DE850492C - Schaltung zur Erzeugung eines saegezahnfoermigen Stromes in einer Selbstinduktionsspule - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 25. SEPTEMBER 1952

p 23494 VIIIc /21g D

sind als Erfinder genannt worden

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Erzeugung eines sägezahnförmigen Stromes in einer Selbstinduktionsspule mit Selbstinduktion L und Widerstand r, welche Selbstinduktionsspule in einen an die Sekundärwicklung eines Transformators angeschlossenen Kreis aufgenommen ist, über welche Wicklung mittels eines in den Primärkreis des Transformators aufgenommenen Generators eine impulsförmige Spannung erzeugt wird, die zwischen den Impulsen und während einer längeren Zeit als die Dauer eines jeden Impulses einen konstanten Wert hat.

Solche Schaltungen kommen z. B. zur Ablenkung von Kathodenstrahlen bei Kathodenstrahlröhren zur Verwendung, bei denen die Spule als Ablenkspule

»5 wirkt. Wenn man auf bekannte Art und Weise die Spule unmittelbar an die Sekundärwicklung des Transformators anschließt, so wird, infolge der Tatsache, daß die Spule einen Widerstand r hat, der Sägezahnstrom während des Hubes nicht linear mit der Zeit verlaufen. Ein solcher Verlauf ist aber angesichts der Verwendung der Schaltung meist erwünscht.

Daß bei einer Selbstinduktionsspule mit Selbstinduktion L und Widerstand r kein linearer Verlauf des Sägezahnstromes auftritt, leuchtet z. B. ein, wenn man nachprüft, wie der Strom in einer solchen Spule unter dem Einfluß einer der Spule plötzlich zugeführten Gleichspannung E verläuft. Der Strom beträgt

wo t die Zeit darstellt.

dann i = — Ii — e

Wie es sich bei Reihenentwicklung erweist, ist die Abweichung von der Linearität — und der Zeit t proportional. Wenn diese Spule unmittelbar an die Sekundärwicklung des Transformators der vorgenannten Schaltung angeschlossen wird, stellt es sich heraus, daß die Abweichung von der Linearität gleichfalls — und weiter der Dauer der Periode der angelegten

ίο Spannung proportional ist.

Die Dauer der Periode ist im Zusammenhang mit der

Verwendung der Spule meist vorgeschrieben und —

darf nicht beliebig klein gewählt werden, sowohl wegen der damit einhergehenden Kosten als auch wegen der Tatsache, daß man, angesichts der Verwendung der Spule, gewöhnlich an maximale Abmessungen oder sonstige Anforderungen gebunden ist.

Die Erfindung bezweckt eine Schaltung zu schaffen, bei der die Abweichung von der Linearität des sägezahnförmigen Stromes durch die Spule beträchtlich geringer als bei den bekannten Schaltungen ist. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diese Abweichung im wesentlichen durch Phasenverzerrung für die verschiedenen Frequenzen der Komponenten herbeigeführt wird, in welche die angelegte Spannung zerlegt werden kann.

Falls die angelegte Spannung in sinusförmige Komponenten zerlegt wird, so würde im idealen Fall für eine Kreisfrequenz ω der Strom i durch die Spule

gleich sein müssen, wobei E die angelegte Span-

j ω L

nung darstellt. Infolge des vorhandenen Widerstandes r entsteht aber ein Strom

E __ E jcoL

r-\-jtoL jω L r-\-jo)L

der zweite Faktor verursacht die Abweichung von dem idealen Fall. Ein linearer Sägezahnstrom würde nur entstehen, wenn dieser Faktor für sämtliche Frequenzen eine Konstante wäre. Der Tangens des Phasenwinkels dieses Faktors , der für die Abweichung

ω L

von der Linearität am wichtigsten ist, ist für die hohen Frequenzen praktisch gleich Null, hat aber für niedrigere Frequenzen, von denen die niedrigste die Grundfrequenz des Sägezahnstromes ist, einen bedeutenden Wert.

Bei der Schaltung nach der Erfindung ist es möglich, diesen Wert des Tangens des Phasenwinkels bei niedrigen Frequenzen auf einen beträchtlich kleineren Wert zurückzuführen, wodurch der gewünschten Linearität des Sägezahnstromes durch die Spule vorzüglich nahegekommen werden kann.

