DE1015498B - Selbstsperrender elektronischer Oszillator - Google Patents

Description

Die bekannten Röhrenoszillator«! der Impulstechnik sind im allgemeinen so eingerichtet, daß sie nur in den Zeitabschnitten schwingen, in denen sie durch äußere Mittel erregt werden. Dies geschieht dadurch, daß der durch eine negative Gittervorspannung blockierten Röhre der Schwingungsanordnung ein elektrischer Impuls zugeführt wird, der während der Impulsdauer die Sperrung der Röhre aufhebt. Der Oszillator arbeitet also nur während einer Zeit, die gleich der Impulsdauer ist. Nach dem Schwingungseinsatz wird das Gitter der Röhre durch die Rückkopplungsspannung wieder gesperrt bis zur erneuten Öffnung durch einen der Anordnung zugeführten Steuerimpuls.

Es ist auch ein durch einen empfangenen Impuls ausgelöster Röhrenoszillator bekanntgeworden, der in der Lage ist, noch einige Zeit nach dem Aufhören des empfangenen Impulses nachzuschwingen. Hierbei wird gespeicherte Schwingungsenergie dazu ausgenutzt, um die Schwingungen nach einer vorbestimmten Zeit zu löschen.

Mit der Weiterbildung und Verbesserung des bekannten Oszillators befaßt sich die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe.

Für einen selbstsperrenden, durch ein Empfangssignal angestoßenen elektronischen Oszillator, dessen Schwingdauer unabhängig von der Dauer des Empfangssignals ist, besteht danach die Erfindung darin, daß eine durch die vom Eingangssignal angestoßenen Schwingungen erregte und durch Hochfrequenzenergie steuerbare Gasentladungsröhre mit zunehmender Hochfrequenzenergie beim Schwingungseinsatz des Oszillators ihre Impedanz erniedrigt und damit über ihre Hauptentladungsstrecke dem Gitter der Schwingröhre ein den Schwingungszustand aufrechterhaltendes positives Potential aufgeprägt wird. Die Anordnung nach der Erfindung hat gegenüber dem bekannten selbstsperrenden elektrischen Oszillator den Vorteil, daß die in ihrer Dauer im Vergleich zu den Eingangsimpulsen verlängerten Ausgangsimpulse eine besonders hohe belastbare Stromamplitude aufweisen, so daß sie für Zähleinrichtungen und in Impulsschaltungen vorteilhaft verwendet werden kann.

Die Erfindung sei nachstehend an Hand der Zeichnungen für einige beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgedankens näher erläutert.

Diese Zeichnungen haben folgende Bedeutung:

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Neonschal tröhre;

Fig. 2 stellt schematisch den Oszillatorstromkreis nach der Erfindung dar;

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der Kennlinien der Oszillatorschaltung nach Fig. 2;

Selbstsperrender elektronischer Oszillator

Anmelder:

IBM Deutschland

Internationale Büro-Maschinen

Gesellschaft m.b.H.,

Sindelfingen (Württ),

Böblinger Allee 49

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 25. November 1952

J. A. Haddad, Fishtail, N. Y. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der Oszillatorschaltang nach der Erfindung.

Ein Hochfrequenzoszillator, der eine Elektronenröhre umfaßt, ist normalerweise über den Abschaltoder Leitwert hinaus durch die Anlegung eines negativen Potentials über einen Gitterableitungswiderstand vorgespannt. Ein positiver Steuerimpuls, dessen Größe ausreicht, um die Vorspannung zu überwinden, wird dem Gitterkreis aufgeprägt, um die Röhre leitend zu machen und den Oszillator in Betrieb zu setzen. Normalerweise würde der Oszillator arbeiten, solange die Vorspannung überwunden wird. Gemäß der Erfindung macht jedoch eine besonders vorgesehene hochfrequenzgesteuerte Gasentladungsröhre den Oszillator selbstsperrend. Diese Gasentladungsröhre wird über den Ausgang des Oszillators erregt, um eine Quelle positiven Potentials an den Gitterkreis anzuschließen. Auch das letztgenannte Potential ist stark genug, um die Vorspannung zu überwinden. Wenn daher die Schwingung einmal beginnt, wird die Vorspannung überwunden, und der Oszillator bleibt selbst nach Abnahme des Startsignals in Betrieb.

Fig. 1 zeigt eine Neondiodenröhre, die in, der Anordnung nach der Erfindung verwendet wird. Auf dem Röhrenkolben dieser Gasentladungsröhre befindet sich ein leitender Überzug 5, der an eine Hochfrequenzquelle 4 angeschlossen ist. Der Hochfrequenzkreis wird von der äußeren Elektrode 5 über das Gas in der Röhre, über die inneren Elektroden 2 und über die Kondensatoren 6 zur Erde gebildet. Normalerweise ist die Impedanz zwischen den Elektroden 2, ge-

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messen an den Stellen 7 und 8, unendlich für Spannungen, deren Wert geringer ist als das gewöhnliche Gleichstromzündpotential der Gasröhre. Wenn jedoch eine Hochfrequenzspannung an das leitende Band 5 angelegt wird, wird das. Gas in der Röhre ionisiert, und eine Spannungsdifferenz zwischen den Punkten 7 und 8, die viel kleiner ist als das Gleichstromzündpotential, bewirkt das Fließen des Stromes durch die Röhre in einer Richtung, die von der Polarität der Spannungsdifferenz abhängt. Je größer die der äußeren Elektrode 5 zugeführte Hochfrequenzenergie ist, desto niedriger ist die Impedanz zwischen den Punkten 7 und 8. Die Ansprechzeit für die Senkung oder Erhöhung der Impedanz zwischen den Elektroden durch die Anlegung oder Wegnahme der Hochfrequenzspannung liegt in der Größenordnung von einer Mikrosekun.de oder weniger.

Fig. 2 zeigt einen Oszillatortyp mit abgestimmter Anode und Rückkopplung, bei dem die Anode der Röhre T1 über eine Spule L1 einer gemeinsamen Induktanzeinheit an eine Batteriequelle Ebb angeschlossen ist. Der Spule L1 ist ein Kondensator C1 parallel geschaltet. Das Gitter der Röhre Γ1 hat einen Wechselstrompfad zur Erde über einen Kondensator C 2, der mit einer Spule L 2 der gemeinsamen Induktanzeinheit in Reihe geschaltet ist, und einen Gleichstrompfad zur Erde über einen Gitterableitungswiderstand 11, über einen Strommesser 13 und über eine veränderbare Spannungsquelle V 3.

Der Ausgang des Oszillators ist gemäß der Erfindung von der Anode über einen Kondensator 10 mit den metallischen äußeren Belegungen Ba bis Bn von η Gasentladungsröhren 1 α bis 1 η gekoppelt.

Diese Gasentladungsröhren sind von dem in Fig. 1 gezeigten und oben beschriebenen Typ. Bei der Gasdiode 1 α ist eine Elektrode mit dem Gitterableitungswiderstand 11 und die andere Elektrode über einen Widerstand 12 mit einer Quelle positiven Potentials E 2 verbunden.

Das Amperemeter 13 mißt den Strom /-3 (Fig. 3), der durch die veränderbare Spannungsquelle VZ fließt, während ein Spannungsmesser 14 zum Messen des Potentials dieser Spannungsquelle verwendet wird. Die Dioden la bis In werden über den Hochfrequenzausgang des Oszillators erregt, wenn das Potential der Erdseite des Gitterableitungswiderstandes genügend positiv ist, um ein merkliches Leiten der Röhre T1 zu gestatten.

Im Diagramm der Fig. 3 ist die Stromstärke 7-3 in Milliampere als Funktion des Potentials V Z, gemessen in Volt, angegeben. Diese Funktion ist im Diagramm durch die Kurve 15 dargestellt. Bei einer negativen Vorspannung, die etwas höher als 16 Volt (s. Punkt b in Fig. 3) ist, wird die Röhre T1 abgeschaltet, und der Oszillator arbeitet nicht. Jedesmal, wenn das Potential VZ nach positiven Werten an^ steigt, beginnt der Oszillator zu arbeiten, zuerst schwach und dann immer stärker. Die Kurve 18 stellt die Oszillatorausgangsspannung dem Potential VZ gegenüber.

Es ist zu beachten (Fig. 2), daß der Strom/-3 aus zwei Bestandteilen besteht, und zwar dem Strom /-1 durch den Widerstand 11 und dem Strom von der Spannungsquelle E2 über den Widerstand 12 und über die Gasdiode 1 a. Der Strom /-1 ist ein negativer Bestandteil des Strom 1-Z₁ während der Strom 1-2 ein positiver Bestandteil ist (s. die die Flußrichtung anzeigenden Pfeile in Fig. 2).

Wenn die Spannung VZ nach positiven Werten ansteigt und der Oszillator zu arbeiten beginnt, hat der Strom/-1 einen niedrigen Wert, da die Röhren nahe dem Abschaltwert und der Ausgang des Oszillators und daher die Rückkopplung durch die gemeinsame Induktanzeinheit sehr klein ist. Der Strom 7-1 hängt von dem Gitterstrom ab, und das Gitter wird in keinem größeren Maße positiv wegen der geringen Rückkopplung, so daß sich /-1 sehr wenig vergrößert.

Gleichzeitig vergrößert sich der Bestandteil 7-2 sehr schnell, da die Impedanz der Gasdiode la als Funktion der Größe des Hochfrequenzausganges schnell abnimmt. Wenn also die Spannung VZ vom Abschaltwert aus nach positiven Werten zunimmt, vergrößern sich sowohl /-1 als auch 1-2, aber 1-2, der positive Bestandteil von I-Z, wächst mit größerer Geschwindigkeit.

Nachdem jedoch ein bestimmter Wert von VZ erreicht ist, vergrößert sich 1-2 langsamer, da" die Spannungsdifferenz zwischen der festen, positiven Quelle E2 und der veränderbaren Spannung VZ schneller abnimmt, als der Widerstand der Gasdiode 1 α zunimmt. Das positive Potential des Gitters der Röhre T1 nimmt jedoch weiterhin mit wachsen^ der Ausgangsleistung des Oszillators zu, und infolgedessen beginnt sich der Strom /-1 mit größerer Geschwindigkeit zu verstärken als der Strom 1-2. Wie die Kurve 15 zeigt, ist das Ergebnis, daß I-Z, der Strom durch die veränderbare Spannungsquelle mit den Bestandteilen 7-1 und 7-2, sich auf einen Höchstwert vergrößert, während die veränderbare Spannung VZ höher positiv wird und sich das negative Gitterpotential auf einen Wert von etwa —9 Volt verringert. Wenn dann die veränderbare Spannung VZ weiterhin nach positiven Werten ansteigt, nimmt der Strom 7-3 ab und wird gleich Null, wenn sidi VZ einem Wert von +10 Volt nähert.

Die veränderbare Spannung VZ nach der Darstellung in Fig. 2 ist in Fig. 4 durch einen Widerstand 16 und eine konstante Spannungsquelle EZ ersetzt. Die Werte des Widerstandes 16 und der SpannungEZ sind solche, daß sich eine Widerstandsgerade 17 (Fig.,3) ergibt. Diese Widerstandsgerade 17 schneidet die Kurve 15 an den drei Stellen a, c, e. Die Stelle c ist ein unstabiler Arbeitspunkt, da eine Neigung der Vorspannung, positiv zu werden, den Stromfluß durch den Widerstand 16 vergrößert. Durch diesen Stromfluß durch den Widerstand 16 entsteht eine erhöhte Spannung über den Widerstand mit einer Polarität, die die Neigung der Vorspannung auf höhere positive Werte anzusteigen, unterstützt. Umgekehrt wird eine Neigung der Vorspannung, sich zu verringern, durch eine Verringerung des Stromflusses unterstützt. Daher wird jede Neigung zur Unausgeglichenheit, wenn der Oszillator im Arbeitspunkt c arbeitet, verstärkt und unterstützt, und infolgedessen bewegt sich der Arbeitspunkt zu Punkt a, einem Punkt stabiler Betriebsweise, oder über den Abschnittspunkt b hinaus zu einem anderen stabilen Punkt e. Der Arbeitspunkt e ist der Zustand ohne Stromfluß, wo die Widerstandsgerade 17 die Kurve 15 schneidet. Die Vorspannung an diesem Punkt ist die Spannung der Quelle £3.

Im Arbeitspunkt α hat man eine stabile Betriebsweise, weil sich der Stromkreis jeder Änderungsneigung der Vorspannung widersetzt. Sollte z. B. die Vorspannung dazu neigen, sich in positiver Richtung zu vergrößern, so nimmt der Strom 7-3 ab, wodurch sich die Spannung über den Widerstand 16 verringert. Die Spannungsverringerung über dem Widerstand 16 gleicht die Neigung der Vorspannung, sich zu erhöhen, aus.

Der Wert des Widerstandes 16 ist so gewählt, daß der Arbeitspunkt a, der Punkt stabiler Arbeitsweise, unter den Punkt d auf der Ausgangskurve 18 fällt. Die Auswahl des Punktes d. als Arbeitspunkt unterliegt der Notwendigkeit, einen entsprechenden Hochfrequenzausgang zu erlangen, um die Arbeitsweise der Gasröhren la bis In sicherzustellen.

Der Oszillator läßt sich dann in wirksame oder nicht wirksame Zustände durch Anlegung eines Signals entsprechender Polarität und Größe an den Verbindungspunkt der Widerstände 11 und 16 (Fig. 4) bringen, Wenn der Oszillator im. Arbeitspunkt σ, arbeitet und ein negativer Impuls von einer Quelle 19 (Fig. 4) über den Kondensator C 4 an den Verbindungspunkt der Widerstände 11 und 16 angelegt wird, dann kann der Oszillator in einen unwirksamen Zustand gebracht werden. Der Impuls muß zumindest groß genug sein, um die. Vorspannung V 3 von ihrem Wert im Punkt α (etwa +2VoIt) auf einen Wert in einem Punkt über den Höchststand von /-3 (Wert etwa —10 Volt) hinaus zu treiben. Der Oszillator arbeitet nun in einem unausgeglichenen Zustand. Der Strom. /-3 neigt zur Abnahme, und diese Neigung wird, wie oben erklärt, bis zu einem Punkt verstärkt, wo die Röhre zu leiten aufhört (Punkt b der Kurve 15). Zur stabileren Arbeitsweise müßte natürlich der Impuls die Vorspannung über den Abschaltpunkt hinaus treiben. Wenn der Oszillator einmal abgeschaltet ist, wird die Gasröhre 1 α stromlos, und die Vorspannung ist gleich dem Spannungswert der Quelle £3.

Durch Einführung eines positiven Impulses am Verbindungspunkt der Widerstände 11 und 16 läßt sich der Oszillator aus einem unwirksamen in den wirksamen Zustand bringen. Dieser Impuls, der von einer Quelle 19 herrührt und über den Kondensator C4 läuft, muß groß genug sein, um das Potential des Verbindungspunktes von dem Wert der Quelle E 3 auf einen Wert zu treiben, der weniger negativ ist als der beim Höchstwert von 1-3 auftretende, z. B. auf einen Punkt, der weniger negativ ist als —10 Volt. Der Oszillator beginnt zu schwingen, und die Gasrohre 1 a wird erregt, um die Quelle E2 an den Verbindungspunkt der Widerstände 11 und 16 anzuschließen. Selbst beim Aufhören des von der Quelle 19 stammenden Impulses liefert die Kombination der Widerstände 11, 12 und 16 mit den Stromquellen £2 undEZ ein Vorspannungspotential, das am Arbeitspunkt α oder bei etwa +3 Volt stabilisiert ist.

Die Gasröhren Ib bis In können vorteilhaft als Schalter dienen, um irgendwelche anderen Stromkreise zu schließen.

Im vorstehenden wurden beschrieben der Oszillator und die technischen Mittel in dem Entnahmestromkreis in der Form hochfrequenzgesteuerter Gasentladungsröhren zur Verbindung einer Potentialquelle mit der Vorspannungsquelle, um die Schwingung aufrechtzuerhalten, wenn die Operation eingeleitet ist. Es können natürlich außer den gezeigten. Mitteln auch andere Vorrichtungen zur Impulsgabe an die Schaltung verwendet werden. So lassen sich z. B. die Impulse über einen Transformator an die gemeinsame Induktanzeinheit (Spulen Ll und L Z) anschließen, um Arbeitsvorgänge zu starten oder zu stoppen.

Die in der dargestellten Schaltung verwendeten Werte sind folgende: Widerstand 11 = 10 KOhm; Widerstand 12 = 12 KOhm; Widerstand 16 = KOhm; Ebb = +300 Volt; £3 = -100 Volt; El = + 75 Volt; Cl = 100 Picofarad; C2 = Picofarad; C3 = 0,01 Mikrofarad; Tl ist eine Systemhälfte der Röhrentype 12 AU 7.

Claims (2)

Patentansprüche

1. Selbstsperrender, durch ein Empfangssignal angestoßener elektronischer Oszillator, dessen Schwingdauer unabhängig von der Dauer des Empfangssignales ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch die vom Eingangssignal angestoßen nen Schwingungen erregte und durch Hochfrequenzenergie steuerbare Gasentladungsröhre (1) mit zunehmender Hochfrequenzenergie beim Schwingungseinsatz des. Oszillators ihre Impedanz erniedrigt und damit über ihre Hauptentladungsstrecke (2-2) dem Gitter der Schwingröhre (Tl) ein den Schwingungszustand aufrechterhaltendes positives Potential aufgeprägt wird.

2. Anordnung nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die steuernde Hochfrequenz (4) der Gasentladungsröhre (1) über eine Außen,-steuerelektrode (5) zur Ionisierung des Röhrengases zugeführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 544740.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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