DE1192245C2 - Schutzschaltung fuer den galvanisch an die kathode der bildroehre angekoppelten transistor der video-endstufe eines fernsehempfaengers gegen hochspannungsueberschlaege in seiner bildroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzschaltung für den an eine Steuer-Elektrode der Bildröhre angekoppelten Transistor der Video-Endstufe eines Fernsehempfängers gegen Hochspannungsüberschläge in der Bildröhre.

Transistoren werden auch in Fernsehempfängerschaltungen in zunehmendem Umfang benutzt. Wegen ihrer besonderen physikalischen Eigenarten erwachsen dabei vorher nicht bekannte Probleme. Ein besonders schwerwiegendes Problem entstand insbesondere bei ihrer Verwendung in der Video Endstufe, und zwar deshalb, weil hier ein Transistor vorzugsweise galvanisch mit der Kathode der Bildröhre verbunden wird. In der Bildröhre treten aber hin und wieder Hochspannungsüberschläge von einigen Tausend Volt auf, auf die die aus der Anode und der Aquadagschicht der Bildröhre bestehende große Kapazität während des Betriebes aufgeladen worden ist. Solche inneren Überschläge können verschiedene Ursachen haben. Es können beispielsweise kleine Materialteilchen, die bei der Herstellung der Bildröhre nicht mit abgesaugt werden konnten oder die sich später erst durch Erschütterungen gelöst haben, auf die Elektroden der Bildröhre fallen und dort die Spitzen von Entladungsstrecken bilden. Eine auf diese Weise in der Bildröhre dann auftretende Hochspannungsentladung pflanzt sich bis in die mit ihr verbundenen Schaltungen fort.

Unangenehme Erfahrungen in der Groß-Serie haben gezeigt, daß Entladungen im Inneren einer Bildröhre den angrenzenden Bauelementen mehr Schaden zufügen als simulierte Entladungen der Bildröhren-Kapazität (ca. 2000 pF) (z. B. während der Entwicklung eines Fernsehgerätes) mittels einer äußeren Luftfunken-Strecke. Selbst eine äußere Funkenstrecke unter öl mit einem kleinen Innenwiderstand zeigt nicht die gleiche Aggressivität wie die innere Entladung der Bildröhre.

Erfahrungs-Tatsache ist, daß Schutzschaltungen, die die angeschlossenen Schaltungsteile selbst bei Dauertests mit Überschlagen der Testfunkenstrecke unter öl ohne Beanstandung überleben lassen, dennoch im

»0 praktischen Betrieb bei angeschlossener Bildröhre bei Überschlagen im Inneren der Bildröhre die angeschlossenen Schaltungsteile — vor allem Halbleiter — nicht immer geschützt haben. Sicherheits-Zuschläge sind notwendig.

Ursache der besonderen Aggressivität sind die extrem kurzen Zuleitungen von den Kondensator-Belägen der Bildröhre zu den Stellen des inneren Überschlages und die Vermutung, daß die Staub-Partikeln, die die Überschläge auslösen, in extrem kurzer Zeit verdampfen und örtlich begrenzt, trotz des sonst herrschenden Vakuums, hohe Gasdrücke entstehen lassen, die einen Strom-Anstieg bewirken, der im Gegensatz zur klassischen Theorie der Vakuum-Überschläge (vgl. Dosse — Mierdel: »Der elektrische Strom im Hochvakuum und Gasen«, 1943, Seiten 321/331) doch wesentlich schneller erfolgt, als dort beschrieben. Die Erfahrungen haben gezeigt, daß Schutzschaltungen, die Halbleiter vor Zerstörung durch Bildrohrüberschläge auch auf die Dauer schützen sollen, so bemessen sein müssen, daß auch bei Spannungs-Stößen mit einer Steilheit im Anstieg von 0,3 kV je Nanosekunde die zulässigen Grenzdaten der angeschlossenen Halbleiter nicht überschritten werden.

