DE1144508B - Transistorbestueckte Schaltung zur Konstanthaltung des Emissionsstromes einer Vakuummessroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine transistorbestückte Schaltung zur Konstanthaltung des Emissionsstromes einer mit einer Wellenspannung gespeisten Glühkathode einer Vakuummeßröhre, wobei die den Heizstrom der Kathode regelnde Transistorleistungsstufe im Schaltbetrieb arbeitet.

Bei Ionisationsmanometerröhren, welche zur Druckmessung in Druckbereichen zwischen 10"¹ bis 10~^u Torr in der Vakuumtechnik angewendet werden, ist es erforderlich, den Emissionsstrom der beheiztem Kathode konstant zu halten, weil eine Schwankung dieser Größe unmittelbar als Meßfehler in Erscheinung tritt. Nach dem vorbekannten Meßprinzip wird durch die emittierten Elektronen eine Ionisierung der in einem Ionisierungsvolumeo befindlichen Restgasmoleküle erreicht, wobei der Strom der positiven Ionen, der an einer Auffangelektrode gemessen wird, eine dem Druckwert proportionale Größe darstellt.

Es ist bekannt, die Kathoden derartiger Ionisationsmanometermeßröhren sowohl mit Wechsel- als auch Gleichspannung zu heizen. Zur Konstanthaltung der Emission wurde bei der Wechselspannungsheizung unter anderem eine Transformatorschaltung verwendet, wobei der Belastungszustand des Transformators in Abhängigkeit vom Istwert des Emissionsstromes verändert worden ist.

Gemäß der Erfindung wird bei transistorbestückter Schaltung zur Konstanthaltung des Emissionsstromes einer mit einer Wechselspannung gespeisten Glühkathode einer Vakuummeßröhre, wobei die den Heizstrom der Kathode regelnde Transistorleistungsstufe im Schaltbetrieb arbeitet, vorgeschlagen, daß eine der Regelabweichung proportionale Spannung zwischen der Basis des in der Leistungsstufe vorhandenen Transistors und dem dem Kollektor des Leistungstransistors angewandten Ende der Glühkathode angelegt wird und daß ferner die die Heizleistung liefernde Wellenspannung zwischen dem Emitter dieses in der Leistungsstufe vorhandenen Transistors und dem dem Leistungstransistor abgewandten Ende der Glühkathode angelegt wird. An sich sind transistorbestückte Stabilisierungsschaltungen auch in Röhren-Heizkreisen bekannt. Die vorliegende neuartige Schaltung zeigt jedoch einen relativ einfachen Schaltungsaufbau, mit dessen Hilfe speziell die Anforderungen der Konstanthaltung des Emissionsstromes einer Glühkathode in einer Vakuummeßröhre erfüllt werden können.

Hier wird ebenfalls eine Beheizung mit aus der Wellenspannung gebildeten Gleichspannungsimpulsen unterschiedlicher Breite durchgeführt. Besonders Transistorbestückte Schaltung

zur Konstanthaltung des Emissionsstromes

einer Vakuummeßröhre

Anmelder:

E. Leybold's Nachfolger,
Köln-Bayental, Bonner Str. 504

Dipl.-Ing. Peter Herrwerth, Walscheid (Siegkr.),
ist als Erfinder genannt worden

wesentlich ist es, daß die Leistungstransistorstufe im sogenannten »Schaltbetrieb« arbeitet, weil hierdurch die im Transistor umgesetzte Leistung klein gehalten und damit dessen Kühlung ohne Schwierigkeiten durchgeführt werden kann. In der vorgeschlagenen Schaltung ist eine Speisung der Leistungstransistorstufe unmittelbar mit der durch Gleichrichtung erhaltenen Wellenspannung vorgesehen, wodurch die verhältnismäßig teuren Siebmittel des Gleichspannungsbetriebes eingespart werden können.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind in der Leistungsstufe zwei Leistungstransistoren in Kaskadenschaltung vorgesehen, wobei die der Regelabweichung proportionale Spannung zwischen Basis und Kollektor des ersten Leistungstransistors liegt.

Es kann dabei zweckmäßig sein, mindestens eine Treiberstufe der Leistungsstufe als Emitterfolgerstufe zu schalten.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt; es zeigt

Fig. 1 eine Schaltung nach der Erfindung,
Fig. 2 eine Schaltung nach Fig. 1 mit Transistorkaskade in der Leistungsstufe,

Fig. 3 den Verlauf der Heizspannung bei der Aussteuerung auf volle Leistung,

Fig. 4 den Verlauf der Heizspannung bei der Aussteuerung auf kleine Leistung.
In Fig. 1 erkennt man einen Netztransformator 1, dessen Sekundärwicklung 11 eine Mittelanzapfung 111 aufweist, während Anfang und Ende der Wicklung 112, 113 bezeichnet sind. Die Gleichrichter 2

309 537/205

Claims (1)

1. 3. 4

   und 3 bilden einen Zweiweggleichrichter, welcher die daß bei größerer Leistung Spannungsimpulse von zur Speisung der Kathode 31 der Ionisationsmano- größerer Breite geformt werden, deren Verlauf teilmeterrahre 3 erforderliche Heizleistung liefert. Die weise der ursprünglich vorhandenen Wellenspannung von den Gleichrichtern 2, 3 erzeugte Wellenspannung folgt. Die Kurven in Fig. 3 und 4 sind unter Vernachunter Zwischenschaltung der Kathode 31 an Kollek- 5 lässigung des Basis-Durchlaßspannungsabfalles und tor und Emitter eines" Leistungstransistors 4 des der Kollektorrestspannung gezeichnet. Zum Verpnn-p-Typs. Durch,entsprechende Änderung der Po- ständnis des teilweise nach der Wellenspannung gelaritäten ist an sich auch die Verwendung anderer stalteten Spannungsverlaufes an der Kathode ist noch Transistortypen möglich. darauf hinzuweisen, daß während der Durchlaßzeit Die Basis des Leistungstransistors 4 wird durch io des Leistungstransistors 4 die Spannung zwischen einen Vorstufentransistor 5 gesteuert. Der gesamte den Punkten C und A ungefähr gleich der Potential-Emissionsstrom zwischen der Kathode 31 und der differenz zwisohen B und A ist, weil in diesem BeAnode 32 der Ionisationsmanometerröhre 3 fließt triebszustand die Basis-Emitter-Diode im Leistungsdurch einen Ohmschen Widerstand 6 und erzeugt transistor 4 eine Kurzschlußstrecke bildet, einen proportionalen Spannungsabfall. Dieser Span- 15 Zur Vervollständigung der Ionisationsmanometernungsabfall am Widerstand 6 wird mit einer fest- röhre 3 ist eine Auffangelektrode 33 vorgesehen, gelegten Vorspannung, die in der Schaltung durch welche durch Verbindung mit einem negativen Spaneine Batterie 7 repräsentiert wird, verglichen. Deren nungsanschluß 25 der Rohre 3 eine gegen die Kafestgelegte Spanung stellt den Sollwert des Span- thode31 negative Vorspannung erhält. Der Ionennungsabf altes am Widerstand .6 dar und bestimmt 20 strom wird mit einem Anzeigeinstrument 13 gemessen, dadurch den Sollwert des Emissionsstromes der Ka- Der positive Spannungsanschluß für die Ionisationsthode 31. Die Differenz der Spannungen an 7 und 6 manometerröhre ist mit 26 bezeichnet, ist als Eingangsspannung am Eingang des Vorstufen- Eine verbesserte Schaltung ist in Fig. 2 dargestellt, transistors 5 wirksam, und der über einen Kollektor- wobei die nicht ausdrücklich erwähnten Einzelteile arbeitswiderstand 12 fließende Kollektorstrom dieser 25 denen der Fig. 1 entsprechen. Vorstufe ist- somit proportional der Differenz zwi- Zur Erhöhung der Verstärkung in der Leistungsschen der Spannung an der Spannungsquelle 7 und stufe ist dem Leistungstransistor 4 ein weiterer Leidem Spannungsabfall am Widerstand 6. Diese Diffe- srungstransistor 14 in Kaskade als Treiberstufe vorrenz, und damit die Regelschwankung der Schaltung, geschaltet. Zur Erreichung eines kleinen Kollektorläßt sich beliebig klein halten, wenn man die Ge- 30 reststromes in der Endstufe wird durch Ohmsche samtverstärkung der Transistorstufen beispielsweise Widerstände 15,16 eine Stromgröße zu dem Emitterdurch Kaskadenschaltung genügend hoch wählt. strom des weiteren Leistungstransistors 14 der Trei-Zur Gleichspannuingsversorgung des Vorstufen- berstufe addiert, welcher so eingestellt ist, daß bei transistors 5 werden die Gleichrichter 2, 3 durch wei- verschwindendem Emitterstrom die Endstufe, d. h. der tere Gleichrichter 8, 9 zu einer Graetzschaltung er- 35 Leistungstransistor 4, abgesperrt wird. Durch den gänzt, welche einen Ladekondensator 10 auflädt. Die Ohmschen Widerstand 16 wird gleichzeitig eine Voran den Klemmen des Kondensators vorhandene, bei spannung einer Halbleiterdiode 17 erzeugt, welche hinreichender Kapazität praktisch konstante Gleich- durch Stromeinsatz ein Ansteigen der Spannungsspannung wird dem Vorstufentransistor 5 als Be- differenz zwischen Basis und Emitter des weiteren triebsspannung zugeführt. 40 Leistungstransistors 14 verhindert. Eine analoge Der erwünschte Schaltbetrieb des Leistungstran- Schaltung ist auch beim Vorstufentransistor 5 angesistors 4 wird in folgender Weise realisiert: Die Be- wendet worden. Dort wird die erforderliche Vorspantriebsspainnung zwischen den Punkten A und B der nung einer weiteren Halbleiterdiode 19 durch einen Endstufe ist eine ungesiebte zweiweggleichgerichtete Ohmschen Widerstand 18 erzeugt. Ein zusätzlicher Wechselspannung, die im vorangegangenen als WeI- 45 Ohmscher Widerstand 20 ist vorgesehen, um bei verlenspaeonung bezeichnet worden ist. Solange das Po- schwindendem Kollektorstrom einen Strom durch tential des Punktes C positiver ist als an Punkt B, ist den Widerstand 18 aufrechtzuerhalten, so daß die der Leistungstransistor 4 gesperrt, und es fließt durch Vorspannung der Halbleiterdiode 19 erhalten bleibt, die Kathode 31 nur der Transistorreststrom. Wird Durch Einschalten eines Kollektorvorschaltwiderder Bezugspunkt B mit zunehmendem Augenblicks- 50 Standes 21 wird die im weiteren Leistungstransistor wert der Wellenspannung positiver als der Punkt C, 14 (Treiberstufe) umgesetzte Verlustleistung verrinöffnet der Leistungstransistor 4. Durch geeignete Aus- gert, ohne daß dadurch eine merkliche Verschlechtelegung der Schaltung (Widerstand 12 hinreichend rung der gewünschten Verstärkereigenschaften einklein sowie Stromverstärkung der Leistungstransistor- tritt,
   stufe hinreichend hoch) kann man erreichen, daß der 55

   Aussteuerberedch des Leistungstransistors 4 rasch PATENTANSPRÜCHE: durchlaufen wird, so daß ein echter Schaltbetrieb vorliegt, bei dem nur während sehr kurzer Zeit eine 1. Transistorbestückte Schaltung zur Konstantnennenswerte Leistung im Transistor umgesetzt wird. haltung des Emissionsstromes einer mit einer In den Fig. 3 und 4 ist der Spannungsverlauf bei 60 Wellenspannung gespeisten Glühkathode einer unterschiedlicher Leistungsaussteuerung graphisch Vakuummeßröhre, wobei die den Heizstrom der dargestellt. Die dick ausgezogenen Linien zeigen den Kathode regelnde Transistorleistungsstufe im Verlauf der Heizspannung an der Kathode 31, wäh- Schaltbetrieb arbeitet, dadurch gekennzeichnet, rend die gestrichelte dünne Linie die Spannung zwi- daß eine der Regelabweichung proportionale sehen den Punkten A und C in der Schaltung nach 65 Spannung zwischen der Basis des in der Lei-Fig. 1 bezeichnet. Die ausgezogene dünne Linie stellt stungsstufe vorhandenen Transistors (4) und dem den Verlauf der der Endstufe zugeführten Wellen- dem Kollektor des Leistungstransistors (4) abgespannung an den Punkten A und B dar. Man erkennt, wandten Ende der Glühkathode (31) angelegt

   wird und daß ferner die die Heizleistung liefernde Wellenspannung zwischen dem Emitter dieses in der Leistungsstufe vorhandenen Transistors (4) und dem dem Leistungstransistor (4) abgewandten Enden der Glühkathode (31) angelegt wird.

   2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leistungsstufe mindestens zwei Leistungstransistoren (4,14) in Kaskadenschaltung vorgesehen sind, wobei die der Regelabweichung proportionale Spannung zwischen Basis und Kollektor des ersten Leistungstransistors (14) liegt.

   3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Treiberstufe der Leistungsstufe als Emitterfolgerstufe geschaltet ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Elektronische Rundschau, Nr. 10 (1958), S. 342 bis 344;

   IRE Transactions on Cirenit Theory, September ίο 1957, S. 279 bis 284;

   Radio Mentor (1957), S. 718; (1958), S. 306 bis 309.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 30» 537/205 2.63