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Schaltungsanordnung für Elektronenstrahl-Oszillographen zur Untersuchung
wählbarer Teilausschnitte mit großer Auflösung
Die Erfindung bezieht sich auf eine
Schaltungsanordnung für Elektronenstrahl-Oszillo,graph,en zur Untersuchung wählbarer
Teilausschnitte mit großer Auflösung und unter Anwendung einer Helligkeitssteuerung
des Efektronenstrahles während des darzustellenden Teilvorganges sowie mit einer
Zeitabienkspannung.
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Es ist bereits bekanntgeworden, zur Untersuchung eines Teilausscbnittes
aus einem Vorgang diesen Ausschnitt allein durch Vergrößerung des virtuellen Schirmdurchmessers
möglichst groß auf dem Schirm einer Eraunschen Oszillographenröhre darzustellen
(Elektrotechnische Zeitschrift 1937, S. 242). Die hierzu verwendeten Mittel sind
jedoch nicht genauer angegeben. Es ist nur gesagt, daß bei größerer Verstärkung
der Meßspannung die Nulllinie gegebenenfalls bis über den Bereich des Leuchtschirmes
hinaus verschoben wird. Es ist dagegen offengelassen, wie eine Vergrößerung in Richtung
der Zeitablenkung erzielt wurde. Bei dem Versuch, dies mit bekannten Mitteln durchzuführen,
stößt man aber auf erhebliche Schwierigkeiten.
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Bei einem anderen Verfahren wird eine Zeitablenkspannung verwendet,
deren Frequenz höher ist als die Frequenz der Meßspannung. Die darzustellende Kurve
wird durch diese Zeitablenkspannung in einzelne Teilkurven zerhackt, aus denen dann
der zu beobachtende Teil durch Hellsteuerung des Elektronenstrahles ausgewählt wird.
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Dieses Verfahren, das ohne nähere Ausführungsbeispiele lediglich an
Hand von Kurv,endarstellungen bekanntgeworden ist, kann nur dann an,gewelnidet werden,
wenn ein ähnlicher Spannungsverlauf - gegeben ist wie bei dem bekannten Beispiel.
Dort ist nämlich der Spannungsverlauf einer Drossel und eines mit dieser in Reihe
geschalteten übersättigten Transformators zur Aufzeichnung benutzt. Die starke Spannungsspitze
der - Trausformatorspannung dient offenbar zur Synchronisation der Zeitablenkung
und außerdem auch zur Heliigkeitssteuerung der Braunschen Röhre. Die Synchronisation
einer Zeitablenkspannung, deren Frequenz Mehrfaches der Synchronisierfrequenz beträgt,
ist praktisch kaum möglich, und es ist nicht bekannt, wie bei jenem bekannten Verfahren
diese Synchronisation ausgeführt worden ist. Bekanntlich ist eine sichere Synchronisation
nur dann möglich, wenn die Meßfrequenz bzw. Synchronisierfrequenz gleich der Kippfrequenz
ist oder ein ganzzahliges Vielfaches davon beträgt. Im anderen Fall können auch
durch Modulation Verzerrungen auftreten, was für eine genaue und fehlerfreie Messung
vermieden werden muß.
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Der Stand der Technik zeigt demnach lediglich, daß es bereits bekannt
ist, eine Zeitablenkspannung höherer Frequenz als die der Meßspannung zu verwenden,
wodurch sich eine Vergrößerung in Richtung der Zeitachse ergibt, und eine Hellsteuerung
vorzunehmen, so daß nur der gewünschte Kurventeil in Erscheinung tritt. Außerdem
ist angegeben, daß durch Zeitlinienhöhenverschiebung und größere Verstärkung anch
eine Vergrößerung der Figur in der Richtung der Meßablenkung - vorgenommen werden
kann.
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Eine Auswahl beliebiger Kurventeile ist aus mehreren Gründen auch
gar nicht möglich, weil flachere Kurventeile nicht zur Hellsteuerung ausgenutzt
werden könnten; und außerdem die Zeitachse nicht an allen Stellen unverzerrt wiedergegeben
werden könnte.
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Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, eine Sägezahnspannung,
die in bekannter Weise mit dem Meßvorgang synchronisiert wird, zu verwenden und
einen zur Zeitauflösung nutzbaren Teil dieser Spannung durch besondere Schaltmittel
auszuwählen.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht gerade im Hinblick auf
den Stand der Technik, einen beliebigen Kurventeil eines zu untlersuchenden Vorganges
beliebiger Kurvenform vergrößert auf dem Leiichtschirm wiederzuJgbiben.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe so gelöst, daß eine mittelbar
oder unmittelbar aus der Grundfrequenz einer periodisch auftretenden oder verlaufenden
Meßspannung abgeleitete höhere harmonische Frequenz zur Synchronisierung der vorzugsweise
sägezahnförmigen Zeitablenkspannung dient, während die Grundfrequenz der Meßspannung
bzw. eine gleichfrequente Hilfsspannung über einen Phasenschieber einen Impulsgenerator
steuert, dessen Spannungsimpulse, die höchstens von der Dauer der Zeitatlenkung
sind, in an sich bekannter Weise zur Heligkeitssteuerung des Elektronenstrahles
der Braunschen Röhre dienen.
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Die Kurvenbeispiele der Fig. I sollen zur näheren Erläuterung der
Erfindung dienen. Die Kurve I stellt das Abbild eines beliebig gearteten Meßvorganges
dar. Wie bereits erwähnt wurde, kann man mit einer derartig gestalteten Meßspannung
ohne besonderen Aufwand eine Kippspannung gleicher Periode synchronisieren. Eine
derartige Kippspannung ist als Kurve 3 dargestellt. Nun ist es allgemein bekannt,
daß die Kippschwingung aus einer Grundschwingung und aus einer großen; Anzahl höherer
harmonischer Schwingungen besteht.
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Man kann also aus einer Kippschwingung mit Hilfe von Frequenzpässen
eine große Anzahl von Frequenzen aussieben. Beispielsweise soll aus der Kippschwingung
3 eine Spannung ausgesiebt werden, deren Verlauf die Kurve 4 darstellt. Mit dieser
Wechselspannung kann man nun eventuell nach vorhergehender Verstärkung einen weiteren
Sägezahugenerator steuern, wobei man die eingangs erwähnte Synchronisierbedingung
genau einhalten kann. Es ist in dem vorliegenden Kurvenbeispiel eine Sägezahnspannung
solcher Frequenz dargestellt, die gerade zur Auflösung des mit T2 bezeichneten Teils
der Kurve 1 des Meßvofganges ausreichend ist. Durch Änderung der Amplitude der Kippschwingung
5 kann man dem Teil T2 der Kurve I eine beliebig große Auflösung geben, die lediglich
durch die Dimension des Schirmes der Braunschen Röhre begrenzt ist.
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Um nun lediglich den TeilT2 auf dem Schirm zu erhalten, muß man eine
Strahlverdunkelung vorsehen, damit nicht die weniger interessierenden Teile der
Kurve die Beobachtung bzw. die Aufnahme stören. Zu diesem Zweck wählt man aus der
Hilfskippschwingung 3 durch einen besonderen Paß die Grundschwingung aus, die beispielsweise
in Kurve 2 und in Kurve 6 dargestellt ist. Diese Grundschwingung leitet man über
einen Phasen schieber. Einen der Höchstwerte der Schwingung kann man nun zur Steuerung
einer Elektronenröhre benutzen, deren Arbeitspunkt so gewählt ist, daß sie Rechteckimpulse
erzeugt, welche durch die Phasenverschiebung der Grundwelle mit dem Phasenschieber
(vgl. Kurve 6 mit Kurve 2) in die richtige Phase verlagert werden können. Gibt man
diese in Kurve 7 dargestellten Rechteckimpulse auf den Wehnelt-Zylinder der Braunschen
Röhre bzw. auf eine Helligkeitssteuerelektrode, so kann man damit den Strahl nach
Belieben sperren oder freigeben.
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Wie bereits oben erwähnt wurde, läßt sich mit dieser Meßmethode die
Auflösung der Teilaus schnitte mit einer synchronisierten Kippspannung erreichen,
ohne daß die oben geschilderten Fehlerquellen auftreten.
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Es wäre zwar möglich, aus dem Meßvorgang selbst Grundwellen und Oberwellen
auszusieben und sie so zu verwenden, wie es für die Grund- und Oberwellen der Hilfskippschwingung
eben erwähnt worden ist. Da die Meßvorgänge aber meistens einen sehr komplizierten
Verlauf haben und nicht belastet werden dürfen, wird diese Methode sehr schwierig
und kann leicht zu Fehlern führen, während die Verhältnisse der Grund- und Oberwellen
bei Kippschwingungen sehr genau festliegen.
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Eine Vereinfachung tritt übrigens dann ein, wenn es sich um Meßvorgänge
handelt, die synchron mit der Netzspannung laufen. Hier braucht die Hilfskippschwingung
nicht mit dem Meßvorgang synchronisiert zu werden, sondern die Synclrronisierung
kann unmittelbar aus dem Netz entnommen werden.
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In den Fig. 2 und 3 sind Anordnungsbeispiele gemäß der Erfindung
schematisch dargestellt.
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Die Meßspannung wird über das KlemmenpaarM dem Ablenkplattenpaar
Q der Braunschen Röhre E zugeleitet. Gleichzeitig wird die Meßspannung zur Synchronisation.
an das Hilfskippgerät HK gelegt.
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Die vom Ausgang des Hilfskippgerätes entnommene Spannung wird einem
Hochpaß F1 zugeführt und die durchgelassene höhere Harmonische der Hilfskippschwingung
gegebenenfalls in einem Verstärker V verstärkt. Die verstärkte Spannung dient zur
Synchronisation des Sägezahngenerators K, dessen Ausgangsspannung zur Zeitablenkung
an das Plattenpaar P gelegt ist. Vom Ausgang des Hilfskippschwingungsgerätes führt
eine Abzweigung über den Tiefpaß Pl, der beispielsweise die Grundwellen der Hilfskippschwingung
aussiebt, zu einem PhasenschieberPh und von diesem zu einer übersteuerten Elektronenröhrenanordnung
Ü. In dieser wird in bekannter Weise eine Rechteckspannung erzeugt, die an den Wehnelt-Zylinder
W gelegt ist. Der Widerstand Rw und die Kapazität Ch dienen als hocbspannungsisoliertes
Kopplungsglied.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist bereits an Fig. I erläutert
worden.
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In Fig. 3 ist eine ähnliche Anordnung dargestellt, liei der angenommen
ist, daß der an das Eingangsklemmenpaar M gelegte Meßvorgang synchron mit der Netzspannung
verläuft. Hier wird zur Synchronisierung des Hilfskippgerätes HK und zur-Steuerung
der Elektronenröhrenanordnung Ü unmittelbar die Netzspannung N verwendet. Es kann
in diesem Fall auf den Tiefpaß F2 verzichtet werden. Die übrigen Geräte und Einzelheiten
entsprechen, wie schon aus der Zeichnung ersichtlich ist, denjenigen der Fig. 2.
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PATENTANSPRÜCEIE: I. Schaltungsanordnung für Elektronenstrahl-Oszillographen
zur Untersuchung wählbarer Teilausschnitte mit großer Auflösung und unter Anwendung
einer Helligkeitssteuerung des Elektronenstrabies während des darzustellenden Teilvorganges
sowie mit einer Zeitablenkspannung. deren Frequenz höher ist als die der Meß spannung,
dadurch gekennzeichnet, daß eine mittelbar oder unmittelbar aus der Grundfrequenz
einer periodisch auftretenden oder verlaufenden Meßspannung abgeleitete höhere harmonische
Frequenz zur Synchronisierung der vorzugsweise sägezahnförmigen Zeitablenkspannung
dient, während die Grundfrequenz der Meßspannung bzw. eine gleichfrequente Hilfsspannung
über einen Phasenschieber einen I^mpullsgenerator steuert, dessen Spannungsimpulse,
die höchstens von der Dauer der Zeitablenkung sind, in an sich bekannter Weise zur
Helligkeitssteuerung,des Elektronenstrahles der Braunschen Röhre dienen.
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2. Schaltungsanordnung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß
die Grundfrequenz der Meßspannung zur Synchronisierung eines Hilfskippgerätes und
eine aus dessen Ausgangsspannung ausgesiebte höhere Harmonische zur Synchronisierung
des Sägezahngenerators für die Zeitablenkung dient.
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3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hilfskippschwingung bzw. die aus ihr ausgesiebte Grundschwingung zur Steuerung
des Helligkeitsimpulsgenerators dient.
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4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen I und 2 für Vorgänge,
die synchron mit der Netzfrequenz verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Netzspannung
zur Synchronisierung des Hilfskippgerätes und zur Steuerung des Hellibfflkeitssteuerimpulsgenerators
dient.