Der vom Bildröhren-Überschlag erzeugte steile Spannungs-Stoß an der Steuer-Elektrode enthält ein Frequenz-Spektrum, das sich hinauf bis in den Giga-Hz-Bereich erstreckt. Für diese Höchst-Frequenzen sind die Leitungen von der Bildröhre zur Schaltung und Bauteile mit großen Drahtlängen (z. B. Spulen) nach der »Theorie der Fernleitungen« als Bauteile mit verteilten Induktivitäten und Kapazitäten zu betrachten. Sie verhalten sich (nur in viel kürzeren Zeiteinheiten) so wie Hochspannungsfreileitungen der Starkstromtechnik, in die ein Blitz einschlägt und auf denen die plötzliche Aufladung in Form einer Wanderwelle mit steiler Wellenfront entlangläuft.

Trifft der Spannungsstoß auf eine Elektronenröhre, so wird dort zwischen den Röhrenelektroden unter Umständen ein Funke überschlagen, der möglicherweise eine geringfügige Veränderung am Ort des Überschlages hervorruft, aber keine ernsthafte Beschädigung. Befindet sich jedoch an der betreffenden Stelle der Schaltung ein Transistor, dann trifft der Spannungsstoß den Halbleiterkristail und verändert ihn — wenn keine geeignete spezielle Schutzschaltung vorhanden ist — derart, daß der Transistor alsdann unbrauchbar ist.

Die Bildröhre hai. eine Kapazität (Anode gegen Aquadagschicht) von etwa 2000 pF. Dieser große Kondensator wird im Betrieb bei Schwarz/weiß-Empfängern auf etwa 18 000 Volt und bei Färb-Empfängern auf etwa 25 000 Volt aufgeladen. Die mit diesen Spannungen aufgeladene Kapazität entlädt sich nun in Form eines Lichtbogens in Richtung Wehnelt und Kathode, dabei beträgt die gespeicherte Energie etwa 0,5 Wsec. Dauert die [Umladung dieser Energie beispielsweise 1 Mikrosekunde, so wird in dieser Zeit eine Leistung von etwa 500 kW schlagartig frei. Dabei treten dann erfahrungsgemäß Anfangsstromstärken in der Größenordnung von 1000 A auf.

Es war zwar bereits üblich, an den Elektroden der Bildröhre Funkenstrecken anzubringen, über die der überwiegende Teil der leistungsstarken Entladungen abgeleitet werden kann

Jedoch ist der verbleibende Rest immer noch groß genug, den relativ kleinen Kristall eines Transistors in der Video-Endstufe zc:rstören zu können.

Eine Schutzschakur g hat 2 Funktionen zu erfüllen:

1. Die Schutzfunktion,

2. die Übertragungsfunktion für das Videosignal.
Zur Übertragungsfunktion gehört nicht nur das Weiterreichen des Videosignals an die Steuer-Elektroden der Bildröhre, sondern meist auch eine Ί induktive Wirkung, die zusammen mit der Bildröhren-Eingangs-Kapazität eine Anhebung des Frequenzganges am oberen Ende und mitunter eine gewisse Sperrkreisfunktion für die Ton-ZF, wenn nicht schon an anderer Stelle des ZF- oder to Video-Verstärkers eine Sperrung der Ton-ZF für das Video-Signal erfolgt

Mit der Erfindung sind diese Aufgaben dadurch gelöst worden, daß zwischen dem Transistor einer Video-Endstufe und der Kathode der Bildröhre ein Vierpolglied mit kapazitiven Querzweigen angeordnet ist, das im Längszweig aus der Reihenschaltung einer relativ hohen Induktivität und eines relativ hohen ohmschen Widerstandes besteht, die beide nicht durch Kondensatoren überbrückt sind.

Zur Bemessung der zum Überspannungsschutz dienenden Glieder des erfindungsgemäß als spezielles Schutzglied ausgebildeten Vierpols ist noch zu sagen, daß die Spule so kapazitätsarm wie möglich gewickelt sein muß. Sie wird deshalb praktisch entweder als 2^r> Kreuzwickelspule ausgeführt, bei der Anfang und Ende so weit auseinander liegen, daß Hochspannungsüberschläge vom Anfang zum Ende der Spule unterbunden werden. Auch einlagige Spulen mit einem Ferritstab als Kern gaben gute Resultate.

