DE763579C - Schaltung zum Erzeugen von Kippspannungen mit saegezahnartigem Verlauf durch Ladung und Entladung eines Kondensators - Google Patents

Description

• Schaltung zum Erzeugen von Kippspannungen mit sägezahnartigem Verlauf durch Ladung und Entladung eines Kondensators Für die Zeitablenkung bei Oszillographen sowie vor allem für Bild- und Zeilenablenkung des Kathodenstrahles von Fernsehröhren benötigt man bekanntlich elektrische Schwingungen, deren Spannungsverlauf den Charakter einer Sägezahnkurve trägt. Elektrische Schwingungen dieser Art pflegt man mit Hilfe von sogenannten Kippgeräten unter Benutzung eines Kondensators herzustellen, der über verschiedene Widerstände abwechselnd geladen und entladen wird. Da sich aber die Stromstärke, welche durch einen Ohmschen Widerstand fließt, mit absinkender Klemmenspannung vermindert, stellt der zeitliche Verlauf der Klemmenspannung an einem Kondensator, den man über einen Ohmschen Widerstand lädt öder entlädt, stets eine gekrümmte Kurve dar, und es bedarf besonderer Hilfsmittel, um den so entstehenden Spannungsverlauf in die erforderliche Gestalt einer sägezahnartigen Zickzackkurve zu überführen, innerhalb deren mindestens der unter dem kleineren Winkel zur Zeitachse stehende, die Ablenkung während der Aufzeichnungsphase bewirkende Kurvenast praktisch geradlinig verläuft.
• Schaltungen, welche dieses Ziel erreichen, sind an sich bekannt. Sie benutzen meist die Krümmung der Kennlinie von besonders ausgewählten Elektronenröhren, die dabei zur Verstärkung des von der primären W iderstand-Kondensatorschaltung (sog. C R-Schaltung) gelieferten Wechselstromes dienen und die unerwünschte Durchbiegung des primärseitigen Spannungsverlaufes kompensieren. Da aber die Abweichungen, welche die Kurve der Ausgangsspannung eines Kippgerätes von dem theoretisch geforderten,eradlinigen Verlauf im langsam ansteigenden Kurvenast zeigen darf, beispielsweise für die Strahlablenkung bei Fernsehröhren nur etwa i I I', betragen dürfen, benötigte man meist eine Reihenschaltung von mehreren Röhren in sorgfältig abgestimmten Kaskadenschaltungen. Häufig wurde hierbei zwischen diesen Röhren noch durch entsprechende Siebmittel eine Hervorhebung der höheren Harmonischen herbeigeführt, da eine Sägezahnkurve ja nach den Fournierschen Sätzen bekanntlich als die Überlagerung einer großen Reihe von Sinusschwingungen verschiedener Amplitude angesehen werden kann, deren Frequenz ein geradzahliges Vielfaches der Grundfrequenz ist; man gelangte also zu recht verwickelten und, verstärkertechnisch gesehen, ziemlich unwirtschaftlichen Schaltungen, zumal sich die angestrebte Kompensation der primärseitigen Krümmung des Spannungsverlaufes mir erzielen ließ, wenn man im unteren gekrümmten Teil der Röhrenkennlinien arbeitete und sich demnach auf eine verhältnismäßig schlechte Ausnutzung der verfügbaren Ladespannung und des Verstärkungsgrades der Röhren beschränkte.
• Es ist zwar auch schön versucht worden, mit einer einzigen Röhre Kippschwingungen mit sägezahnartigem Spannungsverlauf zu erzeugen und sich hierbei zum Ausgleich der erwähnten Abweichungen einer Röhre mit durchhängender Kennlinie zu bedienen. Anordnungen dieser Art ergeben jedoch ebenfalls eine ungenügende Ausnutzung der verfügbaren Spannungen und erfordern überdies, daß die Röhren einzeln sorgsam ausgesucht werden; die sich ergebenden Schaltungen gestatten es also nicht, serienmäßige Röhren zu verwenden bzw. einen Röhrenaustausch vorzunehmen. Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Erzeugen von Kippschwingungen mit sägezahnartigem Verlauf, welche das gleiche Ziel mit wesentlich vereinfachten :Mitteln sowie mit erheblich wirtschaftlicherer Ausnutzung der verfügbaren Spannungen und Röhrenkennlinien ermöglicht.
• Nach der Erfindung lassen sich mittels einer einzigen Elektronenröhre Kippschwingungen mit einwandfrei sägezahnartigem Spannungsverlauf unter sehr wirtschaftlicher Ausnutzung der verfügbaren Spannungen dadurch erzielen, daß das den Grundverlauf der Spannungen bestimmende RC-Glied mit weiteren Kapazitäten und Widerständen zu einem zweipoligen Netzwerk zusainmengeschaltet ist, derart, daß durch Summenwirkung der gewünschte, vorzugsweise geradlinige Spannungsverlauf entsteht. Die Kippschwingschaltung der Röhre kann dabei in beliebiger Weise gewählt sein; am besten legt man die CR-Glieder in an sich bekannter Weise in den Gitterkreis und sieht zwischen Gitter- und Anodenkreis eine Rückkopplung vor, die bewirkt, daß bei entladenem Gitter eine Hochfrequenzschwingung einsetzt, welche das Gitter auf eine hohe negative Spannung auflädt und infolgedessen plötzlich abreißt, um erst dann wieder einzusetzen, wenn sich das Gitter über die CR-Glieder erneut entladen hat.
• Eine Schaltung dieser bekannten Art zeigt Fig. i. Zwischen dem Anodenkreis und dem Gitterkreis der Röhre V liegt als Rückkopplung der Hochfrequenztransformator PS. Das Gitter der Röhre V liegt über den Kondensator C, dem ein Widerstand R parallel geschaltet ist, an positiver Vorspannung. Legt man Anodenspannung an die Röhre, so schwingt diese an, wobei ihr Gitter sich in bekannter Weise von selbst schrittweise negativ auflädt, bis die betreffende Schwingung nach sehr kurzer Zeit wieder abreißt und nunmehr der Aufladung des Kondensators C seine Entladung über den Widerstand R folgt. Die Kippspannung wird dabei an den Klemmen des Kondensators C abgenommen; sie zeigt zunächst noch nicht den geforderten, geradlinigen Verlauf der Kurve, welche das Absinken dieser Klemmenspannung in Abhängigkeit von derjenigen Zeit wiedergibt, die jeweils seit Erreichung der maximalen Aufladespannung verflossen ist.
• Nach der Erfindung wird nun das in Fig. i dargestellte CR-Glied durch weitere passend abgestimmte CR-Glieder zu einem Netzwerk ergänzt, dem die Spannung an zwei Punkten zugeführt wird. Eine Anordnung dieser Art zeigt Fig. 2. Dem die Grundschwingung erzeugenden Glied Cl, R1 ist hier einerseits der Kondensator C, über den Widerstand R2 parallel gelegt und andererseits das Glied C3, R3 in Reihe geschaltet. Die Kippspannung C#k wird dabei an den beiden hintereinandergeschalteten Kondensatoren Cl, C3 abgenommen.
• In dieser Schaltung erhält man die beste Angleichung der Entladekurve an den gewünschten linearen Verlauf, wenn man z. B. folgende Bemessungen wählt:

  Cl = etwa i ooo cm

  C@ _ - io ooo cm

  C3 = - 9000 cm

  R1 = - 2,$ -Iegohm

  R@ _ - goo Kiloohm

  R3 = - 200 -

  Die Wirkungsweise der Schaltung ist dabei folgende: Während des Aufladevorganges laden sich die Kondensatoren Cl und C3 umgekehrt proportional zu ihren Kapazitätswerten oder bei kleinen Werten für R,/R3 im Verhältnis von R1 : R3 auf. Gleichzeitig lädt sich der Kondensator C2 auf eine Spannung auf, die um den Spannungsabfall am Widerstand R2 noch über der Aufladespannung des Kondensators Cl liegt. Beim Entladen entlädt sich der Kondensator Cl über seinen Widerstand Rl, wird aber gleichzeitig über den Widerstand R2 aus dem Kondensator C2 aufgeladen. Diese Aufladung ist besonders im Anfang ziemlich stark. Infolgedessen geht die effektive Abnahme der Ladespannung des Kondensators Cl langsamer als im Normalfall vor sich. Die ohne Korrekturglieder nach unten durchgekrümmte Entladekurve erhält also einen nach oben durchgekrümmten Verlauf.
• Das Glied C3, R3 bewirkt ebenfalls eine Anhebung der aus Cl + C3 resultierenden Entladungskurve. Je nach der Form der bereits durch die anderen Glieder erzeugten Entladekurve wird durch das Glied C3, R3 deren vorderer Teil, gegebenenfalls aber auch ein größerer Teil oder auch der ganze Verlauf der Entladung des Kondensators Cl angehoben. Für den erstgenannten Fall ist zu diesem Zwecke die Zeitkonstante von C3, R3 im Vergleich zur Zeitkonstante des ganze Kippvorganges nur kurz bemessen. Bei der Bemessung der Kompensationsglieder muß im übrigen auch berücksichtigt werden, welche Spannungen an Gitter und Anode der Kippröhre Y liegen. Je höher man nämlich entsprechend einem älteren Vorschlag die positive Gittervorspannung wählt, desto kleiner ist natürlich der zu kompensierende Durchhang der Entladungskurve, welche bereits ohne Anwendung der Korrektionsglieder entsteht. Bei den für die Schaltung nach Fig. 2 angegebenen Bemessungen (s. oben) ist von der Voraussetzung ausgegangen, daß die Gitterspannung etwa -E- 6oo V, die Anodenspannung etwa + Zoo V beträgt. Wählt man die Gittervorspannung im Verhältnis zur Anodenspan'nung noch höher, indem man beispielsweise an den Gitterkreis r6oo V, an den Anodenkreis -E- Zoo V legt, so kann man das Korrekturglied C2, R2 fortlassen, so daß die vereinfachte Schaltung nach Fig. 3 entsteht, die außer dem Grundglied Cl, R1 lediglich noch das in Reihe geschaltete Korrekturglied C3, R3 aufweist. Allerdings ist bei derartigen Schaltungen das Verhältnis der abnehmbaren Kippspannung Uk zum Spannungsaufwand an den Röhrenelektroden etwas ungünstiger als bei Schaltungen nach Abb. z. Dafür kann die Zeitkonstante des Kreises C3, R3 etwa Zoomal kleiner bemessen werden als diejenige des Kreises Cl, R1, so daß man etwa zu folgenden Werten kommt:

  Cl = etwa zooo cm

  C3 = - ioo cm

  R1 - - zo Megohm

  R3 = - 500 Kiloohm

  Eine andere Schaltung im Rahmen der Erfindung zeigt Abb. 4. Dort ist auch dem Serienglied C3, R3 ein Parallelglied C4, R4 zugeordnet. Der Vorteil dieser Schaltung 15esteht darin, daß hier infolge der vielseitig sich ergänzenden Korrekturwirkung die angelegte Gittervorspannung nicht mehr ein Vielfaches der erzielten Kippspannungsamplitude Uk zu betragen braucht, sondern daß man. letztere auf bis zu etwa 50 °/o (oder noch mehr) der Gittervorspannung bemessen kann. Die Bemessung der einzelnen Schaltungsglieder in Abb.4 ist zweckmäßig die folgende:

  Cl = etwa zo ooo cm

  C2 = - 1000 cm

  C3 = - g ooo cm

  C4 = - 27000 cm

  R1 = - 5 Megohm

  R2 - - 5 -

  R3 = - 0,4 -

  R4 = - 6o Kiloohm

  Es ist mit den genannten Mitteln unter Umständen sogar möglich, mit einer Gittervorspannung von + rooo Volt eine Kippspannungsamplitude Uk von etwa gleicher Höhe bei praktisch geradlinigem Verlauf zu erhalten.
• Die angeführten Ausführungsbeispiele bezogen sich auf die Lösung der Aufgabe, eine sägezahnartige Kippspannung mit geradlinigem Verlauf des schwach geneigten Astes zu erzielen. Durch entsprechende Änderungen in der Bemessung der einzelnen Schaltungselemente kann man aber auch die Aufgabe lösen, der sägezahnartigen Spannung irgendeinen anderen, jeweils gewünschten Verlauf zugeben, entweder um z. B. irgendwelche optischen Verzerrungen beimFernsehen zu kompensieren oder aber auch für ganz andere Zwecke, wie z. B. für die Erzeugung eines besonderen Gehaltes an Oberschwingungen für den Spannungsverlauf in Verbindung mit Klangerzeugung bei der elektrischen Musik.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: -z. Schaltung zum Erzeugen von Kippspannungen mit sägezahnartigem Verlauf durch Ladung und Entladung eines Kondensators mit Hilfe einer einzigen als Kippschwinger geschalteten Elektronenröhre, dadurch gekennzeichnet, daß das den Grundverlauf der Spannung bestimmende RC-Glied mit weiteren Kapazitäten und Widerständen zu einem zweipoligen Netzwerk zusammengeschaltet -ist, derart, daß durch Summenwirkung der gewünschte, vorzugsweise geradlinige Spannungsverlauf entsteht. ä. Schaltung nach Anspruch x, dadurch gekennzeichnet, daß dem Grund-CR-Glied (Cl. R1) ein CR-Glied parallel und ein weiteres CR-Glied (C3, R,) in Reihe geschaltet ist. 3. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem Grund-CR-Glied (Cl, R,) lediglich ein weiteres CR-Glied 1C3, R3) in Reihe geschaltet ist. 4. Schaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl dem Grund-CR-Glied (C1, R,) wie auch dem in Reihe dazu liegendem Glied (C3, R3) je ein CR-Glied parallel geschaltet ist. 5. Schaltung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die CR-Glieder in an sich bekannter Weise in der Gitterzul e _ tung einer Steuergitterröhre liegen, deren Gitter-Anoden-Kreise miteinander rückgekoppelt sind. Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden Französische Patentschriften Nr_ 8o5 ioi, 812 496; britische Patentschriften ;Vr. 438 285, 459 422.