DE2434010A1

DE2434010A1 - Monolithische integrierte schaltung fuer die vertikalablenkung in fernsehgeraeten

Info

Publication number: DE2434010A1
Application number: DE19742434010
Authority: DE
Inventors: Luigi Venutti
Original assignee: ATES Componenti Elettronici SpA
Current assignee: STMicroelectronics SRL
Priority date: 1973-07-13
Filing date: 1974-07-15
Publication date: 1975-03-20
Also published as: NL183690C; JPS5076914A; AU7121574A; NL7409579A; SE7409126L; FR2241878B1; DE2434010B2; NL183690B; AU497259B2; FR2241878A1; SE396873B; IT992626B; GB1483363A; DE2434010C3

Description

Monolithische integrierte Schaltung für die Vertikalablenkung

in¹Fernsehgeräten

Priorität:

13. Juli .1973; Italien; Nr. 26549 A/73

Die Erfindung bezieht sich auf einen monolithischen integrierten Schaltungsblock, der mehrere aktive und passive Halbleiterschaltelemente enthält, die mit einigen äußeren passiven Schaltungskomponenten über die Anschlußklemmen des Blockes verbunden sind, derart, daß ein vollständiges System für die Stromzuführung zu dem vertikalen Ablenkjoch einer Fernsehbildröhre während des Hin- und Rücklaufes erhalten wird. Die wesentlichen theoretischen Grundlagen, auf denen'die Schaltungen in dem System beruhen, sind wohlbekannt; jedoch erhält man aufgrund einiger struktureller und wirkungsmäßiger Eigenschaften.dieser Schaltungen insgesamt - diese Eigenschaften werden bei Beschreibung der elektrischen Schaltung des Systems beschrieben werden und

509812/0719

Bayerische Vereinsbank München 823101 Postscheck 54782-809

ACE₃₃₈₀ -2-

beruhen auf der Verwendung des oben erwähnten monolithischen Blocks - ein System,, dessen Merkmale von denen anderer für denselben Zweck gebauter Systeme verschieden sind und besser sind als diese und das aktive Schaltungskomponenten enthält, die sowohl in diskreter als auch in integrierter Form vorliegen.

Es ist bereits eine Lösung bekannt, die einen integrierten monolithischen Block verwendet, der sich in einem System mit einem Oszillator befindet, welcher von außen synchronisiert werden kann. Dieser Oszillator erzeugt die Sägezahn-Spannung zwecks Steuerung einer Ausgangsstufe ohne Transformator und erzeugt die Steuerimpulse zur Steuerung eines Rücklaufgenerators ,' der dem Joch während des Rücklaufes eine Spannung zuführt, die höher ist als die Speisespannung; der Block enthält dabei alle das System bildenden aktiven Schaltungskomponenten und die meisten passiven Schaltungekomponenten.

In dem Vertikalablenksystem, dessen Hauptbestandteil aus dem erfindungsgemäßen Monolithischen integrierten Block besteht, sind ebenfalls ein Oszillator, der von außen synchronisiert wird, ein Verstärker, der eine transformatorlose Ausgangsstufe aufweist, und eine Rücklaufstufe vorgesehen, die dem Joch während des Rücklaufs eine Spannung zuführt, die höher ist als die Speisespannung, wobei die genannten Stufen jedoch in wesentlichen Punkten anders ausgebildet sind und anders arbeiten als bei dem bekannten System.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Hin- und Rücklaufströme für das vertikale Ablenkjoch eines Fernsehgerätes mit einfachen, höchst zuverlässigen Mitteln zu erzeugen, wobei die Einstellungen stabil und unabhängig von Temperaturänderungen sind.

Der Oszillator erzeugt lediglich Impulse mit einer Dauer, die

509812/0719

ACE 3380 -3-

wesentlich geringer ist als die Rücklaufzeit am Ablenkjoch und es wird insbesondere der Anfangsmoment dieser Impulse dazu benützt, den Beginn der Rücklaufzeit in dem Joch zu bestimmen. Ein sich aus diesem SachvertaLt ergebender Vorteil besteht darin, daß der Oszillator in konstruktionsmäßiger Hinsicht ein Höchstmaß an Einfachheit aufweisen kann, weil er nicht direkt das Sägezahnsignal zuführen muß und es nicht notwendig ist, die Impulse mit einer Impulslänge hoher Genauigkeit zu versehen. Ferner enthält der Oszillator vorteilhafterweise eine Synchronisierstufe zum Synchronisieren sowohl mit positiven als auch mit negativen Eingangsimpulsen auf einer einzigen Anschlußklemme. Der Oszillator erzeugt, wie oben erwähnt, nur rechteckige Impulse, d.h. Torimpulse, während der Leistungsverstärker durch ein Steuersignal gesteuert wird, welches durch einen gesäuerten Rampengenerator erzeugt wird, dessen einzige Funktion es ist, den Verstärker dazu vorzubereiten, dem Ablenkjoch unmittelbar vor dem Beginn des Hinlaufes in dem Ablenkjoch den Ablenkstrom zuzuführen, und den Verstärker während der Hinlaufzeit zu steuern, bis die Rücklaufzeit beginnt. Der durch den unabhängigen Rampengenerator erhaltene beträchtliche Vorteil besteht darin, daß dieser, was die Eigenschaften des erzeugten Rampensignals anbelangt, in unabhängiger Weise eingestellt werden kann ohne die Frequenz des Ozillaors in irgendeiner Weise zu beeinträchtigen. Die von dem Oszillator erzeugten Impulse dienen nämlich lediglich dazu, die Spannung des Rampenx generators mit der Oszillatorfrequenz jeweils auf Null zu bringen, Änderungen hinsichtlich der Dauer der Impulse modifizieren lediglich den Zeitpunkt, in dem der Verstärker ii^seinen Leitungszustand versetzt wird, und da dieser Zeitpunkt bezüglich der Beeindigung der Rücklaufzeit vorgegeben ist, haben solche Änderungen keinen praktischen Einfluß, weil das Ende der Rücklaufzeit nur von der in der Jochinduktanz am Ende der Hinlaufzeit gespeicherten Energie und von der während des Rücklaufes an dem Joch anliegenden Gegenspannung abhängt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Leistungsverstärker selbsttätig

50981 2/0719

ACE₃₃₈₀ -4-

gegen die Rücklaufspannung geschützt ist, die entlang des Joches an den verwundbarsten Stellen des Verstärkers anliegt, ebenso wie der Steuertransistor und der LeStetungstransistor des unteren Teils der Ausgangsstufe.

