DE1147978B

DE1147978B - Freischwingende Kippschaltung zur Erzeugung frequenzstabiler saegezahn-foermiger Stroeme bzw. Spannungen

Info

Publication number: DE1147978B
Application number: DEM51769A
Authority: DE
Inventors: Eric Davies
Original assignee: Marconi Co Ltd
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1961-03-28
Filing date: 1962-02-10
Publication date: 1963-05-02
Also published as: US3221269A; ES272582A1; GB984423A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Kippschaltungen, insbesondere auf Kippschaltungen, die durch eintreffende Taktimpulse synchronisiert werden, jedoch beim Ausfall der Taktimpulse frei weiterschwingen. Zur Vereinfachung werden im folgenden derartige Schaltungen als »freischwingend« bezeichnet. Die Erfindung ist vorzugsweise auf freischwingende transistorisierte Kippschaltungen anwendbar (z. B. für transistorisierte Fernsehkameras), für die die Erfindung besondere Vorteile aufweist. Sie ist jedoch nicht auf transistorisierte freischwingende Kippschaltungen beschränkt.

Fig. 1 zeigt zur Erläuterung das Schaltbild einer bekannten, weitgehend freischwingenden transistorisierten Kippschaltung; in

Fig. 2 ist das Schaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung dargestellt;

Fig. 3 und 4 sind Kurvenbilder zur Erläuterung der Funktion der Schaltung nach Fig. 2;

Fig. 5 zeigt eine Abwandlung der Schaltung von Fig. 2.

In den Fig. 1, 2 und 5 sind gleiche Schaltelemente mit gleichen Bezugsziffern versehen.

In Fig. 1 werden negativ gerichtete Impulse P von der Eingangsklemme 1 über einen Kondensator 2 und einen Widerstand 3 der Basis BTl des Transistors Tl der Eingangsstufe einer freischwingenden Kippschaltung zugeführt. Die Kippschaltung besteht aus vier Transistoren Tl, Tl, T3, TA, von denen die Transistoren Tl, T3 und T4 als Verstärker geschaltet sind. Die Ausgangsspannung der Kippschaltung, beispielsweise für eine nicht gezeigte Ablenkeinheit einer Fernsehbildröhre, wird an den Klemmen 4 vom Kollektor CT 4 des Transistors Γ 4 über einen Transformator mit der Primärwicklung TP und der Sekundärwicklung TS abgenommen.

Zwischen dem negativen Pol der Betriebsspannungsquelle und dem Verbindungspunkt des Kollektors CTl des Transistors Tl mit der Basis BTl des Transistors Tl ist ein Widerstand 5 geschaltet. Ein Kondensator 6, der zwischen dem genannten Kollektor CTl und Erde geschaltet ist, arbeitet als Sägezahnkondensator und erzeugt in der bekannten Weise eine Sägezahnspannung. Die Linearisierung des Sägezahns wird mittels einer Gegenkopplung bewirkt, die aus dem Kondensator 7 und dem Widerstand 8 besteht. Der Widerstand 9 und der Kondensator 10 bilden eine Rückkopplungsschleife zwischen dem Kollektor CT 4 des Transistors Γ 4 und der Basis BTl des Transistors Ti. Auf diese Weise wird ein Spannungsimpuls, der jeweils dann entsteht, wenn der sägezahnförmige Strom in der Primärwicklung zu fließen aufhört, zur Freischwingende Kippschaltung

zur Erzeugung frequenzstabiler sägezahn-

förmiger Ströme bzw. Spannungen

Anmelder:

Marconi's Wireless

ίο Telegraph Company Limited,

London

Vertreter: Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt, Hannover, Göttinger Chaussee 76

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 28. März und 27. September 1961
(Nr. 11 328)

Eric Davies, Danbury, Essex (Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

Basis BTl zurückgeführt und verursacht dort die Entladung des Sägezahnkondensators 6. Diese Lösung mit Rückkopplung von am Ausgang erzeugten Impulsen, die beim Ausfall der Eingangsimpulse ein freies Weiterschwingen der Kippschaltung gewährleisten, ist in freischwingenden Kippschaltungen, die an Stelle von Transistoren Röhren enthalten, weitgehend bekannt. Die hier gezeigte Lösung hat jedoch den Nachteil ungenügender Stabilität während des freien Weiterschwingens. Dadurch werden die auf die Eingangsstufe (Transistor Tl in Fig. 1) folgenden Verstärkerstufen sehr leicht übersteuert. Bei einer Schaltung mit Transistoren kann diese Übersteuerung zu einer Zerstörung des Transistors führen, wenn beispielsweise der Kondensator 6 auf die volle negative Betriebsspannung aufgeladen wird. Bei einem Siliziumtransistor als Eingangstransistor Tl kann diese Gefahr durch einen Widerstand (11 in Fig. 1) zwischen dem Kollektor CTl und der Basis BTl herabgesetzt werden. Dadurch wird jedoch die Linearität verringert, da ja in Wirklichkeit dieser Widerstand 11 dem Kondensator 6 parallel geschaltet ist. Bei einem Germaniumtransistor als Eingangstransistor Tl ist in der Regel schon der innere Widerstand des Transistors dafür ausreichend, so daß sich ein zusätzlicher Widerstand 11 erübrigt. Der Nachteil verringerter Linearität bleibt jedoch be-

