DE1128053B

DE1128053B - Ablenkschaltung fuer Kathodenstrahlroehren

Info

Publication number: DE1128053B
Application number: DER28236A
Authority: DE
Inventors: Thomas George Marshall Jun; Carl Glen Seright
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1959-07-02
Filing date: 1960-06-30
Publication date: 1962-04-19
Also published as: CH385915A; US3111603A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

R28236VHIc/21g

ANMELDETAG: 30. JUNI 1960

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABEDER AUSLEGESCHRIFT: 19. APRIL 1962

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ablenkschaltung für eine Kathodenstrahlröhre mit einem an eine Ablenkspule angeschlossenen, von einer Betriebsspannungsquelle gespeisten Transistorverstärker, der unter ,Steuerung durch ein Ablenksignal in der Ablenkspule einen Stromfluß erzeugt, der einem Hinlauf- und einem Rücklaufintervall eines durch die Spule ablenkbaren Elektronenstrahls entspricht, wobei während des Rücklaufintervalls ein Rücklaufimpuls entsteht.

Durch die Verwendung von Transistoren an Stelle von Röhren kann der Anschlußwert und das Gewicht von Fernsehempfängern verkleinert, die Störungsanfälligkeit vermindert und die Ablenklinearität verbessert werden. Bei den bekannten transistorbestückten Vertikalablenkschaltungen für Fernsehempfänger mußten die Verbesserungen jedoch mit einer verlängerten Rücklaufzeit erkauft werden. Eine verlängerte Rücklaufzeit verschlechtet jedoch die Leistungsausbeute und verkürzt damit die Lebensdauer der Batterien. Durch die Erfindung soll daher eine verbesserte, transistorbestückte Vertikalablenkschaltung für einen Fernsehempfänger angegeben werden, bei welcher der Wirkungsgrad bei einer gegebenen Rücklaufdauer erhöht oder bei gleichbleibendem Wirkungsgrad die Rücklaufdauer verkürzt werden kann.

Transistorbestückte Verstärkerschaltungen zur Speisung der Vertikalablenkspule einer Kathodenstrahlröhre in einem Fernsehempfänger sind bekannt, beispielsweise aus Fig. 11 eines Artikels von Sziklai, Lohman und Herzog, »A Study of Transistor Circuits for Television«, im Proc. I. R. E. (Juni 1953), S. 708 ff. Bei derartigen Schaltungen liefert die Ablenkspule am Ende der Rasterablenkperiode eine impulsförmige Rücklaufspannung. Dieser Rücklaufimpuls wird den Emittern der beiden an die Spule angeschlossenen Transistoren aufgedrückt. Die Polarität dieses Impulses ist derart, daß die Transistoren für ihn eine sehr niedrige Impedanz darstellen, so daß die Amplitude des Rücklaufimpulses praktisch auf einen Wert begrenzt wird, der ungefähr gleich der Größe der Batteriespannung ist.

Eine Ablenkschaltung für eine Kathodenstrahlröhre mit einem an eine Ablenkspule angeschlossenen, von einer Betriebsspannungsquelle gespeisten Transistorverstärker, der unter Steuerung durch ein Ablenksignal in der Ablenkspule einen Stromfluß erzeugt, der einem Hinlauf- und einem Rücklaufintervall eines durch die Spule ablenkbaren Elektrodenstrahls entspricht, wobei während des Rücklaufintervalls ein Rücklaufimpuls entsteht, ist gemäß der Erfindung Ablenkschaltung für Kathodenstrahlröhren

Anmelder:

Radio Corporation of America,
New York, N. Y. (V. St A.)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Sommerfeld,
ίο und Dr. D. v. Bezold, Patentanwälte,

München 23, Dunantstr. 6

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 2. Juli 1959 (Nr. 824 618)

Thomas George Marshall jun., New Brunswick, N. J., und Carl Glen Seright, Trenton, N. J. (V. St. Α.),

sind als Erfinder genannt worden

a5 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Verstärker und Spannungsquelle eine Diodenanordnung geschaltet ist, deren Polung während des Hinlaufs einen Stromfluß von der Spannungsquelle zum Verstärker zuläßt, während die Diodenanordnung während des Rücklaufintervalls durch den Rücklaufimpuls in Sperrichtung vorgespannt wird, so daß die Amplitude des Rücklaufimpulses die Betriebsspannung überschreiten kann.

