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Anordnung zum Erzeugen.
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-erdsymmetrischer Kippspannungen für die Zeitablenkung einer Kathodenstrahl-Oszillographenröhre
mit Hilfe einer steuerbaren, mit Kondensatoren und Verstärkerelementen arbeitenden
Umladeschaltung Für die Untersuchung einmalig und sehr schnell verlaufender Vorgänge
müssen El ektronenstrahl röhren mit hohen Anodenspannungen verwendet werden, um
eine ausreichende Aufzeichnung in allen Einzelheiten auf dem Bildschirm der Röhre
zu erhalten. Mit der Erhöhung der Anodenspannung verringert sich jedoch die Empfindlichkeit
der Ablenksysteme, so daß ausreichende Ablenkspannungen zur Verfügung stehen müssen.
Es kommt weiter hinzu, daß in neuerer Zeit auf dem Elektronenstrahl-Oszillographengebiet
immer mehr der Zug zu großen Bildschirmen besteht. Um eine ausreichende Auslenkung
des Elektronenstrahles zu erreichen, werden bei derartigen Hochleistungs-Oszillographen
Ablenkspannungen in der Größenordnung von 1000 V benötigt.
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Die Erzeugung derartig hoher Ablenkspannungen macht besonders für
die Abszissenrichtung Schwierigkeiten. Die bisher bekannten Zeitahlenkgeneratoren
benötigen daher einen relativ großen Aufwand. Außer der Notwendigkeit einer großen
Ablenkspannung müssen derartige Generatoren noch weitere wichtige Forderungen erfüllen.
Die Meßgröße selbst wird im allgemeinen unmittelbar an die Meßplatten der Röhre
gelegt werden. Die Auslösung des Zeitablenkgenerators erfolgt nun durch die Meßgröße.
Dabei ist ohne besondere Maßnahmen eine bestimmte Auslöseverzögerung des Zeitablenkgenerators
nicht zu vermeiden.
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Andererseits ist es in vielen Fällen gerade wichtig, den Beginn des
zu untersuchenden Vorganges einwandfroi aufzuzeichnen. Die Ansprechverzögerungszeit
des Zeitablenkgenerators soll somit schon ohne zusätzliche Maßnahme möglichst gering
sein. Eine weitere Forderung besteht darin, daß die Zeitablenkplatten der Röhre
mit einer erdsymmetrischen Spannung beaufschlagt werden, um damit Verzeichnungen
und Unschärfen des auf dem Bildschirm der Röhre dargestellten Vorganges zu vermeiden.
Schließlich ist neben der linearen Zeitablenkung in vielen Fällen auch noch eine
Zeitablenkung im logarithmischen Maßstab erwünscht.
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Durch die Erfindung wird ein Zeitablenkgenerator geschaffen, der
bei mäßigem Aufwand eine Zeitablenkspannung ausreichender Amplitude für eine Hochleistungs-Elektronenstrahlröhre
erzeugt. Ferner ist diese Ablenkspannung erdsymmetrisch. Schließlich weist der Generator
eine so geringe-Ansprechverzöge rungszeit auf, daß die sonst benötigten Mittel für
die Verringerung derselben, wie Laufzeitkabel od. dgl., vermieden sind. Durch eine
einfache Umschaltung und ohne zusätzlichen Aufwand -wird schließlich eine Zeitablenkung
mit linearem und logarithmischem Maßstab erreicht.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Erzeugen erdsymmetrischer
Kippspannungen für die Zeitablenkung einer Kathodenstrahl-Oszillographen-
röhre mit
Hilfe einer steuerbaren, mit Kondensatoren und Verstärkerelementen arbeitenden Umladeschaltung,
insbesondere für die Darstellung einmaliger Vorgänge. Die Erfindung besteht darin,
daß unter Anwendung zweier bezüglich ihrer Stromversorgung parallel geschalteter,
an sich bekannter Reihenschaltungen aus je einer steuerbaren Laderöhre und einem
durch eine steuerbare Entladeröhre entladbaren, eine der beiden Kippspannung liefernden
Kondensator jede der Laderöhren mit der zugehörigen Entladeröhre, wie ebenfalls
bekannt, über je einen Widerstand in Reihe liegt, und die Steuerelektrode jeder
Laderöhre an die Anode der zugehörigen Entladeröhre angeschlossen ist, daß zur Erzeugung
von gegenphasigen, amplitudengleichen Kippspannungen an den Kondensatoren auf die
5 teuerel ektroden der beiden Entladeröhren gegenphasige Rechteckimpulsspannungen
wirken, daß die Entladeröhre der einen Reihenschaltung und die baderöhre der anderen
Reihenschaltung Pentoden mit konstanter Schirmgitterspannung sind und daß das Steuergitter
der einen Reihenschaltung so hoch negativ vorgespannt ist, daß diese Röhre sperrt,
wenn die mit ihrer Steuerelektrode auf Kathodenpotential liegende Entladeröhre der
anderen Reihenschaltung ihren Entladestrom führt. Zweckmäßig sind an Stelle der
Pentoden Trioden verwendet. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung dient
zum Steuern der beiden Reihenschaltungen eine monostabile Kippschaltung.
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Es ist bereits eine Ze-itablenkscllal-tung bekannt, bei der zur Erzeugung
einer erdsymmetrischen Kippspannung eine einzige steuerbare Röhre verwendet wird,
in deren Anodenkreis und Kathodenkreis je ein Kondensator angeordnet ist. Die Röhre
wirkt wie ein Schalter, der einerseits bei Anlegung eines Steuerimpulses den Kondensator
im Kathodenkreis entlädt und den Kondensator im Anodenkreis auflädt. Dies geschieht
unter weiterer Verwendung eines Autotransformators, der gleichfalls im Anodenkreis
der Röhre angeordnet ist, wobei an dessen Sekundärwicklung die Kippspannung entgegengesetzter
Polarität entsteht.
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Durch die benötigten Induktivitäten ergeben sich große Zeitkonstanten
und damit große Ansprechverzögerungszeiten. Die Schaltung ist ferner keineswegs
für die Erzeugung genau zeitproportionaler Spannungen geeignet. Für die moderne
Hochleistungs-Oszillographentechnik scheidet die relativ alte Schaltungsanordnung
vollkommen aus.
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Es ist auch eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer Impulsreihe
mit paarigen, dicht nebeneinanderliegenden Impulsen gleicher Polarität bekannt.
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Die Schaltung macht Gebrauch von zwei Kippschaltungen, wobei jeweils
ein Ladewiderstand und ein Kondensator vorgesehen sind, wobei dem Kondensator der
einen Kippschaltung eine nicht steuerbare Entladungsstrecke und der anderen eine
steuerbare Entladungsstrecke parallel geschaltet ist. Beide Kippschaltungen steuern
eine Flip-Flop-Schaltung, die wiederum zwei im Ausgangszustand nichtleitende, parallel
geschaltete Röhren steuert, wobei am Ausgang dieser beiden Röhren paarige Impulse
gleicher Polarität auftreten.
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Es sind ferner Schaltungsanordnungen zur Erzeugung gegen Erde symmetrischer
zeitproportionaler Spannung bekannt, bei der über Widerstände aufgeladene Kippkondensatorsätze
oder ein Kippkondensator über eine Mehrpolröhre entladen wird, wobei diese Röhre
über eine Relaisröhre gesteuert wird. Es ist vorgeschlagen, gegebenenfalls zwei
Entladeröhren oder aber nur einen Kippkondensator zu verwenden.
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Bei einer weiter bekannten Schaltungsanordnung zur Erzeugung hochfrequenter
Kippschwingungen ist eine Laderöhre, der der Kippkondensator parallel geschaltet
ist, mit einer Entladeröhre in Reihe geschaltet. Die Steuerung der Entladeröhre
erfolgt mittels einer dritten Röhre. Diese Schaltungsanordnung ist nur für die Erzeugung
periodischer Kippschwingungen geeignet und im wesentlichen von einem astabilen Multivibrator
abgeleitet. Ferner erzeugt die Anordnung keine symmetrische Kippspannung. Ihrem
ganzen Aufhau nach ist auch diese Anordnung nicht für die Erzeugung einmaliger symmetrischer
Ablenkspannungen großer Amplitude und geringer Ansprechverzögerung geeignet.
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Schließlich ist eine aus der letztgenannten Anordnung abgeleitete
Schaltungsanordnung zur Erzeugung periodischer Kippschwingungen bekannt, bei der
gleichfalls wieder Entlade- und Laderöhre in Reihe geschaltet sind. Auch diese Anordnung
stellt einen selbstschwingenden astabilen Multivibrator dar, der für die Erzeugung
einmaliger zeitproportionaler Spannungen nicht geeignet ist. Der Anordnung ist ferner
keine symmetrische Kippspannung entnehmbar.
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Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten
Ausführungsbeispieles näher eriäutert.
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Der dargestellte Zeitablenkgenerator besteht aus Röhren 1,2,3,4,
wobei die Röhren 1, 2 und die Röhren3, 4 in Reihe geschaltet sind. Beide Reihen-
schaltungen
sind wieder parallel geschaltet und an eine Gleichspannungsquelle geschaltet, die
durch Klemmen 5, 6 angedeutet ist. Zwischen der Kathode der Röhre 1 und der Anode
der Röhre 2 ist ein Widerstand 7 angeordnet. Das Gitter der Röhre 1 ist über eine
Leitung 8 mit der Anode der Röhre 2 verbunden.
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Das Schirmgitter der Röhre2 ist an einen Schalter9 geführt. Durch
diesen Schalter kann das Schirmgitter entweder an die Anode der Röhre 2 oder an
einen aus WiderständenlO, 11 bestehenden Spannungsteiler geschaltet werden, der
an der Gleichspannung 5, 6 liegt.
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Parallel zur Reihenschaltung von Widerstand 7 und Röhre 2 ist ein
Kippkondensator 12 angeordnet. Das Steuergitter der Röhre 2 ist einerseits über
einen Widerstand 13 an eine negative Spannung geschaltet und andererseits über einen
Kondensator 14 an eine Klemme 15 geführt.
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Zwischen der Kathode der Röhre 3 und der Anode der Röhre 4 ist gleichfalls
ein Widerstand 17 angeordnet. Das Steuergitter der Röhre 3 ist über eine Leitung
18 unmittelbar mit der Anode der Röhre 4 verbunden.
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Parallel zur Reihenschaltung von Widerstand 17 und Röhre 4 ist ein
weiterer Kippkondensator 19 angeordnet. Das Schirmgitter der Röhre 3 ist an einen
Schalter 20 geführt, der zweckmäßig mit dem Schalter 9 mechanisch gekuppelt ist.
In der dargestellten Stellung des Schalters 20 ist an das Schirmgitter eine Gleichspannung
geschaltet, die an Klemmen 21, 22 liegt, wobei die Klemme 22 mit der Kathode der
Röhre 3 verbunden ist. In der anderen Stellung des Schalters20 ist das Schirmgitter
der Röhre 3 mit der Anode der gleichen Röhre verbunden. Zwischen dem Steuergitter
und der Kathode der Röhre 4 ist ein Widerstand 23 angeordnet. Das Steuergitter dieser
Röhre ist ferner über einen Kondensator 24 an eine Klemme 16 geführt.
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An Klemmen 26, 27 ist eine erdsymmetrische Kippspannung abnehmbar.
Mit 28 ist eine monostabile Kippschaltung bezeichnet, der beispielsweise ein negativer
Schaltimpuls zugeführt wird und deren Ausgang an die Eingangsklemmen 15, 25 des
Zeitablenkgenerators geschaltet ist.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Die Röhre 2 ist im
Ruhezustand der Anordnung durch eine negative Vorspannung gesperrt. Dadurch kann
sich der Kondensator 12 über die Röhre 1 auf die volle Gleichspannung der Quelle
5 6 aufladen. Wird nun die Röhre 2 durch einen positiven Rechteckimpuls stromführend,
so wird der Kondensator über diese Röhre entladen. Durch die Stromführung der Röhre
2 tritt am Widerstand 7 ein Spannungsabfall auf, der die Röhre 1 sperrt, so daß
ein Nachladen des Kondensators 12 während der Entladungsperiode mit Sicherheit vermieden
ist. Die Sperrung dieser Röhre 1 wird durch die Rechteckspannung am Eingang der
Anordnung gesteuert. Ist diese Spannung wieder negativ geworden, so ist gleichzeitig
die Röhre 2 wieder gesperrt und die Röhre 1 stromführend, so daß die erneute Aufladung
des Kondensators 12 beginnt. Am Kondensator 12 wird somit eine Kippspannung mit
negativer Polarität erzeugt.
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Zur gleichen Zeit, in der an der Klemme 5 eine positive Rechteckspannung
wirkt, wirkt an der Klemme 16 eine negative Rechteckspannung gleicher Größe und
Dauer. Im Ruhezustand der Anordnung liegt der zweite Kippkondensator 19 an der sehr
geringen Anodenspannung der stromführenden Röhre 4. Wird diese Röhre nun durch die
am Gitter wirkende negative Rechteckspannung gesperrt, so lädt sich der Kondensatori9
über die Röhre 3 auf. Mit der Größe der negativen Vorspannung am Widerstand 17 wird
der
Innenwiderstand der Röhre 3 derart festgelegt, daß sich ein
geringer Ruhestrom einstellt. Hört die Rechteckspannung auf zu wirken, so nehmen
die Röhren 3,4 4 wieder ihren Ausgangszustand ein, und der Kondensator 19 wird entladen.
Die über den Klemmen 26, 27 entstehende Kippspannung wird den Zeitablenkplatten
einer Elektronenstrahlröhre 25 zugeführt.
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Je nach der Stellung der Schalter 9, 20 werden die Röhren 2 bzw.
3 als Pentoden oder Trioden betrieben, so daß sich entweder eine lineare Ablenkspannung
oder eine mit logarithmischem Maßstab ergibt.
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Die Erfindung ist unter Anwendung von Röhren beschrieben. Diese sind
jedoch nur als Beispiel für steuerbare Verstärkerelemente allgemein anzusehen.