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Claims

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stehen. Die vorüegende Erfindung vermeidet die ge- nung am Kollektor CT 4 in Fig. 4) weiter an, erstere

nannten Nachteile. negativ, zweite positiv, wie in den beiden Figuren

Die Erfindung besteht bei einer freischwingenden gestrichelt angedeutet. Dieser Anstieg wird jedoch geKippschaltung mit einer Eingangsstufe, dessen Leit- maß der Erfindung in beiden Fällen auf einen Sicherfähigkeit von ankommenden Taktimpulsen gesteuert 5 heitswert entsprechend der auf die Basis des Tranwird, wobei ein Kondensator entsprechend der Leit- sistorsTl gegebenen dynamischen Vorspannung befähigkeit der Eingangsstufe durch diese auf- bzw. ent- grenzt. Zur Zeit t_s wird durch die Begrenzung des laden wird und die Spannung am Kondensator in sägezahnförmigen Stromes, durch die der Ausgangseinem Verstärker verstärkt wird, von dessen Ausgang strom des Transistors Γ 4 nicht weiter linear ansteigen über eine Rückkopplungsschleife Spannungsimpulse io kann, ein Spannungsimpuls erzeugt, der über die zum Eingang der Eingangsstufe zurückgeführt wer- Schaltelemente 9, 10 der Basis des Transistors Π den, darin, daß die Vorspannung der Eingangsstufe in zugeführt wird. Da der Transistor Tl nun leitend Abhängigkeit von der verstärkten Ausgangsspannung "Mrd, während der Transistor Γ 4 noch ungesättigt derart geregelt wird, daß ein Ansteigen der Spannung ist — die Spannung FC 4 in Fig. 4 liegt noch unteramt Kondensator über einen bestimmten Betrag ver- 15 halb der Betriebsspannung X —, findet die Umladung hindert wird. zu Beginn des rückgekoppelten Impulses statt und

Die Eingangsstufe und der Verstärker bestehen vor- nicht eine mehr oder weniger lange Zeit später. Auf zugsweise aus Transistoren, wobei die Rückkopplungs- diese Weise ergibt sich der Vorteil, daß die Umladung spannung und die Taktimpulse der Basis des Ein- den Beginn des rückgekoppelten Impulses noch begangstransistors zugeführt werden. Der Basis des Ein- 20 schleunigt, die Amplitude des auf die Basis BTl gegangstransistors wird außerdem eine an einem Wider- gebenen Impulses vergrößert und dadurch eine stand gebildete Vorspannung zugeführt, wobei dieser schnelle Entladung des Sägezahnkondensators be-Widerstand in einem Kreis liegt, der vom Ausgangs- wirkt. Außerdem werden die Verstärkertransistoren strom einer Transistorverstärkerstufe durchflossen T 2, Γ 3 und Γ 4 niemals übersteuert, so daß die Auswird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist 25 bildung des Impulses an der Basis BTl sichergestellt dieser Widerstand ein Potentiometer, dessen Schleifer und nicht von unkontrollierbaren Faktoren abhängig mit der Basis des Eingangstransistors verbunden ist. ist, was der Fall wäre, wenn der Transistor T 4 in die

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel enthält einen Sättigung gelangen könnte. In Fig. 4 zeigt die hori-

Eingangstransistor, Mittel, um die Taktimpulse dessen zontale gestrichelte Linie X die Betriebsspannung,

Basis zuzuführen, und einen Verstärker aus einer 30 während in Fig. 3 und 4 die horizontal gestrichelten

Reihe von Transistorstufen. Die Basis der ersten Ver- Linien Y bzw. Z sich jeweils auf den freischwingen-

stärkerstufe ist mit der Ausgangselektrode des Ein- den bzw. den synchronisierten Funktionsvorgang be-

gangstransistors verbunden und die Basis jeder fol- ziehen.

genden Stufe jeweils mit der Ausgangselektrode der Bei Verwendung eines Siliziumtransistors Tl kann

vorangehenden Stufe. Die Anordnung enthält außer- 35 dieser erst dann leiten, wenn seine Vorspannung be-

dem einen Ausgangskreis, der vom Transistor der züglich des Emitters um einen bestimmten Betrag

letzten Verstärkerstufe gespeist wird, sowie eine — in der Regel 0,6 Volt — negativ geworden ist. Die

