DE756518C

DE756518C - Schaltungsanordnung zur Erzeugung saegezahnfoermiger Stroeme

Info

Publication number: DE756518C
Application number: DET49830D
Authority: DE
Inventors: Max Dipl-Ing Geiger
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1938-01-20
Filing date: 1938-01-21
Publication date: 1953-11-09

Description

Es sind bereits Schaltungsanordnungen zur Erzeugung sägezahnförmiger Stromkurven bekannt, bei denen eine induktive Spannungsrückkopplung zwischen dem Anodenkreis einer gesteuerten Röhre und ihrem Gitterkreis vorhanden ist, der einen Parallelresonanzkreis, bestehend aus einer Ablenkspule und ihrer Eigenkapazität, enthält.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abänderung dieser Schaltungsanordnung und auf einige weitere Verbesserungen derselben, die es erlauben, bei unverändertem Verlauf der Stromsägezahnkurve in der Ablenkspule eine kleinere Röhre benutzen zu können.

Es ist ferner bekannt, bei einem Vielfachschwingungserzeuger, der zwei über Widerstandskondensatorglieder miteinander gekoppelte Entladungsstrecken besitzt und bei welchem beide Entladungsstrecken in einer einzigen Röhre untergebracht sind, parallel zur Gitter-Kathoden-Strecke der einen Entladungsbahn einen Gleichrichter einzuschalten.. Dies geschieht zu dem Zweck, eine Abwanderung des Gitterpotentials gegenüber der Kathode in positiver Richtung zu

verhindern, weil bei einer derartigen Potentialverschiebung ein negativer Widerstand in der Gitter-Kathoden-Strecke entstehen könnte, der die erstrebten Kippschwingungen des Multivibrators unmöglich machen würde.

Schließlich ist auch noch vorgeschlagen worden, bei einem Sperrschwinger die Dauer der Anodenstromimpulse durch Parallelschaltung eines Gleichrichters zur Gitter-Kathoden-Strecke konstant zu halten, auch wenn die Anodenstrom-Gitterspannungs-Kennlinie der Sperrschwingerröhre sich durch Röhrenabnutzung oder wegen Schwankungen der zum Betrieb der Sperrschwingerschaltung dienenden Gleichspannung verlagert.

Bevor die Erfindung und ihre weiteren Verbesserungen erläutert werden, soll an Hand der Abb. 2 die Wirkungsweise der als bekannt vorausgesetzten Schaltung, welche in Abb. 1 dargestellt ist, dargelegt werden.

Die Schaltung nach Abb. 1 enthält eine Dreipolröhre 4, deren Anodenkreis auf ihren Gitterkreis mittels des Transformators 5, 6 zurückgekoppelt ist und bei welcher der Gitterkreis einen Parallelresonanzkreis enthält, der aus der Ablenkspule 9 und ihrer Eigenkapazität το besteht. Der Kondensator 7, welcher der Ablenkspule vorgeschaltet ist, hat nur die Aufgabe, einen Gleichstromfluß über die Spule 9 zu verhindern und der Kondensator 8 dient zur Glättung der am Potentiometer 3 abgegriffenen und im Steuergitterkreis liegenden Gleichspannung von etwaigen Oberwellen. Die Anodengleichspannung für die Röhre 4 wird von einem Potentiometer 2 abgenommen, und die Reihenschaltung von 2 und 3 liegt an der Gleichspannungsquelle i.

Die Betrachtung der Wirkungsweise der Schaltung nach Abb. 1 beginnt man am besten in einem Zeitpunkt, in welchem die Anoden-Kathoden-Strecke und die Gitter-Kathoden-Strecke der Röhre 4 stromlos sind, am Kondensator 10 eine hohe Spannung besteht, welche das Gitter der Röhre 4 stark negativ gegenüber ihrer Kathode macht, und in welchem in der Ablenkspule 9 kein Strom fließt. Die Wicklungen 5 und 6 sollen im betrachteten Zeitpunkt ebenfalls stromlos sein. Wenn man von diesen Anfangsbedingungen ausgehend die sich abspielenden Vorgänge verfolgt und schließlich wieder bei einem Zustand anlangt, in welchem dieselben Anfangsbedingungen herrschen, hat man eine vollständige Periode der sich im stationären Zustand abspielenden Vorgänge durchlaufen. Für die hier hauptsächlich interessierenden Wechselstromvorgänge können die Kondensatoren 7 und 8 außer Betracht gelassen werden, da sie als so groß angenommen werden können, daß die Wechselströme keine nennenswerten Spannungsabfalle an ihnen bilden. Die Induktivität der Sekundärwicklung 6 kann bei der Schaltung nach Abb. ι als sehr groß angenommen werden. Die Ladung am Kondensator 10 wird sich daher über die Ablenkspule 9 auszugleichen versuchen, was zu einem gedämpften Schwingungsvorgang führt. Von diesen gedämpften Schwingungen kann sich, vom betrachteten Anfangszustand aus gerechnet, der mit t₀ bezeichnet werden möge, nur etwa eine Viertelschwingung ungestört ausbilden. Der Strom in der Spule 9 nimmt also einen Maximalwert an, der im Zeitpunkt t₃ erreicht werden würde, wenn die Röhre 4 nicht vorhanden wäre, und die Spannung am Kondensator 10 würde gleichzeitig von ihrem im Zeitpunkt f₀ bestehenden Maximalwert aus auf den Wert Null abgeklungen sein. Kurz vor diesem Zeitpunkt beginnt jedoch, wenn die Sperrspannungsgrenze des Gitters in Abb. 2 b überschritten wird, bereits Anodenstrom zu fließen, und durch die induktive Spannungsrückkopplung steigt die Gitterspannung im Zeitpunkt t₂, der etwas vor dem Zeitpunkt t_a liegt, fast sprunghaft auf den Gitterspannungswert Null und darüber hinaus an. In der Abb. 2b ist der Gitterspannungsverlauf vom Zeitpunkt t₂ an noch durch eine punktierte Linie angedeutet, die für den Fall gelten würde, daß die Röhre 4 nicht vorhanden wäre. Wegen des Hochschnellens der Gitterspannung bis auf positive Werte setzt in der Röhre 4 nun auch Gitterstrom ein, und die Ablenkspule 9, in welcher ja jetzt ein Strom fließt, dessen Größe aus Abb. 2a entnommen werden kann, wird über den Widerstand der Gitter-Kathoden-Strecke kurzgeschlossen. Die im Zeitpunkt t₀ im Kondensator 10 vorhandene Energie ist also jetzt im magnetischen Feld der Ablenkspule 9 vorhanden und muß sich über den inneren Widerstand der Gitter-Kathoden-Strecke ausgleichen, was zu einem exponentiellen Abklingen des Ablenkspulenstromes führt. Da im Zeitpunkt t₂ jedoch, wie erwähnt, eine positive Gitterspannung entsteht, fließt sowohl ein Anodenstrom, der in Abb. 2 c dargestellt ist, als auch in der Sekundärwicklung 6 des Transformators ein Strom, der

ι

sich aus dem Anodenstrom i_a zu — · i_a berechnet,

wenn mit — das Verhältnis der Windungszahlen

der Transformatorwicklungen 5 und 6 bezeichnet ist. Der Strom in der Wicklung 6 ist in der Zeit t₂ bis i_t von links nach rechts gerichtet und vereinigt sich am Gitter mit dem über die Spule 9 in dieser Zeit fließenden Strom, der von unten nach oben gerichtet ist. In der Zeit t₄ bis t₅ hat der Strom in der Wicklung 6 noch dieselbe Riehtung, während der Ablenkspulenstrom im Zeitpunkt t₄ den Wert Null angenommen hat und dann mit unveränderter Steilheit in umgekehrter Richtung wieder ansteigt. Wegen des bereits obenerwähnten exponentiellen Abklingens des Ablenkspulenstroms ändert sich jedoch der Differentialquotient dieses Stromes ein wenig, und

zwar nimmt er ab, so daß im Zeitpunkt t₅ die positive Gitterspannung verschwunden ist. Hiermit wird die Gitter-Kathoden-Strecke stromlos, und der Strom, welcher im Zeitpunkt t₅ in der Ablenkspule fließt, kann sich nur über den Kondensator io schließen, was bedeutet, daß in dem Parallelresonanzkreis 9,10 ein neuer Schwingungsvorgang beginnt. Der im Zeitpunkt i_B durch die Spule 9 von oben nach unten fließende Strom lädt den Kondensator wieder derart auf, daß die Kondensatorspannung eine negative Vorspannung für das Steuergitter der Röhre 4 darstellt. Im Zeitpunkt t_e sind also bereits wieder diejenigen Bedingungen vorhanden, die im Zeitpunkt t₀ oben vorausgesetzt worden waren.

Für die Erfindung ist an dieser Arbeitsweise

des Stromsägezahngenerators wichtig, daß im Zeitpunkt i₂ und kurz nachher die Kathode der Röhre 4 den dreifachen Strombetrag liefern und das Steuergitter dieser Röhre den doppelten Strom führen muß, als er während dieser Zeit in der Ablenkspule 9 fließt. Dies gilt für den Fall, daß das Übersetzungsverhältnis des Transformators ι: ι ist. Ist das Übersetzungsverhältnis, wie es praktisch meistens der Fall ist, noch kleiner als 1, d. h. der Wert ü noch kleiner als 1, so werden die Verhältnisse sogar noch ungünstiger.
Der beschriebene bekannte Sägezahngenerator erfordert also außerordentlich große Röhren mit großflächigen Kathoden und Spezialgittern hoher Strombelastbarkeit.

Gemäß der Erfindung wird, um bei dem bekannten Stromsägezahngenerator die notwendige Röhre bei sonst gleichbleibenden Verhältnissen wesentlich kleiner bemessen zu können, um also eine Röhre von üblicher Bauart verwenden zu können, parallel zu deren Gitter-Kathoden-Strecke in gleicher Durchlässigkeitsrichtung ein Gleichrichter gelegt.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in Abb. 3 veranschaulicht, in welcher von dem Widerstand 12 zunächst abgesehen werden soll. In dieser ist der Gleichrichter, der gemäß der Erfindung zur Gitter-Kathoden-Strecke der Röhre 4 parallel liegt, mit 11 bezeichnet, und es sind im übrigen die gleichen Bezugszeichen verwendet wie in Abb. 1. Der Gleichrichter 11, der einen kleinen Innenwiderstand erhalten soll, übernimmt den größten Teil desjenigen Stromes, welcher bei der bekannten Schaltung nach Abb. ι über die Gitter-Kathoden-Strecke fließt. Zur noch stärkeren Stromentlastung des Steuergitters der Röhre 4 kann man gemäß einer Verbesserung der Erfindung in die Zuleitung zum Steuergitter noch einen Widerstand 12 einfügen, wie die Abb. 3 ebenfalls erkennen läßt. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Steuergitter der Röhre 4, wie es die Abb. 4 zeigt, nur an einen Teil der Wicklung 6 angeschlossen, während der Gleichrichter 11 an der ganzen Wicklung 6 liegt. Diese Abänderung der in Abb. 3 dargestellten Schaltung ist deshalb vorteilhaft, weil die Spannungsbeanspruchung der Isolation zwischen Steuergitter und Kathode während der Rücklaufzeiten des Sägezahnstromes, in denen an der Ablenkspule, wie die Abb. 2b zeigt, eine sehr hohe Spannung auftritt, vermindert wird.

Bei der in Abb. 5 dargestellten Ausführungsform wird die Ablenkspule ebenfalls nur an einen Teil der Sekundärwicklung 6 des Transformators angeschlossen, sie läßt dann eine höhere Strombelastung zu. Der Gleichrichter 11 liegt auch bei dieser Ausführungsform an der ganzen Sekundärwicklung 6 und das Steuergitter der Röhre 4, ebenfalls wie in Abb. 4, nur an einem Teil der Sekundärwicklung.

Zur Synchronisierung des Stromsägezahngenerators soll gemäß der weiteren Erfindung ein Widerstand 13 in Abb. 6 und 7 verwendet werden, der zwischen die Kathode des Gleichrichters und die Kathode der Röhre 4 eingeschaltet ist. Man kann diesen Widerstand 13 entweder in der Weise verwenden, daß an seinem linken Ende negative Synchronisierimpulse zugeführt werden, wie in Abb. 6 gezeigt ist und die Kathode der Röhre 4 geerdet wird, oder in der Weise, daß man, wie Abb. 7 zeigt, an seinem rechten Ende positive Synchronimpulse zuführt und die Ka- go thode der Gleichrichterröhre 11 erdet. Im Falle der Abb. 6 werden die negativen Synchronisierimpulse dem Steuergitter der Röhre 4 zugeführt und dadurch der Gitterstrom unterbrochen, so daß, wie für den Zeitpunkt t_s an Hand der Abb. 2 erläutert, die lange Flanke des Sägezahnstromes beendet und der Rücklauf eingeleitet wird. Im Falle der Abb. 7 werden durch die positiven Synchronimpulse Potentialanstiege der Kathode der Röhre 4 gegenüber dem Steuergitter erzeugt und dadurch jedesmal der Gitterstrom unterbrochen, so daß ein Sägezahnrücklauf beginnen kann.

An Hand der Abb. 8 und 9 soll nun noch eine weitere Verbesserung des Stromsägezahngenerators beschrieben werden, welche die Erzeugung des in Abb. 2 a dargestellten Sägezahnstroms bei einem im Vergleich zu allen übrigen Ausführungsformen kleineren Anodenstrom der Röhre 4 ermöglicht. Die Abb. 2 c und 2d lassen erkennen, daß in der Zeitspanne t₂ bis i₄ der Anodenstrom den Wert Null haben kann und in der Zeitspanne t_i bis t₅ in jedem ■ Augenblick nur wenig größer sein muß als der Ablenkspulenstrom. Man kann daher gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung der Gitterspannung der Röhre 4 den in Abb. 8 dargestellten Verlauf erteilen, in welchem die Gitterspannung jeweils erst kurz vor der Mitte der langen Sägezahnflanke einen Anodenstrom einsetzen läßt, der dann etwa zeitproportional bis zum Ende der langen Sägezahnflanke ansteigt. Die in

Abb. 9 dargestellte Schaltung, bei der dieser Gitterspannungsverlauf auftritt, unterscheidet sich von der Schaltung nach Abb. 7 dadurch, daß die Röhre 4 eine Schirmgitterröhre ist. Die etwa sägezahnförmig ansteigende Gitterspannung wird dabei von dem Sägezahngenerator selbst erzeugt, und zwar in folgender Weise: Bei jeder Unterbrechung des Anodenstromes der Röhre 4 und damit auch des Schirmgitterstromes bildet sich an den Klemmen der Sekundärwicklung 15, dessen zugehörige Primärwicklung 14 im Schirmgitterkreis liegt, ein Spannungsstoß aus, der über den Gleichrichter 16 den Kondensator 17 derart auflädt, wie es durch die eingetragenen Plus- und Minuszeichen in Abb. 9 angedeutet ist. Während des Sägezahnhinlaufs entlädt der Kondensator 17, dessen negative Belegung dem Steuergitter der Röhre 4 zugewendet ist, sich über den Widerstand i8, so daß das Gitterpotential, wie in Abb. 8 gezeigt, während des Sägezahnhinlaufs langsam ansteigt. Der Widerstand 13, der ebenso geschaltet ist, wie an Hand der Abb. 6 erläutert, dient zur Synchronisierung.

Bei allen beschriebenen Ausführungsformen kann man, wie es in Abb. 9 dargestellt ist, die konstante negative Gittervorspannung mittels eines ÄC-Gliedes 8, 19 mit genügend großer Zeitkonstante erzeugen, statt sie von einem Potentiometers abzugreifen.

Claims

Patentansprüche.·

i. Schaltungsanordnung zur Erzeugung sägezahnförmiger Ströme, insbesondere für Zwecke des Fernsehens, bei der eine induktive Spannungsrückkopplung wirksam ist zwischen dem Anodenkreis einer steuerbaren Röhre und ihrem Gitterkreis, der einen aus einer Ablenkspule und ihrer Eigenkapazität bestehenden Parallelresonanzkreis enthält, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Gitter-Kathoden-Strecke der Röhre (4) von üblicher Bauart ein Gleichrichter (11) in gleicher Durchlässigkeitsrichtung liegt (Abb. 3).
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuergitter der Röhre (4) noch ein Widerstand (12) vorgeschaltet ist (Abb. 3).
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von der vollen, zur Steuerung der Röhre (4) vorhandenen Spannung (Spannung an 6) nur ein Teil (linker Teil von 6) zur Steuerung benutzt wird (Abb. 4).
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkspule (9) nur an einen Bruchteil der rückgekoppelten Spannung, vorzugsweise an eine Anzapfung der Sekundärseite (6) des die Rückkopplung vermittelnden Transformators (5, 6) angeschlossen ist (Abb. 5).
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß im Gitterkreis zwischen den Kathoden des Gleichrichters (11) und der Röhre (4) ein Widerstand (13) liegt, an dem die Synchronisierimpulse zugeführt werden (Abb. 6 und 7).
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung der Anodenbelastung der Röhre (4) eine vorzugsweise aus dem Sägezahngenerator selbst abgeleitete, sägezahnförmige Spannung (Abb. 8) zusätzlich am Steuergitter der Röhre (4) liegt (Abb. 9).

Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

Britische Patentschriften Nr. 455497, 456 640, 461325.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

5541 10.53