DE2439568A1 - Schutzschaltung fuer kathodenstrahlroehren - Google Patents

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Patentanwalt K. Schulte, D-7261 Gechingen, Lindenstr. 16

Case 816 14. August, 1974

BL/ps

Hewlett-Packard Company

SCHUTZSCHALTUNG FÜR KATHODENSTRAHLRÖHREN

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung zum Schutz einer Kathodenstrahlröhre gegen übermäßige Elektronenstrahlintensität.

Kathodenstrahlröhren, wie sie z.B. in Oszilloskopen eingesetzt werden, werden leicht durch übermäßige Strahlintensität zerstört, wenn der _l Elektronenstrahl sich nur langsam oder überhaupt nicht bewegt. Wenn die Bedienungsperson z.B. die Strahlintensität zur Betrachtung eines relativ schnell abgelenkten Signals eingestellt hat und dieses Signal unterbrochen oder entfernt wird, kann durch die sich daraus ergebende hohe Elektronenstrahlintensität der Leuchtstoff auf dem Schirm verbrannt und das zur Expansion des Bildes dienende Gitter verbogen oder geschmolzen werden.

Bei einer bekannten Schutzanordnung wird eine große Serienimpedanz in den Kathodenkreis geschaltet, um die Strahlintensität bei Feststellung, einer gefährlichen Bedingung zu reduzieren. Ein Nachteil dieser bekannten

Volksbank Böblingen AG, Kto. 8458 (BLZ 60390220) · Postscheck: Stuttgart 99655-709

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Methode besteht darin, daß die Reaktionszeit des Fühlerkreises unmittelbar von der Größe der x-y-Ablenkung am ünterbrechungspunkt abhängt. Im Falle eines großen Ablenkungssigrials kann die sich daraus ergebende lange Reaktionszeit zu einer Zerstörung der Kathodenstrahlröhre führen. Ein weiteres bei dieser Schutzeinrichtung auftretendes Problem rührt von der /zuverlässigkeit der Hochspannungsschalter her, die zum Schalten der Serienimpedanz benötigt werden. Ein Ausfall eines solchen Schalters kann zu größeren Zerstörungen in der Kathodenstrahlröhre und der zugeordneten Schaltung führen.

Andere bekannte Schutzschaltungen für Kathodenstrahlröhren erfassen nur die Geschwindigkeit des Elektronenstrahls . Da diese Schaltungen ohne Rücksicht auf die Auslenkungsamplitude eine Mindestgeschwindigkeit des Strahls benötigen, bevor der Schutz einsetzt, wird bei repetierenden Signalen geringer Ablenkungsamplitude die Schutzschaltung nicht getriggert, und die Kathodenstrahlröhre kann trotzdem zerstört werden. Zusätzlich setzen alle diese bekannten Schaltungen die Intensitätssteuerung während der Begrenzungsperiode vollständig außer Betrieb.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schutzschaltung für Kathodenstrahlröhren zu schaffen, die vom Zeitpunkt der Unterbrechung oder Entfernung des Ablenksignals eine konstante Reaktionszeit bis zur Begrenzung der Strahlintensität hat. Außerdem soll die Bedienungsperson zu jeder Zeit einschließlich der Zeit während der Begrenzung die Strahlintensität steuern können. Darüber hinaus soll die Bedienungsperson während einer spezifizierten Zeitdauer nach Beginn der Strahlbewegung im Anschluß an eine feste Strahlposition bei minimaler Intensität die Strahlintensität vollständig steuern können.

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Diese Aufgabe wird bei einer Schaltung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß gelöst durch eine Detektoreinrichtung die die Auslenkungsgeschwindigkeit und die Auslenkung des Elektronenstrahls erfaßt und bei einer für volle Strahlintensität unzureichenden Bewegung des Strahls ein Schutzsignal abgibt, sowie durch eine mit der Detektoreinrichtung verbundene Steuereinrichtung, die bei Empfang des Schutzsignals die Spannung auf einer die Intensität des Elektronenstrahls bestimmenden Leitung auf einen sicheren Pegel begrenzt. "

Gemäß einer bevorzugten Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung werden eine die Geschwindigkeit und die x-y-Ablenkungsamplitude erfassende Schaltung mit kon-'stanter Reaktionszeit, sowie eine Steuerschaltung zur Begrenzung des Ausgangssignals des Verstärkers für die z-Achse (Strahlintensität) verwendet. Die Steuerschaltung enthält eine begrenzende Verzögerungsschaltung, die es der Bedienungsperson ermöglicht, die Strahlintensität für eine begrenzte Zeit vollständig steuern zu können, nachdem der Strahl im Anschluß an einen Ruhezustand mit minimaler Intensität sich zu bewegen beginnt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der zugehörigen Zeichnung erläutert.

