DE1059125B - Schaltungsanordnung zur Erzeugung periodischer oder einmaliger, vorzugsweise zeitproportionaler Spannungen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1059125 ANMELDETAG:

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGE SCHRIFT:

AUSGABE DER PATENTSCHRIFT:

kl. 21a¹ 36/02

INTERNAT. KL. H 03 k

27.MAI 1957

11. JUNI 1959

22. NOVEMBER 1962

WEICHT AB VON

AUSLEGESCHRIFT

(L 27725 VIII a/21a¹)

Zur Erzeugung periodischer zeitproportionaler Spannungen, wie sie beispielsweise für die Zeitablenkung bei Elektronenstrahloszillographen verwendet werden, ist bereits eine aus zwei Elektronenröhren bestehende bistabile Kippschaltung bekanntgeworden. Im Gitterkreis einer Röhre ist dabei ein Ladekondensator angeordnet, der über einen Ladewiderstand an einer Gleichspannung liegt. Diese bekannte Schaltungsanordnung ist nur für die Erzeugung periodischer zeitproportionaler Spannungen geeignet und weist außerdem einen relativ langen Rücklauf auf.

Es ist ferner eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung zeitproportionaler Spannung bekannt, die aus einer monostabilen Kippschaltung besteht. Diese monostabile Kippschaltung steuert die Entladeröhre. Ein Nachteil dieser bekannten Schaltungsanordnung besteht darin, daß keine Sägezahnspannung mit konstanter Amplitude erreicht wird, was bei modernen Oszillographen jedoch eine unbedingte Forderung ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß sowohl der Ladekondensator als auch der Kopplungskondensator zwischen den Röhren der monostabilen Kippschaltung bei einer Grobfrequenzänderung umgeschaltet werden müssen. Für die Feineinstellung der Kippfrequenz werden bei dieser bekannten Schaltungsanordnung gleichfalls zwei Elemente betätigt, und zwar der Ladewiderstand und der Gitterwiderstand einer der Röhren der monostabilen Kippschaltung.

Es ist auch eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Kippspannungen bekanntgeworden, bei weleher für die Erzeugung periodischer Ablenkspannungen ein kontinuierlich selbstschwingender Multivibrator verwendet ist. Eine Steuerung durch die am Kippkondensator auftretende Spannung erfolgt in diesem Falle nicht.

Es ist ferner ein sogenanntes Drei-Pentoden-Kippgerät bekannt, das sowohl für die Erzeugung von periodischen Ablenkspannungen verwendbar ist als auch für die Erzeugung einmaliger Ablenkspannungen, wobei es dann mit einem bistabilen Multivibrator gekop- pelt werden muß. Auch bei dieser bekannten Anordnung erfolgt keine Steuerung des bistabilen Multivibrators durch die Kondensatorspannung. Schließlich ist eine weitere Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Kippspannungen bekannt, die von einer Spezialröhre (»gated-beam tube«) Gebrauch macht. Der Schaltzustand dieser nach Art einer Kippschaltung arbeitenden Röhre wird gleichfalls nicht durch zwei bestimmte Potentiale der am Kippkondensator auftretenden Spannung gesteuert.

Die Erfindung bezieht sich auf einen wahlweise einstellbaren astabilen oder monostabilen Sägezahnspannungs-Generator, bei dem ein Ladekondensator über einen Widerstand aufgeladen und von einem zu dem Schaltungsanordnung zur Erzeugung periodischer oder einmaliger,

vorzugsweise zeitproportionaler

Spannungen

Patentiert für:

LIGENTIA Patent - Verwaltungs - G. m. b. H., Frankfurt/M.

Dipl.-Ing. Hans-Helmut Feldmann, Berlin-Tempelhof, ist als Erfinder genannt worden

Kondensator parallel liegenden, von einer bistabilen Kippschaltung gesteuerten Verstärkerelement entladen wird. Die Erfindung besteht darin, daß die bistabile Kippschaltung eine an sich bekannte Schmitt-Trigger-Schaltung ist, die von der Kondensatorspannung gesteuert wird, und daß eine an sich bekannte Begrenzerschaltung vorgesehen ist, die gleichfalls von der Kondensatorspannung gesteuert ist, und die bei Erzeugung einer einmaligen Sägezahnspannung das dem Ladekondensator parallel geschaltete Verstärkerelement so ansteuert, daß die Schmitt-Trigger-Schaltung das der Entladung des Kondensators folgende Umschaltpotential nicht erreicht.

Die Erfindung wird an Hand der Fig. 1 bis 3 an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. _;

In der Fig. 1 sind der Ladewiderstand 1 und Ladekondensator 2 an eine durch » + « und »0« angedeutete Spannungsquelle geschaltet. Der Verbindungspunkt 3 von Widerstand 1 und Kondensator 2 ist unmittelbar an eine Röhre 4 in Anodenbasisschaltung geführt, deren Anode an» + « und deren Kathode über Widerstände 5,6 an den —Pol der Spannungsquelle geschaltet ist. Parallel zum Kondensator 2 ist ein steuerbares Element 7 angeordnet, daß die Entladung des Kondensators 2 bewirkt. Der Ausgang des Kathodenverstärkers 4 ist an einen aus den Röhren 8, 9 bestehenden, an sich bekannten Schmitt-Trigger geschaltet, der das Entladeelement 7 steuert. Der bisher beschriebene Teil der Anordnung bewirkt die Erzeugung einer periodischen Kippspannung. Die Wirkungsweise wird nachstehend an Hand der Diagramme der Fig. 2 näher erläutert.

209 716/374

Unter der Annahme, daß die Entladung des Kondensators 2 gerade beendet ist, treten folgende Verhälnisse bei Außerbetrachtlassung der Röhren 10, 11 auf. Durch das abgesenkte Kondensatorpotential U_c2 am Punkt 3 ist über die Röhre 4 auch das Gitterpotential Ug ₈ der Röhre 8 so weit abgesenkt, daß diese Röhre gesperrt ist. Durch die direkte Kopplung der Röhren 8 und 9 ist die letztgenannte Röhre in diesem Zustand stromführend, und am Aüßenwiderstand 12 dieser Röhre tritt ein Spannungsabfall U_ag auf.' Die Anode dieser Röhre 9 ist nun unmittelbar mit dem Gitter der parallel zum Kondensator 2 geschalteten Entladeröhre 7 verbunden, so daß das Gitterpotential U_{e 7} dieser Röhre durch den Spannungsabfall am Widerstand 12 in bezug auf die Kathode negativ ist. Die Röhre 7 ist somit gesperrt, und der Kondensator 2 ladt sich über den Widerstand 1 auf. Das Potential am Punkt 3 steigt ah und damit auch das am Steüergitter und an der Kathode der Rohre 4. Da die Kathode der Röhre 4 und das Steüergitter der Röhre 8 galvanisch miteinander verbunden sind, steigt auch das Steüergitterpotehtial Ug g dieser Röhre 8. Bei einem bestimmten Gitterpotentiäl ap der Rph^.e 8 #ird sich der Zustand der Röhren 8, 9 sprurigliöt äeräft ändern, ,daß nunmehr die Rohre 8 Strörfiiüjiferidlind d'ife Röhre 9 gesperrt ist: Dadijrch yersph^iridet der Spänhiihgsäbfäil am ,Widerstand 12. def. Röfire 9_r,üüä das Steüergitter der Röliire 7 niirimt ififblge des Widerstandes 14 etwas positives Potential jjegferiüber.der Kathode ans, ,So daß ^ties.e Rohre 7 leitend ijnd der Kondensator 2 dadurch!sctineil entladen wird; ÜaS Potential ärp Punkt 3 sihkt setir sthhell, und.entsprechend fallt das Stei^fgitterpbtentiäl Ufä eier Rohre 8 bis μίιί ein Potential, bei dem diese wieder gesperrt wird, wodurch' die ftörirfe SJ wieder sirömfüiiretid ürid die RÖWe 7 gesperrt wird: Die Äüfiäclung des Kondensators beginnt dann von heuern; wie oben iBeschfietjferi. _; . ^₅., ..--., :.;,.....,,<

