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Mehrfach-Elektronenschalter Die Erfindung bezieht sich auf einen Mehrfach-Elektronenschalter
mit einer Anzahl von Elektronenstrecken, die nacheinander in zyklischer Reihenfolge
vom nichtleitenden in den leitenden Zustand gesteuert werden, wobei jeweils immer
nur ein Schalter geschlossen (leitend) ist, und zwar, um mehrere elektrische Signale
scheinbar gleichzeitig auf dem Schirm eines Elektronenstrahl-Oszillographen darzustellen.
Besondere Bedeutung hat diese Aufgabe in der Farbfernsehtechnik zu vergleichenden
Messungen der drei Farbsignale.
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Für die Steuerung elektronischer Schalter werden Signale benötigt,
die aus Rechteckimpulsen bestehen. Deren Folgefrequenz soll in einem festen Verhältnis
zur Wiederholungsfrequenz der zu messenden Signale stehen, damit am Oszillographen
ein ruhendes Bild erhalten wird. In der Fernsehmeßtechnik werden daher die Steuersignale
aus den Synchronisierimpulsen abgeleitet.
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Zur Erzeugung der Steuerimpulse ist es bekannt, einen Multivibrator
mit drei Elektronenstrecken zu verwenden, dessen Schaltzustand durch gemeinsam an
die Steuerelektroden der Elektronenstrecken des Multivibrators angelegte Impulse
in zyklischer Reihenfolge geändert wird.
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Die von den Impulsen gesteuerten Schalter sind in einer bekannten
Schaltung (französische Patentschrift 839 942) als Mehrgitterröhren ausgebildet,
deren ersten Steuergittern die darzustellenden Signalspannungen und deren zweiten
Steuergittern die Steuerimpulse zugeführt werden. Zur Erzielung einer bildlich getrennten
Darstellung der Signalspannungen auf übereinanderliegenden Zeilen sind hier den
Schirmgittern der Röhren entsprechende Gleichspannungspotentiale zugeführt. Durch
Verändern dieser Potentiale kann für jeden Meßkanal somit die Nulllinie eingestellt
werden.
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Es ist an anderer Stelle (deutsches Patent 1089 886) auch bereits
eine Schaltungsanordnung zum periodischen aufeinanderfolgenden Anschließen eines
Oszillographen an Signalspannungsquellen zur Vielfachanzeige mit Schaltröhren oder
dergleichen elektronischen Schaltmitteln vorgeschlagen, durch die der Eingang eines
Verstärkers für den Oszillographen mit jeder Signalspannungsquelle verbunden wird,
und mit einer Vielfachzählröhre, z. B. Kaltkathodenzählröhre, Strahlschaltröhre
od. dgl., deren Hauptkathoden die Steuerimpulse für die Schaltröhren liefern, während
eine an der bzw. den Hilfskathoden der Schaltröhre liegende, z. B. durch einen Multivibrator
erzeugte Steuerspannung die Umschaltfrequenz bestimmt, bei welcher zur Anschaltung
der einzelnen Signalspannuigsquellen an den Eingang des Oszillographenverstäkers
Pentoden mit gemeinsamem Arbeitswiderstaxi vorgesehen sind und die Steuergitter
der Pentodu jeweils über eine Impulsformerstufe die Schaltimplse von den Hauptkathoden
der Vielfachzählröhe erhalten, während die anzuzeigenden Signale aufdem Wege der
Kathodenkopplung den Schaltröten zugeführt sind, und an einem zweiten Gitter der.
Schaltröhren Verschiebspannungen liegen, mit dein für jeden Meßkanal die Nullinie
einstellbar ist, ]ei dieser Schaltungsanordnung haben die Kathodewiderstände der
Zählröhren die gleiche Größe, uni die Einstellung der Nullinie für die Darstellung
deaeinzelnen Signale erfolgt durch verschieden hohe Sclrmgitterspannungen der als
Schalter dienenden Petoden. Die Schaltimpulse werden den Steuergitter der Pentoden
über Impulsformer zugeführt, um diechaltimpulse auf ein konstantes Spannungsniveau
zu egrenzen, dem die Meßsignale überlagert werden.