Schaltung, um in diesem Ausgangskreis erzeugte negative Vorspannung an dieser Basis kann während

Spannungsimpulse über eine Rückkopplung der Basis des freischwingenden Funktionsvorganges mit dem

des Eingangstransistors zuzuführen, ferner im Aus- 40 Abgriff 13 am Widerstand 12 eingestellt werden. Diese

gangskreis einen Widerstand mit einem Abgriff, der Einstellung bestimmt daher die Frequenz beim freien

über einen weiteren Widerstand mit der Basis des Schwingen und wird so vorgenommen, daß die frei-

Eingangstransistors verbunden ist. schwingende Frequenz etwas unterhalb der beabsich-

Zur Linearisierung wird vorzugsweise eine Gegen- tigten synchronisierten Frequenz, d. h. der Wiederkopplung auf einen Punkt in einer Stufe der frei- 45 holungsfrequenz der Taktimpulse liegt,
schwingenden Kippschaltung von einem Punkt einer Die Schaltung in Fig. 5 unterscheidet sich von der folgenden Stufe angewandt. in Fig. 2 nur dadurch, daß in Fig. 5 das eine Ende

Die Erfindung wird im folgenden an einem Schal- des Kondensators 6 nicht mit Erde, sondern mit dem

tungsbeispiel näher erläutert. Verbindungspunkt des Kondensators 7 mit dem

Fig. 2 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel 50 Widerstand 8 verbunden ist. Diese Abwandlung hat der Erfindung, wobei gleiche Teile mit gleichen Be- den Vorteil, daß die Schaltung als Integrationsglied zugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet sind. Der wesent- arbeitet und dadurch aus bekannten Gründen die liehe Unterschied zwischen den Fig. 1 und 2 liegt Linearität verbessert. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß in Fig. 2 ein Potentiometer 12 im Aus- darin, daß der Eingangswiderstand durch den Basisgangsstromkreis des Transistors Γ 4 vorgesehen ist, 55 kreis des Transistors Γ 2 nicht mehr ins Gewicht dessen Abgriff 13 mit der Basis BTl des Transistors fällt.
Tl über einen Widerstand 14 verbunden ist, so daß

an der Basis dieses Transistors Tl eine dynamische PATENTANSPRÜCHE·
Vorspannung in Abhängigkeit vom Strom durch den

Widerstand 12 entsteht. In Fig. 3 ist die Spannung 60 1. Freischwingende Kippschaltung zur Erzeu-

über dem Kondensator 6 (F 6) als Funktion der Zeit gung frequenzstabiler sägezahnförmiger Ströme

aufgetragen. Am Ende t_t eines Taktimpulses P be- bzw. Spannungen mit einer Eingangsstufe, deren

ginnt die Spannung F 6 zu steigen und steigt weiter Leitfähigkeit von ankommenden Taktimpulsen

annähernd linear an bis zum Beginn t₂ des nächsten gesteuert wird, wobei ein Kondensator ent-

Taktimpulses. In diesem Augenblick wird der Kon- 65 sprechend der Leitfähigkeit der Eingangsstufe

densator wieder entladen. Wenn jedoch der nächste durch diese auf- bzw. entladen und die Spannung

Taktimpuls nicht erscheint, steigen sowohl die Span- am Kondensator in einem Verstärker verstärkt

nung V 6 (Fig. 3) als auch die Spannung FC 4 (Span- wird, von dessen Ausgang über eine Rückkopp-

lungsschleife Spannungsimpulse zum Eingang der Eingangsstufe zurückgeführt werden, dadurch ge kennzeichnet, daß die Vorspannung der Eingangsstufe (Γ1) in Abhängigkeit von der verstärkten Ausgangsspannung (FC 4) derart geregelt wird, daß ein Ansteigen der Spannung am Kondensator (6) über einen bestimmten Betrag verhindert wird.
2. Freischwingende Kippschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsstufe (Tl) und die Verstärkerstufe (T 2, T 3, Γ 4) durch Transistoren gebildet werden und die Rückkopplungsspannung sowie die Taktimpulse in an sich bekannter Weise der Basis (BTl) des Eingangstransistors (Tl) zugeführt werden und

daß der Basis des Eingangstransistors außerdem eine an einem Widerstand (12) gebildete Vorspannung zugeführt ist, der vom Ausgangsstrom einer Transistorverstärkerstufe durchflossen wird.
3. Freischwingende Kippschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (12) aus einem Potentiometer besteht, dessen Schleifer an die Basis (BTl) des Eingangstransistors (Γ1) angeschlossen ist.
4. Freischwingende Kippschaltung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Linearisierung ein Punkt in einer Stufe der freischwingenden Kippschaltung auf einen Punkt in einer vorhergehenden Stufe gegengekoppelt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen