DE1041591B

DE1041591B - Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Zeitablenkspannung im Elektronenstrahloszillographen

Info

Publication number: DE1041591B
Application number: DEK30900A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Wolf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1957-01-23
Filing date: 1957-01-23
Publication date: 1958-10-23
Also published as: US3015753A

Description

DEUTSCHES

Schaltungsanordnung zur Erzeugung

einer Zeitablenkspannung
im Elektronenstrahloszillographen

Zur Erzeugung von Sägezahnschwingungen sind vor allem aus der Technik der Elektronenstrahloszillographen bereits die verschiedensten Methoden bekannt.

In der Regel werden die sägezahnförmigen Schwingungen durch die kontinuierliche Aufladung und periodische Entladung eines Kondensators gewonnen, wobei entweder die Entladung des Kondensators periodisch in gewissen Zeitabständen vorgenommen wird oder dieselbe in Abhängigkeit von einer bestimmten Aufladespannung (Schwellspannung) erfolgt.

Die hierbei geforderte Linearität des Anstieges der
Sägezahnschwingung wurde bisher entweder durch
eine besondere »Laderöhre« mit hohem Innenwiderstand (Aufladung mit eingeprägtem Strom) erreicht 15
oder ■— bei Aufladung des Kondensators über einen
normalen Ohmschen Widerstand — dadurch, daß der
ausgenutzte Teil der exponentiellen Ladekennlinie so
weit beschränkt wurde, daß dieser Teil selbst als Gerade angesehen werden kann. 20 η

Für denselben Zweck sind unter anderem auch noch

andere Schaltanordnungen bekanntgeworden, wie z. B. einen den beiden Kathoden der Doppeltriode gemeinder »Miller-Integrator« und das »Phantastron«. samen Kathod'enwiderstand aufweist und¹ welche

Die Erfindung hat eine neuartige Schaltungsanord- durch einen weiteren, zwischen den beiden Kanung zum Gegenstand, welche auf einfachste Weise die 25 thoden angeordneten Gegenkopplungswiderstand auf Erzeugung eines linearen Anstieges einer Sägezahn- eine Spantiungsverstärkung von V= m + 1 eingeschwingung gestattet und darüber hinaus weitere korn- stellt ist.

binierte Funktionen für einen Zeitablenkkreis eines In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird ein

Elektronenstrahloszillographen erfüllt. System der Doppeltriode gleichzeitig als Kathoden-

Von besonderer Bedeutung ist hierbei, daß in der 30 folger zur regelbaren, niederohmigen Auskopplung der Anordnung nur Schaltelemente in reiner Gleichstrom- Sägezahnschwingung herangezogen, während die kopplung Anwendung finden. Kathode des zweiten Röhrensystems einen nieder-

Hierdurch sind in Zeitablenkkreisen von Kathoden- ohmigen Punkt konstanten DC-Potentials bildet. Strahloszillographen mit Sicherheit alle Einschwing- Hierdurch ergibt sich bei Ausbildung des zwischen

vorgänge wechselstromgekoppelter Anordnungen ver- 35 den beiden Kathoden gelegenen Widerstandes als

Anmelder:

Gerhard Wolf,
München-Pasing, Chopinstr. 5

Gerhard Wolf, München-Pasing,
ist als Erfinder genannt worden

mieden.

Die Anwendbarkeit der erfindungsgemäßen Anordnung beschränkt sich selbstverständlich nicht nur auf das Gebiet der Erzeugung von Sägezahnschwingungen in Zeitablenkkreisen von Elektronenstrahloszillographen, vielmehr ist eine allgemeine Anwendung in integrierenden Kreisen verschiedenster Aufgaben möglich.

Potentiometer die Möglichkeit einer Amplitudenregelung für die Sägezähnschwingung, ohne daß durch die Regelung eine Beeinflussung des Fußpunktpotentials der Sägezahnschwingung erfolgt.

In Zusammenarbeit dieser Schaltung mit einem einstufigen (kathodenverkoppelten) X-Gegentaktverstärker erhält man eine sehr zweckmäßige Zeitablenkschaltung, welche unter Übersteuerung des angekoppelten (ebenfalls gleichstromgekoppelten) X-Gegen-

D ie Erfindung besteht darin, daß ein gleichstromgekoppelter Spannungsverstärker die Spannungsdiffe- 45 taktverstärkers auch eine regelbare Ausschnittrenz an einem Ladewiderstand im Ladekreis eines vergrößerung der Zeitbasis zuläßt. Ladekondensators konstant hält, wobei dieser Gleich- Durch eine besondere Abhängigkeit zwischen spannungsverstärker auf eine Verstärkung von +1 X-Amplitudenregelung (Sägezahnamplitude) und der ausgelegt ist und zwischen seinem Eingang und seinem X-Lageverschiebung kann dabei ein bestimmter Punkt Ausgang eine feste Potentialdifferenz aufweist, welche 50 der Zeitbasis immer im Blickfeld gehalten werden, un-

für den Ladestrom durch den Ladewiderstand verantwortlich ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird hierfür eine Doppeltriodenschaltung verwendet, welche

abhängig davon, wie die Regelung der X-Amplitude (Sägezahnamplitude) erfolgt. Die Verschiebespannung für die X-Lageverschiebung wird hierbei durch den X-Amplitudenregler (=Regler für die Sägezahn-

809 659/1«?

amplitude) zusätzlich im selben Verhältnis geregelt wie die X-Amplitude selbst. Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.

Bekanntlich erfolgt die Aufladung eines Kondensators 1 über einen normalen Ladewiderstand 2 durch eine Quelle konstanter Spannung nach einem Exponentialgesetz. Die daraus entstehende Ladekennlinie hat einen gekrümmten Verlauf und ist daher für die Zeitablenkung eines Elektronenstrahloszillographen ungeeignet.

Der gekrümmte Verlauf der Ladekennlinie entsteht dadurch, daß die am Ladewiderstand 2 abfallende Spannung um die am Kondensator 1 stehende Spannung laufend vermindert wird.

Um dies zu verhindern, ist es lediglich nötig, die treibende Spannung im Verlauf des Ladevorganges so zu erhöhen, daß die am Lade widerstand 2 abfallende Spannung stets konstant gehalten wird.

Dies ergibt sich folgerichtig durch Überlagerung einer zusätzlichen ansteigenden Hilfsspannung mit einer konstanten Quellenspannung.

Hierbei muß die der konstanten Quellenspannung überlagerte Hilfsspannung stets dieselbe Größe haben wie die der Kondensatoraufladung.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Gleichspannungsverstärker mit einer Spannungsverstärkung van V= +1 vorgesehen, dessen Ausgangsspannung gegenüber der Eingangsspannung eine feste Potentialdifferenz aufweist.

Die naheliegende Methode der Verwendung eines Kathodenverstärkers, welcher bekanntlich eine Spannungsverstärkung von (nahezu) V= +1 aufweist, scheitert meist an der geringen Potentialdifferenz zwischen Verstärkereingang (Gitter) und -ausgang (Kathode).

Eine Wechselstromkopplung fi?C-Kopplung) zur zusätzlichen Einblendung einer Gleichspannung soll wegen der dadurch entstehenden Nachteile (Einschwingvorgänge bei nicht periodischer Auslösung!) außer Betracht bleiben.

Die erfindungsgemäße Anordnung bedient sich daher zur Erzeugung einer Spannungsverstärkung von V= +1 mit genügend hoher, fester Potentialdifferenz zwischen Verstärkerein- und -ausgang einer Schaltung mit Doppeltriode, deren Kathoden über einen gemeinsamen Widerstand verkoppelt sind und welche durch eine zusätzliche Gegenkopplung auf eine Spannungsverstärkung von +1 eingestellt ist.

Das Gleichspannungspotential zwischen dem(Gitter-) Eingang und dem (Anoden-) Ausgang liefert bei dieser Anordnung zwanglos die benötigte Potentialdifferenz zur Erzeugung des nötigen Ladestromes durch den Ladewiderstand 2.

Eine derartige Schaltungsanordnung besteht im einzelnen aus den Ladekondensator 1 mit dem dazugehörigen Ladewiderstand 2, der Verstärkerröhre 5 und der Entladeröhre 6.

Durch kontinuierliche Aufladung des Ladekondensators 1 über den Ladewiderstand 2 und periodische Entladung über die Entladeröhre 6 ergibt in bekanntet Weise die Sägezahnschwingung.

Der Röhre 5 fällt dabei die Aufgabe der Linearisierung des Sägezahnanstieges zu.

Die Spannung, welche sich funktionsgemäß am Kondensator 1 im Verlauf seiner Aufladung ausbildet, gelangt an das Gitter 7 der Röhre 5.

Die Röhre 5 mit ihren Röhrensystemen I und II arbeitet als kathodenverkoppelter Verstärker, die Verkopplung der beiden Röhrensysteme I und II erfolgt durch den Kathoden widerstand 9.

Durch den Gegenkopplungswiderstand 8 zwischen den Kathoden 10 und 11 ist die Gesamtverstärkung reduziert und die Röhrenkennlinie linearisiert.

Der Widerstand 8 ist dabei so dimensioniert, daß sich im Zusammenwirken mit dem Außenwiderstand 13 eine Gesamtverstärkung von V= +1 ergibt.

Hierdurch wird der Spannungsabfall am Ladewiderstand 2 in der bereits besprochenen Weise konstant gehalten.

ίο Das Röhrensystem I der Röhre 5 ist als Kathodenverstärker ausgenutzt und dient zur niederohmigen Auskopplung der Sägezahnschwingungen.

Der Gegenkopplungswiderstand8 ist in diesem Falle als Potentiometer ausgebildet, an dessen Abgriff die Sägezahnschwingung mit regelbarer Amplitude abgreifbar ist.

Die Kathode 11 des Röhrensystems II der Röhre 5 dient hierbei als niederohmiger Punkt konstanten DC-Potentials.

Die am Widerstand 8 abgreifbare Sägezahnamplitude schwankt daher zwischen einem Maximal- und einem Minimalwert, welcher von der Auslegung der Schaltung und den Röhrendaten abhängig ist.

Das Potential an der Kathode 11 des Röhrensystems II der Röhre 5 wird dabei durch entsprechende Wahl der Gitterspannung auf einen Wert eingestellt, welcher der Ruhespannung an der Kathode 10 des Röhrensystems I entspricht.

Diese Ruhespannung tritt dann auf, wenn die Entladeröhre 6 leitend ist, wodurch der Ladekondensator 1 kurzgeschlossen wird. Dies ist der Zustand vor dem Start der Zeitablenkung· bzw. der Auslösung des Sägezahnes.

Durch die Einstellung gleicher Ruhespannung zwisehen den Kathoden 10 und 11 regelt der Schleifer des Potentiometers 8 zwischen zwei Punkten gleichen Ruhepotentials, wodurch eine unerwünschte Verschiebespantiung bei Amplitudenregelung vermieden ist.

Die Röhre 5 erfüllt dabei folgende drei Funktionen:

1. Linearisierung des Sägezahnanstieges,

2. Kathodenfolgerausgang zur Regelung der Sägezahnamplitude,

3. Amplitudenregelung zwischen zwei Punkten gleichen Ruhepotentials.

Hierbei enthält die Schaltung nur gleichstromgekoppelte Schaltelemente bzw. Schaltgruppen, wodurch Einschwingvorgänge bei nicht periodischer Auslösung der Zeitablenkung vermieden werden.

Arbeitet solch eine Anordnung ebenfalls gleichstromgekoppelt auf einen (beispielsweise einstufigen) X-Gegentaktverstärker, so läßt sich durch Übersteuerung dieses Verstärkers mit großen Sägezahnamplituden eine Ausschnittvergrößerung der Zeitbasis bewerkstelligen.

Wird hierbei durch den Amplitudenregler (Widerstand 8) — beispielsweise durch ein auf derselben Achse mitlaufendes zweites Potentiometer — die Verschiebespannung eines vorhandenen X-Positionsreglers noch zusätzlich in demselben Verhältnis geregelt wie die X- (Sägezahn-) Amplitude, so ergibt sich die besondere Annehmlichkeit, daß bei Betätigung des X-Amplitudenreglers (Widerstand 8) ein bei Teilvergrößerung einmal eingestellter Punkt der Zeitbasis immer an derselben Stelle des Bildfeldes bleibt, unabhängig von der Größe der Teilvergrößerung des Zeitbasisausschnittes. Dies setzt jedoch die Regelung der X-Amplitude zwischen zwei Punkten gleichen Ruhepotentials und Gleichstromkopplung zwischen allen Teilen der Zeitablenkung —■ wie es bei der soeben beschriebenen Anordnung der Fall ist — voraus.

Soll beispielsweise die Spitze des Sägezahnes (=Endpunkt der gesamten Zeitbasis) bei beliebiger Amplitudenregelung im Bildfeld festgehalten werden, so muß auf den X-Verstärker eine X-Positions-Verschiebespannung wirken, welche stets so groß ist wie die ganze Amplitude des Sägezahnes. Auf diese Weise ist das gleichstromgekoppelte Gegentaktsystem des X-Verstärkers stets für die Sägezahnspitze inBallance, d. h. im nicht übersteuerten Arbeitsbereich des X-Verstärkers.

Für andere Punkte des Sägezahnes, beispielsweise für dessen Mitte (=Mitte der gesamten Zeitbasis) ergeben sich analoge Überlegungen. In diesem Falle muß für die Sägezahnmitte die Verschiebespannung für die X-Position stets genau die Hälfte der gesamten Sägezahnamplitude betragen. Daraus ergibt sich folgerichtig, daß bei Regelung der Sägezahnamplitude (X-Amplitude) stets auch die Verschiebespannung der X-Positionsregelung in demselben Verhältnis wie die Sägezahnamplitude geregelt werden muß.

