DE1062357B - Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Saegezahnspannungen grosser Amplitude mittels einer Elektronenroehre - Google Patents
Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Saegezahnspannungen grosser Amplitude mittels einer ElektronenroehreInfo
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- H03K4/10—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements vacuum tubes only
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- H03K4/20—Generating pulses having essentially a finite slope or stepped portions having triangular shape having sawtooth shape using as active elements vacuum tubes only in which a sawtooth voltage is produced across a capacitor using a tube with negative feedback by capacitor, e.g. Miller integrator
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Description
Bei Elektronenstrahl-Oszillographen werden immer mehr Elektronenstrahlröhren mit großem Durchmesser
verwendet, bei denen bei voller Ausnutzung der Schirmgröße für die Aufzeichnung entsprechend
höhere Ablenkspannungen benötigt werden.
Bei den bekannten Elektroneustrahl-Oszillographen erzeugt der Zeitablenkg<'nerator eine Spannungsamplitude,
die etwa 80% der Speisespannung des Zeitablenkgeuerators entspricht. Werden Ablenkspannungen
hoher Amplitude, benötigt, so muß entsprechend auch eine Speisequelle mit hoher Spannung verwendet
werden. Dadurch wird der Aufwand für den Zeitablenkgenerator recht umfangreich, und die
Kosten für die Speiscquelle steigen beträchtlich an. Außerdem wird durch den großen Aufwand die gesamte
aus Zeitablenkgenerator und Speisequelle bestehende Einrichtung in ihren Abmessungen recht
große und schwer, so daß derartige Elektroiienstrah!- Oszillographen nicht mehr als transportable Einrichtungen
angesprochen werden können.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, mittels eines von einer Speizequelle mit relativ niedriger
Spannung betriebenen Zeitablenkgenerators eine hohe Ablenkamplitude zu erreichen.
Durch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ergibt sich eine Ableukamplitude, die mehrere Male
größer ist als die von der Speisequelle abgegebene Spannung für den Zeitablenkgencrator. Ferner steigt
die erzeugte Sägezahnspannung Linear mit der Zeit au und ist besonders als Ablenkspannung für Elektronenstrahlröhren
geeignet. Die Rücklauf zeit der Sägezahnspannung ist relativ kurz im Verhältnis zur Anstiegszeit.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Sägezahnspannungen
großer Aplitude mittels einer Elektronenröhre, die über eine Reihenschaltung eines ohtnschen Anodenwiderstandes
und einer Drosselspule aus einer Quelle mit relativ geringer Spannung gespeist wird und zwischen
Anode und Steuergitter einen Kondensator aufweist, wobei der Steuergitter über einen ohmschen
Widerstand durch Steuermittel beeinflußt wird. Die Erfindung besteht darin, daß die im Anodenkreis der
Röhre angeordnete Drosselspule, der Anodenwiderstand und der Kondensator in Verbindung mit der
Röhre so bemessen und aufeinander abgestimmt sind (Drosselspule etwa 100 H), daß in jeder Steuerperiode
das Potential zwischen der Kathode und der Anode der Röhre von einem nur einen Bruchteil der Speisespannung
betragenden Potential linear auf ein ein Vielfaches der Speisespannung betragendes Potential
ansteigt.
Es ist bereits eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Sägezabnspannungen mittels einer Elek-Schaltungsanordnung
zur Erzeugung
von Sägezahnspannungen
großer Amplitude mittels einer
Elektronenröhre
von Sägezahnspannungen
großer Amplitude mittels einer
Elektronenröhre
Anmelder:
General Electric Company,
Schenectady, N.Y. (V.St.A.)
Schenectady, N.Y. (V.St.A.)
Vertreter: Dr.-Ing. A. Schmidt, Patentanwalt,
a . .
a . .
Berlin-Charlottenburg 9, Württembergallee 8
Beansprudite Priorität:
V. St. v. Amerika vom 20. Juni 1956
V. St. v. Amerika vom 20. Juni 1956
Richard Graybell Goldman, Schenectady, Ν. Υ.
(V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden
(V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden
tronenröhre bekannt, die als Miller-Integrator ausgebildet ist, und bei der im Anodenkreis der Röhre eine
Drosselspule angeordnet ist. Bei dieser bekannten Schaltuiigsauordnung soll der Anlauf des Sägezahnes
des Miller-Integrators von einer bestimmten Potentialhöhe erfolgen. Zu diesem Zwecke sind Dioden vorgesehen,
die an den Rückkopplungszweig geschaltet sind. Die im Anodenkreis der Röhre angeordnete
Drosselspule dient dabei lediglich zur Linearisierung der Sägezahnspannung.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist triggerbar und besteht im einfachsten Fall aus einer
Elektronenröhre mit einem Steuerkreis, der die Leitfähigkeit der Röhre beeinflußt, und einem Belastungskreis, der auf Leitfähigkeitsänderungen der Röhre
anspricht. Der Belastungskreis umfaßt einen induktiven Widerstand, der durch die Leitfähigkeitsänderung
der Röhre eine Ausgangsspannung erzeugt, die größer als die Speisespannung für die Anordnung ist.
Ferner ist eine kapazitive Kopplung zwischen dem Belastungs- und Steuerkreis vorgesehen, wodurch eine
plötzliche Änderung des Leitfähigkeitszustandes der Elektronenröhre verhindert wird, so daß sich eine
Ausgangsspannung großer Amplitude mit linearem Anstieg ergibt.
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Die Erfindung wird an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausiührtingsbeispielen und Diagrammen
näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen bekannten Zeitablenkgenerator;
Fig. 2 zeigt einen Zeitablenkgenerator gemäß der Erfindung in schematischer Form;
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform nach Fig. 2 mit einer Eingangsschaltung;
Fig. 4A bis 4F stellen Kurvenformen von Spannungen dar, wie sie an verschiedenen Punkten der
Schaltungsanordnung nach Fig. 3 auftreten.
Die bekannte Schaltungsanordnung nach Fig. 1 besteht aus einer Elektronenröhre F10, die als Triode
ausgebildet sein kann. Der Auodenwiderstand ist mit 12 bezeichnet und die Speisespamiungsciuelle mit 13.
FZinGitterwiderstand 14 ist zwischen dem Steuergitter und einer der Eingangsklemmen 16 angeordnet. Ein
Koppltmgskoudensator 15 ist zwischen dem Steuergitter und der Anode der RühreirIO angeordnet.
Im Ruhezustand der Anordnung ist die Röhre FlO leitend. Dies wird durch ein au die Eiiigangsklcmmen
16 angelegtes positives Potential bewirkt. Das Potential an den Ausgangsklemineu 17. die mit der Anode
bzw. der Kathode der Röhre FlO verbunden sind, ist relativ niedrig und wird durch den Aiioclenstrom der
Röhre FlO und den Anodenwiderstand 12 bestimmt. Tritt an den Klemmen 16 ein negatives Signal in
Form einer Rcchteckspannuiig 18 auf, so wird die Röhre FlO nichtleitend, so daß der Strom durch den
Anodeuwiderstaiid 12 gleichfalls abnimmt. Dadurch wird das Anodenpotential der Röhre F10 ansteigen
und entsprechend auch das Potential an den Ausgangsklemmen 17. Die im Ruhezustand der Anordnung auf
ein niedriges Potential aufgeladene Kapazität 15 beginnt sich'aufzuladen, so daß die Gitterspannung abnimmt,
und zwar mit einer Geschwindigkeit, die durch die Änderung der Anodenspaunung und die Ladegeschwindigkeit
der Kapazität 15 ül>er die Widerstände 12 und 14 bestimmt ist. Entsprechend steigt die
Ausgangsspaiinuug an den Ausgangsklemmen 17 allmählich vom im wesentlichen durch den Anodenstrom
und den Auodenwiderstand der Röhre FlO bestimmten Potential im Ruhezustand der Anordnung etwa
auf da* Potential der Gleichspannungsquelle 13.
Offensichtlich ist die Form der Ausgaiigsspannung der Anordnung nach Fig. 1 eine ansteigende Spannung
mit einer Amplitude, die kleiner als das Potential der Speisespannuung ist, wobei die Amplitude
sich aus dere Differenz zwischen dem Potential der Gleichspannung^quelle 13 und dem Spannungsabfall
au der Aiioden-Kathoden-Strecke der Röhre FlO ergibt.
Die Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung, bei der eine Ausgangsspannung mit einer
Anplitude erzeugt wird, die mehrere Male größer ist als das Potential der Speisespannungsquelile. Die
Schaltungsanordnung besteht aus einer Elektronenröhre F21, die als Triode ausgebildet sein kann, einem
ohnvschen Anodenwiderstand 22 und einer mit in Reihe geschalteten Drosselspule 23. Die Speisespannungsquelle
ist mit 24 bezeichnet. Ein Gitterwiderstand 25 ist zwischen das Steuergitter der Röhre und
einer der FZingangsklemmen 27 geschaltet. Ein Kopp-Itingskondciisator 26 ist zwischen dem Steuergitter
und der Anode der Röhre F21 angeordnet. Im Ruhezustand der Schaltungsanordnung ist die Röhre F21
leitend. Dieses wird durch eine au die Eingangsklemmen 27 geschaltete Steuerspannungsquelle mit
kleinem iiinemviderstand bewirkt. Entsprechend fließt durch den ohni.schen Widerstand 2 und die Drossel-
spule 23 im Anodenkreis ein großer Strom, wodurch das Potential an den Ausgangsklemmen 28, die mit
der Anode bzw. der Kathode der Röhre F 21 verbunden sind, relativ niedrig ist. Die Kapazität 26 ist im
Ruhezustand der Anordnung auf ein Potential aufgeladen, das der Differenz der Spannungen zwischen
der Anode und dem Steuergitter der Röhre F21 entspricht. Wird an die Eingangsklemmen 27 ein negatives
Signal 29 angelegt, so wird die Röhre F21 nichtleitend werden. Dieses wird jedoch wegen der durch
die Kapazität 26 auftretenden negativen Rückkopplung verzögert.
Durch das negative Signal 29 neigt die Röhre F21 dazu, momentan nichtleitend zu werden, so daß-der
Anodenstroni gesperrt wird, wodurch wiederum das. Anodenpoteutial auf das der Gleichspannungsquelle 24
ansteigt. Gleichzeitig wird durch die Änderung des Anodenstrotnes an den Klemmen der Drosselspule 23
eine hohe Spannung erzeugt, die au die Anode geschaltet wird, so daß ein weiteres Ansteigen des
Anodenpotentials erfolgt. Jedes Ansteigen des Aiiodenpotentia-ls wird sofort über die Kapazität 26 auf das
Steuergitter übertragen, und gleichzeitig beginnt die Kapazität 26 sich auf ein neues Potential aufzuladen,
das durch die Spannungsdifferenz zwischen der Anode und dem Steuergitter bestimmt ist, so daß sich die
Spannung am Steuergitter allmählich von einem die Stromfü'hrung der Röhre F21 bewirkenden Wert
gegen einen den nichtleitenden Zustand der Röhre F 21 bewirkenden Wert bewegt.
Wirkt also au den Eingangsklemmen 27 eine den nichtleitenden Zustand der Röhre F21 hervorrufende
Spannung, so wird der Anodcnstrom durch die Röhre F21 und die Drosselspule 23 vermindert, und das
Potential an der Anode der Röhre beginnt gegen ein Potential zu steigen, das sich aus dem Potential der
Gleichspannungsquelle 24 und dem an den Klemmen der Drosselspule 23 induzierten Potential zusammaisetzt,
wobei das letztgenannte wiederum durch den sich allmählich vermindernden Anodenstrom entsteht.
Die erzeugte Ausgangsspannung an den Ausgangsklemmen 28 der Anordnung nach Fig. 2 besitzt Sägezahnform,
wobei die Spannung von einem Anfangspotential über die Dauer des negativen Eingangssignales
linear auf eine Spannung ansteigt, die ein Vielfaches dei Speisespannung ist. Wirkt das Steuersignal
29 nicht mehr, so geht die erzeugte AusgangsSpannung linear auf das Anfaugspotentiail zurück, wobei
die Zeitdauer ein Bruchteil der Anstiegszeit ist. Die Schaltungsanordnung ist so bemessen, daß im
Ruhezustand der Anordnung die Röhre F21 leitend ist, so daß ein hoher Auodenstroni durch den Widerstand
22 und die Drosselspule 23 fließt. Ferner ist die Induktivität der Drosselspule 23 so gewählt, daß liei
kleinen Änderungen des Stromfiusses l>ereits eine große Spannung an den Klemmen der Drossel induziert
wird. Der Wert des ohmschen Widerstandes'22 ist so bemessen, daß ein großer Strom durch ihn fließt,
Widerstand 22, Kapazität 26 und Drosselspule 23 sind in Verbindung mit der Anodenstromänderung der
Röhre F21 derart aufeinander abgestimmt, daß die Geschwindigkeit des Spannungsanstieges an den Ausgangsklemmen
28 nicht größer als die Geschwindigkeit des Spannungsanstieges an der Drosselspule 23
ist. Der Widerstand 25 ist niedrig gewählt, um eine niedrige Entladungsstrecke für die Kapazität 26 zu
erhalten, so daß am Ende des Steuersignales 29 die geladene Kapazität 26 schnell über die Anoden-Kathoden-Strecke
der Röhre F21 und den Widerstand 25 entladen wird.
Bei Betrachtung einer vollständigen Periodendauer der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 wird im Ruhezustand
derselben ein großer Strom durch die Röhre V21, den Widerstand 22 und die Drosselspule 23
fließen, so daß die Spannung an den Ausgangsklemmen 28 relativ klein sein wird und hauptsächlich
durch den Innenwiderstand der Röhre V21 und den diese durchfließenden Strom bestimmt ist. Die
Kapazität 26 ist dabei auf ein erstes Potential aufgeladen, das die Differenz der Spannungen an der
Anode und am Steuergitter der Röhre V21 ist. Tritt an den Eingangsklemmen 27 das negative Signal auf,
so werden der Anodenstrom und der durch die Drosselspule 23 fließende Strom verringert. Wegen
der Änderung des Stromes durch die Drosselspule 23 und der großen Induktivität derselben wird an den
Klemmen der Drosselspule 23 eine große Spannung erzeugt und an die Anode der Röhre V 21 geschaltet,
wodurch die Spannung an den Ausgangsklemmen 28 zum plötzlichen Ansteigen neigt. Gleichzeitig und
wegen des plötzlichen Ansteigens der Spannung an der Anode und der negativen Rückkopplung zwischen
der Anode und dem Steuergitter über die Kapazität 26 wird die Spannung am Steuergitter proportional
auf ein Potential ansteigen, das zwischen dem die Leitfähigkeit der Röhre bewirkenden Potential und
dem die Sperrung der Röhre bewirkenden Potential liegt, so daß eine allmähliche Änderung der Leitfähigkeit
der Röhre V21 vom leitfähigen Zustand gegen den nichtleitenden Zustand erfolgt. Da sich die
Kapazität 26 auflädt, wird das Steuergitter der Röhre V2\ langsam vom Zwischenpotential auf das Sperrpotential
gelegt, so daß der Anodenstrom allmählich und der hohe Strom durch die Drosselspule 23 entsprechend
proportional abnimmt, wodurch die Spannung an den Ausgangsklemmen 28 während der Dauer,
in welcher die Sperrspannung an den Eingangsklemmen 27 wirkt, linear ansteigt, bis die positive, den
leitenden Zustand der Röhre bewirkende Spannung wieder an den Klemmen 27 auftritt.
Tritt an den Eingangsklemmen 27 wieder die den leitenden Zustand der Röhre f^21 be\virkende Steuerspannung
auf, so wird die Anordnung in den Ruhezustand zurückkehren, und der Anodenstrom steigt an.
Entsprechend proportional steigt auch der durch den ohmschen Widerstand 22 und die Drosselspule 23
fließende Strom, wodurch die Spannung an der Anode absinkt. Die geladene Kapazität 26 wird über die
Anoden-Kathoden-Strecke der Röhre V21 und auch über den Widerstand 25 auf Erdpotential entladen, so
daß die Entladegeschwindigkeit der Kapazität 26 relativ schnell gegenüber der Ladegeschwindigkeit ist.
Die Schaltungsanordnung kehrt somit schnell in den Ruhezustand zurück.
In der Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, dessen Ausgangsspannung das Mehrfache der
Anodenspeisespannung ist. In den Fig. 4A bis 4F sind Kurvenformen dargestellt, die sich an den verschiedensten
Punkten der Schaltungsanordnung während einer Periode ergeben. Die Schaltungsanordnung
nach Fig. 3 besteht aus einer als Pentode ausgebildeten Steuerröhre F40, einer Eingangsdiode £>41, einer
Steuerdiode 1)47 und einem als Pentode ausgebildeten Sägezahngenerator V53. Ferner ist in der Schaltung
eine Drosselspule 52 enthalten, die auf einen Eisenkern gewickelt sein kann. Die Eingangsklemmen sind
mit 55 und die Ausgangsklemmen mit 56 bezeichnet.
Nachstehend wird die Wirkungsweise einer erprobten Schaltungsanordnung an Hand der Fig. 3
näher erläutert, bei der die erzeugte Ausgangsspan-
nung ein Vielfaches der Speisespannungsquelle beträgt.
Im Ruhezustand (Zeitpunkt £„ in Fig. 4A) ist die Pentode V'40 nichtleitend. Das Steuergitter dieser
Röhre ist dabei über zwei in Reihe geschaltete Widerstände 36, 37 an eine Vorspannung von
— 105 Volt geschaltet. Die Pentode F 53 ist leitend, das Steuergitter dieser Röhre liegt auf positivem
Potential über drei in Reihe geschaltete Widerstände 35, 39, 44, wobei der Widerstand 35 an + 35 Volt
liegt, eine Diode D 47 und einen Widerstand 49, der an — 105 Volt geschaltet ist. Das Steuergitter der
Röhre V 53 ist dabei unmittelbar an den Verbindungspunkt von Widerstand 49 und Katliode der DiodeD 47
geschaltet. Die Pentode F 40 wird leitend, wenn an die Eingangsklemmen 55 ein positives Steuersignal (Zeitpunkt
tx Fig. 4A) geschaltet wird, das über die Diode .D 41 auf das Steuergitter der Pentode V40 gelangt.
Durch den Widerstand 35 fließt ein Strom, und das Potential an der Anode sinkt um etwa 11 Volt, wie
aus der Fig. 4 C ersichtlich. Gleichzeitig ändert sich das Potential im Schirmgitter der Röhre F 40
(Fig. 4B), das an den Verbindungspunkt der Widerstände 31, 32 und Kondensator 33 geschaltet ist. Das
Absinken des Anodenpotentials der Röhre i^40 wird über die Parallelschaltung von Widerstand 39 und
Kapazität 38, Diode D 47, Widerstände 44, 49 auf das
Steuergitter der Pentode V53 übertragen, wodurch die Gitterspannung dieser Röhre im Zeitpunkt J1 abnimmt(
Fig. 4D). Diese Änderung der Gitterspannung der Pentode V53 bewirkt einen derartigen
Stromfluß in der Röhre, daß sich die Spannung am Schirmgitter der Röhre, wie in der Fig. 4E dargestellt,
ändert, wodurch wiederum der Strom durch den Anodenwiderstand 51 und die Drosselspule 52 absinkt
und die Spannung an der Anode der Röhre 53 ansteigt, wie in der Fig. 4 F dargestellt. Ein zu plötzlicher
Abfall des Steuergitterpotentials durch das Ansteigen des Anodenpotentials der Pentode £^53 wird
durch die Wirkung der Kapazität 50 verzögert. Die Kapazität 50 fängt an, sich auf die zwischen dem
Steuergitter und der Anode der Pentode V53 herrschende Potentialdifferenz aufzuladen, so daß durch
die negative Rückkopplung zwischen der Anode und dem Steuergitter der Röhre V53 diese allmählich
weniger leitend und entsprechend auch der Anodenstrom vermindert wird.
Durch die Bemessung der Drosselspule 52 ergibt sich eine relativ große Änderung des Drosselspulenstromes, so daß während der Zeitdauer tt-t2 an den
Klemmen der Drosselspule 52 eine Spannung entsteht, die über das IOfache der Anodenspeisespannung
beträgt. Diese Spannung, dargestellt in der Fig. 4F, tritt an den Ausgangsklemmen 56 auf, die an der
Anode bzw. der geerdeten Kathode der Pentode V 53 liegen.
Bis auf die große Änderung der Spannung an den Ausgangsklemmen 56 treten innerhalb der Schaltung
nur geringe Spannungsänderungen auf. Die Änderungen treten während des Zeitintervalls von t±-t2 auf,
das im Beispiel mit 500 angegeben ist. Im Zeitpunkt i2 ist die Spannung an den Ausgangsklemmen
56 auf einen Betrag von annähernd 835 Volt angestiegen, und die Kapazität 50 ist angenähert auf dasselbe
Potential aufgeladen.
Die dem Schirmgitter der Pentode F 40 zugeordnete Kapazität 33 lädt sich während des Zeitintervalls
tx-t2 auf, so daß nahe dem Ende dieses Intervalles die
Pentode V 40 gesperrt wird und dadurch das Patential an der Anode der Röhre ansteigt, wie aus den Fig. 4 B
Claims (2)
1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Sägezahnspannungen großer Amplitude mittels
einer Elektronenröhre, die über eine Reihenschaltung eines ohmschen Anodenwiderstandes
und einer Drosselspule aus einer Quelle mit relativ geringer Spannung gespeist wird und
zwischen Anode und Steuergitter einen Kondensator aufweist und bei der das Steuergitter
über einen ohmschen Widerstand durch Steuermittel beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die im Anodenkreis der Röhre (V21) angeordnete Drosselspule (23 bzw. 52), der Anodenwiderstand
(22 bzw. 51) und der Kondensator (26 bzw. 50) in Verbindung mit der Röhre {V 21 bzw.
V 53) so bemessen und aufeinander abgestimmt sind (Drosselspule etwa 100 H), daß in jeder
Steuerperiode das Potential zwischen der Kathode und der Anode der Röhre {V 21 bzw. 53) von
einem nur einen Bruchteil der Speisespannung (24) betragenden Potential linear auf ein ein Vielfaches
der Speisespannung betragendes Potential ansteigt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergitter der
Röhre (F53) mit der Anode einer weiteren Röhre (V4ßi) verbunden ist, deren Steuergitter der
Steuerimpuls zugeführt wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
B. Chance, V. Hughes u. a., »Waveforms«, McGraw-Hill Book Co., Inc., New York, 1949, S.664; USA.-Patentschrift Nr. 2 168 903.
B. Chance, V. Hughes u. a., »Waveforms«, McGraw-Hill Book Co., Inc., New York, 1949, S.664; USA.-Patentschrift Nr. 2 168 903.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
® 909 579/346 7.59
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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US592667A US2961608A (en) | 1956-06-20 | 1956-06-20 | High voltage sawtooth wave generator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE1062357B true DE1062357B (de) | 1959-07-30 |
Family
ID=24371596
Family Applications (1)
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DEG22333A Pending DE1062357B (de) | 1956-06-20 | 1957-06-18 | Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Saegezahnspannungen grosser Amplitude mittels einer Elektronenroehre |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US2961608A (de) |
DE (1) | DE1062357B (de) |
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