6.10 Impulsteil 6.10.1 Amplitudensieb

6.10 Impulsteil
Die
Erzeugung
der
Zeilenund
Bildablenkströme ist bei Schwarz-WeißGeräten und bei Farbfernseh-Geräten sehr
ähnlich. Einen generellen Überblick über die
Gliederung der Stufen im Impulsteil zeigt
Abbildung 1.
Vom Videodemodulator wird das BAS- bzw.
das FBAS-Signal an das Amplitudensieb
gegeben. Hier werden die Zeilen- und
Bildsynchronimpulse
vom
BAS-Signal
getrennt. Mit den Synchronimpulsen werden
der
Bild-und
der
Zeilengenerator
synchronisiert.
Mit den Bildsynchronimpulsen wird über eine
Integrationskette
der
Bildgenerator
synchronisiert. Der Bild-Ablenkstrom (50Hz)
wird in der Bild-Endstufe erzeugt und an die
Ablenkspulen zur Vertikalablenkung gegeben.
Die Zeilensynchronimpulse werden zunächst
auf eine Phasenvergleichsschaltung gegeben.
Hier werden die vom Sender kommenden
„Soll-Impulse“
mit
den
Zeilenrücklaufimpulsen
vom
Zeilentransformator
verglichen
(„IstImpulse“). Bei einer Frequenzabweichung
von Ist-Impulsen zu Soll-Impulsen erstellt die
Phasenvergleichsschaltung
eine
Regelspannung
UR,
mit
der
der
Zeilengenerator nachgeregelt wird (Abbildung
1). Über die Zeilenendstufe wird der
sägezahnförmige Zeilen-Ablenkstrom (15625
Hz)
an
die
Ablenkspulen
zur
Horizontalablenkung gegeben.
Der
Zeilentransformator
hat
mehrere
Anzapfungen, an denen zeilenfrequente
Impulse abgegriffen werden, die für
verschiedene Aufgaben benötigt werden:
•
Phasenvergleich (vgl. S. 276),
•
getastete Regelspannungserzeugung (vgl.
„6.3 Weiterverarbeitung von Bild-ZF und
Ton-ZF“),
•
Burst-Auf- und Burst-Austastung (vgl.
„6.7
Verarbeitung
der
Farbinformationen“),
•
Klemmung (vgl. „6.8 Ansteuerung der
Farbbildröhre“).
Für
die
Hochspannungserzeugung
transformiert der Zeilentransformator die
Impulse bis auf einige tausend Volt hoch.
Diese werden mit der Hochspannungskaskade
vervielfacht, gleichgerichtet und an die Anode
der
Bildröhre
gegeben
(vgl.
„6.6
Bildröhren“).
Für Schwarz-Weiß-Bildröhren beträgt die
Hochspannung ca. 18 kV und für die FarbBildröhre ca. 25 kV.
6.10.1 Amplitudensieb
Aufgabe des Amplitudensiebes ist es, die
Synchronsignale aus dem BAS-Signal zu
gewinnen.
Über Impulsweichen (meist ein RC-Netzwerk)
werden
die
Zeilenund
Bildsynchronimpulse voneinander getrennt.
Abbildung 1: Vereinfachtes Blockschaltbild
des Impulsteils
Eine an das Amplitudensieb angeschlossene
Schaltung zur Störaustastung beseitigt
Störimpulse,
die
zum
Ausfall
der
Abbildung 2: Amplitudensieb mit
Störaustastung
Synchronisation führen würden (Abbildung
2).
Das Amplitudensieb (Abbildung 2) ist eine
Begrenzerschaltung, deren Arbeitspunkt so
eingestellt ist, dass ohne Ansteuerung ein sehr
kleiner Kollektorstrom fließt (siehe auch
Abbildung 3). Bei Ansteuerung mit dem BASbzw. dem FBAS-Signal fließt zunächst ein
großer Basisstrom (Arbeitspunkt 1, Ap1), der
den Koppelkondensator C1 so auflädt, dass
der Arbeitspunkt zu einer kleineren BasisEmitter-Spannung verschoben wird (Ap2).
Durch diese Arbeitspunktverschiebung liegen
aber nur noch die Synchronimpulse im
Aussteuerbereich des Transistors. Der
Bildinhalt wird dadurch „abgeschnitten“.
Abbildung 3: Aussteuerkennlinie der
Begrenzerschaltung
Durch Störimpulse im Bereich der
Synchronimpulse würde der Arbeitspunkt
soweit verschoben werden, dass auch die
Synchronimpulse
nicht
mehr
im
Aussteuerbereich des Transistors liegen. Es
käme zum Ausfall der Synchronisation. Um
dies zu verhindern, befindet sich in der
Basisleitung von V1 (Abbildung 2) ein RCGlied mit wesentlich kleinerer Zeitkonstante
als für C1 und R3 (0,2 ms gegenüber 3 ms).
Während C2 durch die Störspitzen schnell
aufgeladen wird, sich aber über R2 schnell
entladen kann, ändert sich die Spannung an C1
kaum. Der Arbeitspunkt bleibt stabil.
Tritt an der Basis von V3 ein Störimpuls auf,
dann wird V3 leitend. Die Basisvorspannung
von V2 sinkt, so dass V2 sperrt. V1 ist dann
ebenfalls gesperrt. Die Signalweitergabe wird
unterbrochen. Der Störimpuls ist ausgetastet.
Störimpulse,
die
zwischen
den
Synchronimpulsen den Synchronpegel
überschreiten und dadurch zu einer
Fehlsynchronisation führen würden, werden
mit der Störaustast-Schaltung unterdrückt.
6.10.2
Zeilensynchronisation und
Zeilengeneratoren
Die vom Sender gelieferten Impulsreihen
müssen in den Ablenkspulen für einen sägezahnförmigen Strom sorgen. Das einfachste
Prinzip
der
Umwandlung
von
Rechtecksignalen
in
sägezahnförmige
Spannungen zeigt Abbildung 4.
Abbildung 4: Prinzipschaltung zur
Erzeugung sägezahnförmiger Spannungen
Abbildung 5: : Astabiler Multivibrator als
Zeilengenerator
Wenn in den Impulspausen (Zeilenhinlauf)
der Schalter geöffnet ist, lädt sich der
Kondensator
langsam
gemäß
seiner
Zeitkonstante =R ∗C auf. Erscheint
jetzt der Synchronimpuls (US), der den
Rücklauf einleitet, wird der Kondensator
durch den Schalter in einer kurzen Zeit
entladen. Es entsteht eine sägezahnförmige
Spannung. Wenn die Zeitkonstante groß
gegenüber der Periodendauer der Impulsfolge
(1/fV) ist, verläuft der Anfangsteil der
Aufladekurve
nahezu
linear.
Der
Kurvenverlauf lässt sich noch verbessern,
wenn
der
Kondensator
über
eine
Konstantstromquelle aufgeladen wird.
Abbildung 5 zeigt einen elektronischen
Schalter
in
Form
eines
astabilen
Multivibrators. Er wird an der Basis von V1
durch positive Impulse synchronisiert. Jeder
positive Impuls sorgt dafür, dass V1 leitend
wird. Von den RC-Gliedern hängt es jetzt ab,
wie lange dieser Zustand erhalten bleibt. Das
Liniendiagramm
mit
U3
zeigt
den
Spannungsverlauf. Da vom Kollektor des
zweiten Transistors ein Kondensator gegen
Masse liegt, kommt es wieder zu den Aufund Entladungen, wie sie mit Abbildung 4
verdeutlicht wurden.
In
älteren
Geräten
wurden
auch
Sperrschwinger als Oszillatoren eingesetzt
(Abbildung 6). Die Schaltung gleicht im
Aufbau
dem
Meißner-Oszillator.
Die
Rückkopplung erfolgt mit einem Übertrager.
Die Kopplung ist sehr fest und die
Eigendämpfung groß. Der Übertrager ist so
Abbildung 6: Prinzip eines Sperrschwingers
angeschlossen, dass die 180°-Phasendrehung
durch den Transistor aufgehoben wird.
Ein steigender Kollektorstrom sorgt durch die
induktive Kopplung für ein Ansteigen der
Basis-Emitter-Spannung.