Der mit der Spule in Reihe geschaltete Widerstand muß so dimensioniert sein, daß weder von Kappe zu Kappe noch zwischen den Spiralen der Kohlebahn Überschläge stattfinden können und die Eigenkapazität von Kappe nach Kappe möglichst klein ist. Insgesamt v-, müssen dann der Schutzwiderstand und die Spule für die erfindungsgemäße Schutzschaltung so bemessen sein, daß ihre gemeinsame Impedanz so groß ist, daß sich die von der Bildröhre her anlaufenden Hochspannungs-Stöße an der gemeinsamen, erhöhten Impedanz aufstauen und über die üblicherweise an der Elektrode der Bildröhre angebrachte Schutzfunkenstrecke nach Masse abgeleitet werden. Die dann noch an der Schutzfunkenstrecke stehende Restspannung kann nicht mehr über die hohe Impedanz hinweg auf den Transistor -n schädigend einwirken. Die natürlichen Querkapazitäten wirken dabei noch weiter mildernd auf die anlaufenden Stoßwellen ein.

Es sind bereits schon früher ohmsche Widerstände allein zum Schutz eines Transistors verwendet worden, w wie es z. B. auf den Seiten 176 und 177 von »Transistor Handbook« von W. D. Bevitt, Prentice Hall 1956 nachzulesen ist.

In dieser Abhandlung wird eine Experimentierschaltung beschrieben. Die Widerstände haben hier die Aufgabe, den Transistor gegen eine umgepolte Betriebsspannung zu schützen. Die Spannungsquelle ist eine Batterie mit konstanter und relativ niedriger Spannung (nach der Abbildung 6 Volt). Sie hat auch keinen auf sehr hohe Spannung aufgeladenen großen ho Kondensator, wie ihn die Kapazität »Anode-Aquadagschicht« in der Bildröhre eines Fernsehempfängers darstellt, der sich gelegentlich mit einigen Tausend Volt schlagartig entlädt. Auch eine »Übertragungsfunktion« wird nicht beschrieben, da die Aufgabenstellung eine h-, ganz andere ist.

Bei der vorbekannten Experimentierschaltung sind die beiden ohmschen Widerstände R\ und R7 im Emitter- und im Kollektorkreis des dort benutzten Transistors (Spitzen-Transistor) auch zum Schutz gegen übergroße Schwingungsamplituden des an die Basis angeschalteten Schwingkreises (Instabilität des Spitzen-Transistors.') vorgesehen. Die Basis-Emitter- und/oder die Basis-Kollektor-Diode würden dann nämlich zeitweilig umgepolt. Dabei handelt es sich aber um typische Erscheinungen bei einer Experimentierschaltung. In einem fabrikmäßig hergestellten Gerät werden selbsteiregte Schwingkreise und ihre Rückkopplungen stets so dimensioniert, daß eine Beschädigung der in der betreffenden Schaltung verwendeten Transistoren durch Überrückkopplung, wie sie bei einer Experimentierschaltung auftreten kann, vermieden wird. Außerdem werden Spitzen-Transistoren zumindest in Video-Endstufen eines Fernsehgerätes nid it verwendet

Bei einer Rückkopplungsschaltung und einer Überlastung eines angeschlossenen Transistors durch Umpolung infolge falsch dimensionierter Rückkopplung handelt es sich um einen kontinuierlichen Vorgang, dem der Transistor durch dauernde Überlastung erst nach und nach zum Opfer fällt. Bei der Entladung eines auf hohe Überspannung aufgeladenen Kondensators, wie sie bei der Erfindung zugrunde liegenden Schaltung auftreten kann, handelt es sich jedoch um einen in der Bildröhre eines Fernsehempfängers ablaufenden sehr energiereichen Vorgang, der sich zwar in relativ großen Zeitabständen wiederholt, dann aber eine Stoßenergie freisetzt, die um viele Größenordnungen höher liegt als die möglichen Überlastungen bei einer Experimentierschaltung gemäß der vorgenannten Liieraturstelle im »Transistor Handbook« von W. D. Bevitt Diese Literaturstelle gibt deshalb auch weder vom physikalischen Inhalt noch von der Art der Aufgabenstellung und der verwendeten Schaltungselemente her eine Lehre für eine Schutzschaltung gemäß vorliegender Erfindung.

Es ist auch bekannt durch die Literaturstelle TELEFUNKEN-Handbuch »Der Transistor«, 1960, Seite 72, Bild 3.37 einen Transistor an eine hohe Spannung ( — 220 V) zu legen und ihn über einen hohen Vorwiderstand zum Zwecke eines Prüfvorganges so zu betreiben, daß ein Durchbruch im Kristall entsteht, wobei der Widerstand so groß zu bemessen ist, daß der Transistor, der dauernd im Durchbruch betrieben wird, nicht überlastet wird.

Zweck dieser Betriebsweise ist, festzustellen, wie hoch sich die max. Kollektor-Spannung einstellt.

Aus den in den nebenstehenden Bildern 3.36 und 3.38 ist leicht zu errechnen, daß der Schutzwiderstand nach dem ohmschen Gesetz einen Wert von etwa lOkOhm haben muß. Würde nun an den Transistor eine Spannung nicht von 220 V, sondern eine von 20 000 Volt angelegt, wie es bei einem Bildrohrüberschlag vorkommt, dann müßte der Schutzwiderstand eine Größe von etwa 1 MOhm haben. Selbst wenn man annimmt, daß bei einem Bildrohr-Überschlag die bekannten Schutzfunkenstrecken ansprechen und nur eine maximale Spannung von etwa 2000 V angelegt würde, dann müßte immer noch ein Vorwiderstand von etwa lOOkOhm vorhanden sein. Bei einer Bildröhren-Eingangskapazität von etwa 12 pF und einem Abfall von 3 db im oberen Ende des Übertragungsbereiches würde sich eine obere Grenz-Frequenz des Übertragungsgliedes zwischen Video- Endtrar.sistor und Bildrohr, das aus dem Schutzwiderstand und der Eingangs-Kapazität des Bildrohres besteht, eine obere Grenz-Frequenz von nur 83 kHz bei 1 MOhm und nur 83OkHz bei lOOkOhm ergeben. Es fehlt die »Übertragungsfunktion«.

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Hieraus ist ersichtlich, daß mit den im TELEFUN-KEN-Fachbuch »Der Transistor« gegebenen Lehren ein Übertragungsvierpol mit Schutzfunktion — gemäß vorliegender Erfindung — nicht gebaut werden kann. Es fehit die Funktion der Spule, die einmal selbst zur Schutzwirkung beiträgt, wie noch weiter beschrieben wird, und die es erst ermöglicht, den Schutzwiderstand nicht unnötig groß machen zu müssen. Es fehlt auch die 2. Aufgabe der Spule, zusammen mit der Bildrohr-Eingangs-Kapazität eine Anhebung im oberen Ende des Frequenzbereiches zu erreichen, die wiederum zusammen mit dem Schutzwiderstand das richtige Maß erhält.

Es sind auch Fernsehgeräte und Literaturstellen bekannt, bei denen in dem Übertragungsvierpol zwischen Video-Ausgangs-Transistor bzw. -Röhre und dem Büdrohr eine Reihenschaltung von einer Spule und einem Widerstand liegt (z. B. DT-AS 11 61 948, in der Wirkung gleich mit Patentanmeldung L 16 676 Villa/ 21a4, TELEFUNKEN-Femsehgerät FE 233 S und ST, LOEWE-Fernsehgerät Type 2647).

Aber wenn auch die Schaltungen rein äußerlich der erfindungsgemäßen Schutzschaltung sehr ähnlich zu sein scheinen, so sind sie doch schon von der Aufgabenstellung und ihrer Funktion her von der Schutzschaltung gemäß vorliegender Erfindung völlig verschieden. Sie dienen einem anderen Zweck und geben nicht die Lehre, so wie in vorliegender Erfindung zu verfahren.

