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Kippschwingungserzeuger.
Unter dem Namen Multivibrator ist ein Kippschwingungserzeuger bekannt, bei welchem zwei Entladungsstreeken vorhanden sind, deren Steuergitter über je ein RC-Glied von dem Anodenkreis der jeweils andern Entladungsstrecke gesteuert werden. Derartige Kippsehwingungserzeuger sind insbesondere zur Herstellung von Impulsreihen, wie sie beispielsweise beim Fernsehen verwendet werden, von Bedeutung. In vielen Fällen wird jedoch dabei als störend empfunden, dass die Dauer der erzeugten Impulse von der Höhe der dem Kippsehwingungserzeuger zugeführten Gleichspannung abhängig ist, wie weiter unten noch erklärt werden wird.
Zur Beseitigung dieses Übelstandes wird vorgeschlagen, mittels der Stromänderungen in dem einen und/oder im andern Entladungszweig einen Sehwingungskreis anzustossen, dessen Schwingungen das Verhalten des jeweils andern Entladungszweiges oder auch beider Entladungszweige beeinflussen.
An Hand der Fig. 1 soll zunächst eine Ausführungsform erläutert werden, welche Impulse praktisch konstanter Dauer erzeugt, die in einem von der Speisespannung des Multivibrators abhängigen Zeitabstand aufeinander folgen, bei welcher in dem Anodenkreis der einen Entladungsstreekc eine Drosselspule liegt, welche mit einer Drosselspule eines in der Gitterzuleitung der andern Entladungsstrecke liegenden Schwingungskreises eng gekoppelt ist. In der Fig. 1 bedeuten 10 und 11 zwei Röhren, von denen die erstere in ihrem Anodenkreis eine Drosselspule 12 und einen Widerstand 13 enthält, während in dem Anodenkreis der letzteren lediglich ein Widerstand 14 vorhanden ist.
In der Steuergitterzuleitung der Röhre 10 liegt ein RC-Glied 15.. über welches das Steuergitter in der beim Multivibrator üblichen Weise, d. h. über einen Kondensator 16 mit der Anode der Röhre 11 verbunden ist, während über einen Widerstand 17 eine Verbindung mit der Kathode der Röhre 10 besteht. In der Steuergitterzuleitung der Röhre 11 liegt ein Schwingungskreis 18, bestehend aus einer Drosselspule 19 und einem Kondensator 20, und es ist im übrigen für den Gitterkreis der Röhre 11 ebenfalls die beim Multivibrator übliche Schaltung vorhanden, d. h., es liegt ein Kondensator 21 über die Leitung 22 zwischen dem anodenseitigen Ende des Widerstandes 1 : 3 und dem Schwingungskreis 18 und ein Widerstand 23 in Reihe mit diesem Kondensator 21.
Der Widerstand 23 ist mit seinem unteren Ende an ein positives Potential gegenüber der Kathode der Röhre 11, d. h. an den Punkt P der Gleichspannungs- quelle 24 angeschlossen. Die punktierte Verbindungsleitung 25 zwischen der oberen Belegung des Kondensators 21 und der unteren Klemme der Drosselspule 12 soll vorläufig ausser Betracht bleiben.
Wenn man zunächst von der Drosselspule 12, dem Schwingungskreis 18 und dem RC-Glied 15 absieht, stellt die Schaltung nach Fig. 1 einen Multivibrator dar, der sieh von der bekannten Multivibratorschaltung nur insofern unterscheidet, als das untere Ende des Widerstandes 23 positiv gegen die Kathode der Röhre 11 ist. Das RC-Glied 15 dient dazu, den Anodenpotentialver1auf der Röhre 11 möglichst rechteckig zu machen. Bei einem gewöhnlichen Multivibrator gelten nun für den Gitterpotentialverlauf der beiden Röhren bekanntlich die in Fig. 2a und b dargestellten Kurven, wobei Fig. 2 a den Gitterpotentialverlauf der Röhre 10 und Fig. 2b denjenigen der Röhre 11 darstellt.
In beiden Figuren bedeutet die waagrechte Koordinate die Zeit, und von der mit,, 0" bezeichneten Linie, welche dem Kathodenpotential der beiden Röhren entspricht, ist nach unten das Potential des Steuergitter aufgetragen. Die punktierte Linie K in beiden Figuren entspricht dem unteren Knick der Anoden- strom-Gitterspannungscharakteristik der Röhre. Die beiden Figuren bringen zum Ausdruck, dass das Steuergitterpotential der Röhre 11 während der Zeit i, und dasjenige der Röhre 10 während der
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während derjenige in der Röhre 11 einsetzt, dass dagegen im Zeitpunkt t3 der Anodenstrom der Röhre 11 verschwindet und derjenige der Röhre 10 wieder zu fliessen beginnt.
Durch den Anschluss des unteren Endes des Widerstandes 23 an das positive Potential im Punkte P wird die Fig. 2 a überhaupt nicht verändert und die Fig. 2b ist durch Fig. 2o zu ersetzen, in welcher der Gitterpotentialanstieg nicht wie in Fig. 2b die Linie,, 0" zur Asymptote hat, sondern eine oberhalb der Nullinie liegende mit "P" bezeichnete waagrechte Linie. Das RC-Glied 15 wirkt, wie bereits oben erwähnt, im Sinne einer Vergrösserung der Steilheit des Potentialanstieges am Gitter der Röhre 10 im Zeitpunkt t1 und t3. In Fig. 2a ist der Potentialanstieg jedoch schon ohnehin senkrecht gezeichnet.
An der Drosselspule 12 bildet sich nun im Zeitpunkt t1 eine Spannung aus, welche die in Fig. 1 durch Plus-und Minuszeichen angedeutete Richtung besitzt. Die enge Kopplung der Spule 12 mit der Spule 19 des Schwingungskreises 18 ist derart gewählt, dass an der Spule 19 dabei eine Spannung entsteht, deren Richtung in Fig. 1 ebenfalls durch Plus-und Minuszeichen eingetragen ist. Diese führt nun zur Ausbildung einer Halbschwingung in dem Schwingungskreis 18, deren Spannungsverlauf durch die Sinushalbwelle S in Fig. 3 dargestellt ist. Die Amplitude A dieser Spannungshalbwelle soll gross gegenüber dem Aussteuerbereich der Röhre 11 sein, d. h. gross gegenüber der senkrechten Entfernung der Linien 0 und K in Fig. 2b und 2e.
Am Gitter der Röhre 11 tritt also nun zunächst der in Fig. 2c veranschaulichte Potentialverlauf, der ja dem Potential an der unteren Belegung des Kondensators 21 entspricht, auf und zusätzlich die in Fig. 3 dargestellte Spannung. Das insgesamt am Steuergitter auftretende Potential ist also die Summe der Ordinaten in Fig. 2e und 3. Wenn lediglich die Halbschwingung nach Fig. 3 an dem Gitter der Röhre wirken würde und der Aussteuerbereich der Röhre 11 klein gegenüber der Amplitude A ist, würde die Linie K praktisch im Nulldurchgang der Sinuskurve geschnitten werden. Dieser Schnittpunkt wäre unabhängig von der Höhe der Gleichspannung 24, da zwar die Amplitude A, nicht aber die Halbschwingungsdauer von der Betriebsspannungshöhe abhängt.
Praktisch ist die konstante zeitliche Lage von t2 nun auch noch unter Berücksichtigung des Gitterspannungsanteiles nach Fig. 2c vorhanden, da das Gitterpotential im Zeitpunkt t2 viel weniger steil verläuft als die Sinusschwingung S.
Es ergibt sich somit, dass der Gitterpotentialverlauf an der Röhre 11 aus einer Komponente besteht, die hinsichtlich des Nulldurchganges von der Gleichspannungshöhe unabhängig ist, und aus einer von der Gleichspannungshöhe abhängigen Komponente, die man aber durch geeignete Wahl der Zeitkonstante von M, 83 so reduzieren kann, dass sie praktisch nicht in Betracht kommt. Die Dauer < i, , d. h. die Länge der an der Anode von 11 entstehenden Impulse ist also von der Gleichspannungshöhe unabhängig.
An Hand der Fig. 4 soll gezeigt werden, dass bei einem gewöhnlichen Multivibrator diese Unabhängigkeit nicht besteht. In dieser Figur ist der Potentialverlauf am Gitter der Röhre 11, soweit er lediglich vom BC-Glied herrührt, dargestellt, u. zw. für zwei verschiedene Spannungen U1 und Uz von 24, wobei U1 grösser sein soll als U2, sowie unter der Annahme, dass die Potentialänderung bis zum Zeitpunkt mit der anfänglichen Tangente vor sich gehen soll. Man sieht, dass die zu U1 gehörige Linie die Gerade K später schneidet als die zu U2 gehörige, dass also tatsächlich ohne einen gemäss der Erfindung vorgeschlagenen Schwingungskreis die Impulsdauer sehr spannungsabhängig ist.
Wenn die resultierende Spannung am Steuergitter der Röhre 11 gemäss der Fig. 2e und 3 die Linie K schneidet, beginnt in der Röhre 11 Anodenstrom zu fliessen. Dieser Anodenstrom vergrössert sich aus den beim Multivibrator stets vorliegenden Gründen schnell bis zum Gitterstromeinsatz. Hiedurch entsteht für den Schwingungskreis 18 eine Paralleldämpfung, welche aus der Reihenschaltung des Gitterkathodenwiderstandes der Röhre 11, des verschwindend geringen inneren Widerstandes des unteren Teiles der Batterie 24 und des Widerstandes 23 besteht. Der Widerstand 23 kann sehr klein gemacht werden, ohne die Zeitkonstante von 21, 23 zu verändern, da man es in der Hand hat, den Kondensator 21 entsprechend zu vergrössern.
Durch diese Paralleldämpfung wird die zweite Halbwelle der Schwingung stark gedämpft, so dass sie eine bedeutend geringere Amplitude als die Grösse A erhält und somit auch die dritte Halbschwingung, welche wieder dieselbe Richtung besitzt wie die erste Halbwelle S, verhältnismässig klein ausfällt. Der Widerstand 23 kann so klein gemacht werden, dass bei der dritten Halbschwingung in Fig. 3 der Anodenstrom von 11 noch endlich bleibt.
Wenn man nun die obere Belegung des Kondensators M über die in Fig. 1 punktiert gezeichnete Leitung 25 mit dem anodenseitigen Ende der Drossel 12 verbindet, erhält man am Gitter der Röhre 11 nicht nur die in'der Spule 19 entstehende sinusförmige Spannung, sondern auch noch die an der Drossel 12 entstehende, die über 21 kapazitiv an das Gitter gelangt.
Eine Verbesserung der Betriebsverhältnisse des Multivibrators gemäss Fig. 1 lässt sich auch dadurch erzielen, dass man für die Röhre 10 eine Röhre mit Schirmgitter, also z. B. eine Penthode verwendet. Dies gestattet es nämlich, die Drossel 12 stark zu vergrössern, d. h. mit einer sehr hohen Amplitude A in Fig. 4 zu arbeiten, ohne dass man ein Abreissen des Anodenstromes der Röhre 10 zu befürchten braucht.
Die Anwendung eines Schwingungskreises ist z. B. auch in der Weise möglich, dass, wie in der Fig. 5 veranschaulicht, jeder der beiden Röhren ein Schwingungskreis zugeordnet wird. Ein derartiger
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Multivibrator arbeitet derart, dass nach Beendigung der zweiten Halbschwingung in Fig. 3 wieder die Röhre 10 gezündet wird, d. h., dass in beiden Zweigen gleich lange Impulse entstehen, deren Dauer aus den oben erläuterten Gründen spannungsunabhängig ist.
Statt die Widerstände 13, 14 und die Drossel 12 in den Anodenkreis von Entladungsgefässen zu legen, kann man sie auch z. B. in Schirmgitterkreise einschalten oder allgemein in die Kreise stromführender Elektroden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kippschwingungserzeuger mit zwei sieh über ssC-GHeder gegenseitig steuernden Entladungsstrecken (Multivibrator), insbesondere für Fernsehzwecke, dadurch gekennzeichnet, dass die Strom- änderungen im einen und/oder andern Entladungszweig einen bzw. je einen Schwingungskreis anstossen, dessen Schwingungen das Verhalten des jeweils andern Entladungszweiges oder beider Entladungszweige beeinflussen.