Der
Transistor
beginnt zu leiten und der Basisstrom lädt C2
auf. Der Punkt A wird negativ. Wenn sich der
Kollektorstrom nicht mehr ändert (Maximum
erreicht), wird keine Spannung mehr in die
Basisspule induziert. Der negative Pol (Punkt
A) des Kondensators C2 liegt jetzt an der
Basis und sperrt den Transistor. Der
Kollektorstrom sinkt auf Null und verstärkt
durch die Kopplung den Vorgang.
Der Kondensator entlädt sich jetzt, bis der
Transistor über UBE wieder leitend wird. Der
Sperrschwinger
erzeugt
also
keine
harmonischen Schwingungen. Nach dem
Schwingungseinsatz bricht sie sofort wieder
ab.
Da der Kollektorstrom impulsartig verläuft,
wird der im Kollektorkreis liegende
Kondensator C1 periodisch auf- und entladen.
Es entsteht eine angenäherte sägezahnförmige
Spannung UC.
Die Schaltung in Abbildung 6 wird durch
positive Impulse US an der Basis
synchronisiert. Da die Frequenz des
Sperrschwingers etwas niedriger als die
Synchronfrequenz ist, liegen die positiven
Synchronimpulse auf der ansteigenden Flanke
von UBE. Wird durch den Impuls die
Sperrspannung überschritten, leitet der
Transistor und die Schaltung arbeitet
synchron.
Abbildung 7: Sinusgenerator zur Horizontalablenkung
Sperrschwinger wurden in Fernsehgeräten Oszillatoren eignen sich z.B. Hartley- oder
vorwiegend für die Vertikalablenkung Colpits-Oszillatoren (Abbildung 7b).
verwendet. In Schaltungen mit integrierten
Die sinusförmige Spannung wird durch
Bausteinen ist sie nicht mehr üblich.
Übersteuern der nachfolgenden Stufe in
Die
bisher
beschriebene
direkte Impulse umgeformt. Man erreicht dies, indem
Synchronisation wird bei horizontalen man die Basis von V2 in Sperrichtung
Ablenkschaltungen nicht verwendet, da beim vorspannt (-UV). Nur die Spitzen der
Fehlen der Synchronsignale oder bei sinusförmigen Spannung sorgen für einen
Störungen
die
Ablenkungen
des Stromfluss (Abbildung 7c).
Elektronenstrahls aussetzen würde. Man
verwendet deshalb bei Zeilengeneratoren die Prinzip des Phasenvergleiches
indirekte Synchronisation.
Anhand einer Schaltung (Abbildung 8), wie
Bei der indirekten Synchronisation werden
sie in älteren Geräten ohne integrierte
frei schwingende Oszillatoren durch eine
Schaltkreise üblich ist, soll die Erstellung der
aus den Synchronimpulsen gebildete
Regelspannung für die Zeilensynchronisation
Regelspannung
in
ihrer
Frequenz
kurz erläutert werden. Die Schaltung enthält
stabilisiert.
Die in der Phasenvergleichsschaltung
gewonnene Regelspannung UR (Abbildung
7a) wird auf eine Reaktanzstufe gegeben. Sie
arbeitet wie eine durch eine Gleichspannung
steuerbare Induktivität oder Kapazität.
Erreicht
wird
dieses
durch
Transistorschaltungen
oder
durch
Kapazitätsdioden.
Der
darauffolgende
Oszillator wird durch diese Veränderung in
seiner Schwingfrequenz beeinflusst. Als
Abbildung 8: Prinzipschaltung des
Phasenvergleichs
Abbildung 9: Spannungsverhältnisse m
synchronen Zustand (fist = fsoll), angenommene
Spannungen
eine Brückenschaltung, bestehend aus C1, C2,
R1, und R2. In der Brücke zwischen Punkt P
und Masse kann die Regelspannung
abgenommen werden. Die Dioden V1 und V2
werden nur durch die Impulsspitzen (fist) aus
der Zeilenendstufe (Rücklaufimpulse) leitend,
da sie durch die Spannung am Kondensator C3
in Sperrichtung vorgespannt sind. Zwischen
die beiden Dioden wird der differenzierte
Zeilensynchronimpuls (fsoll) eingespeist.
fist = fsoll
Stimmen Empfänger- und Senderfrequenz
überein, so können die beiden Kondensatoren
C1 und C2 durch die positiven und negativen
Anteile
des
differenzierten
Zeilensynchronimpulses auf die gleiche
Spannung aufgeladen werden. Die am
Kondensator C3 liegende Summenspannung
wird an den Widerständen R1 und R2 geteilt.
Da die Spannungen an C1 und C2 sowie an R1
und R2 gleich groß sind, führt Punkt P gegen
Abbildung 11Regelspannungsverlauf in
Abhängigkeit der Frequenzabweichung
Masse keine Spannung. Es wird keine
Regelspannung erzeugt (Abbildung 9).
fist > fsoll
Stimmen Sender- und Empfängerfrequenz
nicht mehr überein, so fallen die
Rücklaufimpulse zeitlich nicht mehr genau
mit dem differenzierten Zeilensynchronimpuls
zusammen. Dies hat im Extremfall zur Folge,
dass nur noch eine Hälfte des differenzierten
Synchronimpulses einen Stromfluss über eine
der beiden Dioden hervorruft. In Abbildung
10 ist dies der positive Anteil. Die Spannung
an C2 wird somit größer als die Spannung an
C1. Die Brücke ist nicht mehr im
Gleichgewichtszustand, und es kann eine
Regelspannung abgegriffen werden.
Wäre die Oszillatorfrequenz im Empfänger zu
langsam (fist kleiner fsoll), ergäbe sich eine
negative Regelspannung.
Abbildung 11 zeigt den Verlauf der
Regelspannung
in
Abhängigkeit
der
Frequenzverstimmung. Der Zeilengenerator
kann sich z.B. vom synchronisierten Zustand
aus um ca. ±1000 Hz verstimmen, ohne dass
die
Synchronisation
ausfällt.
Diesen
Frequenzbereich
bezeichnet
man
als
Mitnahmebereich.
Der
Frequenzbereich,
in
dem
die
Synchronisation nach einer Störung (Ausfall
der Synchronisierung) noch erreicht werden
kann, heißt Fangbereich und beträgt etwa
± 500 Hz.
Abbildung 10: Spannungsverhältnisse im
nicht synchronen Zustand (fist>fsoll)
Abbildung 12: Blockschaltbild zur Aufbereitung der Zeilensynchronimpulse (TBA 920)
Impulsteile mit integrierten
Schaltungen
Für den Impulsteil des Fernsehempfängers
gibt es mehrere integrierte Schaltungen. Eine
davon, die sowohl in Schwarz-Weiß- wie in
Farbfernseh-Empfängern zu finden ist, zeigt
Abbildung 12. Das Amplitudensieb, die
Störimpuls-Austaststufe sowie alle Stufen, die
zur Zeilensynchronisation erforderlich sind,
sind darin untergebracht.
Das BAS-Signal gelangt über eine RC-Kopplung an Anschluss 8. Nach der ImpulsAbtrennstufe werden die Synchronimpulse
über Anschluss 7 ausgekoppelt. Die
Impulstrennung zur Bild- und ZeilenSynchronisation
erfolgt
mit
einem
Differenzierglied
für
die
Zeilensynchronimpulse
und
einem
Integrierglied für die Bildsynchronimpulse.
Über Anschluss 6 werden die differenzierten
Zeilensynchronimpulse zum Phasenvergleich
I gegeben, der die Frequenz fsoll mit der
Oszillatorfrequenz vergleicht und bei
Abweichung eine Regelspannung über
Anschluss 12 und 15 an den Oszillator gibt.
Mit dem Potentiometer RZ kann die
Oszillatorfrequenz eingestellt werden. Die
Oszillatorspannung
wird
an
eine
Impulsformerstufe gegeben, die über eine
Treiberstufe und Anschluss 2 frequenz- und
phasenrichtige Impulse an die Treiberstufe zur
Zeilenablenkung
gibt.
Durch
die
Zeitkonstanten-Umschaltstufe
wird
der
Phasenvergleich I im synchronen Zustand des
Oszillators auf eine größere Zeitkonstante
umgeschaltet als im nichtsynchronen Zustand.