Zunächst handelt es sich bei der deutschen Auslegeschrift 1161948 um eine Video-Endstufe mit einer Röhre, für die Hochspannungsüberschläge in dem Bildrohr völlig unkritisch sind. Die gänzlich andere Aufgabenstellung für die vorbekannte Schaltung geht insbesondere aus der Beschreibungseinleitung in Spalte 1 der Auslegeschrift 1161948 hervor. Die in Fig. 1 dargestellte und im Text beschriebene vorbekannte Schaltungsanordnung soll verhindern, daß die aus dem Empfangsteil kommende Ton-ZF von 5,5 MHz mit in den Steuerkreis der Bildröhre gelangt und auf dem Bildschirm die bekannten Moire-Störungen hervorruft. Zu diesem Zweck ist, wie aus Fig. 1 der Auslegeschrift 1161 948 zu ersehen ist, zwischen der Video-Endstufe 1 und der Kathode der Bildröhre 7 ein auf die Ton-ZF von 5,5 MHz abgestimmter Sperrkreis angeordnet, der aus einer Spule 4 und einem parallel zu ihr geschalteten Kondensator 5 besteht. Ein solcher scharf abgestimmter Sperrkreis ist nicht Gegenstand der erfindungsgemäßen Schutzschaltung. Es wird vielmehr ein wirksames Schutzglied gegen energiereiche Hochspannungsentladungen aus Überschlägen im Inneren der Bildröhre benötigt die von einem scharf abgestimmten Sperrkreis keineswegs zurückgehalten werden, denn der parallel zur Spule liegende Kondensator des Sperrkreises überträgt die impulsartige Hochspannungsentladung in der Bildröhre unmittelbar auf die Video-Endstufe. Zur Vermeidung einer zu scharfen Anhebung der Video-Frequenzen in dem Bereich, der kurz unterhalb der Frequenz des Sperrkreises 4, 5 in Fig. 1 der Auslegeschtift 11 61 948 liegt, ist in Reihe mit dem Sperrkreis zwischen diesem und der Kathode der Bildröhre ein Dämpfungswiderstand 6 angeordnet der im Rahmen dieser Schaltung eine gänzlich andere Aufgabe zu erfüllen hat als der Dämpfungswiderstand in der erfindungsgemäßen Schutzschaltung, nämlich die Wegdämpfung eines allzu hohen Aufwurfes der Übertragungskurve, bedingt durch die Zusammenwirkung des scharf abgestimmten Sperrkreises mit der Bildrohr-Eingangs-Kapazität Der parallelgeschaltete Kondensator gibt dem Fachmann hier keine Lösungsparallelen zu einer speziellen Transistor-Schutzschaltung.

Röhrenschaltungen und Transistorschaltungen sind hinsichtlich des Problems des Schutzes der Video-End-■i stufe vor den schädigenden Wirkungen von Hochspannungsüberschlägen in der Bildröhre nicht miteinander vergleichbar, weil die Überschläge für Röhren unkritisch sind. Transistoren aber zerstören.

Es müssen deshalb für einen solchen Transistor ganz

ι» spezielle Schutzmaßnahmen getroffen werden, die aber andererseits auf keinen Fall die einwandfreie Übertragung des Video-Signals auf das Büdrohr stören dürfen. Die ausschließlich auf die Absenkung des Tonträgers und die Anhebung der benachbarten tiefen Frequenzen

r> abgestellte Schaltungsmaßnahme gemäß der vorveröffcntüchtcn Ausicgcschräft 11 61 948 ist auch schon deshalb nicht zum Schutz einer mit einem Transistor bestückten Video-Endstufe geeignet, weil die stoßwellenmindernde Wirkung der dort im Sperrkreis vorgese-

2D henen Spule 4 durch ihre Überbrückung mit dem Sperrkreis-Kondensator 5 entfällt.

Es sind auch Fernsehgeräte und Literaturstellen bekannt, bei denen ein Widerstand parallel zu einer Spule angeordnet ist, z. B. LOEWE-OPTA-Fernsehge-

:i rät, Type 652 und 655, Schaltbild radio mentor 1963, Heft 8, Seite 657. Auch die in der Elektro-Technik gültigen Regel, daß sich jede Reihenschaltung in eine Parallel-Schaltung verwenden läßt und umgekehrt, spricht zunächst scheinbar für ein Äquivalenz für die

3d Reihen- und Parallel-Schaltung.