Die oben erwähnten Vorteile werden erfindungsgemäß durch eine Schaltungsanordnung erhalten, bestehend aus einer integrierten Schaltung und einigen außerhalb der integrierten Schaltung angeordneten Komponenten und gekennzeichnet durch einen frequenzeinstellbaren Oszillator, der nur Impulse erzeugt, wobei diese Impulse relativ zur Rücklaufzeit des Joches von kurzer Dauer sind und der Oszillator eine Synchronisierstufe aufweist, die an derselben Eingangsklemme sowohl positive als auch negative Synchronieierimpulse empfangen kann, durch einen Rampengenerator, der von den genannten von dem Oszillator erzeugten Impulsen gesteuert wird und eine Rampenspannung erzeugt, die eine längere Dauer als die Hinlaufzeit des Joches aufweist und in jedem Fall von solcher Dauer ist, daß die Summe der Rampensignaldauer und der Dauer des Oszillatorimpulses gleich der Zeitspanne zwischen den Anfangszeitpunkten zweier aufeinander folgender Impulse des Oszillators ist, wobei der Generator außer den Korrekturen hinsichtlich parabolischer und exponentieller Form in autnomoer Weise die Neigung und die Amplitude der Rampe steuert, und durch einen Leistungsverstärker vom Operationstyp zum Zuführen von Strom zu dem Joch bei Erhalt eines Steuersignals von dem Rampengenerator von dem Moment an, in dem die Rücklaufzeit am Joch beendet ist, wobei die Rücklaufzeit unabhängig von der Dauer des steuernden Rampensignals ist, bis zu dem Moment, in dem ein Impuls von dem Oszillator den unteren Teil der Ausgangsstufe abschaltet, wonei der Verstärker eine erste Schutzschaltung zum Schützen des Steuertransistors und eine zweite Schutzschaltung zum Schützen des Leistungstransisters des unteren Teils der Ausgangsstufe aufweist und den letzgenannten Transistor bis zum Ende der Rücklaufzeit in einem abgeschalteten Zustand hält und wobei die zweite Schutzschaltung ein Schaltungs-

509812/0719

ACE 3380 -_S-

element gemeinsam hat mit der Schaltung, in der die Rücklaufspannung gebildet wird.

Ein AusführungsbeispieL der Erfindung wird nachstehend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1 ein Blockdiagramm einer bekannten Anordnung mit einer monolithischen integrierten Schaltung;

Figur 2 ein Blockdiagramm gemäß de.r Erfindung*

Figur 3 das vollständige elektrische Schaltungsdiagramm mit der erfindungsgemäßen Schaltung;

Figur 4 einen Musterplan für die integrierte Schaltung, welche den innerhalb der gestrichelten Linie befindlichen Schaltungsteil von Fig. 3 enthält.

• ·* Das in Figur 1 gezeigte Blockdiagramm ist veröffentlicht .in der IEEE Transactions on Broadcast Receivers, November 1971, Band Btr.-17 Nr. 4, Seiten 256 bis 262. Bei dieser Anordnung hat der von dem Oszillator O+F zur Steuerung des Rücklaufgenerators FG erzeugte Rücklaufimpuls eine Dauer, die mit dem negativen Teil des Sägezahnsignals übereinstimmt, welches ebenfalls von dem Oszillator erzeugt wird und mittels der Leistungsstufe PS durch den Strom in dem Joch Yv dargestellt wird. Bei dieser Anordnung hat der Synchronisierimpuls nur ein Vorzeichen. Die Gleichspannungsversorgung ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt.

Die in Figur 2 gezeigte Anordnung enthält die erfindungsgemäße monolithische integrierte Schaltung. Bei dieser Anordnung sind der Oszillator O, die Synchronisierstufe 02 und das außerhalb der integrierten Schaltung angeordnete Schaltungselement 01 zum Einstellen und Regulieren der

509812/0719

ACE 3380 -6- 243401Q

Frequenz des Oszillators vorgesehen. Der Oszillator erzeugt rechteckige Impulse mit einer relativ zur Rücklaufzeit in dem Joch kurzen Dauer, und diese RecHeckimpulse werden dan Rampengenerator R sowie dem Verstärker PA zugeführt. Dem Verstärker PA werden die Impulse zweifach zugeführt: einmal zum Einleiten des Abschaltens des Steuertransistors und zum anderen zum Einleiten des Abschaltens des Leistungstransistors des unteren Teils der Endstufe. Der Rampengenerator R erzeugt die Rampenspannung, die den Verstärker PA steuert, und enthält Schaltungselemente R1 außerhalb der integrierten Schaltung, welche zur Einstellung der Neigung und der Amplitude sowie zu Parabel- und Exponentialkorrekturen dienen.

Der Verstärker PA enthält die Schutzstufe PA1 für den Steuertransistor und die Schutzstufe PA2, die dazu dient, den Leistungstransistor des unteren Teils der Endstufe in seinem abgeschalteten Zustand und im V_CES -Zustand bis zum Ende der Rücklaufzeit zu halten. Die Stufen PA1 und PA2 sind in ihrer Arbeitsweise von dem Verstärker PA ebenso wie von der Rücklaufstufe FG abhängug, und daher sind diese Stufen zu einer Gruppe zusammengefasst. Die angeschaltete Last enthält das Joch Yy und hängt sowohl von der Stufe PA als auch von der Stufe FG ab, wie später noch beschrieben wird.