Durch diese Maßnahmen wird also verhindert, daß während des Rücklaufimpulses das Emitterpotential auf dem Batteriepotential gehalten und der Rücklaufimpuls dadurch auf den Wert der Batteriespannung begrenzt wird.

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt eine Vertikalablenkschaltung gemäß der Erfindung für einen Fernsehempfänger, und

Fig. 2 und 3 zeigen andere Ausführungsformen, die gegenüber der Schaltung nach Fig. 1 etwas abgewandelt sind.

Fig. I zeigt einen Teil eines Fernsehempfängers. Ein Amplitudensieb 24 liefert Synchronisationsimpulse an einen Rasterablenkgenerator 30. Der Generator 30 liefert einen sägezahnförmigen Strom an den Vertikalablenkverstärker 33 und an die Vertikalablenkspule 62, die entsprechend bemessen und abgestimmt ist, um den Elektronenstrahl in einer nicht

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dargestellten Bildröhre mit der Rasterfrequenz abzulenken. Der Ablenkverstärker 33 enthält zwei Transistoren 32 und 34, die bei dieser Ausführungsform der Erfindung als Gegentakt-B-Verstärker geschaltet sind. Die Transistorstufe 32 enthält einen N-P-N-Transistor und die Stufe 35 einen P-N-P-Transistor.

Die Emitter 36 und 38 sind miteinander verbunden und dienen als Ausgangselektroden der Transistoren 32 und 34. Der Kollektor 40 des N-P-N-Transistors ist mit Masse verbunden, der Kollektor 42 des P-N-P-Transistors ist an die Kathode einer Diode 52 angeschlossen, deren Anode mit dem negativen Pol einer Gleichspannungsquelle 50 verbunden ist, die den Kollektor des Transistors 34 in Sperrichtung vorspannt, wenn die Diode 52 leitet. Eine in Durchlaßrichtung gepolte Basis-Emitter-Vorspannung für den P-N-P-Transistor 34 und den N-P-N-Transistor 32 entsteht durch Anschluß der Basen 46 und 44 an den negativen Pol einer Gleichspannungsquelle 50 über ein Vorspannungsnetzwerk niederer Impedanz, ao das eine Diode 54 und einen aus zwei in Serie geschalteten Widerständen 56 und 58 bestehenden Spannungsteiler umfaßt. Die Anode der Diode 54 ist mit der Spannungsquelle 50 und die Kathode mit dem Widerstand 56 verbunden.

Die den Ausgang darstellenden Emitter 36 und 38 sind über einen Kondensator 60 mit der einen Klemme der Vertikalablenkspule 62 verbunden, deren andere Klemme an Masse liegt. Der Kondensator 60 erlaubt den Emitter einen mittleren Gleichspannungspegel einzunehmen, der einen Gegentaktbetrieb erlaubt, wobei der Mittelwert des die Ablenkspule durchfließenden Stromes Null ist, was die Bildzentrierung erleichtert.

Der Generator 30, der eine sehr hohe Ausgangsimpedanz hat, liefert einen sägezahnförmigen Strom direkt an die Basen 44 und 46 der Transistoren 32 und 34. Den Basen wird über Widerstände 56 und 58 ein Vorspannungsstrom aus der Spannungsquelle 50 zugeleitet. Zwischen den Emitterausgang und den Verbindungspunkt 57 zwischen den Widerständen 56 und 58 ist ein Kondensator 64 geschaltet, um einen Teil des Sägezahnsignals auf das Vorspannungsnetzwerk niederer Impedanz, das die Widerstände 56 und 58 enthält, rückzukoppeln. Diese Rückkopplung hält das Wechselspannungspotential am Punkt 57 ungefähr gleich dem Potential am Ausgang des Generators 30 und verhindert dadurch einen Kurzschluß des Sägezahnstromes aus dem Generator 30 durch die Vorspannungswiderstände 56 und 58. Die Spannung an dem Rückkopplungskondensator 64 ist während Hin- und Rücklauf annähernd konstant. Der Stromkreis über den Widerstand 58 in der Rückkopplungsschleife stellt daher für den Generator 30 eine hohe dynamische Impedanz dar und gewährleistet damit, daß nur ein geringer Teil des vom Generator 30 gelieferten Sägezahnstromes durch das Vorspannungsnetzwerk fließt. Wenn die Dioden 52 und 54 leiten, erhalten die Transistoren 32 und 34 einen Vorspannungsstrom von der Spannungsquelle 50.

