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Betriebsschaltung für einen Bildraster-Elektronenstrahloszillographen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Betriebsschaltung für einen Bildraster-Elektronenstrahloszillographen
zum Darstellen mehrerer Hilfslinien mittels einer Spannungsvergleichsschaltung,
durch die bei Gleichheit des Augenblickswertes der Vertikalablenkspannung mit vorgegebenen,
die Lage der Hilfslinien bestimmenden Hilfsspannungen Intensitätssteuerimpulse für
den Oszillographenröhrenstrahl erzeugt werden.
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Zum gleichzeitigen Darstellen mehrerer horizontaler Eich- oder Hilfslinien
ist es bei einem Bildrasteroszillographen dieser Art bereits bekannt, mehrere Spannungsvergleicher
vorzusehen und jeder einzelnen Hilfslinie einen gesonderten Spannungsvergleicher
zuzuordnen. Um beispielsweise vier horizontale Hilfslinien auf dem Schirmbild zusätzlich
zu der eigentlichen Meßkurve schreiben zu können, müßten bei einem solchen bekannten
Oszillographen mindestens fünf Spannungsvergleicher vorgesehen werden.
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Dies bedeutet einen sehr großen schaltungstechnischen Aufwand, zumal
sämtliche Komparatoren gleiche Charakteristiken besitzen müssen, um Meßfehler zu
vermeiden.
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Eine andere bekannte Lösung sieht vor, einen zusätzlichen Eichliniengenerator
in Form eines freilaufenden Impulsgenerators vorzusehen, dessen Frequenz ein Vielfaches
der Bildrasterfrequenz ist. Der Impulsgenerator wird immer zur gleichen Zeit mit
dem Beginn der Vertikalablenkung des Rastergenerators gestartet. Da der Elektronenstrahl
zeitproportional vertikal über den gesamten Bildschirm abgelenkt wird, kann auf
diese Weise über den Impulsgenerator ein starres Hilfslinienraster geschrieben werden,
das zwar durch Anderung der Impulsfrequenz proportional variiert werden kann, bei
dem es aber nicht möglich ist, nur eine einzige Hilfslinie gegenüber den anderen
Hilfslinien oder nur eine einzige Hilfslinie kontinuierlich über die ganze Schirmbildbreite
zu verschieben.
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Es ist bei üblichen Elektronenstrahloszillographen, die nicht nach
dem Bildrasterverfahren arbeiten, bereits bekannt, dem Verstärkereingang für das
den Elektronenstrahl unmittelbar beeinflussende vertikale Ablenksystem einen zwei-
oder mehrpoligen elektronischen Umschalter vorzuschalten, an dem zwei oder mehrere
verschiedene Meßspannungen angelegt werden können, so daß mit einer üblichen Einstrahl-Elektronenstrahlröhre
für den Betrachter gleichzeitig mehrere Meßkurven dargestellt werden können. Dieses
bekannte Verfahren ist aber nicht ohne weiteres auf Bildrasteroszillographen übertragbar,
denn letztere besitzen bekanntlich eine rela-
tiv lange horizontale Ablenkzeit, oftmals
in der Größenordnung von Sekunden, so daß dann, wenn die einzelnen Meßspannungen
wie bei den direkt abgelenkten Elektronenstrahlröhren nacheinander in aufeinanderfolgenden
Perioden der Horizontalablenkung dargestellt würden, diese nicht mehr für den Betrachter
gleichzeitig am Schirmbild erscheinen würden, da die vorher geschriebenen Meßlinien
bereits am Schirmbild wieder erloschen sind.
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Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß bei einer Betriebsschaltung
für einen Bildraster-Elektronenstrahloszillographen der eingangs erwähnten Art die
im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 aufgeführte Ausgestaltung vorgesehen wird.
Eine besonders vorteilhafte Verwirklichung besteht darin, daß der Mehrfachumschalter
mit Und-Gattern arbeitet.
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Durch die erfindungsgemäße Betriebsschaltung wird gewährleistet,
daß während des Ablaufes eines einzigen Bildrasters, also innerhalb einer einzigen
horizontalen Ablenkperiode, durch jeweils unmittelbar aufeinanderfolgende Zeilenanstiege
verschiedene horizontale Meßkurven oder gerade horizontale Eichlinien auf dem Schirmbild
dargestellt werden können.
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Für den Betrachter erscheinen die einzelnen Hilfslinien als zusammenhängende
Linienzüge, wenn die Zeilenfrequenz genügend hoch gewählt wird, beispielsweise 150
kHz. Sollen beispielsweise vier horizontale Hilfslinien gleichzeitig auf dem Schirmbild
dargestellt werden, so wird durch die 1., 5., 9.... usw. Zeile die erste Hilfslinie,
durch die 2., 6., 10.... usw. Zeile die zweite Hilfslinie, durch die 3., 7., 11....
usw. Zeile die dritte Hilfslinie und schließlch durch die 4., 8., 12.... usw. Zeile
die vierte Hilfslinie
dargestellt. Gegenüber der Möglichkeit, die
Steuerimpulse für den elektronischen Mehrfachumschalter durch gesonderte Impulsgeneratoren
synchron mit der Vertikalablenkfrequenz zu erzeugen, besitzt die erfindungsgemäße
Maßnahme, diese Steuerimpulse unmittelbar durch Frequenzteilung aus der Vertikalablenkspannung
abzuleiten, den Vorteil des sehr geringen Schaltungsaufwandes.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines Zeilenrasteroszillographen
mit erfindungsgemäßer Umschaltanordnung; Fig.2 zeigt den zeitlichen Zusammenhang
der in der Umschaltanordnung nach F i g. 1 erzeugten und von der Zeilenfrequenz
abgeleiteten Steuerimpulse.
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Der in Fig. 1 im Prinzipschaltbild dargestellte Zeilenrasteroszillograph
besteht aus einer Elektronenstrahlröhre 1 mit magnetischer oder elektrostatischer
Strahlablenkung, einem horizontalen Ablenkteil 2, beispielsweise in Form eines zwischen
0,1 und 50Hz einstellbaren Sägezahngenerators, sowie einem Vertikalablenkteil 3,
beispielsweise in Form eines Sägezahn- oder Sinusgenerators von 150 kHz.
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Die dem vertikalen Ablenksystem zugeführte Zeilenablenkspanung 7
wird außerdem einem Spannungsvergleicher 4 zugeführt, in dem die jeweilige momentane
Amplitude der Zeilenablenkspannung 7 mit einer dem Vergleicher zugeführten Meßspannung
M, beispielsweise einer darzustellendenWechselspannung oder einer Gleichspannung
zum Schreiben einer horizontalen Meßlinie, verglichen wird. Bei Spannungsgleichheit
zwischen den beiden SpannungenZ und M wird am Ausgang des Vergleichers 4 ein Helltastimpuls
H erzeugt, über den der Elektronenstrahl der Röhrel kurzzeitig hellgetastet wird,
so daß in einer der Amplitude der Spannung M entsprechenden geometrischen Höhe in
der entsprechenden Zeile auf dem Schirmbild ein Punkt erzeugt wird.
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Um mit einem derartigen Zeilenrasteroszillographen auch mehrere horizontale
Meßlinien oder mehrere Meßkurven für den Betrachter gleichzeitig darstellen zu können,
ist erfindungsgemäß dem Vergleicher 4 ein elektronischer Mehrfachumschalter 5 vorgeschaltet,
der beispielsweise aus mehreren Und-Gattern 6, 7, 8 und 9 besteht. In dem gezeigten
Ausführungsbeispiel können damit gleichzeitig vier horizontale Meßlinien dargestellt
werden. Den einzelnen Gattern 6 bis 9 wird, beispielsweise über einstellbare Potentiometer,
jeweils eine veränderbare Gleichspannung U6, U7, U8 bzw. U9 zugeführt. Außerdem
werden die einzelnen Gatter durch Impulse gesteuert, die über entsprechende Frequenzteiler
10 bzw. 11 aus der durch eine Impulsformerstufe 12 in Rechteckimpulse umgeformten
Vertikalablenkspannung 7 abgeleitet sind.
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Der zeitliche Zusammenhang zwischen den einzelnen an die Gatter 6
bis 9 gelieferten Steuerimpulsen ist in Fig. 2 dargestellt. Der Kurvenzug A stellt
die in Rechteckimpulse umgeformte Vertikalablenkspannung dar, wobei z. B. jeder
positive Impuls dem Anstieg einer darzustellenden Zeile entspricht. Der KurvenzugB
gibt die am AusgangB des Teilers 10 auftretende, durch zwei geteilte Impulsfolgen,
und der Kurvenzug C die am anderen Ausgang C des Teilers 10 auftretende entgegengesetzt
gepolte und ebenfalls
durch zwei geteilte Impulsfolgen wieder. Mit den Kurvenzügen
D und E sind die aus der Impulsreihe C durch weitere Teilung erzeugten gegengepolten
Impulsreihen D und E dargestellt, die an den Ausgängen und E des Teilers 11 entstehen.
Mit den folgenden Kurvenzügen F bis J ist gezeigt, wie beim Aufeinandertreffen von
jeweils positiven Impulsen an den einzelnen Gattern 6 bis 9 diese Gatter zeitlich
nacheinander eingeschaltet und damit die an dem jeweiligen Gatter anliegende Spannung
U6 bis U9 dem Vergleicher 4 zugeführt wird. Am Eingang 12 des Vergleichers4 entsteht
dadurch eine Treppenspannung mit einstellbarer Stufenhöhe. Es wird also beispielsweise
während der Darstellung der ersten Zeile das Gatter 6 geschlossen und damit die
Spannung U6 an den Vergleicher angelegt und so in der ersten Zeile am Schirmbild
ein der Amplitude der Spannung U6 in der Höhe entsprechender Punkt geschrieben.
In der zweiten Zeile wird dann ein der Spannung U7 entsprechender Punkt dargestellt,
anschließend in Zeile 3 ein der Spannung U8 entsprechender Punkt und schließlich
in der Zeile 4 ein der Spannung U9 entsprechender Punkt. In der ZeileS wiederholt
sich dann wieder die Darstellung der Spannung U6 usf. Nachdem die Vertikalablenkfrequenz
relativ hoch gewählt ist, ist der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Punkten
einer darzustellenden Meßlinie im Vergleich zur Gesamtabmessung des Schirmbildes
relativ klein, so daß für den Betrachter praktisch der Eindruck eines zusammenhängenden
Linienzuges entsteht. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind auf dem Schirmbild
der Röhre 1 die Meßlinien zum besseren Verständnis durch relativ weit auseinanderliegende
Punkte dargestellt.
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In dem in Fig. 2 gezeigten Impulsdiagramm ist sowohl während des
Vor- und Rücklaufes einer Zeile jeweils ein Gatter geschlossen. Da der Vergleicher
4 meist so ausgebildet ist, daß er nur dann einen Ausgangsimpuls liefert, wenn die
Vertikalablenkspannung ansteigende Tendenz hat, ist dies nicht weiter störend. Die
Gatter 6 bis 9 können selbstverständlich auch noch unmittelbar von den Impulsen
A der Vertikalablenkspannung angesteuert werden, so daß die Spannungen U6 bis U9
nur während des Vorlaufes bzw. nur während des Rücklaufes einer Zeile an den Vergleicher
angelegt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, während der Rücklaufperioden
entsprechende Meßlinien zu schreiben.
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An Stelle der als Und-Gatter dargestellten elektronischen Schalter
können auch andere bekannte Schaltelemente verwendet werden.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind an die Gatter jeweils die
zum Darstellen von horizontalen Meßlinien dienenden Gleichspannungen U6 bis U9 angeschaltet.
Selbstverständlich können diese Spannungen U6 bis U9 auch irgendwelche Meßspannungen
sein, deren Kurvenverlauf nach der Zeit auf dem Schirm dargestellt werden soll.