In der Zeichnung ist eine Schaltung 14 zum Erfassen der Geschwindigkeit und der Auslenkung dargestellt, die über Eingänge 10 und 12 ein der Strahlposition einer Kathodenstrahlröhre proportionales Signal empfängt. Dieses Signal kann z.B. das Ausgangssignal des x- und des y-Verstärkers eines Oszillographen enthalten. Größe und Geschwindigkeit der Auslenkung werden an den Kollektoren eines Paars von Transistoren 16 und 18 abgegriffen, und diese Information wird über ein Paar von Kondensatoren

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20 und 22 wechseistronimäßig weitergegeben. Das sich ergebende Signal versucht einen Kondensator 24 negativ zu laden, der maximale negative Ausschlag ist jedoch durch eine Diode 26 auf -0,6 V begrenzt. An diesem Punkt wird das Signal einem Schmitt-Trigger 28 zugeführt, der ein Paar von Transistoren 30 und 32 enthält. Wenn die Spannung am Kondensator 24 weniger als +0,6 V beträgt, ist der Transistor 30 offen, und der Transistor 32 leitet. Wenn das Signal an den Eingängen 10 und 12 entfernt wird, lädt sich der Kondensator 24 über einen Widerstand 34 in Richtung auf die Versorgungsspannung von +15 V auf. Ein Paar von Dioden 36 und 38 begrenzt jedoch den Ladungspegel auf +1,2 V. Wenn der Kondensator 24 ein Ladungsniveau von 0,6 V erreicht, ändert der Schmitt-Trigger 28 seinen Zustand, wobei der Transistor 32 geöffnet wird.

Kondensator 24 und Widerstand 34 legen die Reaktionszeit der Schutzschaltung fest und zwar gemessen vom Punkt, bei welchem eine Unterbrechung oder Entfernung des Ablenksignals auftritt, bis zu dem Punkt, bei dem die Begrenzung der Strahlintensität eintritt. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Reaktionszeit auf ungefähr 6 ms eingestellt. Dies ist eine sichere Zeitspanne für maximale Intensität des feststehenden Strahls. Die Diode 26 wird verwendet, um den negativen Spannungsausschlag des Kondensators 24 auf -0,6 V zu begrenzen,wodurch eine Reaktionszeit erzielt wird, die nicht eine Funktion der Größe des Ablenksignals sondern konstant ist. Im Falle des Fehlens der Diode 26 könnte sich der Kondensator 24 bis auf -15 V aufladen. Die sich daraus ergebende Reaktionszeit wäre beträchtlich verlängert, und die Wahrscheinlichkeit einer Zerstörung der Kathodenstrahlröhre würde stark erhöht.

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Wie oben erläutert wurde, ist der Transistor 32 so lange leitend, wie das Strahlablenkungssignal nicht unterbrochen oder entfernt ist, so daß keine Intensitätsbegrenzung erforderlich ist. In diesem Falle befindet sich ein Paar von Transistoren 40 und 42 innerhalb einer Steuerschaltung 44 in der Sättigung. Da der Transistor 42 gesättigt ist, wird die Basis eines Transistors 44 innerhalb einer Klemmschaltung 46 negativ gehalten. Das führt dazu,daß sowohl der Transistor 44 als auch ein anderer Transistor 48 innerhalb der Klemmschaltung abgeschaltet sind. Unter dieser Voraussetzung wird eine Leitung 50, die den Ausgang eines Verstärkers für die z-Achse (Strahlintensität) darstellt, nicht begrenzt, und.der Bedienungsperson steht der volle Bereich der Intensitätssteuerung zur Verfügung.