Dies hat den Vorteil, dass im nichtsynchronen
Zustand die Fangzeit verkürzt und der
Fangbereich vergrößert wird. Im synchronen
Zustand ergibt sich ein großer Haltebereich.
Bei Betrieb eines Videorecorders wird
Anschluss 10 an Masse gelegt, so dass auch
im synchronen Zustand die Zeitkonstante des
Phasenvergleichs klein ist. Dies ist notwendig,
da beim Videorecorder die Frequenz der
Sollimpulse schwanken kann.
Abbildung 13: Schaltungsauszug zur Aufbereitung der Synchronimpulse mit der IS TBA 920
(vgl. Abbildung 12)
Wegen der Zeitkonstanten-Umschaltung ist
ein zweiter Phasenvergleich erforderlich. Der
Phasenvergleich II vergleicht die Phasenlage
der
vom
Zeilentrafo
kommenden
Rücklaufimpulse mit der Phasenlage der
Oszillator-Ausgangsspannung.
Über
Anschluss 4 und 3 wird die ImpulsformerStufe solange nachgeregelt, bis die
Phasenlagen übereinstimmen.
Durch Spitzengleichrichtung des BAS-Signals
an der Diode V1 gelangt im Normalbetrieb
kein Signal an den Eingang der StörimpulsAustaststufe. Erst größere Störimpulse
gelangen über die Diode an Anschluss 9 des
TBA920. Der an Anschluss 2 liegende
Rechteckimpuls wird durch das RC-Glied
(390 pF; 4,7 kΩ) differenziert. Der negative
Abbildung 14: Bild bei fehlender
Zeilensynchronisation („Zeile kippt weg“)
Abbildung 15: Bild bei labiler
Zeilensynchronisation
Anteil des differenzierten Impulses wird mit
V2 kurzgeschlossen. Nur der positive Anteil
wird von der Treiberstufe verstärkt. Am
Kollektor von V4 liegt somit ein Nadelimpuls
mit genau definierter Frequenz und
Phasenlage.
Bei nicht vorhandener oder fehlerhafter
(labiler) Zeilensynchronisation ergeben sich
die in Abbildung 14 und Abbildung 15
gezeigten Schirmbilder. Die dicken schwarzen
Streifen in Abbildung 14 sind durchs Bild
laufende
Horizontal-Austastbalken.
Sie
können auch in der anderen Richtung schräg
liegen.
Aufgaben zu 6.10.1 und 6.10.2
1. Welche Aufgabe hat das Amplitudensieb?
2. Durch welche Schaltungen lassen sich die
horizontalen
von
den
vertikalen
Synchronimpulsen trennen?
3. Beschreiben Sie
Störaustastung!
das
Prinzip
der
4. Beschreiben Sie die grundsätzliche
Schaltung
zur
Erzeugung
sägezahnförmiger Spannungen!
5. Erklären Sie die Arbeitsweise
astabilen Multivibrators!
eines
Abbildung 16: Zeitlicher Zusammenhang von
Ablenkstrom und Strahlablenkung
6.10.3 Zeilenendstufe mit
Transistoren
Die Zeilenendstufe erzeugt den für die
Ablenkspulen
notwendigen,
sägezahnförmigen Ablenkstrom mit einer
Frequenz von 15625 Hz.
Aus Abbildung 16 ist zu ersehen, dass
Hinlauf des Strahlstromes langsam und
Rücklauf
sehr
schnell
erfolgt.
Zeilenendstufe muss deshalb während
6. Beschreiben Sie die Arbeitsweise eines
Sperrschwingers!
7. Was versteht man unter der indirekten
Synchronisation?
8. Beschreiben Sie die Arbeitsweise der
Schaltung von Abbildung 7b!
9. Wie
arbeitet
Phasenvergleichsschaltung
Dioden?
mit
eine
zwei
10. Beschreiben Sie die Funktion der Stufen in
der integrierten Schaltung von Abbildung
12!
11. Welche Aufgaben haben die Dioden V1
und V2 in Abbildung 13?
Abbildung 17: Verlauf des Ablenkstromes
durch umschaltbare Kreiskapazitäten
der
der
Die
des
Abbildung 18: Zeilenendstufe mit Transistoren (Orginal Schaltungsauszug)
Hinlaufs eine langsamere Schwingfrequenz
haben (ca. 8 kHz) als während des Rücklaufs
(ca. 50 kHz). Man erreicht dies im Prinzip
durch das Umschalten der Kreiskapazität mit
Hilfe von Transistoren oder Dioden, die als
Schalter arbeiten.
Die beiden Schalter S1 und S2 (Abbildung
17) werden in der praktischen Schaltung
durch einen Transistor und eine Diode ersetzt
(Abbildung 18, BU 208D). Solange einer der
beiden Schalter geschlossen ist, wird der
Kondensator C2 kurzgeschlossen. Es liegt nur
noch C1 parallel zu den Ablenkspulen L2.
Da die Kapazität von C1 wesentlich größer ist
als die von C2, ist die Schwingkreisfrequenz
klein. Es findet der Hinlauf statt. Für den
Rücklauf sind beide Schalter geöffnet. Der
Kondensator C2 ist nun zusätzlich wirksam
und
bildet
mit
C1
eine
kleine
Schwingkreiskapazität.
Die
Schwingkreisfrequenz ist dadurch groß.
In der nachfolgenden Beschreibung wird von
dem eingeschwungenen Zustand ausgegangen.
Der Elektronenstrahl befindet sich in der
Bildmitte.
Hinlauf, 2. Teil (Abbildung 20a)
Ab Bildmitte wird der Transistor durch die
Ansteuerspannung der Treiberstufe leitend,
und der vorher aufgeladene Kondensator CS
kann sich entladen. Es fließt durch die
Ablenkspule L1 ein ansteigender Strom IA. Die
elektrische Energie des Kondensators gelangt
in die Ablenkspule. Der Elektronenstrom
bewegt sich in Richtung rechter Bildrand (R).
Da die Kollektor-Emitter-Strecke leitend ist,
fließt auch noch ein ansteigender Strom IZ von
der Betriebsspannungsquelle durch die Spule
des Zeilentransformators. Das Magnetfeld in
der Zeilentransformatorwicklung baut sich
auf. Energie wird in der Spule gespeichert.
Rücklauf, 1.Teil (Abbildung 20b)
Der Elektronenstrahl befindet sich am rechten
Bildrand. Der Rücklauf wird eingeleitet,
indem der Transistor durch UBE gesperrt wird.
Die Ströme durch die Ablenkspule und durch
die Spule des Zeilentransformators sind zu
diesem Augenblick maximal. D.h., das
Magnetfeld ist ebenfalls maximal. Wenn jetzt
durch den Transistor der Stromkreis
unterbrochen wird, wirken beide Spulen wie
Spannungsquellen,
deren
Strom
sich
verringert.
Der
Induktionsstrom
der
Ablenkspulen
fließt
nun
über
die
Kondensatoren
CS
und
CP.
Die
Schwingkreiskapazität hat sich jetzt durch die
Reihenschaltung dieser beiden Kondensatoren
verringert. Die Schwingfrequenz steigt
dadurch jedoch.
Gleichzeitig fließt ein Induktionsstrom von
der Zeilentransformatorwicklung über CP und
lädt diesen weiter auf.
Rücklauf, 2. Teil (Abbildung 20c)
Zu Beginn dieses Bereichs ist der Strom auf
Null gesunken. Die Kondensatoren sind durch
den vorangegangenen Stromfluss aufgeladen
und verursachen jetzt einen Strom durch die
Ablenkspule in umgekehrter Richtung.
Abbildung 19: Schaltungsauszug von Abb. 2.
Die während des ersten Teils des Rücklaufs in
den Kondensatoren gespeicherte Energie wird
im zweiten Teil wieder an die Ablenkspulen
abgegeben. Auch während dieser Zeit sind der
Transistor und die Diode gesperrt. Der
Schwingkreiskondensator bleibt klein (CS und
CP in Reihe), die Schwingfrequenz ist schnell.
Hinlauf, 1.Teil (Abbildung 20d)
Der Elektronenstrahl befindet sich am linken
Bildrand (L). Die Kondensatoren sind
entladen. Der Strom durch die Ablenkspulen
ist maximal. Die Energie des Systems befindet
sich in den Ablenkspulen. Die Spulen wirken
jetzt wie eine Spannungsquelle, deren
positiver Pol an Masse liegt. Dadurch wird die
Diode V2 leitend. Es fließt ein Strom über die
Diode zum Kondensator CS. Er wird
aufgeladen. Der Strom nimmt ab. Wenn er
Null geworden ist, sperrt die Diode. Der
Elektronenstrahl befindet sich wieder in der
Bildmitte.
Während des Rücklaufs ändert sich der Strom
in der Spule des Zeilentransformators sehr
rasch. Eine rasche Stromänderung bewirkt
Abbildung 20: Wirkungsweise der
Zeilenendstufe mit Transistoren
Abbildung 21: Einfluss der ZA-Spule auf die
Amplitude des Ablenkstroms
eine hohe Induktionsspannung. Diese
Rücklaufimpulse
werden
zur
Hochspannungsgewinnung verwendet.
Zur Einstellung der Zeilenamplitude und
damit der Bildbreite wird eine Spule
verwendet, die in Reihe zu den Ablenkspulen
geschaltet ist (Abb. 1, vgl. auch Abbildung
17). Durch Verändern des induktiven
Widerstandes der Spule wird der Ablenkstrom
beeinflusst.
Tangensentzerrung und
Zeilenlinearität
Bei den Linearitätsfehlern unterscheidet man
zwischen
symmetrischen
und
unsymmetrischen Fehlern.
Symmetrische
Ablenkfehler
entstehen
dadurch, dass der Bildschirm nicht rund,
sondern nahezu flach ist. Bei gleichem
Ablenkwinkel legt der Elektronenstrahl am
Rand einen größeren Weg zurück als in der
Bildmitte (Abbildung 22).
Der durch die unterschiedliche Entfernung
von Ablenkmittelpunkt zum Bildschirm
auftretende Fehler wird als Tangensfehler
bezeichnet.
Bei
einem
linearen
Anstieg
des
Ablenkstromes ändert sich auch der
Auslenkwinkel α linear. Es kommt zum oben
erwähnten Tangensfehler. Zur Kompensation
dieses Fehlers muss der Stromanstieg in den
Ablenkspulen an den Bildrändern verlangsamt
werden. Der Ablenkstrom darf nicht linear
ansteigen (Abbildung 24). Erreicht wird dies
Abbildung 22: Tangensfehler durch flachen
Bildschirm
Abbildung 24: Tangensentzerrung
durch die Wahl der richtigen Frequenz für die
Hinlaufschwingung.
Die
richtige
Hinlauffrequenz lässt sich durch eine
entsprechende Kapazität im Hinlaufkreis und
einen in Reihe zu den Ablenkspulen liegenden
Korrektur-Kondensator erreichen.
Unsymmetrische Linearitätsfehler treten am
linken Bildrand auf, da der Ablenkstrom nicht
linear ansteigt, sondern wegen der Wirk- und
Blindwiderstände
einen
exponentiellen
Verlauf hat (Abbildung 23).
Zur Korrektur dieses Fehlers liegt in Reihe zu
den Ablenkspulen der Linearitätseinsteller ZL.
Dies ist eine Spule, deren Abstand zu einem
Dauermagneten variabel ist. Der Ferritkern
der Spule ist so vormagnetisiert, dass auf
Grund
der
Ablenkstromrichtung
die
Permeabilität µ und damit der induktive
Widerstand der Spule ZL am linken Bildrand
zunimmt. Das Zusammenwirken der richtigen
Hinlauffrequenz mit der Einstellung der Spule
ZL ergibt eine Zeilenablenkung ohne Fehler.
Abbildung 23: Unsymmetrischer
Linearitätsfehler
Abbildung 25: Fehlerhafte Zeilenlinearität
6.10.4 Zeilenendstufe mit
Thyristoren
Häufig findet man in Farbfernsehgeräten eine
Thyristorablenkschaltung.
Diese
Ablenkschaltung besteht im Prinzip aus zwei
Resonanzkreisen (Abbildung 26):
•
•
Hinlaufkreis mit dem Hinlaufschalter,
dem Kondensator CH und den in einer
Spule zusammengefassten Induktivitäten
LH.
Die
„Resonanzfrequenz“
des
Hinlaufkreises wird von CH und LH
bestimmt.
Rücklaufkreis mit dem Rücklaufschalter,
dem Kondensator CR und der Spule LR.
Der Kondensator CR und die Spule LR sind
während des Rücklaufs ebenfalls wirksam.
Die
„Resonanzfrequenz“
des
Rücklaufkreises wird jedoch hauptsächlich
von CR und LR bestimmt.
Beide Kreise, Rücklauf- und Hinlaufkreis,
werden mit Hilfe der beiden Thyristoren und
Dioden zu genau festgelegten Zeitpunkten
aus- und eingeschaltet. Zur Deckung der
Abbildung 26: Thyristor-Ablenkschaltung
Abbildung 27: Verlauf des Ablenkstromes mit
den entschprechenden Schaltzuständen
vornehmlich in der Ablenkspule entstehenden
Energieverluste wird dem Kreis während des
Zeilenhinlaufs über L1 Energie von der
Spannungsversorgung zugeleitet.
Im nachfolgenden Teil werden die einzelnen
Schaltzustände und Stromverläufe während
einer Ablenkperiode beschrieben (vgl.
Abbildung 27 und Abbildung 28).
Zeitabschnitt t2...t3 (Abbildung 28a)
Da der Ablenkstrom zum Zeitpunkt t2 durch 0
geht, ist das magnetische Feld in der
Ablenkspule ebenfalls 0. Der Strom ändert
seine Richtung. Der bereits vorgezündete
(Zündimpuls aus dem Kommutierungskreis)
Thyristor VThH wird leitend. Die voll
aufgeladene Kapazität C3 entlädt sich über LH,
der Strahl wird zum rechten Bildrand geführt.
Der Kondensator C3 behält auf Grund seiner
großen Kapazität die hier eingezeichnete
Polarität. Er wird nur etwas entladen bzw.
später wieder mehr geladen.
Zeitabschnitt t3.. .t4 (Abbildung 28b)
Zum Zeitpunkt t3 wird durch einen
Triggerimpuls am Gate der Rücklaufthyristor
VThR
leitend.
(Er
wird
auch
als
Kommutierungsthyristor
bezeichnet,
Kommutator = Stromwender).
Der Kondensator C2 entlädt sich über VThR
und VThH. Während des Hinlaufs war C2
aufgeladen worden, jetzt verlagert sich seine
Energie in L2. Durch die weit höhere
Resonanzfrequenz des Kreises L2, C2 ergibt
sich ein sehr viel steilerer Stromanstieg für iL2
als für den im Ablenkkreis fließenden Strom
iLH.
Im Thyristor VThH sind beide Ströme
entgegengesetzt, d. h. sie verringern sich. Im
Zeitpunkt t4 sind beide gleich groß, durch VThH
fließt kein Strom mehr, er schaltet ab
(Haltestrom unterschritten).
Zeitabschnitt t4... t5 (Abbildung 28c)
Der Strom iL2 wird durch das Sperren von
VThH nicht unterbrochen, denn ab t4 leitet die
Diode. Vom Zeitpunkt t4 ist iL2 > iLH, also ist
Diode VDH leitend.
Die Diode VDH bleibt so lange leitend, bis
infolge der Resonanzverhältnisse der Strom
iL2 wieder auf den Wert von iLH abgesunken
ist. Dies ist zum Zeitpunkt t5 der Fall, die
Diode sperrt. Damit ist der Hinlaufschalter
völlig gesperrt, der Rücklauf kann beginnen,
denn der Strahl ist am rechten Bildrand
angekommen.
Zeitabschnitt t5...t6 (Abbildung 28d)
Es existiert nur noch ein Stromkreis von LH
über C2, L2 über VThR und C3 zurück zu LH.
Die beiden Kapazitäten C2 und C3 sind jetzt in
Reihe geschaltet. Da C2 < C3 ist, ist die
wirksame Schwingkreiskapazität klein. L2 ist
ebenfalls klein gegenüber LH. Die kleine
Kreiskapazität
hat
eine
schnelle
Schwingfrequenz zur Folge, so wie sie für den
raschen Zeilenrücklauf gefordert wird.
Abbildung 28: Stromverläufe in der
Ablenkschaltung
Der Strom in der Ablenkwicklung fließt in der
bisherigen Richtung weiter, wird jedoch rasch
kleiner, die Auslenkung des Strahls geht
zurück. Zum Zeitpunkt t6 ist er in Bildmitte.
Der Kondensator C2 ist umgeladen.
Den im Kreis fließenden Strom können wir iL2
oder iLH nennen, beides ist richtig, denn es
gibt nur einen Strom.
Zeitabschnitt t6... t7 (Abbildung 28e)
Je mehr sich der Strom verringerte, um so
näher kam der Strahl der Bildmitte, bei Strom
0 ist die Bildmitte erreicht. Da hierbei der
Haltestrom von VThR unterschritten wird,
schaltet dieser ab (t6). C2 beginnt sich zu
entladen, die Diode VDR leitet, der Strom im
Kreis fließt in der entgegengesetzten Richtung
wie bisher.
Die Schwingkreisfrequenz ist noch die gleiche
wie während der ersten Rücklaufhälfte, denn
der Schwingkreis ist unverändert. Den im
Kreis fließenden und die Strahlablenkung
hervorrufenden Strom können wir noch immer
iL2 oder iLH nennen, beides ist richtig.
VDH. Der Kondensator C3 wird aufgeladen
(nachgeladen). Die Schwingfrequenz im
Ablenkkreis ist wegen der großen Kapazität
C3 und der großen Induktivität LH langsam, so
wie es für den Hinlauf erwünscht ist. Als
Energiequelle (Generator) wirkt in diesem
Zeitabschnitt die Ablenkwicklung, die im
vorangegangenen
Abschnitt
(zweite
Rücklaufhälfte) Energie gespeichert hatte.
Das Ablenkfeld wird langsam schwächer, der
Strahl kommt im Zeitpunkt t2 in der Mitte des
Bildschirmes an.
Aufgaben zu 6.10.3 und
6.10.4
1. Erklären Sie die Entstehung des
horizontalen Ablenkstromes mit Hilfe
zuschaltbarer Kreiskapazitäten!
Zum Zeitpunkt t7 ist der Strahl am linken
Bildrand angelangt. Der Kondensator C2 ist
entladen, die Kreisenergie steckt in den
Spulen.
2. Welche Rolle spielt die Diode in Abb. 4
Abbildung 20?
Zeitabschnitt t7(t0)...t1 (Abbildung 28e)
4. Wie wirken sich Zeilenlinearitätsfehler auf
dem Bildschirm aus?
Im Zeitpunkt t7 ist das Ende des Rücklaufs
erreicht, es beginnt (t0) der Hinlauf. Während
im Zeitpunkt t0 der Strom iLH noch vollständig
über die Diode VDR läuft, öffnet sich kurz
danach die Diode VDH. Denn durch diesen
Strom und die in L2 gespeicherte Energie wird
C2 so aufgeladen, daß an VDH eine zunächst
kleine, aber stetig steigende, in Flussrichtung
gepolte Spannung entsteht.
Der Strom durch VDR wird also rasch kleiner
(wegen der hohen Frequenz des Kreises C2,
L2), der Strom durch VDH steigt entsprechend
an. Die bis zum Zeitpunkt t7/t0 bestehende
Serienschaltung C2 mit C3 wird aufgelöst, da
iLH nun im wesentlichen über VDH fließt, das
bedeutet aber eine Verlangsamung des
Schwingungsvorgangs, wie sie für den
Hinlauf notwendig ist.
Zeitabschnitt t1...t2 (Abbildung 28f)
Im Zeitpunkt t1 ist die Spannung an C2 so groß
geworden, dass die Diode VDR sperrt. Der
Ablenkstrom iLH fließt nur über die Diode
3. Beschreiben Sie
Tangensfehlern!
die
Ursachen
von
5. Welche Aufgaben haben die Thyristoren
und die Dioden in 13?
6.10.5 Bildablenkteil
Besonders im Bildablenkteil konnte durch
integrierte
Schaltungen
eine
starke
Vereinfachung vorgenommen werden. Auch
hier soll jedoch anhand einer Schaltung, wie
sie in älteren Geräten üblich war, das Prinzip
der Synchronisation und Sägezahnerzeugung
dargestellt werden (Abbildung 29).
Als Vertikalgenerator wird in dieser
Schaltung ein Sägezahngenerator mit Unijunction-Transistor
(Doppelbasisdiode)
verwendet. Der Kondensator C4 wird dabei
über die Widerstände R6, R7 und R8 nach einer
e-Funktion aufgeladen. Erreicht die Spannung
von C4 den Schwellwert von V2, so wird die
Strecke zwischen Emitter und Basis 1 leitend.
Der Kondensator C4 wird nun sehr rasch
entladen. Sinkt die Kondensatorspannung an
Abbildung 29: Vertikal-Ablenkgenerator
C4 unter einen bestimmten Wert, so wird die
Strecke Emitter-Basis 1 von V2 wieder
hochohmig. Der Ladevorgang von C4 beginnt
von neuem. Am Kondensator C4 liegt somit
eine sägezahnförmige Spannung, die über die
Vertikalendstufe
den
Bildablenkspulen
zugeführt wird.
Die
Frequenz
der
sägezahnförmigen
Spannung wird von der Zeitkonstante des RCGliedes R6, R7, R8 und C4 bestimmt. Durch
Verändern des Widerstandswertes von R6
lässt sich somit die Frequenz der an C4
liegenden Spannung ändern.
Damit der Verlauf der sägezahnförmigen
Spannung synchron mit dem Verlauf der
Spannung im Sender übereinstimmt, muss der
Vertikalgenerator synchronisiert werden. Zu
diesem
Zweck
werden
die
15
Synchronimpulse,
die
aus
dem
Amplitudensieb abgenommen werden, mit
Hilfe der beiden RC-Glieder R1, C1 und R2, C2
zu einem Gesamtimpuls integriert. Der
integrierte Bildsynchronimpuls gelangt in
differenzierter
Form
über
den
Koppelkondensator C3 an die Basis von V1,
der während des Bildhinlaufs gesperrt ist.
Durch den an der Basis liegenden
Synchronimpuls wird der Transistor V1
leitend. Die Spannung am Kollektor uC1 von
V1 geht auf den Wert der Kollektor-EmitterRestspannung zurück. Da der Kollektor über
R5 mit dem Anschluss B2 des UnijunctionTransistors verbunden ist, geht auch die
Spannung am Anschluss B2 auf die KollektorEmitter-Restspannung
zurück.
Der
Unijunction-Transistor
schaltet
somit
unabhängig von der Spannung am Emitter
durch. Der Entladevorgang an C4 wird damit
immer mit dem Synchronimpuls eingeleitet.
Es beginnt der Bildrücklauf.
Bildamplitude
Zur Bildamplitudeneinstellung (Änderung der
Sägezahnamplitude) ließe sich z.B. die
Betriebsspannung des Unijunction-Generators
ändern. Auch könnte der Widerstand R5
einstellbar gemacht werden. Allerdings würde
sich in diesen Fällen nicht nur die gewünschte
Amplitudenänderung,
sondern
auch
gleichzeitig
eine
unerwünschte
Frequenzänderung der Sägezahnspannung
einstellen.
Eine
frequenzunabhängige
Amplitudeneinstellung wird durch ein zweites
Abbildung 30: Rückkopplung zur Einstellung
der Bildlinearität
RC-Glied (C5, R9, R10) ermöglicht, welches
über die Diode V3 mit dem Emitter des
Unijunction-Transistors
verbunden
ist.
Während der Bildhinlaufzeit liegt an der
Katode dieser Diode eine Spannung von ca.
+8V und an der Anode von ca. +5V. Die
Diode ist also gesperrt. Der Kondensator C5
kann sich demzufolge über die Widerstände
R9 und R10 nach einer e-Funktion aufladen.
Zur Zeit des Bildrücklaufs entlädt sich der
eigentliche Generatorkondensator C4 über die
niederohmige Emitter-Basis-Strecke von V2.