Im Betrieb gibt der Generator 30 einen sägezahnförmigen Strom ab. Während der Ablenkperioden fließt Strom zu den Basen 44 und 46, jedoch nicht gleichmäßig. Da der N-P-N-Transistor 32 den entgegengesetzten Leitungstyp hat wie der P-N-P-Transistor 34, wirkt das den Transistoren von dem Sägezahngenerator 30 zugeführte Signal, wenn es der Gleichspannung von der Quelle 50 (die einen Gleichstrom durch den Widerstand 58 fließen läßt) überlagert wird, auf die Basisströme der beiden Transistoren 32 und 34 entgegengesetzt symmetrisch. Während der ersten Hälfte jeder Ablenkperiode bewirkt also das ins Positive gehende Eingangssignal, daß der P-N-P-Transistor leitet, während der N-P-N-Transistor 32 gesperrt ist. In der zweiten Hälfte der Ablenkperiode macht das Eingangssignal dann den N-P-N-Transistor 32 leitend, während der P-N-P-Transistor 34 gesperrt ist. Die Transistoren 32 und 34 des Ausgangsverstärkers leiten also wechselseitig im Gegentakt, wobei jeder die Hälfte des sägezahnförmigen Ablenkstromes an die Spule liefert. Da der Strom durch die Spule 62 keine Gleichstromkomponente enthält, kann sich der Raster auf dem Schirm der Bildröhre nicht dezentrieren.

Zu Beginn des Rücklaufintervalls des Sägezahnsignals vom Generator 30 fällt der Strom rasch auf Null ab, und der N-P-N-Transistor 32 (der Strom geführt hatte) wird gesperrt und bleibt während des restlichen Teils des Rücklaufs nichtleitend. Während des Rücklaufintervalls führt die Basis 46 des P-N-P-Transistors 34 jedoch Strom aus dem Kondensator 64 über den Widerstand 58, der den Emitter 38 des Transistors 34 in Durchlaßrichtung vorspannt. Da während der Rücklaufintervalle der Emitter 38 des Transistors 34 in Durchlaßrichtung vorgespannt und der Transistor 32 gesperrt ist, fällt der Spulenstrom Iy zu Beginn eines jeden Rücklaufintervalls mit der Geschwindigkeit dl_y\dt ab; dabei bedeutet dly die momentane Änderung des Spulenstromes und dt das Zeitintervall, währenddessen diese Änderung erfolgt. Dadurch entsteht eine hohe impulsförmige Rücklaufspannung, die annähernd gleich Ldlyjdt ist, wobei L die Induktivität der Ablenkspule 62 bedeutet.

Der Rücklaufimpuls erscheint an den Emittern 36 und 38 und neigt dazu, negativer zu werden als die Betriebsspannung. Der Impuls erscheint aber auch an dem Verbindungspunkt 57 der Widerstände 56 und 58 und damit an der Basis 46 des Transistors 34. Dadurch wird eine Sperrung der Emitter-Basis-Strecke des Transistors verhindert. Bei der Schaltung gemäß der Erfindung bewirkt jedoch die negative Spannung am Punkt 57, daß die Diode 54 entgegen der Flußrichtung vorgespannt und damit gesperrt wird. In entsprechender Weise sperrt die am Emitter 38 auftretende hohe negative Spannung die Diode 52, wodurch die Transistoren 32 und 34 von der Betriebsspannungsquelle 50 abgetrennt werden. Durch diese Abtrennung kann sich der Rücklaufimpuls zu seiner vollen Amplitude entwickeln, und dementsprechend wächst auch die Geschwindigkeit, mit der sich der Spulenstrom ändert.

Durch die Schaltung gemäß der Erfindung wird also die Rücklaufzeit ohne Herabsetzung des Wirkungsgrades verkürzt, oder der Wirkungsgrad steigt bei gleichbleibender Rücklaufzeit, oder beide Wirkungen treten gleichzeitig bis zu einem gewissen Grade ein, je nachdem, wie die Schaltung ausgelegt wird. Es soll nun gezeigt werden, daß ein höherer Pegel des Spulenstromes einen höheren Wirkungsgrad mit sich bringt. Als zahlenmäßigen Wert für die Güte einer derartigen Ablenkschaltung kann man den prozentualen Wirkungsgrad geteilt durch die Rücklaufzeit definieren. Der prozentuale Wirkungsgrad eines Ablenkkreises ist dabei

Claims

5 6

Sägezahnleistung der Spule mal 100 der Ablenkspule 62 mit dem negativen Pol der Gleich-

Eingangsleistung ' Spannungsquelle 50 verbunden. Der andere Anschluß

der Ablenkspule 62 ist über den Kopplungskonden-

was ungefähr gleich % . ist. f ^t0\ f ^{mit dem} Emitterausgang verbunden und an

& öetneosspannung _{5 den} Vorspannungswiderstand 58 angeschlossen, um

Vss ist dabei die von Spitze zu Spitze gemessene einen Teil des Sägezahnsignals rückzukoppeln ent-

Emitterspannung während der Ablenkung. sprechend dem, der bei den Ausführungsbeispielen

Da der Wirkungsgrad proportional V_ss ist, ist die nach Fig. 1 und 2 durch den Kondensator 64 geGütezahl proportional ^{liefert wird}· ^{Die in Fi}S-^{2 UI}J^{d 3} dargestellten Schal-

Rucklaurzeit io tungen arbeiten im wesentlichen genauso wie die

Durch eine größere Geschwindigkeit der Änderung Schaltung nach Fig. 1 und bringen dieselben Vor-

des Spulenstromes I_y während des Rücklaufs kann teile mit sich, nämlich eine Erhöhung des Wirkungs-

der Ausgang des Generators 30 erhöht werden, so grades oder eine Verkürzung der Rücklaufdauer oder

daß sich während des Hinlaufs ein Eingangssignal beides.

erhöhter Amplitude ergibt, ohne daß die Rücklauf- ₁₅ Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel

zeit verlängert wird. Durch ein größeres Steuer- ergab sich mit den im folgenden aufgeführten

signal wird also die Emitterwechselspannung V_ss Schaltungsparametem und dem an die Wicklung 62

größer, was einen höheren Betriebsnutzeffekt und angeschlossenen Rücklaufkondensator im Betrieb

eine größere Gütezahl für den Kreis ergibt, wie aus einen Wirkungsgrad von ungefähr 35%.
den oben angegebenen Beziehungen ersichtlich ist. 20

Die Werte der Gütezahlen liegen bei bekannten Rücklaufzeit 850 bis 900 \j.sqc

Schaltungen etwa bei 15 bis 20%/l msec. Vergleichs- Spulenwiderstand 18 Ohm

weise dazu betragen die Gütezahlen der Schaltungen Spuleninduktivität 22 mH

gemäß der Erfindung etwa 40 bis 60%/1 msec. Sägezahnspannung an der

An Stelle einer Erhöhung des Ausgangssignals 25 Spule 7F₈₈

des Generators 30 kann in Verbindung mit den Kondensator 60 500 \i¥

Dioden 52 und 54 eine Ablenkspule höherer Impe- Kondensator 64 50 μΡ

danz verwendet werden, wodurch die Emitter- Widerstand 56 120 Ohm

wechselspannung V_ss steigt und mit ihr der Wirkungs- Widerstand 58 2000 Ohm

grad. 30 Rücklaufkondensator 66 0,25 μΡ

Selbstverständlich würde die Rücklaufdauer Eingangsleistung 0,65 W

wachsen, wenn die Amplitude des vom Generator 30 Ausgangsleistung 0,227 W

gelieferten Signals erhöht wird, ohne daß die Dioden

52 und 54 in der Schaltung vorgesehen sind, da dann Bei der Schaltung nach Fig. 1 ergab sich mit einem

keinerlei Vorkehrungen getroffen sind, um die Ge- 35 Rücklaufkondensator 66 und den beiden Dioden 52

schwindigkeit der Stromänderung in der Spule und 54 ein Wirkungsgrad von ungefähr 40% mit

während des Rücklaufs zu erhöhen. Jede Erhöhung denselben Werten wie oben, mit der Ausnahme,

des Wirkungsgrades durch eine Vergrößerung des daß die Rücklaufdauer 700 bis 800 μβεο betrug.

