DE1015051B

DE1015051B - Method and device for generating pulse voltages with a rectangular voltage curve

Info

Publication number: DE1015051B
Application number: DES41305A
Authority: DE
Inventors: Otto Eisenschmid
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1954-10-22
Filing date: 1954-10-22
Publication date: 1957-09-05

Description

DEUTSCHESGERMAN

Für verschiedene Meß- und Prüfeinrichtungen werden Generatoren zur Erzeugung von rechteckförmigen Impulsen höherer Leistung benötigt. Die Ein- und Ausschaltung einer Gleichspannungsquelle im Takt einer Steuerwechselspannung mit Hilfe mechanischer Schalter ist nicht sehr exakt und gibt vielfach zu Störungen Anlaß. Die Verwendung von Hochvakuumröhren für diesen Zweck ist bei größeren Leistungen infolge der hohen Innenwiderstände der Hochvakuumröhren nur mit größerem Aufwand durchführbar. Die Verwendung von Gasentladungsröhren (Stromtoren) gestattet wohl einen scharfen Einschaltvorgang, jedoch ist die Unterbrechung des Stromflusses nicht ohne weiteres, d. h. nur mit besonderem Aufwand möglich.Generators for generating square-wave pulses are used for various measuring and testing devices higher power required. The switching on and off of a DC voltage source in time with a AC control voltage with the aid of mechanical switches is not very precise and often gives rise to malfunctions. The use of high vacuum tubes for this purpose is in the case of larger powers as a result of the high Internal resistances of the high vacuum tubes can only be carried out with greater effort. The usage of Gas discharge tubes (current gates) allow a sharp switch-on process, but the interruption is the current flow is not straightforward, d. H. only possible with special effort.

Zweck der Erfindung ist es, die obengenannten Nachteile zu vermeiden. Die Erfindung geht von der Tatsache aus, daß eine Gasentladungsröhre dann gelöscht wird, wenn die Anodenspannung einen bestimmten Spannungswert, nämlich die Brennspannung, unterschritten hat. Die der Erfindung zugrunde hegende Aufgabe besteht ao nun darin, eine einstellbare Impulsbegrenzung durch Unterschreiten der Brennspannung zu erreichen. Dies wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren zur Erzeugung von Impulsspannungen mit rechteckf örmigem Spannungsverlauf dadurch erreicht, daß zur Einstellung der Impuls- dauer bzw. des Stromflusses eines mit einer durch Impulse gittergesteuerten Gasentladungsröhre versehenen Arbeitsstromkreises das Anodenpotential dieser Röhre im Takt einer Hüfswechselspannung, die der an der Röhre angelegten Anodengleichspannung im Anodenkreis überlagert wird, gleich oder negativ gegenüber dem Kathodenpotential gemacht wird, wodurch die Röhre gelöscht und der Stromfluß im Arbeitsstromkreis unterbrochen wird und die erzeugten Impulse an einem im Arbeitsstromkreis liegenden Widerstand abgenommen werden. Zur Steuerung des Anodenpotentials kann eine Gleichrichterstrecke und/oder eine zusätzliche zweite steuerbare Gasentladungsröhre mit dem Arbeitsstromkreis zusammengeschaltet werden.The purpose of the invention is to avoid the disadvantages mentioned above. The invention starts from the fact from the fact that a gas discharge tube is extinguished when the anode voltage has fallen below a certain voltage value, namely the burning voltage. The object on which the invention is based is ao now to provide an adjustable pulse limit To achieve falling below the operating voltage. According to the invention, this is done in a method for production of pulse voltages with a rectangular voltage curve achieved by setting the pulse duration or the current flow of a working circuit provided with a gas discharge tube controlled by pulses, the anode potential of this tube in time an auxiliary alternating voltage, which is superimposed on the anode direct voltage applied to the tube in the anode circuit is made equal or negative to the cathode potential, thereby extinguishing the tube and the flow of current in the working circuit is interrupted and the generated pulses are transmitted to one in the working circuit lying resistance can be removed. A rectifier path can be used to control the anode potential and / or an additional second controllable gas discharge tube connected to the working circuit will.

In der deutschen Patentschrift 710 434 wird bereits eine Anordnung beschrieben, bei der im Steuerkreis einer Groß-Gleichrichteranlage eine Schaltanordnung verwendet ist, in der Gasentladungsröhren als Schaltmittel dienen. Diese Gasentladungsröhren werden mit einer Anodenspannung betrieben, die sich aus der Reihenschaltung einer Gleichspannung mit einer Wechselspannung zusammensetzt. Der Anodenstromverlauf der jeweils gezündeten Röhre ist der Anodenspannung entsprechend aus einem Gleich- und Wechselstromteil zusammengesetzt. Ebenso setzt sich die an den Anoden- bzw. Kathodenwiderständen auftretende Spannung bei stromführender Röhre aus einem Gleich- und Wechselspannungsanteil zusammen. Bei der Anordnung gemäß der Erfindung liegt die Wechselspannung nicht in Reihe mit Verfahren und Einrichtung zur ErzeugungIn the German patent 710 434 an arrangement is already described in which in the control circuit a Large rectifier system uses a switching arrangement is, in which gas discharge tubes serve as switching means. These gas discharge tubes have an anode voltage operated, which is composed of the series connection of a direct voltage with an alternating voltage. The anode current curve of each ignited tube corresponds to the anode voltage composed of a direct current and an alternating current part. Likewise, the at the anode resp. Cathode resistances occurring voltage with live tube from a direct and alternating voltage component together. In the arrangement according to the invention, the alternating voltage is not in series Method and device for production

von Impulsspannungen mit rechteckförmigem Spannungsverlaufof pulse voltages with a rectangular voltage curve

Anmelder:Applicant:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München, München 2, Witteisbacherplatz 2Berlin and Munich, Munich 2, Witteisbacherplatz 2

Otto Eisenschmid, München, ist als Erfinder genannt wordenOtto Eisenschmid, Munich, has been named as the inventor

der Anoden-Gleichspannung der Hauptsteuerröhre, sondern in einem Parallelzweig dazu. Es ist dies ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal, da hierdurch ein Wechselstromanteil im Hauptsteuerkreis vermieden wird.the anode DC voltage of the main control tube, but in a parallel branch to it. It is an essential one Differentiating feature, as this avoids an alternating current component in the main control circuit.

Als Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung Einrichtungen zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung in ihren wesentlichen Merkmalen schematisch dargestellt. Aus dieser Zeichnung sowie der dazugehörigen Beschreibung sind auch weitere Merkmale der Erfindung zu entnehmen. Von den einzelnen Figuren zeigtAs exemplary embodiments, facilities for performing the method according to the drawing are shown in the drawing Invention shown schematically in its essential features. From this drawing and the accompanying one Further features of the invention can also be found in the description. From the individual figures shows

Fig. 1 eine Schaltung mit einer Gasentladungsröhre und einer Gleichrichterstrecke,1 shows a circuit with a gas discharge tube and a rectifier path,

Fig. 2 eine Schaltung mit zwei Gasentladungsröhren,2 shows a circuit with two gas discharge tubes,

Fig. 3 eine Schaltung mit zwei Gasentladungsröhren und einer Gleichrichterstrecke,3 shows a circuit with two gas discharge tubes and a rectifier path,

Fig. 4 eine Schaltung mit zwei Gasentladungsröhren, wobei die Hüfswechselspannung dem Kathodenkreis der zweiten Gasentladungsröhre zugeführt wird,4 shows a circuit with two gas discharge tubes, the auxiliary alternating voltage being connected to the cathode circuit of the second gas discharge tube is supplied,

Fig. la bis Fig. 4a den Spannungsverlauf an der Gasentladungsröhre St₁ und am Kathodenwiderstand R undFig. La to Fig. 4a the voltage curve at the gas discharge tube St ₁ and at the cathode resistor R and

Fig. 1 b bis Fig. 4b den Stromverlauf in den Gasentladungsröhren bzw. in der Gleichrichterstrecke.1b to 4b show the current profile in the gas discharge tubes or in the rectifier section.

Nach Fig. 1 besteht der an eine Gleichspannungsquelle E7__ angeschlossene Arbeitsstromkreis aus dem Anodenwiderstand R_n, der gesteuerten Gasentladungsröhre Si₁ und dem Kathodenwiderstand R, an dem die Impulsspannung abgegriffen wird. Die Hüfswechselspannung U_w wird der Sekundärseite eines Transformators T entnommen, die über die Gleichrichterstrecke Gl an den Anodenwiderstand R_v geschaltet ist.According to Fig. 1, the working circuit connected to a DC voltage source E7__ consists of the anode resistor R _n , the controlled gas discharge tube Si ₁ and the cathode resistor R, at which the pulse voltage is tapped. The auxiliary alternating voltage U _w is taken from the secondary side of a transformer T , which is connected to the anode resistor R _v via the rectifier path Gl .

709' 660/141709 '660/141

Die Hilfswechselspannüng" U_m ist in ihrer Größe so[ gewählt, daß ihr maximaler Wert größer ist als die Gleichspannung f7__, wie dies aus Fig. la ersichtlich ist. Die Röhre Si₁ ist mit ihrem Gitter an eine der Übersichtlichkeit halber in der Zeichnung nicht dargestellte Einrichtung zur Steuerung der Gitterspannung angeschlossen und wird durch eine in ihrer Phasenlage veränderliche Spannungsspitze im. Takt der zugeführten Hilfswechselspannüng gezündet. Am Widerstand R liegt dann entsprechend dem Spannungsteilerverhältnis R_v: R to ein Teilbetrag der Gleichspannung. Da die Brennspannung bei den üblichen Gasentladungsröhren etwa 10 bis 15 Volt beträgt und somit bei einer Batteriespannung von 220 Volt kaum ins Gewicht fällt, wird-der Einfachheit halber bei diesen Betrachtungen der Wert der Anodenspannung gleich dem Kathodenpotential gesetzt. Der Stromfluß durch die ROhTeSi₁ dauert nun so lange, bis die Hilfswechselspannüng so weit abgenommen hat, daß nunmehr ein Strom über die Gleichrichterstrecke Gl zu fließen beginnt. Von diesem Zeitpunkt an nimmt der Strom in der Röhre Si₁ ab und kommt zum Erlöschen, wenn das Anodenpotential gegenüber dem Minuspol der Gleichspannung negativ wird. Es fließt jetzt so lange ein Strom über die Gleichrichterstrecke durch R_v, bis durch Phasenwechsel der Wechselspannung die Gleichrichterstrecke sperrt. Die Röhre Si₁ öffnet erst wieder, wenn sie durch die Gittersteuerung gezündet wird. Der dadurch entstehende Stromimpuls hat hierbei einen sprunghaften Anstieg, während hingegen die Endflanke eine der Wechselspannung entsprechend abgeschrägte Form aufweist. The Hilfswechselspannüng "U _m is [selected in their size such that its maximum value is greater than the DC voltage f7__, as shown in FIG. La is visible. The tube Si ₁ is not connected with their lattice to one of clarity in the drawing .. device shown connected and is ignited by a variable in their phase voltage peak in the supplied Hilfswechselspannüng clock at resistor R for controlling the grid voltage is then corresponding to the voltage divider ratio R _v: R to a component of the DC voltage, since the lamp voltage in the conventional gas discharge tubes about. is 10 to 15 volts and is negligible weight thus at a battery voltage of 220 volts,-is the simplicity of set half of these considerations, the value of the anode voltage is equal to the cathode potential. the current flow through ROhTeSi ₁ has lasted until the Hilfswechselspannüng so has decreased far that now a current across the DC hter stretch Gl begins to flow. From this point in time on, the current in the tube Si ₁ decreases and is extinguished when the anode potential becomes negative with respect to the negative pole of the DC voltage. A current now flows through R _v via the rectifier section until the rectifier section blocks due to a phase change in the alternating voltage. The tube Si ₁ only opens again when it is ignited by the grid control. The resulting current pulse has a sudden rise, while the end edge, on the other hand, has a beveled shape corresponding to the alternating voltage.

Wird in der gleichen Schaltung die Gleichrichterstrecke durch eine ebenfalls steuerbare zweite Gasentladungsröhre St₂ ersetzt, wie dies Fig. 2 zeigt, und diese zu einem Zeitpunkt gezündet, in dem ihr Kathodenpotential negativ gegen den Minuspol der Gleichspannung ist, so erhält auch die Endflanke der Impulsspannung einen senkrechten Verlauf, da im Moment der Zündung der Röhre St₂ das Anodenpotential der Röhre St₁ negativ gegenüber dem Kathodenpotential wird. 4-°If the rectifier path in the same circuit is replaced by a likewise controllable second gas discharge tube St ₂ , as shown in FIG. 2, and this is ignited at a time when its cathode potential is negative compared to the negative pole of the DC voltage, the end edge of the pulse voltage is also obtained a vertical course, since at the moment of ignition of the tube St ₂ the anode potential of the tube St _{1 is} negative compared to the cathode potential. 4- °

• In Fig. 3 ist die Schaltung nach Fig. 1 dahingehend erweitert, daß die zweite Gasentladungsröhre Si₂ zwischen die Anode der Röhre St₁ und dem Minuspol der Gleichspannungsquelle eingeschaltet ist. Mit Hilfe dieser Schaltung ist es möglich, den Spannungsimpuls durch die Röhre St₁ an seiner vorderen Flanke und durch die Röhre St₂ an seiner hinteren Flanke zeitlich zu regem. Wird nämhch die Röhre St₂ in einem beliebigen Augenblick, der nach der Zündung der Röhre Si₁ und vor dem Zeitpunkt des selbsttätigen Abklingens des Anodenstroms gemäß Fig. 1 b liegt, gezündet, so wird die Spannung, die an der Röhre St₁ und am Widerstand R liegt, auf die Brennspannung der Röhre St₂ erniedrigt. Dadurch wird die Röhre St₁ entweder gelöscht, nämhch dann, wenn die Brennspannung der Röhre Si₂ niedriger ist als die der Röhre St₁, oder aber die Röhre St₁ führt einen geringen Reststrom, nämlich dann, wenn die Brennspannung der Röhre St₂ höher ist als die Brennspannung der Röhre St₁. Die Restspannung am Widerstand R ist dabei gleich der Differenz der Brennspannungen der Röhren St₁ und St₂. Der Reststrom kann so klein gehalten werden, daß die Restspannung am Widerstand R vernachlässigbar gegen die Amplitude des Impulses ist.In Fig. 3, the circuit of Fig. 1 is expanded to the effect that the second gas discharge tube Si _{2 is connected} between the anode of the tube St ₁ and the negative pole of the DC voltage source. With the help of this circuit it is possible to stimulate the voltage pulse through the tube St ₁ on its front flank and through the tube St ₂ on its rear flank. Is located nämhch the tube St ₂ in any moment that after the ignition of the tube Si ₁ and before the time of the automatic die-away of the anode current in FIG. 1 b, ignited, the voltage applied to the tube St _1, and is Resistance R is lowered to the operating voltage of the tube St _2. As a result, the tube St _{1 is} either extinguished, namely when the burning voltage of the tube Si _{2 is} lower than that of the tube St ₁ , or the tube St ₁ carries a small residual current, namely when the burning voltage of the tube St _{2 is} higher is than the running voltage of the tube St ₁ . The residual voltage at the resistor R is equal to the difference between the operating voltages of the tubes St ₁ and St ₂ . The residual current can be kept so small that the residual voltage across the resistor R is negligible compared to the amplitude of the pulse.

Die Hilfswechselspannüng kann auch zwischen dem negativen Pol der Gleichspannung und der Kathode der Röhre St₂ über den Transformator T zugeführt werden, wie dies die Fig. 4 darstellt. Die Röhre St₂ wird in der negativen Halbwelle der Wechselspannung gezündet, wie dies aus Fig. 4 a zu ersehen ist. Die Impulsbreite wird durch Regelung des Zündzeitpunktes der Röhren St₁ und Si₂ verändert und kann elektrisch bis zu etwa 300°, bezogen auf die zugeführte Wechselspannung, durchgesteuert werden.The auxiliary AC voltage can also be fed between the negative pole of the DC voltage and the cathode of the tube St ₂ via the transformer T , as shown in FIG. The tube St ₂ is ignited in the negative half-wave of the alternating voltage, as can be seen from FIG. 4 a. The pulse width is changed by regulating the ignition point of the tubes St ₁ and Si ₂ and can be controlled electrically up to about 300 °, based on the supplied alternating voltage.

Der Zeitablauf der eben beschriebenen Vorgänge läßt sich an Hand der unter den jeweiligen Schaltungen gezeichneten Spannung-Zeit- bzw. Strom-Zeit-Diagramme verfolgen.The timing of the processes just described can be seen on the basis of those shown under the respective circuits Follow voltage-time or current-time diagrams.

In diesen Diagrammen bedeutet i_stl = Strom in der Röhre St₁, i_st2 = Strom in der RöhreJSi₂, Zι = Zündzeitpunkt der Röhre St₁, Z₂ = Zündzeitpunkt der Röhre St₂. In these diagrams i _stl = current in tube St ₁ , i _st2 = current in tube Si ₂ , Zι = ignition time of tube St ₁ , Z ₂ = ignition time of tube St ₂ .

Der Anodenspannungsverlauf an der Röhre St₁ ist in den Fig. 1 a bis 4 a durch kräftige Linien kenntlich gemacht*The anode voltage curve at the tube St ₁ is shown in FIGS. 1 a to 4 a by strong lines *

Claims

Patent claims:

1. Method for generating pulse voltages with rectangular. Stress curve, in particular for tube transmitters, tube examinations and material tests, characterized in that for setting the pulse duration or the current flow of a gas discharge tube with a grid controlled by pulses provided working circuit the anode potential of this tube in the cycle of an auxiliary alternating voltage, which is superimposed on the anode DC voltage applied to the tube in the anode circuit, equal to or negative with respect to the cathode potential is made, whereby the tube is extinguished and the flow of current in the working circuit interrupted and the generated pulses are picked up at a resistor in the working circuit.

2. The method according to claim 1, characterized in that for controlling the anode potential a rectifier path and / or an additional second controllable gas discharge tube is connected to the working circuit.

3. Device for performing the method according to claim 1 and 2, characterized in that the from the controlled gas discharge tube, a cathode resistor, across which the generated pulse voltage is tapped, and the working circuit consisting of an anode resistor with the auxiliary AC voltage via the rectifier path and / or the second controllable gas discharge tube is connected.

4. Device according to claim 3, characterized in that that the rectifier path and / or the additional second gas discharge tube connects the working circuit with the auxiliary AC voltage in such a way, that with a live rectifier path and / or a second gas discharge tube at the anode resistor an additional voltage drop occurs.

5. Device according to claim 3 and 4, characterized in that the auxiliary alternating voltage is in series with the anode resistor (R _v ).

6. Device according to claim 3 to 5, characterized in that the second gas discharge tube is arranged parallel to the cathode resistor (R) and the first gas discharge tube (St ₁ ) and the auxiliary AC voltage is in series with the anode resistor via a rectifier path.

7. Device according to claim 3 to S, characterized in that that a device of known type for generating the for the ignition of the gas discharge tubes necessary pulse-shaped control voltage is provided and that the pulse repetition frequency Determining control voltage of the auxiliary AC voltage source required for extinguishing the gas discharge tubes is taken.

8. Device according to claim 7, characterized in that for regulating the pulse width in on As is known, the time of occurrence of the ignition pulse at the one in the main circuit Gas discharge tube and the additional, second gas discharge tube can be set separately from one another are.

9. Device according to claim 7 and 8, characterized in that the second, additional gas discharge tube is ignited at a point in time in which the cathode of the auxiliary tube opposite the negative pole the DC voltage has a negative potential.

10. Device according to claim 3 to S, characterized in that the auxiliary AC voltage is the Cathode circuit of the second gas discharge tube, which connects to the cathode resistor and the gas discharge tube of the working circuit is in parallel, is supplied.

11. Establishment according to one or more of the Claims 3 to 10, characterized in that the alternating voltage is supplied via a transformer is.

Considered publications:
German patent specifications No. 641 176, 710 434.

For this purpose 2 sheets of drawings