Die Emitterspannung dieses Transistors geht
dadurch fast gegen 0 und die Diode V3 wird
leitend. Der aufgeladene Kondensator C5
muss sich nun ebenfalls über diese Diode und
die Emitter-Basis-Strecke von V2 entladen.
Die Entladung dieses Kondensators wird also
durch den Unijunction-Generator immer
während des Bildrücklaufes erzwungen. Wird
nun R9 hochohmig eingestellt, lädt sich der
Kondensator C5 aufgrund der großen
Zeitkonstante während der Bildhinlaufzeit
langsam auf und hat zu Beginn des
Bildrücklaufes nur eine relativ geringe
Spannung (kleine Bildamplitude). Im
Gegensatz dazu lädt sich der Kondensator C5
über einen niederohmigen Widerstand R3
schnell auf. Dadurch wird zu Beginn des
Rücklaufes eine große Sägezahnamplitude
erreicht.
Abbildung 31: Vertikal-Endstufe
Bildlinearität
Da
der
Vertikalgenerator
eine
sägezahnförmige Spannung liefert, deren
Verlauf
durch
die
Aufladung
des
Generatorkondensators nicht linear ist, muss
eine Gegenkopplung zur Einstellung der
Linearität erfolgen (Abbildung 30).
Zur Einstellung der Bildlinearität wird am
Widerstand R13 eine dem Bildablenkstrom
proportionale Spannung abgegriffen. Diese
Spannung
uR13
wird
als
Gegenkopplungsspannung zur Korrektur der
Bildlinearität verwendet. Die ursprünglich
lineare Sägezahnspannung wird mit Hilfe der
Kondensatoren C5 und C6 in Verbindung mit
den Widerständen R11 und R12 (Bildlinearität)
in ihrem Spannungsverlauf so verformt, dass
sie am Kondensator C5 den umgekehrten
Steigungsverlauf
annimmt,
als
die
Sägezahnspannung am Kondensator C6. Da
beide Kondensatoren in Reihe liegen,
addieren sich beide Sägezahnspannungen an
der Basis von V1 so, dass der geforderte
lineare Sägezahnverlauf entsteht. Der Grad
dieser Linearisierung ist mit dem Widerstand
R12 einstellbar. Die Gesamtdimensionierung
im Gegenkopplungszweig wird so gewählt,
dass
automatisch
die
bildfrequente
Tangenskorrektur mit durchgeführt wird.
Bildablenk-Endstufe
Bildablenkung mit integrierten
Abbildung 31 zeigt die Vertikalendstufe mit Schaltungen
den Treiber- und Endstufentransistoren.
Sowohl
Treiberals
auch
Endstufentransistoren
sind
miteinander
galvanisch gekoppelt.
Der
Spannungsabfall
am
mittleren
Kollektorwiderstand R2 von V1 dient dem
nachfolgenden Treibertransistor V2 als
Basisspannung.
Die
Kopplung
des
Treibertransistors
an
die
beiden
Endstufentransistoren V3 und V4 erfolgt nach
dem Katodynprinzip. Der Kollektor von V2
ist mit der Basis des Endstufentransistors V4
verbunden und der Emitter von V2 mit der
Basis von V3.
Durch die Spannungsrückführung von der
Endstufe (Emitter V4) an den ersten
Transistor V1 (Emitter) entsteht ein
Regelkreis (rote Linien), der in Verbindung
mit
dem
NTC-Widerstand
R5
bei
Temperaturänderungen die Gleichspannungen
(Arbeitspunkte der Transistoren) der Endstufe
und damit die Bildamplitude konstant hält.
Der Einsatz von integrierten Schaltungen
vereinfachte
besonders
die
Bildablenkschaltung. Im folgenden wird die
häufig eingesetzte IS TDA 1170 erläutert
(Abbildung 32).
Synchronisationsschaltung
Der Anschluss 8 wird vom Horizontalbaustein
mit Synchronimpulsen angesteuert. Die
Schaltung ist so dimensioniert, dass nur
während eines kurzen Zeitintervalls der
Bildperiode (etwa 15%) vor dem Bildrücklauf
synchronisiert werden kann. Dies führt zu
hoher Störsicherheit.
Oszillator
Der Oszillator besteht aus einem als RCGenerator betriebenen Differenzverstärker
und ist sehr frequenzstabil. Die beiden
frequenzbestimmenden Bauteile, R4 (BEinsteller, Bildfrequenz) und C3 liegen am
Anschluss 9.
Abbildung 32: Bildablenkschaltung mit TDA1170
Sägezahngenerator
Der Oszillator steuert einen getrennt
aufgebauten
Sägezahngenerator.
Dies
garantiert
weitgehende
Unabhängigkeit
zwischen den einzelnen Einstellungen am
Vertikalbaustein. Mit R5 (BA-Einsteller,
Anschluss 7) wird die Bildamplitude über die
Amplitude der Sägezahnspannung an den
unterteilten Ladekondensatoren C6 und C7
eingestellt (Anschluss 12).
Trennstufe
In Verbindung mit einer Pufferstufe wird die
genaue Kurvenform der Sägezahnspannung
festgelegt. Über die Trennstufe steht die an
Anschluss 12 liegende Sägezahnspannung mit
gleicher Polarität aber niedriger Impedanz an
Anschluss 1 zur Verfügung. Zur genauen
Einstellung der Bildgeometrie erfolgt von
diesem Punkt über den Einstellwiderstand R9
(Bildlinearität) eine Rückführung der
Sägezahnspannung an den Ladekondensator
C7.
Vorverstärker
Über den extern angeordneten Widerstand R10
gelangt von der Trennstufe die korrigierte
Sägezahnspannung an den Eingang des
Vorverstärkers (Anschluss 10). Gleichzeitig
erfolgt über R14 die Zuführung einer
Sägezahnspannung,
die
vom
Stromgegenkopplungswiderstand
R15
abgenommen
wird.
Den
Gleichspannungspegel an diesem Punkt, der
proportional zur Ausgangsspannung des
Abbildung 34: Bildlinearitäts- und
Amplitudenfehler
Leistungsverstärkers ist, bestimmen die
Widerstände R16 und R13. Der Vorverstärker
ist ein Differenzverstärker mit hohem
Eingangswiderstand
und
steuert
eine
Treiberstufe an. Die Basis dieser Stufe ist zur
Frequenzkorrektur, die über R12 und C8
erfolgt, an Anschluss 11 herausgeführt.
Leistungsendstufe
Die dritte Stufe des Vorverstärkers besteht aus
einer als als Stromverstärker betriebenen
Leistungsendstufe, die große Ähnlichkeit mit
den heute üblichen Schaltunsanordnungen der
NF-Technik aufweist. Eine NPN-DarlingtonAnordnung liefert den Strom in die als
Lastwiderstand
wirkenden
vertikalen
Ablenkspulen, während der zurückfließende
Strom von einer PNP-NPN-Kombination
gesteuert
wird.
Auf
temperaturkompensierende Maßnahmen im
Ablenkkreis (NTC-Widerstand) kann bei
einer dem Ausgangsstrom des Endverstärkers
proportionalen Gegenkopplung verzichtet
werden. Das RC-Glied (R17, C11), parallel zur
Ablenkspule, dient zur Unterdrückung einer
eventuell vorhandenen Schwingneigung.
Rücklaufgenerator
Abbildung 33: Sägezahnspannung an der
Ablenkeinheit
Um eine hinreichend kurze Rücklaufzeit
(0,8 ms bei der vorliegenden Dimensionierung
der Ablenkstufe) zu erzeugen, muss während
des Bildrücklaufs eine wesentlich größere
Versorgungsspannung als während der
eigentlichen Ablenkperiode zur Verfügung
stehen.
Nutzt
man
den
vorhandenen
Betriebsspannungsbereich weitgehend für den
Ablenksägezahn aus, dann ergibt sich
während der Rücklaufzeit die Notwendigkeit
einer Spannungsaufstockung für die Endstufe.
Eine Booster-Rücklaufschaltung bietet dafür
nicht nur eine sehr elegante und in
Verbindung mit der Integrationstechnik auch
recht wenig aufwendige Lösung, sondern
bewirkt im Vergleich zu einer generellen
Erhöhung der Betriebsspannung auch eine
wesentliche Herabsetzung der in der Endstufe
entstehenden Verlustleistung.
