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Schaltung zur Erzeugung sägezahnförmiger Ströme Die Erfindung. betrifft
eine Schaltung zur Erzeugung sägezahnfiörmiger Ströme, insbesondere in den Ablenkspulen
einer Kathodenstrahlröhre für Fernsehzwecke. Es sind insbesondere für die Vertikalablenkung
in der Bildröhre von, Fernsehempfängern Schaltungen bekanntgeworden., bei denen
sich im Eingangskreis einer Röhre ein periodisch über einen Ladewiderstand aufigelndener
und über eine besondere Entladevorrichtung, z. B. einen Sperrschwinger, entladener
Kondensator befindet. Durch die im Eingangskreis - der Röhre stehende s"agezahndörmige
Spannung wird im Aus, gangskreis, in, den entweder die Ablenkspulen direkt oder
über einen Transformator eingeschaltet sind, :ein sägezafhnförmiger Strom erzeugt.
Die an. sich zunächst erwünschte Linearität des Sägezahnhinlaufs des Stromes in
den Ablenkspulen wird jedoch dadurch beeinträchtigt, da$ die verschiedenen, Zeitkonstanten
dieser Schaltung, insbesondere die Ladezeitkonstante im Eingangskreis der Röhre,
nicht genügend groß gemacht werden können, so daß der zeitliche Verlaud des Sägezahnhin.laufs
näherungsweise exponentiell erfolgt.
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Um diesen Nachteil zu vermeiden., ist es bekannt, aus dem Ausgangskreis
der Röhre eine sägezahnförmige Spannung in gegenkoppelndem Sinne in
den
.zu indwzieren. Dieses ges@hleht mittels einer im Ladestnoamkreis des Kondensators
liegenden Induktivität, die mit -dem Ausgangstransformator gekoppelt ist. Weiterhin
ist es. bekannt, eine derartige Schaltung dahin zu ergänzen, daß im Ladekreis des
Kondensiabors eine zur Ko,ndensatorspannung gegenphasige Kompensationsspannung wirksam
gemacht wird und die Netzwerke zur Erzeugung der Kompensationsspannung und der Gegenkopplungsspannung
so auszubilden, daß sie im Ladekreis des Kondensators liegen, um eine schnelle Entladung
des Kondensators. beim Sägezahnrücklauf zu ermöglichen.
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Es wurde auch bereits vorgeschlagen, das, Gitter der die Sägezahnströme
liefernden Röhre an einen Abgriffpunkt der mit dem Ausgangstransformator gekoppelten.
Induktivität zu legen, um Verzerrungen zu kompensieren. Diese vorgeschlagene Schaltung
gestattet unter anderem die Vermeidung des sogenannten Tangensfehlers, der in Form
einer Verzerrung der Randpartien des Bildes auf Bildschreiberöhren mit nahezu ebenem.
Leuchtschirm auftritt und der darauf zurückzuführen ist"daß die äußeren Teile des
Bildschirmes einen größeren Abstand von dem scheinbaren Drehpunkt des Kathodenstrahls.
bei seiner Ablenkung besitzen als die mittleren Teile. Eine solche vorgeschlagene
Schaltung soll zunächst an Hand der Abb. i näher erläutert werden. Mit i ist der
Sügezahnkondensator bezeichnet, der von einer positiven Spannungsquelle über das
Potentiometer 3, den Ladewiderstand 2 und die Transformatorwicklung .4 während des
Sägezahnhinlaufs aufgeladen und durch eine Entladevorrichtung, z. B. einen Sperrschwinger
«jährend des Sägezahnrüeklaufs entladen wird. Die am Kondensator i stehende Sügezahnspannung
wird dem Gitter der Endröhre 8 von einem Abgriffpunkt der Spule 4 zugeführt. Dadurch
entstehen in der Primärwicklung 9,des Ausganigstransiformators sägezahnförmige Ströme,
die über eine Sekundärwicklung io den Ablenkspulen i i zugeführt werden,. Die Induktivität
der Ablenkspulen i i ist dabei so klein, daß diese im wesentlichen als Ohmscher
Widerstand für die Sägezahnströme betrachtet werden können.