Daß dieses im vorliegenden Falle nicht zutrifft, läßt sich leicht erklären. Wie schon eingangs erwähnt, entsteht bei einem Bildrohrüberschlag an der Steuer-Elektrode der Bildröhre ein sprunghaft anwachsender Spannungsstoß, dessen Anstiegsfront einen Frequenz-Bereich umfaßt, der bis zu Höchstfrequenzen (Giga-Hz-Bereich) hinaufgeht. Hat die Spule keine vorgeschalteten, sondern nur parallelgeschaltete Bauelemente, so wird die Spule von dem Spannungsstoß voll getroffen.

Die höchstfrequenten Anteile des Spannungsstoßes laufen über die Eigenkapazität der Spule an der Spule vorbei, ohne von ihr wesentlich geschwächt zu werden. Hochfrequente Anteile jedoch, vor allem jene, die im Bereich der Eigenresonanz der Spule liegen, werden durch die Spule gut gesperrt, während niederfrequente Anteile wegen des mit sinkender Frequenz immer niederer werdender Impedanz wieder durch die Spule hindurchlaufen. Die Schutzwirkung der Spule wird zwar immer breitbandiger, je kleiner ihre Eigenkapazität und je höher ihre Selbstinduktion ist. Dennoch kann nicht ganz verhindert werden, daß die höchstfrequenten Anteile zum Transistor gelangen, die ihm besonders schädlich sind, da sie Spannungsanstiege an dem Grenzübergang erzeugen, die schneller erfolgen, als sich wegen der Trägheit der Ladungsträger im Inneren des Kristalls die Sperrschicht der Kollektor-Diode aufbauen kann. Der Transistor bricht vorzeitig durch.

Die Spule läßt sich naturgemäß auch nicht so groß machen, daß die niederfrequenten Anteile gut ge-

wi schwächt werden, da dann wieder die Eigenkapazität zu groß wird und sich die höchstfrequenten Anteile noch verheerender auswirken.

Ein Widerstand, der von dem Spannungsstoß betroffen wird, verhält sich wegen seiner natürlichen

(.'. Kapazitäten der Umgebung wie eine ÄC-Kette. Nur mit Hilfe dieser /?C-Kette ist es möglich, die höchstfrequenten Anteile wirkungsvoll zu vernichten.
Nur ein Widerstand, der vor die Spule geschaltet ist

wirkt somit echt schützend im Sinne vorliegender Erfindung. Eine der Spule parallelgeschaltete flC-Kette vernichtet nicht die über die Spule laufenden höchstfrequenten Anteile.

Es kommt noch hinzu, daß auch die Spule selbst in ihrer Wirkung auf die auftreffende Stoßwelle mit ihren vielen Windungen wie eine Art »Fernleitung« aufgefaßt werden muß, deren verteilte Induktivitäten und Kapazitäten sich aus den einzelnen Windungen und den Kapazitäten dazwischen und nach Umgebung (Masse) darstellen. Ein solches Gebilde hat auch einen eigenen Wellenwiderstand, der an der Verbindungsstelle mit dem Vorwiderstand zur Reflexion führt. Die in Reihe geschaltete Spule reflektiert also einen Teil der höchstfrequenten Anteile des Spannungsstoßes und schickt diese in den vorgeschalteten Widerstand zurück, wodurch diese zum 2. Mal geschwächt werden. Bei einer Parallel-Schaltung hingegen entfällt diese multiplikative Wirkung, die reflektierten Anteile bringen die Verbindungsleitungen zwischen Bildröhre und Spulen-Anfang in Schwingungen, die nur relativ langsam abklingen und immer wieder von der Bildröhre reflektiert auf die Spule auftreffen und von dort über deren Eigenkapazität hinweg sogar mehrfach auf den Transistor-Kristall auftreffen.