Das Funktionsprinzip dieser Schaltung ist
denkbar einfach. Der Elektrolytkondensator
C5 (100 µF) wird während des Hinlaufs über
die Diode V2 auf die volle Betriebsspannung
aufgeladen. Mit dem Beginn des Rücklaufs
erreicht der negative Anschluss des
Elektrolytkondensators an Anschluss 3, der
zuvor durch einen internen Transistor auf
Masse bezogen war, über einen anderen
Transistor
das
Potential
der
Betriebsspannung. Durch Klemmung auf
dieses
Spannungsniveau
entsteht
am
Anschlusspunkt 5 für die Dauer des
Bildrücklaufs praktisch eine doppelt so hohe
Versorgungsspannung, die über einen
weiteren durchgeschalteten Transistor an die
Leistungsendstufe und über Anschluss 4 auch
an die vertikalen Ablenkspulen gelangt
(Abbildung 33).
Abbildung 35: Kissenverzeichnungen
Abbildung 36: Kissenverzeichnungen mit
digen Korrekturen
Spannungsregler
Für die einzelnen Stufen erfolgt die
Spannungsstabilisierung durch eine thermisch
kompensierte Diode. Damit wird eine große
Unabhängigkeit
von
eventuellen
Schwankungen der Versorgungsspannung
erreicht.
Aufgaben zu 6.10.5
1. Welche grundsätzlichen Aufgaben hat das
Bildablenkteil?
2. Wodurch lassen sich in Abbildung 29 die
Bildfrequenz und die Bildamplitude
verändern?
Abbildung 37: Korrigierte Ablenkströme
4. Welche
Erscheinung
Fernsehbild, wenn die
fehlerhaft ist?
zeigt
das
Bildlinearität
5. Beschreiben Sie die Funktion
Vertikalendstufe von Abbildung 31!
der
6. Beschreiben Sie das Zusammenwirken der
einzelnen Stufen in der integrierten
Schaltung TDA 1170!
6.10.6 Korrektur der
Ablenkströme
Da sowohl bei Schwarz-Weiß- als auch bei
Farb-Bildröhren der Schirmradius ca. doppelt
so groß ist wie der Ablenkradius, entstehen
Kissenverzeichnungen (Abbildung 35). Bei
Schwarz-Weiß-Bildröhren
konnten
die
Verzeichnungen durch zusätzliche Magnete
kompensiert werden (vgl. „6.6 Bildröhren“).
Bei Farbbildröhren ist eine Korrektur mit
zusätzlichen Magneten wegen der dadurch
auftretenden
Farbreinheitsfehler
nicht
möglich.
Betrachten wir zunächst, welche Korrekturen
erforderlich sind (Abbildung 36):
Horizontale Korrektur (OstWest-Korrektur)
der gleichen Art abnehmen (Abbildung 36
und 37a).
Man nennt diese Korrekturmaßnahme OstWest-Korrektur. Dazu moduliert man den
horizontalen Sägezahnstrom mit einem
vertikalen und parabelförmigen Strom
(Abbildung 37a).
Zur
Ost-West-Korrektur
wird
der
horizontale Ablenkstrom durch einen
parabelförmigen
Strom
aus
der
Vertikalablenkstufe amplitudenmoduliert.
Vertikale Korrektur (Nord-SüdKorrektur)
Über den Verlauf eines Halbbildes betrachtet
sind die senkrechten Linien in Bildmitte
gerade, während sie zum linken und rechten
Bildrand hin „verbogen“ werden (Abbildung
37b). Zur Korrektur dieses Fehlers muss der
Vertikal-Ablenkstrom im Zeilenrhythmus
parabelförmig verändert werden.
Zur Nord-Süd-Korrektur wird der vertikale
Ablenkstrom mit einem parabelförmigen
Strom aus der Horizontalablenkstufe
überlagert.
In älteren Farbfernseh-Geräten erfolgte die
Korrektur der Ablenkströme mit Hilfe von
Während einer Halbbildperiode muss zur
Mitte des Schirms hin die Amplitude des
Zeilenablenkstromes zunehmen und danach in
Abbildung 38: Transduktor
Abbildung 39: Änderung der Permeabilität
durch den Steuerstrom
steuerbaren
Induktivitäten,
den
Transduktoren. Bei der heute verwendeten InLine-Röhre entfällt die Nord-Süd-Korrektur.
Lediglich für die Ost-West-Korrektur werden
in manchen Farbfernseh-Geräten noch
Transduktoren eingesetzt.
Aufbau des Transduktors
Der Transduktor besteht aus einem Ferritkern,
auf den eine Steuerwicklung Lst und eine
geteilte Arbeitswicklung LA aufgebracht sind
(Abbildung 38a). Bei der Ost-West-Korrektur
muss der Zeilen-Ablenkstrom im Rhythmus
des Bild-Ablenkstromes in der Amplitude
verändert werden. Über die Steuerwicklung
fließt somit der Bild-Ablenkstrom und über
die Arbeitswicklung der Zeilen-Ablenkstrom.
Der Transduktor soll aber nicht wie ein
normaler Transformator wirken, da sonst der
Bild-Ablenkstrom in den Horizontalkreis
hineintransformiert wird. Dies wird durch die
Anordnung
der
Spulen
und
deren
Wicklungssinn verhindert (Abbildung 38a und
38b).
Der magnetische Fluss Φ1 der Steuerwicklung
erzeugt eine jeweils gegensinnige Spannung
in den Windungen der in Serie liegenden
Wicklungen auf den Außenschenkeln. Erst
beim Durchfahren in den Sättigungsbereich
(Abbildung 39) kommt es zu einer
Unsymmetrie und somit zu einem nach außen
wirksamen Differenzfluss, der je nach
Abbildung 40: Korrekturschaltung mit
Transduktor
Abbildung 41: Kissenentzerrung in NordSüd-Richtung
Richtung des vertikalen Steuerstromes den
einen oder anderen Schenkel vormagnetisiert.
Wirkungsweise des
Transduktors
Die Steuerung des Horizontalablenkstromes
erfolgt durch Verändern der Induktivität der
Arbeitswicklung. Ohne Strom durch die
Steuerwicklung
ist
der
Kern
nicht
vormagnetisiert, und es stellt sich ein
bestimmter induktiver Widerstand ein, der
abhängig ist von der Windungszahl von LA
und der Horizontalfrequenz.
Lässt man zusätzlich über die Steuerwicklung
einen Strom fließen, so wird der Kern mit
einer bestimmten Feldstärke H (abhängig von
Abbildung 42: Kissenfehler bei
unterschiedlichen Ablenkfeldern
Abbildung 43: Blockschaltbild zur Erzeugung der parabelförmigen Korrekturspannung
der Höhe des Steuerstroms) vormagnetisiert.
Durch diese Vormagnetisierung ändert sich
die relative Permeabilität µR des Kerns und
damit auch die Induktivität LA der
Arbeitswicklung (Abbildung 39). Durch
Verändern des Stromes in der Steuerwicklung
lässt sich somit die Induktivität der
Arbeitswicklung und damit deren induktiver
Widerstand verändern.
Je kleiner XLA der Arbeitswicklung, desto
größer der über diese Spule fließende Strom.
Bei der Korrektur über eine Halbbildperiode
soll der Zeilenablenkstrom am Bildanfang
einen bestimmten Anfangswert IH haben. Je
kleiner die Induktivität von LA ist, desto mehr
Energie wird dem Ablenkkreis entzogen. Zur
Bildmitte hin soll dieser Entzug zu Null
werden und über diesen Bereich hinaus
wieder parabelförmig anwachsen, d.h. LA und
letztlich damit XLA muss am Anfang klein, in
der Mitte groß und am Ende der Bildperiode
wieder klein sein.
Die
Abbildung
40
zeigt
eine
Korrekturschaltung mit einem Transduktor.
Ost-West-Kissenkorrektur
Bei In-Line-Farbbildröhren kompensiert man
die Kissenverzeichnungen (Abbildung 41a) in
Nord-Süd-Richtung durch ein tonnenförmiges Ablenkfeld (Abbildung 41b). Die
Ablenkeinheit ist so auf die Bildröhre
abgestimmt, dass nur noch in Ost-WestRichtung korrigiert werden muss.
Da der Elektronenstrahl einer Bildröhre
immer senkrecht zu einem auf ihn
einwirkenden Magnetfeld abgelenkt wird,
vergrößert sich durch das tonnenförmige
Vertikal-Ab-lenkfeld
der
horizontale
Kissenfehler. Der durch den Bildschirmradius
bedingte Kissenfehler vergrößert sich etwa
auf das Doppelte des Normalwertes
(Abbildung 42, ca. 14%).
Diese starke, horizontale Kissenverzeichnung
kann mit einer einfachen Transduktorschaltung wegen der hierbei auftretenden
Restfehler nicht mehr hinreichend brauchbar
ausgeglichen werden. Bei der Wahl zwischen
einer
aufwendigeren,
passiven
Korrekturschaltung etwa mit 2 Transduktoren
oder einer aktiven Schaltung, wurde einer
verhältnismäßig
einfachen
Modulationsschaltung mit 3 Transistoren der
Vorzug gegeben (Diodenmodulator).
Zur Korrektur des Kissenfehlers wird der
Zeilenablenk-Sägezahn mit einer 50-HzParabelinformation in seiner Amplitude
moduliert. Am oberen und unteren Bildrand
muss der Ablenkstrom und damit die
Bildbreite relativ klein gehalten werden. Vom
Erzeugung der parabelförmigen
Spannung
Abbildung 44: Erzeugung einseitiger
Parabelspannungen
oberen bzw. unteren Bildrand zur Bildmitte
hin muss der Ablenkstrom so moduliert
werden, dass seine Amplitude parabelförmig
ansteigt. In der Bildmitte ergibt sich dadurch
die größte Bildbreite. Entspricht diese
Modulation in umgekehrterWeise dem
Kissenfehler, kann dieser korrigiert werden.
Die Schaltung des Ost-West-Modulators kann
demzufolge prinzipiell in 4 Gruppen unterteilt
werden (Abbildung 43):
•
Impulsformer: Erzeugung
Korrekturparabel.
der
50-Hz-
•
Stromverstärker:
Verstärkung
der
Korrekturparabel bzw. Ansteuerung des
Dioden modulators.
•
Diodenmodulator: Amplitudenmodulation
von Zeilenrücklaufimpulsen mit der
Korrekturparabel und Einkopplung in den
Zeilenablenkkreis.
•
Spannungsbegrenzer: Begrenzung der
Betriebsspannung
bei
zu
geringer
Belastung.
Wird
ein
kapazitiv
gegengekoppelter
Verstärker mit einer Sägezahnspannung
angesteuert (Abbildung 44), so versucht die
Ausgangsspannung während des positiven
Sägezahnanstiegs
das
Ansteigen
der
Eingangsspannung zu kompensieren, d.h. die
Ausgangsspannung wird zunehmend kleiner.
Da
der
Kondensator
C1
für
Gleichspannungsanteile gesperrt ist, muss die
Ausgangsspannung
mit
zunehmender
Spannung am Eingang eine immer größere
Steilheit erhalten, da mit zunehmender
Flankensteilheit
der
Kondensator
durchlässiger und damit die Kompensation
stärker
wird.
Die
so
entstandene
Ausgangsspannung entspricht in ihrer
mathematischen Form genau der Kurve einer
einseitigen Parabel.
Wird die Sägezahnspannung am Eingang über
einen Koppelkondensator C2 geführt, mittelt
sich der Sägezahn so um die Null-Linie, dass
positive und negative Anteile entstehen.
Während der negativen Sägezahnflanke wird
die Eingangsspannung immer kleiner, bis sie
schließlich die Null-Linie erreicht. Da die
Ausgangsspannung
dieses
Verhalten
kompensieren will, wird sie mit gleichzeitig
abnehmender Flankensteilheit immer größer.
Während des positiven Sägezahnanstieges
fällt die Ausgangsspannung in umgekehrter
Richtung parabelförmig ab. Es entsteht eine
doppelseitige Parabel (Abbildung 45).
Prinzipschaltung zur Erzeugung
der notwendigen prabelförmigen
Korrekturspannung
Die im Prinzip bereits beschriebene
Erstellung der doppelseitigen parabelförmigen
Spannung wird in der Prinzipschaltung durch
den als Miller-Integrator beschalteten
Transistor V1 vorgenommen (Abbildung 46).
Abbildung 45: Erzeugung doppelseitiger
Parabelspannungen
Am Kollektor von V1 liegt eine
Parabelspannung mit einer Amplitude von ca.
uSS = 25 V.
Abbildung 46: Schaltung zur Erzeugung der Korrekturspannung
Abbildung 47: Schaltung zur Gewinnung von Hochspannung (25 kV), Fokussierspannung (ca.
4,5 kV) und Schirmgitterspannung (ca. 650 V)
Der Einstellwiderstand R6 (OWP, Ost-WestPhase) im Emitterkreis erlaubt durch eine
richtige
Bemessung
der
StromGegenkopplung den Ausgleich von BauteileToleranzen und gewährleistet so eine optimale
Anpassung der Korrekturparabel und damit
völlig gerade verlaufende, senkrechte Linien
an beiden Bildschirmrändern.
Die verstärkte Parabelspannung des MillerIntegrators gelangt über ein Regelnetzwerk an
die Basis von V2. Dieser Transistor hat eine
hohe Stromverstärkung und
ist als
Darlingtonverstärker aufgebaut. Am Emitter
von V2 wird die für die Korrektur notwendige
parabelförmige
Spannung
mit
dem
entsprechenden Gleichspannungsmittelwert
abgenommen.
Der Gleichspannungsanteil bestimmt die
Bildbreite und wird mit dem Widerstand R12
eingestellt. Der Verlauf der Korrektur wird
durch die Höhe der parabelförmigen
Spannung bestimmt. Eingestellt wird sie mit
dem Widerstand R10.
6.10.7
Hochspannungsgewinnung
Die Zeilenendstufe ist ein vielseitiger
Lieferant
für
Signalund
Versorgungsspannungen.
Aus
den
hochtransformierten Zeilenrücklaufimpulsen
(uSS ≈ 10 kV) wird zur Zeit des
Zeilenrücklaufs
mit
einer
Hochspannungskaskade die Hochspannung
von ca. 25 kV gewonnen (Abbildung 47).
Die Fokussierspannung von ca. 4,5 kV
entsteht durch Teilung der Ausgangsspannung
UH mittels in der Kaskade integrierter
Teilerwiderstände und dem am Anschluss B
liegenden Widerstand R11.
Durch Hinlaufgleichrichtung über V6 entsteht
an C1 eine positive Spannung von ca. 900 V.
Sie wird nach entsprechender Teilung als
Schirmgitterspannung für die Bildröhre
verwendet.
Wenn Anschluss D nicht an Masse, sondern
hochgelegt wird (R1), kann an ihm eine
strahlstromabhängige Spannung abgegriffen
werden. Diese Spannung dient dann als Maß
für die Belastung des Zeilentransformators
und ist für die Strahlstrombegrenzung und für
Schutzschaltungseinrichtungen geeignet.
Der Schutzwiderstand RS schützt bei extremen
Betriebsbedingungen
(z.B.
bei
Bildröhrenüberschlägen)
sowohl
die
Siliziumdioden in der Kaskade als auch die
Halbleiterbauelemente der Ablenkschaltung
zuverlässig.
Er
reduziert
auch
die
Störstrahlung.
Aufgaben zu 6.10.6 und
6.10.7
1. Was versteht man unter der Ost-West-und
der Nord-Süd-Korrektur?
2. Womit kann eine Ost-West-Korrektur
erreicht werden?
3. Womit kann eine Nord-Süd-Korrektur
erreicht werden?
4. Beschreiben Sie die Arbeitsweise eines
Transduktors!
5. Beschreiben Sie eine grundsätzliche
Schaltung,
mit
der
man
aus
sägezahnförmigen
Spannungen
parabelförmige Spannungen erzeugen
kann!
6. Erklären Sie die Funktion der RC-Glieder
im Eingangskreis von V1 in Abbildung
47!
7. Beschreiben
Sie
die
Hochspannungsgewinnung mit Hilfe der
Zeilenrücklaufimpulse
aus
der
Zeilenendstufe!