DE2320965C3

DE2320965C3 - Schaltungsanordnung zur digitalen Helligkeitssteuerung des Elektronenstrahls einer Elektronenstrahlröhre

Info

Publication number: DE2320965C3
Application number: DE2320965A
Authority: DE
Inventors: Heinrich 2301 Raisdorf Juergensen
Original assignee: Dr-Ing Rudolf Hell 2300 Kiel GmbH
Current assignee: Dr-Ing Rudolf Hell 2300 Kiel GmbH
Priority date: 1973-04-26
Filing date: 1973-04-26
Publication date: 1975-11-06
Also published as: GB1441887A; FR2227629A1; JPS5015439A; US3955120A; JPS5525431B2; FR2227629B3; DE2320965B2; DE2320965A1

Description

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3ie Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung digitalen Helligkeitssteuerung des Elektronenihls einer Elektronenstrahlröhre mit einem einen igangstransistor und einen Ausgangstransistor enttenden Differenzverstärker, bei dem zwischen den llektoren des Eingangstransistors und des Auslgstransistors und dem positiven Pol einer Speiseinnungsquelle jeweils ein Kollektorwiderstand angeschlossen ist, bei dem die Basis des Eingangstransistors mit einem digitalen Signal zur Hell-Dunkel-Steuerung der Elektronenstrahlröhre und die Basis des A_USgangstransistors mit einer konstanten Gleichspannung beaufschlagbar ist und bei dem am Kollektor des Ausgangstransistors die Katode einer Diode zur Vermeidung einer Übersteuerung angeschlossen

^!S Eine digitale Hell-Dunkel-Steuerung des Elektronenstrahls kann durch Veränderung des Katodenpotentials der Elektronenstrahlröhre über ein Aus-Bangssignal eines Schaltverstärkers erfolgen, der von einem digitalen Signal, das als Rechteck-Spannung vorliegt, gesteuert wird.

Zur Heil-Steuerung des Elektronenstrahls wird die Katode der Elektronenstrahlröhre durch das Ausgangssignal an Massepotential, zur Dunkel-Steuerung an eine Spannung von etwa 40 V gelegt. Das Ausgangssignal des Schaltverstärkers soll dabei möglichst ohne Zeitverzögerung und Verzerrungen dem digitalen Signal folgen.

Aus der Zeitschrift »Electronic Applications«. Bd. 25 ist z, B. ein Schaltverstärker bekannt, dessen Eingang mit einem digitalen Signal beaufschlagt und dessen Ausgang mi» ^er Katode einer Elektronenstrahlröhre Vl bunden ist. Dieser Schaltverstärker besteht aus mehreren hintereinandergeschaiteten Transistorstufen, die zur Phasenumkehrung des digitalen Signals und zur Umsetzung kleiner Amplituden des digitalen Signals auf die zur Dunkel-Steuerung des Elektronenstrahls erforderliche hohe Spannung notwendig sind.

Durch die mehrstufige Ausführung des Schaltverstärkers ist dieser aufwendig, und es ergeben sich lange Schaltzeiten.

Um auch bei Exemplarstreuungen der Transistoren ein definiertes Schaltverhalten zu erreichen, müssen die Transistoren übersteuert werden.

Die Übersteuerung hat aber den Nachteil, daß die Speicherzeit der Transistoren wächst und damit eine Zeitverzögerung zwischen Eingangs- und Ausgangssignal des Schaltverstärkers auftritt.

Aus der Zeitschrift »Internationale Elektronische Rundschau«, Bd. 23, ist ein Schaltverstärker bekannt, bei dem eine Übersteuerung der T-ansistoren durch eine Kollektorfangschaitung vermieden wird. Die Kollektorfangschaltung besteht aus einer Diode, die das Kollektorpotential des Transistors während des Schaltvorganges auf einem bestimmten Potential festhält.

Bei den bekannten Schaltverstärker!! mit übersteuerten Transistoren ergeben sich Schaltzeiten bis zu 500 ns.

Zum Schreiben von kurzen Zeichen sind aber Auftastungszeiten von etwa 200 ns erforderlich. Somit können die herkömmlichen Schaltverstärker mit übersteuerten Transistoren diese Forderung nicht erfüllen.

