DE1028219B

DE1028219B - Method for displaying only one period of an alternating voltage on the screen of an electron beam tube

Info

Publication number: DE1028219B
Application number: DEP16157A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Guenther Thiele; Josef Czech
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1956-04-27
Filing date: 1956-04-27
Publication date: 1958-04-17

Description

Verfahren zum Darstellen von nur einer Periode einer Wechselspannung auf dem Schirm eines Elektronenstrahlrohres Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Darstellen von nur einer Periode einer vorzugsweise im Tonfrequenzbereich liegenden Wechsel spannung beliebiger Form und unbekannter Frequenz auf dem Schirm eines Kathodenstrahlrohres. Method for displaying only one period of an alternating voltage on the screen of an electron beam tube The invention relates to a method and circuitry for displaying only one period, preferably AC voltage of any shape and unknown in the audio frequency range Frequency on the screen of a cathode ray tube.

In vielen Fällen der meßtechnik ist es erwünscht, möglichst genau nur eine Periode eines zu analysierenden Vorgangs beliebiger Frequenz und Amplitudenform auf dem Bildschirm eines Braunschen Rohres aufzeichnen zu lassen. Zum Beispiel ist es von Vorteil, bei einem Suchtonspektrometer im Tonfrequenzbereich, mit dem elektrisch umgesetzte mechanische Schwingungen beliebiger Frequenz und Form untersucht werden können, eine einfache stehende Anzeige bzw. ein Schaubild zu haben, die den zu analysierenden Gesamtvorgang sicher und sofort erkennen läßt. In many metrology cases, it is desirable to be as accurate as possible only one period of a process to be analyzed of any frequency and amplitude shape to be recorded on the screen of a Braun tube. For example is it is advantageous with a search tone spectrometer in the audio frequency range, with the electrical converted mechanical vibrations of any frequency and shape can be examined be able to have a simple standing display or graph showing the The entire process can be recognized reliably and immediately.

Die Frequenz eines zu beobachtenden Vorgangs ist meist unbekannt. Sie kann bei oberwellenreichen Vorgängen auch nicht ohne weiteres sauber bestimmt werden. Eine eindeutige Zuordnung der richtigen Ablenkfrequenz ist daher schwierig. Nm wenn die Ablenkfrequenz mit der vorgesehenen Meßfrequenz übereinstimmt. wird eine einzige Periode auf dem Schirm erhalten. Ein bekannter Verzerrer mit Oberwellenpaß wäre defür nicht geeignet. Hiermit würde man nur synchronisierte Bruchteile als stehendes Bild erhalten, aber niemals nur ein Bild einer Periode. Andererseits ist ein üblicher Grundwellenpaß nicht ohne weiteres einsetzbar, denn die zu beobachtende Frequenz beliebiger Form ist unbekannt. Solange ein Grundwellenpaß nicht auf die jeweilige Frequenz des zu beobachtenden Vorgangs eingestellt ist und die Ablenkfrequenz nicht mit dieser Frequenz übereinstimmt. wird kein Bild einer einzigen Periode erhalten, sondern irgendeins. das erst mit gewissem Aufwand untersucht werden muß, indem man die Ablenkfrequenz feststellt und den Grundwellenpaß bzw. das Oberwellenfilter überprüft, welche Frequenz durchgelassen wird. The frequency of a process to be observed is mostly unknown. In the case of processes rich in harmonics, it cannot easily be determined cleanly will. A clear assignment of the correct deflection frequency is therefore difficult. Nm if the deflection frequency agrees with the intended measuring frequency. will get a single period on the screen. A well-known distortion with harmonic pass would not be suitable for it. This would only mean synchronized fractions get a still picture, but never just a picture of a period. On the other hand is a conventional fundamental wave pass cannot be used without further ado, because the one to be observed Frequency of any shape is unknown. As long as a fundamental wave pass is not on the the respective frequency of the process to be observed is set and the deflection frequency does not match this frequency. no picture of a single period is obtained, but any one. which must first be examined with a certain amount of effort by determines the deflection frequency and checks the fundamental wave pass or the harmonic filter, which frequency is allowed through.

Diese Nachteile werden bei dem eingangs genannten Verfahren dadurch beseitigt, daß erfindungsgemäß ein Teil der Wechselspannung einem die Grundwelle im Sinne einer Integration aussiebenden. zur Erweiterung des Frequenzbereiches in groben Stufen umschaltbaren Tiefpaß zugeführt wird und diese Grundwelle in eine phasenstarr mit ihr verbundene Rechteckspannung der halben Frequenz umgewandelt und letztere zur Steuerung eines ebenfalls in groben Stufen umschaltbaren Generators verwendet wird, der die sich mit jeweils nur einer Periode über den Bildschirm erstreckenden Zeitablenkspannung für das Elektronenstralllrohr liefert. Die Lösung gemäß der Erfindung verwendet besonders einfache Mittel. um eine große Betrfebssidlerlieit der Anzeige zu gewährleisten; obgleich mitunter sehr komplexe Schwingungen darzustellen sind. These disadvantages are thereby eliminated in the case of the method mentioned at the outset eliminates the fact that, according to the invention, a part of the alternating voltage is the fundamental wave sifting out in the sense of integration. to expand the frequency range in coarse steps switchable low-pass filter is fed and this fundamental wave into a phase-locked square wave voltage connected to it converted to half the frequency and the latter for controlling a generator that can also be switched over in coarse stages that is, the one that extends across the screen with only one period at a time Delivers time deflection voltage for the electron flow tube. The solution according to the invention uses particularly simple means. to a great concern for the ad to ensure; although sometimes very complex vibrations have to be represented.

In den Figure der Zeichnung ist ein Ausfürhungsbeispiel dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Prinzipaufbau und Fig. 2 eine schematische Vorderansicht eines Suchtonspektrometers mit der neuen Anzeigevorrichtung. An exemplary embodiment is shown in the figure of the drawing. 1 shows a basic structure and FIG. 2 shows a schematic front view of a Search tone spectrometer with the new display device.

Die Anordnung gemäß der Erfindung besteht aus einem Braunschen Rohr 1, and dessen vertikalen Ablenkplatten 2 und 3 ein Meßverstärker 4 mit Drei-Röhren-Systemen in RC-Kopplung angeschlossen ist. dessen Eingang mit 4' bezeichnet ist. Die olxere Grenzfrequenz des Verstärkers liegt bei etwa 30 kHz. The arrangement according to the invention consists of a Braun tube 1, at its vertical deflection plates 2 and 3 a measuring amplifier 4 with three-tube systems is connected in RC coupling. whose input is denoted by 4 '. The olxere The amplifier's cutoff frequency is around 30 kHz.

Die zu untersuchende Wechselspannung wird außerdem gegebenenfalls über einen Spannungsteiler einem aus RC-Gliedern 5 a, 5 b bestehenden Integrator 6 über Leitung 7 zugeführt. Die C-Glieder 5 b sind um schaltbar mittels eines Schalterteiles 8, der mit einem Schalterteil 9 eines - als Ablenkspannungserzenger dienenden Millerintegrators 10 gekuppelt ist. Mit dem Schalterteil 9 können die Ablenkfrequenzen grob gewählt werden, während gleichzeitig das entsprechende Integrationsglied eingestellt wird, das die für eine Triggerung erforderliche Grundwelle des Frequenzgemisches der Wechselspannung aussiebt und gleichzeitig dafür sorgt. daß die Auslösung stets bei einer bestimmten Höhe des Schirinbildes erfolgt.The alternating voltage to be examined is also, if necessary Via a voltage divider an integrator consisting of RC elements 5 a, 5 b 6 supplied via line 7. The C-members 5 b are switchable by means of a switch part 8, with a switch part 9 of a Miller integrator serving as a deflection voltage generator 10 is coupled. With the switch part 9, the deflection frequencies can be roughly selected while the corresponding integration link is being adjusted at the same time, that is the fundamental wave of the frequency mixture of the alternating voltage required for triggering sifts out and takes care of it at the same time. that the triggering always occurs at a certain Height of the chirin image takes place.

Der Schalter soll nach Möglichkeit so viel Stellungen aufweisen, daß der zu untersuchende Frequenzbereich in Stufen von etwa 0,75 :1 erfaßt werden kann. Stimmt nun die Periode der Grundwelle der zu untersuchenden Spannung mit der durch den Schalter- teil 9 vorgegebenen Ablenkfrequenz überein, so erhält man eine einzige Periode, die sich gerade über den Schirm des Braunschen Rohrs 1 erstreckt. Im anderen Fall, d. h. bei Meßfrequenzen, die zwischen den durch die Kapazitäten des Schalterteiles 9 vorgegebenen Ablenkfrequenzen liegen, ist die jeweils tiefere Ablenkfrequenz zu wählen. Im ungünstigsten Falle erstreckt sich die Breite des Oszillogramms über einen Teil des Leuchtschirmes. Trotzdem ist dies die Darstellung einer vollständigen Periode. If possible, the switch should have as many positions as possible that the frequency range to be examined is covered in steps of about 0.75: 1 can. If the period of the fundamental wave of the voltage to be investigated agrees with the through the switch part 9 specified deflection frequency, in this way one obtains a single period which extends straight across the Braun's screen Tube 1 extends. In the other case, i. H. at measuring frequencies between the the capacities of the switch part 9 are predetermined deflection frequencies, is the to choose each lower deflection frequency. In the worst case, extends the width of the oscillogram over part of the screen. Still this is the representation of a complete period.

Die am Ausgang des Integrators 6 entstehende Grundwelle wird einer Triggeranordnung 11 zugeleitet, bei der nach Überschreiten eines gewissen Gitterpotentials einer Röhre 12 ein steiler positiver Spannungssprung an der Anode der Röhre 13 erhalten wird. Nach Differentiation werden die so entstehenden psotiven Impulse, die jeweils im Abstand einer Periode auftreten, zur Triggerung des Flip-Flop-Kreises 14 mit den Röhren 15 und 16 herangezogen. The fundamental wave produced at the output of the integrator 6 becomes one Trigger arrangement 11 supplied, in which, after a certain grid potential has been exceeded a tube 12 receives a steep positive voltage jump at the anode of the tube 13 will. After differentiation, the resulting psotiven impulses, each occur at an interval of one period to trigger the flip-flop circuit 14 with the tubes 15 and 16 used.

Die entstehende Frequenz ist also halb so groß wie die der Grundwelle der Meßspannung, d. h., die positive Halbwelle der an der Anode von Röhre 16 auftretenden Rechteckspannung weist genau die Dauer einer Periode der Meßspannung auf. Über einen Spannungsteiler wird diese Rechteckspannung dem als Ablenkspannungsgenerator dienenden Millerintegrator 10 zugeführt, welcher eine zeitproportionale Ablenkspannung derselben Dauer erzeugt. Diese Sägezahnspannung wird an die horizontale Ablenkplatte 17 gelegt. Ein Teil dieser Spannung wird im Röhrensystem 18 nochmals verstärkt und somit der anderen horizontalen Ablenkplatte 19 zugeführt. Durch die erdsymmetrische Ablenkspannung für die horizontalen sowie vertikalen Ablenkplatten wird eine größtmögliche Strichschärfe auf dem Braunschen Rohr erzielt. The resulting frequency is therefore half as large as that of the fundamental wave the measuring voltage, d. i.e., the positive half-wave of that occurring at the anode of tube 16 Square-wave voltage has exactly the duration of one period of the measuring voltage. About a Voltage divider, this square wave voltage is used as a deflection voltage generator Miller integrator 10 supplied, which a time-proportional deflection voltage thereof Duration generated. This sawtooth voltage is applied to the horizontal baffle 17. A part of this voltage is increased again in the tube system 18 and thus the another horizontal baffle 19 fed. Due to the symmetrical deflection voltage the greatest possible line definition is achieved for the horizontal and vertical baffles achieved on the Braun tube.

Im Ruhezustand wird der Elektronenstrahl der Braunschen Röhre mittels des Helligkeitsreglers gerade zum Verschwinden gebracht. Im getriggerten Betrieb wird der Strahl während des Vorlaufs hell gesteuert, und die Spannung hierzu wird an einem Teil des Anodenwiderstandes der Röhre 16 abgenommen und über ein CR-Glied 20, 21 genügend großer Zeitkonstante an den Wehneltzylinder 22 der Braunschen Röhre 1 gelegt. In the resting state, the electron beam of the Braun tube is by means of of the brightness control just made to disappear. In triggered operation the beam is controlled brightly during the advance, and the voltage for this becomes taken at part of the anode resistance of the tube 16 and via a CR element 20, 21 sufficiently large time constant to the Wehnelt cylinder 22 of the Braun tube 1 laid.

Eine besonders vorteilhafte Anwendung der neuen Anordnung ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Hier ist die als bauliche Einheit ausgeführte Anordnung 23 mit einem schreibenden Suchtonspektrometer kombiniert, das einen Meßeingang 24 aufweist, an den die elektrisch umgewandelten zu untersuchenden Schwingungen gegeben werden. Mit 25 ist der an sich bekannte Frequenzabtaster, mit 26 der Amplitudenwertanzeiger und mit 27 die Schreibvorrichtung bezeichnet, mit der ein analysendiagramm als Schreibstreifen erhältlich ist. Der Meßeingang 24 ist mit dem Eingang zum Meßverstärker der Anordnung 23 parallel geschaltet. 1 stellt wider das Braunsche Rohr und 28 den aus den erwähnten miteinander gekuppelten Schalterteilen bestehenden Umschalter dar. Überdies kann noch ein Feinfrequenzregler 29 vorgesehen sein. A particularly advantageous application of the new arrangement is in Fig. 2 shown schematically. Here is the arrangement designed as a structural unit 23 combined with a writing search tone spectrometer, which has a measuring input 24 has, given to the electrically converted vibrations to be examined will. At 25 is the frequency scanner known per se, at 26 the amplitude value indicator and with 27 denotes the writing device with which an analysis diagram as a writing strip is available. The measuring input 24 is connected to the input to the measuring amplifier of the arrangement 23 connected in parallel. 1 represents against the Braun tube and 28 that of those mentioned interconnected switch parts existing changeover switch. Moreover, can a fine frequency controller 29 can also be provided.

Nachdem die im Tonfrequenzbereich liegende und zu analysierende Spannung dem Spektrometer zu- geführt ist, wird der Umschalter 29 so lange betätigt, bis genau eine Periode der zu analysierende Spannung auf dem Schirm des Braunschen Rohrs 1 erscheint. After the voltage to be analyzed, which is in the audio frequency range to the spectrometer is performed, the switch 29 is operated until exactly a period of the voltage to be analyzed on the screen of the Braun tube 1 appears.

PATENTANSPROCHE: 1. Verfahren zum Darstellen von nur einer Periode einer vorzugsweise im Tonfrequenzbereich liegenden Wechselspannung beliebiger Form und unbekannter Frequenz auf dem Schirm eines Elektronenstrahlrohrs, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Wechselspannung einem die Grundwelle im Sinne einer Integration aussiebenden, zur Erweiterung des Frequenzbereiches in groben Stufen umschaltbaren Tiefpaß zugeführt wird und diese Grundwelle in eine phasenstarr mit ihr verbundene Rechteckspannung der halben Frequenz umgewandelt und letztere zur Steuerung eines ebenfalls in groben Stufen umschaltbaren Generators verwendet wird, der die sich mit jeweils nur einer Periode über den Bildschirm erstreckenden Zeitablenkspannung für das Elektronenstrahlrohr liefert. PATENT CLAIMS: 1. Method for displaying only one period an alternating voltage of any form, preferably in the audio frequency range and unknown frequency on the screen of an electron beam tube, characterized in that, that part of the alternating voltage is the fundamental wave in the sense of an integration sieving, switchable in coarse steps to expand the frequency range Low pass is supplied and this fundamental wave is connected to it in a phase-locked manner Square wave voltage converted to half the frequency and the latter to control a also in coarse steps switchable generator is used, which the each with only one period of time sweep voltage across the screen supplies for the electron beam tube.

Claims

2. Circuit arrangement for performing the method according to claim 1, characterized in that for converting the fundamental wave into a square wave voltage a bistable tilt position is used, the pulses derived from the fundamental wave is triggered with a repetition frequency equal to that of the fundamental wave in such a way that each one impulse changes the flip-flop circuit, the next one causes it to flip back.

3. Circuit arrangement for performing the method according to claim 1, characterized in that the fundamental wave for controlling a monostable multivibrator serves whose output voltage via a differentiating RC element pulses for the Control of the downstream bistable flip-flop provides.

4. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that that the frequency levels achieved when switching in the low-pass RC element and in one Serving as a deflection Miller integrator correspond to each other and the associated Umsdhalter are mechanically coupled to one another.

5. Circuit arrangement according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the electron beam during triggering of the forward light controlled and the necessary voltage via a CR element large Time constant is applied to the Wehnelt cylinder of the Eltron beam tube.

Considered publications: I. Czech: »The electron beam oscilloscope«, Verlag für Radio-Foto-Kinotechnik, Berlin-Borsigwalde, pp. 154 to 155; Vilbig: "High frequency measurement technology", Munich, 1953, pp. 12 to 14; F. E. Terman, J. M. Pettit: "Electronic Measurements", McGran-Hill Publishing House, London, 1952, pp. 586 to 592.