DE1173936B

DE1173936B - Schaltungsanordnung zur Erzeugung linearer saegezahnfoermiger Ablenkspannungen

Info

Publication number: DE1173936B
Application number: DES80341A
Authority: DE
Inventors: George Leslie Clark; John Joseph Hickey
Original assignee: SPACE TECHNOLOGY LAB Inc
Current assignee: SPACE TECHNOLOGY LAB Inc
Priority date: 1961-08-21
Filing date: 1962-07-10
Publication date: 1964-07-16
Also published as: US3164778A; CH423979A; GB1009453A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 03 k

Deutsche Kl.: 21 al - 36/02

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

S 80341 VIII a/21 al
10. Juli 1962
16.JuIi 1964

Die Erfindung bezieht sich auf Ablenkschaltungen, insbesondere auf Verbesserungen von Schaltungen, die geeignet sind, Sägezahnspannungsanstiege hoher Spannung und großer Linearität und von vorbestimmter und veränderlicher Zeitdauer und Steigung zu erzeugen. ' -

In bestimmten Anwendungsfällen, die Bildröhren ~ und Kathodenstrahlröhren mit niederer Ablenkempfindlichkeit benutzen, z. B. elektronische Hochgeschwindigkeitskameras und Oszillographen, werden lineare oder Sägezahnspannungen gebraucht, die Amplituden von mehreren Kilovolt haben. Während Schaltungen bekannt sind, die Niederspannungsanstiege in der Größenordnung von einigen 100 Volt erzeugen, können diese Schaltungen jedoch nicht gebraucht werden, um Spannungsanstiege zu erzeugen, die Amplituden von 3000 oder mehr Volt während einer Zeitdauer in der Größenordnung von ¹Ao bis 10 μ8 zu erzeugen. Niederspannungsanstiege, die von diesen Schaltungen erzeugt werden, können nicht einfach verstärkt werden, ohne einen großen Grad von Nichtlinearität hereinzubringen.

Demgemäß ist der Gegenstand dieser Erfindung ein vereinfachter Sägezahnspannungsgenerator, der lineare Ablenkspannungen variabler Steigung in der Größenordung von mehreren Kilovolt erzeugt.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung betrifft eine vereinfachte Schaltung, die Sägezahnspannungen von vorbestimmter veränderlicher Zeitdauer und Steigung erzeugt.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung werden die sägezahnförmigen Ablenkspannungen durch Entladen eines Kondensators erzeugt, der über eine Verstärkerröhre entladen wird, die durch ihrem Steuergitter zugeführte Auslöseimpulse geöffnet wird. Die Schaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Schirmgitter der als Hochspannungs-Leistungsverstärkerröhre ausgebildeten Röhre an einem einstellbaren Potential von einigen hundert Volt, z. B. 800 Volt, liegt und an einem Spannungsgenerator angeschlossen ist, der eine derartige Spannungscharakteristik aufweist, daß der parallel zur Verstärkerröhre liegende und auf einige, z. B. 4 kV aufgeladene Hochspannungskondensator mit gleichbleibender Stromstärke und konstanter Geschwindigkeit durch die Verstärkerröhre entladen wird, wenn diese durch einen auf ihr Steuergitter gleichzeitig gegebenen, steil ansteigenden positiven Spannungsimpuls konstanter Amplitude leitend ist.

In der Zeichnung bedeutet

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines elektronischen Schaltungsanordnung zur Erzeugung linearer
sägezahnförmiger Ablenkspannungen

Anmelder:

Space Technology Laboratories, Inc.,
- Los Angeles, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:"

Dipl.-Ing. Dr. jur. J.-O. Roeder, Patentanwalt,

Wiesbaden, Schüchterst. 18

Als Erfinder benannt:

George Leslie Clark,

John Joseph Hickey, Hawthorne, Calif.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 21. August 1961 (132 928)

Kamerasystems, in dem die Ablenkschaltung der Erfindung gebraucht wird;

F i g. 2 ist ein schematisches Schaltbild eines linearen Hochspannungsablenkgenerators gemäß einer Ausführung der Erfindung und

F i g. 3 eine Darstellung charakteristischer Kurven einer Ablenkspannungserzeugerröhre.