Offensichtlich erfolgt bei, der bisher beschriebenen

Pütikt 3 wähi-end der Äüf^ und Eritlädühg.des Konderi-r sätors bzw: bei ,einem entspreclienäeri Gittetpotentiäi an der Röhre 8. Diese Potentiale sind in dfer. Fig. 2 rhit e, d bezeichnet. Ist eine bestimmte Aüflädespäririühg erreicht, So wird die Röhre 8 plötzlich leitend (Potential d), die Röhre 9 gesperrt und die Röhre 7 ebenso plötzlich leitend. Ist dadurch die Spannung am Punkt 3 auf das Potential e abgesunken, so kehren sich die Verhältnisse an den Röhren 7, 8, 9 plötzlich um, die Röhre 8 wird wieder gesperrt, die Röhre 9 leitend und die Röhre 7 gesperrt. Die Anordnung ist also durch zwei bestimmte Potentiale am Punkt 3 bzw. am Steuergitter def Röhre 7 gekennzeichnet (Potentiale e, d), bei deren Auftreten eine Umschaltung des Schmitt-Triggers 8, 9 bewirkt wird und damit die Erzeugung einer periodischen Kippspannung, die an der Kathode der Röhre 4 abnehmbar ist.

Um die beschriebene Anordnung auch für die Erzeugung aperiodischer Kippspannungen geeignet zu machen, wird gemäß der Erfindung die Röhre 7 in Abhängigkeit von der Kondensätorspannung U_{c 2} so gesteuert, daß zwar das zur Umschaltung des Triggers 8,9 notwendige Potential d bei der Aufladung des Kondensators 2 erreicht wird, jedoch nicht das bei der Entladung auftretende und den Trigger 8,9 wieder umschaltende Potential e; dieses wird vielmehr vorher abgefangen, so daß der Trigger 8, 9 nicht wieder umschalten kann. ·..■■· .

Um dies zu erreichen, ist eine aus den Röhren 10,11 bestehende Abfangstufe vorgesehen (Fig. 1). Die Röhre 10' ist dabei in Anodenbasisschaltung geschaltet und , wird von der Kathodenspannung der Röhre 4 gesteuert, von der auch der Trigger 8, 9-gesteuert wird. Die Röhre 11 ist mit der Röhre 10 kathodengekoppelt und arbeitet in Gitterbasisschaltung. Das Steuergitter der Röhre 11 ist an einen Spannungsteiler geführt und erhält über den Steller 13 eine feste Gitterspannung. Die Anode der Röhre 11 ist unmittelbar mit der Anode der Röhre 9, dem Steuergitter der Röhre 7 und dem

ίο Außenwiderstand 12 verbunden.

Die Wirkungsweise für die Erzeugung einer aperiodischen Kippspannung in Verbindung mit der Abfangstufe 9, 10 wird art Hand der Fig. 1 und 3 erläutert. Im Ausgangszustand der Anordnung ist die Röhre 8 leitend, die Röhre 9 nichtleitend. Dies wird dadurch erreicht, daß die Röhre 11 stromführend gemacht ist, und zwar derart, daß am Außenwiderstand 12 der in diesem Schaltungszustand stromlosen Röhre 9 ein Spannungsabfall nur durch den Anoderi-

ao strom der Röhre 11 entsteht. Dieser Spannungsabfall am Widerstand 12. stellt gleichzeitig die Gitterspannung fiir die parallel zum Kondensator 2 geschaltete Röhre 7 dar, deren Leitfähigkeit dadurch so eingeregelt ist,, daß das Potential e. für das Steüergitter der

Röhre 8\ (Fig. 2) mit Sicherheit nicht erreicht wird: In der .Fig: 3 ist das piagfärnrri für die Erzeugung einer eirimäligen, zeitpföpbrtiönaieri, Spannung dargestellt, wobei die Potentiale d, e die gleichen wie die der Fig. 2 sind. ... ,. . ......

3ö Wie aus Fig. 3 ersichtlich,ist im Ausgangspunkt

Her Ähqfdriütig die Koridenäaioirsfännüng ¹Uy^ etwas

, Höher als die fiach der Fig:.2: JÖies; _;λλππ1 jiürcH Hie

Steuerung der Rohre 7, mitteis der Rohre ti erreicht,

die wieäerüfn¹ von der KönHensatprspaririung gesteuert

J₅ wird. ÄucH daS Steuergi^^qtehtiäi f/_g| ist iri dieSfem

spreeherii} falirt die Rohre■ 8 Strarii, und die RÖnfe fj ist ströpilös: Die ÄnÖdehspärihuiig U^ an dfer Rohre 9 riätte clen gestrichelt atigpdeuteterjl Verlauf,, wenn iri

diesem ,Scriältungszü'starid nicht die i?.öHfe 11 .ström-, führend .ware. Da diese aber; wie oben ausgeführt, Strbfn führt, so ist das Änoderipoteritiäl U^ urn den am Widerstand12 dadurch äüftreiendeti Spaririürigsäbfäll abgesenkt, wie iri Fig. 3 ausgezogen dargestellt.

Wird der Anordnung riuri ein Iriipuls / geeigneter Polarität zugeführt (Fig. 3), beispielsweise dem Steuergitter der Röhre 9, So wird die bisher leitende Röhre 8 gesperrt, die bisher nichtleitende Röhre 9 leitend, wodurch mit der dadurch am Widerstand 12 auftretenden Spannung das Steuergitter der Röhre 7 stärk negativ tittd diese Rohre gesperrt wird. Damit setzt die Aufladung des Kondensators 2 ein, die Spannung U_C2 steigt an. Entsprechend Steigt auch das Potential Ugg am Steuergitter der Röhre 8, bis das Potential d erreicht wird. An diesem Punkt schaltet der Trigger 8,9 um, d. h., Röhre 8 wird leitend und Röhre 9 gesperrt. Durch die sprunghafte Erhöhung der Spannung Ü_a9 (Fig. 3) setzt die Entladung des Kondensators 2

₉
ein, da die Röhre 7 leitend geworden ist. Durch die abfallende Spannung am Kondensator 2 fällt aber auch das Kathodenpotential der Röhre 11 gegen das Steuergitter, wobei die Röhre 11 beim Potential / (Fig. 3) so leitend wird, daß am Außenwiderstand 12 ein Spannungsabfall eintritt, der wiederum die Röhre in ihrer Leitfähigkeit derart beeinflußt, daß das Potential e nicht erreicht wird. Die Anordnung ist dann in den Ausgangszustand zurückgekehrt..

Die Röhren 7, 10 und 11 stellen einen Regelkreis dar, der so arbeitet, daß die Röhre 7 gerade so viel Strom führt, wie vom Ladewiderstand 1 auf den Lade-

kondensator 2 fließt, so daß dessen Potential in der Wartestellung des Sägezahngenerators nahe über dem Kippotential e verweilt, bis ein Auslöseimpuls den Sägezahngenerator startet.

Selbstverständlich können an Stelle der im Ausführungsbeispiel dargestellten Elektronenröhren auch Transistoren verwendet werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Wahlweise einstellbarer astabiler oder monostabiier Sägezahnspannungs-Generator, bei dem ein Ladekondensator über einen Widerstand aufgeladen und von einem zu dem Kondensator parallel liegenden, von einer bistabilen Kippschaltung gesteuerten Verstärkerelement entladen wird, da durch gekennzeichnet, daß die bistabile Kippschaltung eine an sich bekannte Schmitt-Trigger-Schaltung ist, die von der Kondensatorspannung gesteuert wird, und daß eine an sich bekannte Begrenzer-

   schaltung vorgesehen ist, die gleichfalls von der Kondensatorspannung gesteuert ist, und die bei Erzeugung einer einmaligen Sägezahnspannung das dem Ladekondensator parallel geschaltete Verstärkerelement so ansteuert, daß die Schmitt-Trigger-Schaltung das der Entladung des Kondensators folgende Umschaltpotential (e) nicht erreicht.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Patentschrift Nr. 10 623 des Amtes für Erfindungsund Patentwesen in der sowjetischen Besatzungszone Deutschlands;

   »Funkschau«, 1955, Heft 23, S. 534, 535; 1956, Nr. 16, S. 469, 470;

   »FTZ«, 1954, HeftS, S. 426;

   USA.-Patentschrift Nr. 2 708 240;

   Czech, »Der Elektronensträhl-Oszillogräf«, 1955, S. 75.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen