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Schaltungsanordnung zur Verstärkung von hochfrequenten Spannungen
und Video-Impulsen Mit Multivibratorschaltungen erhält man Spannungsimpulse, deren
Flankenverlauf in aufsteigender Richtung im Spannungszeitdiagramm in der Regel merklich
weniger sprunghaft ansteigt als in abfallender. Das hängt damit zusammen, daß in
aufsteigender Richtung - das ist bei Sperrung der zugehörigen Röhre - der Anodengitterkopplungskondensator
über den Gitterstrom gitterseitig an Erde zu liegen kommt und bei dem Umladungsvorgang
beim Aufwärtssprung voll mit eingeht. Zur Vermeidung dieser Auswirkung auf den Aufwärtssprungverlauf
ist bereits vorgeschlagen worden, den Umladungsvorgang am Anodenpunkt der Multivibratorschaltung
zu beschleunigen durch Schaffung eines zusätzlich elektronenabführenden Strompfades.
Dieser zusätzliche Strompfad wird in dem Vorschlag dadurch realisiert, daß die Anode
der Multivibratorröhren mit den Prallelektroden von Sekundärelektronenröhren galvanisch
gekoppelt und der Elektronenstrom über die Prallelektroden so gesteuert wird, daß
zur Beschleunigung des Spannungssprunges in aufsteigender Richtung Elektronen von
der Anode weggeschafft werden.
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Mit einer derartigen Schaltungsanordnung lassen sich daher sehr hohe
Sprungspannungen mit Flankensteilheiten erzielen, die im Aufwärtssprung ebenso steil
bzw. noch steiler sein können als im Abwärtssprung. Mit monostabilen Multivibratorsystemen
kann man auch Impulse, die für die Auslösung des Kippmechanismus verwendet werden,
gewissermaßen
verstärken. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um
eine die Impulsform erhaltende Verstärkung, sondern um eine Methode der Impulserneuerung
vorgegebener Impulse, deren Zeitverlauf durch die Eigengesetzlichkeit der monostabilen
Multivibratoranordnung gegeben ist.
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Um einen elektronisch steuerbaren Strompfad, über welchen anodenseitig
Elektronen abgeführt werden können, auch für eine formgetreue bzw. praktisch formgetreue
Impulsverstärkung heranziehen zu können, wird die bereits vorgeschlagene obenerwähnte
Schaltungsanordnung erfindungsgemäß dadurch weiterentwickelt, daß die zu verstärkende
Spannung den Steuerkreisen beider Röhren gegenphasig zugeführt wird und daß die
Anode der Sekundärelektronenröhre an einem wesentlich höheren Potential liegt als
die erste Röhre, die im Arfodenkreis einen möglichst großen Widerstand aufweist
oder ohne Widerstand arbeitet.
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Grundlage dieser Weiterentwicklung der erwähnten Schaltung bildet
eine Anordnung, wie sie in Fig. i wiedergegeben ist. In dieser bedeutet i eine übliche
Elektronenröhre, vorzugsweise eine Pentode, 2 eine Sekundärelektronenröhre, deren
Prallelektrode P galvanisch mit der Anode der Röhre i verbunden ist. R ist ein Anodenwiderstand
für die Röhre i, B1 und Bz sind die Speisespannungen, für die in der Regel B2 größer
als B1 gewählt wird. Csh ist die-Kapazität eines Ersatzkondensators für die gesamte
schädliche Kapazität des Anodenanschlußpunktes bei A.
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Mit der mit dieser Schaltung gegebenen Schaffung eines steuerbaren
elektronischen -Strempfades von P nach B2 können die Elektrodenspannungen *an den
Röhren i und 2 so eingestellt werden, . daß beispielsweise die Anode von i auf die.
Spannung von Bi kommt und somit kein Strom durch R fließt. Wird hingegen diese Spannung
größer als B1, dann fließt ein Strom von B1 über den Widerstand R nach B2. Er hat
mithin die umgekehrte Stromrichtung als in dem Falle, für den B1 größer ist als
die Anodenspannung von Röhre x. Eine Stromänderung durch R in dem einen oder anderen
Sinne kann bei fest eingestellten Elektrodenspannungen beider Röhren herbeigeführt
werden, wenn die Steuergitter beider Röhren gegensinnig beaufschIagt werden. Bei
unsymmetrischen Eingangsspannungen kann dies in einfacher Weise geschehen durch
eine Schaltungsanordnung nach Fig. 2 oder bei symmetrischen Eingangsspannungen durch
eine. solche nach Fig.3 unter Verwendung eines Symmetrierübertragers T. Eine solche
Steuerung ergibt dann für die beschriebene Schaltungsanordnung eine Anodenstromcharakteristik,
wie sie in Fig. 3 a wiedergegeben ist; in der der Strom durch R auf der Ordinate
und die eingangsseitige Steuerspannung auf der Abszisse aufgetragen sind. Wählt
man in einer Schaltungsanordnung nach Fig. 2 oder 3 den Widerstand R sehr groß oder
läßt ihn zweckmäßig ganz- fortfallen, dann wirkt Csm als Integrationskondensator
für die in den Röhren i und 2 gegensinnig gesteuerten Elektronenströme. Wird daher
an die Gitter bzw. an Gitter und Kathode im Falle einer Anordnung nach Fig. 2 eine
Sprungspannung im Zeitintervall: t1 bis t2 gemäß Fig. 4 angelegt, dann erfolgt an
der Anode der Röhre i ein Spannungsanstieg gemäß Fig.5. Die Amplitude dieses Spannungsanstieges
ist für R > oo nur abhängig von dem Produkt des in Csä hineinfließenden Stromes,
der Kapazität Csh und dem Zeitintervall t,-t,. Sie ist also gegeben durch
wobei ial den Strom durch Röhre r und i".. den von P nach Bz bezeichnen. Die Spannung
ist also um so größer, je größer die Ladungsmenge q wird und je kleiner Csm . gemacht
werden kann. Nun kann man keinen Spannungssprung mit unendlicher Steilheit erzeugen.
Die Flankenanstiege haben stets eine gewisse Zeitdauer (s. Fig.- 6). Der Differentialquotient
dieses Anstiegs liefert einen Spannungsimpuls (s. Fig. 7) über die gleiche Zeitdauer.
Differenziert man daher einen zu verstärkenden Impuls zunächst nach bekannten Methoden,
z. B. durch ein RC-Glied oder Röhren-L-Glied, und benutzt den sich hieraus ergebenden
Spannungszeitverlauf zur Steuerung der Schaltungsanordnung nach Fig. i oder 2 bzw.
3, dann erhält man einen praktisch formgetreu verstärkten Spannungsimpuls an der
Anode der Röhre i mit einer Amplitude, die allein von der gesteuerten Strommenge
und der Größe von Csh abhängt. Durch Wahl von Röhren mit einer großen Steilheit
bezüglich der in Fig. 3 a wiedergegebenen Kennlinie und kleinen Werten der Schaltkapazität
am Anodenanschlußpunkt A kann man daher große Spannungsamplituden erhalten, ohne
durch die Verstärkung zu einer Vergrößerung der Zeitdauer des Flankenanstieges des
verstärkten Impulses gegenüber dem ursprünglichen Impuls zu kommen. Die beschriebene
Schaltungsanordnung gestattet daher über den Weg einer Integration eine hohe Verstärkung,
insbesondere von Spannungsimpulsen kurzer Übergangszeiten ohne merkliche Flankenverflachung,
weil hier der Leistungsverlust in den sonst bei Röhrenverstärkern erforderlichen
Außenwiderständen der Anodenkreise fortfällt. Zur Vergrößerung des Aussteuerbereiches
und/oder Verwendung sehr großer Außenwiderstände ist es vorteilhaft, wenn eine Röhre
i oder 2 in den Fig. i, 2 oder 3 im B- oder C-Betrieb arbeitet. Zur Verstärkung
weniger flankensteiler Impulse kann es vorteilhaft sein, die Größe der Kapazität
des Kondensators am Anodenanschlußpunkt A der Fig. i durch einen parallel geschalteten
Kondensator zu vergrößern.