Man bezieht sich jetzt auf die Zeichnung, in der gleiche Nummern sich auf gleiche Teile beziehen. F i g. 1 ist ein Blockschaltbild eines elektronischen Kamerasystems, in dem insbesondere der verbesserte Sägezahngenerator der Erfindung gebraucht wird. Das elektronische Kamerasystem enthält als wesentlichen Bestandteil eine Bildwandlerröhre 10, die an erster Stelle als Kurzzeitverschluß arbeitet. Eine weitere Funktion der Bildwandlerröhre 10 ist es, eine Lichtverstärkung für die extrem kurzen Belichtungszeiten zu bewirken, die sich aus der Funktion bei der Hochgeschwindigkeitsfotografie ergeben.

Die Bildwandlerröhre 10 besteht im wesentlichen aus einer zylindrischen evakuierten Hülle 12 mit einer Fotokathode 14 an einem Ende, einem Fluoreszenzschirm 16 an dem anderen Ende, einem Steuergitter in der Nähe der Fotokathode 14 und einem Paar Ablenkplatten 20 und 22 zwischen Steuergitter 18 und Fluoreszenzschirm 16. Bestimmte andere, für die Funktion wesentliche Einzel- und Bestandteile der Röhre 10 sind zu Vereinfachung weggelassen, da sie

409 630/323

gut bekannt sind, ζ. B. enthält die Röhre 10 im allgemeinen zusätzliche Elektroden, z. B. eine Anode und Fokussierelektroden, und erfordert eine Hochspannungsversorgung. Es muß ausreichen festzustellen, daß die Röhre eine von der Art sein kann, die von RCA unter der Entwicklungs-Nr. C 73435 A vertrieben wird. Es darf nicht vergessen werden, daß die Spannungsverhältnisse der einzelnen Elemente kritisch sind, wenn eine scharfe Fokussierung erwünscht wird. "

Es ist offensichtlich, daß es bei einem Objekt 24 z. B. bei einem Gas, das für eine Zeitdauer von wenigen Nanosekunden auf eine Temperatur von Millionen Grad erhitzt wird, ein Problem darstellt, die gewünschten Daten zu erhalten. In der Wirkungsweise der elektronischen Kamera zum Zwecke der Fotografie sich mit hoher Geschwindigkeit abwikkelnder vorübergehender Erscheinungen wird das Licht vom Objekt 24 durch eine Linse 26 auf die Fotokathode 14 der Bildwandlerröhre 10 abgebildet. Das elektronische Bild, das von der Fotokathode 14 ausgesandt wird, ist normalerweise durch eine genügend hohe Sperrspannung am Steuergitter 18 in bezug auf die Fotokathode 14 verhindert, den Fluoreszenzschirm 16 zu erreichen.

Nach einer Betriebsart des Kamerasystems kann eine schnelle Serie von Aufnahmen oder Belichtungen der Erscheinung oder des Objekts 24 dadurch gemacht werden, daß eine Serie von Rechtecköffnungsimpulsen an das Steuergitter 18 gelegt wird. Die Öffnungsspannungsimpulse sind genügend hoch, in der Größenordnung von 300 Volt, um das Steuergitter 18 zu öffnen und dem Elektronenbild zu erlauben, zum Fluoreszenzschirm 16 beschleunigt zu werden. Die verschiedenen Bilder oder Belichtungen können nebeneinander auf dem Fluoreszenzschirm durch Anlegen von Ablenkspannungen an die Ablenkplatten 20 und 22 zwischen und während der sich folgenden Öffnungsimpulse gelegt werden. Die verstärkten Leuchtbilder, die auf dem Fluoreszenzschirm erscheinen, werden dann durch ein Linsensystem 30 auf den fotografischen Film 28 geworfen. In der Praxis kann der Film 28 Teil einer Kamera des Typs sein, die die schnelle Entwicklung des belichteten Films 28 erlaubt.