Im Falle einer wesentlichen Verlangsamung oder eines vollständigen Stillstandes des Elektronenstrahls erfolgt eine Zerstörung der Kathodenstrahlröhre, wenn die Strahlintensität nicht sofort auf einen sicheren Pegel begrenzt wird. In dieser Situation ändert der Schmitt-Trigger 28 seinen Zustand, wobei der Transistor 32 öffnet. Das Ergebnis davon ist, daß die Transistoren 40 und 42 ausgeschaltet werden. Ein Kondensator 52 in einer Begrenzer-Verzögerungsschaltung 54 kann sich dann über den Kollektor eines Transistors 56 aufladen. Der Transistor 56 ist so vorgespannt, daß er leitet, wenn der Pegel auf der Leitung 50 größer ist als ein Pegel, bei welchem der Elektronenstrahl gerade sichtbar wird. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform'der Erfindung liegt dieser Pegel bei 7 V. Wenn sich der Kondensator 52 auflädt, werden die Transistoren 42 und 44 durchgeschaltet und begrenzen dann die Spannung auf der Leitung 50 über eine Zenerdiode 58 und zwei Dioden 60 und 62 auf 14 V. Durch die Begrenzung des z-Achsen-Ausgangssignals wird die Strahlintensität auf ein Ni-

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veau begrenzt, welches keine Zerstörung der Kathodenstrahlröhre bewirkt.

Die Aufladungsgeschwindigkeit des Kondensators 52 und damit die Verzögerung der Einschaltung der Transistoren 44 und 48 wird durch den Stromfluß durch den Transistor 56 festgelegt. Der Vorteil dieser Verzögerung besteht darin, daß unmittelbar nach Beginn der Bewegung des Elektronenstrahls im Anschluß an seine Ruhestellung eine volle Intensitätssteuerung möglich ist. Wenn zum Beispiel der Elektronenstrahl mit abgeschalteter intensität stillgestanden hat und sich dann durch Zuführung eines Gattersignales plötzlich wieder zu bewegen beginnt, wäre der erste Teil seiner Spur dunkel oder unsichtbar, wenn in der Schutzschaltung keine Verzögerung vorgesehen wäre. Da die der Erfassung der Geschwindigkeit und der Ablenkung dienende Schaltung 14 eine begrenzte Zeit benötigt, um festzustellen, daß die Strahlbewegung für die Verhinderung einer Zerstörung der Röhre ausreicht, stellt die obengenannte Verzögerung sicher, daß die Strahlintensität während dieser Zeit nicht begrenzt wird. Die Verzogerungszeit ist auf einige Millisekunden begrenzt, um die Möglichkeit einer Zerstörung der Kathodenstrahlröhre auszuschließen. Im Anschluß an die Verzögerungszeit arbeitet die Schutzschaltung selbstverständlich wie oben beschrieben und. begrenzt entweder die Strahlintensität oder erlaubt der Bedienungsperson eine Intensitätssteuerung im gesamten Bereich , je nach Geschwindigkeit und Auslenkung des Elektronenstrahls.

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Claims (4)

Hewlett-Packard Company Case 816 14. August, 1974 PATENTANSPRÜCHE

1.J Schaltung zum Schutz einer Kathodenstrahlröhre gegen ^*-"*^ übermäßige Elektronenstrahlintensität,■ gekennzeichnet durch eine Detektoreinrichtung (14), die die Auslenkungsgeschwindigkeit und die Auslenkung des Elektronenstrahls erfaßt und bei einer für volle Strahlintensität unzureichenden Bewegung des Strahls ein Schutzsignal abgibt, sowie durch eine mit der Detektoreinrichtung verbundene Steuereinrichtung (44), die bei Empfang des Schutzsignals die Spannung auf einer die Intensität des Elektronenstrahls bestimmenden Leitung (50) auf einen sicheren Pegel begrenzt. .

2.Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Detektoreinrichtung (14) eine Verzögerungsschaltung (24, .34) aufweist, die die Abgabe des Schutzsignals um eine vorbestimmte konstante Zeitspanne verzögert.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung

(44) eine Begrenzerverzögerungseinrichtung (54) enthält, die eine vorgegebene variable Verzögerung vom Zeitpunkt der Ausgabe des Schutzsignals bis zum Zeitpunkt der Pegelbegrenzung auf der Intensitätsleitung

(50) bewirkt.

4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensitätsleitung (50) die Ausgangsleitung eines z-Achsen-Verstärkers eines Oszillographen ist.

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