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Schaltungsanordnung für die Zeitablenkung eines Elektronenstrahl-Oszillographen
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für die Zeitablenkung eines Elektronenstrahl-Oszillographen
mit einem Sägezahngenerator und einer vorgeschalteten bistabilen Kippstufe aus zwei
Verstärkerstufen mit galvanisch gekoppelten Eingangs- und Ausgangskreisen.
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Der Zeitablenkgenerator bei Elektronenstrahl-Oszillographen erzeugt
eine für die horizontale Ablenkung des Elektronenstrahls dienende Spannung, die
im allgemeinen sägezahnförmig mit der Zeit verläuft.
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Wenn man auf dem Schirm des Oszillographen periodische Vorgänge sichtbar
machen will, kann dieser Generator mit der Erscheinung synchronisiert werden. Vorzugsweise
wird aber getriggert. Beim Aufzeichnen einmaliger Vorgänge muß dieser Generator
beim Auftreten des Vorgangs eine solche Ausgangsspannung liefern, daß ein einmaliger
Hin- und Rücklauf des Elektronenstrahls auftritt.
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Ein als Schmitt-Trigger ausgebildeter bistabiler Multivibrator, der
bei einer Verkleinerung der Verstärkung durch stärkere Teilung im Außenwiderstand
einen Zustand erreicht, in dem er kein bistabiles Verhalten mehr besitzt, sondern
die Eigenschaften eines Verstärkers aufweist, dessen Verstärkung durch Rückkopplung
vergrößert ist, ist an sich bekannt.
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Von den besonderen Eigenschaften eines solchen Schmitt-Triggers wird
für einen Elektronenstrahl-Oszillographen Gebrauch gemacht und die Möglichkeit geschaffen,
durch einen einfachen Schalter dabei zwei Betriebszustände zu verwirklichen. Die
Erfindung bezweckt also, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die durch einfaches
Umschalten zum einmaligen Steuern einer Zeitbasisschaltung geeignet gemacht werden
kann, wobei ein erneutes Auftreten des Signals wirkungslos bleibt.
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Die Erfindung besteht darin, daß bei der Anordnung der eingangs angegebenen
Art eine zusätzliche galvanische Kopplung vom Anodenkreis der zweiten Verstärkerstufe
zum Steuergitter der ersten Stufe vorgesehen ist, daß ein Teil des Anodenwiderstandes
der zweiten Stufe kurzschließbar ist, daß dem Steuergitter der ersten Stufe ein
Gleichrichter vorgeschaltet ist, der einerseits am Abgriff eines Anodenspannungs
teilers und andererseits am Abgriff eines zwischen der Anode der zweiten Stufe und
einem Potentialpunkt (-) negativer Gittervorspannung liegenden Spannungsteilers
angeschlossen ist, und daß die Widerstände der Spannungsteiler und des Anodenwiderstandes
der zweiten Stufe so bemessen sind, daß der Gleichrichter bei fehlendem Meßsignal
durchlässig ist.
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Weitere Einzelheiten der Schaltungsanordnung nach
der Erfindung ergeben
sich aus der Beschreibung an Hand der Zeichnung, in der in Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel
und in Fig. 2 eine Anzahl erläuternder Graphiken dargestellt ist.
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In Fig. 1 bezeichnet A die Eingangsklemme, an der eine von einem
darzustellenden Vorgang abgeleitete, gegebenenfalls periodische Spannung wirksam
ist.
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Die Spannung wird über den Kondensator 20 und einen Gleichrichter
19 dem Steuergitter der ersten Röhre 1 einer Multivibratorschaltung zugeführt, deren
andere Röhre mit 2 bezeichnet ist. Die Röhren haben einen gemeinsamen Kathodenwiderstand
12.
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Die Anode der Röhre 1 ist über einen Widerstand 4 mit dem Steuergitter
der Röhre 2 verbunden, das über einen Widerstand 13 an den Erdungspunkt der Schaltung
gelegt ist. Die Anode der Röhre 2 ist über einen Widerstand 3 mit dem Gitter der
Röhre 1 verbunden, das gleichzeitig über einen Widerstand 11 mit einem Punkt negativen
Potentials in Verbindung steht. Die Röhre 1 hat einen Anodenwiderstand 5 und die
Röhre 2 eine Reihenschaltung zweier Anodenwiderstände 6 und 7, von denen ersterer
mittels eines Schalters 8 kurzschließbar ist. Die dem Gitter der Röhre 1 abgekehrte
Elektrode eines Gleichrichters 19 ist an einen Spannungsteiler angeschlossen, der
aus Widerständen 9 und 10 besteht, die unmittelbar zwischen die Speiseklemmen geschaltet
sind.
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Die insoweit beschriebene Vorrichtung steuert einen Generator 15
zum Erzeugen der horizontalen Ablenkspannung
eines Elektronenstrahl-Oszillographen.
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Diese Spannung wird bei B abgenommen. Der Generator 15 wird vom Anodenkreis
der Röhre 2 aus gesteuert. Zu diesem Zweck ist der gemeinsame Punkt der Widerstände
6 und 7 an den Generator 15 angeschlossen, wobei eine periodische Triggerspannung
geliefert wird. Es ist auch möglich, den Generator 15 mit Hilfe von einmalig auftretenden
Impulsen negativen Vorzeichens zu steuern. Diese werden gleichfalls von dem Anodenkreis
der Röhre 2 in Form eines rechteckigen Impulses abgeleitet. Sämtliche Impulse werden
von einem Kondensator 16 und einem Widerstand 18 differentiiert, so daß negative
und positive Impulse entstehen, von denen die positiven Impulse über einen Gleichrichter
17 abgeleitet und also unwirksam gemacht, und die negativen Impulse über einen Gleichrichter
21 dem Generator 15 zugeführt werden.