Ein Auslösesignal zur Betätigung der elektronischen Kamera 10 wird in einer Schaltung erzeugt, die eine Fotozelle 32 enthält und die durch ein Linsensystem 34 von der Erscheinung oder dem Objekt 24, das aufgenommen werden soll, belichtet wird. Der Beginn des Ereignisses kann sich durch den Beginn der Lichtemission vom Objekt 24 darstellen. Die Lichtemission wird durch die Zelle 32 aufgenommen, wo sie in einen elektrischen Impuls verwandelt wird. Der elektrische Impuls wird in einer elektrischen Verstärkerstufe 36 verstärkt und der verstärkte Impuls wird einer Thyratronauslöseschaltung 38 zugeführt, wo er weiter verstärkt und dazu benutzt wird, einen Öffnungsimpulsgenerator 40 und einen Ablenkimpulsgenerator 42 anzustoßen, die Öffnungs- und Ablenkimpulse zu erzeugen, die der Bildwandlerröhre 10 zugeführt werden.

Gemäß einer anderen Arbeitsweise kann ein Schmierbild des Ereignisses aufgenommen werden, indem man eine lineare Ablenkspannung, d. h. eine lineare Sägezahnspannung den Ablenkplatten 20 und 22 zuführt, während das Steuergitter 18 mit einem Öffnungsimpuls beaufschlagt wird. Da die Elektronengeschwindigkeit in der Kameraröhre 10 sehr hoch sein muß, um eine hohe Bildauflösung des Ereignisses, das nur eine Zeitdauer von Mikrosekunden oder weniger hat, zu erhalten, ist die Ablenkempfindlichkeit der Kameraröhre 10 sehr niedrig. Dadurch ist bedingt, daß sehr hohe Ablenkspannungen an den Ablenkplatten 20 und 22 benötigt werden. Darüber hinaus ist, um reproduzierbare Daten zu erhalten, eine genau vorbestimmbare lineare Ablenkspannung erforderlich, damit die Veränderung des Ereignisses, die während getrennter kleiner Zeitabschnitte vor sich geht, genau .bestimmt werden kann.

Die Erfindung bezieht sich nur auf die Ausführung einer Schaltung zur Erzeugung linearer Sägezahnhochspannungsimpulse gemäß F i g. 2, in der der Ablenkimpulsgenerator 42 aus F i g. 1 dargestellt ist. Die Schaltung enthält erfindungsgemäß eine Hochspannungsleistungsverstärkerröhre 44, um einen Hochspannungskondensator 56 mit konstanter Geschwindigkeit zu entladen, um den gewünschten Spannungsanstieg zu erzeugen. Die Leistungsverstärkerröhre 44, der Einfachheit halber als die Ablenkröhre bezeichnet, ist normal in nichtleitendem Zustand, weil dem Steuergitter 46 unter Dazwischenschaltung der Widerstände 48 und 50 eine negative Vorspannung zugeführt wird. Die Kathode 51 ist geerdet. Ein Beispiel einer geeigneten Kraftverstärkerröhre ist ein Typ 3 D 21, und eine geeignete negative Vorspannung —150 Volt. Die Anode 52 wird über den Anodenwiderstand 54 an eine Hochspannungsversorgung von ungefähr 4 kV angeschlossen. Zwischen Anode 52 und Erde ist der Hochspannungskondensator 56 gelegt, der zunächst über den Anodenwiderstand 54 auf die volle Anodenspannung von 4 kV aufgeladen ist. Das Schirmgitter 58 wird auf einem positiven Potential gehalten, das zwischen 0 und 800 Volt veränderlich sein mag, indem es mit Hilfe des Schirmgitterwiderstandes 60 an einen Spannungsteiler angeschlossen wird. Der Spannungsteiler enthält einen veränderlichen Widerstand 62, der sich zwischen zwei festen Widerständen 64 und 66 befindet.

Erfindungsgemäß wird die Ablenkröhre 44 zum Leiten gebracht, um einen konstanten Stromentladungsweg für den Hochspannungskondensator 56 schaffen. Diese konstante Stromentladung des Kondensators 56 sichert eine konstante zeitlineare Spannungsänderung an dem Kondensator 56 gemäß folgender Beziehung:

d e_v in ,

—.--■ = — -L — konstant,
at C

de

wobei , " das Zeitverhältnis der Anodenspannungsänderung 52 (also auch der Spannung parallel zum Kondensator 56) ist, i„ der Entladungsstrom (also der Anodenstrom durch Röhre 44) ist und C die Kapazität des Kondensators 56.

