DE1068365B - - Google Patents
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Description
DEUTSCHES
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Frequenzmarkierungsimpulses
für Elektronenstrahl-Oszillographen bei einer bestimmten wählbaren Frequenz innerhalb eines kontinuierlichen Frequenzbereiches
■um, einer in der Frequenz gewobbelten Eingangsifcnung. Derartige Schaltungsanordnungen werden
^besondere zur Darstellung der Funktion eines fierpols in Abhängigkeit von der Frequenz verwendet.
Es ist bereits eine Schaltungsanordnung bekannt, bei der auf dem Schirm einer Elektronenstrahlröhre
bei bestimmten Frequenzen eines von einem Wobbelgenerator gelieferten Frequenzbandes mittels abgestimmter
Kreise Frequenzmarkierungen in Form eines Impulses oder einer Dunkeltastung vorgenommen
werden. Dabei ist die Lage der Impulse durch die Resonanzfrequenz der einzelnen Kreise bestimmt.
Weiterhin ist eine Schaltungsanordnung bekannt, bei der das an der Elektronenstrahlröhre zur Erzeugung
einer frequenzabhängigen Ablenkspannung anliegende, vorzugsweise kontinuierlich durchlaufene
Frequenzspektrum gleichzeitig an einer Röhrenschaltung anliegt, in deren Kathodenkreis ein oder
mehrere auf Frequenzen des durchlaufenen Frequenzspektrums abgestimmte Parallelschwingkreise angeordnet
sind, die beim Überstreichen der entsprechenden Resonanzfrequenzen eine impulsmäßige Spannungsabsenkung
am Anodenwiderstand der Röhre bewirken. Die Spannungsimpulse werden nach entsprechender
Umformung dann zur Hell- oder Dunkelsteuerung der Elektronenstrahlröhre benutzt.
Es ist bekannt, daß Frequenzwobbeloszillatoren sehr bequeme Mittel sind zur Abstimmung von Ton-
und Fernsehfrequenzverstärkern, zur Prüfung von Lautsprechern, zum Antrieb von Rütteltischen und
zur Messung des Frequenzganges von Filtern, Transformatoren und anderen Anordnungen. Bei derartigen
Geräten ist eine genaue und in ihrer Form gleichbleibende Frequenzmarkierung sehr erwünscht.
Sie läßt sich jedoch mit den bekannten Schaltungsanordnungen nicht erreichen.
Gemäß der Erfindung ist die Schaltungsanordnung zur Erzeugung des Frequenzmarkierungsimpulses
derart ausgebildet, daß die Eingangsspannung durch Differenzierung oder Integrierung in eine Spannung
mit frequenzabhängiger Amplitude umgewandelt wird, aus der durch Gleichrichtung die ihrer Umhüllenden
entsprechende, in einem Kondensator gespeicherte Spannung gebildet wird, daß ferner aus
derselben Eingangsspannung durch Gleichrichtung eine der Umhüllenden der Eingangsspannung entsprechende,
in einem Kondensator gespeicherte
30
50
Schaltungsanordnung zur Erzeugung
eines Frequenzmarkierungsimpulses
für Elektronenstrahl-Oszillographen
eines Frequenzmarkierungsimpulses
für Elektronenstrahl-Oszillographen
Anmelder:
International Standard
Electric Corporation,
New York, N.Y. (V.St.A.)
Electric Corporation,
New York, N.Y. (V.St.A.)
Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 15. März 1956
V. St. v. Amerika vom 15. März 1956
Henry O. Wolcott, Los Angeles, Calif. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
weitere Spannung gebildet wird, wonach aus den beiden genannten Spannungen in einem Differentialverstärker
die zur ersten Spannung inverse Spannung erzeugt wird, und daß aus der ersten und der
zuletzt genannten Spannung durch Gleichrichtung und Überlagerung der Frequenzmarkierungsimpuls
gebildet wird.
Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung weist gegenüber dem Bekannten den Vorteil auf, daß
ihre Wirkweise, d. h. die genaue Frequenzangabe und die Impulsform von Schwankungen in der Spannungsversorgung
oder vom Eingangspegel unabhängig ist. Das Gerät enthält keine abgestimmten Kreise, nur
wenige Röhren, Widerstände und Kapazitäten.
Seine Wirkungsweise ist unabhängig vom Verhältnis der Frequenzänderung innerhalb des überstrichenen
Frequenzbereiches. Außerdem ist das Gerät verhältnismäßig billig, klein und leicht.
An Hand der Zeichnungen wird im folgenden die Erfindung näher erläutert.
Fig. 1 ist das Blockschaltbild der Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Frequenzmarkierungsimpulses
gemäß der Erfindung;
Fig. 2 zeigt an Hand von Diagrammen die Entstehung eines Markierungsimpulses;
909 647/153
Fig. 3 zeigt das Schaltbild der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung;
Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt des Schaltbildes mit anderen Bauelementen.
Zunächst sei an Hand der Fig. 1 und 2 die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung dargelegt. Die
veränderliche oder unbekannte Frequenz, die durch einen elektrischen Impuls bei einer bestimmten Frequenz
gekennzeichnet werden soll, wird mittels eines Kippgenerators oder auf eine andere bekannte Weise
erzeugt. Ein solches Gerät ist in Fig. 1 mit 1 bezeichnet. Es liefert an seinen Ausgangsklemmen eine
Wechselspannung mit gewobbelter Frequenz, wie sie durch die Kurve 20 in Fig. 2 dargestellt ist. Die
Kurve zeigt die Amplitude der elektrischen Spannung. Dabei ist wie üblich die Spannung als Ordinate und
die Zeit als Abszisse aufgetragen. Da die Frequenz bei der gezeigten Kurve mit der Zeit anwächst, kann
ebenso die Frequenz als Abszisse dargestellt werden. Jeder Frequenzbereich von wenigen Hz bis zu
mehreren hundert kHz kann gewobbelt werden. Dabei ist ein für die Anwendung der Erfindung besonders
typischer Bereich der von 20 Hz bis 200 kHz.
In einer Differenzierschaltung 2 wird dann die Amplitude der Eingangsspannung 20 in Abhängigkeit
von der Frequenz verändert, wie es durch die Kurve 21 in Fig. 2 dargestellt ist. Diese Differenzierschaltung
besteht aus einem Kondensator mit hohem negativem Scheinwiderstand, der mit einem
niederohmigen Widerstand in Reihe liegt, an welchem die Ausgangsspannung abgegriffen wird. Diese wird
in einer Gleichrichterstufe gleichgerichtet, an deren Ausgangsklemmen man eine Spannung entsprechend
der Hüllkurve 22 erhält. Diese Spannung wird für die Dauer eines Frequenzdurchlaufs in einem Kondensator
gespeichert. Am Ende der Periode eines Frequenzdurchlaufs wird der Kondensator wieder entladen,
damit sich keine Ladung auf dem Kondensator anhäufen kann.
Die Eingangsspannung 20 wird außerdem getrennt über eine Vergleichsstufe 4 einer Gleichrichterstufe 5
zugeführt, an deren Ausgangsklemmen die der Umhüllenden der Eingangsspannung entsprechende, als
horizontale Linie 23 dargestellte Spannung entsteht.
Es ist wesentlich, daß beide Kurven 22 und 23 von der gleichen Eingangsspannung abgeleitet werden.
Dadurch ist die Genauigkeit der Frequenzbestimmung weder abhängig von der Konstanz der
Stromversorgung noch von irgendwelchen auf die Eingangsspannung wirkenden Fremdeinflüssen, noch
vom Pegel der Eingangsspannung selbst.
Zur Formung des Markierungsimpulses wird ein Differentialverstärker 6 verwendet. Dieser Verstärker
ist auch als kathodengekoppelter Verstärker mit Phasenumkehrstufe bekannt. Sein besonderes Merkmal
ist es, daß ein Abfall der Spannung an einem Ausgangsklemmenpaar mit einem automatischen Ansteigen
der Spannung am anderen Ausgangsklemmenpaar verbunden ist. An den beiden Ausgangsklemmenpaaren
des Verstärkers 6 erhält man also an dem einen ein Signal der Kurvenform 22, an dem anderen ein
solches der Kurvenform 24. Diese beiden Signale werden gemeinsam einem Vollweggleichrichter 7 zugeführt,
an dem eine Ausgangsspannung entsteht, wenn eine der Anoden positiver als die gemeinsame
Kathode ist. Im vorliegenden Fall ist die durch die Kurve 24 dargestellte Spannung an der einen Anode
für den ersten Teil der Zeitdauer eines Signals, die durch die Kurve22 dargestellte Spannung während
des zweiten Teiles positiv. Zwischen diesen beiden
positiven Kurventeilen liegt beim Punkt 25 ein Tiefstwert, der den kleinsten Wert der Ausgangsspannung angibt und der durch den Abfall der positiven
Kurve 24 und das anschließende Anwachen der Kurve 22 entsteht. Dieser Einschnitt bildet als negative
Auslenkung 26 den Markierungsimpuls.
Um den Nullpegel in bezug auf die Spitze des Impulses festzulegen, wird der Impuls in einer Addierstufe
8 mit einer negativen Spannung zusammengesetzt. Mittels einer ebenfalls im Schaltungsbauteil 8
vorhandenen Begrenzer stufe werden alle unerwüschten Spannungsanteile abgetrennt. Dabei bestimmt ein
in der Addierstufe enthaltenes Potentiometer die Amplitude der ins Negative gehenden Auslenkung
in bezug auf den Nullpegel. So ist die Amplitude des Markierungssimpulses festgelegt.
Die Einzelheiten einer entsprechenden Schaltungsanordnung sind in Fig. 3 aufgezeigt. Die veränderliche
oder unbekannte Frequenz wird als Wechselspannung an den Eingangsklemmen 30 und 31, von
denen die letztgenannte an Masse liegt, zugeführt. Die Differenzierschaltung besteht aus einem Kondensator
32 und den beiden Widerständen 33 und 34. Durch diese Bauteile wird auf elektrischem Wege
die erste Ableitung gebildet. Für die Differentiation können die beiden Widerstände auch in einem einzigen
zusammengefaßt sein.
Durch die Aufteilung in die beiden Widerstände ist aber die Möglichkeit gegeben, die Frequenz einzustellen,
bei der die Markierung erfolgt. Dabei hat der veränderbare Widerstand den größten Wert, um
einen möglichst großen Frequenzbereich überstreichen zu können. Die differenzierte Ausgangsspannung
hat, wie bereits ausgeführt, die Form nach Kurve 21 in Fig. 2. Des weiteren ist, um den Frequenzbereich
der Schaltungsanordnung noch weiter zu vergrößern, ein Bereichsschalter vorgesehen, durch den der Wert
des Kondensators 32 in Dekadenstufen im Verhältnis 1000 :1 verändert werden kann. Die zugehörigen
Kapazitäten sind mit 32 A, 32 B und 32 C bezeichnet.
Die Ausgangsspannung der Differenzierschaltung wird über einen niederohmigen Entkopplungswiderstand
38 dem Gitter 36 einer Triode 37 zugeführt. Diese Röhre nimmt die differenzierte Spannung auf,
ohne selbst als Belastung für den Kreis zu wirken. Am Kathodenwiderstand 39 wird eine Spannung abgegriffen
und einem Spitzengleichrichter 40 zugeführt. Das gleichgerichtete Signal, das durch die
Kurve 22 dargestellt ist, wird dann in einem Kondensator 41 gespeichert. Auch dieser Kondensator kann
mittels des Bereichsschalters 35 durch Hinzuschaltung von weiteren Kapazitäten 41^4 und 415 auf niedrigere
Frequenzen umgeschaltet werden.
Von der Eingängsklemme 30 führt eine Verbindung zu den beiden Widerständen 43 und 44, die gleiche
Widerstandswerte besitzen. Diese Widerstandsanordnung ist über einen veränderbaren niederohmigen
Widerstand 45 an Masse gelegt. In diesem Schaltungskreis findet keine Differentiation statt. Um die vorerwähnten
Bereiche einzeln einstellen zu können, sind auch getrennt veränderbare Widerstände 45 A, 45 B
und 45 C vorgesehen, die gleichzeitig mit den Kondensatoren durch den gleichen Bereichsschalter 35 umgeschaltet
werden.
Diese Schaltungsanordnung wird über eine weitere, als Trennröhre wirkende Röhre 46 an einen Gleichrichter
gelegt. Die Eingangsspannung, jedoch mit der halben Amplitude der zur Differentiation benutzten
Spannung, wird dem Gitter 47 einer Röhre 46 zugeführt, deren Anode ebenso wie die Anode der
Röhre 36 direkt an der Anodenspannungsquelle 50 liegt. Die Kathode der Röhre 46 liefert über einen
Widerstand 48 eine Ausgangsspannung. Zwischen den beiden Kathodenwiderständen 39 und 48 liegt
zur Symmetrierung der Schaltung ein Potentiometer 49, dessen Schleifer mit dem negativen Pol der
Anodenspannungsquelle 50 verbunden ist. Diese ist mittengeerdet, um bei allen Kathodenverstärkerröhren
ein hinreichend negatives Potential zu erreichen, das an den Kathoden Signalauslenkungen
erlaubt, die negativer als das Erdpotential sind. Dabei dient das Potentiometer 49 zum Ausgleich der
unvermeidbaren Abweichungen der Charakteristiken der Röhren 37 und 47.
Die Ausgangsspannung am Kathodenwiderstand 48 lädt nach Gleichrichtung mittels eines Gleichrichters
51 einen Kondensator 52 auf das halbe Potential des Kondensators 41 auf. Ein Widerstand 55 dient
zur langsamen Entladung des Kondensators 52, so daß dieser jeder Veränderung der Amplitude der
Ausgangsspannung des Gleichrichters 51 folgen kann. Solche Veränderungen sind beispielsweise möglich
durch Änderung des Pegels der Eingangsspannung. Als Gleichrichter 40 und 51 können sowohl Germanium-
oder Siliziumkristalldioden als auch Röhrendioden verwendet werden.
Die Röhre 53 ist eine gittergesteuerte Gasentladungsröhre, über welche der Kondensator 41 am Ende
eines jeden Frequenzdurchlaufs der Eingangsspannung entladen wird. Auf diese Weise kann der
Kondensator immer von der Spannung Null an wieder aufgeladen werden, und es wird verhindert,
daß nach einigen Frequenzdurchläufen der Kondensator asymptotisch auf einen Höchstwert aufgeladen
wird. Die Entladung wird vorzugsweise durch einen positiven Impuls in Gang gesetzt, der über die Eingangsklemme
54 dem Gitter der Röhre 53 zugeführt wird. Dieser Impuls wird entweder aus einem den
Beginn des Frequenzdurchlaufs bestimmenden Schaltkreis innerhalb des Kippgenerators oder aus der Ablenkschaltung
eines mit der Frequenzmarkierungsschaltung zusammen verwendeten Oszillographen oder
durch Differentiation oder auf eine andere Weise aus der zu untersuchenden Eingangsspannung gewonnen.
Durch die der Triode 53 zugeordneten Widerstände werden in bekannter Weise übermäßige Entladungsströme vermieden. Wenn die Schaltung gemäß der
Erfindung zur statischen Messung einer Frequenz verwendet wird, ist die von Hand eingestellte Frequenzänderung
hinlänglich gering, so daß die Widerstände 55 und 80 die Kondensatoren 52 und 41 entladen.
Die erste Röhre des Differential Verstärkers 6 gemäß Fig. 1 ist eine Doppeltriode 56. Die gleichgerichtete
differenzierte Spannung entsprechend Kurve 22 wird dem Gitter 57 zugeführt, während die Gleichspannung
mit der halben Amplitude gemäß Kurve 23 einem Gitter 58 zugeführt wird. In den Kathodenzuleitungen
der beiden Triodensysteme liegen zwei gleiche hochohmige Widerstände 59 und 60. Der
Widerstand 61, der zwischen den beiden Kathodenzuleitungen liegt, spielt im folgenden eine bedeutende
Rolle, denn an diesem Widerstand entsteht aus der Spannung gemäß Kurve 22 eine solche mit inverser
Kurvenform 24. Es sei nun angenommen, daß der Wert des \reränderlichen Widerstandes klein im Verhältnis
zu denen der beiden Kathodenwiderstände 59 und 60 ist, dann hat man im wesentlichen einen einzigen
Kathodenkreis, und es wird daher irgendeine Ungleichmäßigkeit eines jeden Kathodenstromes
auch über den anderen Kathodenwiderstand abgeleitet. Auf diese Weise sind die Potentiale der beiden
Kathoden 62 und 63, unabhängig von den Potentialen der beiden Gitter 57 und 58, im wesentlichen gleich.
Es wird also dem Gitter 57 die Spannung nach Kurve 22 und dem Gitter 58 eine solche nach Kurve
23 zugeführt. Wenn nun an das Gitter 57 eine abnehmende negative Spannung gelangt, so daß sich das
Potential des Gitters 57 dem Nullpotential nähert,
ίο wächst der Kathodenstrom der Kathode 62 an, das Potential der Kathode 62 wird positiver. Dadurch
wird aber auch das Potential der Kathode 63 positiver. Mit konstantem Potential am Gitter 58 wächst damit
aber der Potentialunterschied zwischen Gitter und Kathode. Infolgedessen nimmt der Strom durch diese
Triode ab. Die Anodenwiderstände 64 und 65 sind nahezu gleich groß. Daher wächst das Potential der
Anode 67 auf einen Wert an, welcher der Potentialabnahme der Anode 66 entspricht. Auf diese Weise
ao entstehen die obengenannten inversen Kurven.
Die Doppeltriode 68 bildet zusammen mit den zugehörigen Widerständen einen gleichartigen Differentialverstärker
wie die Röhre 58 und ist direkt mit dieser gekoppelt. Die zweite Röhre dient zur Ver-Stärkung
der beiden Spannungen auf einen gewünschten Pegel zur Steuerung des Vollweggleichrichters 69.
Den beiden Anoden 70 und 71 des Gleichrichters 69 werden die den Kurven 22 und 24 entsprechenden
verstärkten Spannungen zugeführt, während die beiden Kathoden 72 und 73 an einem gemeinsamen
Kathodenwiderstand liegen, der sich aus den Teilwiderständen 74, 75 und 82 zusammensetzt. Der
letzgenannte liegt mit seinem freien Ende am negativen Pol der Spannungsquelle 50 und liefert so das
für die weiter unten beschriebene Arbeitsweise notwendige negative Potential. Der Kondensator 76 bildet
zusammen mit dem Widerstand 81 eine Siebung für die Spannungsquelle 50.
Die Spannung an dem Kathodenwiderstand 74, 75 und 82 besteht hauptsächlich aus positiven Spannungsanteilen
der Anode 70 oder der Anode 71. Bei Vergleich der beiden Kurven 22 und 24 zeigt sich,
daß die Kurve 24 zu Beginn der Signalspannung am meisten positiv ist. Dann folgt die Spannung am
Kathodenwiderstand der Kurve 24 bis zum Punkt 25, an dem die Kurve 22 positiver als die Kurve 24 wird,
und folgt von da ab der Kurve 22, wie sie rechts vom Punkt 25 dargestellt ist. Damit aber zeigt die
resultierende Spannung am Kathodenwiderstand die Form der Kurve 26 in Fig. 2.
Diese Kurve erscheint aber nicht sehr scharf. Sie zeigt die Situation bei Minimalverstärkung des Differentialverstärkers,
bei welcher der veränderbare Widerstand 61 auf Maximalwert eingestellt ist, bei
dem, wie erwähnt, die Differentialverstärkung abnimmt. Bei Einstellung des Widerstandes 61 fast auf
Null nimmt die Differentialverstärkung, wie beschrieben, einen Maximalwert an. Die Kurven 22 und
24 besitzen in der Nähe des Punktes 25 sehr steile Flanken, während sie weiter ab wesentlich flacher
verlaufen. Daraus entsteht dann der Impuls 27 mit der gebräuchlichen und erwünschten Impulsform.
So entsteht also bei einer bestimmten Frequenz des überstrichenen Frequenzbereiches der Markierungsimpuls.
In manchen Anwendungsfällen ist es erwünscht, daß der Markierungsimpuls auf ein bestimmtes
Potential, z. B. Erd- oder Nullpotential, bezogen ist und daß die Möglichkeit besteht, die
Amplitude des Impulses auf jeden gewünschten Wert einzuregeln. Letzteres wird mit Hilfe des veränder-
Claims (3)
1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Frequenzmarkierungsimpulses für Elektronenstrahl-Oszillographen
bei einer bestimmten wählbaren Frequenz innerhalb eines kontinuierlichen Frequenzbereiches aus einer in der Frequenz gewobbelten
Eingangswechselspannung, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsspannung durch Differenzierung oder Integrierung mittels bekannter
Schaltelemente in eine Spannung (21) mit frequenzabhängiger Amplitude umgewandelt wird,
aus der durch Gleichrichtung im Gleichrichter (40) die ihrer Umhüllenden entsprechende, in dem
Kondensator (41) gespeicherte Spannung (22) gebildet wird, daß ferner aus derselben Eingangsspannung durch Gleichrichtung im Gleichrichter
(51) eine der Umhüllenden der Eingangsspannung entsprechende, in dem Kondensator (52) gespeicherte
Spannung (23) gebildet wird, daß danach aus den beiden Spannungen (22 und 23)
in einem Differentialverstärker (6) die zur Spannung (22) inverse Spannung (24) erzeugt wird
und daß aus den Spannungen (22 und 24) durch Gleichrichtung im Gleichrichter (7) und Überlagerung
in der Stufe (8) der Frequenzmarkierungsimpuls gebildet wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der
Form des Frequenzmarkierungsimpulses ein Potentiometer (61) vorgesehen ist, mit dem der Abstand
der zueinander inversen Spannungen (22 und 24) geändert werden kann.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1068365B true DE1068365B (de) | 1959-11-05 |
Family
ID=593709
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DENDAT1068365D Pending DE1068365B (de) |
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Country | Link |
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DE (1) | DE1068365B (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1289182B (de) * | 1963-07-10 | 1969-02-13 | Siemens Ag | Wobbeleinrichtung mit voreinstellbarem Frequenzmarkengeber |
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DE863384C (de) * | 1944-11-22 | 1953-01-15 | Lorenz C Ag | Verfahren zur Anzeige von elektrischen Spannungshoeckern mittels Kathodenstrahlroehre |
DE918877C (de) * | 1952-01-22 | 1954-10-07 | Licentia Gmbh | Anordnung zur Erzeugung von Frequenzmarken auf dem Leuchtschirm einer Elektronenstrahlroehre |
DE932806C (de) * | 1942-03-22 | 1955-09-08 | Lorenz C Ag | Verfahren zur Aufzeichnung einer Frequenzskala fuer frequenzmodulierte Pruefsender auf dem Schirm einer Braunschen Roehre |
-
0
- DE DENDAT1068365D patent/DE1068365B/de active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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