Die Helligkeit des Elektronenstrahls wird durch die Spannung zwischen Steuergitter und Katode der Elektronenstrahlröhre bestimmt. Dieser Spannung entspricht die Ausgangsspannung des Schaltverstärkers.

1st eine konstante Helligkeit gefordert, muß die Ausgangsspannung des Schaltverstärkers sehr konstant gehalten werden.

Beiden bekannten Schaltverstärkern entspricht die Ausgangsspannung bei durchgeschaltetem Ausgangstransistor seiner Restspannung. Durch die Tempera-

Unabhängigkeit der Restspannung kann damit die Ausgangsspannung nicht stabil sein.

Wird die Kaiode einer Elektronenstrahlröhre mit einem digitalen Steuersignal, das steile Flanken und eine hohe Amplitude aufweist, ^gesteuert, so wird über die Gitter-Katoden-Kapazität ein Störsignal von der Katode auf das Gitter gekoppelt. Die Überkopplung führt zu unerwünschten Helligkeitsschv.ankun-•en des Elektronenstrahls.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnungen besteht darin, daß die Bildkonturen unscharf wiedergegeben werden, was sich insbesondere bei der Aufieichnung kurzer und/oder schnell aufeinander folgender Zeichen bemerkbar macht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen vereinfachten Schaltverstärker zu entwickeln, mit dem die oben ausgeführten Nachteile vermieden werden und der eine konstante Helligkeitseinstellung des Elektronenstrahls erlaubt.

Die Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kollektor des Ausgangstransistors mit der Katode der Elektronenstrahlröhre, an deren Steuergitiereine konstante Spannung liegt, verbunden ist, daß der Kollektor des Eingangstransistors über einen veränderbaren Kondensator an das Steuergitter der Elektronenstrahlröhre angeschlossen ist und daß der dem Eingangstransistor zugeordnete Kollektorwiderstand kleiner als der dem Ausgangstransistor zugeordnete Kollektorwiderstand ist.

Der veränderbare Kondensator neutralisiert wirkungsvoll die störende Röhrenkapazität, wodurch die durch die eingekoppelten Spannungen hervorgerufenen Helligkeitsschwankungen eliminiert werden.

Es ist vorteilhaft, wenn der dem Eingangstransistor zugeordnete Kollektorwiderstand kleiner oder gleich dem halben Widerstandswert des dem Ausgangstransistor zugeordneten Kollektorwiderstandes ist.

Eine wesentliche Verbesserung am Differenzverstärker wird dadurch erreicht, daß der Kollektor des Ausgangstransistors mit der Katode einer Diode verbunden ist, deren Anode an dem dem Ausgangstransistor zugeordneten Kollektorwiderstand angeschlossen ist. Die Verbesserung besteht darin, daß man eine temperaturstiibile Ausgangsspannung erzielt, durch die die Helligkeit des Schreibstrahls sehr konstant gehalten wird.

Eine weitere Diode ist in vorteilhafter Weise mit der Anode an dem dem Ausgangstransistor zugeordneten Kollektorwiderstand und mit der Katode an dem positiven Pol der Speisespannungsqueile angeschlossen. Diese Maßnahme schützt die Schaltung vor Überspannungen.

Eine vorteilhafte Ergänzung der Schaltungsanordnung wird darin gesehen, einen laufzeitentzerrten aktiven oder passiven Vierpol zwischen dem Differenzverstärker und der Katode der Elektronenstrahlröhre anzuschließen. Der Vierpol vorverzerrt das digitale Steuersignal undsteilt beim Schreiben mit dem Elektronenstrahl die Kanten an Schriftzeichen auf.