Um den Hochspannungskondensator 56 mit einem konstanten Strom zu entladen und dadurch einen linear abfallenden Ausgangswert oder Spannungsabstieg an Anode 52 zu erhalten, ist es notwendig, einen konstanten Stromfluß durch die Ablenkröhre 44 aufrechtzuerhalten. Unter der Bedingung einer konstanten Spannung des Steuergitters 46 und einer konstanten Spannung des Schirmgitters 58 würde normalerweise die Spannung der Anode 52 mit der

Spannung des Kondensators 56 fallen. Erfindungsgemäß wird die Ablenkröhre durch Zuführung eines konstanten Spannungsimpulses 68 bzw. eines Spannungssprunges an das Steuergitter 46 zum Leiten gebracht, der lang genug ist, um die Ablenkröhre 44 für die gewünschte Zeitdauer der Ablenkspannung geöffnet zu halten. Gleichzeitig wird das Schirmgitter 58 mit einer Spannung beaufschlagt, die einen konstanten Anodenstrom aufrechterhält, wenn die Span-

von 800 Volt gelegt, und die erste Anode 96 wird über einen anderen Widerstand 98 an dieselbe Anodenspannung gelegt. Eine Energiespeichervorrichtung, die einen Kondensator 100, einen Wider-5 stand 102 enthält, ist zwischen der ersten Anode 96 und Masse mit Hilfe eines Schalters 103 angeschlossen. Alternativ kann der Schalter 103 in eine andere Richtung gelegt werden, um die erste Anode 96 an ein Verzögerungsglied 105 zu legen. Durch den

nung der Anode 52 fällt, um den gewünschten Span- io Kondensator 100 und den Widerstand 102 in der

nungsabstieg 72 am Ausgang zu erzeugen. Schaltung wird eine Stufenspannung 68 erzeugt und

Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Ab- mit dem Verzögerungsglied 105 im Kreis wird ein

lenkröhre 44 nicht als Verstärker dient. Vielmehr ist Rechteckimpuls erzeugt, dessen Zeitdauer durch die

ihre Funktion die eines veränderlichen Widerstandes, Charakteristik des Verzögerungsgliedes 10 bestimmt

dessen zeitliche Veränderung im voraus bestimmt ist, 15 wird,

um einen Strom in gewünschter Weise zu regeln. Während des nichtleitenden Zustandes der Ablenk-

Die erforderliche Eingangsspannung 70, die an das treiberröhre 74 ist der Kondensator 100 auf die

Schirmgitter 58 angelegt wird, um den normalen volle Anodenspannung von 800VoIt aufgeladen.

Stromabfall zu kompensieren, der entsteht, wenn die Wenn das Steuergitter 84 den Auslöseimpuls emp-

Spannung der Anode 52 sinkt, wird durch die Gestalt 20 fängt, der z. B. 150 Volt oder mehr in positiver Rich-

der charakteristischen Röhrenkennlinien bestimmt. tung betragen mag, wird das Steuergitter 84 schnell Wir beziehen uns jetzt auf Fig. 3, die die Stromcharakteristik einer 3 D 21-Kraftverstärkerröhre bei
veränderlicher Schirmgitterspannung e_g2 und einer

auf Kathodenpotential angehoben. Elektronen, die von der Kathode 90 ausgesandt werden, sind dem vollen hohen Potential der ersten Anode 96 aus-

Steuergitterspannung e_gl von Null für verschiedene 25 gesetzt und werden schnell auf die Ionisations-Anodenströme i_p darstellt. Die Kurven konstanten geschwindigkeit der Gasmoleküle in Röhre 74 geStromes erscheinen als nahezu gerade Linien für bracht. Die Röhre 74 schaltet schnell in den leitendiese Röhre innerhalb eines weiten Bereiches der den Zustand um, wodurch der Kondensator 100 Anodenspannung e_p. Das bedeutet, daß die Schirm- durch die Schaltung, die die Röhre 74, den Kathodengitterspannung eine Vorspannungsfunktion der An- 30 lastwiderstand 88 und den Widerstand 102 enthält, odenspannung ist. Da der Verlauf der Anodenspan- entladen wird. Der Fluß des Entladungsstroms durch nung in linearer Abhängigkeit von der Zeit ge- den Kathodenwiderstand 88 erzeugt einen scharfen wünscht wird, folgt deshalb daraus, daß der Spannungsanstieg an letzterem. Während die Wider-Schirmgitterspannungsverlauf gleichfalls eine lineare stände 88 und 102 so gewählt sind, daß der Katho-Funktion der Zeit sein muß. Demgemäß kann ein 35 denlastwiderstand 88 normalerweise 200 Volt von den Schirmgitterspannungsanstieg mit einer geeigneten 800 Volt erhält, die am Kondensator 100 anliegen, ist Steigung, die den konstanten Stromkurven entspricht die Spannung der Kathode 90 durch die Begren- und von einer geeigneten Schirmgitterspannung aus- zungsdiode 104, die an der Kathode 90 über dem geht, benutzt werden, um den Röhrenstrom über Kopplungskondensator 106 angeschlossen ist, auf einen weiten Bereich der Anodenspannung konstant 40 150 Volt begrenzt. Die Begrenzerdiode 104 ist über zu halten. den Widerstand 50 150 Volt negativ vorgespannt.