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Da die Induktivität des Ausgangstransformators einen endlichen Wert
besitzt, mwß der zeitliche Verlauf des die Primärwicklung 9 durchfließenden Aniödenstromes
vom zeitlichen Verlauf des Stromes in den Ablenkspulen verschieden sein. Der Anodenstrom
und damit auch die Steuerspannung muß daher so vorverzerrt werden, daß sich in den
Ablenkspulen der erwünschte Stromverlauf einstellt. Die Einstellung am P@otentiometer
3 bestimmt die Amplitude des Sägezahnes, während der in den Ladestromkreis eingeschaltete
veränderliche Widerstand 2, dessen. Wert vorzugsweise größer als der des. Potemtiometers
3 Ii'st, den zeitlichen Verlauf des Sägezahnhinlaufs am Kondensator i und damit
letzten Endes auch den Stromverlauf in den Ablenkspulen bestiimmt, gleichzeitig
aber auch die Amplitude des Sägezahnstromes beei:nfluß t. Es lUt sich,zeigen, daß
der allgemeine Ausdruck für den zeitlichen Verlauf des Stromes in, den A-lenkspulen
i i* für eine derartige Schaltung. die Formel hat.
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i (t) = 1o - e-at.. (A sin ojo t -I- B cos aoo
t)
wobei 10, a, A und B Konstanten sind und co, eine Frequenz"
die nicht etwa gleich der Siätgezahngrundfrequenz
sondern wesentlich niedriger ist (T ist die Periodendauer des. Sägezahns). Verschiedene
Formen des Stromverlaufs, wie sie beispielsweise durch eine solche Schaltung nach
vorstehender Formel -erhalten werden können, sind in Abb. 2 dargestellt.
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In Abb. 2 a ist ein Ausschnitt aus einer Sinuskurve dargestellt, wobei
im wesentlichen das Verhältnis des Arguments :des Sinus zur Sägezahngrundfrequenz
die Abweichung von der Linearität, wie sie zur Vermeidung des Tangensfehlers erwünscht
ist, beeinflußt. In der obigen Formel müssen zur Erzeugung' eines derartigen Stromes
die Konstanten a und B zu Null gemacht werden. Durch eine Rechnung
läßt sich zeigen, daß durch geeignete Wahl der Windungszahl der Spule 4 und des
Abgriffpunktes an: dieser Spule sowie des Produktes R - C (wobei R der gesamte Ladewiderstand
und C die Kapazität des Kondensators i ist) erreicht werden kann, daß
a und B gleichzeitig gleich Null werden und wo den gewünschten Wert
erhält.
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Soweit es sich um Geometriefehler handelt, die symmetrisch zur Mittellinie
des Bildschirmes liegen, genügt,zur Kompensation ein reines Sinusglied, bei dem
also die Konstanten a und Bin der obigen Gleichung Null sind. Der Regelwiderstand
2 gestattet es, die Größen a und B in einem gewissen Bereich um Null herum zu variieren,
und ist so einzustellen, -daß die Größen gerade zu Null werden. Dann erfolgt der
Stromverlauf der Ablenkspulen nach einer reinen Sinusfunktion entsprechend A.bb.2a
oder 2b, die sich durch die Lage des Abgriffpunktes an der Induktivität 4 und damit
der Größe von coo voneinander unterscheiden. Das Argument des Sinus kann in dieser
Schaltung nicht geändert werden. Es ist durch die Dimensionierung der Wicklung 4
(Windungs2ahl und Lage des Abgriffpunktes) von vornherein .festgelegt, und der Regelwiderstand
:2 erlaubt nur, a und B zu variieren. Wenn z. B. unsymmetrische Verzerrungen des
Sägezahnstromnes erwünscht sind, wie sie in Abb. zc und zd dargestellt sind, um
unsymmetrische Ge.ometrieverzerrungen zu kompensieren, können zu diesem Zweck die
Größen a und B in der obigen Gleichung von Null verschieden gemacht
werden. Bei einem reinen Sinusglied (a = Null, B = Null) ist .die Kurvenform zentralsymmetrisch
.zum Punkt P (t = Nuil), der in der Mitte des Sägezahnhinlawfs lieb (Abt. 2a und
2b). Unsymmetrische Verzerrungen gegenüber dem Punkt P können nur auftreten, wenn
außer dem Sinusglied auch das Cosinusglied von Null verschieden
ist.
Die Rechnung zeigt, daß a und -B immer gleichzeitig Null oder von Null verschieden
sind und daß die unsymmetrischen Verzerrungen,, die jede dieser Größen bereits.
für sich verursachen würde, in der gleichen Richtung wirken.
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An: sich ist also eine solche Einstellung ,zur unsymmetrischen Verzerrung
in der Schaltung nach Ab@b. i bereits möglich,- jedoch ist bei jeder Veränderung
der Geometrieverzerrungen am Widerstand :2 ein Nachstellen der Amplitude am Potentiometer
3 notwendig. Gemäß der Erfindung ist die vorgeschlagene Schaltung daher so abgewandelt,
daß ein. einen geringen Teil des Ladewiderstandes darstellendes Potentiometer vorgesehen
ist, welches zwischen dem nicht mit dem Kondensator verbundenen Ende der zwischen
dem restlichen Ladewiderstand und dem Sägezahnkondensator eingeschalteten Induktivität
und einem weiteren Punkt dieser Induktivität liegt und über dessen Abgriffpunkt
der Ladestrom von dem restlichen Teil des Ladewfid.ers.tandes zugeführt wird, so
daß eine unsymmetrische Verzerrung der langen Flanke des Sägezahnstroms einstellbar
ist.
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Ein Ausführungsbeispiel zeigt Abb. 3, in der der mit dem Sägozahnkondemsator
nicht verbundene Teil der Spule 4 durch ein Potentiometer 12 überbrückt ist, über
dessen Abgrif'fpunkt der Ladestrom fließt. Die gegenüber Abb. i univerändert gebliebenen.
Teile der Schaltung sind mit den gleichen Bezugsizeichen wie in Abb. i bezeichnet
bzw. nicht noch eimnal dargestellt. Die Einstellung der einseitigen Geometrieverzerrung
geschieht bei der Schaltung nach Abb. 3 am Potentiometer 12. Wählt man den Widerstand
2 groß gegenüber den Potentiometerwiderständen 3 und 12, so kann. diese Einstellung
ohne wesentliche Beeinflussung der Amplitude durchgeführt werden, da der Ladestrom
und die Endspannung des Kondensators, i bei einer solchen Einstellung am Potentiometer
12 kaum geändert werden.
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Die in Abb. 4 dargestellte Schaltung, bei der das Potentiometer i2
nicht nur über einen Teil, sondern über die ganze Spule 4 geschaltet ist, erlaubt
in der einen Richtung (Abb. 2d) noch größere Geometrieverzerrungen als die
Schaltung entsprechend Abb. 3, arbeitet im übrigen aber so wie diese. Beide Schaltungen
erlauben - solange Widerstand 2 nicht regelbar ist -ebenso wie die in Abb. i dargestellte
Schaltung, in gewissen Grenzen eine beliebige unsymmetrische Geometrieverzerrung
in beiden Richtungen (Abb. 2 c und - 2 d) und eine solche Regelstellung, daß
a und B zu Null werden und eine reine Sinusfunktion von bestimmter
Kreisfrequenz wo übrigbleibt, die nicht geregeltwerden kann. Eine stetige Regelung
auch von wo ist erst mÖglich, wenn in den Schaltungen entsprechend Abb. 3 und 4
auch der Widerstand 2 regelbar gemacht wird, wo dies gestrichelt angedeutet ist.
Bei diesen Schaltungen kann man dann neben der Kompensation von Geometrieverzerrungen
in beiden Richtungen auch den Tangensfehler kompensieren, indem man durch gleichzeitige
entgegenwirkende Regelung an den Widerständen 2 und 12, die Größe wo verändert unter
gleichzeitiger angenäherter Konstanthaltung der unsymmetrischen Verzerrungen. Insbesondere
kann dabei auch a und B auf Null gehalten werden, so daß eine reine
Tangensentzerrung durchführbar ist. Bei dieser Kompensation des Tangensfehlers bleibt
allerdings wegen der Regelung an dem den wesentlichen Ladewiderstand ausmachenden
Widerstand 2 die Amplitude nicht konstant, sondern muß am Potentiometer 3 noch nachgeregelt
werden.