Die Diagramme, welche die von einem Block zum anderen übertragenen elektrischen Größen anzeigen, sind nicht maßstabsgetreu.

Das in Fig. 3 dargestellte Schaltungsdiagramm zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen monolithischen integrierten Schaltung. Alle aktiven und passiven Schaltungskomponenten, die in der monolithischen integrierten Schaltung enthalten sind, befinden sich in dem Diagramm von Fig. 3 innerhalbe der gestrichelten Linie. Ferner befinden sich in Fig. Abschnitte 0+01, 02, R+R1, PA1, PA2, die von durchgezogenen Linien umgeben sind und die später in der Beschreibung der Fig.4

5 098.12/0719

ACE 3380 -7-

in gleicher Weise bezeichnet werden, jedoch nur bezüglich desjenigen Teils jedes Abschnittes der sich in der monolithischen integrierten Schaltung befindet. Die Anordnung wird nachfolgend sowohl in struktureller als auch in wirkungsmäßiger Hinsicht vollständig beschrieben, wobei eine Unterteilung in die nachfolgenden Einzelteile der Anordnung vorgenommen wird:

a) Temperaturkompensierte und spannungsstabilisierte Speisestufe;

b) Oszillatoreinheit und Synchronisierstufe;

c) Rampengeneratoreinheit;

d) Leistungsverstärker und Rücklauf stuf e.

a) Temperaturkompensierte und spannungsstabiliserte Speisestufe:

Diese Stufe ist in der integrierten Schaltung enthalten und besteht aus einem Stabilisiernetzwerk üblicher Art enthaltend die Elemente Q16, R1, Q1, Q5, Z61, R2, R3, R4, Q17, C1 und Z62 und die Transistoren Q24, Q25, Q63» Q26, Q27 und Q28, deren Emitter temperaturkompensierte und stabiliäerte Spannungen gesondert jedem Teil der Schaltungsanordnung zuführen, welche zur korrekten Ausführung der Erfindung eine Spannungsversorgung solcher Qualität benötigt. Im einzelnen sei darauf hingewiesen, daß von den obengenannten Transisitdren Q63 und Q27 aus praktischen und konsimktiven Gründen in dieser Qualität hergestellt worden sind, obwohl die ihnen zugeordnete Last dies nicht not<wendig macht. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wird hier nicht auf die Gleichspannungsgeneratoren eingegangen, die von üblicher Bauart sind und an anderen Stellen des Schaltungsdiagramms erscheinen. Der gesamte dem System zugeführte Strom wird von einer gemeinsamen Stromquelle erhalten, die zwischen die Anschlußklemme 2 und die Erde TAB angebt ist.

b) Oszillatoreinheit und Synchronisierstufe:

Der Oszillator enthält einen Differenzialverstärker Q12, Q9, Q1O und QI3» der über die Emitter von dem Stromerzeuger Q2 ge-

50981 2/07 19

ACE 3380 -8-

243401Q

speist wird und bei dem in Serie zu den Kollektoren von Q9 und Q10 die Transistoren Q19 und Q2Q liegen, die als aktivierter Stromspiegel geschaltet sind. Dieser aktivierte Stromspiegel ermöglicht es in bekannter Weise, an die Basis des Lasttransistors Q31 die Differenz zwischen den Strömen durch die Kollektoren von Q9 und Q10 anzulegen. Der Transistor Q10 wird nach Art einer Darlington-Schaltung von dem Transistor Q13 gesteuert, an dessen Basis die Bezugsspannung des Punktes F des Spannungsteilers liegt, dessen eines Ende mit Erde verbunden ist und dessen anderes Ende die stbbilisierte Spannung von dem Emitter von Q24 erhält. Dieser Spannungsteiler hat auch Abzweigungspunkte G und H zwischen der Basis von Q13 und Erde. Der Abzweigungspunkt G, d.h. der der Basis von Q13 nächst gelegene Abzweigungspunkt, ist mit dem Kollektor des Transistors Q21 verbunden dessen Basis Strom von dem Emitter von Q31 erhält, wenn Q31 leitend ist. Der oben beschriebene Differentialverstärker hat eine hohe Spannungsverstärkung und ist in positiver Weise gegengekoppeLt, wodurch eine Trigger-Schaltung entsteht, die zwei wohldefinierte Schwellenwerte aufweist. Diese Schwellenwerte sind durch die beiden Spannungen am Punit F des Spannungsteilers und durch den Sättigungs- und den Abschaltzustand von Q21 gegeben. Die tatsächlichen Trigger-Spannungen an der Klemme 9 fallen mit den beiden genannten Schwellenspannungen zusammen, abgesehen von dem Spannungsungleichgewicht, welches in der Differentialstufe auftritt, die aus den Darlington-Paaren Q12, Q 9 und Q13, Q10 besteht. Der oben beschriebene positiv rückgekoppelte Differentialverstärker bildet zusammen mit dem Transsitor Q18 und den außerhalb der integrierten Schaltung befindlichen Komponenten C101, R105, R106 einen freilaufenden Oszillator, der durch Änderung des Widerstandes 106 in seiner Frequenz einstellbar ist. C101 wird über die mit einer Temperatür-kompensierten und spannungsstabiLisierten Spannungsquelle innnerhalb der integrierten Schaltung verbundenen Widerstände R105, R106 geladen, wenn die Transistoren Q21 und Q18 abgeschaltet sind, und somit wird die

509812/0719

ACE 3380 -9-

Spannung an dem Abzweigungspunkt F gleich dem oberen Schwellenwert. Wenn die Spannung an C101 den oberen Schwellenwert erreicht, wird der Differentialverstärker umgeschaltet, wodurch die Spannung an dem Abzweigungspunkt F erniedrigt wird und der Kondensator C101 über Q18 entladen wird, bis die Spannung an C101 den unteren Schwellenwert annimmt, der durch die Sättigung von Q21 aufgeprägt wird. Im Ergebnis schaltet der Differentialverstärker Q31 und Q 21 ab, so daß am Punkt F wieder die obere Schwellenspannung erhalten wird.