Erfindungsgemäß werden zwei getrennte, aber
gleichzeitig geregelte Schaltungen gebraucht, um die
notwendigen Kurvenformen, die dem Steuergitter 46
und dem Schirmgitter 58 der Ablenkröhre zugeführt 45
werden, zu erzeugen. Die erste Schaltung, die gebraucht wird, um entweder einen positiven Rechteckimpuls oder eine Stufenspannung 68 zu erzeugen, um
die Ablenkröhre 44 leitend zu machen, ist um ein
erstes Thyratron 74 aufgebaut, das hier weiterhin 5° Erde verbunden. Die zweite Anode 116 wird dadurch Ablenktreiberröhre 74 genannt werden soll. Der auf einem hohen Potential gehalten, daß der Anodenzweite Kreis, der gebraucht wird, um eine Sägezahnspannung niederer Spannung 70 zu erzeugen, um das
Schirmgitter 58 der Ablenkröhre 44 zu betreiben, ist
um ein zweites Thyratron 76 aufgebaut, das hier 55 indem der Widerstand 122 an eine Stromversorgung weiterhin Linearitätsregelröhre 76 genannt werden von ungefähr 800 Volt angeschlossen ist.

Die zweite Anode 116 ist an eine Serienschaltung von Kondensator 124, einen festen Widerstand 126 und einen veränderlichen Widerstand 128 angesprechenden Kopplungskondensatoren 80 und 82 60 schlossen. Parallel zum Kathodenbelastungswiderausgelöst. Beide Röhren 74 und 76 sind normaler- stand 114 und parallel miteinander sind eine Glimmweise durch eine negative Vorspannung an jedem röhre 130 und ein Kondensator 132 geschaltet. Der Steuergitter nichtleitend. Die Ablenktreiberröhre 74 Kathodenbelastungswiderstand 114, die Glimmröhre erhält z. B. durch einen Widerstand 86 an ihrem 130 und der Kondensator 132 sind durch einen Steuergitter 84 eine negative Vorspannung von 65 Kopplungskondensator 134 mit dem Schirmgitter der 75 Volt. Ein Lastwiderstand 88 ist zwischen Kathode Ablenkröhre 44 verbunden.

und Masse geschaltet. Die zweite Anode 92 wird In Abwesenheit eines Auslöseimpulses am Steuer-

über einen Widerstand 94 an eine Anodenspannung gitter 108 der Linearitätskontrollröhre 76 ist die

Der Ausgangsimpuls, der parallel zur Begrenzerdiode 104 erscheint, wird dem Steuergitter 46 der Ablenkröhre 44 zugeführt.

Die Linearitätsregelröhre 76 wird normal durch die Zuführung einer negativen Gittervorspannung von 75VoIt über den Gitterwiderstand 110 im nichtleitenden Zustand gehalten. Die Kathode 112 ist durch den Kathodenbelastungswiderstand 114 mit

widerstand 118 an eine Anodenstromversorgung von 2 kV angeschlossen ist. Die Primäranode 120 wird auf einem niedrigerem positiven Potential gehalten,

soll. Die Ablenktreiber- und Linearitätsregelröhre 74
und 76 werden beide von einem Auslöseimpuls 78
der Auslöseschaltung 38 in F i g. 1 durch die ent-

Röhre 76 nichtleitend und der Kondensator 124 an der zweiten Anode 116 ist auf die volle Spannung von 2 kV aufgeladen. Es erscheint keine Spannung am Kathodenwiderstand 114, der Glimmröhre 130 und dem Parallelkondensator 132. Wenn ein Auslöseimpuls an das Steuergitter 108 der Linearitätsregelröhre 76 gelegt ist, wird sie schnell in den leitenden Zustand gebracht, um einen Weg zu schaffen, der die Linearitätsröhre 76, den Serienkondensator 124, den festen Widerstand 126, den veränderlichen Widerstand 128 und den Parallelkondensator 132 enthält und den Kondensator 124 teilweise entlädt und damit den Parallelkondensator 132 auflädt. Die Widerstands- und Kondensatorwerte in dieser Schaltung sind so gewählt, daß sie eine relativ lange Zeitkonstante besitzen, so daß der Parallelkondensator sich langsam nach einer Exponentialfunktion auflädt. Die Glimmröhre 130 jedoch wird leitend, wenn ein relativ kleiner Teil der ansteigenden Spannung am Parallelkondensator 132 erscheint, und schneidet dadurch ao jeden weiteren Spannungsanstieg am Parallelkondensator 132 ab. Da der Spannungsanstieg am Parallelkondensator 132 durch die Glimmlampe 130 auf einen kleinen Anfangsteil des exponentiellen Anstiegs begrenzt ist, ist dieser Teil linear und erzeugt dadurch den gewünschten linearen Spannungsanstieg am Schirmgitter 58 der Ablenkröhre 44. Die Steigung dieser Eingangsspannung kann durch Veränderung des Widerstandes 128 im Schaltkreis der Linearitätsregelröhre 76 eingestellt werden. Die Spannung am Schirmgitter 58 der Ablenkröhre 44, bei der der Eingangsspannungsanstieg beginnt, kann durch das verschiebbare Ende des veränderlichen Widerstandes 62 eingeregelt werden. Demgemäß kann die Steigung des Hochspannungsanstieges im Ausgang der Ablenkröhre 44 durch die Regelung der Steigung des Eingangsspannungsanstieges an der Ablenkröhre 44 in Verbindung mit der Spannung bei der der Eingangsspannungsanstieg beginnt, in geeigneter Weise verändert werden, um die gewünschte Ablenkgeschwindigkeit in der gebrauchten Anordnung, beispielsweise in der Bildwandlerröhre 10, zu erzeugen. Es gibt nur eine Kombination dieser Einstellwerte, die eine vorgegebene Steigung des Spannungsanstieges im Ausgang erzeugt, jedoch mit geeigneter Wahl der Widerstände 62, 64 und 66 können die zwei veränderlichen Widerstände 62 und 128 so zusammenspielen, daß beides, der Anstieg des Eingangssignals und die Spannung des Schirmgitters 58, bei der das Eingangssignal angelegt wird, in geeigneter Weise geregelt werden können, um eine geeignete Änderung in der Steigung des Spannungsanstieges am Ausgang zu erreichen. Die Dauer des Ausgangssignals kann durch Veränderung der Länge der Verzögerungszeit im Verzögerungsglied 105 der Ablenktreiberröhre 74 verändert werden, da damit die Dauer des hierin erzeugten Rechteckimpulses verändert wird.

Es muß festgestellt werden, daß hohe Schaltgeschwindigkeiten der Thyratronröhre 2 D 21, die für die Linearitätsregelröhre und die Ablenktreiberröhre und 74 gebraucht werden, in einer neuen Art realisiert werden, wenn die Röhren, wie in F i g. 2 beschrieben, betrieben werden. Die Röhren 74 und 76 werden vorzugsweise so benutzt, daß als Steuergitter oder 108 die zweiteilige Elektrode benutzt wird, die normalerweise als Schirmelektrode benutzt wird, und dadurch, daß als erste Anode 96 oder 120 dasjenige Element benutzt wird, das sich in der normalen Schirmelektrode befindet und normalerweise als Steuergitter gebraucht wird.

Während es zunächst möglich erscheint, eine lineare Ablenkspannung zu erzeugen, indem man eine einfache Schwingung dem Steuergitter 46, der Ablenkröhre 44 zuführt, hat es sich herausgestellt, daß eine ziemlich genau gestaltete komplexe Impulsform benötigt wird. Die benötigte Form ist ein trapezähnlicher Impuls, der plötzlich ansteigen muß, um die Röhre aufzumachen, dann linear ansteigen muß, um einen konstanten Anodenstrom sicherzustellen, und schließlich plötzlich abfallen muß, um die Röhre zu schüeßen. Die Steuergitterspannung hat eine weit stärkere Wirkung auf den Anodenstrom als die Schirmgitterspannung, so daß die Steuergitterspannung sehr genau gesteuert werden muß, um unerwünschte Veränderungen im Anodenstrom zu vermeiden. Deswegen muß die trapezähnliche Impulsform besonders genau gestaltet sein und reguliert werden. Indem man die Schaltfunktion des Anodenstromes von der Kompensationsfunktion erfindungsgemäß trennt, ersetzen zwei verhältnismäßig leicht zu erzeugende Impulsformen eine einzige komplexe Impulsform, die schwer zu erzeugen ist. Die erforderliche Genauigkeit der Steuergitterspannung wird erreicht, indem die Spitze der Stufenspannung oder des rechteckigen Schaltimpulses begrenzt wird, die an das Steuergitter 46 der Ablenkröhre 44 angelegt wird. Die Kompensation, die notwendig ist, um einen konstanten Strom aufrechtzuerhalten, wird durch Anlegen eines relativ nicht kritischen Spannungsanstieges an das Schirmgitter 58 erreicht. In Übereinstimmung mit einer funktionsfähigen Ausführung werden folgende Werte in der Schaltung gebraucht:

Widerstand 48 560 0hm

Widerstand 50 100 kOhm

Widerstand 54 10 MOhm

Kondensator 56 30 pF

Widerstand 60 10 kOhm

Widerstand 62 500 kOhm

Kondensator 80 100 pF

Kondensator 82 100 pF

Widerstand 86 10 kOhm

Widerstand 88 5,1 kOhm

Widerstand 94 10 MOhm

Widerstand 98 1 MOhm

Kondensator 100 0,005 μΡ

Widerstand 102 15 kOhm

Kondensator 106 0,01 μΡ

Widerstand 110 10 kOhm

Widerstand 114 100 kOhm

Widerstand 118 10 MOhm

Widerstand 122 1 MOhm

Kondensator 124 0,1 μΡ

Widerstand 126 100 Ohm

Widerstand 128 50 Ohm

Kondensator 132 0,005 μΡ

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung linearer sägezahnförmiger Ablenkspannungen mit Amplituden von einigen Kilovolt und veränderlicher und einstellbarer Impulsdauer sowie Steigung, bei welcher die Ablenkimpulse an einem Kondensator erzeugt werden, der über eine Verstärkerröhre entladen wird, die durch ihrem Steuergitter zu-

geführte Auslöseimpulse geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Schirmgitter (58), der als Hochspannungs-Leistungsverstärkerröhre (44) ausgebildeten Röhre, an einem einstellbaren Potential von einigen hundert Volt, z. B. 800 Volt, liegt und an einem Spannungsgenerator angeschlossen ist, der eine derartige Spannungscharakteristik aufweist, daß der parallel zur Verstärkerröhre (44) liegende und auf einige, z. B. 4 kV aufgeladene Hochspannungskondensator (56) mit gleichbleibender Stromstärke und konstanter Geschwindigkeit durch die Verstärkerröhre (44) entladen wird, wenn diese durch einen auf ihr Steuergitter (46) gleichzeitig gegebenen, steil ansteigenden positiven Spannungsimpuls (68) konstanter Amplitude leitend ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Hochspannungsverstärkerröhre (44) eine Röhre verwendet ist, deren Spannungskennlinien von Anode und Schirmgitter für konstanten Anodenstrom und fester Steuergitterspannung innerhalb eines weiten Anodenspannungsbereiches nahezu gerade mit steigender Anodenspannung fallende Linien sind, und der Spannungsgenerator für das Schirmgitter (58) der Verstärkerröhre (44) eine derartige Charakteristik aufweist, daß dem Schirmgitter (58) eine positive linear ansteigende, in ihrer Höhe und Anstiegsgeschwindigkeit veränderlich einstellbare Spannung zugeführt wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergitter (48) der Verstärkerröhre (44) an einem Impulsgenerator angeschlossen ist, der positive Impulse konstanter Amplitude mit selektiver, regelbar veränderlicher Dauer liefert.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsgenerator für das Schirmgitter (58) der Verstärkerröhre (44) als Impulsgenerator ausgebildet ist, dessen Spannungsimpulse gleichzeitig mit den Öffnungsimpulsen am Steuergitter (46) dem Schirmgitter (58) zugeführt werden.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator für das Steuergitter (46) und der Spannungsgenerator für das Schirmgitter (58) der Verstärkerröhre (44) je ein Thyratron (74 bzw. 76) enthalten, deren üblicherweise als Schirmgitter verwendete zweiteilige Elektrode (84 bzw. 108) als Steuergitter und deren üblicherweise als Steuergitter verwendete, innerhalb der zweiteiligen Elektrode angeordnete Elektrode (96 bzw. 120) als erste Anode verwendet wird.