Zur Erzeugung der Verschiebespannung der X-Positionsregelung sind daher zwei verschiedene Regelorgane vorgesehen:

1. ein mit dem Regler für »Sägezahnamplitude« (=X-Amplitude) mitlaufender Regler 20, welcher die Verschiebespannung im selben Verhältnis regelt wie die Sägezahnamplitude,

2. ein weiterer Regler 21, welcher von einer Gleichspannung, die gleich (oder etwas größer) als die Sägezahnamplitude ist, die Verschiebespannung abgreift.

Die beiden Regler müssen dabei so zusammengeschaltet sein, daß sich zwischen den beiden Reglern ein multiplikativer Zusammenhang ergibt. Die Ausgangsspannung muß daher dem Produkt der beiden Reglerstellungen entsprechen. Dies ist, wie in der Zeichnung beispielsweise ausgeführt, durch einfache elektrische Hintereinanderschaltung der beiden Regelpotentiometer erreicht.

Dem Regler 21 für die X-Position kommt in einer solchen Schaltung nicht mehr die Funktion für die X-Lage des Bildes bzw. des Elektronenstrahles zu, vielmehr wird in der so ausgestalteten Anordnung hierdurch derjenige Punkt der gesamten Zeitbasis festgelegt, der bei beliebiger Regelung der Ausschnittvergrößerung (durch den Regler 8) im Ballancepunkt des X-Verstärkers bzw. auf dem Bildschirm festgehalten wird.

Der Einbau einer solchen mit der X-Amplitude kombinierten X-Lageregelung stellt eine wesentliche bedienungstechnische Verbesserung für einen Elektronenstrahloszillographen dar. Im Zusammenwirken mit der beschriebenen neuartigen Anordnung zur Erzeugung der linearisierten Sägezahnschwingung einschließlich der damit verbundenen Regelung und Auskopplung unter strenger Einhaltung des Grundprinzips der Gleichstromkopplung zwischen allen Teilen der Zeitablenkung ergibt sich eine sowohl in technischer als auch wirtschaftlicher Hinsicht besonders günstige und fortschrittliche Lösung für den Zeitablenkteil eines Kathodenstrahloszillographen.

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Erzeugung einer sägezahnförmigen Spannung mit linearisiertem Sägezahnanstieg für Zeitablenkung in Elektronenstrahloszillographen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gleichspannungsverstärker derart angeordnet ist, daß er die Spannungsdifferenz an einem Ladewiderstand konstant hält, wobei der Verstärker zwischen seinem Eingang und seinem Ausgang eine feste Potentialdifferenz aufweist und so bemessen ist, daß er eine Verstärkung von der Größe + 1 bewirkt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gleichspannungsverstärker eine Doppeltriode (5) angewendet wird, deren Kathoden (10 und 11) über einen gemeinsamen Widerstand (9) verkoppelt sind und ein Gegenkopplungswiderstand (8) zwischen den beiden Kathoden (10 und 11) derart bemessen und angeordnet ist, daß er die Spannungsverstärkung auf den Wert + 1 gewährleistet.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine System (I) der Doppeltriode (5) als Kathodenfolger zur niederohmigen Auskopplung der Sägezahnschwingungen herangezogen wird.

4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkopplungswiderstand (8) als Potentiometer zur regelbaren Auskopplung der Sägezahnschwingung ausgebildet ist.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus zwei Widerständen (14 und 15) bestehender Spannungsteiler die Betriebsspannungen des Systems (II) der Doppeltriode (5) so einstellt, daß die beiden Kathoden (10 und 11) gleiches Ruhepotential aufweisen.

6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichspannungsverstärker (5) in Verbindung mit einem einstufigen X-Gegentaktverstärker in Gleichstromkopplung verwendet wird.

7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand (2) und ein Kondensator (1) so bemessen ist, daß mit Hilfe des Potentiometers (8) eine regelbare Übersteuerung des gleichstromgekoppelten X-Verstärkers zur Erreichung einer X-Ausschnittvergrößerung ermöglicht wird.

8. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die X-Positionsregelung gleichstromgekoppelt auf den X-Verstärker wirkt und daß die vom X-Positionsregler abgegriffene Verschiebespannung zusätzlich in demselben Verhältnis wie die X- (Sägezahn-) Amplitude regelbar ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur zusätzlichen Regelung der Verschiebespannung ein auf der Achse des X-Amplitudenreglers mitlaufendes zweites Potentiometer (20) Verwendung findet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen