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Anordnung zur Hell-Dunkel-Steuerung des Kathodenstrahles bei Kathodenstrahloszillographen
zum Aufzeichnen kurzzeitiger Vorgänge Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur
Hell-Dunkel-Steuerung des Kathodenstrahles bei Kathodenstrahloszillographen zum
Aufzeichnen kurzzeitiger Vorgänge. -Es ist bekannt, zur Hell-Dunkel-Steuerung der
im Ruhezustand negativ vorgespannten Steuerelektrode zurr Beginn der Aufzeichnung
einen positiven Spannungsimpuls zu geben. Die Erfindung hat nun einen Impulskreis
zum Gegenstand, der eine einwandfreie und genaue Steuerung des Einsetzens und des
Löschens des Kathodenstrahles bewirkt.
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Nach der Erfindung liegt parallel zu der Strecke Kathode-Steuerelektrode
der Braunschen Röhre ein Kondensator, der durch einen in der Kathodenleitung befindlichen
Widerstand im Ruhezustand aufgeladen (Strahlsperrung) und beim Beginn der Aufzeichnung
über eine gittergesteuerte Entladungsröhre infolge eines auf das Gitter dieser Röhre
gegebenen Impulses entladen wird (Strahlfreigabe), wobei zur Erzielung eines rechteckigen
Verlaufs der Steuerspannung im Entladeweg ein Widerstand mit fallender Widerstands-Spannungs-Kennlinie
angeordnet ist. Diese Anordnung kann sowohl bei von Hand betriebenen Aus lösevorrichtungen
des Strahles als auch bei selbsttätigen Vorrichtungen verwendet werden.
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Zum besseren Verständnis sei an Hand der Figuren die Wirkungsweise
einer Anordnung nach der Erfindung beschrieben. Die Fig. i der Zeichnung zeigt eine
Braunsche Röhre io, die innen im Kolben mit einem Anodenbelag i i versehen ist und
außerdem eine Glühkathode 12, ein Strahlsteuer- oder Modulationsgitter 13, eine
Beschleunigungselektrode 14, eine zylindrische Linsenelektrode 15 und die Plattenpaare
16 und i; aufweist. Wesentlich ist hier die Anordnung, die den Kathodenstrahl durch
Wegnahme der Steuergittervorspannung in dem Augenblick auslöst, in dem eine Aufzeichnung
der den Ablenkplatten zugeführten Spannungsstöße erfolgen soll, und die ihn nach
einem kurzen Intervall abschaltet, damit er die Aufzeichnung
nicht
verschleiert. Die Kreise der Ablenkplattenpaare 16 und 17 sind aus
der Zeichnung weggelassen. Dagegen sind die Kreise der Hilfselektroden 13, 14 und
15, auch soweit sie nicht unmittelbar zur Erfindung gehören, eingezeichnet, da sie
aus der gleichen Spannungsquelle wie die Braunsche Röhre gespeist werden. Um ein
Beispiel zu geben, sind im folgenden bestimmte Spannungs-, Widerstands- und Kapazitätswerte
angegeben, jedoch ist es selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf diese besonderen
Angaben beschränkt ist.
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Die Schaltung, die Fig. i zeigt, kann im wesentlichen in drei Teile
zerlegt werden: Erstens die Einrichtung, die auf der rechten Seite der Fig. i dargestellt
ist und zur Bereitstellung der verschiedenen Spannungen dient; zweitens die Kathodenstrahlerzeugungsanordnung
mit dem Impulsspeicherkondensator 18 und einem Entladekreis, der die Dreielektrodenröhre
1g enthält; und drittens den Auslösekreis, der in der Fig. i unten dargestellt ist
und der die Röhre i g zündet, wenn ein Signal beliebiger Polarität an den Klemmen
2o einläuft. Der spannungliefernde Teil enthält einen Transformator 2 i, dessen
Sekundärwicklung über zwei Gleichrichter 25 und 26 eine hohe Spannung auf die in
Reihe geschalteten Kondensatoren 22, 23 und 24 gibt. Die Anordnung ist derart getroffen,
daß die gleichgerichtete Spannung verdoppelt wird. Den Kondensatoren ist ein hochohmiger
Widerstand 28 parallel geschaltet, der bei 29 geerdet ist und Anzapfungen zur Entnahme
der verschiedenen Spannungen für die einzelnen Kreise aufweist. Nimmt man den Punkt
29 als Nullpunkt der Spannung an, so haben die anderen Anzapfungen die eingezeichneten
Spannungswerte. So besitzt Anzapfung 3o ein Potential von - 15 ooo V und Anzapfung
31 ein solches von -f- 1200 V. Der Abgriff für das Steuergitter 13 ist verschiebbar
auf dem Widerstand 32 angeordnet, der zur Stabilisierung der Kathodenstrahlintensität
von einem Kondensator überbrückt ist. Die Elektrode 15 erhält aus einem Hilfskreis,
bestehend aus dem Transformator 33 und dem Gleichrichter 34, eine einstellbare Spannung.
Diese Spannung steht in fester Beziehung zu den anderen Elektrodenspannungen durch
ihre Verbindung mit dem Punkte - 750o V des Widerstandes 28. Die Beschleunigungselektrode
14 liegt auf dem Potential - 14 60o V des Widerstandes 28. Die Anode i i ist geerdet.
Die Kathode 12 liegt über den Widerstand 35 von 5 1Vlegohm und den Entladewiderstand
36 auf -1430o V. Auf diese Weise hat die Kathode 12 gegenüber dem Steuergitter 13
eine positive Spannung von 6oo.V, was also einer negativen Gittervor-Spannung von
60o V entspricht. Unter dieser Umständen ist der Kathodenstrahl gesperrt Der Drehkondensator
18 liegt über den Lade widerstand 35 zwischen - 14 30o V unc - 14 90o V und ist
infolgedessen im allge meinen aufgeladen. Die Röhre 19 dient ztu Entladung des Kondensators
18 über den Ent. ladewiderstand 36 zu bestimmten Zeiten; sie liegt zwischen der
Kathode 12 und dem Span nungsabgriff von - 14 goo V. Sobald durch die Röhre i g
ein genügender Strom fließt, wird die negative Gittervorspannung zwischen der Kathode
12 und dem Steuergitter 13 nahezu aufgehöben und der Kathodenstrahl freigegeben.
Die Entladung des Kondensators 18 wird jedoch im allgemeinen dadurch verhindert,
daß das Gitter der Röhre i g negativ vorgespannt ist, da das Gitter mit dem funkt
- 15 ooo V des Widerstandes 28 über den Widerstand 37 von i Meg-Ohm verbunden ist.
Es ist nicht nur wünschenswert. daß der Kathodenstrahl sicher und schnell im bestimmten
Augenblick freigegeben wird, sondern auch, daß er für kurze Zeit mit hoher Intensität
andauert und dann schnell und sicher gesperrt wird. Zur Aufzeichnung kurzzeitiger
Vorgänge ist ein Strahl hoher Intensität notwendig, jedoch darf er nur von kurzer
Dauer sein, da sonst die Röhre beschädigt wird. Deshalb wird für kurze Zeit eine
schnelle Entladung des Kondensators 18 bewirkt, die plötzlich, während noch eine
merkliche Ladung auf dem Kondensator 18 und eine merkliche Spannung, beispielsweise
ioo V, an ihm verbleibt, beendet wird. Zu diesem Zweck ist ein Entladungswiderstand
fallender Widerstands-Spannungs-Kennlinie 36 vorgesehen, z. B. ein Widerstand, der
i A bei iooo V und o,ooi A bei ioo V durchläßt. Wenn der Entladestrom durch die
Röhre 1g auf den kritischen Wert von ungefähr o,ooi A absinkt, so genügt die Spannung
an der Röhre nicht mehr, die Entladung gegen die negative Gittervorspannung aufrechtzuerhalten,
die zu dieser Zeit wieder ihren ursprünglichen Wert besitzt.
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Die Wirkungsweise der Röhre i9 und ihres Kreises möge an Hand der
Fig.2 näher erläutert werden. Die Ordinate der Kurve stellt die Spannung an der
Röhre i g, die Abszisse die Zeit dar. Zu Beginn der Kurve wird angenommen, daß Kondensator
18 geladen und die Röhre i g nicht leitend ist. So stellt A, die Spannung an der
Glühkathode, B die Spannung an der Anode der Röhre i g dar. Bei C setzt ein Impuls
über Leitung 38 ein, gibt dem Gitter eine Vorspannung und zündet so die Röhre. Sie
entlädt den Kondensator 38 über den Widerstand 36, die Spannung an der Anode sinkt
auf den Wert D, und von D bis E wird dieser Zustand aufrechterhalten.
Während
dieser Zeit ist die Spannung an der Kathode 12 von ungefähr - 14 300 V auf
ungefähr - 14 900 V abzüglich des Spannungsabfalls in der Röhre i 9 und am
Stabilisierungswiderstand 39 angewachsen, und es wird ein Kathodenstrahl hoher Intensität
erzeugt und unterhalten. Im Punkt E möge der Entladestrom über Widerstand
36 auf annähernd o,ooiA gefallen sein, dieser Strom ist nicht in der Lage,
die Röhre gegenüber der negativen Gittervorspannung offen zu halten, und die Röhre
wird nichtleitend, worauf die Spannung an der Röhre sofort auf F ansteigt, welches
nun die Spannung ist, die am Kondensator 18 verbleibt. Diese Spannung F an der Kathode
12 vermindert nun deren negative Spannung gegenüber der Anode i i bis zu einem Punkt,
wo der Strahl, nicht länger aufrechterhalten werden kann und so auslöscht. Wollte
man an Stelle des Widerstandes 36 einen gewöhnlichen Widerstand verwenden, so würde
die an die Kathode 12 angelegte Spannung, anstatt plötzlich abzuschneiden, sich
allmählich ändern, wie es die gestrichelte Kurve H zeigt, und der Abreißpunkt der
Röhre i9 und der des Strahles der Braunsehen Röhre würde verlagert werden, und der
Zeitpunkt des Abreißens würde fast unbestimmbar sein. Der Kathodenstrahl, würde
dann, anstatt bei voller Intensität plötzlich zu verlöschen, allmählich schwächer
werden und die Aufzeichnung verwischen. Nasch dem Erlöschen der Röhre bei E steigt
die Ladung des Kondensators 18 bei Cr allmählich auf ihren ursprünglichen Betrag
an.
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Der Impuls, der die Röhre i9 zum Zünden bringt, wird von dem Zündkreis
abgegeben, den der untere Teil der Fig. i darstellt. Dieser Kreis besteht aus zwei
Dreielektrodenröhren 40 und 41, die parallel geschaltet und deren Gitter über einen
Widerstand 42 von 2o ooo Ohm verbunden sind, dessen Mittelanzapfung über einen Kondensator
43 von i jcF und den Widerstand 44 geerdet ist. Die Gitterklemme des Kondensators
erhält aus dem Widerstand 28 eine negative Vorspannung, die groß genug ist, die
Röhren im Ruhezustand am Zünden zu verhindern. So liegen die Gitter über Kreis 45,
der einen Widerstand von 5 Megohm besitzt, an der Anzapfung -200 V des Widerstandes
28, während sich die Gühkathoden dieser Röhren auf Nullpotential befinden. Die Anoden
liegen über einen Widerstand 48 von 5 Megohm an 4- i2oo V und über einen Kondensator
49 an Erde. Die Gitter der Röhren 40 und 41 sind über Kondensatoren 46 und 47 von
i ,uF und einen Ausgleichstransformator mit den Klemmen 2o verbunden. Die Klemmen
20 können so geschaltet sein, daß sie die Signalimpulse von einer Übertragungsleitung
erhalten, wenn der Kathodenstrahloszillograph dazu verwendet wird, Impulse selbsttätig
aufzuzeichnen, oder von irgendeiner anderen Anordnung, wie b eispielsweise einem
Handschalter.
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Wenn an die Klemmen 2ö eine Spannung gelegt wird, fließt in Abhängigkeit
von ihrer Polarität ein Strom durch die Kapazität 43 in der einen oder anderen Richtung.
Der Spannungsabfall am Widerstand 42 ruft ein Ansteigen des Gitterpotentials der
einen Röhre und ein Absinken des;Gitterp otentials der anderen Röhre hervor. Der
Potentialanstieg am Gitter der einen Röhre zündet diese Röhre, und der Kondensator
43, der anfangs auf 12O0 V geladen war, entlädt sich über den Widerstand 44 von
beispielsweise ioo Ohm. Dann geht über den Widerstand 44 ein Spannungsimpuls von
sehr steiler Wellenfront, der gegenüber dem Gitter der Röhre i g, auf welches er
über den Kondensator 5o und die Leitung 38-übertragen wird, positiv ist. Der Haupt,
vorteil dieses Zündkreises ist, daß er sowohl auf Wechsel- als auch auf Gleichspannung
anspricht und es daher nicht notwendig ist, Rücksicht auf die Polarität der Spannungsquelle
zu nehmen, die an den Klemmen 20 liegt. Dieser Zündkreis kann auch zum öffnen eines
Kameraverschlusses dienen, wenn man den Entladestrom des Kondensators 49 durch ein
Solenoid leitet, wie es irf Fig. i mit 51 bezeichnet ist.