Die Erfindung wird an Hand der in den Fig. 1 bis 8 dargestellten Ausführungsheispiele erläutert.
Es zeigt:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbikl eines bekannten Differenzverstärkers,

Fig. 2 ein Schaltbild des ausgeführten Differenzverstärkers und eine Schaltungsanordnung zur Neutralisation der Gittcr-Katoden-Kapazität,

Fig. 3 ein Schaltbild mit einer Abwandlung des ausgeführten Differenzverstärkers und eine Schaltungsanordnung zur Neutralisation der Gitter-Katoden-Kapazität,

Fig. 4 ein Schaltbild des ausgeführten Differenzverstärkers mit zusätzlicher Diode und eine Schaltungsanordnung zur Neutralisation der Gitter-Katoden-Kapazität,

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Eingangs- und Ausgangsspannungen des Differenzverstärkers. Fig. 6ein Schaltbild eines Differenzverstärkers mit komplementärem Transistor und eine Schallungsanordnung zur Neutralisation der Gitter-Katoden-Kapazität,

^X5 Fig. 7 eine Schaltungsanordnung zur Vorverzerrung des digitalen Steuersignals durch einen Vierpol, Fig. 8 eine graphische Darstellung der Eingangsund Ausgangsspannung des Vierpols.

In der Beschreibung der Figuren werden für gleiche Gegenstände dieselben Bezugszahlen verwendet.

In Fig. 1 ist das Prinzipschaltbild eines Differenzverstärkers dargestellt, der aus Transistoren 1 und 2 und dazugehörigen Kollektorwiderständen 3 und 4 besiebt. Durch einen Widerstand 5 wird den Transi^a5 stören ein konstanter Emitterstrom eingeprägt.

Liegen an den Eingängen E₁ und £, zwei Spannungen U_El und U₁₂, die einen Pol mit der Speisespannunggemeinsam haben, so wird nur die Differenz beider Spannungen verstärkt. Die verstärkte Differenzspannung AU liegt zwischen den beiden Ausgängen /\_x und A₂. Es gilt die Beziehung: AU = U_A2 ~ U_AI. Fig. 2 zeigt einen ausgeführten Differenzverstärker 6. Die Kollektoren von Eingangstransistor 1 und Ausgangstransistor 2 sind jeweils über einen Widerstand 3 und 4 an den positiven Pol der Speisespannungsquelle ( + U_B) angeschlossen. Die Emitter von Eingangs- und Ausgangstransistor 1 und 2 sind untereinander und über Widerstand 5 mit dem negativen Pol der Speisespannurusquelle (- U_H) verbunden. Die Diode 7 liegt mit der Katode am Kollektor des Ausgangstransistors 2 und mit ihrer Anode an einer konstanten Spannung U_y An dem Kollektor des Ausgangstransistors 2, der den Ausgang A, des Differenzverstärkers 6 bildet, ist die Anode einer Diode 8 angeschlossen, deren Katode an dem positiven Pol der Speisespannungsquelle (+ U_B) liegt.

Der Eingang E₁, der der Basis von Eingangstransistor 1 entspricht, ist mit dem digitalen Steuersignal i/f_j beaufschlagt. Am Eingang E₁, der der Basis des Ausgangstransistors 2 entspricht, liegt die konstante Vorspannung U_E1.

Der Ausgang A₁, an dem die Ausgangsspannunj; U_A1 liegt, ist mit der Katode 9 der Elektronenstrahlröhre 10 verbunden. Am Gitter Il der Eleklroncnstrahlröhre 10 liegt die konstante Spannung U_}. Dit Spannung U₄ zwischen Gitter 11 und Katode 9 dei Elektronenstrahlröhre 10 ist die wirksame Steuerspannung. Der Kollektor des Eiiigangstransistors 1 bildet den Ausgang A, des Differenzverstärker 6 mi der Ausgangsspaniiung L\_v Zwischen dem Ausgang A₁ und dem Gitter 11 der Elektronenstrahlröhre 1( ist ein veränderbarer Kondensator 12 angeschlossen Die in Fig. 3 dargestellte Ausführung entsprich in den wesentlichen Merkmalen dem in Fig. 2 be schriebencn Differenzverstärker 6 mit der Ausnahme daß die Anode der Diode 7 nicht an die konstant-Spannung U_s, sondern an Massepotential angcschlos sen ist. In der Ausführungsform nach Fig. 4 ist de

beschriebene Differenzverstärker 6 durch eine Diode bei Spannungsdurchschlagen innerhalb der Elektro-13 erSSt, deren Katode am Kollektor des Aus- nenstrahlröhre auftreten können, wird durch de gangstransistors 2 und deren Anode an dem Ausgang Diode 8 erre.cht. Die Diode 8 begrenzt die maximale A, des Differenzverstärkers 6 angeschlossen sind. Die Ausgangsspannung U_A2 des Differenzverstärker (» Wirkungsweise des Differenzverstärkers nach Fig. 4 5 auf die positive Speisespannung (+ί/.J· .