Der Abzweigungspunkt H ist mit der Synchronisierstufe verbundden, die die Schaltungselemente Q14, Q22 und Q23 enthält. Diese Synchronisierstufe enthält die Parallelverbindung zwischen einem NPN-Transistor Q23 in Emitterschaltung und dem in Kaskade in Basisschaltung geschalteten NPN-Transistor Q22 mit einem PNP-Transistor Q14, der in Kollektorschaltung geschaltet ist. Der Eingangsimpula der Synchronisierstufe wird über die Anschlußklemme 8 und den Spannungsteiler R14, R13 eingegeben, der sich zwischen dem der Basis von Q23 und dem Emitter von Q22 gemeinsamen Punkt und Erde befindet, wobei Erde mit dem Emitter von Q23, der Basis von Q22 und dem Kollektor von Q14 verbunden ist. Es dürfte deutlich werden, daß bei Anlegen eines relativ zur Erde positiven Impulses mit genügender Amplitude an der Klemme 8 der Transistor Q23 an seinem Ausgang, d.h. an dem Punkt H seinen Kollektor-Emitter-Sättigungswiderstand liefert. Auf diese Weise fällt während der nutzbaren Dauer des Impulses der Widerstandswert zwischen dem Punkt H und Erde von etwa 1,2 kXX. auf einige wenige Ohm, und demzufolge fällt die Spannung an dem genannten Punkt fast auf Null, während die Spannung an dem Punkt F nur dann abfällt, wenn der Transistor Q21 abgeschaltet ist oder wenn die Spannung am Punkt F gleich dem oberen Schwellenwert ist. Dasselbe ergibt sich, wenn der der Klemme 8 zugeführte Synchronisierimpuls ein negatives Vorzeichen hat, da in diesem Fall Q14 von Q22 auf Sättigung gesteuert wird, wodurch die Spannung am Punkt H auf

509812/0719

ace 3380 - -ίο- 243401Q

Null geht. Die Synchronisierimpulse an der Klemme 8 sind daher dazu imstande, den Oszillator dadurch zu synchronisieren, indem sie eine Umschaltung von dem oberen Grenzwert zu dem unteren Grenzwert dann bewirken, wenn die Differenz zwischen den beiden Frequenzen - der freien Frequenz" des Oszillators und der Synchronisierfrequenz fortgesetzt mit einem gewissen Prozentsatz des Wertes der freien Frequenz auftritt. Im allgemeinen beträgt dieser Prozentsatz 20% und ist durch die Abmessungen des Spannungsteilers mit den Abzweigungspunkten F, G und H gegeben und hängt davon ab, ob man ein mehr oder weniger starkes Ansprechen der Schaltung auf momentan abweichende Eingangsimpulse wünscht. Der Oszillator hat an seinem Ausgang den Transistor Q31, dessen Leitungszustand in der oben beschriebenen Weise synchronisiert ist. Dementsprechend wird der Emitterstrom von Q31» außer daß er, wie oben beschrieben wurde, für interne Erfordernisse des Oszillators eingesetzt wird, nämlich Q18 und Q21 zu steuern, auch dazu verwendet, den Rampengenerator zu steuern zwecks Abschalten? der Steuerstufe und zwecks Abschaltens des unteren Abschnittes der Endstufe, wie noch beschrieben wird.

c) Ramp engeneratoreinheit;

Die Rampengeneratoreinhext enthält Q25, R101, R102, Q6, R15, R16, Q7, Q8, C102, C103. Die Komponenten R101, R102, C102, C103 sind als externe Komponenten der integrierten Schaltung hinzu gefügt zusammen mit anderen Komponenten, die später erwähnt werden und notwendig sind zur Durchführung von Korrekturen, die an der geradlinigen Rampe (Anstiegsflanke) vorgenommen werden. Der Rampengenerator ist an seinem Eingang mit einem Schalter versehen, der von demOszilldor gesteuert wird, und hat an seinem Ausgang einen Impedanzadapter, um den Leistungsverstärker mit einer geringen Innenimpedanz zu steuern, der dem Vertikalablenkjoch Strom zuführt. Die Rampenspannung

509812/0719

ACE 3380 -H-

wird an der Basis von Q15 erhalten, wobei der Stromerzeuger Q8 die in Serie liegenden Kondensatoren C102 und C1O3 über die Klemme 12 lad. Die Basis von Q15 ist mit dem Kollektor von Q30 vebunden, der als Schalter arbeitet und während der Leitungsperiode von Q31 durch den Oszillator periodisch geweckt wird, wobei die Leitungsperiode mit dem Beginn des Rücklaufes in dem Ablenkjoch beginnt und nach etwa 25% der gesamten Rücklaufzeit am Joch endet. Das Rampensighal beginnt dann vor dem Ende der Rücklaufzeit in dem Joch, d.h. relativ zu dem Beginn des Hinlaufes in dem Joch. Der Stromerzeuger Q8 erhält von'dem Stromspiegel Q6, Q7 einen Strom, der gleich dem. durch Q25 Fließenden ist und mittels R102 einstellbar ist, der in Serie zu R101 zwischen der Klemme und Erde liegt. Diese Einstellmöglichkeit gestattet es, die Amplitude und die Neigung der Rampe (Anstiegsflanke) unabhängig von dem Steuersignal zu variieren, welches Q30 von dem Oszillator übermittelt. Der Transistor Q15 arbeitet mit geerdetem Kollektor, während sein Emitter mit dem.Verbund-Transistor Q11, Q29 in Reihe liegt, wobei der Emitter von Q11 und der Kollektor von Q29 beide mit dem Stromerzeuger Q4 und mit der Anschlußklemme 1 verbunden sind. Die Klemme 1 ist ein Ausgangspunkt, von dem aus das von dem Rampengenerator erzeugte Signal an die Klemme 10 gelangt, die den Eingang zu dem Leistungsverstärker darstellt, und zwar über die außerhalb der integrierten Schaltung angeordneten Komponenten C104 und R109. Die externen Komponenten, die zirgesteuerten Deformierung der geradlinigen Form der Spannung während des Aufladens von C102 und C103 erforderlich sind - dieses Aufladen geht, wie oben erwähnt, mit einem konstanten Strom vor sich - sind mit dem Rampengenerator verbilden. Eine solche Deformierung hat eine parabelförmige Komponente die dadurch erhalten wird, daß ein Strom über RI07, R108 an C103 übertragen wird, der von der Spannung an C102 abhängt, und bewirkt außerdem eine exponentielle Vordeformation, die mittels der Widerstände R103, R104 erhalten wird, welche zwischen der Klemme 12 und Erde geschaltet sind.

