DK145750B - Kredsloeb til frembringelse af en tilnaermet parabolsk boelgeform - Google Patents

Description

/TS.

(19) DANMARK

lp (12) FREMLÆGGELSESSKRIFT od 145750 B

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 5388/75 (51) |nt.CI.3 Η 0Λ N 9/28 (22) Indieveringsdag 28. nov. 1575 H 03 K 6/04 (24) Løbedag 28. nov. 1975 (41) Aim. tilgængelig 30 · maj 1978 (44) Fremlagt 14. féb. 1983 (86) International ansøgning nr. - (86) International indleveringsdag - (85) Videreførelsesdag - (62) Stamansøgning nr. -

(30) Prioritet 29· nov. 1974, 528372, US

(71) Ansøger RCA CORPORATION, New York, US.

(72) Opfinder William Henry Barkow, US.

(74) Fuldmægtig Ingeniørfirmaet Budde, Schou & Co.

(54) Kredsløb til frembringelse af en tilnærmet parabolsk bølge= form.

Opfindelsen angår et bølgeformfrembringende kredsløb til frembringelse af en parabolsk bølgeform ud fra en savtandsspænding som nærmere angivet i indledningen til krav 1. q I multistrålefremvisningsanlæg, såsom de i farvefjern- D synsmodtagere anvendte, anvendes parabolske strømbølgeformer 2 med linie- eller billedafsøgningsfrekvens ofte sammen med O passende apparater til dynamisk konvergering af strålerne på j- t a _ billedrørets betragtningsskræm. Der anvendes forskellige typer kon- vergensapoarater til dette formål. F.eks. anvendes elektromagne- , 145750 2 ter anbragt rundt om ydersiden af rørhalsen og aktiveret med parabolske strømme til aktivering af polsko inden i halSen til udøvelse af magnetiske kræfter på strålerne for at konvergere disse.

Også spoler kan være anbragt rundt om ydersiden af billedrøret og aktiveres med parabolske strømme til dannelse af magnetiske felter inden i røret til placering af strålerne. I nogle tilfælde kan parabolske strømme aktivere afbøjningsspolerne eller dele af disse eller spoler, der udgør en del af afbøjningsåget, til dannelse af magnetiske felter til konvergering af strålerne.

Impulser og savtandbølgeformer med linie- og billedaf-søgningsfrekvens, der uddrages fra linie- og billedafbøjningskredsløbene, anvendes ofte som kilde for bølgeformer, ud fra hvilke de ønskede parabolske bølgeformer dannes. Impulserne kan integreres dobbelt under anvendelse af reaktive kredsløbselementer, og savtandbølgeformerne kan integreres én gang til frembringelse af den parabolske bølgeform. Undertiden udgør induktansen af spolen, der anvender strømmen, en del af det reaktive bølgeformende kredsløb. Imidlertid kræver reaktive bølgeformende kredsløb ofte forholdsvis dyre reaktive komponenter, og den parabolske bølgeform får ikke den ønskede symmetri eller usymmetri.

Undertiden er induktansen af spolerne, der anvender de parabolske strømme, for stor eller for lille til,at den kan danne en del af det indgående bølgeformkredsløb, og der må indføjes yderligere reaktive kredsløb i kredsløbet.

Det er kendt, at et brokredsløb, såsom en diodebro, kan anvendes til dannelse af tilnærmede parabolske bølgeformer ud fra savtandbølgeformer. Imidlertid kan de hidtil kendte bølge-formningskredsøb af denne type ikke frembringe bølgeformer, der har den ønskede kurveform eller hældning, medmindre der indføjes forholdsvis dyre yderligere ulineære kredsløbselementer, såsom spændingsafhængige modstande.

Det er opfindelsens formål med større nøjagtighed at tilnærme en parabolsk bølgeform uden anvendelse af dyre yderligere ulineære kredsløbselementer. Det angivne formål opnås ifølge opfindelsen ved hjælp af de i den kendetegnende del af krav 1 angivne kredsløbsmæssige ejendommeligheder. Herved tilvejebringes for hvert af de andre ledende organer et yderligere knækpunkt i den frembragte bølgeform. Herved fås en tættere tilnærmelse til en parabolsk bølgeform uden anvenaelse af ayre yderligere ulineære kredsløbselementer.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under nenvis-ning til tegningen, på hvilken 3 145750 fig. 1 viser et kredsløbsdiagram for en brobølgeformgenera tor ifølge den kendte teknik, fig. 2-4 kredsløbsdiagrammer for tre udførelsesformer af brobølgeformgeneratorer ifølge opfindelsen, og fig. 5a-5f bølgeformer opnået ved de forskellige bølgeformgeneratorer ifølge fig. 1-4.

Fig. 1 viser et kredsløbsdiagram for en bølgeformgenerator ifølge den kendte teknik. Fig. 5a, 5b og 5c viser bølgeformer opnået med kredsløbet ifølge fig. 1. En savtandgenerator 10 er koblet til et par terminaler 11 og 12 på et bølgeformgene-ratorkredsløb 14. Generatoren leverer en savtandbølgeform 13, der fås ved terminalen 11 i forhold til terminalen 12.

Brokredsløbet 14 indeholder 4 dioder 25-18 polet som vist mellem broindgangsterminalerne A og B og broudgangsterminalerne C og D. Mellem broens udgangsterminaler C og D er en belastningsinduktans 19 shuntet med en dæmpningsmodstand 20 koblet. En variabel modstand 22 er koblet parallelt med dioden 17 mellem terminalerne A og C, og en variabel modstand 21 er koblet parallelt med dioden 15 mellem terminalerne B og C. Dette brokredsløb ifølge den kendte teknik frembringer den velkendte omformningsfunktion af en savtandstrøm til en tilnærmelse til en parabolsk strøm igennem belastningsinduktansen 19. For at forenkle forklaringen af kredsløbets funktion betragtes impedansen af induktans-modstanden 19, 20 som værende nul, og spændingsfaldet over hver diode betragtes som værende lig med barrierehøjden på alle tidspunkter, hvor dioden leder, idet der ses bort fra diodens ulineære ledningskarakteristik.

Idet det antages, at alle dioderne 15-18 er af germaniumtypen, og hver har en barrierehøjde på 0,3 volt, skal kredsløbets funktion beskrives i forbindelse med fig. 5a og 5b. Fig. 5a viser en spændingssavtandbølge 30, der fås fra savtandgeneratoren 10.

En første gren af broen, der leder under den positive del af savtandbølgeformen vist ved bølgeformen 30 mellem TQ og T4, går fra terminalen A gennem dioden 17, gennem den kombinerede belastning 19 og modstand 20 og gennem dioden 18 til terminalen B. Dioderne 17 og 18 vil ikke lede før spændingen over terminalerne A og B er større end den samlede barrierehøjde for dioderne, eller ca. 0,6 volt. Det bemærkes, at modstandene 21 og 22 danner en kontinuerlig strømvej mellem terminalerne A og B. Afhængigt af disse modstandes modstandsindstilling vil den ene af dioderne 17 eller 18 lede før den anden, hvis spændingen, der frembringes 4 145750 over modstanden 22 eller 21 overskrider barrierehøjden for dioden 17 eller 18. Med henblik på en enkel forklaring ses der imidlertid bort fra denne tilstand i alle figurerne, hvor det er antaget og vist, at dioderne 17 og 18 normalt begynder at lede samtidigt.

Som vist ved strømbølgeformen 31 i fig. 5b løber belastningsstrømmen således ikke i tiden fra Tq til T^, hvilket svarer til en broindgangs-savtandspænding på +0,6 volt. Ved forspændes dioderne 17 og 18 i lederetningen, og der løber belastningsstrøm gennem disse dioder og belastningen 19. Denne belastningsstrøm har en hældning, der er bestemt ved kredsløbets impedans, og som betragtes som værende konstant i tidsrummet T^-T^.

I den tidsperiode, hvor spændingsbølgeformen 30 er negativ, vil dioderne 15 og 16 lede belastningsstrøm, når spændingen over terminalerne B og A når 0,6 volt. Dette sker til tidspunktet T-^1, på hvilket tidspunkt dioderne 15 og 16 leder indtil intervallet T^. Strømbølgeformen 31's hældning betragtes ligeledes som værende konstant i denne periode som bestemt ved kredsløbets impedans. Modstandene 21 og 22 tilvejebringer en shuntvej uden om belastningen 19, også når ingen af dioderne 15-18 leder. Broen 14's indgangsterminaler A og B kan således være anbragt i serie med f.eks. afbøjningsspoler, og der vil til enhver tid løbe strøm igennem spolerne. Modstandene 21 og 22's modstandsværdier vil bestemme strømmen gennem belastningen 19. Som tidligere anført antages det, at dioderne henholdsvis 17 og 18 og 15 og 16 begynder at lede belastningsstrøm samtidigt. Modstanden 20, der shunter belastningen 19, tjener til at dæmpe strømmen i belastningen i intervallet T^'-T^, hvor ingen af dioderne 15-18 leder. Som angivet i fig. 5b tilnærmer belastningsstrømmen en parabel, men med kun et enkelt hældningsknækpunkt i hver af bølgeformhalvdelene Tg-T^ og TQ-T4'. Denne tilnærmelse er uegnet til mange formål. Det bemærkes, at i alle figurerne 5b-5f er drivspændingsbølgeformen 30 i fig. 5a en afsøgningsbølgeform som den, der fås fra et fjernsyns afbøjningsgenerator, hvilken bølgeform har en fremløbsperiode T4'-T4 og en tilbageløbsperiode T5'-T4', eller T4-T5. Med henblik på en beskrivelse af kredsløbene er virkningen af brobølgeformgeneratoren kun vist under fremløbsperioden, og der er ikke gjort forsøg på at vise belastningsstrømmen under tilbageløbsperioden nøjagtigt, idet fjernsynsbetragtningsskærmen ved de fleste anvendelser er slukket under tilbageløbsintervallet, og virkningen af konvergenskredsløbene er ligegyldig.

Fig. 5c viser strømmen gennem belastningen 19, når dioderne 15-18 i fig. 1 alle er af siliciumtypen og hver især har en barriere- 5 145750 spænding på ca. 0,7 volt. Ved siliciumdioder er funktionen af brokredsløbet 14 i fig. 1 den samme som ved germaniumdioder som ovenfor beskrevet med undtagelse af, at der ikke forekommer nogen ledning i broen og følgelig ingen strøm gennem belastningen 1¾ før drivsav-tandspændingsbølgeformen tilvejebringer ca. 1,4 volt over broen.

Fejlen ved brokredsløbet, der anvender siliciumdioder, er den samme som beskrevet for brokredsløbet, der anvender germaniumdioder; der er kun et enkelt knækpunkt i strømhældningen i hver halvdel af bølgeformintervallet, hvilken tilnærmelse til en parabolsk strøm kan være uegnet til mange formål.

Fig. 2-4 viser kredsløbsdiagrammer af forbedrede bro-bølge-formfrembringende kredsløb ifølge opfindelsen. Komponenter i fig. 2-4, der udfører lignende funktioner som de tilsvarende komponenter i fig. % er betegnet med samme henvisningsbetegnelse som i fig. 1. Fig. 2 adskiller sig væsentligt fra fig. 1 ved, at en seriekoblet modstand 25 og diode 23 er koblet parallelt med dioden 16 mellem terminalerne D og A og modstanden 25 og en diode 24 koblet i serie ligger^parallelt med dioden 18 mellem broen 14's terminaler D og B. I den vl^te udførelsesform er dioderne 15, 17, 23 og 24 germaniumdioders og dioderne 16 og 18 er siliciumdioder. Når spændingen ved terminalen A er +0,6 volt i forhold til terminalen B, forspændes dioderne 17 og 24 i lederetningen, og der løber strøm \ fra terminalen A gennem dioden 17, modstanden 22, belastningen 19, modstanden 20, modstanden 25, dioden 24 og modstanden 21 til terminalen B. Denne belastningsstrøm er vist ved strømbølgeformen 33 i fig. 5d i intervallet ΐ^-τ2· Når strømmen i denne vej tiltager således, at spændingsfaldet over dioden 24 og modstanden 25 bliver lig med 0,7 volt, bliver siliciumdioden 18 forspændt i lederetningen og leder, idet den afleder noget af l>elastningsstrømmen fra modstanden 25 og dioden 24. Dioden 18's vej med lavere modstand, der ligger parallelt med modstanden 25 og dioden Z^.bevirker, at belastningsstrømmen får en stejlere hældning som vistv^d bølgeformen 33 i intervallet T2~T^. Modstanden 25 og dioden 24 tilvejebringer således en vej for belastningsstrøm uden om dioden 18 og forspænder dioden 18 til ledning ved et andet belastningsstrømniveau end dioden 17.

Dette resulterer i strømknækpunkter ved både og T2, hvilket yderligere knækpunkt får belastningsstrømmen til tættere at nærme sig en parabel.

Broens anden gren, der indeholder dioden 15, belastningen 19 og sammensætningen af dioden 16 parallelt med modstanden 25 og dioden 23, virker på samme måde som den første gren, men arbejder under den del af savtandspændingsbølgeformen 30, hvor indgangsterminalen B er po- 6 145750 sitiv i forhold til indgangsterminalen A. Pig. 5e viser en belastningsstrømbølgeform 34, der fås i fig. 2, når modstanden 25 er indstillet til en mindre værdi, end den var, da bølgeformen 33 i fig. 5d blev frembragt. Ved en mindre modstand må en større strøm gå igennem modstanden 25 og dioden 24, før dioden 18 bliver forspændt i lederetningen og leder. Modstanden 25 har derfor en bølgeformende funktion og bestemmer hældningen for strømmen og strømniveauet i knækpunkterne T2 og T2'·

Det eneste der kræves ved udøvelse af opfindelsen ifølge denne udførelsesform er, at dioderne, der danner en del af shuntvejen udenom den konventionelle brodiode, har den lavere barrierehøjde. Det betyder, hvis dioden 18 f.eks. er en siliciumdiode, at dioden 24 skal være en germaniumdiode. Yderligere kan dioderne 15 og 17 fjernes fra broen, hvis tabene over modstandene 21 og 22 kan tolereres, uden at det påvirker kredsløbets bølgeformende egenskaber.

