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Schaltung zur Erzeugung sägezahnförmiger Ströme
Es ist bereits bekannt, sägezahnförmige Ströme für die Ablenkung von Kathodenstrahlen dadurch zu erzeugen, dass die Ablenkspule im Anodenkreis einer Röhre eingeschaltet wird und unter Verwendung eines Gleichrichters und eines Widerstands-Kondensator-Gliedes die Spannung an der Ablenkspule für die Dauer der langen Sägezahnflanke konstant gehalten wird. Es ist ferner bekannt, bei einer derartigen Anordnung die Röhre, in deren Anodenkreis sich die Ablenkspule befindet, als Schirmgitterröhre oder Fünfpolröhre auszuführen.
Schliesslich ist auch bei Stromsägezahngeneratoren, bei denen der Stromsägezahn in der Ablenkspule durch Verstärkung einer in einem Sperrschwinger erzeugten sägezahnförmigen Spannung erhalten wird, die Verwendung von Fünfpolröhren bekannt.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zur Erzeugung sägezahniörmiger Ströme für die Ablenkung von Kathodenstrahlen mit einer im Anodenkreis einer Röhre liegenden Spule, an der während der langen Flanke des Sägezahnstromes eine konstante Spannung durch ein einen Kondensator in Reihe mit einer Diode enthaltendes Glied erzeugt wird, und besteht darin,'-dass der Kondensator derart in Reihe mit der Spule und der Anodenspannungsquelle der die Anordnung steuernden Röhre geschaltet ist, dass an der Anode dieser Röhre die Summe dieser beiden Spannungen auftritt.
Zum besseren Verständnis der Erfindung soll an Hand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung genauer beschrieben werden.
Fig. 1 zeigt eine Schaltungsanordnung mit den bereits erwähnten bekannten Merkmalen, ferner einen Teil eines Sperrschwingers und die Ablenkspulen. Fig. 2 zeigt die Wellenform des in dem Sperrschwinger erzeugten Sägezahnes. Fig. 3 zeigt die Wellenform des durch die in Fig. 1 dargestellte Anordnung erzeugten Stromes. Fig. 4 zeigt schliesslich eine Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung.
In Fig. 1 ist die Röhre 1, von der nur die Umhüllung und die Anode angedeutet ist, ein Teil des Sperrschwingers, der ferner noch den Kondensator 2 und den Widerstand 6 enthält. Während die Röhre 1 nicht leitend ist, wird der Kondensator 2 von einer Hochspannungsquelle 5 durch den Widerstand 6 der Anodenzuführung der Röhre 1 geladen. Das Steuergitter der Röhre 7 ist mit der Verbindungsstelle des Widerstandes 4 und des Kondensators 3 verbunden. Der Anodenkreis der Röhre 7 enthält die Primärspule 8 eines Transformators 9. Die Ablenkspulen 11 einer 0 Kathodenstrahlröhre sind mit der Sekundärspule des Transformators 8 verbunden.
Die Anode der Röhre 7 ist direkt mit der Kathode einer Diode 12 verbunden, deren Anode über ein Widerstands-Kondensator-Glied, bestehend aus einem Widerstand 13, dem ein Kondensator 14 parallelgeschaltet ist, mit dem positiven Pol der Spannungsquelle 5 verbunden ist.
Die Wirkung dieser Schaltungsanordnung ist nun etwa die folgende :
Der Sperrschwinger mit der Röhre 1 erzeugt am Gitter der Röhre 7 einen Spannungsverlauf, wie er in Fig. 2 dargestellt ist. In Fig. 3 zeigt die Kurve A die Wellenform des durch die Röhre 7 fliessenden Stromes. Die Kurve B gibt den durch die Diode 12 fliessenden Strom an. Die Kurve C stellt den durch die Primärspule 8 fliessenden Strom dar. Man sieht, dass der durch die Primärspule fliessende Strom zunächst ansteigt bis zu einem maximalen Wert, der praktisch mit dem maximalen Wert des durch die Röhre 7
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fliessenden Stromes (Kurve A) übereinstimmt.
Dann kehrt der Strom in einer Halbschwingung der Eigenfrequenz eines aus der Streukapazität der Anode von 7 gegen Erde und der Induktivität der Ablenkspulen 11, übertragen durch den Transformator 8, bestehenden Schwingungskreises um. Die Stromumkehr ist jedoch nicht vollständig, was von verschiedenen Verlusten herrührt. Wie in der Zeichnung dargestellt ist, ist die wirklich eintretende Stromumkehr nur von der Grössenordnung von 50 lo.
Während des langsamen Spannungsanstieges herrscht eine konstante Stromänderung in den Ablenkspulen 11, die eine konstante Spannungsdifferenz an der Primärspule 8 verursacht. Diese Spannungsdifferenz muss von der Spannungsquelle 5 geliefert werden. Die Spannung der Batterie 5 muss gross genug sein, um die nötige Gleichspannung an die Anode 7 zu legen. Während des letzten Teiles des langsamen Anstieges des Sägezahnes wird von der Spannungsquelle 5 über die Röhre 7 durch den Transformator Energie gespeichert. Während des ersten Teiles des langsamen Anstieges des Sägezahnes, wenn die Diode leitend ist, tritt diese Energie als Diodenstrom in Erscheinung.
Die obenerwähnte Spannung an der Spule 8 wird in dem Widerstand 13 verzehrt, d. h. die ganze Energie, die in den Spulen gespeichert wurde, geht in dem Widerstand 13 verloren, abgesehen von der Energie, die durch Widerstandsverluste, Wirbelstromverluste und dielektrische Verluste der Spulen und des Transformators auftritt. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, die für eine derartige Anordnung erforderliche Energie dadurch zu vermindern, dass die Verluste in dem Widerstand 13 vermindert werden.
In Fig. 4 ist eine gemäss der Erfindung abgeänderte Schaltungsanordnung dargestellt. Die Kathode der Diode 12 ist mit einer'Zapfstelle der Primärspule 8 des Transformators 9 verbunden. Das obere Ende dieser Primärspule wird nicht direkt mit der Hochspannungsquelle verbunden. sondern mit einer aus Widerstand 13 und Kapazität 14 bestehenden Parallelschaltung, die mit der Anode der Diode 12 so verbunden ist, wie es aus der Zeichnung hervorgeht. Der positive Pol der Spannungsquelle wird also direkt mit der Anode der Diode 12 verbunden und nicht mit dem oberen Ende der Widerstands-Kapazitäts-Kombina- tion.
Die Diode und das damit in Reihe liegende, aus Widerstand 13 und Kapazität 14 bestehende Widerstandskondensatorglied sind parallel zu einem Teil der Primärspule 8 geschaltet. Die Zapfstelle an dieser Primärspule 8 wird so gewählt, dass der Diodenstrom wenigstens gleich oder grösser als der Anodenstrom der Röhre 7 ist, so dass der mittlere Diodenstrom etwas grösser ist als der mittlere Anodenstrom.
Durch den durch die Diode 12 fliessenden Strom, der gleich oder etwas grösser ist als der Strom durch die Röhre 7, wird in dem Widerstand 13 nur eine geringe Energie verbraucht. Es wirkt nämlich nicht der ganze Diodenstrom, sondern nur die Differenz zwischen dem Diodenstrom und dem Strom durch die Röhre 7. Da der pos tive Pol der Spannungsquelle 5 direkt mit der Anode der Diode 12 verbunden ist, genügt eine geringere Spannung dieser Quelle 5 für den Betrieb einer Anordnung gemäss der Erfindung, da der Kondensator 14 Energie speichert, die bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung in dem Widerstand 13 verbraucht wird. Der Kondensator 14 bei der in Fig. 4 dargestellten Anordnung liefert die in ihm aufgespeicherte Energie, um die gegenelektromotorische Kraft eines Teiles der Spule 8 zu überwinden.
Die Streuinduktivität zwischen dem Teil der Spule 8, zu dem die Diode parallelgeschaltet ist, und der ganzen Spule 8 soll so klein gehalten werden, als es praktisch möglich ist, so dass während des langsamen Anstieges des Sägezahnes, wenn die Röhre 7 anfängt, an Stelle der Diode 12 Strom zu führen, der Übergang von dem einen zum andern glatt ist und frei von Unstetigkeiten, die von der erwähnten Streuinduktivität herrühren können.
Es ist erwünscht, dass der Strom durch die Pentode 7, der durch die Kurve A dargestellt ist, gleichbleibt für alle Amplituden. Dementsprechend wird die Schaltung so ausgebildet, dass bei einer Regelung der Amplitude der sägezahnförmigen Steuerspannung gleichzeitig das Potential des Schirmgitters der Pentode geändert wird.
Dies geschieht etwa durch einen regelbaren Widerstand 16, der in Reihe mit dem Widerstand 6 geschaltet ist und dessen weiter von dem Widerstand 6 entfernt liegendes Ende mit dem positiven Pol der Spannungsquelle 5 verbunden ist. Das Schirmgitter der Pentode 7 wird mit der Verbindungsstelle zwi- schen dem festen Widerstand 6 und dem regelbaren Widerstand 16 verbunden. Es können aber auch andere Schaltungen angewendet werden, um gleichzeitig die beiden erwähnten Änderungen vorzunehmen.
In Fig. 4 wird die Kathode der Diode 12 mit einer Zapfstelle der Spule 8 verbunden. Es sei noch darauf hingewiesen, dass statt dessen die Diode auch mit einer getrennten Spule, die mit der Spule 8 gekoppelt ist, verbunden werden kann.