509812/0719

ACB₃₃₈O -₁₂-

d) Leistungsverstärker und Rücklaufstufe:

Hrzgesagt enthält dieser Teil der Anordnung:

1. Eine Darlington-Eingangsstufe vom Differentialtyp;

2. Eine Steuerstufe, welche die Leitung des Leistungsabschnittes der Endstufe steuert, welche während der Hinlaufzeit im H-B- Betrieb arbeitet; diese Steuerstufe wird durch einen Impuls abgeschaltet, der von dem Oszillator beim Beginn der Hinlaufzeit erzeugt wird, und weist geeignete Mittel zum Begrenzen des Spannungsanstiegs am Kollektor während der Rücklaufzeit auf;

3. Die unteren und oberen Abschnitte der genannten Endstufe, welche zwei Leifctungstransistoren vom NPN-Typ aufweisen, die von einem NPN-Transistor in Darlington-Schaltung bzwvon einem PNP-Transistor in Verbundschaltung gesteuert werden, wobei der untere NPN-Transistor während der Rücklaufzeit abgeschaltet wird und die beiden Abschnitte durch eine geeignete Schaltung vorgespannt werden;

4. Ein eine negative Rückkopplung bewirkendes Netzwerk für Wechselstrom und ein eine negative Rückkopplung bewirkendes Netzwerk für Gleichstorm zwischen dem Ausgang und dem Eingang des Verstärkers;

5. Erste Mittel zum Aufladen eines Kondensator«, mit einer Spannung, die gleich der Speisespannung während der Hinlaufzeit ist; zweite Mittel zum Außerbetriebsetzen der ersten Mittel während der Hinlaufzeit und praktisch zum Kurzschließen der Basis und des Emitters des unteren NPN-Transistors der Endstufe während der gesamten Rücklaufzeit; weitere Mittel, die es ermöglichen, die in dem Kondensator

gespeicherte Spannung dazu zu verwenden, eine Spannung an die induktive LaAt, d.h. an das Joch, anzulegen, die etwa zweimal so groß ist wie die der gemeinsamen Stromversorgung.

Die unter den obigen Punkten 1 bis 5 genannten Schaltungsteile werden nachstehend im einzelnen erörtert.

509812/0719

ACE 3380 -13-

1. Der Differentialverstärker weist die Transistoren Q41, Q36, Q37, Q42, Q43 und Q44 auf» Dieser Differentialverstärker ist einer Stromquelle Q27 und einer zweiten temperaturkompensierten und spannungsstabilisierten Stromquelle Q28 zugeordnet, die dem Spannungsteiler R23j> R24 Strom zuführt, um die Basis von Q 42 vorzuspannen;, die den Bezugseingang des Differentialverstärkers bildetο Den anderen Eingang des Differentialverstärkers bildet die Basis von Q41, die mit der Klemme -10 verbunden ist. Die Klemme 10 kann außerhalb der integrierten Schaltung mit dem Ausgang des Rampengenerators (Klemme 1) über den in Reihe mit C104 liegenden Widerstand 109 verbunden sein sowie mit negativen Wechselstrom- und Gleichstromrückkopplungsnetzwerken die später beschrieben werden« Der Ausgang des Differentialverstärkers, der von den Kollektoren von Q37 und Q44 gebildet wird, ist mit der Basis von Q46 verbundene

2.· Die Steuerstufe enthält die Transistoren Q46, Q45, Q34, Q35, Q32, und Q33. Q34 und Q35 sind in wohlbekannter Weise unter Bildung eines Stromspiegels angeordnet, der den durch den Kollektor von 028 fließenden Stromirert reproduziert_s und erhalten Strom ifährend des Hinlaufes über die Diode D101 von der gemeinsamen Stromversorgung (Klemme 2)» Der Transistor Q45, dessen Emitter und Kollektor in Serie zu dem Kollektor von Q46 liegen, erhält während der Hinlaufzeit, einen konstanten Basisstrom von Q32, Q 33, wobei dieser Basisstrom einen solchen Wert hat, dbß er Q45 sättigt. Beim Beginn d@r Rücklauf zeit nimmt, da D53 leitend wird und aufgrund der Spannung an C110, wie noch in Verbindung mit dem Rücklaufteil der Sehaltung erörtert wird, die Ausgangsklemme 4 und damit der Emitter von Q38 ebenso wie der Kollektor von Q45 eine positive Spannung an, deren Wert höher ist als der der gemeinsamen Speisespannungj der Transistor Q45 verlässt daher seinen Sättigungszustand, da seine Basisspannung die gemeinsame Speisespannung nicht übersteigen kann, und erhält eine Spannung zxcLschen seiner Kollektor- und seiner Emitterelektrode, die höher ist als der Wert der gemeinsamen Speise-

509812/07 19

-14- ²⁴³*⁰1

spannung. Auf diese Weise wird der Kollektor des Steuertransistors Q46 gegen diese Spannung geschützt, die bei Weglassen von Q45 einen Wert haben würde, der gleich der gesamten Rücklaufspannung wäre. Diese besondere Anordnung von Q45, der die oben erwähnte Funktion durchführt, während die Rücklauf spannung auftritt, ist eines der die Erfindung charakterisierenden neuen Merkmale. Außer der oben beschriebenen Schutzfunktion ist noch ein Schutz vorgessien, der durch Q48 bewirkt wird, dessen Punktion es ist_? die Basis von Q46 zu Beginn des Rücklaufes nach Erde kurzzuschließenο Die Basis von Q46 ist mit dem Kollektor von Q48 verbunden, und der Emitter von Q48 ist mit Erde verbunden» Die Basis von Q48 wird über R17 von dem Ausgangsimpuls von QJ1 des Oszillators gesteuert.

