Fernsehröhren - um Baujahr ca. 1950
Die vorliegende Dokumentation bietet eine umfassende Darstellung der Röhren, die für Fernsehempfänger verwendet wurden. Ziel ist es, dem Praktiker die erforderlichen technischen Informationen für den Einsatz dieser Röhren zu vermitteln und ihr schaltungsmäßiges Anwendungsgebiet aufzuzeigen. Im Allgemeinen reichen für die praktische Anwendung Betriebswerte und Grenzwerte aus, da sie die korrekte Einstellung der Spannungen an den Röhren sowie deren zulässige Belastbarkeit und Leistungsfähigkeit anzeigen. Kurven und Kennlinien sind hingegen hauptsächlich für konstruktive Zwecke erforderlich. Besondere Bedeutung kommt jedoch in diesem Fall praktischen Schaltungsbereichen zu, da die Anwendung der Spezialröhren für Fernsehempfänger teilweise auf völlig neue Schaltungsaufgaben ausgedehnt wird.
Inhaltsverzeichnis:
2. Die Übertragungsnorm der Fernsehsendung
3. Die Aufgaben der einzelnen Stufen des Fernsehempfängers
4. DY 80 Einweg-Hochspannungs-Impulsgleichrichter
5. EAA 91, EB 41 Duodioden mit getrennten Kathoden
6. ECC 81 UHF-Doppeltriode mit getrennten Kathoden
7. ECC 82 Doppeltriode mit getrennten Katoden
11. EY 51 Einweg Implusgleichreichter
14. PL 82 Endpentode hoher Steilheit 9-W
15. PL 83 Endpentode für Breitbandverstärkung 9-W
16. PY 71, PY80, PY81, PY83 für Einweggleichrichter
17. PY 82 Einweggleichrichterröhre
18. Äquivalente Vergleichstypen
19. Maximale Kolbenabmessungen
22. Weitere Röhren, die in Fernsehempfängern verwendet werden
23. Begriffe der Fernschtechnik
1. Allgemeines
Die Motivation für die Entwicklung dieser Röhren für Fernsehempfänger lag in der Herausforderung,Fernsehgeräte mit hoher Qualität, Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit zu konstruieren. Ein wesentliches Anliegen ist dabei die Anzahl der Röhren, die für die verschiedenen Stufen eines solchen Gerätes benötigt werden, aus Kostengründen zu reduzieren. Darüber hinaus erfordern die vielfältigen Funktionen dieser Stufen, die teilweise völlig anders sind im Vergleich zur bisherigen Empfängertechnik, andere Standards bei der Auswahl und Konstruktion der Röhren im Vergleich zu herkömmlichen Rundfunkgeräten. Die bereits vorhandenen Rundfunk- und Spezialröhren konnten die gestellten Aufgaben in normalen Empfängern und Verstärkern zwar größtenteils erfüllen, aber nicht allen Anforderungen gerecht werden, insbesondere in Bezug auf die Verwendung in Fernsehempfangsschaltungen. Daher wurde es damals notwendig, eine besondere Serie von Röhren zu entwickeln, die eine solide Grundlage für die Konstruktion von Fernsehempfängern bilden können. Diese Schrift zielt darauf ab, die Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten dieser Spezialröhren zusammenfassend darzustellen. Neben den technischen Daten der Röhren wird besonderes Augenmerk auf die spezifische Schaltungstechnik in den einzelnen Stufen dieser älteren Fernsehempfänger gelegt.
Entwicklungs- und Herstellerfirmen von Fernsehröhren
Die Entwicklung der Fernseh-Spezialröhren fand hauptsächlich in den Röhrenlaboratorien der Unternehmen Philips und Telefunken statt. Erfreulicherweise haben sich diese Unternehmen zumindest teilweise auf eine einheitliche Auswahl an Typen geeinigt und die unter denselben Bezeichnungen veröffentlichten Röhren gleicher Konstruktion und technischer Daten abgestimmt. Diese Röhren können daher unabhängig vom Hersteller problemlos ausgetauscht werden. Es gibt jedoch auch einige Typen, die als spezielle Entwicklungen eines der beiden Unternehmen gelten und daher ausschließlich von diesem hergestellt und vertrieben werden. Darüber hinaus stellt auch die Firma Lorenz eine eigene Schalterdiode her, die in den Fernsehempfängern des Jahres 1951/52 Verwendung fand. Eine Reihe von Typen wurde zudem an die Eigenschaften und Konstruktionen international gebräuchlicher Röhren angepasst, sodass äquivalente Röhren dieser Art sich nur durch ihre Bezeichnung unterscheiden (europäische Buchstabenbezeichnung und amerikanische Ziffernbezeichnung).
Die Auswahl der Röhren ermöglicht eine gewisse Flexibilität und Freiheit bei der Verwendung
Warum werden diese Röhren damals für Fernsehempfänger entwickelt? Es bestand die Notwendigkeit, Fernsehempfänger mit höchster Qualität, Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit zu konstruieren, und dies hängt maßgeblich von den verwendeten Röhren ab. Die Anzahl der Röhren, die für den Aufbau eines solchen Gerätes benötigt werden, ist im Vergleich zu herkömmlichen Rundfunkgeräten deutlich höher. Darüber hinaus erfordern die vielfältigen Funktionen der einzelnen Stufen im Fernsehempfänger, die teilweise völlig neuartig sind, andere Anforderungen bei der Auswahl und Konstruktion der Röhren. Obwohl bereits existierende Rundfunk- und Spezialröhren die Anforderungen für normale Empfänger und Verstärker größtenteils erfüllen konnten, konnten sie den spezifischen Anforderungen der Fernsehempfangsschaltungen nicht in vollem Umfang gerecht werden. Daher war es notwendig, eine neue Serie von Röhren zu entwickeln, die eine solide Grundlage für die Konstruktion von Fernsehempfängern bieten können. In diesem Buch werden neben den Bildröhren auch spezielle Verstärker- und Gleichrichterröhren behandelt, die von den Herstellerfirmen für den Einsatz in Fernsehempfängern empfohlen werden. Einige dieser Röhren werden bereits in anderen Geräten verwendet und wurden bereits in früheren Werken besprochen. Aus Gründen der vollständigen Darstellung und aufgrund ihrer unterschiedlichen Schaltungsaufgaben im Fernsehempfänger wurden sie jedoch erneut in dieses Buch aufgenommen. Darüber hinaus gibt es weitere Röhren, die in äquivalenter Ausführung erhältlich sind oder geplant sind. Diese Röhren unterscheiden sich hauptsächlich in ihren Heizwerten von den bereits behandelten Röhren und werden nicht im Text behandelt, sondern nur in einer Übersicht am Ende des Buches aufgeführt.
Die Tatsache, dass verschiedene Röhren mit unterschiedlicher Leistungsfähigkeit vorhanden sind, ermöglicht eine gewisse Flexibilität und einen Spielraum für individuelle Anforderungen und zukünftige Entwicklungen. Die Auswahl der Röhren für einen Fernsehempfänger hängt auch von der bevorzugten Wechselstrom- oder Allstromausführung ab, was weitere Anpassungen erfordern kann. Insgesamt ermöglicht die Vielfalt der verfügbaren Röhren dem Konstrukteur von Fernsehempfängern, individuelle Schaltungsprobleme zu lösen und den optimalen Kompromiss zwischen Aufwand und Leistung für den jeweiligen Empfängertyp zu finden. Da sich die Entwicklung auf diesem Gebiet noch in einem fortgeschrittenen Stadium befindet, ist diese Freiheit bei der Röhrenwahl besonders wichtig.
Aufbau und Heizarten
Die Fernsehröhren, die in diesem Buch behandelt werden, verwenden verschiedene Aufbautechniken. Die meisten Röhren sind in der modernen 9-Stift-Allglasausführung (9 Stifte auf 10er-Teilung) erhältlich, die von verschiedenen Herstellern als Noval-, kunststiftige Miniatur- oder Pico-9-Konstruktion bezeichnet wird. Diese Stiftzahl ermöglicht es, alle erforderlichen Elektroden und Anschlüsse auch bei Verbundröhren herauszuführen oder bei Einfachröhren einzelne Elektroden mit mehreren Sockelstiften zu verbinden. Darüber hinaus gibt es auch Röhren mit unterschiedlichen Aufbauten oder abweichender Sockelung, wie Miniatur- oder Pico-7-Röhren, Rimlock- oder Pico-8-Röhren, Loktalsockel und ungesockelte Ausführungen. In diesen Fällen wurden keine neuen 80er-Röhren entwickelt, da die bereits vorhandenen Systeme den Anforderungen vollständig entsprechen können. Die kompakten Abmessungen dieser teilweise gering belasteten Röhren sind eine willkommene Eigenschaft. Innerhalb der besprochenen Fernsehröhren gibt es Vertreter aus drei verschiedenen Serien, die durch den ersten Buchstaben der Röhrenbezeichnung gekennzeichnet sind:
1. Die Röhre DY 80, bei der der Buchstabe D auf eine Heizspannung von 1,25 V hinweist. Diese Röhre unterscheidet sich jedoch in Bezug auf die Heizspannung von den normalen D-Serienröhren. Im Fernsehempfänger wird sie als Hochspannungsgleichrichter verwendet und mit der Impulsspannung vom Zeilenablenktransformator geheizt.
2. Die Röhren der E-Serie, bei denen der Buchstabe E auf eine Heizspannung von 6,3 V hinweist. Die Vorröhren dieser Serie haben bis auf EQ 80 und EY 51 einen abgeglichenen Heizstrom von 0,3 A, wodurch sie sowohl für Parallelheizung als auch für Serienheizung im Allstromempfänger geeignet sind. EQ 80 hat einen Heizstrom von nur 0,2 A und erfordert daher bei Serienheizung einen entsprechenden Parallelwiderstand. EY 51 hat einen Heizstrom von 80 mA und ist wie DY 80 für Impulsheizung vorgesehen.
3. Die Röhren der P-Serie, bei denen der Buchstabe P auf einen Heizstrom von 0,3 A hinweist. Die Bezeichnungen der neuen Röhren zeigen, dass neben einer D-Röhre neun E-Röhren und neun P-Röhren vorhanden sind.
Woher kommen die 0.3 Ampere?
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf ältere Fernsehmodelle, die Röhren als Hauptkomponenten verwenden. Es mag überraschend sein, dass für diese Modelle eine höhere Heizstromstärke von 0,3 A festgelegt wurde, während frühere Modelle in Europa und Amerika oft Heizstromstärken von 0,1 A oder 0,15 A verwendeten. Dies liegt daran, dass Fernsehempfänger im Vergleich zu Rundfunkempfängern eine größere Anzahl an Röhren benötigen. Ein durchschnittlicher Fernsehempfänger dieser Zeit erforderte etwa 13 bis 15 Röhren mit einer Heizleistung von rund 2 Watt und etwa 4 bis 6 Röhren mit einer durchschnittlichen Heizleistung von 6 Watt. Dies bedeutet insgesamt eine Heizleistung von 50 bis 66 Watt. Durch den Einsatz einer Heizstromstärke von 0,3 A und einer Netzspannung von 220 V konnte der gesamte Heizkreis, möglicherweise mit einem Heißleiter in Reihe geschaltet, betrieben werden. Bei niedrigeren Heizstromstärken wie 0,2 A, 0,15 A oder sogar 0,1 A wären dagegen zwei oder drei separate Heizkreise erforderlich gewesen, von denen jeder Vorwiderstände benötigt hätte, um eine genaue Anpassung an die Netzspannung zu ermöglichen. Die Verwendung einer Heizstromstärke von 0,3 A in der P-Serie ermöglichte daher eine einfachere und kostengünstigere Gestaltung des Heizkreises.
Um die Anzahl der Röhrentypen und die Gesamtzahl der Röhren in modernen Fernsehempfängern zu reduzieren, wurden universell einsetzbare Röhrentypen entwickelt, bei denen zwei Systeme in einem gemeinsamen Kolben untergebracht sind, die als Doppel- oder Verbundröhren bezeichnet werden. Aufgrund der unterschiedlichen Anforderungen an Frequenz und Leistung der einzelnen Stufen sowie der erforderlichen Entkopplung gibt es jedoch gewisse Grenzen. Trotzdem wurden einige Doppel- und Verbundröhren entwickelt, die eine erhebliche Reduzierung der Anzahl erforderlicher Röhren in Fernsehempfängern ermöglichen, insbesondere aufgrund ihrer Vielseitigkeit. Ein Beispiel hierfür sind die Röhrentypen ECL 80 bzw. PCL 81 und ECC 81 bzw. ECC 82 sowie insbesondere die Universalpentode EF 80.
Hochspannungserzeugung und Energierückgewinnung
Die Lösung des Problems der Allstromschaltung des Fernsehempfängers, die sowohl für den Käufer (Anschlussmöglichkeit an jede Stromart) als auch für den Konstrukteur (Entfall des teuren und materialintensiven Netztransformators mit seinem unerwünschten Streufeld) erstrebenswert ist, erforderte die Bewältigung mehrerer Herausforderungen. Eine der wichtigsten und schwierigsten Fragen war die Versorgung des Verstärkerteils und der Bildröhre mit den erforderlichen Betriebsgleichspannungen, die teilweise sehr hoch sind.
Im Wechselstromempfänger bestehen keine grundsätzlichen Schwierigkeiten bei der Erzeugung der erforderlichen Gleichspannungen in der gewünschten Höhe durch Hochtransformieren mittels eines Netztransformators vor der Gleichrichtung. Bei einem Allstromempfänger ist die Verwendung eines Netztransformators aufgrund des Gleichstromanschlusses jedoch nicht möglich. Bei direkter Gleichrichtung von 220 V Wechselspannung kann daher nur mit einer Gleichspannung von höchstens 200 V gerechnet werden. Es mussten daher neue Methoden gefunden werden, um die gewünschten Betriebsspannungen von etwa 400 V für die Hilfsanode der Bildröhre und für bestimmte Röhren im Verstärkerteil sowie die Hochspannung von 9 bis 12 kV für die Hauptanode der Bildröhre zu erzeugen.
Im Vergleich zu den bisher bekannten Verfahren wie Spannungsvervielfachung und Röhrenoszillator hat sich folgende Methode als die günstigste Lösung erwiesen: Durch die Gleichrichtung der hohen Selbstinduktionsspannung, die während des Zeilenrücklaufs in der Zeilenablenk-Endstufe entsteht, wird auf einfache Weise die hohe Gleichspannung für die Hauptanode der Bildröhre gewonnen. Darüber hinaus wird mithilfe der sogenannten Boosterschaltung, die eine Schalterdiode in der Zeilenablenkstufe verwendet, ein Teil der Energie, die zur Erzeugung des für das Magnetfeld der Ablenkspule erforderlichen Magnetfeldes benötigt wird, zurückgewonnen. Diese Energie wird verwendet, um die vom Netzgleichrichterteil erzeugte Gleichspannung von etwa 200 V auf 400 bis 500 V zu erhöhen. Diese überhöhte Gleichspannung wird zur Versorgung einiger Verstärkerröhren verwendet, die von einer höheren Betriebsspannung profitieren, sowie für das Schirmgitter (Voranode) der Bildröhre. Dadurch wird der konstruktive Aufbau des Fernsehempfängers vereinfacht und seine Wirtschaftlichkeit erheblich verbessert. Die Vorteile dieser Schaltungstechnik können auch bei einer möglichen Wechselstromausführung von Fernsehempfängern genutzt werden.
2. Die Übertragungsnorm der Fernsehsendung
Durch die im Jahr 1950 festgelegte und von der Europäischen Rundfunkunion (EBU) angenommene Europanorm wurden die wichtigsten Kenngrößen der Fernsehübertragung eindeutig definiert. Im Jahr 1952 änderten sich die Bedingungen durch die Beschlüsse der Europäischen Rundfunkkonferenz in Stockholm. Westdeutschland erhielt daraufhin auch vier Fernsehfrequenzen im Band I (41...68 MHz) zugewiesen. Das Frequenzband III, das hauptsächlich für den Fernsehrundfunk verwendet wird, erstreckt sich von 174...216 MHz. Innerhalb dieses Bands können sechs Übertragungskanäle mit jeweils 7 MHz Bandbreite untergebracht werden (174...181, 181...188, 188...195, 195...202, 202...209 und 209...216 MHz). Die Fernsehsendung setzt sich aus zwei UHF-Trägern zusammen, deren Frequenzen in jedem der sechs Übertragungskanäle einen festgelegten Frequenzabstand von 5,5 MHz haben.
Der Bildträger, der die Helligkeitsschwankungen des Bildes überträgt, wird amplitudenmoduliert und liegt 1,25 MHz über der unteren Grenzfrequenz des jeweiligen Kanals. Er wird mit Bildmodulationsfrequenzen von bis zu 5 MHz moduliert, wobei das Einseitenbandverfahren verwendet wird und das untere Seitenband bis zu einer Restfrequenz von 1 MHz unterdrückt wird. Die Bildmodulation erfolgt negativ, was bedeutet, dass der unmodulierte Bildträger (schwarze Bildpunkte) die größte Amplitude besitzt, während helle Bildpunkte die Amplitude des Trägers entsprechend verringern. Der Bereich der Bildmodulation erstreckt sich auf Amplituden zwischen 75% des Trägers (vollschwarz) und 10% (hellweiß). Amplituden außerhalb dieses Modulationsbereichs werden zur Übertragung der Gleichlaufzeichen (75 bis 100%) und zur Durchführung des Differenzträgerverfahrens (0 bis 10%) verwendet.
Der Tonträger liegt 5,5 MHz über dem Bildträger oder 0,25 MHz unterhalb der oberen Grenze des Übertragungskanals. Er wird frequenzmoduliert mit einem maximalen Frequenzhub von 50 kHz bei 100 % Modulation. In Bild 40a ist die Verteilung des Bild- und Tonträgers im 7-MHz-Frequenzband dargestellt. Die Bildauflösung beträgt 625 Zeilen pro Bildfeld, wobei 25 Bildfelder abgetastet werden. Da jedes Bildfeld im Zeilensprungverfahren zweimal abgetastet wird, ergibt sich eine Bildwechselfrequenz von 50 Hz und eine Zeilenfrequenz von 15.625 Hz pro Sekunde.
Das Seitenverhältnis der Bildfläche ist auf 4:3 festgelegt, was der Standard für Filmbilder ist. Bei gleicher Auflösung in beiden Richtungen ergeben sich daher 835 Bildpunkte pro Zeile. Aufgrund des notwendigen Strahlrücklaufs nach jeder Bildabtastung gehen jedoch einige Zeilen für die Bildaufzeichnung aufgrund der Dunkelsteuerung des Strahls (Austastimpulse) verloren. Die Gleichlaufzeichen für die Zeilensynchronisierung sind Rechteckimpulse, die während der Austastzeiten in den oberen Amplitudenrest des Trägers (75 bis 100 %) eingeprägt werden. Sie werden nach jeder Zeile und nach jeder Bildabtastung übertragen, wobei die Zeilenimpulse auch während des Strahlrücklaufs nach der Bildfeldabtastung weiterlaufen. Die Impulsfrequenz der Zeilensynchronisierung beträgt daher 15.625 Hz, während die der Bildsynchronisierung 50 Hz beträgt.
Die Periodendauer der Zeilenabtastung beträgt etwa 64 µs, wobei das Gleichlaufzeichen maximal 10 % und der Austastimpuls für den Zeilenrücklauf maximal 18 % davon einnimmt. Die Periodendauer der Bildabtastung beträgt 0,02 s, wobei der Austastimpuls für den Strahlrücklauf maximal 10 % davon einnimmt. Die Gleichlaufzeichen für die Bildsynchronisierung unterscheiden sich von den Gleichlaufzeichen der Zeilensynchronisierung durch ihre größere Breite (sechs Bildimpulse mit der vierfachen Dauer der Zeilenimpulse) und werden von Hilfsimpulsen begleitet, die das durch das Zeilensprungverfahren verschobene Bildraster sichern.
3. Die Aufgaben der einzelnen Stufen des Fernsehempfängers
Die verschiedenen Röhren in einem Fernsehempfänger erfüllen spezifische Aufgaben in den verschiedenen Stufen des Empfängers. Um einen Überblick über die Anforderungen und Lösungen dieser Aufgaben zu geben, wird eine Analyse einer typischen Fernsehempfängerschaltung anhand der Blockschaltung in Bild 1 vorgenommen. Der VHF-Eingangsteil besteht aus dem Antennenkreis, der durch die Kopplung an die UHF-Stufe reflexionsfrei angepasst wird. Dabei spielen die UHF-Eigenschaften der Eingangsröhre eine wichtige Rolle. Sowohl UHF-Pentoden als auch Trioden, insbesondere in Cascodeschaltungen mit einer Doppeltriode, werden für die Verstärkung verwendet. Der Misch- und Oszillatorteil hat die Aufgabe, die UHF-Träger mit der vom Oszillator erzeugten Oszillatorfrequenz zu überlagern. Dabei entstehen die beiden Zwischenfrequenzträger für das Bild- und Tonsignal. Hier kommt ebenfalls eine UHF-Doppeltriode zum Einsatz.