Die Schaltung nach der Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß der an die Sekundärwicklung des Transformators angeschlossene Kreis aus der Reihenschaltung einer Hilfsspule mit Selbstinduktion L₁ und Widerstand T₁ und der Selbstinduktionsspule L, r besteht, wobei der Verbindungspunkt der beiden Spulen mittels eines Kreises, der einen Widerstand r₂ enthält, mit einem solchen Punkt der Sekundärwicklung des Transformators verbunden ist, daß zwischen diesem Punkt und dem anderen Ende der Selbstinduktionsspule das fache der über die Sekundärwicklung **

i+p

erzeugten Spannung entsteht, wobei ρ und L derart gewählt sind, daß ρ L größer als L₁ ist.

Eine solche Schaltung ist schematisch in Fig. ι dargestellt, während Fig. 2 die über die Sekundärwicklung des Transformators auftretende Spannung darstellt.

In Fig. ι ist ein Kippgenerator, dessen Konstruktion für die Erfindung nicht wesentlich ist, mit 1 bezeichnet. Dieser Kippgenerator erzeugt einen solchen Sägezahnstrom in der Primärwicklung 2 des Transformators 3, daß über die Sekundärwicklung 4 eine Spannung entsteht, die während des Hubes des Sägezahnstromes konstant ist.

Eine solche Spannung V ist in Fig. 2 als eine Funktion der Zeit t dargestellt. Während des Hubes des sägezahnförmigen Stromes durch die Primärwicklung des Transformators, also z. B. von i_x bis i₂, ist die Spannung über die Sekundärwicklung konstant und gleich (1 + p) E.

In der Reihe mit der Sekundärwicklung 4 in Fig. 1 sind die Hilfsspule 5 mit Selbstinduktion L₁ und Widerstand T₁ und die Spule 6 mit Selbstinduktion L und Widerstand r geschaltet. Zwischen dem Punkt 7, der den beiden Spulen gemeinsam ist, und dem Punkt 8 der Sekundärwicklung ist ein Kreis aufgenommen, der im vorliegenden Fall einen Widerstand r₂ enthält.

Der Punkt 8 ist derart gewählt, daß die Spannung zwischen diesem Punkt und dem anderen Ende 9 der

Spule 6 dem

fachen der Gesamtspannung über

+ P ^F *

die Sekundärwicklung entspricht, also

Bei einer solchen Schaltung erweist es sich als möglich, wie im folgenden näher erläutert wird, sich dem linearen Verlauf des sägezahnförmigen Stromes durch die Spule 6 besser anzunähern, als wenn man diese Spule unmittelbar an die Sekundärwicklung 4 anschließt, sofern p und L derart gewählt sind, daß p L größer als L₁ ist.

Die beste Annäherung wird erzielt, wenn L₁, Y₁, r₂

ist. Wenn

und p derart gewählt sind, daß r₂ = —

PL-L₁

dieser Bedingung entsprochen wird, zeigt es sich, daß der Tangens des Phasenwinkels des die Abweichung von der Linearität verursachenden Faktors bei niedrigen Frequenzen einen möglichst niedrigen Wert hat und auch die Änderung des Tangens als Funktion der Frequenz möglichst klein ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in den Kreis, der den Widerstand r₂ enthält, in Reihe mit diesem Widerstand eine Kapazität C₂ eingeschaltet. Mittels dieser Kapazität ist es möglich, den Modulus des Faktors, der die Abweichung von der Linearität des Stromes verursacht, derart zu beeinflüssen, daß auch dieser sich als Funktion der Frequenz nur wenig ändert. Diese Änderung ist minimal, wenn C₂ derart gewählt ist, daß

ist.

rr₃

In Fig. 3 ist eine Schaltung dargestellt, in der auch die Kapazität C₂ aufgenommen ist.