3« Die Endstufe enthält in ihrem oberen Abschnitt ein Darlington-Paar Q52, Q55, wobei R28 in Serie zu dem Emitter von Q52 liegt und R29 parallel zur Basis-Emitter-Strecke von Q55 liegt, während die Kollektoren von Q52 und Q55 mit der Klemme 5 und über die letztere mit der Klemme 2, dem positiven Pol der gemeinsamen Speisespannung, nämlich über die Diode D101, die außerhalb der integrierten Schaltung angeordnet ist, verbunden ist. Die Diode D101 ist mit ihrer Anode mit der Klemme 2 verbunden und leitet daher während der Hinlaufzeit un wird während der Rücklaufzeit abgeschaltet. Eine weitere dem oberen Abschnitt der Endstufe zugeordnete Komponente ist die Diode D53 » deren Kathode mit dem Kollektor von Q55 verbunden ist und die nur während der Rücklaufzeit wirksam ist in einer noch zu beschreibenden Weise. Der untere Abschnitt der Endstufe enthält die Transistoren Q38 und Q56 vom PNP-bzw. NPN-Typ in Verbundschaltung; die BaaLs von Q56 ist mit dem Kollektor des Hilfstransistors von Q47 verbunden, Q47 erhält zu Beginn der Rücklaufzeit den Steuerimpuls von Q31 des Oszillators über R27 und Q60, der als Diode geschaltet ist, schaltet dann Q56 ab und wird dann, sobald die Rücklaufspannung den Wert der gemeinsamen Speisespannung übertrifft, wobei die Basis von Q47 mit einem der Kollektoren von

509812/0719

Q39 verbunden ist, um während der Rücklaufzeit fast einen Kurzschluß zwischen Basis und Emitter von Q56 zu erreichen, und 2war gerade dann, wenn die Spannung am Kollektor von Q56 höher ist als der Wert der gemeinsamen Speisespannung. Außer dem oberen und dem unteren Abschnitt ist eine Vorspannungseinheit vorgesehen, die die Komponenten Q40, Q58, Q59 und R25 aufweist und dem Zweck dient, an einen Punkt zwischen der Basis von Q52 und der Basis von Q38 eine Spannung anzulegen, die bei allen Temperaturbedingungen den für die Arbeitsweise im A-B-Betrieb der Endstufe notwendigen Strom sicherzustellen vermag.

4. Das der negativen Wechselstromrückkopplung dienende Netzwerk ist außerhalb der integrierten Schaltung angeordnet und enthält den Widerstand R114 eines geringen ohmschen Widerstandswertes, der mit seinem einen Ende mit Erde verbunden ist und mit dem Kondensator 106 in Serie liegt, welcher in Serie mit der Last, d.h. dem Ablenkjoch Iy, liegt; ferner enthält das Netzwerk einen Widerstand 113, der zwischen dem Verbindungspunkt von R114 und C1O6 und den Eingang zu dem Differentialverstärker (Klemme 10 ) geschaltet ist, und einen Widerstand R112, der die Klemme 10 mit der einen Elektrode von C106 verbindet, wobei diese Elektrode mit dem Joch verbunden ist. Beim Betrieb dient das negative Wechselstromrückkopplungsnetzwerk dazu, mittels des Netzwerkes R109, R113, R112 die Ausgangsspannung des Rampengenerators mit der Spannung an R114 zu vergleichen, die proportional zu dem Strom durch das Joch Yy ist, wodurch eine negative Stromrückkopplung erhalten wird.

Das negative Gleichstromrückkopplungsnetzwerk ist außerhalb der integrierten Schaltung angeordnet und enthält zwei in Serie geschaltete Widerstände R110 und R111; das eine Eüde von R111 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen C106 und dem Joch Yy verbunden, während das eine Ende von R110 mit dem Eingang

509812/0719

ACE 3380 -16-

243401Q

des Differentialverstärkers (Klemme 10) verbunden ist. Ein Kondensator ist zwischen dem Verbindungspunkt von R110 und R111 und Erde geschaltet und dient dazu, die Wechselspannungskomponente der an den Elektroden von C106 anliegenden Spannung zu eliminieren.

Beim Betrieb dient das negative Rückkopplungsnetzwerk dazu, den Durchschnittswert der Spannung an der Klemme 4 bezüglich Erde zu definieren, und zwar durch Vergleich mit der Bezugsspannung an der Basis von Q42 des Differentialverstärkers. Ein solcher Vergleich wird durchgeführt mittels des Spannungsteilers, der aus R111, R110, R112, R113 und R114 besteht. Der Widerstand R112 dient dazu, die während der Spannungsänderungen auftretenden Schwingungen zu dämpfen. Schließlich wird auf das externe Netzwerk C108, R115 hingewiesen, welches zwischen die Klemmen 4 und 10 gelegt ist und welches die Funktion hat, eine Begrenzung für die obere Abschneidefrequenz des Verstärkers zu bilden.