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Der Generator 15 kann in bekannter Weise geschaltet sein und z. B.
drei Röhren sowie einen Kondensator besitzen, der über eine der Röhren mit konstantem
Strom aufgeladen wird, wobei in einem bestimmten Augenblick unter Steuerung der
zweiten Röhre eine plötzliche Entladung des Kondensators über die dritte Röhre erfolgt.
Diese ergibt den Rücklauf des Sägezahns.
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Die Röhren 1 und 2 bilden einen kathodengekoppelten Multivibrator
mit - je nach der Lage des Schalters 8 - nur einem stabilen Zustand oder zwei stabilen
Zuständen. Ist der Schalter geschlossen, so ist die Schaltung normalerweise für
periodisches Triggern und mit geöffnetem Schalter für einmaliges Triggern geschaltet.
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Ist der Schalter geschlossen, so ist der Multivibrator monostabil.
Infolge des Vorhandenseins des Spannungsteilers 3, 11 ist die Röhre 1 im stabilen
Zustand durchlässig und die Röhre 2 gesperrt. Der Spannungsteiler 9, 10 ist derart
bemessen, daß der Gleichrichter 19 dann stromdurchlässig ist. Erscheint dann im
PunktA eineWechselspannung, so werden im wesentlichen deren negative Hälften dem
Steuergitter der Röhre 1 weitergegeben, und bei einem bestimmten Wert der Spannung
wird die Röhre 1 gesperrt und die Röhre 2 geöffnet.
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Fig. 2 a zeigt die Wechselspannung und Fig. 2 b den Augenblick, in
dem die Umsteuerung der Schaltung erfolgt.
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In Fig. 2 a ist durch eine gestrichelte Linie die negative Spannung
dargestellt, bei der dies geschieht.
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Das Umsteuern geht sehr schnell, so daß an der Anode der Röhre 2 ein
negativer Spannungs sprung entsteht. Dieser Spannungssprung wird auf das Steuergitter
der Röhre 1 rückgekoppelt, aber da der Widerstand 6 kurzgeschlossen ist, ist dies
nicht hinreichend, um die Röhre gesperrt zu halten, wenn die Wechselspannung im
Punkt A wieder weniger negativ wird. Die Anodenspannung der Röhre 2 hat den in Fig.
2b dargestellten Verlauf.
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Die von dem Kondensator 16 und dem Widerstand 18 differentiierte
Spannung ist in Fig. 2 c dargestellt.
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Infolge des Vorhandenseins des Gleichrichters 17 bleiben nur die negativen
Impulse übrig, die in Fig. 2 d dargestellt sind. Diese Impulse triggern schließlich
den Zeitablenkgenerator 15.
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Ist der Schalter 8 geöffnet, so ist bei Abwesenheit einer Wechselspannung
im Punkt B die Röhre 1 ge-
öffnet und die Röhre 2 gesperrt. Der Widerstand 6 liegt
dann in Reihe mit den Widerständen 3 und 11.
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Hierdurch ändert sich die Vorspannung am Steuergitter der Röhre 1
etwas, aber dies ist zu wenig, um einen Einfluß auf die Schaltung auszuüben. Erscheint
dann eine Wechselspannung im Punkt A, so wird der Multivibrator auf die gleiche
Weise, wie oben beschrieben, getriggert, aber die negative Spannung an der Anode
der Röhre 2 ist dann infolge des viel größeren Anodenwiderstandes so groß, daß die
Vorspannung des Steuergitters der Röhre 1 bis weit unterhalb des Wertes absinkt,
bei dem die Röhre sperrt. Auch der Gleichrichter 19 wird hierbei gesperrt, und zwar
so weitgehend, daß die Meßsignalspannung, selbst bei hohem Wert, nicht mehr zum
Steuergitter der Röhre 1 gelangen kann.
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Die Schaltung ist dann im stabilen Zustand, bei dem die Röhre 1 gesperrt
und die Röhre 2 geöffnet ist. Der an der Anode der Röhre 2 aufgetretene Spannungssprung
wird in bekannter Weise differentiiert, so daß ein Impuls entsteht, der einen einmaligen
Ablenkimpuls des Generators 15 bewirkt (s.Fig.2e und 2f).
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Wird der Schalter 8 kurzzeitig geschlossen, so steigt die Spannung
am Steuergitter der Röhre 1 wieder so weit an, daß der Multivibrator umschlägt und
somit die Röhre 1 geöffnet und die Röhre 2 gesperrt wird.
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Wenn darauf der Schalter wieder geöffnet wird, ist die Schaltung wieder
bereit, beim nächstfolgenden Eingangssignal a im Punkt A einen einzigen Triggerimpuls
abzugeben.
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Das Unterbrechen des Kurzschlusses des Widerstandes 6 hat keinen
Schaltimpuls zur Folge, da der Kreis nicht unterbrochen wird. Eine Triggerung des
Multivibrators beim Betätigen des Schalters 8 kann also nicht auftreten.