Es sind auch Schaltungen bekannt, wie z. B. LOEWE-OPTA-Fernsehgerät 2647, bei denen zu der Parallel-Schaltung von Spule und Widerstand auch noch ein Kondensator parallel geschaltet wird. Hier wird durch den Kondensator die schützende Wirkung der Spule auch gegen die hochfrequenten Anteile weitgehend aufgehoben

In der Literaturstelle »Circuit Design For Transistorised Television Receivers«, 1. 5. 51 wird eine Schaltung beschrieben, bei der eine Spule und ein Widerstand in Reihe geschaltet sind. Hier ist jedoch sogar der Widerstand mit einem sehr großen Kondensator (0,5 uF) überbrückt, wodurch jegliche Schutzfunktion des Widerstandes aufgehoben wird. Auch diese Schaltung gibt nicht die Lehre für Maßnahmen, die zum Schütze des Endstufen-Transistors getroffen werden müssen. Sie dient lediglich der Strahlstrombegrenzung.

Eine weitere Literaturstelle »All Transistor TV-Receiver« gemäß IEEE Transaction On Broadcast and TV-Receivers, Juli 1963, RCA-Nachdruck, zeigt ebenfalls eine Reihen-Schaltung aus einer Spule und einem Widerstand, der in diesem Falle aus einem Potentiometer gebildet wird. Abgesehen davon, daß die Schutzwirkung Null ist, wenn der Schleifer des Potentiometers auf den Heißpunkt gedreht wird und daß beim Drehen des Schleifers auf den Anfang des Potentiometers auch ein anderer im Schaltbild ersichtlicher mit dem Synchronisier-Eingang verbundener Transistor sogar mit seiner Basis ungeschützt an der Bildröhre liegt, so ist zu bedenken, daß auch die bei einem Potentiometer dicht nebeneinanderliegenden Anschlüsse für Anfang, Ende und Schleifer für Höchst-Frequenzen eine bereits sehr wirksame Parallel-Kapazität ergeben, die die Schutzwirkung, zumindest teilweise wieder aufhebt.

Nach vorliegender Erfindung soll aber der Serien-Widerstand primär die Aufgabe haben, Stoßwellen und vor allem die gefährlichen höchstfrequenten Anteile des Spannungsstoßes, der von der Steuerelektrode des Bildrohres ausgeht, abzufangen. Ein Potentiometer, das dazu noch in seiner Anfangs- und Endstellung die Schutzwirkung Null und eine nicht zu unterschätzende Parallel-Kapazität hat, kann dem Fachmann keine Lehre vermitteln, wie eine Schutzwirkung für angeschlossene Halbleiter in ausreichendem Maße zu erreichen ist. In Ausgestaltung des Erfindungsgedankens muß der Widerstand nämlich eine langgestreckte Form haben, die geringe Kapazität von Anfang nach Ende hat und bei dem Anfang und Ende zumindest so weit entfernt sind, daß bei plötzlichem Spannungsanstieg keine Überschläge stattfinden können, wie dies bei einem Potentiometer mit seinen dicht benachbarten Anschlüssen durchaus möglich ist.

Mit Einführung von Transistoren in den Videostufen entsteht die Aufgabe, die gegen steile Spannungsanstiege empfindlichen Transistoren wirksam zu schützen — eine Aufgabenstellung, die für die bisher verwendeten Röhren nicht notwendig war — und zugleich die gewünschte Übertragungsfunktion für ein breites Frequenzband herzustellen, dies alles zusammen mit einem Minimum von Aufwand. Die Lösung der Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Mittel bewirkt.

Die Vorteile der Erfindung liegen nicht nur in der Einfachheit der Schaltung, da die nach dem Stand der Technik des öfteren für die Übertragungs-Funktion benötigten Kondensatoren wegfallen, sondern auch in der sich ergänzenden Wirkung von Induktivität und Widerstand, indem die durch die verteilten Wicklungs-Kapazitäten der Induktivität bewirkte Übertragung höchstfrequenter Anteile von Spannungsstößen auf den Transistor, die durch Bildröhren-Überschläge bewirkt werden, durch die WC-kettenähnliche Wirkung des in Reihe geschalteten Widerstandes wirkungsvoll beseitigt wird und daß die am Eingang der für diese höchstfrequenten Schwingungen als »Fernleitung« anzusehenden Induktivität auftretenden Weilenwiderstandssprünge diese höchstfrequenten Wellen mit multiplikativer Wirkung in den wie eine /?C-Kette wirkenden Widerstand reflektieren, so daß diese — hin und her laufend — gegebenenfalls mehrfach bedämpft werden.

An Hand der Zeichnungen ist die erfindungsgemäße Schaltung nachstehend im einzelnen beschrieben.

In Fig. 1 ist ein Teil einer Video-Endstufe eines Fernsehempfängers dargestellt. Sie enthält einen Transistor 1, an den sich der mit der Kathode der Bildröhre 2 verbundene Vierpol anschließt. Der Vierpol ist hier als π-GIied ausgebildet, dessen beidseitige Querkapazitäten 3 und 4 im allgemeinen aus den Kapazitäten des Transistors 1 selbst und der Bildröhre 2 sowie der Schaltkapazität bestehen.

Der Kapazität 3 liegt hier ein Widerstand 5 und eine Spule 6 als Reihenglied parallel, wobei der Widerstand 5 der Arbeitswiderstand zum Betrieb des Transistors 1 ist. Über die Spule 6 ist er mit der Gleichstromquelle + U verbunden. Im Längszweig des Vierpols liegt nun die Induktivität 7 ohne Parallelkondensator in Reihe mit dem Schutzwiderstand 8, die zusammen eine Teilung der Funkenüberschlagspannung bewirken. Sie sind so groß gewählt, daß die noch am Transistor 1 auftretenden Amplituden und Spannungs-Anstiege für diesen unschädlich ist.

Der Wert des Widerstandes 8 soll zweckmäßig etwa 1,5 kOhm und größer sein. Nach dem Reihenglied 7, 8 folgt die Quer-Kapazität 4. die alle Schaltkapazitäten einschließt

Da der Wehnelt-Zylinder 9 der Bildröhre zur Arbeitspunkteinstellung an eine Gleichspannung gelegt und annähernd wechselstromfrei ist und die Kapazität der Kathode 10 gegen die anderen Elektroden der

Bildröhre in der Kapazität 4 zusammengefaßt berücksichtigt wurde, ist damit der Vierpol vollständig. Es ist daher angenommen, daß einzelne Elemente einen Aufbau aus mehreren Teilen versinnbildlichen, die sich aber für den vorliegenden Zweck annähernd so verhalten wie dargestellt.

In F i g. 2 ist ein gegenüber Fig.] etwas geänderter Aufbau eines Vierpols dargestellt, der mit seinen Anschlüssen 11 und 12 an den entsprechenden Stellen

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der Schaltung gemäß Fig. 1 liegt. Beim Netzwerk nach F i g. 2 ist das Reihenglied aus Widerstand 5 und Spule 6 an den Verbindungspunkt zwischen der Längsinduktivität 7 und dem Schutzwiderstand 8 angeschlossen. Diese andere Anordnung ;st für das Einschwingverhalten eines Rechteckimpulses günstiger. Der Wert des Schutzwiderstandes I! liegt auch hier in der bereits vorstehend angegebenen Größenordnung von etwa 1,5 kOhm und mehr.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Π 92 Patentansprüche:

1. Schutzschaltung für den galvanisch an die Kathode der Bildröhre angekoppelten Transistor > der Video-Endstufe eines Fernsehempfängers gegen Hochspannungsüberschläge in seiner Bildröhre, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Transistor (1) der Video-Endstufe und der Kathode (10) der Bildröhre (2) ein Vierpolglied mit kapazitiven Querzweigen (3, 4) angeordnet ist, das im Längszweig aus der Reihenschaltung einer Induktivität (7) und eines ohmschen Widerstandes (8) besteht, die beide nicht durch Kondensatoren überbrückt sind.

2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Längswiderstandes (8) etwa 1,5 kOhm und mehr beträgt

3. Schutzschaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Betrieb der Tfansistorstufe (1) vorgesehene Arbeitswiderstand (5) an die Verbindungsstelle zwischen der Längsinduktivität (7) und dem Längswiderstand (8) des Vierpolgliedes angeschlossen ist (F i g. 2).

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