Die Rücklaufstufe enthält die Komponenten D53, Q39_f R32, Q49, R34, Q51, R33, Q63, Q57, R 36, Q50, R35, Q54, C110, D101.und C109. Von all diesen Komponenten sind nur C110, D101 und C109 außerhalb der integrierten Schaltung angeordnet. Der Transistor Q51 und die Diode D101 ermöglichen es, daß der zwischen die Klemmen 5 und 3 geschaltete Kondensator 110 auf eine der gemeinsamen Speisespannung fast gleiche Spannung entladen wird. Der Transietor Q51, dessen Emitter mit Erde verbunden ist und dessen Kollektor mit der Klemme 3 verbunden ist, wird während der Hinlauf periode gesättigt, während die Klemme 5 in der Praxis eine positive Spannung hat, die gleich der gemeinsamen Speisespannung ist, weil D101 während der Hinlaufperiode leitend ist. Der Transistor Q 51 ist mit seiner Basis mit dem Widerstand R33 und mit dem Kollektor des Transistors Q49 verbunden, der während der Hinlaufzeit abgeschaltet wird, so da6 dann der mit dem Stromerzeuger Q63 verbundene Widerstand R33 seinen

509812/0719

ACE 3380 -17- 243401 Q

gesamten Strom der Basis von Q51 zur Sättigung desselben zuführen kann. Während der Rücklaufzeit ist Q49 bis zu seiner Sättigung durch den Strom steuerbar, der ihm von einem der Kollektoren des PNP-Transistors Q39 zugeführt wird; dies führt zum Abschalten von Q51. Der mit mehreren Kollektoren versehene Transistor Q39 weist einen weiteren Kollektor auf, der das Darlington-Paar Q50, Q57 , R35,R36 während der Rücklaufzeit sättigt. Die Baas von Q39 ist mit dem positiven Pol der allgemeinen Speisespannung über den Widerstand R32 verbunden, und der Emitter von Q39 ist mit der Ausgangsklemme 4 verbunden. Während der Hinlaufperiode ist daher der Basis-Emitter-Übergang in Sperrichtung gepolt, so daß Q39 abgeschaltet ist. Da Q56 am Ende der Hinlaufρeriode abgeschaltet ist, fl^3t der Strom in dem Joch Y_v , der ein gewisses Beharrungsvermögen hat, durch die Diode D53 zur Klemme 5, während D53 leitend ist, weil die Spannung am Joch, wenn die externe Spannung zwischen Klemme 5 und Erde hier nicht entgegenwirken würde, viel höher wäre als die letztgenannte Spannung. Die Klemme 4 nimmt dann einen genügend positiven Wert relativ zur Speisespannung an, und demzufolge wird Q39 leitend. Während der ersten Momente der Leitung der Diode 53, die ein Ansteigen der Spannung zwischen den Klemmen 4 und 5 verursacht, ist es ratsam, diesen Spannungsanstieg zu verlangsamen, so daß der Transstor.Q56 genügend Zeit hat, vollständig abgeschaltet zu werden. Zu diesem Zweck ist der Kondensator C109 vorgesehen, der dadurch, daß er aufgeladen wird, die gewünschte Verlangsamung bewirkt.

Zu diesem Zeitpunkt ist Q49 von Q39 gesättigt, und Q51 ist abgeschaltet. Das Abschalten von Q51 hat eine Spannungsänderung an der Klemme 3 zur Folge, wobei diese Spannung über den Wert der gemeinsamen Speisespannung ansteigt und es der Diode D54 ermöglicht, leitend zu werden und so den Strom von dem Joch Y~ über D53 und C110 zu der gemeinsamen Speisespannung fließen zu lassen. Unter diesen Bedingungen ist die gegen das

5 09812/0719

ACE 3380 -18- 243401 Q

Joch Yy. wirkende Spannung ungefähr zweimal so groß wie die Speisespannung plus Spannungsabfall an den Dioden D53 und D54. Die Leitung von Q39 hat die Sättigung von Q47, die Sättigung von Q49 und die Sättigung von dem Darlington-Paar Q50 und Q57 zur Folge, wie oben erwähnt wurde. Die Sättigung des Darlington-Paares ist notwendig, wenn während der Rücklaufzeit als Folge der gegen das Joch wirkenden Spannung der Strom im Joch umgekehrt wird..Auf diese Weise findet der Strom entgegengesetzten Vorzeichens, der nicht mehr durch die Diode D54 fließen kann, einen Ersatzweg durch Q57, der gesättigt wird. Beim Auftreten dieser Stromumkehr tritt auch an die Stelle der Diode 53 der Transistor Q55, der schon vor dem Ende der Rücklaufzeit von dem Rampengenerator gesättigt wird. Der Joch-Strom, dessen Vorzeichen umgekehrt ist, kann bis zu einem Maximalwert anwachsen, der von dem Strom abhängt, den Q55 im Verhältnis zu dem an der Eingangsklemme des Differentialverstärkers anliegenden Eingangssignal führen kann. Dieser Maximalwert tritt in dem Moment auf, in dem der Strom durch R113» der von diesem Maximalwert abhängt, gleich dem Strom durch R109 wird, welcher von dem Rampengenerator zugeführt wird. Der Rücklauf wird in diesem Moment beendet; Q55 verlässt seinen Sättigungszustand und steuert den Hinlaufstrom im Joch, der sich zu vermindern beginnt. In diesem Moment erfolgt der Wechsel zwischen dem Anwachsen und dem Abfallen des Joch-Stromes; dementsprechend unterliegt die Spannung am Joch einem plötzlichen Abstieg, und ebenso vermindert sich die Spannung an der Klemme 4 wie auch am Emitter von Q39 bis auf einen Wert der geringer ist' als der der gemeinsamen Speisespannung, während Q39 wieder abgeschaltet wird und die Bedingungen, die oben schon in Verbindung mit dem Hinlauf erörtert wurden, wieder hergestellt werden.

