DE1111666B

DE1111666B - Externally controlled saw tooth voltage generator with a stabilized base level and reduced deceleration time of the saw tooth-shaped output voltage

Info

Publication number: DE1111666B
Application number: DET17162A
Authority: DE
Inventors: Miroslav Rataj; Jiri Cadek
Original assignee: Tesla AS
Current assignee: Tesla AS
Priority date: 1959-09-04
Filing date: 1959-09-04
Publication date: 1961-07-27

Description

Bei der Verwendung von impulsausgelösten Kippgeneratoren in Impulsoszillographen, Rückstrahlortungsgeräten, elektronischen Speichern und anderen elektronischen Geräten ist es häufig erforderlich, die Erzeugung der Sägezahnimpulse durch Auslöseimpulse von unregelmäßiger Frequenz zu veranlassen. Bei den gebräuchlichen Kippgeneratoren der Oszillographen wirkt sich daher eine unregelmäßige Frequenz der Auslöseimpulse durch eine nicht konstante Lage des Anfangs des Sägespannungsimpulses aus, und zwar um so mehr, je ungenauer die Ausgangsbedingungen nach dem Rücklauf hergestellt werden. Es wird daher angestrebt, die Rücklaufzeit möglichst zu verkürzen und den Exponentialverlauf des Wiederherstellungsvorgangs der Anfangsbedingungen noch vor dem Eintreffen des nächstfolgenden Auslöseimpulses so nahe auf den Grundpegel wie nur möglich zukommen zu lassen, um etwaige Stabilitätsmängel praktisch vernachlässigbar zu machen. When using pulse-triggered relaxation generators in pulse oscilloscopes, retro-reflective locators, Electronic memories and other electronic devices often require the To cause the sawtooth pulses to be generated by triggering pulses of irregular frequency. The frequency generators commonly used in oscilloscopes therefore have an irregular frequency the trigger pulses are caused by a non-constant position of the start of the saw voltage pulse, the more imprecise the initial conditions are established after the return, the more so. The aim is therefore to shorten the return time as much as possible and the exponential curve of the recovery process the initial conditions before the arrival of the next trigger pulse to get as close to the base level as possible in order to make any stability deficiencies practically negligible.

Es sind Sägezahnspannungsgeneratoren bekannt, bei denen die Sägezahnspannung an einem Kondensator entsteht, der über einen Widerstand aufgeladen wird. Ein Beispiel für eine solche Schaltung eines bekannten impulsgesteuerten Kippgenerators ist in Fig. 1 dargestellt, in der die Schaltröhre für die Entladung des Kondensators durch einen vom Schalter S bedienten Kontakt und einen mit ihm in Reihe liegenden Widerstand R_v ersetzt ist.Sawtooth voltage generators are known in which the sawtooth voltage is generated on a capacitor which is charged via a resistor. An example of such a circuit of a known pulse-controlled wave generator is shown in FIG. 1, in which the interrupter for discharging the capacitor is replaced by a contact operated by switch S and a resistor R _v in series with it.

Ein elektrischer Schalter wird zum Zwecke vereinfachter Darstellung und im Interesse besserer Verständlichkeit durch einen mechanischen Schalter S und einen inneren Widerstand R_v ersetzt. Ist der Schalter S geschlossen, dann ist der Kondensator C praktisch völlig entladen und besitzt nur eine ganz geringe Spannung U_c „, die durch einen durch zwei Teilwiderstände R_v,R_n gebildeten Spannungsteiler bestimmt wird. Der Auslöseimpuls wird durch das Öffnen des Schalters 5 hervorgerufen. Der Kondensator C fängt an, sich nach der Exponentialkurve über den Widerstand R_n aufzuladen, und seine Spannung nähert sich allmählich der Speisungsspannung U_n. Nach einer bestimmten Zeit T₁, wenn die Spahr.! nung des Kondensators noch nicht auf diesen Wert gestiegen ist, wird der Schalter S wieder geschlossen, und der auf die Spannung E^ _t aufgeladene Kondensator erfährt eine nach einer Exponentialkurve verlaufende Entladung über den Widerstand R_v. Die Spannung fällt auf ihren Ausgangswert U_c2 ab, der durch die Widerstände R_v und R_n des Spannungsteilers bestimmt ist. Fig. 2 zeigt den Gesamtverlauf einer derart erzeugten Sägezahnspannung. Tritt eine Änderung in der Frequenz der Auslöseimpulse ein, Fremdgesteuerter Sägezahnspannungsgenerator mit stabilisiertem Grundpegel An electrical switch is replaced by a mechanical switch S and an internal resistance R _v for the purpose of simplifying the illustration and in the interests of better understanding. If the switch S is closed, then the capacitor C is practically completely discharged and has only a very low voltage U _c ", which is determined by a voltage divider formed by two partial resistors R _v , R _n. The trigger pulse is generated by opening switch 5. The capacitor C begins to charge according to the exponential curve via the resistor R _n , and its voltage gradually approaches the supply voltage U _n . After a certain time T ₁ , when the Spahr.! If the capacitor has not yet risen to this value, the switch S is closed again, and the _{capacitor charged to the voltage E ^ t} experiences a discharge following an exponential curve via the resistor R _v . The voltage drops to its output value U _c2 , which is determined by the resistors R _v and R _{n of} the voltage divider. Fig. 2 shows the overall course of a sawtooth voltage generated in this way. If there is a change in the frequency of the trigger pulses, externally controlled sawtooth voltage generator with stabilized base level

und verkürzter Rücklaufzeit
der sägezahnförmigen Ausgangsspannungand reduced return time
the sawtooth output voltage

Anmelder:
TESLA, närodni podnik, Prag-HloubetinApplicant:
TESLA, närodni podnik, Prague-Hloubetin

Vertreter: Dipl.-Ing. A. Spreer, Patentanwalt,
Göttingen, Groner Str. 37Representative: Dipl.-Ing. A. Spreer, patent attorney,
Göttingen, Groner Str. 37

Miroslav Rataj und Jiri Cadek, Prag,
sind als Erfinder genannt wordenMiroslav Rataj and Jiri Cadek, Prague,
have been named as inventors

dann kann dadurch sowohl die Anfangs- als auch die Endlage des Sägezahnspannungsimpulses geändert werden. Aus Grundformeln, die für die Entladungskurve gelten, ergibt sich, daß man für eine Stabilisierung der Spannungsimpulse günstigere Bedingungen durch Verminderung des Entladungswiderstandes R_v, durch Verminderung der Kapazität des Kondensators C und durch Vergrößerung des Aufladungs widerstandesR_n erzielen kann. Die Verminderung von R_v und C bewirkt eine Rücklaufzeitverkürzung.then both the start and the end position of the sawtooth voltage pulse can be changed as a result. From the basic formulas that apply to the discharge curve, it follows that more favorable conditions for stabilizing the voltage pulses can be achieved by reducing the discharge resistance R _v , by reducing the capacitance of the capacitor C and by increasing the charge resistance _{R n} . The reduction of R _v and C causes a reduction in the return time.

Diese Methoden, zur^? Verbesserung . der Arbeitsweise der Kippgeneratoren bei unregelmäßiger Frequenz der Auslöseimpulse können jedoch nicht uneingeschränkt angewandt werden. Das Verhältnis der Widerstände R_n und R_v sowie die Rücklaufzeit T₂ können nicht nach Belieben gewählt bzw, geändert werden. Außerdem macht sich auch die parallel zum Kondensator C wirkende Schaltkapazität ungünstig bemerkbar, weil sie einer weiteren Verkleinerung des Kondensatorwertes C Grenzen setzt. Es ist daher eine weitere Verbesserung der Arbeitsbedingungen der Sägezahnspannungsquelle auf die angegebene Weise oft nicht durchführbar.These methods for ^? Improvement. However, the operation of the ripple generators with an irregular frequency of the trigger pulses cannot be used without restrictions. The ratio of the resistances R _n and R _v and the return time T ₂ cannot be selected or changed at will. In addition, the switching capacitance acting in parallel to the capacitor C also has an unfavorable effect because it sets limits to a further reduction in the capacitor value C. It is therefore often not feasible to further improve the working conditions of the sawtooth voltage source in the specified manner.

Alle diese Mängel werden durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung beseitigt. Der Gegenstand der Erfindung ist ein fremdgesteuerter Sägezahnspannungsgenerator mit stabilisiertem Grundpegel und verkürzter Rücklaufzeit der sägezahnförmigen Ausgangsspannung, der dadurch gekennzeichnet ist, daßAll these shortcomings are eliminated by the device according to the invention. The subject of The invention is an externally controlled sawtooth voltage generator with a stabilized base level and reduced ramp-down time of the sawtooth-shaped output voltage, which is characterized in that

109 649/264109 649/264

eine einen elektronischen Schalter bildende Schaltröhre vorgesehen ist, deren Kathode auf einem negativen Potential — U₁ liegt und an deren Anode während der Zeit, in der diese Röhre durch einen negativen, rechteckförmigen, an das dritte Gitter zügeführten Spannungsimpuls, gesperrt ist, in an sich bekannter Weise durch Aufladung eines zuvor entladenen Kondensators eine. Sägezahnspannung erzeugt wird, und daß die Sägezahnspannung dem Eingang eines kathodengekoppelten, aus zwei Verstärkerröhren bestehenden Gleichstromverstärk'ers zugeführt wird, dessen Ausgangsspannung; von der Anode der Endröhre E₃ des Verstärkers über den Abgriff eines Spannungsteilers ,R₁, R₂ mit dem. ersten Gitter der Schaltröhre verbunden'ist, und daß das von der Anode abgewandte Ende des Spannungsteilers mit dem negativen Pol -U₁ der Ladespannungsquelle verbunden ist.a switching tube forming an electronic switch is provided, the cathode of which is at a negative potential - U ₁ and its anode during the time in which this tube is blocked by a negative, square-wave voltage pulse fed to the third grid, in itself known way by charging a previously discharged capacitor a. Sawtooth voltage is generated, and that the sawtooth voltage is fed to the input of a cathode-coupled DC amplifier consisting of two amplifier tubes, the output voltage of which; from the anode of the end tube E _{3 of} the amplifier via the tap of a voltage divider, R ₁ , R ₂ with the. The first grid of the interrupter is connected, and that the end of the voltage divider facing away from the anode is connected to the negative pole -U _{1 of} the charging voltage source.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung. Die Wirkungsweise der dar- ao gestellten Schaltungsanordnung ist wie folgt:Fig. 3 shows an embodiment of the device according to the invention. The mode of operation of the dar ao The circuit arrangement provided is as follows:

Eine Schaltröhre E₁ mit drei Gittern ist vor dem Eintreffen eines Auslöseimpulses stromleitend und hält die Spannung an dem Ladekondensator C auf etwa 0 Volt. Durch Anlegen eines negativen Auslöseimpulses an das dritte Gitter der Schaltröhre E₁ wird der Anodenstrom dieser Röhre gesperrt. Eine parallel zum dritten Gitter und der Kathode geschaltete Klemm-Diode stabilisiert den Pegel, bei dem die Sperrung der Röhre erfolgt. Der Kondensator C fängt an, sich über den Widerstand R_n aufzuladen. Die Spannungszunahme wird mit Hilfe eines kathodengekoppelten, aus den beiden Verstärkerröhren E₂ und E₃ bestehenden Gleichstromverstärkers weiter verstärkt. Die verstärkte Ausgangsspannung wird an die Ablenkplatten einer Elektronenstrahlröhre unmittelbar angeschlossen. Von der Anode der zweiten Verstärkerröhre E₃ wird die verstärkte Ausgangsspannung über den Abgriff eines Spannungsteilers R₁, R₂, der zwischen die Anode und eine negative Spannung — U₁ geschaltet ist, zurück an das erste Gitter der Schaltröhre E₁ geleitet. Solange der negative Spannungsimpuls an dem dritten Gitter dieser Röhre liegt, kann sich eine Gegenkopplung nicht auswirken. Nach dem Ende des Auslöseimpulses wird die Schaltröhre E₁ wieder stromleitend, und der Kondensator C entlädt sich über diese Röhre in Richtung auf einen negativen Entladungspegel — U_v, an dem die Kathode der Schaltröhre liegt.A switching tube E ₁ with three grids is conductive before the arrival of a trigger pulse and keeps the voltage on the charging capacitor C at about 0 volts. By applying a negative trigger pulse to the third grid of the interrupter E ₁ , the anode current of this tube is blocked. A clamping diode connected in parallel to the third grid and the cathode stabilizes the level at which the tube is blocked. The capacitor C begins to charge through the resistor R _n. The voltage increase is further amplified with the aid of a cathode-coupled _{direct current amplifier consisting of the two amplifier tubes E 2} and E _3. The amplified output voltage is connected directly to the deflection plates of a cathode ray tube. From the anode of the second amplifier tube E ₃ , the amplified output voltage is fed back to the first grid of the interrupter E ₁ via the tap of a voltage divider R ₁ , R ₂ , which is connected between the anode and a negative voltage - U ₁ . As long as the negative voltage pulse is on the third grid of this tube, negative feedback cannot have any effect. After the end of the trigger pulse, the interrupter E ₁ becomes conductive again, and the capacitor C discharges through this tube in the direction of a negative discharge level - U _v , at which the cathode of the interrupter is located.

In Fig. 4 ist der Verlauf des Spannungsabfalls dargestellt. Aus der Figur ist ersichtlich, daß bei einer unveränderten Zeitkonstante des Entladungswiderstandes R_v und des Kondensators C die Spannung um so schneller zum Grundpegel Z7_C2 zurückkehrt, je negativer der erwähnte Entladungspegel — U_v ist. Die ah der Anode der zweiten Verstärkerrröhre E₃ auftretende verstärkte Sägezahnspannung besitzt dieselbe Polarität wie die Spannung an der Anode der Schaltröhre E₁ bzw. an dem Kondensator C. Da während der Rücklaufzeit die Spannung am Kondensator C abfällt, fällt auch die Spannung an der Anode der zweiten Verstärkerröhre E₃. Der Abfall überträgt sich über den Spannungsteiler A₁, R₂ auf das erste Gitter der Schaltungselektronenröhre E₁. Die angelegte Spannung -U₁ und die Dämpfung des Spannungsteilers R₁, R₂ sind so bemessen, daß, wenn sich die am Kondensator C liegende Spannung dem Wert Null nähert, der auf das erste Gitter der Schaltröhre gelangende Spannungsabfall diese Röhre bei einem bestimmten Wert sperrt. Gleichzeitig hört damit die Entladung des Kondensators auf. Die Spannung am Kondensator C wird dann auf einem Wert U_{c 2} gehalten, der mit Hilfe der Rückkopplung durch die negative Vorspannung des Spannungsteilers und durch dessen Dämpfung bestimmt ist. Auch andere Einflüsse, die eine Änderung des Spannungsgrundpegels herbeiführen könnten, z. B. Änderung der Emission der Verstärkerröhren E₂ und E₃, Änderung der positiven Speisungsspannung usw., sind durch die erfindungsgemäße Rückkopplungsschaltung wesentlich vermindert.4 shows the course of the voltage drop. It can be seen from the figure that, if the time constant of the discharge resistance R _v and the capacitor C remain unchanged, the voltage returns to the basic level Z7 _C2 faster the more negative the mentioned discharge level - U _v . The amplified sawtooth voltage occurring at the anode of the second amplifier tube E ₃ has the same polarity as the voltage at the anode of the switching tube E ₁ or at the capacitor C. Since the voltage at the capacitor C falls during the flyback time, the voltage at the anode also falls the second amplifier tube E ₃ . The drop is transferred via the voltage divider A ₁ , R ₂ to the first grid of the circuit electron tube E ₁ . The applied voltage -U ₁ and the attenuation of the voltage divider R ₁ , R ₂ are dimensioned so that when the voltage across the capacitor C approaches the value zero, the voltage drop reaching the first grid of the interrupter tube at a certain value locks. At the same time, the capacitor stops discharging. The voltage across the capacitor C is then kept at a value U _{c 2} , which is determined with the aid of the feedback by the negative bias of the voltage divider and by its attenuation. Other influences that could cause a change in the basic voltage level, e.g. B. change in the emission of the amplifier tubes E ₂ and E ₃ , change in the positive supply voltage, etc., are significantly reduced by the feedback circuit according to the invention.

Claims

PATENT CLAIM:

Externally controlled sawtooth voltage generator with stabilized base level and shortened return time of the sawtooth-shaped output voltage, characterized in that a switching tube (E ₁ ) forming an electronic switch is provided, the cathode of which is at a negative potential (- U _v ) and the anode of which during the time in which this tube is blocked by a negative, rectangular voltage pulse fed to the third grid, a sawtooth voltage is generated in a known manner by charging a previously discharged capacitor (C), and that the sawtooth voltage is connected to the input of a cathode-coupled amplifier tube (E ₂ , E ₃ ) existing direct current amplifier is supplied, the output voltage of which is connected from the anode of the end tube (E ₃ ) of the amplifier via the tap of a voltage divider (R ₁ , R ₂ ) to the first grid of the switching tube (E ₁ ), and that the End of the voltage divider facing away from the anode with the n negative pole (- ZZ ₁ ) of the charging voltage source is connected.

Considered publications:
German patent specification No. 897 131.

1 sheet of drawings