Der Bild-ZF-Teil besteht aus mehreren Breitband-ZF-Stufen, die gegeneinander verstimmte Kreise aufweisen. Beim herkömmlichen Verfahren wird der Tonträger nach der ersten oder zweiten Stufe abgezweigt, während der Bildträger durchgehend verstärkt und zum Bilddemodulator geleitet wird. Beim Differenzträgerverfahren werden beide ZF-Träger gemeinsam verstärkt und zum Bilddemodulator geführt. Für diese Stufen eignet sich eine steile UHF-Pentode. Der Bild-Demodulator hat die Aufgabe, die Bildmodulation einschließlich der Gleichlaufzeichen vom Bild-ZF-Träger zu trennen. Beim Differenzträgerverfahren wird zusätzlich eine Differenz-ZF-Schwingung erzeugt, die als FM-Tonträger weiter verstärkt wird. In dieser Stufe wird auch eine Regelgleichspannung zur automatischen Verstärkungsregelung erzeugt und gegebenenfalls eine Hilfsspannung zur Einstellung des Schwarzpegels gewonnen.
Die Bildsignalendstufe verstärkt die Bildmodulation, einschließlich der Gleichlaufzeichen, die im Bilddemodulator gewonnen wurde. Sie liefert auch die Spannung zur Aussteuerung der Bildröhre. Diese Stufe besteht meist aus einer einstufigen Breitbandpentode. Beim Differenzträgerverfahren wird der Differenz-ZF-Träger ebenfalls verstärkt und zum Tonkanal geführt. Schaltungstechnisch werden im Bildverstärkerteil zwei Möglichkeiten verwendet: Gleichstromkopplung und Wechselstromkopplung. Bei der Gleichstromkopplung ist eine automatische Einstellung des Schwarzpegels im Eingang erforderlich, während bei der Wechselstromkopplung die Gleichstromkomponente der Bildmodulation im Steuerkreis der Bildröhre wieder zugesetzt werden muss.
Der Ton-ZF-Kanal besteht entweder aus einem 2-stufigen ZF-Teil oder aus einer einstufigen ZF-Verstärkung, je nachdem ob getrennte Verstärkung für Bild- und Tonträger verwendet wird oder das Differenzträgerverfahren angewendet wird. Die Ton-ZF-Stufen haben eine höhere Verstärkung, da die FM-Schwingung eine kleinere Bandbreite hat. Für diese Stufen werden in der Regel steile HF-Pentoden wie die EF80 verwendet. Der Tondemodulator kann entweder ein Phasendiskriminator oder ein Verhältnisgleichrichter sein. Dafür wird eine Doppeldiode mit getrennten Kathoden wie die EAA91 oder EB41 benötigt. In einigen Geräten wird auch die Spezialröhre EQ80 verwendet, die als Phasenwinkeldemodulator mit automatischer Amplitudenbegrenzung und NF-Verstärkung arbeitet. Die Ton-Endstufe entspricht der NF-Endstufe eines herkömmlichen Rundfunkempfängers. Üblicherweise wird eine NF-Vorstufe mit RC-Kopplung und eine Pentodenendstufe eingesetzt. Hierfür können Verbundröhren wie die ECL80 und PCL81 oder zwei separate Röhren wie EF80 und PL82 verwendet werden. In einigen Geräten werden auch normale Rundfunkröhren in diesem Teil eingesetzt.
Der Synchronisier- und Ablenkteil ist für die Steuerung des Elektronenstrahls verantwortlich, um eine exakte Strahlführung auf dem Bildschirm zu gewährleisten. Dies erfolgt bei den meisten Bildröhren elektromagnetisch mithilfe von zwei gegeneinander um 90 Grad verschobenen Spulenpaaren. Die Ablenkung des Strahls in horizontaler (Zeilenrichtung) und vertikaler (Bildrichtung) erfolgt durch Sägezahnströme, die von Kippgeneratoren erzeugt und durch Leistungsstufen verstärkt werden. Der Gleichlauf wird durch die Gleichlaufzeichen erzwungen, die vom Bildträger übertragen und im Ausgang der Bildendstufe abgezweigt werden. Diese Gleichlaufzeichen werden durch Amplitudensiebe von der Bildmodulation befreit und verstärkt. Anschließend werden sie in Zeilen- und Bildsynchronisierimpulse getrennt und gegebenenfalls weiter verstärkt. Unterschiedliche Verfahren wie Differentierschaltungen mit CR-Gliedern, Integrierschaltungen mit RC-Gliedern oder Phasenvergleichsschaltungen mit automatischer Frequenznachregelung können für die Impulstrennung verwendet werden. Für Amplitudensiebe werden meist Doppel- oder Verbundröhren wie ECL80, ECC82 oder EF80 eingesetzt. Für Phasenvergleichsschaltungen kommen entweder Doppeldioden oder Kristalldioden zum Einsatz.
Für die Zeilen- und Bildablenkung werden separate Röhrengeneratoren eingesetzt, die entweder als Multivibrator oder als Sperrschwinger geschaltet sein können. Der Bildoszillator erzeugt eine Kippspannung von 50 Hz für die vertikale Strahlablenkung, während der Zeilenoszillator eine Kippspannung von 15.625 Hz für die horizontale Strahlablenkung erzeugt. Diese Kippspannungsgeneratoren werden durch die Synchronisierungsimpulse im Gleichlauf gehalten. Für den Aufbau der Kippspannungserzeuger werden vorwiegend Verbundröhren wie ECC82, ECL80 und PCL81 verwendet, wobei verschiedene Kombinationsmöglichkeiten mit anderen Stufen möglich sind. Die Ablenkendstufen haben die Aufgabe, die erforderliche Energie für die magnetische Strahlablenkung bereitzustellen. Für die Vertikalablenkung kann eine Verbundröhre wie ECL80 oder PCL81 ausreichen, während für die Zeilenendstufe eine spezielle Röhre wie PL81 mit hoher Spannungsfestigkeit und großem Spitzenstrom benötigt wird. Zur Energierückgewinnung in der Zeilenendstufe werden spezielle Schalterdioden wie PY71, PY80, PY81 und PY83 verwendet, die eine Spannungsüberhöhung ermöglichen. Die Hochspannungserzeugung erfolgt ebenfalls in der Zeilenendstufe durch Rücklaufgleichrichtung mit einer Hochspannungsdiode wie DY80 oder EY51. Für die Netzgleichrichtung steht die Gleichrichterröhre PY82 zur Verfügung, von der zwei Röhren in Parallelschaltung bis zu 360 mA Gleichstrom liefern können. In einigen Geräten werden jedoch Trockengleichrichter anstelle von Röhren verwendet.
4. DY 80 Einweg-Hochspannungs-Impulsgleichrichter
Die DY 80 ist ein Einweg-Hochspannungs-Impulsgleichrichter mit einer Heizleistung von 1,25 V und 0,2 A. Sie wird im Fernsehempfänger verwendet, um die hohe Gleichspannung von 9000 bis 14000 Volt für die Hauptanode der Bildröhre zu erzeugen. Eine ähnliche Röhre, die EY 51, steht ebenfalls zur Verfügung, hat jedoch eine doppelte Heizleistung und leicht abweichende Daten.
Die DY 80 gewinnt diese hohe Gleichspannung durch Gleichrichtung der hohen Spannungsimpulse, die während des Zeilenrücklaufs im Ausgangskreis der Zeilenablenk-Endstufe auftreten. Diese Impulse werden durch die schnelle Änderung des Anodenstroms der Zeilenablenk-Endröhre in der Primärwicklung des Ausgangstransformators ZAT erzeugt. Die Impulse werden dann durch die Zusatzwicklung 113 auf den erforderlichen hohen Wert transformiert und von der DY 80 gleichgerichtet. Die Heizung der DY 80 erfolgt nicht durch Einschaltung des Heizfadens in den Heizkreis der anderen Röhren, sondern durch Impulse, die von der Zeilenablenkschaltung erzeugt werden. Dadurch ist es möglich, auf eine indirekt geheizte Gleichrichterröhre mit einer sehr hohen Fadenschichtspannung zu verzichten. Die Impulsspannung zur Heizung wird von einer speziellen Heizwicklung n4 am Ausgangstransformator entnommen. Die genaue Einstellung der Heizung erfolgt durch den Vorwiderstand Rh. Die Siebung der gleichgerichteten Spannungsimpulse erfordert aufgrund der hohen Impulsfrequenz von 15.625 Hz und des geringen Strombedarfs der Bildröhre (ca. 100 pA) nur eine geringe Kapazität des Ladekondensators (ca. 500 pF). Der Siebkondensator kann die Eigenkapazität der Bildröhre zwischen Anode und äußerem Graphitbelag (ca. 1500 pF) sein.
Es ist wichtig, die Hochspannungssicherheit bei der Montage der DY 80 am Zeilenablenktransformator zu beachten, einschließlich Sprühschutz. Aufgrund der hohen Betriebsspannungen tritt eine weiche Röntgenstrahlung auf, die durch die Verwendung von Blechschirmen verhindert werden muss, um eine gesundheitliche Gefährdung von Personen zu vermeiden.
5. EAA 91, EB 41 Duodioden mit getrennten Katoden
Die EAA 91 und EB 41 sind Röhrentypen, die im Fernsehempfänger in verschiedenen Schaltungen verwendet werden können. Ihre Verwendungsmöglichkeiten umfassen die Bild-Zf-Demodulation, die Ton-Zf-Demodulation sowie Demodulationsschaltungen zur Gewinnung und Einstellung des Schwarzpegels. Die Bild-Demodulation erfolgt durch eine Diodenstrecke und hat die Aufgabe, das übertragene Fernsehsignal mit dem Bildinhalt und den Synchronisierimpulsen von der Zf-Bild-Trägerspannung abzutrennen und der weiteren Bildsignal- bzw. Impulsverstärkung zuzuführen.
Die Ton-Demodulation erfolgt im separaten Tonkanal nach entsprechender Vorverstärkung der Ton-Zf-Schwingungen. Dabei wird entweder die Phasendiskriminatorschaltung (Foster-Seeley-Detektor, Rieggerkreis) oder die Verhältnisgleichrichterschaltung (Ratio-Detektor) mit einer Duodiode zur Demodulation verwendet. Die Schwarzpegeleinstellung hat den Zweck, die mittlere Bildhelligkeit, also die naturgetreue Bildhelligkeit, sicherzustellen. Die Art der Schwarzpegeleinstellung hängt davon ab, ob zwischen Bilddemodulator und Bildverstärkerröhre bzw. Bildröhre eine Gleichstrom- oder Wechselstromkopplung verwendet wird.
Die prinzipielle Demodulatorschaltung zeigt eine Einweg-Serienschaltung mit einer Diodenstrecke und entsprechend kleiner Zeitkonstante. Die Bildmodulation wird in negativer Phase gegen das Chassis erzeugt und steuert die nachfolgende Bildverstärkerröhre in den negativen Kennlinienbereich aus. Um den Schwarzpegel der Bildmodulation in den gewünschten Bereich zu legen, wird eine dem Schwarzpegel entsprechende Zusatzgleichspannung benötigt. Diese wird aus der Bild-Zf durch Demodulation mit einer zweiten Diodenstrecke gewonnen. Die Gleichspannung wird dann mit der Signalspannung des Bilddemodulators in Reihe geschaltet, um den Schwarzpegel einzustellen.
Die EAA 91 hat einen 9-Stift-Miniatursockel (Pico 9) mit einem 7-Stift, während die EB 41 einen 8-Stift-Rimlock-Sockel (Pico-8) hat.
Die Schaltung in Bild 4a zeigt eine Variante, bei der die Gittervorspannung Ug für die Bildverstärkerröhre PL 85 an einem negativen Punkt in der Minusleitung des Netzteils abgegriffen wird. Diese Spannung liegt in Reihe mit der durch die Diode II an R2 erzeugten Schwarzpegelspannung und der durch die Bilddemodulation an I an Ri erzeugten Bildsignalspannung. Änderungen der Zf-Spannung beeinflussen daher nicht die Grundhelligkeit, da sie die Lage des Schwarzpegels nicht beeinflussen. Die Diodenstrecke II im Demodulatorkreis ist so dimensioniert, dass die Bedämpfung des Zf-Filters gering bleibt, während die Modulation an R2 durch die hohe Zeitkonstante R2 C2 unterdrückt wird. Die kleine Zeitkonstante Ri Ci hat den Zweck, kurzzeitige Störimpulse zu unterdrücken.
In Bild 4b wird eine ähnliche Schaltung gezeigt, jedoch mit automatischer Gittervorspannung für die Bildverstärkerröhre EF 80. Diese Schaltung arbeitet ohne Störunterdrückung.
Um den Einfluss der Parallelkapazität auf den Frequenzgang zu kompensieren und die Bandbreite zu vergrößern, wird dem Diodenkreis der Bilddemodulatorstufe in der Regel eine Induktivität L (ca. 100 pH) in Reihe mit dem Richtwiderstand hinzugefügt. Dies dient dazu, den Frequenzgang zu optimieren und eine größere Bandbreite zu erreichen.
Die Wechselstromkopplung zwischen dem Bilddemodulator und den Bildsignal-Verstärkerröhren bzw. zwischen zwei Verstärkerröhren und zwischen der Bildendröhre und der Bildröhre wird durch einen Kopplungskondensator C realisiert, wie in Bild 5 gezeigt. Durch diese Kopplung werden nur die Änderungen des Bildsignals, also die Bildmodulation, übertragen, während die mittlere Bildhelligkeit separat im Steuerkreis der Bildröhre hinzugefügt werden muss. Die Bilddemodulation erfolgt dabei durch die Diodenstrecke I einer Duodiode, während die Diodenstrecke II beispielsweise zur Erzeugung einer automatischen Regelspannung für die Zf-Röhren verwendet werden kann.
Bild 6 zeigt eine Schaltung zur Erzeugung des Schwarzpegelzusatzes im Steuerkreis der Bildröhre. Das durch die Diodenstrecke I gewonnene Bildsignal wird über die Wechselstromkopplung durch die Bildverstärkerröhre an das Steuergitter der Bildröhre übertragen. Der Schwarzpegelzusatz wird aus dem Bildsignal gewonnen, indem das Signal durch die Diodenstrecke II gleichgerichtet wird. Der gleichgerichtete Signalanteil wird über den Richtwiderstand Rd der Bildmodulation als Grundhelligkeitswert zugesetzt. Die Helligkeit der Bildröhre kann durch Anhebung der Bildröhrenkatode über das Potentiometer P entsprechend eingestellt werden.
Bild 7 zeigt eine Schaltung zur FM-Demodulation im Tonkanal mithilfe einer Phasendiskriminatorschaltung, auch bekannt als Riegger-Kreis oder Foster-Seeley-Detektor. Diese Schaltung erfordert ein oder zwei vorgeschaltete Begrenzerstufen zur Begrenzung von Störungen. Durch die Phasendiskriminatorschaltung wird das FM-Signal in ein demoduliertes NF-Signal umgewandelt.
Bild 8 zeigt eine alternative Schaltung mit einem Verhältnisgleichrichter, der eine gewisse automatische Begrenzerwirkung besitzt. Bei dieser Schaltung ist eine vorgeschaltete Begrenzerstufe nicht unbedingt erforderlich. Der Verhältnisgleichrichter ermöglicht ebenfalls die Demodulation des FM-Signals und die Gewinnung des NF-Signals.
6. ECC 81 UHF-Doppeltriode mit getrennten Katoden
Die ECC 81 Röhre bietet verschiedene Anwendungsmöglichkeiten im Fernsehempfänger. Sie kann als UHF-Vorverstärker in einer Gitterbasis-(GB-) Schaltung eingesetzt werden. In dieser Konfiguration zeichnet sich die ECC 81 durch geringe Eingangsdämpfung, hohe Steilheit und niedrige Kapazitäten aus, was sie für die Verstärkung von UHF-Signalen bis zu Frequenzen von 300 MHz geeignet macht. Die GB-Schaltung ermöglicht eine effektive Entkopplung zwischen dem Ausgangs- und Eingangskreis, wodurch eine Neutralisationsmaßnahme zur Vermeidung von Selbsterregung nicht erforderlich ist. Die ECC 81 kann auch in einer Kaskaden-(Cascode-) Schaltung eingesetzt werden, bei der sie mit einer vorgeschalteten Katodenbasisstufe kombiniert wird. Diese Schaltung ermöglicht den Aufbau einer Kaskadenschaltung aus zwei Trioden, die in Bezug auf Verstärkung und Rückwirkungsfreiheit einer Pentode mit vergleichbarer Steilheit entspricht. Die Cascode-Schaltung bietet eine hohe Verstärkung und ein günstiges Verhältnis von Nutz- zu Störspannung.
Des Weiteren kann die ECC 81 als Misch- und Oszillatorstufe in einer additiven Misch-Schaltung (ein System als Mischstufe, ein System als Oszillator) oder in einer Gegentaktschaltung mit zwei Röhrensystemen eingesetzt werden. Diese Konfigurationen eignen sich gut für die Erzeugung von Misch- und Oszillatorfrequenzen im Fernsehempfänger. Es ist zu beachten, dass der Eingangswiderstand der ECC 81 relativ gering ist. Der Rauschwiderstand der Triode ist ebenfalls niedrig, was zu einer hohen Empfindlichkeit führt. Die Verwendung der ECC 81 in den genannten Schaltungen ermöglicht eine effiziente Signalverarbeitung und gute Verstärkungseigenschaften im Fernsehempfänger.
Durch die Parallelschaltung beider Systeme einer ECC 81 können die Steilheit verdoppelt und der Innenwiderstand halbiert werden. Dies ermöglicht eine höhere Verstärkung und verbesserte Signalverarbeitung. Es ist jedoch zu beachten, dass sich dabei auch die Röhrenkapazitäten verdoppeln und der Eingangswiderstand halbieren. Durch die Verwendung einer Gegentakt-Schaltung kann der Eingangswiderstand verdoppelt und die Röhrenkapazität halbiert werden. Dies führt zu einem günstigen Signal-Rausch-Verhältnis und einer höheren Spannungsverstärkung. Sowohl die Katodenbasis- (KB-) als auch die Gitterbasis- (GB-) Schaltung können in diesem Fall angewendet werden. Bei der KB-Schaltung kann die Neutralisation durch kreuzweise geschaltete Neutralisationskondensatoren zwischen Anode und Gitter auf relativ einfache Weise realisiert werden. Bei der GB-Schaltung ist keine Neutralisation erforderlich.
Ein Beispiel für eine Cascode-Schaltung wird in Bild 9 gezeigt. Dabei arbeitet System I in KB-Schaltung und System II in GB-Schaltung. Der Anodenkreis von System I wird durch La und die Röhrenkapazität CP gebildet und koppelt an die Katode von System II. Die Neutralisationsspule Ln wird verwendet, um den Rauschfaktor der Eingangsstufe zu verbessern und kann in Abstimmung mit der parallel geschalteten Anode-Gitter-Kapazität auf die Empfangsfrequenz abgestimmt werden.
Bei den dargestellten Schaltungen handelt es sich um unterschiedliche Anordnungen von Gegentaktschaltungen, die bestimmte Bilder liefern. Bild 10 zeigt eine Schaltung, die als KB-Schaltung bezeichnet wird, während Bild 11 eine GB-Schaltung zeigt. Beide Schaltungen weisen eine unsymmetrische Auskopplung der Anodenwechselspannung auf. In Bild 12 ist eine KB-Schaltung mit symmetrischer Auskopplung dargestellt. Die Schaltbilder zeigen auch verschiedene Möglichkeiten zur Symmetrierung der Eingangsspannung. In Bild 10 wird eine Neutralisierung durch kreuzweise geschaltete Kleinkondensatoren mit einer Kapazität von 1,5 pF verwendet.
Für die jeweiligen Schaltungsarten gibt der Hersteller Philips folgende charakteristische Betriebswerte bei einer Frequenz von 200 MHz an:
In einer speziellen Schaltung wird die ECC 81 als Mischröhre in einer additiven Trioden-Mischschaltung mit einem separaten Oszillator eingesetzt. Die ECC 81 weist einen äußerst niedrigen Rauschwiderstand auf, der sich als vorteilhaft erweist, da er den Rauschwert der vorangehenden Hochfrequenz-Stufe, die eine große Bandbreite und eine vergleichsweise geringe Verstärkung aufweist, kaum erhöht. Die Oszillatorspannung wird in einem separaten System erzeugt, was eine optimale Einstellung ermöglicht (ca. 2 Veff) und eine hohe Stabilität des Oszillators gewährleistet. Die Oszillatorspannung gelangt über eine geringe Kapazität zum Gitter der Mischröhre.
Um den Gitterstrom der Mischröhre niedrig zu halten, empfiehlt es sich, eine automatische Vorspannungserzeugung durch einen Kathodenwiderstand (500 Ohm bei 6 mA Anodenstrom) und einen hohen Gitterableitwiderstand (1 MQ) einzusetzen. Zur Vermeidung von akustischer Rückkopplung ist eine federnde Röhrenfassung von Vorteil und möglicherweise auch eine Abschirmhaube, die über die Röhre gestülpt wird. Letztere muss mit Lüftungslöchern ausgestattet sein, um eine ausreichende Kühlung zu gewährleisten. Die erreichbare Mischsteilheit beträgt maximal etwa 2 mA/V, so dass bei einem Außenwiderstand von 1 kQ eine ungefähr doppelte Mischverstärkung erzielt werden kann.
In Bild 13 ist eine Misch- und Oszillatorschaltung mit einem fest abgestimmten Oszillator in Colpitts-Schaltung dargestellt. Der Arbeitspunkt der Mischröhre wird durch ein RC-Glied am Gitter eingestellt. Die Oszillatorspannung gelangt kapazitiv von der Anode des Oszillators zum Gitter der Mischröhre.
In der Schaltung gemäß Bild 14 ist der Oszillator abstimmbar. Die Oszillatorspannung wird am Gitterableitwiderstand der Oszillatorröhre abgenommen und kapazitiv zum Mischröhrengitter geführt. Der Arbeitspunkt der Mischröhre wird durch einen größeren Kathodenwiderstand eingestellt.
Eine aufwendigere Schaltung wird in Bild 15 gezeigt, bei der jeweils eine ECC 81 sowohl für die Mischröhre als auch für die Oszillatorröhre verwendet wird. In der Mischstufe sind die Anoden beider Systeme parallel geschaltet, wobei die Hf-Spannung über das Steuergitter des Systems I und die Oszillatorspannung über das Steuergitter des Systems II den Anodenstrom steuern. Die Ankopplung des Oszillators erfolgt kapazitiv über C und induktiv über M. Der Oszillator arbeitet in einer Gegentaktschaltung.
Die ECC 81 kann gemäß Bild 16 als Impulserstärker in Verbindung mit der Impulstrennung eingesetzt werden. Die Rechteckimpulse, die vom zweistufigen Amplitudensieb (ECC 82) geliefert werden, werden beiden Systemen zugeführt. Im Gitterkreis des Systems I werden die Synchronisierimpulse für die Vertikalablenkung durch das Integrationsglied RC gebildet und durch dieses System verstärkt. Das System II verstärkt die Rechteckimpulse direkt und im Anodenkreis werden mit Hilfe des Differentiationsglieds CR nadelförmige Synchronisierimpulse für die Horizontalablenkung erzeugt.
7. ECC 82 Doppeltriode mit getrennten Katoden
Die ECC 82 ist eine indirekt geheizte Röhre, die mit einer Spannung von entweder 6,3V/0,3A oder 12,6V/0,15A betrieben wird. Sie besitzt einen Noval-Pico9-Sockel. Im Gegensatz zur ECC 81 ist die ECC 82 nicht für die Hochfrequenzverstärkung, sondern als Mehrzweckröhre für den Synchronisier- und Ablenkteil des Fernsehempfängers konzipiert. Ihr vergleichsweise großer Durchgriff (5...6% im Vergleich zu 1,5...1,7% bei der ECC 81) macht sie vorteilhafter für die Verwendung in Oszillatorschaltungen, jedoch weniger geeignet für Anwendungen wie Gitterbasis-Schaltungen.
Im Fernsehempfänger gibt es verschiedene Verwendungsmöglichkeiten für die ECC 82: Impulsverstärkung, Impulstrennung, Amplitudensieb und Zeilenkipposzillator (entweder als Multivibrator oder Sperrschwinger). Als Impulserstärker hat sie die Aufgabe, die von der Bildendstufe abgezweigte Spannung nach Trennung des Video-Spannungsteils auf den erforderlichen Spannungswert für die Synchronisierung des Kipposzillators zu erhöhen. Dies geschieht in der Regel in RC-Kopplung, wobei gleichzeitig die Synchronisierimpulse für den Bild- und Zeilenablenkteil von der Bildmodulation getrennt werden (Amplitudensieb). Die ECC 82 kann sowohl in einer Multivibrator- als auch in einer Sperrschwinger-Konfiguration als Kippspannungsgenerator eingesetzt werden. Im zweiten Fall steht das zweite System für andere Zwecke zur Verfügung.
Im System II der Schaltung werden Reste der Bildmodulation, die nicht in der vorgeschalteten Amplitudenbegrenzerstufe entfernt wurden, weiterverarbeitet. Das System II verfügt über eine positiv vorgespannte Kathode, die eine zusätzliche Begrenzung der Impulse bewirkt, so dass am Ausgang vollständig saubere Rechteckimpulse entstehen. Diese Rechteckimpulse sind aufgrund der zweifachen Phasendrehung phasengleich mit der Eingangsspannung. Im Anodenkreis werden die Impulse getrennt. Die steilen Flanken der Impulse erzeugen an einem Differentiationsglied (CR-Glied) die notwendigen Synchronisierimpulsspitzen zur Steuerung des Zeilenablenkoszillators. Gleichzeitig liefert ein doppeltes RC-Glied durch seine Integration die Synchronisierimpulse für den Bildablenkoszillator.
In Bild 18 wird ein zweistufiges Amplitudensieb dargestellt, das gleichzeitig die Erzeugung der Schwarzpegelspannung ermöglicht.
Die Schaltung in Bild 18 zeigt die Erzeugung der Schwarzpegelspannung. Das gemischte Bildimpulssignal, das von der Anode der Bildsignalendröhre abgegriffen wird, gelangt zum Steuergitter des Systems I der ECC 82. Durch eine deutlich negative Vorspannung und einen begrenzten Aussteuerungsbereich wird das Bildsignal in diesem System effektiv unterdrückt. Anschließend erfolgt durch das System II eine weitere Amplitudenbeschränkung durch den Gitterstrom. Gleichzeitig entsteht am Kathodenwiderstand des Systems I eine mittlere Gleichspannung, die als positive Vorspannung zum Steuergitter der Bildröhre geleitet wird. Diese Maßnahmen tragen zur Erzeugung der Schwarzpegelspannung bei und ermöglichen eine präzise Steuerung der Bildwiedergabe.
Eine interessante Möglichkeit zur Impulstrennung wird in der Schaltung Bild 19 (von Telefunken zum Patent angemeldet) gezeigt. Diese Schaltung ermöglicht es, aus einem Signalgemisch, bei dem die Synchronisierimpulse negativ sind (Bild 19, Punkt 1), diese Impulse vom Bildinhalt zu separieren.
Wenn vor der Trennstufe ein Verstärker verwendet wird, in dem die Gleichstromkomponente verloren geht, bietet diese Trennstufe die Möglichkeit, sie wieder einzuführen. Zu diesem Zweck werden die Spitzen der Synchronimpulse auf Erdpotential gehalten. Die Kathode der Bildröhre erhält eine positive Vorspannung, die der Sperrspannung der Bildröhre plus der Amplitude des Synchronimpulses entspricht. Die Differenz steht als Ug2-Spannung für die Bildröhre zur Verfügung. Diese Schaltung ermöglicht eine präzise Trennung der Synchronisierimpulse und erleichtert damit die korrekte Darstellung des Bildinhalts.
Das Signalgemisch wird über ein CR-Glied an die Kathode des Systems I der ECC 82 geleitet, wobei die Gitter-Kathoden-Strecke als Diode fungiert. Das Gitter dieses Systems ist durch einen Spannungsteiler positiv auf 10 bis 11 Volt vorgespannt. Falls die Amplitude der Synchronisierimpulse größer ist als 2,5 Volt (Bild 19 und Bild 20, Punkt 1), wird die Impulsamplitude am Ausgang (Bild 19 und Bild 20, Punkt 2) unabhängig von der Eingangsamplitude und dem Bildinhalt begrenzt.
Die Trennung der Impulse und die Begrenzung der Ausgangsamplitude erfolgen durch das Zusammenspiel beider ECC 82-Systeme.
Die Schaltung in Bild 19 (von Telefunken zum Patent angemeldet) präsentiert eine effektive Methode zur Impulstrennung. Mit dieser Schaltung ist es möglich, aus einem Signalgemisch, in dem die Synchronisierimpulse negativ sind (Bild 19, Punkt 1), diese Impulse vom eigentlichen Bildinhalt zu trennen.
Durch das CR-Glied gelangt das Signalgemisch zur Kathode des Systems I der ECC 82, wobei die Gitter-Kathoden-Strecke als Diode fungiert. Das Gitter dieses Systems ist durch einen Spannungsteiler positiv auf eine Vorspannung von 10 bis 11 Volt eingestellt. Wenn die Amplitude der Synchronisierimpulse größer als 2,5 Volt ist (wie in Bild 19 und Bild 20, Punkt 1 dargestellt), wird die Impulsamplitude am Ausgang (Bild 19 und Bild 20, Punkt 2) unabhängig von der Eingangsamplitude und dem Bildinhalt begrenzt.
Die Trennung der Impulse und die Begrenzung der Ausgangsamplitude erfolgen durch das Zusammenspiel beider ECC 82-Systeme. Während der Impulsdauer ist das System I aktiv, während das System II inaktiv ist. Durch den hohen Anodenwiderstand des Systems I fällt die Anodenspannung auf einen Wert zwischen 2 und 10 Volt, abhängig von der Amplitude der Eingangsimpulse. Während der Zeit zwischen zwei Synchronisierimpulsen ist das System I inaktiv und das System II aktiv, da das Gitter g1 mit dem Anschluss a1 galvanisch verbunden ist. In dieser Zeit bildet sich an g1 bzw. a1 eine Spannung aus, die der Kathodenspannung des Systems II entspricht (etwa 30 Volt). Dies geschieht, da das Gitter des Systems II stromführend ist und der Widerstand der Gitter-Kathoden-Strecke im Vergleich zu Ra1 vernachlässigbar klein ist. An g2 stehen negative Synchronisierimpulse mit einer Amplitude zwischen 20 und 28 Volt zur Verfügung, je nachdem, wie sich die Amplitude der Synchronisierimpulse am Eingang zwischen 2,5 und 30 Volt ändert. Die Spitzen der Impulse werden durch das Hineinsteuern in den Gitterstrombereich festgehalten. Auf diese Weise werden die Synchronisierimpulse aus dem Bildsignal herausgeschnitten, während gleichzeitig die Amplitude des herausgeschnittenen Teils begrenzt wird.
Eine zusätzliche Begrenzung der Ausgangsamplitude erfolgt durch das System II, das so dimensioniert ist, dass es bereits durch die kleinste Amplitude (20 Volt) des negativen Synchronisierimpulses durchgesteuert wird. Dadurch bleibt die Ausgangsamplitude unabhängig von der Eingangsamplitude begrenzt und gewährleistet eine präzise Trennung der Impulse.
Das Gitter einer weiteren Trennröhre (EF 80) wird mit dem Signalgemisch versorgt. Die EF 80 erhält eine negative Vorspannung von 10 bis 11 Volt, so dass die restlichen Zeilenimpulse im Sperrbereich dieser Röhre liegen und an ihrer Anode nur die überhöhten negativen Vertikalimpulse auftreten. Diese überhöhten Impulse werden über einen Kondensator von 100 pF zur Anode des Vertikalsperrschwingers geleitet, um die Synchronisierung zu ermöglichen.
Die Prinzipschaltung in Bild 21 zeigt die Erzeugung der Sägezahnspannung für die Bildablenkung und die Synchronisierung der Bildfrequenz mittels einer ECC 82. Das System II fungiert als Sperrschwinger, dessen Frequenz durch das RC-Glied bestimmt wird. Der auf die Bildfrequenz abgestimmte Schwingkreis LC, der sich in der Anodenleitung befindet, hat die Aufgabe, die Frequenz zu stabilisieren, um sicherzustellen, dass der Oszillator bei fehlenden Synchronisierimpulsen nicht aus dem Takt gerät. Die Oszillatorstufe arbeitet in einer Dreipunktschaltung, indem sie die zwischen Anode und Gitter liegende Spule im Punkt P anzapft.
Die vom Oszillator erzeugte Sägezahnspannung und die vom Impulsverstärker gelieferte Synchronisierspannung werden an das Gitter des Systems I geführt. Die Synchronisation erfolgt durch die Abstimmung der Lage der Synchronisierimpulse im Verhältnis zur steilen Flanke der Sägezahnspannung. Eine Änderung der Position dieser beiden Spannungen zueinander verändert den mittleren Anodenstrom des Systems I. Dadurch wird über R2 und R3 die Vorspannung des Systems II verschoben.
Um die Frequenz des Sperrschwingers nachzustellen, wird die Vorspannung des Systems II über R2 und R3 verschoben. Das im Kathodenkreis des Systems I platzierte RC-Glied gewährleistet eine konstante Frequenz des Zeilenablenkoszillators, auch wenn die Synchronisierspannung ausfällt. Darüber hinaus unterdrückt das RC-Glied kurzzeitige Störimpulse. Eine praktische Ausführung dieser Schaltung ist in Bild 22 dargestellt.
Bild 23 zeigt einen Zeilenkipposzillator mit einer katodengekoppelten Multivibrator-Schaltung. Die beiden Systeme sind über einen gemeinsamen Kathodenwiderstand verbunden. Die Einstellung der Zeilenfrequenz erfolgt durch die Änderung des Gitterableitwiderstands von System II mittels eines Doppelpotentiometers. Die Amplitudenregelung erfolgt im Bildteil. Die Synchronisierung erfolgt durch die vom Synchronisierteil gelieferten Impulse am Steuergitter des Systems I.
Der Bildkipposzillator nach Bild 24 ist nach dem gleichen Prinzip wie der katodengekoppelte Multivibrator geschaltet. Hier wird die Amplitudenregelung durch die Änderung des Anodenwiderstands von System II vorgenommen.
8. ECL 80 Triode-Endpentode
Die ECL 80 ist eine universell verwendbare Nf-Verbundröhre mit einem Triodensystem mit mittlerem Durchgriff (5%) und einem 3,5-W-Pentodensystem. Sie bietet eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten im Nf-Synchronisier- und Ablenkteil des Fernsehempfängers:
- Das Triodensystem kann als Nf-Vorverstärker im Tonkanal, Amplitudensieb, Trennröhre für Synchronisierimpulse, Amplitudenbegrenzer, Synchronisier-Impulsverstärker oder Kippspannungsoszillator für Zeile oder Bild in Sperrschwinger- oder Multivibratorschaltung eingesetzt werden.
- Das Pentodensystem eignet sich als Endröhre im Tonkanal, Amplitudensieb, Trennröhre, Synchronisierimpulsverstärker und Bildablenkverstärker.
- Durch die Kombination von Trioden- und Pentodensystem kann die ECL 80 als Kippspannungsgenerator für Zeile oder Bild in einer Multivibratorschaltung verwendet werden.
Eine Schaltung für den Nf-Teil eines Tonkanals mit der ECL 80 wird in Bild 25 dargestellt. Die Triode arbeitet als Nf-Vorstufe in RC-Kopplung und bietet eine Verstärkung von etwa dem Zehnfachen, sodass eine Eingangsspannung von etwa 0,4 V ausreicht, um die Endpentode vollständig auszusteuern.
Um Verkopplungen über einen gemeinsamen Widerstand in der Katodenzuleitung zu vermeiden, wird empfohlen, eine halbautomatische Vorspannungserzeugung durch den Abgriff der Gittervorspannung an einem Widerstand Rv in der Minusleitung des Netzteils zu verwenden. Dieser Widerstand sollte entweder zwischen den Siebkondensatoren des Netzteils platziert werden oder durch einen Entkopplungskondensator mit hoher Kapazität überbrückt werden. Zusätzlich sollte die Gittervorspannung des Triodenteils durch ein Siebglied entkoppelt werden. Um Schwingneigungen durch die kapazitive Kopplung zwischen den beiden Anoden zu vermeiden, ist es erforderlich, eine kleine Kapazität zwischen Anode und Gitter der Triode einzuschalten. Die Anwendung einer Gegenkopplung zwischen den beiden Anoden (z. B. 0,2 MQ) kann die Schwingneigung bekämpfen und den Klirrfaktor erheblich reduzieren. Die erzielbare Ausgangsleistung des Endsystems von 1,25 bis 1,75 W ist in den meisten Fällen ausreichend für die Ansprüche an die Lautstärke eines Fernsehempfängers. Bei Bedarf an einer höheren Ausgangsleistung kann die Endpentode PL 82 verwendet werden.
Bild 26 zeigt eine Synchronisierimpuls-Verstärkerstufe mit zweifacher Amplitudenbegrenzung. Die Bildsignalspannung... (Der Satz ist unvollständig und sollte fortgesetzt werden.)
Um Verkopplungen über einen gemeinsamen Widerstand in der Katodenzuleitung zu vermeiden, wird empfohlen, eine halbautomatische Vorspannungserzeugung durch den Abgriff der Gittervorspannung an einem Widerstand Rv in der Minusleitung des Netzteils zu verwenden. Dieser Widerstand sollte entweder zwischen den Siebkondensatoren des Netzteils platziert werden oder durch einen Entkopplungskondensator mit hoher Kapazität überbrückt werden. Zusätzlich sollte die Gittervorspannung des Triodenteils durch ein Siebglied entkoppelt werden. Um Schwingneigungen durch die kapazitive Kopplung zwischen den beiden Anoden zu vermeiden, ist es erforderlich, eine kleine Kapazität zwischen Anode und Gitter der Triode einzuschalten. Die Anwendung einer Gegenkopplung zwischen den beiden Anoden (z. B. 0,2 MQ) kann die Schwingneigung bekämpfen und den Klirrfaktor erheblich reduzieren.
Die erzielbare Ausgangsleistung des Endsystems liegt im Bereich von 1,25 bis 1,75 W, was für die meisten Anforderungen an die Lautstärke eines Fernsehempfängers ausreichend ist. Bei Bedarf an einer höheren Ausgangsleistung kann die Endpentode PL 82 eingesetzt werden.
Bild 26 zeigt eine Synchronisierimpuls-Verstärkerstufe mit zweifacher Amplitudenbegrenzung. Die Bildsignalspannung... (Der Satz ist unvollständig und sollte fortgesetzt werden.) Der Aussteuerbereich des Schirmgitters (Rg2 = 1 MQ) ist so klein (ca. 2 V), dass die unerwünschte Bildmodulation durch Übersteuerung des Kennlinienfußpunkts unterdrückt wird. An der Anode der Pentode treten die Impulse in negativer Phase mit einer Amplitude von etwa 45 V (Spitze-Spitze) auf. Durch das positiv vorgespannte Steuergitter der Triode werden sie erneut begrenzt und erscheinen an der Anode der Triode in positiver Phase mit einer Amplitude von ca. 75 V (Spitze-Spitze).
Eine vergleichbare Schaltung wird in Bild 27 dargestellt. Das Steuergitter des Pentodenteils ist hier ebenfalls positiv vorgespannt, indem der Gitterableitwiderstand mit dem Schirmgitter verbunden ist. Die Amplitudenbegrenzung am Steuergitter der Triode erfolgt mithilfe eines Schleifers, der als Gitterableitwiderstand fungiert. Gleichzeitig findet an der Anode der Pentode die Impulstrennung statt. Über das RC-Glied in der Gitterzuleitung wird der Bildimpuls erzeugt, während die Zeilenimpulse von der Anode aus zum Zeilenimpulsverstärker weitergeleitet werden. Um sicherzustellen, dass die Zeilenimpulse vollständig ausgeschleift werden, wird der Anodenwiderstand der Triode mit einer Kapazität überbrückt.
Die Kombination einer Bildimpuls-Verstärkerstufe mit dem Kippspannungsoszillator für die Bildablenksteuerung wird in Bild 28 dargestellt. Durch ein vorgeschaltetes doppeltes Amplitudensieb (ECC 82) werden die Synchronisierimpulse von der Bildmodulation befreit und gelangen über ein dreistufiges Integrationsglied an das Steuergitter der Pentode, die als Impulsverstärker geschaltet ist. Nach entsprechender Verstärkung werden sie über einen kapazitiven Spannungsteiler in den Gitterkreis der Triode eingekoppelt. Die Triode fungiert als Sperrschwinger. Der notwendige Frequenzabgleich für die Synchronisierung erfolgt über das Potentiometer P, das einen Teil des Gitterableitwiderstands bildet. Die Sägezahnspannung wird über einen ohmschen Widerstand, der in Reihe mit der Transformatorwicklung geschaltet ist, abgegriffen und zur als Endverstärker geschalteten Pentode PL 82 geleitet.
Eine Schaltung, bei der der Triodenteil als Sperrschwinger und der Pentodenteil direkt als Endstufe für die Vertikalablenkung arbeitet, wird in Bild 29 gezeigt. Die Synchronisierimpulse, die vom Amplitudensieb (ECL 80) geliefert werden, bauen den Bildimpuls an dem doppelten Integrationsglied im Eingangskreis der Triode auf. Dieser gelangt an den ohmschen Widerstand, der in Serie mit der Rückkopplungsspule liegt, und synchronisiert die Sägezahnspannung, die vom Triodenoszillator erzeugt wird. Diese Schaltung arbeitet mit einer erhöhten Spannung von 480 V, die durch die Boosterwirkung in der Bildablenkendstufe erzeugt wird. Dadurch reicht die Kippspannung, die vom Oszillator erzeugt wird, aus, um das Pentodensystem der ECL 80 auszusteuern und die Ablenkung der Bildröhre MW 56-22 zu steuern.