Eingangssignals müßte mit einer Verlängerung der Bei der Schaltung nach Fig. 3 ergab sich ein Wir-

Rücklaufdauer erkauft werden. 40 kungsgrad von etwa 40%, wobei die Ablenkspule

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, kann zu einer weiteren an — 12-V-Gleichspannung angeschlossen war.
Erhöhung des Wirkungsgrades ein gestrichelt ein- Die oben angeführten speziellen Werte stellen gezeichneter Rücklaufkondensator 66 parallel zur natürlich keine Einschränkung für die Erfindung Spule 62 vorgesehen werden. Während des Rück- dar, sondern sind nur beispielsweise angeführt,
laufs lädt sich der Kondensator 66 auf, bis der Strom ₄₅ Durch die Erfindung wird also eine einfache und durch die Spule 62 Null wird; zu diesem Zeitpunkt billige Maßnahme zur Verringerung des Leistungsist die Kondensatorspannung am größten. Der bedarfs einer Ablenkschaltung angegeben, was beKondensator 66 entlädt sich dann durch die Spule sonders bei tragbaren Fernsehempfängern sehr und bewirkt dabei eine Umkehr des Spulenstromes. wünschenswert ist.
Ohne den Rücklaufkondensator 66 würde sich der ₅₀
Spulenstrom am schnellsten nur zwischen seinem

positiven Spitzenwert und dem Wert Null ändern. PATENTANSPRÜCHE:
Wenn sich der Kondensator 66 in der Schaltung

befindet, entlädt er sich durch die Spule und be- 1. Ablenkschaltung für eine Kathodenstrahlschleunigt das Entstehen des Spulenstromes in dei ₅₅ röhre mit einem an eine Ablenkspule angeumgekehrten Richtung. Die schnellere Änderung schlossenen, von einer Betriebsspannungsquelle des Spulenstromes erlaubt eine Vergrößerung des gespeisten Transistorverstärker, der unter Steuevom Generator 30 gelieferten Signals, so daß auch rung durch ein Ablenksignal in der Ablenkspule ein Sägezahnstrom größerer Amplitude durch die einen Stromfluß erzeugt, der einem Hinlauf-Spule fließt, was den Wirkungsgrad der Schaltung 60 und einem Rücklaufintervall eines durch die vergrößert, ohne daß dabei die Rücklaufzeit ver- Spule ablenkbaren Elektronenstrahls entspricht, längert würde. wobei während des Rücklaufintervalls ein Rück-Die in Fig. 2 und 3 dargestellten Schaltungen sind laufimpuls entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber der in Fig. 1 gezeigten etwas abgeändert. zwischen Verstärker und Spannungsquelle eine In Fig. 2 ist zur Isolation des Kollektors 42 und 65 Diodenanordnung geschaltet ist, deren Polung der Basen 44 und 46 von der Spannungsquelle 50 während des Hinlaufs einen Stromfluß von der nur eine einzige Diode 52 vorgesehen. Bei der in Spannungsquelle zum Verstärker zuläßt, während Fig. 3 dargestellten Schaltung ist der eine Anschluß die Diodenanordnung während des Rücklauf-

Intervalls durch den Rücklaufimpuls in Sperrrichtung vorgespannt wird, so daß die Amplitude des Rücklaufimpulses die Betriebsspannung überschreiten kann.
2. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Gegenkopplung zur Erhöhung der Eingangsimpedanz des Verstärkers.
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen parallel zur Ablenkspule (62) geschalteten Kondensator (66).
4. Schaltung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker einen P-N-P-Transistor enthält und daß die Diodenanordnung einen in Serie mit dem Kollektor

des Transistors geschalteten Richtleiter oder Gleichrichter enthält.
5. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkspule in den Betriebsstromkreis einer Elektrode eines Transistors des Transistorverstärkers geschaltet ist und daß die Diodenanordnung im Stromkreis einer anderen Elektrode des Transistors liegt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 000 542;
Zeitschrift »Funk-Technik«, Nr. 19, 1957, S. 680/ 681.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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