Figur 4 zeigt die monolithische integrierte Schaltung in vergrößertem Maßstab, wobei diese Schaltung dem Schaltungsdiagramm von Figur 3 entspricht und auch hinsichtlich der topographischen

509812/0719

ACE 3380 -19-

243401Q

Struktur einen wesentlichen Bestandteil der Erfindung bildet. In Fig. 4 werden zur Bezeichnung der Anschlußklemmen dieselben Bezugszeichen benutz, wie sie in Fig. 3 in Rechtecken eingezeichnet sind. Die Bedeutung der Klemmen im einzelnen ist wie folgt:

1 ist der Ausgang des Rampengenerators}

2 ist der positive Pol der gemeinsamen Speisespannung}

3 ist ein Punkt der Rücklaufstufe, der mit dem Kollektor von

Q51, dem Emitter von Q57 und mit der Anode von D54 verbunden ist}

4 ist die Ausgangsklemme, die mit dem Joch verbunden werden kann}

5 ist der Punkt, der mit den Kollektoren von Q52 und Q55 verbunden ist;

6 ist ein spannungsstabilisierter Punkt zum Zuführen des internen Rampensignals des Oszillators und zum Einstellen der Frequenz desselben;

7 ist ein Punkt, der mit dem Emitter von Q25 verbunden ist, an dem die Amplitude und die Neigung des Rampensignals des Rampengenerators variiert werden können}

8 ist der Ausgang der Synchronisierimpulse für den Oszillator}

9 ist die Verbindung mit der Basis von Q12 und mit dem Kollektor von Q18 des Oszillators}

10 ist derjenige Eingang des Differentialverstärkers, der am Ein- ■ gang des Leistungsverstärkers angeordnet ist}

11 ist der Punkt an der Basis des Steuertransistors Q46, wobei diese Basis zu dem Zweck zugänglich ist, das externe Begrenzernetzwerk für die hohen Frequenzen in dem Frequenzband des Leistungsverstärkers anzuschalten}

12 ist ein Punkt, der mit der Basis von Q15 verbunden ist, wo das Rampensignal des Rampengenerators erhalten wird;

TAB ist die gemeinsame Erdverbindung.

Ferner sind in der in Fig. 4 gezeigten integrierten Schaltung Bereiche innerhalb von durchgezogenen Linien angedeutet, in denen sich die integrierten Komponenten der Stufen O, 02, R, PA1, PA2 befinden, wobei diese Stufen im Hauptanspruch miteinander in Beziehung gesetzt werden und in Fig. 3 innerhalb der gestrichelten Linie durch durchgezogene Linien voneinander abgegrenzt sind.

509812/0719

Im Rahmen der Erfindung können eine Reihe von Modifikationen vorgenommen werden. Zum Beispiel kann, der die Impulse erzeugende Oszillator eine andere Struktur haben, und auch derjenige Teil des Leistungsverstärkers, der von dem autonomen Rampengeneraor während der Hinlaufperiode gesteuert wird, kann anders ausgebildet sein.

Patentansprüche ι

509812/0719

Claims

Patentansprüche

1J Monolithische integrierte Schaltung, die den wesentlichen

eil einer Schaltungsanordnung zum Zuführen von Strom zu dem Vertikalablenkjoch einer Bildröhre während-des Hin- und Rücklaufes bildet, gekennzeichnet durch einen Impulse erzeugenden Oszillator (O) mit einer Synchronisierstufe (02), die an einer einzigen Eingangsklemme sowohl positive als auch negative Synchronisierimpulse empfangen kann, und mit einem außerhalb der integrierten Schaltung angeordneten geeigneten Schaltelement (01) zum Einstellen und Nachregeln der Frequenz s,

durch einen Rampengenerator (R), der von den Ausgangsimpulsen des Oszillators (0) gesteuert wird und mit außerhalb der inte» grierten Schaltung angeordneten Einstellgliedern (FTi) zur Einstellung der Neigung und der Amplitude des Rampensignals sowie zur Durchführung von Korrekturen parabolischer und exponent!eiler Art versehen ist_a

durch eine Leistungsverstärkereinheit (PA) zum Zuführen von Strom zum Joch während der Hinlaufzeit, wobei der Leistungsverstärker während der gesamten Hinlaufzeit von dem Rampengenerator gesteuert wird, zur Einleitung des Rücklaufes von dem Oszillator (0) gesteuert wird» bis zum Ende des Rücklaufes von dem Rücklaufstrom im Joch gesperrt gehalten wird und eine erste Schutzschaltung (PA1) für den Steuertransistor und eine zweite Schutzschaltung (PA2) für den Leistungstransistör des unteren Abschnitte s der Endstufe aufweist, wobei die Schutzschaltungen auf die von dem Joch und von dem dem Verstärker zugeordneten Rücklaufgenerator (FG) zugeführte Rücklaufspannung ansprechen.
2. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß

der Oszillator (0+01) in genauer Weise frequenzeinstellbar ist und lediglich Rechteckimpulse abgibt, deren Dauer nicht notwendig

509812/0719

ACE 3380 -&. 243401 Q

genau bemessen ist, jedoch relativ zur Rücklaufzeit des Joches kurz ist,

daß der von den Impulsen des synchronisierten Oszillators (0+01+02) gesteuerte Rampengenerator (R) eine Rampenspannung erzeugt, deren Dauer langer ist als die Hinlaufzeit im Ablenkjoch und zusammen mit der Dauer des Oszillatorimpulses eine Summe ergibt, die gleich dem Zeitintervall zwischen dem Beginn von zwei aufeinanderfolgenden Impulsen des Oszillators ist,

daß der Leistungsverstärker (PA) aufgrund der Steuerung durch den Rampengenerator (R) dem Joch Strom zuführt von dem Moment an, in dem die Rücklaufzeit im Joch beendet ist, die unabhängig ist von der Dauer des Rampensignals, bis zu dem Moment, in dem ein Impuls von dem Oszillator den unteren Abschnitt der Ausgangsstufe abschaltet,

daß die genannte zweite Schutzschaltung (PA2) den Leistungstransistor bis zum Ende der Rücklaufzeit im abgeschalteten Zustand hält,

und daß die zweite Schutzschaltung (PA2) ein Schaltelement gemeinsam hat mit der Rücklaufstufe (FG), in der die Rücklaufspannung erhalten wird.
3. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die räumliche Anordnung der die Integrierte Schaltung bildenden Komponenten in Übereinstimmung mit dem Musterplan von Figur 4 ist.

509812/0719