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'.er erfindungsgemäße, im einzelnen durch den Pantanspruch 1 angegebene
Mehrfach-Elektronenscllter weist gegenüber dem bekannten den Vorteil au] daß durch
die verschiedene Amplitude der Sclltimpulse bei den einzelnen Schaltröhren gleichzeig
mit deren Öffnung die Verschiebung des Ruhepontials im Ausgang des Elektronenschalters
bewiit wird und dadurch die scheinbar gleichzeitig am Sclrm des Kathodenstrahls
aufgezeichneten Signale gemeinander verschoben sind, so daß sie unabhängigvoneinander
beobachtet werden können, wobei abi gleichzeitig gewährleistet ist, daß die Sperrspannu;
und die Verstärkung aller Schaltröhren ungeänzrt bleibt.
Schließlich
ist im Gegensatz zu der vorgeschlagenen Schaltungsanordnung eine Formierung der
Schaltimpulse nicht erforderlich, und es entfällt daher der Aufwand für die mehrfach
benötigten Impulsformer.
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Die Erfindung soll nunmehr mit Hilfe der als Ausführungsbeispiele
dargestellten Figuren näher erläutert werden.
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F i g. 1 zeigt einen Dreifach-Elektronenschalter, wie er z. B. in
der Farbfernsehtechnik zur scheinbar gleichzeitigen Beobachtung von drei Farbsignalen
mittels eines Elektronenstrahl-Oszillographen mit Vorteil Anwendung finden kann;
F i g. 2 ist ein Zeitdiagramm der Schaltimpulse, die von der Zählröhre in der Anordnung
nach F i g.1 geliefert werden.
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In F i g. 1 werden als Schaltröhren Mehrgitterröhren 10, 20, 30 in
Form von Heptoden, z. B. vom Typ E 91 H, verwendet. Dem ersten Gitter jeder der
drei Röhren werden von den Anschlüssen 11, 21,31
die zu schaltenden Signalspannungen
zugeführt. Je ein Gitterableitwiderstand 12, 22, 32 hält die Gitervorspannung auf
Kathodenpotential. Das zweite ind vierte Gitter jeder Schaltröhre ist miteinander
erbunden und erhält eine positive Spannung von z B. 125V über die Anschlüsse 18,
28, 38. Das ditte Gitter jeder Röhre erhält über einen Spannungsteler, z. B. bei
der ersten Röhre 10 mit den Widerständen 13, 14, 15, 16 vom Anschluß 17 eine so
hohe negative Vorspannung, daß die Röhren bei Abwesemeit eines Schaltimpulses gesperrt
sind und keinen @n.-odenstrom führen. In einer praktisch ausgefühten Schaltung hatten
die Widerstände 13, 23, 33 je -kg und die Widerstände 16, 26, 36 je 10
kg. Die Wiferstände 14, 24, 34 sowie 15, 25, 35 sind einstelbar und haben
Endwerte von 10 k52 bzw. 100 kg. Die negative Spannung an Anschlüssen 17, 27, 37
berug -100 V. Die Anoden der drei Röhren 10, 20, 30 sind )arallel geschaltet und
über einen Widerstand 45 von
z. B. 3 k52 an die am Anschluß 47 angelegte poslive
Spannung von z. B. 150V angeschlossen. Der am Widerstand 45 bei geöffneter Röhre
10, 20 ode 30 auftretende Spannungsabfall stellt die Ausgagsspannung des elektronischen
Mehrfachschaltersiar, die am Anschluß 46 abgenommen und, gegebeenfalls über einen
Verstärker, den Meßplatten tnes Elektronenstrahl-Oszillographen zugeführt wird Die
Schaltimpulse zur abwechselnden öffnun@der Schaltröhren 10, 20, 30 werden von einer
Zählihre mit zehn Hauptkathoden 0 ... 9 geliefert. Außenlen Hauptkathoden
enthält die Röhre zehn Hilfskathden (in F i g. 1 nicht einzeln dargestellt), die
unter;ich parallel geschaltet sind und über einen gemeinsalen Widerstand 43, von
z. B. 47 k62; mit dem negaven Pol der Speisespannung der Zählröhre verbuden sind.
Der positive Pol der Speisespannung 47von z. B. 560 V liegt über dem Anodenwiderstand
43Won z. B. 220 k52 an einer für alle Kathoden gemeinsnen Anode.
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Den Hilfskathoden werden vom Anschluß 441ber einen Kondensator 42
von z. B. 0,1 #tF negati, gerichtete Impulse zugeführt. Für die Darstellungvon Farbfernsehsignalen
können dies Horizontalsynclonimpulse sein. Durch jeden Impuls wird nach d( als bekannt
angenommenen Wirkungsweise der Uhlröhre ein Übergang der Entladung auf die näistfolgende
Hauptkathode bewirkt. Nach zehn Impsen springt die Entladung von der letzten Hauptkathode
9 auf die erste Hauptkathode 0 über. Jede Serie von zehn Eingangsimpulsen am Anschluß
44 liefert daher zehn an den Kathoden 0 ... 9 der Zählröhre auftretende Ausgangsimpulse
an Widerständen, die vor die einzelnen Kathoden der Zählröhre geschaltet werden.
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Im vorliegenden Fall werden drei Schaltimpulse innerhalb einer Schaltperiode
benötigt; es sind daher eine Anzahl von Kathoden unter sich parallel geschaltet
und an einem gemeinsamen Widerstand angeschlossen. Die ersten vier Kathoden 0 bis
3 sind der Schaltröhre 10 zugeordnet und gemeinsam an das dritte Gitter dieser Röhre
angeschlossen. Solange also eine der Kathoden 0 bis 3 gezündet ist, fließt der größte
Teil des Kathodenstroms über die Widerstände 13, 14 und erzeugt an diesen einen
positiven Spannungsabfall, der die über den Anschluß 17 zugeführte, an den gleichen
Widerständen abfallende negative Spannung so weit kompensiert, daß die Spannung
am dritten Gitter der Röhre 10 weniger negativ wird und die Röhre öffnet. Die vier
ersten innerhalb einer Schaltperiode von zehn Impulsen eintreffenden Einangsimpulse
öffnen also die Schaltim röhre 10. Der fünfte Impuls bewirkt einen Übergang der
Entladung von der Kathode 3 auf die Kathode 4, Diese ist mit den Kathoden 5 und
6 verbunden und gemeinsam zum dritten Gitter der zweiten Schaltröhre 20 geführt.
Durch den fünften, sechsten und siebten Impuls wird daher in analoger Weise die
Röhre 20 geöffnet. Das dritte Gitter der Röhre 30 ist an die parallelgeschalteten
Kathoden 7, 8 und 9 angeschlossen. Diese Röhre wird daher durch den achten bis zehnten
Impuls in geöffnetem Zustand gehalten.
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Die am dritten Gitter der Schaltröhren einzustellende, an den Widerständen
13,14; 23, 24; 33, 34 abfallende negative Vorspannung kann durch die Widerstände
15, 25, 35 eingestellt werden. Der durch den Kathodenstrom der Zählröhre hervorgerufene
Impulsspannungsabfall an den Widerständen 13,14; 23, 24; 33, 34 wird um so größer,
je höher der eingestellte Wert der Widerstände 14, 24 und 34 ist. Dadurch läßt sich
erreichen, daß der Anodenstrom der Schaltröhren 10, 20, 30 und damit der Spannungsabfall
am Widerstand 45 für jede Schaltröhre einen verschiedenen Wert aufweist, wie dies
aus F i g. 2 hervorgeht. Beim Anschluß eines Oszillographen an die Klemme 46 sind
dadurch die den drei Eingangsspannungen entsprechenden Oszillogramme in vertikaler
Richtung gegeneinander verschoben und getrennt voneinander dargestellt. Damit die
negative Spannung am dritten Gitter der Schaltröhren 10, 20, 30 für den gesperrten
Zustand der Schaltröhren bei Verstellung der Widerstände 14, 24 und 34 urgeändert
bleibt, sind die Widerstände 15, 25 und 35 ebenfalls regelbar ausgebildet und mit
den Widerständen 14, 24 und 34 derart gekuppelt, daß das Teilerverhältnis für die
bei 17, 27 und 37 zugeführte negative Spannung urgeändert bleibt.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Aus= führungsbeispiel
beschränkt. Es können z. B. auch mehr oder weniger als drei Schaltröhren vorgesehen
sein. Bei Verwendung einer Dekadenzählröhre sind bei zwei Schaltröhren jeweils fünf
Kathoden parallel geschaltet, bei vier Schaltröhren können zwei Gruppen mit je zwei
und je drei parallelgeschalteten Kathoden gebildet werden; in ähnlicher Weise lassen
sich
Anordnungen bis zu zehn Schaltröhren von einer Zählröhre steuern.