Diese Schaltung ist übrigens mit derjenigen nach Fig. ι identisch, so daß die damit übereinstimmenden Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Wird die über die Sekundärwicklung 4 auftretende Spannung in sinusförmige Komponenten zerlegt gedacht und fließt durch die Spule 5 in Fig. 3 der Strom J₁, durch den Kreis mit dem Widerstand T₂ und Kapazität C₂ ein Strom i₂, während durch die Spule 6 ein Strom i fließt, so können für jede Kreisfrequenz ω die folgenden Gleichungen abgeleitet werden:

pE = I₁ [T₁ + Ja)L₁) — J₂ r₂ +

E =i

I₉ = I 1

ι =

jmL

(1 +p) r₂+ Y₁ jcoL — Hieraus folgt nach Umrechnung:

+ {1 + p) LjC₂

rr₂)

L + L₁ C,

/ω (T₁L + Y₂L +

+ T-L₁) —

Der eingeklammerte Faktor ist dabei verantwortlich für die Abweichung von der Linearität des die Spule 6 durchfließenden sägezahnförmigen Stromes. Der Deutlichkeit halber kann dafür geschrieben werden:

α -\- jb ω -\-

— wobei die Koeffizienten α bis g

Funktionen der Widerstände, Selbstinduktionen und C₂ sind. Wenn man nun den Tangens des Phasenwinkels für diese Form berechnet, so zeigt es sich, daß die Hauptbedingung zur Verringerung des Wertes dieses Tangens bis zu einem Wert kleiner als derjenige der bekannten Schaltung darin besteht, daß ρ L größer als L₁ sein soll, was darauf hinausläuft, daß der die Hilfsspule 5 durchsetzende Strom den die Spule 6 durchfließenden Strom übersteigt.

Der Tangens des Phasenwinkels dieser Formel ist nun für sämtliche Frequenzen möglichst klein, wenn Ig = ef, woraus nach Substitution folgt, daß

ist.

PL-L₁

Soweit entsprechen also die gefundenen Bedingungen den für die Schaltung nach Fig. 1 ermittelten. Diese Bedingungen bewirken also einen verringerten Einfluß der Änderung des Phasenwinkels als Funktion der Frequenz.

Das Vorhandensein von C₂ gestattet nunmehr zugleich die Möglichkeit, die Änderung des absoluten Wertes des die Verzerrung verursachenden Faktors als Funktion der Frequenz möglichst klein zu halten,

abc wobei sich der günstigste Fall ergibt, wenn — =-- = — ,

woraus hervorgeht, daß

C₂ = ^rLl ist.

r₂

rr₂+

Das Verhalten des die Abweichung herbeiführenden Faktors, als Funktion der Frequenz, rückt demnach zum idealen Fall, nämlich einer Konstante heran, sodaß man sich dem linearen Verlauf des die Spule b 2 -J

durchfließenden sägezahnförmigen Stromes vorzüglich nähert.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaltung zur Erzeugung eines sägezahnförmigen Stromes in einer Selbstinduktionsspule mit Selbstinduktion L und Widerstand r, welche Selbstinduktionsspule in einen an die Sekundärwicklung eines Transformators angeschlossenen Kreis aufgenommen ist, über welche Wicklung mittels eines in den Primärkreis des Transformators aufgenommenen Generators eine impulsförmige Spannung erzeugt wird, die zwischen den Impulsen und während einer längeren Zeit als die Dauer eines jeden Impulses einen konstanten Wert hat, dadurch gekennzeichnet, daß der an die Sekundärwicklung des Transformators angeschlossene Kreis aus der Reihenschaltung einer Hilfsspule mit Selbstinduktion L₁ und Widerstand T₁ und der Selbstinduktionsspule (L, r) besteht, wobei der Verbindungspunkt der beiden Spulen mittels eines Kreises, der einen Widerstand r₂ enthält, mit einem solchen Punkt der Sekundärwicklung des Transformators verbunden ist, daß zwischen diesem Punkt und dem anderen Ende der Selbstinduktionsspule das fache der über die Se-

kundärwicklung erzeugten Spannung entsteht, wobei p und L derart gewählt sind, daß pL größer als L₁ ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß L₁, T₁, T₂ und p derart gewählt sind,

daß T₂ = -^i- ist.
PL-L₁

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den den Widerstand T₂ enthaltenden Kreis in Reihe mit diesem Widerstand eine Kapazität C₂ eingeschaltet ist.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß C₂ derart gewählt ist, daß

C₂ =

TL₁

'2 ("Ί + TT₂ + T₁T₂)

ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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