Ein RC-Glied, das durch den Ladekondensator Cl gebildet wird, liegt in Reihe und erzeugt einen negativen Spannungsimpuls, der die Pentode während des Sägezahnrücklaufs sperrt. Durch die Gegenkopplung des Pentodensystems wird die erforderliche parabelförmige Anodenstromkurve zur Erzielung eines linearen Spulenablenkstroms erreicht. Diese kann über das Potentiometer Pl eingestellt werden. Das Katodenpotentiometer P2 dient demselben Zweck. Ein RC-Glied, das parallel zur Primärwicklung des Ausgangstransformators liegt, begrenzt die Spitzenspannung während des Rücklaufs auf 1200 V. Parallel zur Sekundärwicklung liegt ein Kondensator, der Störimpulse während des Zeilenrücklaufs unterdrückt.
Eine ähnliche Schaltung, die jedoch mit der üblichen Betriebsspannung von 180 V arbeitet, wird in Bild 30 gezeigt. Diese Schaltung ist für eine Bildröhre mit einem Rechteckbild und einem kleineren Ablenkwinkel (z. B. MW 31-16) ausreichend. Die Triode fungiert wieder als Sperrschwinger, der durch die Impulse synchronisiert wird. Durch den Anschluss des Ladewiderstands Rl im Gitterkreis an die positive Spannung wird ein linearer Anstieg der Kippspannung erreicht. Die Endpentode wird durch den Gitterkreis der Triode ausgesteuert. Sie ist stark gegengekoppelt, um die erforderliche Parabelform des Sägezahns zu erzeugen. Durch den Kondensator C erhält das Steuergitter der Pentode während des Bildrücklaufs den negativen Impuls, der für die Sperrung der Röhre erforderlich ist.
Bild 31 präsentiert eine weitere Schaltung dieses Typs. Die Triode fungiert als Sperrschwinger und wird an ihrer Anode synchronisiert. Der Pentodenteil dient als Endstufe für die Bildablenkung.
In Bild 32 wird eine Multivibratorschaltung gezeigt, die zur Erzeugung der Sägezahnspannung für die Zeilenablenkung verwendet wird. Der Multivibrator enthält RC-Glieder mit unterschiedlichen Zeitkonstanten, wodurch der Anstieg der Sägezahnkurve wesentlich langsamer erfolgt als der Rücklauf (asymmetrische Multivibratorschaltung). Die von einem Amplitudensieb gelieferten Synchronisierimpulse gelangen in den Gitterkreis des Pentodensystems und bewirken dort die Synchronisation. Die Frequenzstabilität des Oszillators wird durch einen im Anodenkreis der Triode platzierten Schwingkreis verbessert, der exakt auf die Zeilenfrequenz von 15.625 Hz abgestimmt ist. Im Anodenkreis der Pentode entsteht eine Sägezahnspannung von ca. 140 V (Spitze-Spitze), die zur Aussteuerung der PL 81 erforderlich ist.
Bild 33 zeigt eine vereinfachte Schaltung eines Zeilenablenk-Multivibrators. Diese Schaltung arbeitet erneut mit einer asymmetrischen Anordnung, bei der RC-Glieder mit unterschiedlichen Zeitkonstanten verwendet werden. Die Frequenzeinstellung erfolgt im Gitterkreis der Pentode, während die Amplitudenregelung (Zeilenbreite) im Anodenkreis erfolgt.
Schließlich wird in Bild 34 eine Zeilenablenk-Oszillatorschaltung mit automatischer Frequenznachstimmung gezeigt (Grundig). Es sind jedoch keine weiteren Einzelheiten über die genaue Funktionsweise dieser Nachstimmanordnung bekanntgegeben worden.
9. EF 85 Steile UHF-Pentode
Dieses Bauteil mit einer Spannung von 6,3 Volt und einem Strom von 0,3 Ampere ist indirekt geheizt und passt in den Nooal-Pico-9-Sockel. Es bietet verschiedene Anwendungsmöglichkeiten im Fernsehempfänger. Dazu gehören die UHF-Vorverstärkung, die additive Mischung, die Verstärkung des Bild- und Ton-ZF-Signals, die Amplitudenbegrenzung, die Vorverstärkung des Bildsignals, die Endverstärkung des Bildsignals, die Amplitudensiebung, die Schwarzpegelgewinnung und die NF-Vorverstärkung.
Dieses Bauteil hat einen Widerstand für die NF-Vorverstärkung von etwa 1 kOhm und günstige Systemkapazitäten von etwa 7,5 pF und 3,3 pF. Diese Eigenschaften machen es besonders gut geeignet für die UHF-Verstärkung und die Verstärkung von Breitbandsignalen. Die doppelt herausgeführte Kathodenzuleitung ermöglicht es, die Eingangsdämpfung, die durch die Kathodeninduktivität verursacht wird, zu reduzieren. Dies kann entweder durch die Parallelschaltung beider Zuleitungen oder durch die Trennung der Zuleitungen vom Gitter- und Anodenkreis erreicht werden.
Das günstige Verhältnis zwischen Signal und Rauschen (ca. 0,7 ohne Berücksichtigung von Schaltungskapazitäten) schafft die Voraussetzungen für eine Verstärkung über einen breiten Frequenzbereich.
Die EF80 weist im Vergleich zur ECC81 in VHF-Stufen eine geringere Eingangsdämpfung und ein höheres Rauschen auf, bietet jedoch bei optimaler Anpassung mit einem System eine ähnliche Verstärkung wie die ECC81 in einer Cascode-Schaltung.
In Bild 35 ist das Grundschema einer UHF-Vorstufe im 65-MHz-Band dargestellt. Der Eingangstransformator ist auf beiden Seiten auf 65 MHz abgestimmt, ebenso wie der Anodenkreis. Die Kopplung an die Antennendipol erfolgt kapazitiv und wird über einen Eingangsübertrager an den Antennenwiderstand angepasst. Der Anodenkreis ist über eine RC-Kopplung mit der Mischstufe verbunden. Die Verstärkung der UHF-Stufe wird zusammen mit den ZF-Stufen zur Einstellung der Bildhelligkeit durch Änderung der Gittervorspannung geregelt.
Die erzielbare Verstärkung hängt vom Eingangswiderstand der nachfolgenden Stufe ab, der parallel zum Anodenwiderstand liegt. Eine optimale Verstärkung kann durch Anpassung, beispielsweise durch Übertragerkopplung, erreicht werden. Praktisch beträgt die Verstärkung bei effektiven Anodenwiderständen von etwa 0,5 kOhm das 2- bis 4-fache. Die maximale Resonanz im Antennenkreis wird durch Anpassung bei einem optimalen Übersetzungsverhältnis (Ü "Fsi) erreicht, das von der verwendeten Röhre abhängt.
Im Fernsehempfänger erfolgt die Zwischenfrequenzverstärkung. Die beiden UHF-Träger, nämlich der AM-Bildträger und der FM-Tonträger im Abstand von 5,5 MHz, werden in der Mischstufe mit einer Oszillatorfrequenz überlagert. Dadurch entstehen zwei ZF-Träger, die ebenfalls im Abstand von 5,5 MHz liegen. Da die Oszillatorfrequenz in der Regel höher gewählt wird als die Eingangsfrequenzen, umkehrt sich die Frequenzreihenfolge. Das bedeutet, dass die Ton-ZF kleiner ist als die Bild-ZF.
Das Schema des Überlagerungsvorgangs wird in Bild 37 für den Empfang des Fernsehkanals 1 (174-181 MHz) dargestellt, wobei die Ton-ZF auf 18,5 MHz festgelegt ist. Dafür wird eine Oszillatorfrequenz von 199,25 MHz benötigt, um den Bildträger auf 24 MHz zu transponieren. In den bekannten deutschen Fernsehgeräten werden für den Bildträger folgende ZF-Werte verwendet: 23,5 - 23,75 - 25,7 - 26 - 26,6 - 26,75 - 27,25 - 27,75 und 37,5 MHz (gültig für Mitte 1952). Der Ton-ZF-Träger liegt jeweils 5,5 MHz unter diesem Wert.
Für die ZF-Verstärkung des Tonträgers gibt es zwei verschiedene Verfahren (Bild 38). Von den 1952 bekannten 34 deutschen Empfängern verwenden 26 eine Schaltung (a), bei der Bild- und Ton-ZF nach der ersten oder zweiten ZF-Stufe getrennt und jeweils in einem eigenen ZF-Kanal verstärkt werden. Dadurch ist eine ein- bis zweifache Endverstärkung des Bild- und Tonsignals nach der Demodulation ausreichend.
Im sogenannten Differenzträgerverfahren (Intercarrier-System), das in den restlichen 8 Geräten verwendet wird, werden zunächst die Bild- und Ton-ZF gemeinsam bis zur Bild-Demodulation verstärkt. In der Demodulatorstufe BD wird dann der Ton-ZF-Träger fi'i durch Überlagerung mit dem Bild-ZF-Träger erneut auf eine zweite Ton-ZF fT2 von 5,5 MHz transponiert. Diese wird am Ausgang des Bildsignalverstärkers abgenommen, in einem FM-Tonkanal verstärkt und demoduliert. Durch dieses Verfahren kann mindestens eine Röhre im Tonkanal eingespart werden, da die Eingangsspannung des Tonkanals hier wesentlich höher ist. Außerdem ist die Ton-ZF unabhängig von Frequenzschwankungen des Oszillators und weniger anfällig für Störungen, weshalb dieses Verfahren zweifellos in Zukunft verstärkt verwendet werden wird.
Beim Differenzträgerverfahren werden derzeit für den Bild-ZF-Träger unter anderem die Frequenzen 27,75 - 26 - 26,2 - 26,5 MHz verwendet, während die Frequenz des Tonträgers im gemeinsamen ZF-Kanal wieder um 5,5 MHz niedriger liegt.
Die Bandbreite des Bild-ZF-Teils wird entsprechend der bis zu 5,5 MHz reichenden Bildmodulation zwischen 4 und 5,5 MHz gewählt, während für den Ton-ZF-Teil, um das FM-Band durchzulassen, eine Bandbreite von 150 bis 200 kHz ausreicht, bei einer maximalen Frequenzhub von 75 kHz.
Die Verstärkerstufen des Bild-ZF-Kanals müssen daher hohe Anforderungen hinsichtlich der Kurzwellen-Breitbandverstärkung erfüllen. Um die erforderliche breite Durchlasskurve zu erreichen, können nur relativ kleine Außenwiderstände verwendet werden, die trotz der hohen Steilheit der EF80 nur eine etwa 10-fache Stufenverstärkung ergeben.
Die erforderliche Anzahl von Stufen im ZF-Kanal ergibt sich aus der gewünschten Eingangsempfindlichkeit, der benötigten Ausgangsspannung für den Bilddemodulator und der Vorverstärkung in der Misch- und HF-Vorstufe.
Der Bilddemodulator benötigt zur Aussteuerung einer Bildröhre mit direkter Sicht und einstufiger Bildsignalverstärkung eine ZF-Spannung von etwa 2 Veff. Die Vorverstärkung in der Misch- und HF-Vorröhre kann auf etwa 20-fach angesetzt werden. Dadurch ergeben sich folgende Empfindlichkeitswerte (erforderliche Eingangsspannung für mittlere Bildhelligkeit):
- Bei 1000-facher ZF-Verstärkung: ca. 10 µV
- Bei 100-facher ZF-Verstärkung: ca. 100 µV
Um die Steilheit der Röhre voll auszunutzen und eine Durchlasskurve mit steil abfallenden Flanken zu erzielen, verwendet man abgestimmte Resonanzkreise, die durch ohmsche Parallelwiderstände so stark bedämpft werden, dass der berechnete Außenwiderstand entsteht.
Gemäß der Formel für Ra zeigt sich, dass die erzielbare Verstärkung bei einer festgelegten Röhre und Bandbreite umso höher ist, je kleiner die Parallelkapazität CP ist. Die untere Grenze wird durch die Röhren- und Schaltungskapazitäten bestimmt, für die man einen Richtwert von etwa 20 pF annehmen kann. Dieser Wert repräsentiert die Kreiskapazität, die mit der Induktivität L für die Resonanzbedingung übereinstimmen sollte.
Der Dämpfungswiderstand wird durch die entsprechende Wahl des Gitterableitungswiderstands der nachfolgenden Stufe erreicht. Im Ton-ZF-Teil kann aufgrund der deutlich geringeren Bandbreite ein wesentlich höherer Außenwiderstand gewählt werden, sodass man zur Verbesserung der Stabilität höhere Kreiskapazitäten von bis zu 50 pF verwenden kann. Dennoch erreicht man bei Außenwiderständen von 10 bis 25 kOhm und bei üblicher Bandfilterkopplung immer noch Stufenverstärkungen von 50 bis 100-fach. Dadurch sind im Ton-ZF-Teil in der Regel 2 bis 3 ZF-Stufen ausreichend.
Die Kaskadenverstärkung im Bild-ZF-Teil, bei der die Resonanzkreise aller Stufen auf die gleiche Resonanzfrequenz abgestimmt werden, erfordert jedoch eine deutlich höhere Bandbreite für die einzelnen Kreise, da sich die Verluste in den einzelnen Stufen multiplizieren. Um sicherzustellen, dass die Durchlasskurve am Ausgang des ZF-Teils an den Bandenden einen Abfall von 3 dB (30%) aufweist, darf bei fünf in Kaskade geschalteten Einzelkreisen die Resonanzkurve jedes Kreises nur einen Abfall von 0,6 dB (7%) aufweisen. Dementsprechend muss die Bandbreite der Einzelkreise bei 4-stufiger Verstärkung auf das 2,27-fache und bei 5-stufiger Verstärkung auf das 2,56-fache erhöht werden.
Gemäß Bild 39 wird auf einer horizontalen Achse die Bandbreite B der gesamten Durchlasskurve in Bezug auf den Frequenzmaßstab aufgetragen, und über dem Mittelpunkt dieser Strecke wird ein Halbkreis gezeichnet. Dieser Halbkreis wird in so viele Teile unterteilt, wie Kreise vorgesehen sind. Vom Mittelpunkt jedes Kreisabschnitts wird senkrecht zur horizontalen Achse ein Lot gezogen. Die Lotpositionen geben direkt die erforderlichen Resonanzfrequenzen der einzelnen Kreise an. Gleichzeitig gibt die Höhe der Lote, gemessen am horizontalen Frequenzmaßstab, den halben Wert der jeweils benötigten Bandbreite b an.
Für die Berechnung der Bandbreiten und Frequenzabstände der Kreise bei den praktisch relevanten Fällen der 5- und 4-stufigen Verstärkung können folgende Formeln verwendet werden:
Die Reihenfolge der Kreise im ZF-Kanal ist grundsätzlich unwichtig.
Bei getrenntem Bild- und Ton-ZF-Kanal muss die Durchlasskurve des Bild-ZF-Teils so positioniert werden, dass der Bildträger ungefähr in der Mitte des oberen abfallenden Bereichs liegt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Bildmodulation ein teilweise unterdrücktes Seitenband (Vestigial-Sideband-System) aufweist (Bild 40a). Dabei sind beide Seitenbänder nur bis zu Modulationsfrequenzen von etwa 0,75 MHz in gleicher Stärke vorhanden, während für höhere Frequenzen nur das obere Seitenband übertragen wird. Dies würde dazu führen, dass die niedrigen Bildfrequenzen bei der Demodulation wesentlich höhere Amplituden aufweisen würden, als es ihrem tatsächlichen Verhältnis entspricht.
Wenn jedoch jener Frequenzbereich, der beide Seitenbänder enthält, auf den abfallenden Bereich der Durchlasskurve gelegt wird, wird dieser Effekt kompensiert. An der unteren Grenze des ZF-Bandes muss verhindert werden, dass der Tonträger-ZF in den Bild-Demodulator eindringt. Dies wird durch Absorptionskreise im ZF-Kanal erreicht, die auf die Ton-ZF abgestimmt sind. Weitere Absorptionskreise, die auf Frequenzen beiderseits der Durchlasskurve abgestimmt sind, dienen zur Unterdrückung von Störungen der Bildmodulation durch benachbarte Kanäle.
Beim Differenzträgerverfahren muss der Ton-ZF-Träger im gemeinsamen ZF-Kanal so abgeschwächt werden, dass er immer wesentlich kleiner ist als der Bildträger, um störende Amplitudenmodulation zu vermeiden. Dies wird durch eine abfallende Flanke der Durchlasskurve bei der Tonträgerfrequenz oder noch besser durch ein Resonanzfilter erreicht, dessen Frequenz etwas oberhalb des Tonträgers liegt.
In Bezug auf die Schaltungstechnik zeigt Bild 41 die Schaltung einer Eingangs-ZF-Stufe, in der Bild- und Tonträger gemeinsam verstärkt werden. Die Gittervorspannung wird zur Einstellung der mittleren Bildhelligkeit entweder manuell oder automatisch durch Änderung der Gittervorspannung geregelt. Für eine solche Regelung ist die EF80 in diesem Fall geeignet, obwohl sie keine spezielle Regelkennlinie besitzt, da die dadurch entstehenden größeren Verzerrungen sowohl für die Bildmodulation als auch für den FM-Tonträger unkritisch sind. Die Resonanzkreise werden durch die Induktivität L und die Schaltungskapazität Cp gebildet und durch den Gitterableitungswiderstand Rg der jeweils nachfolgenden Stufe bedämpft. Die Anoden-, Schirmgitter- und Regelspannungszuleitungen sind jeweils durch ein Hochfrequenz-Siebglied entkoppelt, um störende Rückwirkungen zu verhindern. In einigen Fällen genügt auch ein gemeinsames Entkopplungsglied für die Anoden- und Schirmgitterzuleitung. Bild 42 zeigt eine Variante mit einer induktiven Anodenkopplung an die nachfolgende Stufe.
Da die Abstimmkreise der Bild-ZF-Stufen eine sehr geringe Kreiskapazität aufweisen, sind Maßnahmen erforderlich, um die Kapazitätsänderung der Röhreneingangskapazität, die bei der Verstärkungsregelung auftritt, in akzeptablen Grenzen zu halten. Diese Kapazitätsänderung entsteht dadurch, dass die Raumladungswolke vor dem Steuergitter bei zunehmender negativer Vorspannung komprimiert wird und somit die effektive Gitter-Kathoden-Kapazität abnimmt. Bei vollständiger Regelung der Röhre auf einen Anodenstrom von Null nimmt die Eingangskapazität (Bild 45) von 9,4 pF auf 7,5 pF ab, was einer Verringerung im Verhältnis von 1 zu 1,5 entspricht. Bei einer Kreiskapazität von 20 pF würde dies eine Kapazitätsänderung von 10% bzw. eine Frequenzänderung von 5% ergeben, insbesondere bei gegenseitig abgestimmten Kreisen, was die Form der Durchlasskurve vollständig verändern könnte.
Eine Stufe für die ZF-Differenzträgerverstärkung, kombiniert mit einer Amplitudenbegrenzung, wird in Bild 45 dargestellt. Die vom Anodenkreis der Bildsignal-Endstufe über eine sehr kleine Kapazität entnommene Differenzträgerspannung gelangt nach einer einstufigen Verstärkung direkt zum demodulierenden Ratiodetektor. Die Amplitudenbegrenzung erfolgt durch das RC-Glied in der Gitterzuleitung und den begrenzten Aussteuerbereich aufgrund der stark reduzierten Schirmgitterspannung.
Der erforderliche steile Flankenabfall der Durchlasskurve des ZF-Bildkanals und insbesondere die Unterdrückung der Ton-ZF wird durch eine Reihe von Absorptionskreisen erreicht, die parallel zu den Abstimmkreisen der einzelnen Stufen geschaltet werden. Bild 46 zeigt das Prinzip eines solchen Absorptionskreises, der beispielsweise im Anodenkreis jener ZF-Stufe liegt, von der die Ton-ZF-Spannung abgegriffen wird.
Diese Absorptionskreise sollten eine möglichst hohe Güte aufweisen, um einen steilen Flankenabfall zu erzeugen. Dies kann erreicht werden, indem man eine kleine Induktivität Ls parallel zu einer Kapazität Cp' schaltet. Diese Parallelschaltung ergibt eine große scheinbare Induktivität L', die zusammen mit der geringen Serienkapazität Cs auf die Resonanzfrequenz abgestimmt ist (siehe das Zeigerdiagramm in Bild 46). An der Spule Ls dieses auf die Ton-ZF abgestimmten Absorptionskreises wird die ZF-Spannung für den Ton-ZF-Teil abgegriffen.
Eine alternative Möglichkeit besteht in der Anwendung eines Absorptionskreises (Bild 47), der als Parallelresonanzkreis Li-Ci mit dem Abstimmkreis L-Cp gekoppelt wird. Auch an diesem Kreis kann, wenn er auf die Ton-ZF abgestimmt ist, die Wechselspannung für den Tonkanal abgegriffen werden. Eine weitere Option ist die Verwendung eines Sperrkreises, der in die Gitterzuleitung einer Röhre eingeschleift wird.
Durch das Hinzufügen von fünf Absorptionskreisen, die auf die in Bild 48 angegebenen Frequenzen abgestimmt sind, kann die dargestellte Selektionskurve am Ausgang des Bild-ZF-Teils erreicht werden.
Bild 49 zeigt den Ausgangsverstärker eines zweistufigen Tonkanals (FM) mit anschließender Demodulation in der Phasenwinkel-Demodulatorröhre EQ 80. Da die EQ 80 eine vollständige Amplitudenbegrenzung bietet, ist eine Begrenzerfunktion in den ZF-Stufen nicht erforderlich. Die erste Stufe verwendet eine Bandfilterkopplung (Vd = 1,4), während die zweite Stufe über eine Anodendrossel Dr kapazitiv an den Primärkreis des Eingangsbandfilters der EQ 80 gekoppelt ist. Eine direkte Bandfilterkopplung würde ein RC-Glied am Gitter 5 der EQ 80 erfordern, was zu unerwünschter Gittergleichrichtung und entsprechender Dämpfung führen würde.
Die erste Stufe des Tonkanals liefert bei der gewählten Dimensionierung eine Verstärkung von 65-fach, während die zweite Stufe aufgrund der Dämpfung durch die EQ 80 nur eine Verstärkung von 10-fach bei einer Tonträgerfrequenz von 18,25 MHz bietet. Die für die Begrenzerwirkung der EQ 80 erforderliche effektive Wechselspannung am Gitter beträgt 8 V, die bei einer Eingangsspannung am Tonkanal von etwa 8 mV erreicht wird.
In Bild 50 ist eine Ton-ZF-Stufe mit Amplitudenbegrenzung für einen Phasendiskriminator-Demodulator dargestellt. Die Begrenzung wird durch das RC-Glied am Gitter und einen begrenzten Aussteuerbereich erreicht, der durch die stark reduzierte Schirmgitterspannung aufgrund des hohen Schirmgittervorwiderstands entsteht.
Ein Anwendungsbeispiel für die EF80 als einstufiger Bildsignalverstärker zwischen Bilddemodulator und Bildröhre wird in Bild 51 gezeigt. In Fällen, in denen keine besonders hohe Anforderungen an die Bandbreite gestellt werden und eine Ausgangsspannung der Bildmodulation von 60 V (Peak-to-Peak) ausreicht, wird sie anstelle der üblicherweise verwendeten PL85 eingesetzt.
In dieser Schaltung bietet die Röhre eine 12-fache Stufenverstärkung. Sie arbeitet mit Gleichstromkopplung (siehe Schaltung EB 41), wodurch eine Rückgewinnung der Schwarzpegelspannung im Anodenkreis nicht erforderlich ist. Die Einstellung der Grundhelligkeit erfolgt durch eine positive Vorspannung des Steuergitters der Bildröhre, die am Potentiometer P abgegriffen wird. Die Bildmodulationsspannung wird der Kathode der Bildröhre in positiver Phase zugeführt. Die Schaltung verfügt über eine 5-fache Kompensation zur Korrektur des Frequenzgangs. Die Induktivität L1 bildet zusammen mit der Eingangskapazität C1 der Röhre einen Serienresonanzkreis bei etwa 5 MHz, der eine Anhebung der Höhen bewirkt. Um Ein- und Ausschwingvorgänge zu unterdrücken, ist die Induktivität durch einen Parallelwiderstand bedämpft. Dieser Kreis wirkt gleichzeitig als ZF-Sperrkreis und als Höhenanhebung. Durch den geringen Wert des Kathodenkondensators C2 entsteht eine Rückkopplung bei niedrigen Frequenzen, die ebenfalls eine Anhebung der Höhen bei etwa 3,5 MHz bewirkt. Ebenso bewirkt die Induktivität L2 von 100 pH im Anodenkreis eine Anhebung des oberen Frequenzbereichs bis etwa 4,5 MHz.
Der Kondensator C in der Schaltung entspricht dem automatischen Einstellkondensator für die mittlere Bildhelligkeit. Die verstärkte Bildmodulationsspannung, einschließlich der Synchronisierungsimpulse, wird an der Anode der EF80 abgegriffen und über einen Trennwiderstand von 10 kΩ zum Amplitudensieb des Synchronisierteils geführt.
Die EF80 wird in der Schaltung nach Bild 52 zur Amplitudensiebung und zur Gewinnung der Schwarzpegelspannung verwendet. Durch einen hohen Kathodenwiderstand erhält das Steuergitter eine hohe negative Vorspannung, sodass nur die positiven Spitzen des Bildimpulsgemischs, das von der Bildendstufe abgenommen wird, die Kennlinie der EF80 aussteuern können. Das RC-Zeitkonstantenglied in der Kathode legt den Arbeitspunkt in den unteren Bereich der Kennlinie, um die Bildmodulation weitgehend zu unterdrücken. Praktisch gesehen erfolgt die Aussteuerung des Katodenstroms daher nur durch die Impulse. Dieser Strom fließt hauptsächlich zum Schirmgitter, das mit der vollen Betriebsspannung verbunden ist und durch den Widerstand Rb begrenzt wird. Der Teil der Katodenstromimpulse, der zur EF80 gelangt, erzeugt entsprechende Spannungsabfälle am Anodenwiderstand, die bei stärkeren Sendern im Wesentlichen den Schwarzpegel darstellen und bei geringerer Bildhelligkeit eine entsprechende Anhebung der Spannung bewirken.
Die EF80 wird in einigen Geräten zusammen mit der EBF80 zur NF-Vorverstärkung verwendet, insbesondere wenn die PL82 als Endröhre eingesetzt wird. In der Schaltung nach Bild 53 ermöglicht die EF80 eine Verstärkung von etwa 200-fach und ermöglicht somit eine effektive Gegenkopplung im NF-Teil.
Die Regelröhre EF85 könnte anstelle der EF80 in allen Stufen verwendet werden, in denen die Verstärkung durch manuelle oder automatische Änderung der Gittervorspannung geregelt wird. Die EF85 hat jedoch eine geringere Steilheit als die EF80, was zu einer geringeren Verstärkung führt. Da die Hf-Verzerrungen in FM-Tonempfängern nicht so kritisch sind wie in AM-Tonempfängern, wird die EF80 bevorzugt. Die Verwendung der EF85 würde die erforderliche Anzahl der Stufen um eine Stufe erhöhen.
10. EQ
Die EQ80 ist eine Röhre mit indirekter Heizung, einem 6,3V/0,2A Betrieb, und einem Noval-Pico-9-Sockel. Im Fernsehempfänger kann sie für automatische Amplitudenbegrenzung, FM-Demodulation und NF-Verstärkung eingesetzt werden.
Die EQ80 verfügt über ein 7-Gitter-System mit zwei Steuergittern (g5 und g5), einem Begrenzergitter (gl) und drei Schirmgittern (g2, g4, g6) sowie einem Bremsgitter (g7). Durch die Anwendung einer multiplikativen Doppelsteuerung über die beiden entkoppelten Steuergitter kann der Elektronenstrom zwischen Anode und dem vorliegenden Schirmgitter aufgeteilt werden. Die Zugspannung des Schirmgitters g2 bestimmt dabei den einströmenden Elektronenstrom, während die beiden Steuergitter die Stromverteilung zwischen Anode und Schirmgitter steuern. Durch eine geeignete negative Vorspannung der Steuergitter werden nur die positiven Halbwellen der Gitterwechselspannung genutzt, um Anodenstromimpulse zu erzeugen. Die negativen Halbwellen hingegen unterdrücken den Anodenstrom vollständig. Damit kann Anodenstrom nur fließen, wenn beide Steuergitter gleichzeitig einen positiven Momentanwert der Gitterwechselspannung aufweisen.
Die Demodulationswirkung der EQ80 basiert auf der Anbindung der beiden Steuergitter an die Primär- und Sekundärwicklung eines Bandfilters, der auf die FM-Trägerwelle abgestimmt ist. Im Resonanzfall, bei dem die Resonanzfrequenz des Bandfilters der Trägerfrequenz der FM-Schwingung entspricht, entsteht eine Phasenverschiebung von 90 Grad zwischen der Primär- und Sekundärspannung des Bandfilters. Wenn die Frequenz der modulierten FM-Schwingung von der Resonanzfrequenz des Bandfilters abweicht, kommt es zu einer Abweichung in der Phasenverschiebung.
Bei einer Verstimmung um den halben Wert der Bandbreite des Sekundärkreises weist die EQ80 Werte von 45 bzw. 1350 auf. Innerhalb einer Verstimmung von ±30° besteht ein weitgehend linearer Zusammenhang zwischen der Phasenwinkeländerung und der Verstimmung. Durch die Modulation bedingte Frequenzänderungen der FM-Schwingung führen dazu, dass die Breite der Anodenstromimpulse proportional zur Frequenzabweichung von der Trägerwelle zunimmt oder abnimmt.
Der Mittelwert der Anodenstromimpulse erzeugt an einem RC-Glied im Anodenkreis eine Anodenspannung, die im Takt der NF-Modulationsfrequenz schwankt.
Die Amplitudenbegrenzung der EQ80 beruht darauf, dass die Höhe der Anodenstromimpulse unabhängig von der Größe der Steuer- und Wechselspannungen wird, wenn deren Amplituden einen bestimmten Wert von etwa 8 V überschreiten. Unter dieser Bedingung werden Amplitudenänderungen der FM-Schwingung automatisch unterdrückt.
Ein besonderer Vorteil dieser Amplitudenbegrenzung besteht darin, dass sie unabhängig von Zeitkonstanten erreicht wird. Dadurch werden auch sehr kurzzeitige Impulse unterdrückt, auf die andere Begrenzerschaltungen möglicherweise nicht reagieren würden. Ein gewisser Nachteil ist jedoch der erforderliche Mindestwert der Eingangsspannung für eine effektive Begrenzung.Die NF-Ausgangsspannung der EQ80 ist ausreichend, um eine Endpentode mit hoher Steilheit direkt anzusteuern, sodass in den meisten Fällen keine separate NF-Vorstufe erforderlich ist, es sei denn, es wird eine moderate Gegenkopplung angestrebt.
Bild 57 zeigt die schematische Darstellung dieser Schaltung mit der EQ80.
Die EQ80 wird in dieser Schaltung als FM-Demodulator, Amplitudenbegrenzer und NF-Verstärker im Tonkanal eines Fernsehempfängers eingesetzt. Die ZF-Spannung wird über eine Drosselkopplung vom Anodenkreis der letzten ZF-Röhre abgenommen und kapazitiv an den Primärkreis des Bandfilters geführt, ähnlich wie bei der Verwendung der EF80. Der Sekundärkreis des Bandfilters ist durch einen Parallelwiderstand gedämpft, um die erforderliche Bandbreite zu erreichen. Die phasenverschobenen Steuerwechselspannungen der beiden Bandfilterkreise werden an die beiden Steuergitter g3 und g5 der EQ80 geführt. Die Schirmgitterspannung wird durch einen Spannungsteiler mit einem relativ hohen Querstrom eingestellt und konstant gehalten. Die NF-Spannung entsteht am Ladekondensator C im Anodenkreis, der gleichzeitig zur Höhenentzerrung dient. Diese NF-Spannung wird über einen Lautstärkeregler an die Endröhre geleitet.
11. EY 51 Einweg Implusgleichreichter
Die EY51 ist eine Röhre mit einer hohen zulässigen Sperrspannung von 17000 V und wird hauptsächlich zur Einweggleichrichtung im Fernsehempfänger verwendet. Sie dient zur Gleichrichtung der hohen Impulsspannungen, die während des Zeilenrücklaufs auftreten. Die Anode der EY51 ist am oberen Ende des Glaskolbens herausgeführt, was in Verbindung mit ihrer ungesockelten Ausführung eine ausreichende Überschlags- und Sprühfestigkeit gewährleistet. Die EY51 wird in einer Schaltung zur Hochspannungserzeugung eingesetzt, bei der die Rücklaufimpulsspannung durch eine Zusatzwicklung auf dem Ausgangstransformator auf den erforderlichen Wert transformiert wird. Dies erfolgt in einer Spartrafo-Schaltung. Die gleichgerichteten Spannungsimpulse werden durch ein Siebglied geglättet, wobei aufgrund der geringen Stromentnahme ein kleiner Ladekondensator ausreicht. Oft wird die Anodenkapazität der Bildröhrenanode dafür verwendet.
Die Heizung der EY51 erfolgt über eine spezielle Wicklung am Ausgangstransformator der Zeilenablenk-Endstufe. Dadurch wird vermieden, dass hohe Fadenspannungen auftreten, die bei der Einbindung der Gleichrichterröhre in den Heizkreis der anderen Verstärkerröhren Probleme verursachen würden.
Die Schaltung in Bild 58 zeigt die praktische Anwendung der EY51 in einer Einweggleichrichtung zur Erzeugung von Hochspannung. Die Rücklaufimpulsspannung wird durch eine Zusatzwicklung auf den Ausgangstransformator transformiert, um die erforderliche hohe Gleichspannung zu erzeugen. Die gleichgerichteten Spannungsimpulse werden durch ein Siebglied geglättet, und die Heizung der EY51 erfolgt über eine separate Heizwicklung mit ausreichender Isolationsfestigkeit. Die richtige Heizung der EY51 wird durch den Helligkeitsvergleich mit einer normal geheizten Röhre bei einer Spannung von 6,5 V eingestellt.
12. PCL 81 Triode
Die PCL81 ist eine Röhre mit indirekter Heizung und einem normalen Pico-9-Sockel. Sie findet Verwendung in verschiedenen Bereichen eines Fernsehempfängers.
In der Triodenkonfiguration wird die PCL81 für die Nf-Vorverstärkung, Amplitudensiebung, Vorverstärkung der Bildablenkimpulse, Horizontalablenk-Oszillator und Horizontalablenk-Vorverstärkung eingesetzt. Die Triode hat einen kleinen Durchgriff von 1,8% und eine hohe Spannungsverstärkung.
Das Pentodensystem der PCL81 hat eine Anodenverlustleistung von 6,5 Watt. Der Schirmgitterdurchgriff beträgt etwa 5,5%. Bei einer Betriebsspannung von 200 Volt liefert das Pentodensystem eine Nutzleistung von 2,4 Watt, bei 170 Volt noch 2 Watt. Die Leistungsfähigkeit des Pentodensystems ermöglicht es, in der Bildablenk-Endstufe mit der normalen Betriebsspannung auszukommen und reduziert die Belastung der Booster-Stufe (Energierückgewinnung in der Zeilenablenk-Endstufe).
Bild 59 zeigt eine kombinierte Schaltung einer Bildablenk-Oszillator-Endstufe mit der PCL81. Die Triode ist als Sperrschwinger geschaltet, wobei die Frequenz hauptsächlich durch die Komponenten Rp und Ci bestimmt wird. Die Synchronisierung erfolgt an der Anode, während C2 als Ladekondensator dient. Das Pentodensystem wird durch die Sägezahnspannung an C2 gesteuert und liefert über den Transformator AT den starken Sägezahnstrom für die Vertikalablenkspulen der Bildröhre. Aufgrund der relativ niedrigen Bildwechselfrequenz von 50 Hz wirken die Bildablenkspulen praktisch nur als ohmsche Belastung für die Endstufe, da ihr Blindwiderstand gering ist.
Um eine Linearisierung des Ablenkstroms zu erreichen, werden verschiedene Maßnahmen ergriffen. Eine zusätzliche Spannung wird durch die Spule Lz am Ausgangstransformator erzeugt, um den Ladestrom des Kondensators C2 annähernd konstant zu halten oder ihn so vorzuverzerren, dass die durch den Transformator und die Zeitkonstantenglieder entstehenden Verzerrungen kompensiert werden und eine lineare Strahlführung erreicht wird.
Eine Gegenkopplung im Pentodensystem, ebenfalls über die Wicklung Lz, verringert die Verzerrungen, die durch die Krümmung der Röhrenkennlinie entstehen. Die Linearität kann durch den Regler R2, R3, R4 eingestellt werden, um alle auftretenden Verzerrungen zu kontrollieren. R2 wird verwendet, um eine Zeilendehnung oder -drängung am Ende des Vertikalablaufs zu eliminieren, R3 dient zur Kompensation der dabei auftretenden Amplitudenänderungen und R4 verhindert eine lokale Dehnung oder Drängung der Zeilen am oberen Bildrand. Die Verbindung zwischen den Spulen L3 und L4 dient zur Unterdrückung von Störungen durch die Zeilenfrequenz. Mit dieser Schaltung kann der Schirm der Bildröhre bei einer Betriebsspannung von 230 V bis zu einer Anodenspannung von 12.000 V vollständig durchgezeichnet werden.
Bild 60 zeigt den Nf-Teil des Tonkanals mit einer PCL81. Die Gittervorspannung von -6 V wird halbautomatisch durch einen Widerstand im Netzteil erzeugt und für die Triode durch einen Spannungsteiler auf -1,5 V reduziert. Zwischen den Anoden beider Systeme ist eine frequenzunabhängige Gegenkopplung vorgesehen.
In Bild 61 wird eine ähnliche Schaltung gezeigt. In dieser Schaltung wird die Gittervorspannung der Pentode durch einen gemeinsamen Kathodenwiderstand erzeugt und für die Triode durch eine Gegenspannung, die vom Demodulator (Ratio-Detektor) geliefert wird, auf den erforderlichen Wert reduziert. Die Gegenkopplung zwischen den beiden Anoden ist variabel und dient gleichzeitig zur Klangregelung. Die Anodenspannung wird vor einer Siebdrossel im Netzteil abgenommen.
Um eine Nf-Verstärkung über beide Systeme zu ermöglichen, darf der resultierende Wechselstromwiderstand am Kathodenwiderstand 0,5 Mß nicht überschreiten. Um Selbstschwingungen zu vermeiden, sollte die Röhrenfassung eine Abschirmung enthalten, die den unteren Teil des Röhrenkolbens umgibt und mit Masse verbunden ist.
Um UKW-Störschwingungen zu vermeiden, ist es notwendig, unmittelbar vor das Steuergitter einen Schutzwiderstand von mindestens 1 kß zu schalten. Zusätzlich kann vor das Schirmgitter ein Schutzwiderstand von mindestens 500 ß geschaltet werden. Diese Maßnahmen dienen der Unterdrückung von unerwünschten Schwingungen und Störungen im UKW-Bereich.
13. PL 81 Spezieal
Die PL 81-Röhre wird in Zeilenablenk-Endstufen eingesetzt und erfüllt die spezifischen Anforderungen dieser Anwendung. Sie verfügt über eine hohe Anodenspannungsfestigkeit von 7000 V und eine außergewöhnlich hohe Anodenstromaussteuerfähigkeit von bis zu 380 mA bei 170 V. Dadurch kann sie den hohen Selbstinduktionsspannungen während des Zeilenrücklaufs (bis zu 5000 V) standhalten und den erforderlichen Spitzenstrom (150 bis 250 mA) während des Zeilenhinauf liefern. Die hohe Stromaussteuerfähigkeit macht sie auch für den Einsatz in Gegentakt-B-Schaltungen geeignet, bei denen mit zwei 8-W-Pentoden und einer Betriebsspannung von 200 V eine Nutzleistung von bis zu 20 W erzielt werden kann. Für Eintakt-A-Verstärkung ist sie dagegen weniger geeignet.
Eine Zeilenablenkschaltung mit einer PL 81 ist in Bild 62 dargestellt. Das Steuergitter der Röhre empfängt die synchronisierte Sägezahnspannung vom Kipposzillator. Diese Steuerspannung weist aufgrund der hohen Anodenspitzenspannung der PL 81 einen hohen Sperrimpuls von etwa 140 V auf. Die Kurvenform der Steuerspannung wird zur Kompensation der durch die Röhre verursachten Verzerrungen entsprechend vorgeverzerrt. Die Anode ist mit einem Anzapfpunkt des Ausgangstransformators verbunden, dessen gesamte Wicklung die transformierten Impulse für die Hochspannungs-Gleichrichterröhre (DY 80) liefert. An einem anderen Anzapfpunkt oder einer anderen Wicklung befinden sich die Schalt-Diode (PY 80, PY 81 oder PY 85) und die Zeilenablenkspulen der Bildröhre.
In der beschriebenen Schaltung liegt die Anode der PL 81 an einer überhöhten Gleichspannung von 400 bis 480 V, die durch die Wirkung der Schaltdiode erzeugt wird. Das Schirmgitter hingegen erhält lediglich die normale Netzgleichrichtung mit einer Gleichspannung von maximal 200 V.
Die Funktion dieser Schaltung besteht darin, den Ablenkspulen einen möglichst linearen Sägezahnstrom mit einer Stärke von bis zu 1 A zuzuführen. Eine detaillierte Erläuterung hierzu erfolgt bei der Besprechung der Schaltdioden (PY 80 usw.).
Zur Überlastungssicherung der PL 81 sind ein Kathodenwiderstand und ein oft nicht entkoppelter Schirmgittervorwiderstand vorgesehen. Der Kathodenwiderstand verhindert eine Überlastung der Anode, wenn die Steuerimpulse ausbleiben. Der Schirmgitterwiderstand begrenzt die Belastung des Schirmgitters und hält den Arbeitspunkt während des Zeilenhinauf auf dem Knick der Anoden-Kathoden-Kennlinie. Dadurch wird ein relativ niedriger Innenwiderstand des Hochspannungsgleichrichterteils (ca. 5 MΩ) gewährleistet und eine störende Rückwirkung der schwankenden Bildmodulation auf die Linearität der Zeilenablenkung verhindert.
14. PL 82 Endpentode hoher Steilheit 9-W
Die PL 82 ist eine Röhre mit einer Heizspannung von 16,5 V und einem Heizstrom von 0,5 A. Sie besitzt einen normalen Pico-9-Sockel und findet Verwendung in einem Fernsehempfänger für die Nf-Endverstärkung und die Bildablenk-Endverstärkung (vertikale Strahlführung). Die elektrischen Eigenschaften der PL 82 ähneln weitgehend denen der Endpentode UL 41. Sie wurde jedoch robuster aufgebaut, um Klingeffekte zu vermeiden. Im Vergleich zur ECL 80 liefert sie eine wesentlich höhere Sprechleistung in der Tonendstufe und kann als Bildablenk-Endröhre einen Spitzenstrom erzeugen, der etwa dreimal größer ist.
Die Aufgabe der Bildablenk-Endstufe besteht darin, den Ablenkspulen der Bildröhre einen möglichst linearen Sägezahnstrom von 300 bis 400 mA (Spitze-Spitze) zuzuführen. Da die Bildwechselfrequenz nur 50 Hz beträgt, kann man davon ausgehen, dass die Ablenkspulen hauptsächlich ohmsch belastet werden. Üblicherweise haben Ablenkspulen eine Induktivität von 50 mH, was einem Blindwiderstand von nur 15 Ω entspricht, während der Wicklungswiderstand einen Wert von 50 Ω aufweist.
Die Dimensionierung der Endstufe muss so erfolgen, dass der Anstieg des Stroms möglichst mit dem Beginn der Ablenkperiode zusammenfällt und dass die Anodenspannung am Ende der Periode einen Wert von etwa 50 V nicht unterschreitet, um eine unzulässig hohe Stromaufnahme des Schirmgitters zu vermeiden. Der Verlauf der Anodenstromkurven wird durch das Verhältnis der Zeitkonstante des Anodenkreises (primäre Induktivität geteilt durch den transformierten Belastungswiderstand) zur Dauer der Ablenkperiode bestimmt. Eine optimale Betriebseinstellung ergibt sich bei einem Verhältnis dieser beiden Zeiten von etwa 0,5.
Bei der praktischen Dimensionierung einer Bildablenk-Endstufe mit der PL 82 können folgende Werte verwendet werden: Die Ablenkspule hat einen Widerstand von 50 Ω und eine Induktivität von 50 mH. Der Ausgangstransformator hat ein Übersetzungsverhältnis von 7:1, eine primäre Induktivität von 30 H und einen Widerstand von 500 Ω sowie eine sekundäre Induktivität von 15 Ω. Bei einer Betriebsspannung von 170 V beträgt der mittlere Gleichstrom der Röhre etwa 18 mA, und der Spitzenstrom am Ende der Ablenkperiode liegt bei etwa 50 mA.
Die Schaltung einer Bildablenk-Endstufe mit der PL 82 ist in Bild 63 dargestellt. Die vom Bildablenk-Oszillator gelieferte synchronisierte Sägezahnspannung wird dem Steuergitter zugeführt, das durch einen vorgesetzten Katodenwiderstand vorgespannt ist. Das Schirmgitter wird mit der normalen Gleichspannung versorgt, während die Anode die überhöhte Spannung von etwa 400 V über die Schalterdiode erhält. Der von der Röhre gelieferte Sägezahnstrom wird durch den Ausgangstransformator auf den erforderlichen Wert transformiert und den Bildablenkspulen zugeführt.
Die erforderliche Linearität des Ablenkstroms wird durch Vorverzerrung der Steuerspannung und durch zusätzliche Korrekturglieder im Gitter- und Anodenkreis der PL 82 erreicht. Die variable Gegenkopplung zwischen Anode und Steuergitter ermöglicht eine Einstellung der Linearität. Mit dem Eingangsregler kann die Amplitude (Bildhöhe) eingestellt werden.
Die Bildablenk-Endstufe mit der PL 82 in Triodenschaltung ist in Bild 64 dargestellt. Die Anodenspannung wird von der Boosterschaltung abgenommen und nach dem Siebglied auf einen Wert von 320 V angenommen. Ein RC-Glied im Gitterkreis und eine Gegenkopplung von der Sekundärseite des Ausgangstrafos an die Kathode erzeugen die gewünschte Form der Stromkurve. Der regelbare Teil des Kathodenwiderstands ermöglicht die Einstellung der Linearität. Die Regelung der Bildhöhe erfolgt durch ein Potentiometer in Serie mit dem Außenwiderstand der Vorröhre.
Die Nf-Endstufe des Tonkanals wird in einer Schaltung nach Bild 65 dargestellt. Sie enthält keine bemerkenswerten Einzelheiten. Die erforderliche Gittervorspannung von -10,4 V bei einer Betriebsspannung von 170 V kann entweder durch einen Kathodenwiderstand oder durch Abgriff in der Minusleitung des Netzteils gewonnen werden.
15. PL 83 Endpentode für Breitbandverstärkung 9-W
Die PL 85 ist eine spezielle Breitbandverstärkerröhre, die für die Signal-Endverstärkung entwickelt wurde. Sie besitzt eine hohe Steilheit von 10,5 mA/V bei geringen Systemkapazitäten von 10,4 pF und 6,6 pF. Durch einen sorgfältigen mechanischen Aufbau wurde die Neigung zur Klangverzerrung minimiert. Die PL 85 kann bei einem Außenwiderstand von 3 bis 5 kΩ bis zu einem Spitzenstrom von etwa 50 mA ausgesteuert werden. Dadurch ist es möglich, eine Anodenspitzenspannung von etwa 100 V und eine Verstärkung von etwa 25-fach zu erreichen, wenn der Schwarzpegel im unteren Kennlinienknick liegt. Dies ermöglicht eine volle Aussteuerung sowohl einer Direktsicht- als auch einer Projektions-Bildröhre. Die PL 85 wird dort eingesetzt, wo die EF 80 aufgrund ihrer geringeren Stromaussteuerfähigkeit nicht genügend Ausgangsspannung liefern würde.
Die tatsächlich erzielbare Verstärkung ergibt sich aus dem Produkt aus der Steilheit und dem Außenwiderstand (S · Ra), wobei zu beachten ist, dass die mittlere Steilheit aufgrund der Kennlinienkrümmung und des Außenwiderstands geringer ist als der statische Wert. Aus dem Kennlinienfeld ergibt sich bei einer Gitterspannungsänderung von 5 V eine Anodenspannungsänderung von 140 V und somit eine Verstärkung von etwa 28. Aufgrund der erhöhten Ausgangskapazität der Röhre durch die Eingangskapazität der Bildröhre und Schaltkapazitäten (ca. 30 pF) ist die tatsächlich erzielbare Bandbreite und Verstärkung jedoch deutlich geringer.
Um die erforderliche Bandbreite trotz eines höheren Außenwiderstands zu erreichen, sind Entzerrungsmaßnahmen erforderlich. Diese Maßnahmen haben das Ziel, den abfallenden Frequenzbereich aufgrund der Parallelkapazität anzuheben. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, dies zu erreichen, z. B. durch ein Serienresonanzglied im Gitterkreis, durch frequenzabhängige Gegenkopplung über den Katodenwiderstand oder durch Parallel- oder Serieninduktivitäten im Anodenkreis.
Eine Beispiel-Schaltung einer Bildsignal-Endstufe mit Gleichstromankopplung des Bildsignals, automatischer Gittervorspannung, Höhenanhebung durch Serienresonanz im Gitterkreis und Abschwächung des unteren Frequenzbereichs durch frequenzabhängige Gegenkopplung über den Katodenwiderstand wird in Bild 66 gezeigt. Durch diese Entzerrung ist es möglich, einen Außenwiderstand von 5 kΩ zu verwenden und eine Bandbreite von 5 MHz zu erreichen. Die Induktivität im Gitterkreis ist so dimensioniert, dass sie zusammen mit der Eingangskapazität der Röhre einen Resonanzkreis bildet, der auf eine Frequenz im oberen Bandbereich abgestimmt ist und am Gitter eine angehobene Spannung für die oberen Frequenzen erzeugt. Der Parallelwiderstand zur Spule soll das Auftreten von Störschwingungen verhindern, die durch Ein- und Ausschwingvorgänge angeregt werden können.
In der Schaltung mit halbautomatischer Gittervorspannungserzeugung (Bild 67) wird die Höhenentzerrung im Anodenkreis durchgeführt. Hierbei ist eine Induktivität Lp in Reihe mit dem Außenwiderstand geschaltet, um den Abfall aufgrund der Ausgangskapazität der Röhre zu kompensieren. Zusätzlich befindet sich eine Serieninduktivität Ls in der Zuleitung der Katode zur Bildröhre, die ähnlich wie die Entzerrung im Gitterkreis der Verstärkerröhre den Abfall durch die Eingangskapazität der Bildröhre ausgleicht. In dieser Schaltung ergibt sich ebenfalls eine Bandbreite von etwa 5 MHz, jedoch ist die Stufenverstärkung mit ca. 25-fach wesentlich höher als in der Schaltung nach Bild 66, da die Gegenkopplung durch den Katodenwiderstand entfällt. Die erzielbare Ausgangsspannung beträgt ca. 100 V.
Die Schaltung in Bild 68 zeigt eine Variante mit einer Wechselstromankopplung des Bildsignals und gleichzeitiger Verstärkung des FM-Differenztons (5,5 MHz). Das Bildsignal und der Differenzton werden kapazitiv an das Steuergitter der Röhre gekoppelt. Die Verstärkung kann über den regelbaren Teil des Katodenwiderstands eingestellt werden, was den Bildkontrast beeinflusst.
Im Anodenkreis wird der ZF-Tonträger über eine kleine Kapazität an den Tonkanal geführt, während das Bildsignal zusammen mit den Synchronisierimpulsen über einen Trennwiderstand an den Bildablenkteil geleitet wird. Die Höhenentzerrung erfolgt ähnlich wie in Bild 67 durch induktive Parallel- und Serienkompensation im Anodenkreis. Die Spulen sind dabei auf die entsprechenden Dämpfungswiderstände gewickelt.
Das Bildsignal gelangt über einen Kondensator an die Kathode der Bildröhre und erfordert daher eine zusätzliche Schwarzpegelspannung zur Sicherung der mittleren Bildhelligkeit. Diese Spannung kann beispielsweise am Kathodenwiderstand des Amplitudenbegrenzersystems (ECC82) abgegriffen und an das Steuergitter der Bildröhre geleitet werden. Die Kathode erhält auch eine regelbare positive Vorspannung zur Einstellung der gewünschten Bildhelligkeit. Schließlich wird ein Sperrimpuls an das Steuergitter geleitet, der den Strahl während des Rücklaufs auf Dunkel schaltet. Dieser Impuls wird von der Sekundärspule des Bildablenktransformators abgenommen.
Diese Schaltung ermöglicht die Verstärkung und Verarbeitung des Bildsignals und des FM-Differenztons für die Bildablenkung und den Tonkanal. Es ist wichtig zu beachten, dass die Röhren PL 83 von Telefunken eine abweichende Sockelbelegung im Vergleich zu den Valvoröhren aufweisen. Bei Valvo ist die innere Abschirmung separat mit Pin 8 verbunden. Bei Telefunken hingegen ist die innere Abschirmung im Inneren der Röhre mit Gitter 3 verbunden, und Pin 8 ist nicht belegt. Dies bedeutet, dass bei der Verwendung der PL 83-Röhren von Telefunken die Sockelbelegung entsprechend angepasst werden muss.
16. PY 71, PY80, PY81, PY83 für Einweggleichrichter
PY 71: Diese Röhre hat eine indirekte strahlungsgeheizte Konstruktion und einen Sdilüsselröhrensockel (Lorenz). Sie wird hauptsächlich als Schalterdiode in der Zeilenablenk-Endstufe von Fernsehempfängern eingesetzt. Die Röhre zeichnet sich durch eine hohe Anodensperrspannung von 4000 bis 6000 V aus, um den hohen Spannungen während des Zeilenrücklaufs standzuhalten. Sie kann auch eine hohe Strombelastung von 140 bis 180 mA verkraften. Es sind jedoch keine spezifischen Informationen zur Heizung oder zur Heizspannung verfügbar.
PY 80: Diese Röhre hat eine indirekte geheizte Konstruktion und einen Novalsockel (Valvo). Sie wird ebenfalls als Schalterdiode in der Zeilenablenk-Endstufe verwendet. Im Vergleich zur PY ?/ weist sie eine niedrigere Anodensperrspannung von maximal 250 V und eine niedrigere Strombelastung von maximal 550 mA auf.
PY 81: Die PY 81 ist ebenfalls indirekt strahlungsgeheizt und hat einen Noval- (Pico-9) Sockel. Es gibt sowohl eine Telefunken-Ausführung mit einer Heizspannung von 32 V und einer Strombelastung von 0,5 A als auch eine Valvo-Ausführung mit einer Heizspannung von 17 V und einer Strombelastung von 0,3 A. Auch diese Röhre wird als Schalterdiode in der Zeilenablenk-Endstufe eingesetzt und weist eine hohe Anodensperrspannung von maximal 250 V (Telefunken) bzw. 550 V (Valvo) auf.
PY 83: Die PY 83 ist eine indirekt strahlungsgeheizte Röhre mit einem Pico-9-Sockel (Telefunken). Sie hat eine Heizspannung von 20 V und eine Strombelastung von 0,3 A. Wie die anderen Röhren dieser Serie wird sie als Schalterdiode in der Zeilenablenk-Endstufe verwendet. Die PY 83 weist eine hohe Anodensperrspannung von maximal 250 V und eine hohe Strombelastung von maximal 550 mA auf.
Diese Röhren sind speziell für die Anforderungen der Zeilenablenk-Endstufe in Fernsehempfängern entwickelt worden. Sie ermöglichen eine Spannungsüberhöhung durch Energierückgewinnung (Boosterschaltung) und halten die Ablenkspannung für die Horizontalablenkspulen der Bildröhre konstant. Die verschiedenen Röhrentypen unterscheiden sich hauptsächlich in ihrer Heizung, Heizspannung, Sockelung und den zulässigen Grenzwerten. Die strahlungsgeheizten Typen (PY 71, PY 81, PY 83) können höhere Spitzenspannungen zwischen Faden und Kathode tolerieren, wodurch die Kompensation der Spannungsspitzen beim Zeilenrücklauf entfällt, die bei der PY 80 erforderlich ist.
Die Boosterschaltung mit Schalterdiode hat die Aufgabe, in der Zeilenablenk-Endstufe einen möglichst linearen Sägezahnstrom mit ausreichender Stärke zu erzeugen. Dieser Strom wird benötigt, um eine horizontale Strahlführung in Fernsehempfängern zu ermöglichen. Die Ablenkspulen haben in der Regel eine niedrige Induktivität von 5 bis 10 mH, und um eine konstante Selbstinduktionsspannung zu überwinden, muss die Endstufe eine entsprechende Spannung liefern und den benötigten Ablenkstrom erzeugen. Die Endröhre fungiert dabei als Schaltrohr (SR) und wird vom Bildablenkoszillator mit einer synchronisierten Sägezahnspannung gesteuert. Die Schalterdiode führt nur während des Zeilenhinlaufs einen Anodenstrom. Es ist jedoch zu beachten, dass der Verlustwiderstand der Ablenkspule zu einer Anstieg der Spulenspannung während des Stromanstiegs führt, wodurch die Spulenspannung nicht konstant ist.
Während der Strahlrückführung, die mit einer sechs- bis zehnfachen Geschwindigkeit erfolgt, entsteht in der Ablenkspule eine entsprechend höhere Selbstinduktionsspannung. Wenn die Hinlaufdauer beispielsweise 55 µs beträgt und der Strom um 1100 mA variiert, wird in einer Spule mit einer Induktivität von 5 mH während des Hinlaufs eine Spannung induziert.
Um Störungen in der Strahlführung zu vermeiden, wird die während des Zeilenhinlaufs im Magnetfeld der Ablenkspule gespeicherte Energie beim Rücklauf genutzt oder zumindest teilweise zurückgewonnen. Eine Methode dafür ist die Verwendung einer Schalterdiode, deren Funktionsweise in Bild 69 erläutert wird. Die Schalterdiode wird parallel zur Ablenkspule geschaltet und befindet sich in Reihe mit einer Gleichspannung, die durch die Ladespannung eines Kondensators erzeugt wird.
Während des Hinlaufs, wenn die Spulenspannung negativ ist, ist die Schalterdiode leitend und lädt den Kondensator auf einen entsprechenden Wert auf. Am Ende des Hinlaufs wird die Schalterdiode gesperrt, das Magnetfeld bricht zusammen und erzeugt eine Gegenspannung, die die Schalterdiode öffnet, sobald sie den Wert der Ladespannung des Kondensators übersteigt. Der Kondensator nimmt die Elektronen auf, die durch die Schalterdiode fließen, und verhindert so ein weiteres Abklingen der Spannung, wodurch die Spulenspannung konstant gehalten wird. Der abnehmende Spulenstrom, der negativ gerichtet ist, fließt dabei durch die Schalterdiode und stellt den Beginn des neuen Zeilenhinlaufs dar.
In dieser Phase wird die Schalterdiode wieder geöffnet, da auch die Schaltröhre durch die Steuerspannung geöffnet wird. Die Schaltröhre übernimmt den positiv gerichteten Stromanteil oberhalb der Null-Linie oder ergänzt die Ladung des Kondensators über die Schalterdiode. Die Fläche unterhalb der Null-Linie kennzeichnet die durch die Schalterdiode zurückgewonnene Energie, während die Schaltröhre nur die Energiedifferenz aufbringen muss. Diese Differenz hängt von den Verlusten im Ablenkkreis und einer möglichen Stromentnahme des Kondensators ab.
In der praktischen Umsetzung dieser Schaltung (Bild 70) sind einige Anpassungen erforderlich, um die verschiedenen Elemente des Ablenkkreises aufeinander abzustimmen und die von der Schalterdiode erzeugte Gleichspannung zur Spannungsüberhöhung der durch Netzgleichrichtung gewonnenen Gleichspannung zu nutzen (Boosterschaltung). Zunächst werden die Ablenkspulen mit einer Wicklung geringerer Windungszahl verbunden, um den von der Schaltröhre gelieferten Anodenstrom auf den erforderlichen hohen Spulenstrom zu transformieren.
Es ist wichtig, sicherzustellen, dass die effektive Anodenspannung der Schaltröhre (üb - ul) während des Hinlaufs einen bestimmten Mindestwert nicht unterschreitet, da sonst das Schirmgitter der Schaltröhre einen zu hohen Strom aufnehmen und überlastet werden kann. Durch die Spannungsüberhöhung durch die Schalterdiode wird es ermöglicht, das Übersetzungsverhältnis zwischen der Schaltröhre und der Ablenkspule zu erhöhen. Dadurch werden geringere Anforderungen an den Spitzenstrom der Schaltröhre gestellt, der für eine bestimmte Leistung erforderlich ist. Die notwendige Übersetzung zwischen der Ablenkspule und dem Anschluss der Schalterdiode ergibt sich aus der Gleichspannung, die am Kondensator Cd entstehen soll.
Zusätzlich wird die Zeilenablenkschaltung auch zur Erzeugung der Hochspannung für die Hauptanode der Bildröhre verwendet. Diese Hochspannung wird durch einfache Gleichrichtung der hohen Spannungsspitzen, die beim Zeilenrücklauf auftreten, erzeugt (z. B. mit Hilfe von DY 80 oder EY 51). Um die erforderliche hohe Wechselspannung zu erhalten, ist es jedoch notwendig, die Rücklaufspannung auf einen entsprechend hohen Wert zu transformieren.
In modernen Schaltungen wird zunehmend auf den Einsatz von Ausgangsübertragern mit separaten Wicklungen verzichtet, insbesondere wenn hohe Hochspannungswerte erforderlich sind. Stattdessen wird vorteilhafterweise ein Autotransformator (Spartrafo-Schaltung) verwendet. Dieser besitzt eine gemeinsame Wicklung mit mehreren ausgewählten Abgriffen. Dies hat den Vorteil, dass weniger Platz benötigt wird und Streuinduktivität, Wicklungskapazität und Wicklungswiderstand reduziert werden können. Eine geringe Streuinduktivität verringert das Risiko von Störschwingungen, und eine geringe Streukapazität erleichtert die Erzeugung einer ausreichenden Hochspannung. Als Kernmaterial für derartige Transformatoren wird heutzutage häufig Ferrit mit einem Querschnitt von etwa 2 cm2 verwendet.
Um die Spannung zu überhöhen, wird die vom Netzteil erzeugte Gleichspannung Ub in Reihe mit der am Ladekondensator der Schalterdiode gespeicherten Gleichspannung geschaltet. Die Summe beider Spannungen wird dann als Anodenspannung für die Schaltröhre SR verwendet. Diese überhöhte Spannung kann auch zur Versorgung der Voranode der Bildröhre und anderer Röhren verwendet werden, für die eine höhere Gleichspannung erforderlich oder sinnvoll ist.
Ein praktisches Schaltungsbeispiel ist eine Zeilenablenkendstufe mit Schalterdiode und einem Ausgangstransformator mit separaten Sekundärwicklungen (Bild 71). Diese Schaltung wurde für eine ältere Rechteck-Bildröhre entwickelt, die eine Anodengleichspannung von 7500 V erfordert. Die Schaltröhre PL 81 ist an eine Anzapfung der Primärwicklung des Transformators angeschlossen, während die Rücklaufspannung für die Hochspannungsgleichrichterröhre EY 51 von der gesamten Wicklung geliefert wird. Die Ablenkspulen sind an eine Anzapfung der Sekundärwicklung angeschlossen, an der auch die Schalterdiode PY 80 liegt. Die Schalterdiode ist so gepolt, dass sie während des Zeilenhinlaufs leitend ist. Der Ladekondensator Cd liegt in Reihe mit der Gleichspannung des Netzteils von 180 V und liefert daher eine überhöhte Spannung von 380 V, die als Anodenspannung für die Schaltröhre PL 81 und das Schirmgitter der Bildröhre verwendet wird. Das Potentiometer ermöglicht die Einstellung der Bildbreite.
Eine Schaltung mit Autotransformator wird in Bild 72 gezeigt. Sie wurde für die Aussteuerung einer Rechteck-Bildröhre MW 36-22 mit einer Anodenspannung von 10.000 V entwickelt. Der erforderliche Ablenkstrom beträgt 1100 mA (Spitze-Spitze). An den Ablenkspulen entsteht während des Zeilenhinlaufs eine Spannung von 105 V, die durch die in Reihe geschaltete Regelspule (für die Bildbreite) auf 114 V an der Anzapfung erhöht wird. Die Primärwicklung des Autotransformators hat drei Anzapfungen, deren Übersetzungsverhältnis so gewählt ist, dass die Schalterdiode während des Hinlaufs eine Spannung von 500 V erhält und an der Anode der Schaltröhre PL 81 eine Restspannung von etwa 50 V verbleibt. Diese Spannung ändert sich aufgrund des Spannungsabfalls in den Verlustwiderständen zwischen 25 und 55 V. Das Übersetzungsverhältnis zwischen der Schaltröhre PL 81 und den Ablenkspulen beträgt 5,8:1. Der Ladekondensator hat eine relativ kleine Kapazität, so dass seine Spannung in der Mitte des Zeilenhinlaufs abnimmt und dadurch die Winkelgeschwindigkeit der Strahlablenkung in der Mitte des Bildschirms erhöht wird. Dadurch bleibt die Geschwindigkeit des Leuchtpunktes über die gesamte Zeile konstant. Die Ladespannung des Kondensators von 500 V überhöht die Spannung des Netzteils auf etwa 485 V.
In der Transformator-Sparvariante, bei der die Kathode der Schalterdiode an einer Anzapfung der Transformatorwicklung liegt, tritt an der Kathode die hohe Selbstinduktionsspitze auf, die an diesem Punkt während des Rücklaufs entsteht und Werte von bis zu 4000 V erreichen kann. Diese Spannung wirkt gleichzeitig auch zwischen der Kathode und dem Heizfaden, und bei der PY 80 würde sie den zulässigen Grenzwert von 650 V weit überschreiten. Um dies zu verhindern, wird eine Bifilarwicklung in die Heizfadenleitungen eingeschaltet. Diese Wicklung ist auf dem Kern des Ausgangstransformators aufgewickelt und daher mit der Hauptwicklung gekoppelt.
Die Anzahl der Windungen ist so gewählt, dass am Heizfaden die gleiche Spannungsspitze entsteht wie an der Anzapfung der Kathode. Dadurch bleibt die Spannungsdifferenz zwischen Kathode und Faden unterhalb des zulässigen Grenzwerts. Die Bifilarwicklung verhindert auch die Einkopplung der Netzspannung in die Transformatorwicklung bei Wechselstromheizung. Bei einer strahlungsbeheizten Schalterdiode (PY 71, PY 81 oder PY 85) ist ein entsprechend großer Abstand zwischen dem Heizfaden und dem Kathodenröhrchen erforderlich, der durch Isolierrollen oder ähnliche Maßnahmen aufrechterhalten wird. Die Erwärmung der Kathode erfolgt also nicht durch direkte Berührung mit dem glühenden Heizfaden, sondern nur durch die Wärmestrahlung des Heizfadens. Dadurch ergibt sich eine hohe Spannungsfestigkeit zwischen dem Faden und der Kathode, so dass eine Spannungskompensation wie bei der PY 80 oder ein Isoliertransformator für die Heizung nicht erforderlich ist.
Die Schaltung mit der PY 81 bzw. PY 83 ist in Bild 73 dargestellt. Durch Verwendung von Ablenkspulen mit höherer Induktivität werden in diesem Fall die Spule und die Schalterdiode an der gleichen Anzapfung angeschlossen. Die Verhältnisse der Anzapfung der Transformatorwicklung betragen etwa 2:1:4. Die überhöhte Gleichspannung beträgt 420 V und wird als Anodenspannung für die PL 81 und das Schirmgitter der Bildröhre verwendet. In der Zuleitung zur Anode der PY 81 (PY 83) befindet sich ein Resonanzkreis (8000 Hz), der zur Linearisierung des Ablenkstroms dient (Einstellung durch ein Potentiometer). Der Parallelkondensator zu einer Hälfte der Ablenkspule dient zur Unterdrückung von Störschwingungen.
Es ist zu beachten, dass es zwei verschiedene Varianten der PY 81 gibt. Zunächst wurde die PY 81 von Telefunken entwickelt und hatte eine Heizspannung von 32 Volt. Durch Herabsetzung der Heizspannung auf 20 Volt entstand die ebenfalls strahlungsbeheizte PY 83. Mit Ausnahme der Heizspannung stimmen die PY 81 und PY 83 in ihren Daten überein. Telefunken liefert nur noch die PY 83 für Neubestückungen. Beim Austausch der PY 81 durch die PY 83 muss ein Vorwiderstand von 40 Ω, 4 Watt in die Heizleitung eingefügt werden. Valvo entwickelte ebenfalls eine strahlungsbeheizte Schalterdiode mit einer Heizspannung von 17 Volt und nannte sie ebenfalls PY 81. Es besteht nun die unglückliche Situation, dass es unter der Bezeichnung PY 81 zwei verschiedene Röhren gibt, die sich in ihren Grenzwerten und insbesondere in der Heizspannung erheblich voneinander unterscheiden. Beim Austausch der Telefunken PY 81 durch die Valvo PY 81 muss ein Vorwiderstand von 50 Ω, 5 Watt in die Heizleitung eingefügt werden. Die PY 83 (Telefunken) und die PY 81 (Valvo) sind hingegen austauschbar.
17. PY 82 Einweggleichrichterröhre
Die PY 82 ist eine indirekt geheizte Röhre mit einer Heizspannung von 19 V und einem Heizstrom von 0,5 A. Sie besitzt einen Noval-Sockel. In Fernsehempfängern wird sie als Gleichrichterröhre für Allstromempfänger verwendet. Die PY 82 hat das gleiche System wie die PY 80 und unterscheidet sich elektrisch nur durch eine etwas kleinere zulässige Faden-Schicht-Spannung von maximal 550 V. Da der maximale Strombedarf üblicher Fernsehempfänger die maximale Stromentnahme von 180 mA nicht erreicht, werden normalerweise zwei PY 82 parallel geschaltet, wodurch eine Stromentnahme von 560 mA möglich ist.
In modernen Geräten wird jedoch zunehmend die Verwendung von Trockengleichrichtern für die Netzgleichrichtung bevorzugt.
Die Schaltung eines Netzteilbereichs eines Fernsehempfängers mit zwei parallelgeschalteten PY 82 ist in Bild 74 dargestellt. In der Anodenzuleitung jeder Gleichrichterröhre befindet sich ein Begrenzungswiderstand, und die Siebkondensatoren des Netzteils sind jeweils mit 100 µF ausgelegt. Die Überkreuz-Schaltung der Siebkondensatoren dient dazu, die Wärmeentwicklung in den Doppel-Elektrolytkondensatoren durch die Brummspannung zu reduzieren. Hinter der Siebdrossel sind drei separate Gleichspannungszweige angeschlossen, von denen zwei zusätzlich gesiebt werden. In der Minusleitung wird die negative Vorspannung für die Verstärkungsregelung im Bildkanal bzw. die Vorspannung für die Bildsignal-Endstufe erzeugt. Die Heizkreisschaltung ist bemerkenswert, da die Reihenfolge der Röhrenheizfäden so angeordnet ist, dass die Heizfäden brummkritischer Röhren möglichst nahe am Spannungsnulldurchgang liegen müssen. Die Heizfäden der Röhren, die Hochfrequenzspannung verstärken, sind durch induktionsfreie Kondensatoren von jeweils 1500 pF entkoppelt. Röhren mit einem Heizstrom von 0,2 A (z. B. EQ 80) müssen einen entsprechenden Parallelwiderstand erhalten, da der Heizkreis auf einen Strom von 0,3 A abgestimmt ist. Um den Einschaltstromstoß abzufangen, wird empfohlen, einen NTC-Widerstand in den Heizkreis einzuschalten.
18. Äquivalente Vergleichstypen
19. Maximale Kolbenabmessungen
20. Bildröhren
Die meisten in Deutschland hergestellten oder vertriebenen Bildröhren sind für Direktsichtempfänger bestimmt. Die obere Grenze der Anodenspannung liegt bei 16 kV, da bei höheren Spannungen weiche Röntgenstrahlen austreten. Eine Ausnahme ist die MW 6-2 Röhre von Valvo, die für Projektionsempfänger mit Anodenspannungen von 25 kV ausgelegt ist. Projektionsempfänger müssen daher gegen Röntgenstrahlung abgeschirmt sein.
Die meisten Bildröhren auf dem Markt sind für elektromagnetische Fokussierung ausgelegt. Nur Loewe-Opta bietet mehrere Typen mit elektrostatischer Fokussierung an, die bis zu 9 cm kürzer sind als magnetische Typen. Die C. Lorenz AG stellt ebenfalls eine Bildröhre mit elektrostatischer Fokussierung her, die Bs 42 R-3.
Generell ist man von den ursprünglichen Triodensystemen zu Tetrodensystemen übergegangen. Die Elektrode zwischen Gitter 1 (Wehneltzylinder) und (Haupt-)Anode wird bei Bildröhren nun allgemein als Gitter 2 (Schirmgitter) bezeichnet.
Rechteckige Bildröhren haben zwar einen höheren Herstellungsaufwand als Rundkolben, nehmen aber im Verhältnis zur nutzbaren Bildfläche weniger Platz ein, was ihre Halterung und Aufbau auf dem Chassis erleichtert. Daher geht man zunehmend zu Rechteckkolben über. Die gängigsten Größen haben eine Diagonale von 55 cm (14"), was einen Bildausschnitt von etwa 22x29 cm (etwa DIN A4-Format) ergibt. Röhren mit einem Durchmesser von 12" oder 9" sind nicht ausreichend, da ihr Bildausschnitt zu klein ist. Die Entwicklung geht in Richtung immer größerer Kolben, wie es in den USA beobachtet werden kann. In Deutschland werden von den meisten Bildröhrenfabriken bereits 16"- und 17"-Röhren entwickelt, die einen Bildausschnitt von 26x35 cm bzw. 27x56 cm bieten. Loewe-Opta bietet sogar Röhren mit einer Diagonale von 50 cm und einem Bildausschnitt von etwa 45x34 cm an. Noch größere Bilder können mit Projektionsempfängern erzielt werden.
Bei Projektionsempfängern wie dem Philips-Heim-Projektionsempfänger beträgt die Bildfläche beispielsweise 34x45 cm, während sie bei Großbild-Projektionsempfängern 75x100 cm groß ist. Obwohl die Bildröhre aufgrund ihrer geringeren Größe günstiger ist, ist der Gesamtaufwand für den Projektor größer und somit auch der Preis.Die Farbe des Bildschirms einer Bildröhre ist in der Regel chamois-weiß oder weiß mit einem leichten Blaustich. Um Streulicht zu reduzieren und die Bilder kontrastreicher zu gestalten, werden heutzutage bevorzugt rauchglas- oder grauglaskolben verwendet. In einigen Fällen wird auch an Bildröhren mit Metallkolben gearbeitet.
Die Bildröhre erfüllt ihre Aufgabe als Elektronenröhre in einem hochvakuumierten Glaskolben, ähnlich wie bei einer normalen Verstärkerröhre (siehe Bild 75). Die Elektronenemission erfolgt durch eine erhitzte Kathode, die mit dem negativen Pol einer Stromquelle verbunden ist. Der Elektronenstrom durch den Röhrenkolben entsteht durch die Anziehungskraft einer Anode, die mit dem positiven Pol derselben Stromquelle verbunden ist und so einen kontinuierlichen Elektronenfluss durch die Röhre erzeugt.
Der Leuchteffekt auf dem Bildschirm entsteht, indem der Elektronenstrom durch die Anode auf eine fluoreszierende Schicht gelenkt wird, die sich auf der Innenseite der Frontplatte des Röhrenkolbens befindet. Diese Schicht leuchtet auf, wenn Elektronen darauf auftreffen, ähnlich wie bei einer Abstimmungsanzeigeröhre. Der punktförmige Leuchtfleck wird durch Bündelung der Elektronen erreicht, die aus der Kathode austreten (auch Konzentration oder Fokussierung genannt). Diese Bündelung wird durch geeignete elektrische oder magnetische Felder erzielt, die axial gerichtet sind und auf den Elektronenstrom eine ähnliche Wirkung haben wie eine optische Sammellinse auf Lichtstrahlen. Die Strahlführung in einer Bildröhre erfolgt durch die Verwendung elektrischer oder magnetischer Linsen. Diese Linsen dienen dazu, den Elektronenstrom zu bündeln und zu lenken. Die Bündelung des Strahls erfolgt durch einen Dauermagneten oder einen Elektromagneten, der auf den Hals des Röhrenkolbens platziert wird. Durch den Einsatz eines magnetischen Nebenschlusses kann die Strahlkonzentration leicht eingestellt werden.
Die Strahlablenkung erfolgt durch zwei Spulenpaare, die um 90 Grad zueinander versetzt auf den Röhrenhals aufgeschoben werden. Diese Spulenpaare werden von synchronisierten Ablenkströmen durchflossen. Dadurch wird der Elektronenstrahl seitlich abgelenkt. Das Röhrensystem einer Bildröhre besteht in der Regel aus einer Tetrode, die eine Beschleunigungsanode, eine Hauptanode und eine Voranode enthält. Die Beschleunigungsanode hat die Form einer Lochblende, während die Hauptanode ein Hohlrohr darstellt, das sich als Graphitbelag auf der Innenfläche des Kolbentrichters bis in die Nähe des Schirms erstreckt. Die Voranode kann auch als Triode ausgeführt sein.
Die Beschleunigungsanode dient neben ihrer Funktion zur Beschleunigung der Elektronen auch als Schirmgitter. Sie unterdrückt die Rückwirkungen von Änderungen der Hauptanodenspannung auf den Strahlstrom und die Strahlbündelung. Dadurch kann ein schlanker Elektronenstrahl erzeugt werden, ohne den Bündelungsmagneten zu nah an die Kathode zu bringen und das Feld des Ionenablenkmagneten zu stören. Durch Variieren der Spannung am Schirmgitter kann die gewünschte Arbeitskennlinie eingestellt und an die vorhandene Hauptanodenspannung angepasst werden.
a) Die Kathode: Die Kathode in der Bildröhre ist indirekt geheizt und besteht aus einem Bifilarfaden, der die Elektronenemissionsschicht (Bariumoxid) trägt. Durch Erhitzen des Fadens werden Elektronen freigesetzt.
b) Das Steuerorgan (Gitter oder Wehneltzylinder): Das Steuerorgan umgibt die Kathode zylinderförmig und besitzt eine blendenförmige Öffnung an der Vorderseite. Durch die negative Vorspannung des Gitters werden die Elektronen zum Mittelpunkt der Öffnung gelenkt. Die Zahl der durch die Blende tretenden Elektronen kann durch Veränderung der negativen Vorspannung variiert werden (Strahlsteuerung).
c) Die Voranode: Die Voranode ist als Lochscheibe ausgeführt und wirkt beschleunigend auf die aus der Kathode ausgetretenen Elektronen. Sie besitzt eine relativ kleine positive Gleichspannung.
d) Der Konzentriermagnet: Der Konzentriermagnet besteht aus einem geschlossenen Magnetring mit seitlichen Polschuhen. Dies erzeugt ein axiales Magnetfeld im Kolben. Das Magnetfeld führt die auseinanderstrebenden Elektronen schraubenzieherförmig in die Achsrichtung und konzentriert den Elektronenstrahl. Durch einen axial verschiebbaren magnetischen Nebenschluss (Shunt) kann das Magnetfeld eingestellt werden, um den Brennpunkt des Strahls genau auf den Bildschirm zu legen.
e) Die Bildablenkspulen: Die Bildablenkspulen sind vertikal angeordnet und erzeugen ein horizontales Magnetfeld, das den Elektronenstrahl nach oben oder unten ablenkt. Die Spulen sind mantelförmig und eng an den Kolben angebracht, um ein gleichmäßiges und parallellaufendes Feld zu erzeugen. Durch einen sägezahnförmigen Wechselstrom, der den Strahl 50 Mal pro Sekunde langsam von oben nach unten und schnell wieder nach oben führt, wird die Strahlablenkung erzeugt.
f) Die Zeilenablenkspulen: Die Zeilenablenkspulen haben die gleiche Form wie die Bildablenkspulen, liegen jedoch horizontal und erzeugen ein vertikales Magnetfeld, das den Elektronenstrahl in horizontaler Richtung ablenkt. Sie werden von einem sägezahnförmigen Wechselstrom durchflossen, der 15.625 Mal pro Sekunde wechselt. Dadurch wird der Strahl langsam und gleichmäßig über den Bildschirm geführt und am Ende jeder Zeile schnell zum Anfang zurückgeführt. Diese Ablenkung in beiden Richtungen ergibt 50 Bildaufzeichnungen pro Sekunde mit je 312,5 Zeilen (Zeilensprungverfahren).
g) Die Hauptanode: Die Hauptanode ist als Hohlrohr mit einer blendenförmigen Öffnung an der Vorderseite ausgeführt. Sie erstreckt sich entlang des Kolbenhalses und des Kolbentrichters als Graphitbelag und ist über eine Glasdurchführung mit dem Anschlusskontakt verbunden. Die Hauptanode liegt an einer hohen Gleichspannung, die eine hohe Elektronengeschwindigkeit (ca. 10.000 km/s) erzeugt, um eine ausreichende Helligkeit zu gewährleisten. Die Stärke des Elektronenstroms variiert entsprechend der Helligkeit des Punktes auf dem Bildschirm und kann bei den hellsten Stellen Werte von einigen hundert Mikroampere erreichen. Der äußere Abschirmbelag kann über einen Flächenkontakt mit dem Spannungsnullpunkt verbunden werden und bildet zusammen mit dem Anodenbelag eine Kapazität von ca. 1500 pF, die als Siebkapazität mit hoher Spannungsfestigkeit für die Hochspannung verwendet werden kann.
h) Die Leuchtschicht: Die Leuchtschicht befindet sich als fluoreszierender Belag (Kadmiumsulfid) an der Frontseite des Kolbens. Durch den punktförmigen Elektronenstrahl wird ein weißer Leuchtpunkt erzeugt, der eine Nachleuchtdauer von etwa 1/1000 Sekunde hat und vom Auge für einen kurzen Moment festgehalten wird. Die Elektronen im Strahl erzeugen durch ihre Aufprallenergie Sekundärelektronen, die in gleicher Anzahl zur Hauptanode gelangen und den kontinuierlichen Elektronenfluss aufrechterhalten.
Zusammen ermöglichen diese Bauteile die Erzeugung und Steuerung des Elektronenstrahls, die Fokussierung und Bündelung des Strahls, die Ablenkung in horizontaler und vertikaler Richtung und die Erzeugung eines leuchtenden Punktes auf dem Bildschirm der Bildröhre.
Rund um die Voranode befindet sich ein metallischer Abschirmring, der als lonenfalle wirkt. Die negativen Ionen werden von diesem Ring angezogen und an seiner Oberfläche neutralisiert. Dadurch werden sie unschädlich gemacht und können den Leuchtschirm nicht erreichen. Die lonenfalle besteht aus einem metallischen Material mit guter elektrischer Leitfähigkeit, um die Ionen abzufangen und abzuleiten.
Die lonenfalle ist eine wichtige Komponente, um die Bildqualität der Bildröhre zu verbessern, da sie verhindert, dass störende Ionen auf den Bildschirm treffen und dort zu dunklen Flecken führen. Durch die Kombination der lonenfalle mit anderen Maßnahmen zur Reduzierung von Ionenbildung, wie zum Beispiel die Auswahl geeigneter Materialien für die Röhrenkonstruktion und die Verwendung von Materialien mit niedriger Ionisationsneigung, kann die Bildqualität weiter optimiert werden.
Das Aufbringen einer dünnen Metallhaut auf den Leuchtschirm der Bildröhre ist eine weitere Möglichkeit, um das Auftreten des Ionenflecks zu verhindern. Diese Metallhaut, meist aus Aluminium, kann von den Elektronen leicht durchdrungen werden, während sie die Ionen einfängt und am Vordringen zur Leuchtschicht hindert. Dadurch wird die lonenfalle überflüssig und eine Schrägstellung des Strahlerzeugersystems ist nicht erforderlich.
Der Prozess des Aufbringens der Aluminiumhaut auf den Leuchtschirm ist jedoch technisch anspruchsvoll. Zunächst wird der Röhrenhals mit dem Kolben verschmolzen, und die Leuchtstoffmasse wird in den Kolben gegossen. Nachdem das Wasser entfernt wurde, wird eine Kollodium-Azeton-Lösung aufgetragen, die einen dünnen Film bildet. Schließlich wird Aluminium verdampft, um eine 0,2 bis 0,3 Mikrometer dicke Metallspiegelbeschichtung auf dem Kollodiumfilm zu erzeugen.
Die Metallhaut dient nicht nur dazu, den Ionenfleck zu verhindern, sondern hat auch weitere Vorteile. Sie verhindert den Helligkeitsverlust durch Rückstrahlung im Kolbeninneren sowie die Schirmaufhellung durch Teilreflexion am Graphitbelag, was den Bildkontrast beeinträchtigen kann. Bei Bildröhren mit höherer Anodenspannung führt die Metallhaut zu einer Erhöhung der Leuchtdichte. Durch die Verwendung eines Graufilterglases kann auch die Anregung der Leuchtschicht durch Raumlicht reduziert werden, was die Bildqualität in hellen Räumen verbessert.
Es ist korrekt, dass viele Bildröhrenhersteller Röhren mit Metallhinterlegung herstellen. Ein Beispiel dafür sind die MW 36-24 und MW 36-29, die das gleiche System und die gleichen Daten aufweisen. Der Unterschied besteht darin, dass die MW 36-29 einen aluminisierten Leuchtschirm besitzt. Obwohl die Röhre mit einer Metallhinterlegung versehen ist, empfiehlt Telefunken dennoch die Verwendung einer lonenfalle, da noch nicht genügend Erfahrungen vorliegen, ob die Aluminiumfolie langfristig von den Ionen durchstoßen werden kann. Die Verwendung einer lonenfalle bietet zudem den Vorteil einer einfacheren Bildjustierung. Es ist wichtig, dass Hersteller kontinuierlich Forschung betreiben und ihre Produkte verbessern, um die Leistung und Zuverlässigkeit der Bildröhren zu optimieren. Die Verwendung von Metallhinterlegungen und lonenfallen sind wichtige technische Maßnahmen, um die Bildqualität und Langlebigkeit der Röhren zu gewährleisten.
21. Tabelle der Bildröhren
Die Tabellen enthalten Informationen zu den Bildröhren, die in Deutschland hergestellt werden. Diese Röhren stammen von verschiedenen Herstellern wie Fernseh GmbH, Loewe-Opta, C. Lorenz AG, Telefunken und Valvo. Es ist jedoch zu beachten, dass die Daten der Bildröhren noch Änderungen unterliegen können, insbesondere bei den Röhren der Fernseh GmbH, deren Daten noch nicht endgültig feststehen.
Krefft stellt ebenfalls Bildröhren her, aber die Daten wurden noch nicht veröffentlicht, da sie noch unsicher sind. Es ist üblich, dass viele Bildröhren nur in Fernsehgeräten der eigenen Produktion verwendet werden und nicht im Handel erhältlich sind. Die Bildröhren MW 36-22, MW 36-24 und MW 36-29 werden sowohl von Telefunken als auch von Valvo hergestellt und vertrieben. Die propagierten Daten für diese Röhren können leicht voneinander abweichen, weshalb beide Angaben berücksichtigt wurden. In der Praxis sind diese Röhren jedoch austauschbar.
Telefunken und Valvo bereiten auch Bildröhren mit größeren Bildschirmen (17,3 Zoll = 43 cm Diagonale) vor, aber da sich diese Röhren noch in der Entwicklung befinden, können noch keine genauen Daten dazu angegeben werden. Lorenz stellt eine Bildröhre mit elektrostatischer Fokussierung her, die Bs 42 R-3. Diese Röhre hat einen innenmetallisierten Rechteckschirm mit einer Diagonale von 17 Zoll = 43 cm. Die Filterglas-Schirmfläche ist zylindrisch geformt und sollte mit einer geringen Neigung nach vorn in den Empfänger eingebaut werden, um spiegelnde Reflexionen zu vermeiden. Der Strahlöffnungswinkel ist so klein, dass mit kostengünstigen Ablenksystemen eine gute Schärfe in den Bildecken erreicht werden kann. Genauere Daten zu dieser Röhre sind jedoch noch nicht verfügbar. Die Noten in den Tabellen der Bildröhren geben zusätzliche Informationen über die Sockelschaltungen und andere spezifische Merkmale der Röhren.
22. Weitere Röhren, die in Fernsehempfängern verwendet werden
Die folgende Zusammenstellung gibt einen kurzen Überblick über einige Röhrentypen, die in Industrie-Fernsehgeräten verwendet werden und ursprünglich für normale AM- und FM-Empfänger vorgesehen waren. Die technischen Daten werden nicht ausführlich wiedergegeben, da diese Röhren in Fernsehgeräten unter anderen Betriebsbedingungen und Einstellungen arbeiten als in den Daten für ihre normale Verwendung angegeben.
1. EABC 80: Dreifadendiode-Triode in Noval-Pico-9-Ausführung. Sie besitzt zwei Dioden (D II, D III), die einen geringen Innenwiderstand haben. D II hat außerdem eine separate Kathode und eignet sich daher für FM-Demodulatorschaltungen. Das Triodensystem ist identisch mit dem der EBC 41.
2. EAF 42: Diode-Regelpentode in Rimlock-Pico-8-Ausführung. Diese Röhre kann anstelle der EBF 80 als NF-Pentode in RC-Kopplungen eingesetzt werden. Mit den richtigen Schaltungsparametern (Ub = 250 V, Ra = 220 kΩ, Rg2 = 820 kΩ) kann eine 120-fache NF-Verstärkung erzielt werden.
3. EBC 41: Duodiode-Triode in Rimlock-Pico-8-Ausführung. Das Triodensystem hat einen geringen Durchgriff (1,4%) und kann für NF-Verstärkung in RC-Kopplungen verwendet werden. Mit den richtigen Schaltungsparametern (Ub = 250 V, Ra = 220 kΩ, Rk = 1800 Ω) kann eine 51-fache Verstärkung erzielt werden.
4. EBF 80: Duodiode-Regelpentode in Noval-Pico-9-Ausführung. Das Pentodensystem kann für NF-Verstärkung in RC-Kopplungen verwendet werden. Mit den richtigen Schaltungsparametern (Ub = 250 V, Ra = 220 kΩ, Rg2 = 1 MΩ) kann eine 160-fache NF-Verstärkung erzielt werden.
1. EC 92: Steile Hochfrequenz-Triode in Noval-Pico-9-Ausführung. Diese Röhre enthält ein Triodensystem ähnlich der ECC 81 und eignet sich als Oszillator-Triode und additive Mischröhre für Frequenzen bis 300 MHz. Aufgrund ihres geringen Durchgriffs ist sie besonders geeignet für UHF-Verstärkung in Gitterbasis-Schaltungen.
2. ECH 81: Triode-Heptode in Noval-Pico-9-Ausführung. Die ECH 81 enthält ein getrennt herausgeführtes Gitter 5 im Heptodenteil und ermöglicht ähnliche Anwendungen wie die ECH 4/ECH 21. Die technischen Daten des Heptodensystems stimmen weitgehend mit der ECH 21 überein, wobei die Triode eine höhere Steilheit aufweist.
3. EEL: Tetrode-Endpentode in Loktal-Ausführung. Diese Röhre wird als Bildablenkoszillator in W-Geräten verwendet und das 6-W-Endsystem eignet sich auch für NF-Endstufen.
4. EF 40: Kling- und brummarme Hochfrequenz-Pentode in Rimlock-Pico-8-Ausführung. Diese Spezialröhre wird für NF-Verstärkung in RC-Kopplung eingesetzt. Mit den richtigen Schaltungsparametern (Ub = 250 V, Ra = 220 kΩ, Rg2 = 1 MΩ, Rk = 1500 Ω) kann eine 180-fache Verstärkung erzielt werden.
5. EF 42: Steile Hochfrequenz-Pentode in Rimlock-Pico-8-Ausführung. Diese Röhre hat ähnliche Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten wie die EF 80. Die Steilheit beträgt 9 mA/V, der Rauschwiderstand 0,84 kΩ und der UKW-Eingangswiderstand 1,25 kΩ bei 100 MHz. Sie ist nur für W-Geräte geeignet.
Vielen Dank für die ausführliche Liste der Röhrentypen. Hier sind weitere Informationen zu den aufgeführten Röhren:
1. EL 41: 9-Watt-Endpentode in Rimlock-Pico-8-Ausführung. Diese Röhre eignet sich als Bildablenk-Endstufe oder Tonendstufe in W-Geräten.
2. HABC 80: Dreifach-Diode-Triode in 9-stiftiger Miniaturröhre. Diese Röhre ist ähnlich der EABC 80, hat jedoch einen 150-mA-Brenner.
3. HCH 81: Triode-Heptode in 9-stiftiger Miniaturröhre. Die HCH 81 entspricht der ECH 81, hat jedoch ebenfalls einen 150-mA-Brenner.
4. PABC 80: Dreifach-Diode-Triode mit 9,5 V/0,3 A. Diese Röhre ist eine äquivalente Ausführung der EABC 80 und wird für die Verwendung in Allstromgeräten empfohlen.
5. UAA 11: Duodiode mit getrennten Katoden in Stahlröhren-Ausführung. Diese Röhre hat eine Spannung von 23 V und einen Strom von 0,1 A.
6. UAA 91: Doppeldiode mit getrennten Katoden in Miniatur-Pico-7-Ausführung. Sie ist eine äquivalente Type zur EAA 91.
7. UABC 80: Dreifach-Diode-Triode in Noval-Pico-9-Ausführung. Diese Röhre entspricht der EABC 80.
8. UB 41: Doppeldiode in Rimlock-Pico-8-Ausführung. Die UB 41 ist äquivalent zur EB 41.
9. UBC 41: Duodiode-Triode in Rimlock-Pico-8-Ausführung. Diese Röhre entspricht der EBC 41.
10. UC 92: Steile Hochfrequenz-Triode in Miniatur-Pico-7-Ausführung. Sie ist äquivalent zur EC 92.
11. UCH 81: Triode-Heptode in Noval-Pico-9-Ausführung. Die UCH 81 ist äquivalent zur ECH 81.
12. UCL 11: Triode-Endpentode mit Stahlröhrensockel. Sie hat eine Spannung von 60 V und einen Strom von 0,1 A. Diese Röhre eignet sich für NF-Vor- und Endverstärkung.
13. UCL 81: Triode-Endpentode in Noval-Pico-9-Ausführung. Diese Röhre entspricht der PCL 81.
14. UF 15: Steile Regelpentode in Stahlröhrenausführung. Sie ähnelt der EF 85 mit einer Steilheit von 6 mA/V.
15. UL 44: 5-Watt-Pentode mit einer maximalen Anodenspitzenspannung von 3 kV. Zwei parallelgeschaltete UL 44 dienen als Verstärkerröhre für die von einer UBC 41 gelieferte HF-Schwingung.
16. UY 41: Indirekt geheizte Einrohr-Netzgleichrichterröhre mit einer Spannung.
23. Begriffe der Fernschtechnik
in der Bildröhre zur Erzeugung der vertikalen Abtastung. Es sorgt für die periodische Rückführung des Elektronenstrahls von der unteren Zeile zur oberen Zeile des Bildschirms.
Bildkontrast. Unterschied zwischen den hellsten und dunkelsten Bildpunkten auf dem Bildschirm. Ein hoher Kontrast bedeutet, dass helle und dunkle Bereiche deutlich voneinander unterscheidbar sind.
Bildlinien. Anzahl der horizontalen Linien, die bei der Bildabtastung auf dem Bildschirm erzeugt werden. In Europa beträgt die Standardzahl 625 Bildlinien.
Bildmatrix. Anordnung der Bildpunkte auf dem Bildschirm. Die Bildmatrix bestimmt die Auflösung und Schärfe des Fernsehbildes.
Bildröhre. Elektronenstrahlröhre, die zur Darstellung von Bildern in einem Fernsehempfänger verwendet wird. Sie besteht aus einem elektronenemittierenden Kathodenstrahl, einer Ablenkeinheit, einem Bildschirm und einer Leuchtschicht.
Bildschirm. Die innere Fläche der Bildröhre, auf der das Fernsehbild dargestellt wird. Der Bildschirm besteht aus einer Leuchtschicht, die von einem Elektronenstrahl getroffen wird und dadurch zum Leuchten angeregt wird.
Bildsynchronisation. Die Abstimmung des Empfängers auf die vom Sender übertragenen Synchronisierungsimpulse, um eine korrekte Darstellung des Fernsehbildes zu gewährleisten. Die Synchronisierung erfolgt in horizontaler und vertikaler Richtung.
Bildwechsel. Wechsel von einem Fernsehbild zum nächsten. Der Bildwechsel erfolgt in schneller Abfolge, um die Illusion von bewegten Bildern zu erzeugen.
Demodulation. Trennung des modulierten Signals in seine ursprünglichen Bestandteile, wie z.B. Bild- und Tonsignal.
Gleichlaufzeichen. Vom Sender übertragene Impulse, die zur Synchronisierung des Empfängers dienen. Sie sorgen dafür, dass der Elektronenstrahl die richtige Position auf dem Bildschirm einnimmt und das Fernsehbild korrekt dargestellt wird.
Horizontalfrequenz. Anzahl der horizontalen Bildwechsel in der Sekunde. In Europa beträgt die Standardfrequenz 50 Hz.
Synchronimpulse. Impulse, die vom Sender übertragen werden und die Ablenkung des Elektronenstrahls in horizontaler und vertikaler Richtung steuern, um eine korrekte Darstellung des Fernsehbildes zu ermöglichen.
Tonmodulation. Die Modulation der Trägerwelle mit dem Tonsignal, um den Ton beim Fernsehempfang zu übertragen.
Tonfrequenz. Frequenzbereich des übertragenen Tonsignals. In der Fernsehtechnik liegt der Tonfrequenzbereich üblicherweise zwischen 20 Hz und 20 kHz.
Gegentaktendstufe. Verstärkerschaltung, bei der die Verstärkung durch zwei aktive Bauelemente, z.B. Röhren oder Transistoren, erreicht wird, die in entgegengesetzter Phase arbeiten.
Gitterbasis. Schaltungskonfiguration, bei der das Gittersignal einer Röhre direkt auf das Basispotential einer folgenden Transistorschaltung gelegt wird.
Gittermodulation. Eine Modulationsmethode, bei der das Gittersignal einer Röhre verwendet wird, um die Anodenspannung zu beeinflussen und somit das Ausgangssignal zu modulieren.
Gleichlauf (Synchronismus). Die Abstimmung des Empfängers auf die vom Sender übertragenen Synchronisierungsimpulse, um eine korrekte Darstellung des Fernsehbildes zu gewährleisten.
Heterodynempfänger. Empfängerschaltung, die das empfangene Hochfrequenzsignal auf eine feste Zwischenfrequenz mischt, um eine einfachere und stabilere Verarbeitung des Signals zu ermöglichen.
Kathodenstrahlröhre. Eine Röhre, in der ein Elektronenstrahl durch eine Elektronenemissionsquelle (Kathode) erzeugt wird und dann durch elektrische und magnetische Felder zur Anzeige von Bildern auf einem Bildschirm gelenkt wird.
Mischung (Mischer). Ein elektronisches Bauelement oder eine Schaltung, die zwei Signale miteinander kombiniert, um die Frequenzen zu mischen und eine neue Frequenz zu erzeugen, die das gewünschte Signal enthält.
Modulation. Die Änderung eines Trägersignals in Übereinstimmung mit einem Nutzsignal zur Übertragung von Informationen. Bei der Amplitudenmodulation (AM) wird die Amplitude des Trägersignals moduliert, bei der Frequenzmodulation (FM) wird die Frequenz des Trägersignals moduliert.
Nf-Verstärkung. Verstärkung des Tonsignals (Niederfrequenzsignal) im Fernsehempfänger.
Schirmgitter. Gitterschaltung, bei der das Gittersignal einer Röhre auf das Schirmgitter einer folgenden Röhre gelegt wird, um die Verstärkung zu erhöhen und Interferenzen zu verringern.
Ton-Zf. Aus dem übertragenen UHf-Träger durch Überlagerung gewonnene und mit dem Tonsignal amplitudenmodulierte Zwischenfrequenz.
Zeilendeflektor. Teil des Ablenkungssystems einer Bildröhre, der den Elektronenstrahl horizontal über den Bildschirm bewegt, um eine Zeile des Fernsehbildes zu erzeugen.
Diese Liste enthält eine Reihe von Begriffen und Fachtermini aus der Fernsehtechnik. Hier ist eine kurze Erklärung der einzelnen Begriffe:
- Integrierglied: Ein RC-Glied mit langer Zeitkonstante, das verwendet wird, um aus den rechteckigen Gleichlaufzeichen ein Summensignal zur Synchronisierung der Vertikalablenkung zu erzeugen.
- Intercarrier-System: Ein Verfahren zur Übertragung, bei dem die Zwischenfrequenz des Fernsehsignals durch das Differenzträgerverfahren erzeugt wird.
- Ionenfalle: Eine Vorrichtung an der Bildröhre, die dazu dient, störende Ionen im Katodenstrahl abzulenken.
- Kanal: Ein Frequenzbereich, der einem Träger zugeordnet ist.
- Katodenbasisschaltung: Eine Verstärkerschaltung, bei der die Katode einer Röhre auf das Spannungsniveau des Basisanschlusses eines Transistors gelegt wird.
- Kipposzillator: Eine selbstschwingende Röhrenstufe, die Sägezahnschwingungen erzeugt und für die Strahlführung verwendet wird.
- Kontrast: Der Helligkeitsunterschied zwischen schwarzen und weißen Bildstellen.
- Linearität: Die Gleichmäßigkeit und Verzerrungsfreiheit der Zeilen- und Bildaufzeichnung.
- Multivibrator: Ein Schwingungsgenerator in Form einer RC-Schaltung, der Sägezahnsignale erzeugt.
- Negativmodulation: Eine übliche Modulationsmethode, bei der die Amplitude des Trägersignals in den hellen Bildstellen verringert wird.
- Schalterdiode: Eine spezielle Röhre, die in Schalteranwendungen verwendet wird, z.B. in einer Boosterschaltung.
- Synchronisation: Der Prozess der Abstimmung von Abtastung und Aufzeichnung zur Gewährleistung eines korrekten Gleichlaufs.
- Tonteil: Ein Schaltungsteil, der den Ton-Zf-Träger verstärkt, demoduliert und das NF-Signal verstärkt.
- UKW: Ultrakurze Trägerwelle, verwendet für den UKW-Rundfunk.
- Video: Das Bildsignal oder die Bildmodulation.
- Zeilenablenkung: Die Steuerung des Elektronenstrahls in horizontaler Richtung zur Aufzeichnung der Bildzeilen.
- Zeilenfrequenz: Die Anzahl der Zeilenwechsel pro Sekunde (in Europa beträgt sie 15.625 Hz).
- Zeilenimpulse: Die synchronisierenden Impulse, die vom Sender übertragen werden und zur Synchronisierung der Zeilenablenkung dienen.
- Zeilensprungverfahren: Ein Verfahren, bei dem jedes Vollbild in zwei aufeinanderfolgenden Bildrastern mit um eine Zeile versetzten Bildpunkten aufgezeichnet wird (bei 50 Bildwechseln pro Sekunde ergeben sich 25 Vollbilder).
- Zeilenzahl: Die Anzahl der aufgezeichneten Zeilen pro Vollbild (in Europa beträgt sie 625, was eine Zeilenfrequenz von 15.625 Hz ergibt).