegeben. Wegen des über den Widerstand !, den Kondensator 90, den Kondensator 92 und den Widerstand 94 auf die Eingangsseite der Röhre 38 gegebenen Signals treten 'Sperrschwingungen zwischen der Röhre 38 und der Röhre 40 auf. Die positiven Halbwellen des von der Anode 48 auf die Steuerelektrode 96 zurückgekoppelten Signals rufen einen Gitterstrom in der Röhre 38 hervor, welcher sodann zu einer negativen Spannung an der Steuerelektrode 96 wegen des den Kondensator 100 aufladenden Gitterstromes führt. Diese Spannung hat den bei 98 dargestellten, für einen Sperrschwinger charakteristischen Verlauf. Die Zeitkonstante des 125-Kondensators 100 zusammen mit dem gesamten

Widerstand zwischen der Steuerelektrode 96 und der Kathode 102 bestimmt die Arbeitsfrequenz des Multivibrators. Um die Multivibratorfrequenz auf einen etwas kleineren Wert als die Frequenz der einlaufenden Synchronisierknpulse einzuregeln, ist ein einstellbarer Widerstand 104 vorgesehen.

Gemäß der Erfindung dient der Gitterableitstrom. der Röhre 3 8 zur Erzeugung einer Vorspannung. In Fig. ι geschieht dies durch den Widerstand 106, der in Reihe mit dem Widerstand 104 über einen weiteren Widerstand 108 an Erde liegt. Zum Widerstand 106 liegt noch ein fester Widerstand 110 parallel, um den Bereich der L.inearitätskorrektur beeinflussen zu können. Die Kathode 112 der Aus.-gangsröhre 40 ist unmittelbar mit Erde verbunden, während die Steuerelektrode 114 über einen geeigneten Gitterableitwiderstand 116 an dem Schleifkontakt n 8 des Potentiometers 106 liegt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 tritt die Spannung 98 teilweise an dem Schleifkontakt des Potentiometers 106 auf. Da die Vorderfront 98a des Spannungsverlaufes 98 dem Rücklauf 44^ der Ablenkkurve 44 entspricht, so sieht man, daß die Vorspannung der Röhre 40 während der Dauer einer Sägezahnperiode immer positiver wird. Dadurch wird die Verstärkung der Röhre 40 bis zum Ende der Ablenkperiode erhöht, und es wird eine Amplitudendehnung für den positiven Teil des Sägezahns erreicht.

"3o Dieser erfindungsgemäße Effekt ist durch die Kurven i2O_a und 1204, welche den Ablenkstrom in den Vertikalspulen darstellen, veranschaulicht. Der obere Teil der Spannung I2o_o zeigt die für die bisherigen Schaltungen typische Kompression. Diese rührte dort hauptsächlich von der Größe der kapazitiven und ohmschen Kopplungselemente her, die zur Ankopplung des Sägezahns an die Ausgangsröhre 40 dienten und von den nicht linearen Eigenschaften der Röhre 40, wenn diese eine hohe Leistung zu liefern hat. Die Kurve 120& ist der gemäß der Erfindung erzielte Ablenkstrom. Die Abnahme der negativen Spannung an der Ausgangsröhre gegen das Ende der Ablenkperiode beseitigt die obenerwähnte Kompression des positiven Teiles des Sägezahns und erzeugt eine gute Linearität. Durch Einstellung der Größe der Spannung, die der Sägezahneingangsspannung der Röhre 40 überlagert wird, und durch Einstellung des Mittelwertes der Vorspannung an der Steuerelektrode der Endröhre kann eine Beeinflussung der Linearität erreicht werden. Daher kann man am Potentiometer 106 die Linearität einstellen.

Ein weiteres neues Merkmal der Erfindung liegt darin, daß die Leistungsendröhre mit geerdeter Kathode betrieben werden kann. Man braucht also nicht mehr einen Spannungsabfall am einem Widerstand in der Kathodenzuleitung, wie bei nahezu allen bekannten Vertikalablenkschaltungen, in Kauf zu nehmen. Die Zunahme der Anodensparamng, welche sich aus der Benutzung des Gitterableitstromes der vorhergehenden Röhre zur Vorspannung des Steuergitters ergibt und welche die Kathode unmittelbar zu erden erlaubt, ermöglicht in gewissen Fällen eine Vergrößerung der Ablenkamplitude um 35%. Die geeignete Vorspannung für das Steuergitter 114 kann natürlich am Schleifkontakt 118- eingestellt werden. Durch geeignete Bemessung ,des Widerstandes Iiο im Vergleich zur Größe des Widerstandes 106 in Verbindung mit den übrigen Widerständen, über welche der Gitterableitstrom der Röhre 38 fließt, läßt sich der Bereich der Vorspannung am Gitter 114 bestimmen.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Dort dient ein gewöhnlicher Sperrschwinger 124 zur Erzeugung eines Sägezahns 126 für die Speisung der Dreipolröhre 128. Die Kathode 130 dieser Röhre kann wieder unmittelbar geerdet werden, und man braucht daher keinen Verlust an Erregerspannung durch den Spannungsabfall an einem Kathodenvorwiderstand in Kauf zu nehmen. Bei direkter Erdung der Kathode wird die Vorspannung des Steuergitters 132 durch den Gitterableitstrom des Sperrschwingers 124 hergestellt.

Der Sperrschwinger 124 ist in üblicher Weise ausgeführt und enthält einen Transformator 134, welcher den Anodenstrom im anfachenden Sinne auf die Eingangsseite der Röhre überträgt. Dabei entsteht dann der bekannte SpannungsVerlauf 136 am Steuergitter 138. Da die Röhre 124 während des größten Teiles der Ablenkperiode verriegelt ist, wird der Kondensator 140 über den Widerstand 142 aufgeladen und schließlich .über idie Röhre 124 wieder entladen, wodurch der Sägezahn 126 entsteht. Die Frequenz des Sperrschwingers wird in 'bekannter Weise mittels des Widerstandes 143 geregelt, der die Zeitkonstante des /?C-Gliedes 143, 144 zu beeinflussen gestattet.

Gemäß der Erfindung erzeugt der Gitterstrom der Röhre 124 eine negative Spannung an dem zur Linearitätseinstellung dienenden Potentiometer 162. Diese negative Spannung wird über die Leitung 146 an eine Klemme 148 im Steuerkreis der Röhre 128 übertragen. Ein Teil der Sperrschwingungen 136 tritt natürlich an dem Widerstand 150 auf und bewirkt dort eine Linearitätsbeeinflussung in der an Hand der Fig. 1 erläuterten Weise. Das resultierende Ablenksignal, welches an den Klemmen 152 und 154 auftritt, kann, wie in Fig. 1, einer Ablenkspule zugeführt werden.

Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist natürlich nicht auf Vertikalablenkschaltungen für Fernsehempfänger beschränkt, sie kann vielmehr ganz allgemein in Verbindung mit Kathodenstrahlröhren Verwendung finden, bei denen eine sägezahnförmige Ablenkung gefordert wird.

Ferner erkennt man, daß die Erfindung nicht auf die Kombination einer Linearitätskorrektur und einer Vorspannungserzeugung in einer Endstufe beschränkt ist. Durch Verwendung geeigneter Parallelkondensatoren zu den Widerständen 106 und 150 läßt sich die Linearitätsbeeinflussung ausschalten und gleichzeitig die Vorspannungserzeugung beibehalten, so daß die Endröhre besser ausgenutzt wird. Andererseits kann durch eine kapazitive Ankopplung der zur Liiiearitätseinstellung

dienenden Spannung von der Sperrschwingerstufe an das Steuergitter der Endröhre 128 in Fig. 2 (über den Kondensator 160) die Linearitätskorrektur gemäß der Erfindung ohne die erfindungs,-gemäße Erzeugung einer negativen Vorspannung für die Endröhre beibehalten werden. Zur Veranschaulichung dieser Seite der Erfindung kann man den normalerweise geschlossenen Schalter 158 in Fig. 2 öffnen, so daß der Kondensator 160 in die Leitung eingeschaltet wird. In der Kathodenzuleitung der Röhre 128 ist ein /?C-Glied für den Betrieb mit geöffnetem Schalter 158 eingezeichnet. Wenn der Schalter 158 geschlossen ist, so kann man die Kathode 130 unmittelbar erden.

Claims (12)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Sägezahnschaltung für eine Kathodenstrahlröhre, bei welcher die Anode einer ersten Sägezahnschwingungen erzeugenden Röhre an das

ao Gitter einer zweiten, als Leistungsverstärker arbeitenden Röhre mit nichtlinearer Kennlinie angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der ersten Röhre Gitterstrom auftritt und daß ■das Gitter der ersten Röhre mit dem Gitter der zweiten Röhre gekoppelt ist, 'derart, daß die Gitterspannung der zweiten Röhre im Sinne einer Korrektur der Nichtlinearität beeinflußt wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung zwischen den beiden Gittern eine Gleichstromkopphing ist und die Vorspannung des zweiten Gitters beeinflußt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopplung zwischen den beiden Gittern verstellbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 'daß die auf das Gitter der zweiten Röhre zu übertragende Spannung in einem an das erste Gitter angeschlossenen Kreis und in dem Gitterkopplungszweig in Abhängigkeit von dem Gitterableitstrom des ersten Gitters erzeugt wird.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Rückkopplung-szweig zwischen der Anode der zweiten Röhre und dem Gitter der ersten.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der ersten Röhre auf das Gitter der ersten Röhre zurückgekoppelt wird.

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, 'daß die vom Gitter der ersten Röhre auf das Gitter der zweiten Röhre übertragene Spannung einen solchen Verlauf besitzt, daß die Abweichungen des von der zweiten Röhre gelieferten Sägezahns von dem gewünschten Sägezahnverlauf kompensiert" werden.'

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Röhre als Sperrschwinger geschaltet ist und daß ihr Gitter nur während Intervallen, die kurz gegenüber der Periodendauer des Sägezahns sind, Strom führt.

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche ι und 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopplungszweig zwischen den beiden Gittern nur Wechselspannungen überträgt.

10. Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Gitter der ersten auf das Gitter der zweiten Röhre übertragene Spannung die lange Flanke des auf der Auegangsseite der zweiten Röhre erscheinenden Sägezahns linearisiert.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß Gitterstrom nur bei den positiven Spitzen des über den Rückkopplungszweig übertragenen, in der Ablenkeinrichtung einer Kathodenstrahlröhre eines Fiernsehempfängiers erzeugten Sägezahns auftritt.

12. Einrichtung- nach Ansprach 8, dadurch gekennzeichnet, daß. Gitterstrom nur während der positiven, am Gitter der ersten Röhre liegenden Synchronimpulse auftritt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 363 480.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 609 706/152 10.56 (609 873 4.57)