Fig. 3 viser et kredsløbsdiagram for en anden udførelsesform for opfindelsen, der i hovedsagen adskiller sig fra fig. 2 ved, at modstanden 25 er erstattet af to modstande 26 og 27.

En første gren af brokredsløbet indeholder således dioden 17, belastningen 19 og dioden 24 parallelt med modstanden 26 og den i serie med denne koblede diode 18 og vil føre strøm, når terminalen A ligger på et positivt spændingsniveau i forhold til terminalen B. Broens anden gren indeholder dioden 15, belastningen 19 og dioden 23 parallel med modstanden 27 i serie med dioden 16 og vil føre belastningsstrøm, når spændingsniveauet ved terminalen B er positivt i forhold til terminalen A.

Den i fig. 3 viste udførelsesform tillader individuel indstilling af hver brogrens impedans. Det strømniveau, ved hvilket den parabolske bølgeforms knækpunkter optræder, kan således indstilles forskelligt på begge sider af Tq som vist ved strømbølgeformen 35 i fig. 5f. Denne opstilling gør kredsløbets bølgeformningsegenskaber endnu bedre.

Dioderne 15 og 17 kan fjernes fra kredsløbet, idet modstandene 21 og 22 lades tilbage som en del af de respektive brogrene.

I fig. 3 er dioderne 23 og 24 siliciumdioder, og dioderne 16 og 18, der danner en del af de respektive belastningsstrømveje uden om de førstnævnte, er germaniumdioder.

Fig. 4 viser et kredløbsdiagram for en anden udførelsesform for opfindelsen. En diode 28 og en parallelt med denne koblet variabel modstand 29 er koblet i serie med belastningen mellem terminalen D og forbindelsespunktet mellem dioderne 16 og 18's anoder.

7 145750

Modstanden 20 ligger parallelt med belastningen 19 og dioden 28 således, at der ligger en vej med forholdsvis lille modstand tværs over belastningen 19 til dæmpning af enhver svingning, når brogrenene ikke leder. I fig. 4 er dioderne 15-18 germaniumdioder og dioden 28 en siliciumdiode. Når dioderne 17 og 18 eller 15 og 16 bliver forspændt i lederetningen, vil der løbe belastningsstrøm gennem belastningen 19 og modstanden 29. Når strømmen gennem modstanden 29 når et niveau, ved hvilket der over modstanden 29 fremkaldes en spænding, der kan forspænde dioden 28 i lederetningen, vil dioden 28 lede og tilvejebringe et kredsløb med lavere impedans og følgelig forøge hældningen for belastningsstrømmen. Den vigtigste fordel ved kredsløbet ifølge fig. 4 er, at der kun anvendes fem dioder i stedet for seks, eller kun tre dioder, hvis dioderne 15 og 17 fjernes fra kredsløbet, uden at antallet af knækpunkter i den parabolske belastningsstrømbølgeform formindskes i forhold til ved udførelsesformerne ifølge fig. 2 og 3.

Alle udførelsesformerne ifølge fig. 2-4 giver en fleksibel bølgeformning af parabolske -belastningsstrømme ved tilvejebringelse af yderligere strømhældningsknækpunkter, der er usymmetriske i forhold til en midtertidskoordinatreference for vekselstrømsindgangsbølgeformen eller ligger ved forskellige strømniveauer på hver side af midtertidskoordinatreferencen. Det bemærkes, at begge grene af det forbedrede brokredsløb sørger for, at der løber jævnstrøm fra kilden for indgangsbølgeformer. Der kræves således ikke nogen reaktive bølgeformningselementer. Endvidere til-lader broens jævnstrømledende veje, at broen indsættes i serie med en fjernsynsmodtagers afbøjningsspoler, da der ikke anvendes reaktive strømelementer, der forvrænger afsøgningsstrømmen. Dette er naturligvis tilfældet under antagelse af, at den induktive belastning 19 i hovedsagen er resistiv ved aktiveringsstrømfrekvensen. Er dette ikke tilfældet, kan brokredsløbets indgangsterminaler anbringes paralellt med en kilde for savtandbølgeformer.