soll näher erläutert werden Es soll noch erwähnt werden, daß der hier beschne-

Die Vorspannung £/,, gibt dem Differenzverstär- bene Differenzverstärker 6 auch zur Steuerung der ker 6 Schwellwertverhalten. Es hat sich als vorteilhaft Gitterspannung einer Elektronenstrahlrohre Verherausgestellt, die Vorspannung U_E2 = V₂ U_EX zu wendung finden kann Der Differenzverstärker 6 wählen Die Spannungsverläufe von U_E , und U_E2 sind " kann außerdem mit pnp-Transistoren aufgebaut werin Fiκ 5 dargestellt. Durch diese Wahl der Vorspan- den; dabei kehren sich die den Differenzverstärker nung U_E2 wird das digitale Steuersignal l/_£I ohne grö- betreffenden Spannungen und die Polarität der Dioßere Änderung des Tastverhältnisses aufgestellt und den sinngemäß um.

erscheint am Ausgang A₁ des Differenzverstärkers 6 Eine weitere Variante des Differenzverstarkers ist

mit dem in Fig 5 aufgezeichneten Verlauf der Aus- ¹S in Fig. 6 dargestellt. Um den Differenzverstärker eanesspannung U_A1. Die Größe der Eingangsspan- auch mit einem digitalen Steuersignal entgegengenune U gegenüber der Vorspannung U_tl bestimmt setzter Polarität beaufschlagen zu können, kann der den Schaltzustand des Differenzverstärkers 6. Eingangstransistor 1' komplementär zum Ausgangs-

Folgende Schaltzustände sind zu unterscheiden: transistor 2 sein. . . .. . - , ,· _A

a) U > U ,· Ausgangstransistor 2 ist gesperrt, und ^ao Wie außerdem aus F ι g. 4 ersichtlich, wird die Ausdie Ausgangsspannung L^ ist gleich der positi- gangsspannung U_A] des Differenzverstärkers 6 zur ven Speisespannung (+U₈). Die Elektronen- Neutralisation der störenden Gitter-Katoden-Kapastrahlröhre 10 ist dunkel gesteuert. Geringe zität 14 über den veränderbaren Kondensator 12 auf Schwankungen der positiven Speisespannung das Gitter 11 der Elektronenstrahlröhre 10 gekoppelt. (+ Ug) haben keinen Einfluß auf die Dunkel- »5 Die Ausgangsspannung U_Al ist gegenphasig zui Aussteuerung der Elektronenstrahlröhre 10. gangsspannung U_A2. Aut Grund der kurzen Schaltzei-

b) U < t/r,· Der Ausgangstransistor 2 ist durch- ten des Differenzverstarkers 6 beträgt die Phasenvereeschaltet Die Diode 7 verhindert, daß der Aus- Schiebung der Ausgangsspannung U_Ai sehr genau gangstransistor 2 in die Sättigung gesteuert wird, 180°, wodurch eine exakte Neutralisation bewirkt da bei leitender Diode 7 das Kollektorpotential 3o wird.

von Ausgangstransistor 2 annähernd auf Masse- In Fig. 7 ist das Blockschaltbild einer Schaltungspotential liegt, anordnung dargestellt, durch die die Kanten von

Die Flußspannung von Diode 7undihreTempe- Schriftzeichen aufgestellt werden. Hierzu wird zwiraturdrift werden durch die Diode 13 kompen- sehen Differenzverstärker 6 und Katode 9 der Elek_sj_ert 35 tronenstrahlröhre 10 ein laufzeitentzerrter aktiver

Durch die beschriebene Wahl der Widerstands- oder passiver Vierpol 15 eingefügt. Das Gitter 11 der werte für die Widerstände 3 und 4 wird zum einen Elektronenstrahlröhre 10 liegt an einer konstanten eine Übersteuerung von Eingangstransistor 1 vermie- Spannung l/₃. Die Spannung U_A ist die wirksame den und zum anderen annähernd gleiche Arbeits- SteuerspannungzwischenGitterllundKatode9. Die punkte für die Dioden 7 und 13 durch entsprechende ♦» Ausgangsspannung U_A7 des Differenzverstärkers 6 Stromaufteilung erreicht. wird durch den Vierpol 15 vorverzerrt. Die vorver-

Dadurch, daß die Sättigung von Eingangstransi- zerrte Spannung U_A ₂ liegt an der Katode 9 der Eiekstor 1 und die von Ausgangstransistor 2 verhindert . tronenstrahlröhre 10.

wird weist der Differenzverstärker 6 kleine Schalt- Der Vierpol 15 kann z. B. als laufzeitentzerrter

zeiten auf. Die Ausgangsspannung U_{A 2} hat daher eine « Tiefpaß ausgeführt sein. Seine Ausgangsspannung große Flankensteilheit und folgt dem digitalen Steuer- U'_{A 2} wird durch ein definiertes Überschwingen an der signal nahezu verzögerungsfrei. Außerdem ist die Vorder- und Rückflanke vorverzerrt, wie es in F i g. X Ausgangsspannung U_A, bei durchgeschaltetem Aus- dargestellt ist. Die für die Helligkeitssteuerung wirkgangstransistor 2 und die für die Helligkeitssteuerung same Spannung IZ₄ wird nach der Spannungsbeziewirksame Spannung U₄, die sich nach der Spannungs- i° hung U₄ = LZ₃- U_A2 ebenfalls vorverzerrt, so daß beziehung U₄= U₃- U_A2 ergibt, temperaturstabil. eine Aufsteilung der Kanten an Schriftzeichen cr-Ein Schutz⁴der Schaltung vor Überspannungen, die folgt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur digitalen Helligkeitssteuerung des Elektronenstrahls einer Elektronenstrahlröhre mit einem einen Eingangstransistor und einen Ausgangstransistor enthaltenden Differenzverstärker, bei dem zwischen den Kollektoren des Eingangstransistors und des Ausgangstransistors und dem positiven Pol einer Spei- *° sespannungsquelle jeweils ein Kollektorwiderstand angeschlossen ist, bei dem die Basis des Eingangstransistors mit einem digitalen Signal zur Hell-Dunkel-Steuerung der Elektronenstrahlröhre und die Basis des Ausgangstransistors mit »5 einer konstanten Gleichspannung beaufschlagbar ist und bei dem am Kollektor des Ausgangstransijtors die Katode einer Diode zur Vermeidung einer Übersteuerung angeschlossen ist, dadurch ge ken η ze ich η et, daß der Kollektor des Aus- »° gangstransistors (2) mit der Katode (9) der Elektronenstrahlröhre (10), an deren Steuergitter (11) eine konstante Spannung liegt, verbunden ist, daß der Kollektor des Eingangstransistors (1) über einen veränderbaren Kondensator (12) an das Steu- »5 ergitter (11) der Elektronenstrahlröhre (10) angeschlossen ist und daß der dem Eingangstransistor (1) zugeordnete Kollektorwiderstand (3) kleiner als der dem Ausgangstransistor (2) zugeordnete Kollektorwiderstand (4) ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Eingangstransistor (1) zugeordnete Kollektorwiderstand (3) kleiner oder gleich dem halben Widerstandswert des dem Ausgangstransistor (2) zugeordneten Kollektorwiderstandes (4) ist.

3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der !Kollektor des Ausgangstransistors (2) mit der Kaitode einer Diode (13) verbunden ist, deren Anode an dem dem Ausgangstransistor (2) zugeordneten Kollektorwiderstand (4) angeschlossen ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Diode (8) mit der Anode an dem dem Ausgangstransistor (2) zugeordneten Kollektorwiderstand (4) und mit der Katode an dem positiven Pol der Speisespannungsquelle (+ UB) angeschlossen ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein laufzeitentzerrter aktiver oder passiver Vierpol (15) zwischen dem Differenzverstärker (6) und der Katode (9) der Elektronenstrahlröhre (10) angeschlossen ist.