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Schaltungsanordnung zur Erzeugung hochfrequenter Kippschwingungen
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung hochfrequenter Kippschwingungen
für Oszillographenzwecke, welche an einem Kippkondensator entstehen, der über eine
vorzugsweise als Hochvakuumpentode ausgebildete Röhre entladen und über eine von
einer weiteren Röhre gesteuerte Röhre geladen wird, deren Gitter die MeBspannung
zur Synchronisierung über eine Schirmgitterröhre zugeführt wird.
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Es ist im allgemeinen notwendig, daB die Frequenz der für die Zeitablenkung
von Elektronenstrahloszillographen erforderlichen Kippschwingungen in Synchronismus
mit der zu beobachtenden MeB-frequenz ist. Zur Synchronisierung ist es erforderlich,
den Kippkreis mit dem MeBkreis zu koppeln, wobei der Kippkreis die Eigenschaft haben
muß, sich nicht nur auf die gleiche Grundfrequenz wie der Meßkreis, sondern auch
auf einen Bruchteil der Meßfrequenz synchronisieren zu lassen, um zu erreichen,
daß mehrere Wellen gleichzeitig beobachtet werden können.
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Die Synchronisation erfolgt durch Einfügung eines Teiles der MeBspannung
in den Kippkreis: Beim Multivibrator bestehen hierfür eine Reihe von Möglichkeiten.
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Der normale Kippgenerator hat beispielsweise die in der Fig. z gezeigte
Schaltung. Die Schaltung enthält eine Laderöhre I und eine Steuerröhre II; die nach
Art eines Multivibrators geschaltet sind, sowie eine Entladeröhre III. Auf die näheren
Einzelheiten erübrigt sich ein Eingehen. Die Synchronisierung kann im allgemeinen
an den vier Punkten A, B, C
und D erfolgen. Um den Rücklauf des Elektronenstrahls
dunkel zu steuern, wird dem Wehneltzylinder WZ der Elektronenstrahlröhre
in bekannterWeise von der Anode der Röhre I 'über einen Gleichrichter V und einen
Kondensator ein negativer Impuls zugeführt.
Die Synchronisierung
im Punkt D durch unmittelbare Überlagerung der Sägezahnspannung mit der Meßspannung
hat den Nachteil, daß sich die Synchronisierspannung bei der Zeitablenkung bemerkbar
macht. Aber auch die Synchronisierung im Punkt B auf das Steuergitter der Laderöhre
I ist ungünstig, da infolge des niedrigen Anodenwiderstandes der Steuerröhre hierbei
die Synchronisierspannungsquelle unzulässig belastet wird.
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Die Anwendung der Synchronisierung im Punkt C kann bei niedrigen Frequenzen
vorteilhaft sein. Dagegen treten bei hohen Frequenzen leicht Störschwingungen auf.
Diese Möglichkeiten der Synchronisierung kommen daher für die Praxis nicht in Betracht.
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In der Praxis ist es bisher allgemein üblich gewesen, die Synchronisierung
im Punkt A; also auf das Steuergitter der Steuerröhre vorzunehmen. Die Vorteile
dieser Anordnung liegen vor allem darin, daß die Verstärkereigenschaften der Steuerröhre
für die Synchronisierung ausgenutzt werden können. Die erforderlichen Steuerspannungen
können somit verhältnismäßig sehr klein sein. Außerdem kann die Belastung des Meßkreises
durch Verwendung hochohmiger Gitterwiderstände RG klein gehalten werden. Es ergeben
sich also bei niedrigen Frequenzen günstige Ergebnisse. Bei höheren Frequenzen treten
aber zwei Nachteile immer stärker hervor. Diese rühren daher, daß die Steuerröhre
II während des Hinlaufs positives oder vorwiegend überhaupt kein von der Kathode
abweichendes Potential am Steuergitter hat, während des Rücklaufs jedoch, d. h.
während der Stromführungszeit der Laderöhre I, hohes negatives Potential hat, so
daß sich die Synchronisierungsspannung daher nur während des Hinlaufs auswirken
kann. Dagegen gelangen während des Rücklaufs keine Impulse über die gesperrte Steuerröhre
II auf die Laderöhre I. Es kann somit bei einer Synchronisation der Punkt A, d.
h. auf das Gitter der Steuerröhre II, nur der Stromeinsatzpunkt der Laderöhre I,
d. h. der Beginn des Rücklaufs synchronisiert werden: Andererseits ist bei hohen
Kippfrequenzen der Rücklauf sehr lang, so daß sich Frequenzsehwankungen, die bei
hochfrequenten Spannungsquellen verhältnismäßig stark sind, auf den Hinlauf, also
gerade auf das auf dem Schirm sichtbare Bild, auswirken können. Dieses ist um so
stärker, je höher die Meßfrequenz im Verhältnis zur Kippfrequenz ist.
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Außerdem gelangt über die Gitter-Kathoden-Kapazität der Laderöhre
I die Meßspannung auf die Kippspannung und ruft daher eine unangenehme Modulation
hervor, wobei noch der Umstand, daß infolge der Frequenzschwankung bei hohen Frequenzen
mit höheren Syncbronisierspannungen gearbeitet werden muß, besonders schädlich ist.
Diese Modulation tritt bei der Synchronisierung auf das Steuer-Bitter der Steuerröhre
TI nur im Hinlauf auf; während sie im Rücklauf, wo kein Schaden angerichtet werden
kann, nicht auftreten kann, da die Steuerröhre während des Rücklaufs gerade gesperrt
ist.
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Auch bei Verwendung einer Pentode als Steuerröhre ist die Anordnung
nicht für hohe Frequenzen brauchbar, wenn das Schirmgitter zur Synchronisierung
benutzt wird. Bei schwankendem Schirmgitterpotential wird nämlich die Anfachung
von Störschwingungen begünstigt. Ferner setzt der Verlust an Schirmwirkung die bei
hohen Frequenzen sowieso schon verringerte Kippsteuerungsamplitude noch weiter herab.
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Es ist also beim Arbeiten mit hohen Frequenzen erforderlich, daß einerseits
die Meßspannung während des Hinlaufs weitgehend von der Kippspannung ferngehalten
wird. Andererseits muß die Synchronisierung auf den unteren Kippunkt wirken, d.
h. die Beendigung des Rücklaufs beeinflussen.
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Es ist ferner bekannt, die zur Synchronisierung benötigte Meßspannung
dem Gitter der Steuerröhre II über eine Schirmgitterröhre zuzuführen. Aber auch
dadurch werden diese Nachteile nicht behoben.
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Diese Forderungen werden erst bei der Schaltungsanordnung nach der
Erfindung erfüllt. Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Synchronisierung
hochfrequenter Kippschwingungen für Oszillographenzwecke, welche an einem Kippkondensator
entstehen, der über eine vorzugsweise als Hochvakuumpentode ausgebildete Laderöhre
aufgeladen und über eine von einer weiteren Röhre gesteuerte Röhre entladen wird,
deren Gitter die Meßspannung zur Synchronisierung über eine Schirmgitterröhre zugeführt
wird. Bei einer derartigen Anordnung soll erfindungsgemäß die Synchronisierröhre
während der Entladung des Kippkondensators durch einen Impuls aus dem Kippkreis
gesperrt werden. Die Sperrung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß das Schirmgitter
der als Synchronisierröhre dienenden Schirmgitterröhre über einen Kondensator mit
dem Anodenwiderstand RA der Steuerröhre verbunden wird. Während der Ladung des Kippkondensators
Cgi99 kann dann über die Gitter-Kathoden-Kapazität der Laderöhre I keine Meßspannung
auf den Anstieg der Sägezahnspannung gelangen.
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Die Verriegelung der Synchronisierröhre erfolgt beispielsweise, wie
es in der Fig. 2 dargestellt ist. Um zu erreichen, daß die Synchronisierröhre IV
während der Stromführungszeiten der Steuerröhre II gesperrt ist, erfolgt die Ankopplung
an dem Anodenwiderstand RA der Steuerröhre Il. Gegebenenfalls kann auch statt des
Schirmgitters das Steuergitter in der angegebenen Weise an den Anodenwiderstand
der Steuerröhre II angekoppelt werden, wenn die Meßspannung auf das Schirmgitter
gegeben wird.
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In manchen Fällen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, die Ankopplung
nur an einem Teil des Anodenwiderstandes RA der Steuerröhre II vorzunehmen, wie
es in der Fig. 3 angedeutet ist. Auf diese Weise wird die schädliche Steuergitter-Kathoden-Kapazität
der Laderöhre I nicht vergrößert. Da die Freigabe der Synchronisierröhre IV erst
erfolgt, nachdem bereits der Kippvorgang am oberen Kippunkt eingeleitet worden ist,
wirkt die Synchronisierspannung bei dieser Anordnung nur auf den unteren Kippunkt,
d. h. auf den Zeitpunkt am Ende der Entladung des Kippkondensators Cgi.. und damit
auf den Beginn des Hinlaufs ein.
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Gegebenenfalls ist es zweckmäßig, die Verriegelung des Schirmgitters
der Synchronisierröhre statt von der
Steuerröhre II aus, von der
Entladeröhre III aus vorzunehmen. Dieses ist möglich, da diese beiden Röhren 1I
und III gleichen Stromführungsrhythmus haben. Die Schaltung entspricht dann der
in der Fig. q. dargestellten, bei der das Schirmgitter der Synchronisierröhre über
einen Kondensator mit dem Schirmgitter der Entladeröhre verbunden ist.
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Vielfach hat es sich als zweckmäßig erwiesen, das Schirmgitter der
Laderöhre I zu synchronisieren, wie es in der Fig. 5 dargestellt ist. Hierdurch
erfolgt die Synchronisierung auf den unteren Kippunkt, so daß sich eine Verringerung
der Modulationsmöglichkeit ergibt, da die Schirmgitter-Kathoden-Kapazität wesentlich
kleiner als die Steuergitter-Kathoden-Kapazität ist. In manchen Fällen hat es sich
auch als zweckmäßig erwiesen, die in der Fig. 5 gezeigte Schaltung mit den vorher
genannten Schaltungen zu kombinieren. Eine derartige Kombination ist durch die gestrichelt
angedeuteten Verbindungen in der Fig. 5 eingezeichnet. Zweckmäßig ist das Steuergitter
der Synchronisierröhre IV über einen Kondensator mit dem Anodenwiderstand bzw. mit
einem Teil desselben verbunden, während die Meßspannung dem Schirmgitter zugeführt
wird.
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Durch die Schaltungsmaßnahmen nach der Erfindung ist eine einwandfreie
Synchronisierung beispielsweise bei einer Meßfrequenz von 40 MHz und Kippfrequenzen
bis zu io MHz möglich, welche sich praktisch nicht von der bei niedrigen Frequenzen
unterscheidet.