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Schaltungsanordnung zur Scharfeinstellung und Entzerrung von Schirmbildern
bei Elektronenstrahlröhren Beim Oszillographieren von Spannungen mit einer Elektronenstrahlröhre
liegt die Anode der Elektronenstrahlröhre normalerweise an Erdpotential, und es
ergeben sich nur dann scharfe und verzerrungsfreie Bilder, wenn das Potential der
Anode gleich dem mittleren Potential der Ablenkplatten ist, d. h. wenn zwischen
der Anode und dem Ablenksystem keine Potentialdifferenz besteht. Falls nämlich eine
solche Potentialdifferenz vorliegt, so kann sie infolge ihres Einflusses auf die
elektronenoptische Bündelung durch Verschiebung der Bildebene eine so große Unschärfe
des Oszillographenbildes bewirken, daß sich dieses nicht auswerten läßt. Weiterhin
tritt eine Änderung der Ablenkempfindlichkeit ein, die insofern besonders unangenehm
ist, als sie von Größe und Vorzeichen der Spannung zwischen Anode und Ablenkplatten
abhängt. Aus diesem Grund erscheint das Kurvenbild auf dem Oszillographen verzerrt.
Die Spannung zwischen der Anode und dem Ablenksystem ist nur dann Null, wenn die
angelegte Meßspannung erdsymmetrisch ist.
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Für den Fall unsymmetrischer Meßspannungen sind Schaltungen bekanntgeworden,
bei denen über einen mit seiner Mitte an Erde gelegten, aus zwei RC-Gliedern bestehenden
Spannungsteiler, an dem die Meßspannung liegt und an den die Ablenkplatten angeschlossen
sind, eine Symmetrierung dieser Spannung vorgenommen wird. Für denselben Zweck werden
Transformatoren verwendet, deren Sekundärwicklung über eine Mittelanzapfung an Erde
liegt. Beide Schaltungen sind auch in dem Fall anwendbar, daß der Meßspannung eine
Gleichspannung unterlegt ist, jedoch ist ihre Verwendung begrenzt im Fall einer
unterlegten Wechselspannung. Denn bei Verwendung eines Transformators treten wegen
seines begrenzten Frequenz- und Phasenganges Verzerrungen auf, und die Anwendung
des Spannungsteilers aus zwei RC-Gliedern erfordert einen genügend großen Frequenzabstand
zwischen der Meßspannung und der unterlegten Spannung, damit die Kapazität so bemessen
werden kann, daß sie die unterlegte Spannung sperrt, die Meßspannung jedoch durchläßt.
Diese bekannten Schaltungen arbeiten also grundsätzlich in der Weise, daß sie das
mittlere Potential der Ablenkplatten auf den Wert des Anodenpotentials bringen.
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Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem der Scharfeinstellung
und Entzerrung von Schirmbildern bei mit elektrostatischen Ablenkplatten ausgestatteten
Elektronenstrahlröhren, bei denen im Betrieb mit einer unsymmetrischen Meßspannung
oder einer solchen Meßspannung, der eine weitere Spannung unterlegt ist, Bildunschärfen
und/oder Bildverzerrungen auftreten. Abweichend von den bekannten Schaltungen wird
diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Schaltungsanordnung mit dem Kennzeichen
gelöst, daß Mittel vorgesehen sind, an denen als gegenüber dem Kathodenpotential
definiertes Anodenpotential ein Potential abgegriffen. wird, das gleich dem mittleren
Potential der an der ungeänderten Meßspannung liegenden Ablenkplatten ist.
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Diese der bekannten praktisch entgegengesetze Maßnahme bringt den
großen Vorteil, daß ein Oszillograph mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
nicht nur für beliebig unsymmetrische Meßspannungen verwendet werden kann, sondern
auch für solche Meßspannungen, denen eine weitere Spannung beliebiger Kurvenform
und Frequenz unterlegt ist.
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Zu demselben Zweck ist eine bekannte Kathodenstrahlröhre mit zusätzlichen
blendenartigen Schirmen ausgerüstet, die sich auf einem so gewählten Potential befinden,
daß innerhalb des aus Ablenkplatten und Schirmen bestehenden Systems symmetrische
oder unsymmetrische Ablenkmittel ohne zusätzliche Vorspannung vorhanden sind. Durch
diese bekannte Anordnung soll eine Aufspaltung des durch eine der Meßspannung unterlegten
Spannung und die Ablenkspannung selbst erzeugten, nicht homogenen Feldes in ein
homogenes Beschleunigungsfeld und ein nahezu homogenes Ablenkfeld erzielt werden,
da das nicht homogene Feld erfahrungsgemäß eine Verformung des Elektronenflecks
bewirkt. Abgesehen von der erforderlichen Sonderkonstruktion der Röhre sowie den
zur Potentialsteuerung der blendenartigen Schirme erforderlichen Leiterdurchführungen
besitzt die bekannte Anordnung insbesondere den Nachteil, daß das Ablenkfeld nur
nahezu homogen wird und
daher eine gewisse Beeinflussung des Elektronenstrahls
verbleibt. Demgegenüber bietet die Erfindung ohne erheblichen Aufwand die Möglichkeit,
als Anodenpotential genau das mittlere Potential der Ablenkplatten abzugreifen und
damit das störende zusätzliche Beschleunigungsfeld vollkommen zu unterdrücken.
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Eine andere bekannte Elektronenstrahlröhre ist in der Weise aufgebaut,
daß dem mit einer unsymmetrischen Spannung zu betreibenden Ablenkplattenpaar ein
oder mehrere derart ausgebildete Zusatzelektroden zugeordnet sind, daß sie bei Steuerung
mit einer im Takt der Ablenkspannung verlaufenden Spannung eine Kompensation der
für die verzerrende Ablenkung verantwortlichen Feldstärke bewirken. Auch bei dieser
nach Art eines Stigmators aufgebauten Anordnung sind zusätzliche Elektroden innerhalb
der Röhre und demgemäß entsprechende Spannungsdurchführungen erforderlich.
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In F i g. 1 ist ein solcher Fall dargestellt. An die Anschlüsse P1
und P2 der Ablenkplatten der Elektronenstrahlröhre E ist eine Meßspannung uT angelegt,
die in diesem Beispiel zwei beliebigen Abgriffen U1 und U2 einer Wicklung W, z.
B. eines Transformators, entnommen ist. Der Meßspannung uT ist die Spannung u2 unterlagert.
Das bekannte Verfahren, die Meßspannung über einen Spannungsteiler zu symmetrieren,
ist hier deshalb nicht anwendbar, weil die Meßspannung ein definiertes Potential
gegen Masse besitzt. In der in F i g. 1 dargestellten Schaltung ist also das Potential
der Anode A wesentlich verschieden von dem mittleren Potential der Ablenkplatten,
das bei der sich im allgemeinen einstellenden linearen Potentialverteilung auf der
Mittelebene m zwischen den Platten herrscht. Der Potentialunterschied hat, wie man
aus der Figur ohne weiteres ersieht, die Größe u2 -f- UTI2. Aus diesem Grund tritt
eine Verzerrung und Unschärfe des Bildes auf. Diese wird mittels der erfindungsgemäßen
Schaltung, von der F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel zeigt, dadurch vermieden, daß
das Potential der Anode A über einen in diesem Beispiel aus einem ohmschen Widerstand
Ra und eine Kapazität Ca gebildeten Spannungsteiler auf den Wert des mittleren Potentials
der Ablenkplatten gebracht wird. Der Spannungsteiler liegt in dem gezeichneten Fall
zwischen der höchsten Spannung an der Wicklung und Erde. Durch Verändern einzelner
oder aller Glieder des Spannungsteilers, die zu diesem Zweck regelbar ausgeführt
sind, kann das Potential der Anode so lange nachgeregelt ; werden, bis sich ein
scharfes und verzerrtes Schirmbild ergibt. Dies ist dann der Fall, wenn Gleichheit
zwischen dem Anodenpotential und dem mittleren Potential der Ablenkplatten besteht.
Bei kleinen Spannungen wird es häufig genügen, den Spannungsteiler an eine Klemme
niedrigeren Potentials, z. B. up U2 oder allgemein U", anzuschließen,
obwohl dann eine völlige Potentialangleichung nicht zu erreichen ist.
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Die Glieder des Spannungsteilers, die in diesem Beispiel als Widerstand
und Kapazität ausgeführt sind, können in beliebiger Kombination aus Induktivitäten,
Kapazitäten oder ohmschen Widerständen bestehen. Insbesondere bei niederfrequenten
Meßspannungen empfiehlt es sich, alle Glieder des Spannungsteilers aus ohmschen
Widerständen aufzubauen, da diese bei ]deinem Aufwand in einem großen Bereich regelbar
sind. Der Gesamtwiderstand des Spannungsteilers muß so groß gewählt sein, daß die
die Meßgröße liefernde Einrichtung nicht in unerwünschter Weise belastet wird.
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Die Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltung erstreckt sich verständlicherweise
nicht nur auf das in den Figuren dargestellte Beispiel, in dem ein Teil einer Wicklung
die Meßspannung liefert. Es ist auch denkbar, daß der Meßspannung eine Fremdspannung
unterlegt wird, die zur Erzielung besonderer Effekte im Schirmbild nur teilweise
zur Anode geführt wird.
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Mit der Erfindung ist eine einfache Schaltungsanordnung geschaffen,
die es gestattet, mittels eines Elektronenstrahloszillographen scharfe und unverzerrte
Bilder nicht nur von beliebig unsymmetrischen Meßspannungen herzustellen, sondern
auch von Spannungen, deren Lage gegenüber dem Erdpotential beliebig definiert ist.