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Betriebs schaltung für eine Kathodenstrahlröhre Die Erfindung bezieht
sich auf eine Betriebsschaltung für eine Kathodenstrahlröhre zur elektronischen
Darstellung einer Zeitskala und eines - Signals auf dem Schirm der Eathodenstrahlröhre.
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Es ist bereits eine Anordnung bekannt, in der Impulse in einer wählbaren
zeitlichen Beziehung zu einem Synchronisierimpuls erzeugt werden. Diese Impulse
können auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre nebeneinander und relativ zueinander
verschiebbar abgebildet werden.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, auf dem Schirm
einer Kathodenstrahlröhre Abschnitte einer regelmäßig wiederkehrenden Signalwelle
und entsprechende Abschnitte einer Zeitskala derart abzubilden, daß die Länge der
Signalwelle auch dann gemessen werden kann, wenn die gesamte Länge der Signalwelle
nicht gleichzeitig auf dem Schirm darzustellen ist.
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- Bei einer Betriebsschaltung für eine Kathodenstrahlröhre, die eine
regelmäßig wiederkehrende elektrische Signalwelle als Ausgangssignal eines Signalgenerators
und Bezugszeitsignale in Form einer Skala auf dem Schirm der Röhre mit Hilfe elektronischer
Mittel wiedergibt, mit einem Zeitablenkgeneratur für die Röhre und mit einem Zeitskalagenerator,
die zum Darstellen gewünschter Abschnitte der Zeitskala über eine veränderlich einstellbare
Verzögerungsschaltung miteinander synchronisiert sind, ist gemäß der Erfindung auch
der Zeitablenkgenerator mit dem Signalgenerator über eine weitere veränderlich einstellbare
Verzögerungsschaltung mit dem Signalgenerator synchronisiert, so daß gewünschte
Abschnitte der Zeitskala jeweils gewünschten Abschnitten der Signalwelle zugeordnet
sind im Sinne der Darstellung der gewünschten Abschnitte der Signalwelle und der
zugehörigen Abschnitte der Zeitskala in Abhängigkeit von der Einstellung der Verzögerung
der ersten Verzögerungsschaltung.
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Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung enthält also einen Zeitablenkgenerator
für die Kathodenstrahlröhre, einen Signalgenerator zur Erzeugung der regelmäßig
wiederkehrenden Signalwelle und einen Zeitskalagenerator; außerdem sind zwei veränderbare
Verzögerungsschaltungen vorgesehen.
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Bei einer Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist der Zeitskalagenerator
die steuernde Einheit. Der Zeitablenkgenerator wird in diesem Falle synchron mit
dem Zeitskalagenerator über eine veränderlich einstellbare Verzögerungsschaltung
betrieben. Infolgedessen können unterschiedliche Abschnitte der Zeitskala auf dem
Schirm gezeigt werden.
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Der Signalgenerator wird ebenfalls synchron mit dem Zeitskalagenerator
über eine weitere veränderlich einstellbare Verzögerungsschaltung betrieben. Daher
arbeitet der Signalgenerator ebenfalls mit dem Zeitablenkgenerator zusammen; deshalb
können durch eine Veränderung der weiteren Verzögerungsschaltung unterschiedliche
Abschnitte der Signalwelle auf dem Schirm zur Schau gestellt werden. Wenn die beiden
Verzögerungsschaltungen eingestellt und nicht verändert werden, werden stets dieselben
Abschnitte der Zeitskala und der SignalwelIe auf dem Schirm zur Schau gestellt.
Durch Veränderung der ersten Verzögerungsschaltung werden die verschiedenen Abschnitte
der Zeitskala zusammen mit den zugehörigen Abschnitten der Signalwelle vorgeführt.
Daher kann durch eine Veränderung der ersten Verzögerungsschaltung die gesamte Signalwelle
auf dem Schirm zur Schau gestellt und ihre Länge gemessen werden.
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Bei einer zweiten Ausführungsform des Erfindungsgedankens, die man
verwendet, wenn der Signalgenerator nicht gesteuert werden kann, er also ununterbrochen
arbeitet, ist nur eine veränderlich einstellbare Verzögerungsschaltung vorgesehen.
Der Zeitablenkgenerator arbeitet über diese Verzögerungsschaltung entweder mit dem
Zeitskalagenerator oder mit dem Signalgenerator synchron. Bei dieser Anordnung werden
die Signalwelle und die Zeitskala abwechselnd auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre
zur Schau gestellt. Die Abschnitte der Zeitskala
stimmen noch mit
den Abschnitten der Signalwelle des Signalgenerators überein, und durch eine Veränderung
der Verzögerungsschaltung können unterschiedliche Abschnitte der Signalwelle abwechselnd
mit entsprechenden Abschnitten der Zeitskala gezeigt werden. Auf diese Weise kann
ebenfalls die Gesamtlänge der Signalwelle nachgemessen werden.
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Insbesondere sind Mittel vorgesehen, durch die ein Impulsgenerator
für die Zeitskala, ein Signalgenerator für die zu prüfenden Signale und ein Zeitablenkgenerator
für die kombinerte Vorführung mit einstellbaren Verzögerungen in Tritt gehalten
werden. Die Zeitskala weist vorzugsweise eine Reihe parallele, in bestimmten Abständen
zueinander am Zeitmaßstab entlang verteilte und zu diesem senkrecht stehende Schreibspuren
auf.
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Die Schreibspuren, die in regelmäßigen Abständen, z. B. im fünften
und zehnten Zacken, auftreten, können verstärkt, also verbreitert oder verlängert
werden, so daß sie gut erkennbar sind, um die Zählung zu erleichtern.
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Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung kann einen genau eingestellten
Oszillator zur Herstellung einer Folge sinusförmiger Schwingungen vorausbestimmter
Frequenz und Hilfsmittel zur Änderung dieser Form in eine rechtwinklige Welle und
zur nachfolgenden Teilung durch eine gerade ganze Zahl enthalten; aus dem Teiler
wird ein Gegentaktausgang erhalten. Danach werden die drei auf diese Weise erhaltenen
Wellen differenziert und die positiven Impulse derart gemischt, daß Signale unterschiedlicher
Amplitude für jeden Impulszug hervorgerufen werden.
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Eine besondere Anwendungsmöglichkeit der Schalanordnung nach der
Erfindung ist die Messung der Länge eines regelmäßig wiederkehrenden wellenförmigen
Signals, das zu lang ist, um gleichzeitig mit der Bezugszeitskala auf dem Schirm
untergebracht werden zu können, die eine ausreichende Genauigkeit der Messung gestattet.
Wenn die Anordnung für diesen Zweck benutzt wird, wird die Skala der Zeitablenkung
ausgedehnt, so daß die Bezugszeitmarkierungen erkennbar sind. Dann werden das wellenförmige
Signal und die Bezugszeitskala gleichzeitig quer über den Schirm verschoben, so
daß aufeinanderfolgende Abschnitte der Welle vorgeführt werden.
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Um die Erfindung besser verstehen zu können, wird auf die Zeichnung
Bezug genommen.
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Fig. 1 ist eine Schaltanordnung in schematischer Darstellung einer
ersten Ausführungsform des Erfindungsgedankens; Fig. 2 zeigt in graphischer Darstellung
die Kurvenformen an verschiedenen Punkten der Schaltung nach Fig. 1; Fig. 3 ist
eine Schaltanordnung in schematischer Darstellung einer zweiten Ausführungsform
des Erfindungsgedankens.
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In Fig. 1, in der eine Blockzeichnung der Schaltung gezeigt ist,
bringt ein quarzgesteuerter Oszillator 1 eine sinusförmige Welle mit einer Frequenz
von 100 kHz hervor; ein Verstärker 2 ändert die Wellenform dieses Linienzuges in
eine rechtwinklige. Der Ausgang dieses Verstärkers führt zu einem Differentiator
3a und von dort zu einem Mischer 5. Der Ausgang des Verstärkers 2 ist ebenfalls
zu einem Teiler 4 geführt, dessen Divisor in diesem Beispiel zehn sein soll. Die
Ausgangsspannungen dieser Einheiten sind in Fig. 2 durch die Buchstaben a, b, c
und h gekennzeichnet. Die Einheit 4 hat zwei Ausgangsspannungen d und e von entgegengesetzter
Phase,
deren zugehörige Wellenformen aus Fig. 2 ersichtlich sind. Die Linienzüge
werden ebenfalls durch die Einheiten 35 und 3 c differenziert und zu dem Mischer
5 geführt.
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Der Mischer ist so aufgebaut, daß die Amplituden der getrennten,
eintretenden Wellen abgewandelt werden, um in dem kombinierten Ausgang Impulse dreier
unterschiedlicher Amplituden herzustellen. Die resultierende Wellenform h ist in
Fig. 2 dargestellt, in der Einheiten durch Impulse kleiner Amplitude, Gruppen von
je zehn Einheiten durch Impulse großer Amplitude und dazwischenliegende Gruppen
von je fünf Einheiten durch Impulse mittlerer Amplitude angezeigt werden.
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In dem dargestellten Beispiel soll jede Einheit 10 sec lang sein,
so daß die dazwischenliegenden Impulse 50 llsec und die großen 100Ccsec angeben.
Die derart erhaltene Ausgangsspannung für die Zeitskala kann an ein Plattenpaar
Y in einem Kathodenstrahloszillographen mit doppeltem Strahl angelegt werden, während
die Signalspannung, deren Wellenverlauf gemessen werden soll, mit dem anderen Plattenpaar
Y verbunden wird. Andererseits kann die Ausgangsspannung der Zeitskala mit der Signalspannung
kombiniert und das Ganze mit einem Strahl vorgeführt werden.
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Eine der Ausgangsspannungen von der Teilerschaltung 4 wird benutzt,
um eine Zählschaltung 6 zwangsweise zu synchronisieren. Die Zählschaltung ist ein
Multivibrator, der bei einer kleineren Frequenz als der Teiler arbeitet. Da er ja
gegenüber dem Teiler zwangsweise synchronisiert ist, fällt die positive Flanke seiner
Ausgangswelle zeitlich jedesmal mit einer positiven Flanke der Teilerausgangsspannung
zusammen. Die Zählschaltung löst die Zeitablenkung über eine Verzögerungsschaltung
7 aus. Wenn die Einheit 7 auf eine bestimmte Verzögerung eingestellt ist, entsteht
der Ausgangsimpuls aus der Verzögerungsschaltung stets zu einer bestimmten Zeit
nach dem positiven Impuls, der die Zählschaltung 6 verläßt.
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Daher wird die Zeitablenkung immer gleichzeitig gegenüber der Zeitskala
ausgelöst. Auf diese Weise wird ein ruhiges, klares Bild erzielt.
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In dieser ersten Ausführungsform des Erfindungsgedankens wird die
Zeitskala dauernd in Betrieb gehalten, und das Gerät, dessen Signal für Meßzwecke
beobachtet werden soll, wird durch die Zeitskala ausgelöst. Es muß zu einem bestimmten
Zeitpunkt kurz nach Einsetzen der Ausgangsspannung der Zählschaltung ausgelöst werden,
so daß das Signal stets auf dem Schirm genau im gleichen Augenblick gegenüber der
Zeitskala ausgelöst wird. In dieser Weise erhält man auch ein ständiges Signalbild.
Dies wird mit Hilfe der Auslöseschaltung 8, der Nullschaltung 9 und der Ausgangsstufe
10 bewerkstelligt. Die Auslöseschaltung wird zuerst eingestellt und durch die Zählschaltung
ausgelöst, um den gleichzeitig mit den Impulsen der Zählschaltung einfallenden Impuls
freizugeben, wenn dies erforderlich ist. Die Null schaltung verzögert diesen Impuls
um eine gewünschte Zeitspanne, bevor er zur Verstärkung freigegeben und dem Gerät
zugeführt wird, das das zu prüfende Signal erzeugt.
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An die Leitung, die von dem Oszillator 1 zum Teiler 4 führt, kann
über einen Schalter S eine Synchronisiereinheit angeschlossen sein (gestrichelt
dargestellt), die mit einer Synchronisierspannung gespeist wird.
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Die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 1 kann besser durch die
Fig. 2 verstanden werden, in der, wie
ersichtlich ist, die Ausgangsspannungen
aus den Einheiten 1, 2, 3 a, 3 b, 3 c, 4 und 5 dauernd vorhanden sind. In einem
geeigneten Augenblick, z. B. n Fsec früher als der Anfang der Schreibspur, wird
der Einstellimpuls I von einer Auslöseeinstellschaltung 11 zur Auslöseschaltung
8 freigegeben. Diese Auslöseschaltung wird entweder durch den Rücklaufimpuls aus
der Kippschaltung 12 oder durch andere äußere Signale, z. B. durch die Ausgangsspannung
von einem Niederfrequenz-Impulsgenerator, gesteuert. Da ja die Aus löseschaltung
8 jederzeit eingestellt werden kann, braucht die äußere Quelle des Auslöseimpulses
nicht mit dem Vorführgerät synchronisiert zu werden. Der Vorlauf m des Ausgangssignals
der Auslöseschaltung 8 ist in Fig. 2 dargestellt. Die Auslöseschaltung ist nun eingestellt,
bis die Zählschaltung 6 in Tätigkeit tritt, und ergibt die positive Flanke der Welle
k, die gegenüber der Ausgangs spannung von der Einheit 4 zwangsweise synchronisiert
ist. Die positive Flanke dieser Welle wird differenziert, um einen Impuls hervorzubringen,
der die Verzögerungsschaltung 7 einschaltet und ebenfalls die Auslöseschaltung 8
abschaltet. Die Ausgangs spannung der Einheit 7 wird zuerst so eingestellt, daß
ihre Impulslänge oder Verzögerungszeit ungefähr Null ist. Dies ist durch den Punkt
an der Welle q angedeutet. Durch Differentation des Ausgangsimpulses der Einheit
7 wird ein Impuls y (Kurve r in Fig. 2) erzeugt, der die Kippschaltung 12 auslöst
und die in Fig. 2 a gezeigte Form hat.
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Die Anlaufseite des Impulses von der Einheit 8 wird differenziert,
um einen Impuls n zu bilden, der die Nullschaltung 9 auslöst. Nach einer geeigneten
Verzögerungszeit wird der Impuls o hervorgebracht, der in diesem Beispiel nach 50
llsec erscheint. Wenn dieser Impuls durch die Einheit 10 verstärkt worden ist. entriegelt
er den Signalgenerator 13, der in diesem Beispiel einen Rechteckimpuls erzeugt,
dessen Länge (Kurve p in Fig. 2) bestimmt werden soll. Die Flanke dieses Signals
ist in Fig. 2 a gezeigt. Die Verzögerungszeit in der Einheit 9 ist so engestellt
worden, daß diese Flanke exakt mit einem großen Impuls auf der Zeitskala, den man
mit Null bezeichnen kann, zusammenfällt. Die Verzögerung in der Einheit 7, die aus
der Kurve q hervorgeht, kann dann vergrößert werden. Das Bildfeld wandert effektiv
über das Bild, bis die in Fig. 2b gezeigte Stellung eingenommen ist.
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Die Rückflanke wird dann in derselben Weise vorgeführt. Wenn die Anzahl
langer Impulse, die den Schirm während dieses Vorgangs überquert haben, gezählt
worden ist, kann eine genaue Zeitmessung durchgeführt werden. In dem obigen Beispiel
der Fig. 2 war die Zeitdauer 2575 Fsec in bezug zur Zeitskala.
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Wie man bei der Verwendung der Anordnung nach dem obigen Beispiel
herausgefunden hat, ist eine Schaltknopfnacheichung nützlich: nachdem verschiedene
Messungen durchgeführt worden sind, ist es üblich, die Nullstellung nachzuprüfen.
Anstatt die Steuerungen auf Null zurückzustellen, ist ein Schaltknopf vorgesehen,
der bei Druck die Verzögerungsschaltung 7 überbrückt. Den Verlauf der Signalwelle
kann man sofort sehen. Beim Loslassen des Schaltknopfes sieht man die Rüclfflanke
der Signalwelle noch einmal. Die Verzögerungsschaltungen brauchen für diese Nacheichung
nicht verstellt zu werden.
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In der zuvor beschriebenen Ausführungsform entriegelt die Zeitskala
den Kipp- und Signalgenerator.
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Auf diese Weise kann die Vorder- und Hinterfianke des Signals an der
Zeitskala beobachtet werden.
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Eine andere Ausführungsform des Erfindungsgedankens wird mit Hilfe
der Fig. 3 deutlicher, in der die Ausgangs spannungen der Einheiten 1 bis 6 dauernd
erscheinen. Die Einheit 14 ist ein Selbstauslöse- oder dauernd selbständig arbeitender
Signalgenerator, der nicht mit der Zeitskala synchronisiert werden kann.
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Ein Schalter S ist ein zweipoliger Doppelschalter mit den Stellungen
A und B. Wenn sich S in der Stellung A befindet, wird der Kippgenerator von der
Zählschaltung 6 durch die veränderlich einstellbare Verzögerungseinheit 7 entriegelt,
und die Spannungen der Zeitskala werden an die Platten Y des Oszillographen angelegt.
Die Verzögerungsschaltung 7 wird auf einen erwünschten Wert eingestellt, um den
erforderlichen Abschnitt der Zeitskala auf dem Schirm zu erhalten.
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Wenn sich der Schalter S in der Stellung B befindet, wird der Kippgenerator
von der Einheit 14 über die Verzögerungseinheit 7 wie oben entriegelt. Die Wellenform
der Ausgangsspannung der Einheit 14 erscheint auf dem Schirm. Der Wellenabschnitt,
der erscheint, entspricht zeitlich dem Abschnitt der Zeitskala, die auf dem Schirm
durch die spezielle Einstellung der Verzögerungseinheit 7 erhalten wurde. Durch
Vergleich der Wellenform mit der Zeitskala wird eine Messung der Wellenform erhalten.
Die Verzögerungseinheit 7 kann so eingestellt werden, daß der erforderliche Abschnitt
der Welle auf dem Schirm sichtbar wird.
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PATENTANSPROCHE 1. Betriebsschaltung für eine Kathodenstrahlröhre,
die eine regelmäßig wiederkehrende elektrische Signalwelle als Ausgangssignal eines
Signalgenerators und Bezugszeitsignale in Form einer Skala auf dem Schirm der Röhre
mit Hilfe elektronischer Mittel wiedergibt, mit einem Zeitablenkgenerator für die
Röhre und mit einem Zeitskalagenerator, die zum Darstellen gewünschter Abschnitte
der Zeitskala miteinander über eine veränderlich einstellbare Verzögerungsschaltung
synchronisiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitablenkgenerator (12) über
eine weitere veränderlich einstellbare Verzögerungsschaltung (9) mit dem Signalgenerator
(13) synchronisiert ist. so daß die gewünschten Abschnitte der Zeitskala gewünschten
Abschnitten der Signalwelle zugeordnet sind im Sinne der Darstellung der gewünschten
Abschnitte der Signalwelle und der zugeordneten Abschnitte der Zeitskala in Abhängigkeit
von der Einstellung der Verzögerung der ersten Verzögerungsschaltung (7).