6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Spannungsgenerator für das Schirmgitter (58) der Verstärkerröhre (44) dem Thyratron, dessen erste Anode über einen Widerstand (122) an eine mehrere hundert Volt, z.B. 800VoIt, betragende Spannung und deren zweite Anode (116) über den Widerstand (118) an Hochspannung von z. B.

2 kV liegt, eine aus einem Kondensator (124), einem festen Widerstand (126) und einem veränderlichen Widerstand (128) bestehende Serienschaltung parallel geschaltet ist, und die Kathode (112), zu deren Kathodenbelastungswiderstand (114) parallel miteinander eine Glimmröhre (130) und ein Kondensator (132) parallel geschaltet sind, über einen Kopplungskondensator (134) am Schirmgitter (58) der Verstärkerröhre (44) liegt und alle Widerstands- und Kapazitätswerte so bemessen sind, daß sich der Parallelkondensator (132) bei geöffnetem Thyratron (76) durch die teilweise Entladung des Kondensators (124) langsam nach einer Expotentialfunktion so weit auflädt, bis die bereits nach kurzem Spannungsanstieg am Parallelkondensator (132) leitend gewordene Glimmröhre (130) jeden weiteren Spannungsanstieg an ihm abschneidet, so daß nur der kleine Anfangsteil des exponentiellen Anstiegs als linearer Spannungsanstieg am Schirmgitter (58) der Verstärkerröhre (44) zur Wirkung kommt, wobei dessen Steigung durch Veränderung des Widerstandes (128) geregelt werden kann.

7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Impulsgenerator für das Steuergitter (46) der Verstärkerröhre (44) die erste Anode (96) des Thyratrons (74), die über den Widerstand (98) zusammen mit der zweiten Anode (92) und ihrem Anodenwiderstand (94) auf einem gemeinsamen positiven Potential von einigen hundert Volt, z. B. 800 Volt, liegt, über einen Schalter (103) wahlweise an einen zur Erzeugung von Stufenspannungen dienenden, über den Widerstand (102) geerdeten Kondensator (100) oder an ein zur Erzeugung von Rechteckimpulsen dienendes Verzögerungsglied (105) angeschlossen ist und die durch den Kathodenwiderstand (88) geerdete Kathode (90) über einen Kopplungskondensator (106) und einen über den Widerstand (50) z. B. mit —150 Volt negativ vorgespannte Begrenzungsdiode (104) am Gitterwiderstand (48) des Steuergitters (46) angeschlossen ist und alle Schaltelemente so bemessen sind, daß das Thyratron (74) durch einen Auslöseimpuls schnell in leitenden Zustand versetzt und durch die Entladung des Kondensators (100) am Kathodenlastwiderstand (88) ein normalerweise ein Viertel der Spannung am Kondensator (100) betragender scharfer Spannungsanstieg erzeugt wird, wobei die Spannung an der Kathode (90) wegen der Begrenzungsdiode (104) auf 150 Volt begrenzt bleibt und der parallel zur Begrenzungsdiode (104) erscheinende Spannungsanstieg als Ausgangsimpuls dem Steuergitter (46) der Verstärkerröhre (44) zugeführt wird.

8. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Thyratronröhren (74 und 76) durch einen gemeinsamen Eingangsimpuls (78), der über die Kopplungskondensatoren (80 und 82) auf ihr Steuergitter (84 bzw. 108) gegeben wird, gleichzeitig gezündet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen