DE1614201C - Vorrichtung zum Steuern der hon zontalen Ablenkung des Elektronenstrahls in einem Elektronenstrahloszillographen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern der horizontalen Ablenkung des Elektronenstrahls in einem Elektronenstrahloszillographen, der ein" Paar Horizontalablenkelektroden aufweist, die je mit dem Ausgang eines von zwei Schwingungsgeneratoren verbunden sind, an die ausgehend von einem an eine beiden Schwingungsgeneratoren gemeinsame Triggersignaleingangsklemme gelegten Signal zum Anstoßen der Schwingungsvorgänge zueinander gegenphasige Triggersignale gelegt sind.

Eine bekannte Vorrichtung dieser Art (deutsche Patentschrift 1 229 653) dient zur elektromagnetischen Steuerung von sehr schnellen Ablenkungen des Elektronenstrahls eines Elektronenstrahloszillographen. ' Die Elektronenstrahlröhre weist hierfür zwei identische Feldspulen in Gegentaktschaltung auf, die je mit einem elektronischen Steuerorgan in Serie geschaltet sind, das eine Elektronenröhre sein kann, vorzugsweise aber ein Transistor ist.. Bekanntlich wird die Wechselgeschwindigkeit des einen Induktionsstromkreis durchfließenden Stromes durch einen induktiven Widerstand dieses Stromkreises begrenzt. Andererseits können in einem Induktionsstromkreis, dessen Strom durch ein elektronisches Steuerorgan gesteuert wird, die elektromotorischen Selbstinduktionskräfte, die durch bestimmte schnelle Schwankungen des gesteuerten Stromes induziert werden, die auf das elektronische Steuerorgan aufgebrachte Spannung umkehren.

Die neueren Fortschritte auf dem Gebiet der Elektronenstrahloszillographen zur oszillographischen Darstellung äußerst schneller Schwingungsvorgänge (von einigen tausend Megahertz) haben zur Forderung nach einem zufriedenstellenderen System für die schnelle Horizontalablenkung geführt. Um dieser Forderung nachzukommen, ist es im Rahmen bekannter Ablenkschaltungen (mit Bootstrapschaltung oder Miller-Integrator) erforderlich, der Ablenkschaltung über eine Phasenwenderschaltung eine Sägezahnspannung mit steilem Anstieg zuzuführen. Die Kapazität eines Kondensators zum Erzielen einer steilen Sägezahnspannung durch Aufladen oder Entladen muß · hinreichend klein sein. Wegen der Streukapazität zwischen den Elektroden von Vakuumröhren, zwischen den Leitungsdrähten und in den anderen Teilen der Schaltung kann sie jedoch nicht so klein gemacht werden, wie es erforderlich wäre. Andererseits verlangen die Schaltungen zum Verstärken und Umkehren der Sägezahnspannung eine Breitbandfrequenzcharakteristik und ausreichend große Span- /| nungen. Es ist deshalb schwer, für die Horizontal- *· ■ ablenkung verzerrungsfreie Kippspannungen zu erzielen.

Es sind auch Horizontalablenkschaltungen bekanntgeworden, bei denen man sich statt einer Sägezahnspannung einer Sinusschwingung als Ablenkspannung bedient. Sinusschwingungen kommen zwar für hohe Ablenkgeschwindigkeiten in Betracht, doch gleichen sie hinsichtlich der Schwierigkeiten, die in den Stromkreisen auftauchen, in denen die erzeugte Ablenkspannung verarbeitet, d. h. verstärkt und umgekehrt wird, der Sägezahnspannung. Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten ist es bekannt, den die Ablenkspannung erzeugenden Schwingungsgenerator so auszulegen, daß sein Ausgang stark genug ist, um den Verstärker überflüssig zu machen, d. h., daß der Ausgang des Schwingungsgenerators unmittelbar an die Horizontalelektrode des Elektronenstrahloszillographen angelegt werden kann, also ohne Versfärker oder Phasenwenderschaltung. Doch zeigen sich bei solchen Vorrichtungen, bei denen die eine Horizontalablenk- ,, elektrode geerdet ist und die andere auf einem starken '[} Veränderungen ausgesetzten Potential liegt, unerwünschte Nebenwirkungen, durch welche die Beobachtung am Schirm des Elektronenstrahloszillographen beeinträchtigt wird. Es soll deshalb an die Horizontalablenkelektroden ein symmetrisches Ablenkspannungspaar angelegt werden, um eine hinreichende Strahlbündelung zu erzielen und unerwünschte Wirkungen hinsichtlich der vertikalen Auswanderung des Elektronenstrahls vorzubeugen.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, für Hochgeschwindigkeitsablenkungen befriedigender Qualität die Eigenart der Sinusschwingungen zum Erhalt gegenphasiger Horizontalablenkspannungen an den Horizontalablenkelektroden auszuwerten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder der beiden Schwingungsgeneratoren zum Erzeugen einer gedämpften Sinusschwingung einen Resonanzkreis aus mindestens einer Spule und mindestens einem Kondensator aufweist und daß zwischen die gemeinsame Triggersignaleingangsklemme und einen der Schwingungsgeneratoren eine eine Phasenverschiebung von 180° bewirkende Verzögerungsschaltung geschaltet ist, während der andere

Schwingungsgenerator unmittelbar an die Triggersignaleingangsklemme angeschlossen ist.

Zunächst werden also die als Ablenkspannungen verwendeten gedämpften Sinusschwingungen in Resonanzkreisen erzeugt. Das ist mit einfachen schaltungstechnischen Mitteln möglich, und zwar auch für die hohen Frequenzen, wie sie für schnelle Ablenkungen erforderlich sind. Darüber hinaus ist auch die Ansteuerung der Resonanzkreise zum Erzielen der Gegenphasigkeit sehr einfach gelöst: Es ist nur ein Triggersignal erforderlich, das an eine beiden Schwingungsgeneratoren gemeinsame Triggersignaleingangsklemme gelegt wird. Das Triggersignal wird nun dem einen Schwingungsgenerator unmittelbar, dem anderen über eine einfach zu realisierende Verzögerungsschaltung zugeführt, die die für die Gegenphasigkeit erwünschte Phasenverschiebung um 180° bewirkt. Ausgehend von einer Impulsfolge sind so für die Triggerung der die Ablenkspannung erzeugenden Schwingungsgeneratoren auf einfache Weise zwei zeitlich genau aufeinander abgestimmte Impulsfolgen erzielt, so daß die Schwingungsgeneratoren als Ausgänge Sinusschwingungen liefern, die zueinander gegenphasig sind. Die Ausgänge sind überdies geeignet, direkt an die Horizontalablenkelektroden des Elektronenstrahloszillographen gelegt zu werden. Es zeigt sich, daß alle obengenannten Schwierigkeiten beseitigt sind.

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnung eingehend beschrieben werden. Es zeigt

F i g. 1A eine Schaltung zur Erläuterung des Prinzips,

F i g. 1B und 1C graphische Darstellungen zur Erläuterung der Betriebsweise der in F i g. 1A wiedergegebenen Schaltung,

F i g. 1D eine Schaltung eines Ablenkspannungsgenerators nach dem Prinzip von Fig. IA,

F i g. 2 eine Schaltung einer Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 3 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Betriebsweise der in F i g. 2 wiedergegebenen Schaltung,

F i g. 4 eine Schaltung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5A eine Schaltung einer Ausführungsform der im Rahmen der Erfindung angewendeten Verzögerungsschaltung und

F i g. 5 B eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Betriebsweise der Schaltung von F i g. 5 A.

Es soll zunächst zur Einführung in die Beschreibung das Prinzip der Erzeugung einer Sinusschwingung zur horizontalen Ablenkung des Elektronenstrahls und ihrer Synchronisation mit dem zu beobachtenden Vertikaleingangssignal erörtert werden.

Fig. IA zeigt eine Spule 101, die parallel zu einem Kondensator 102 geschaltet ist. Die Induktivität der Spule sei mit L₀ und die Kapazität des Kondensators mit C₀ bezeichnet. Die Spule 101 ist normalerweise durch den Strom /₀ erregt, der ihr über einen Schalter 103 von einer Stromquelle 104 zugeführt wird. Beim öffnen des Schalters 103 in einem bestimmten Zeitpunkt J₀ tritt in dem aus der Spule 101 und dem Kondensator 102 bestehenden Kreis eine Sinusschwingung auf, wobei der Anfangsstrom der Strom J₀ in der Spule 101 ist. Unter der Annahme, daß die Schaltelemente verlustlos arbeiten, ist die Schwingung durch die nachfolgenden Formeln (1) wiederzugeben:

sin

F i g. 1B zeigt die Wellenform dieser Schwingung. Die steilsten und geradesten Abschnitte 111 dieser Wellenform in der Nähe der Nullinie können als Horizontalablenkspannung für sehr schnelle Ablenkungen dienen. Im übrigen kann die Synchronisation

ίο der Ablenkung dadurch erzielt werden, daß der Schalter 103 durch ein Signal geöffnet wird, das mit dem auf dem Schirm des Elektronenstrahloszillographen zu beobachtenden Signal synchronisiert ist.

In den obigen Ausführungen ist der Energieverlust in den Schaltelementen vernachlässigt worden. Bei Berücksichtigung des Energieverlustes ist die Schwingung bei gleicher Schaltungsanordnung durch die Formel (2) auszudrücken:

= - L₀Cu₀Z₀ exp (- J^ tj si

sin ω_οί

worin Q den Gütefaktor des Kreises darstellt.

F i g. 1C zeigt die Wellenform einer solchen Schwingung. Da die Neigung der Kurve gegen die Zeitachse bei jedem Nulldurchgang abnimmt, kann streng genommen nur ein Hinlauf bei jedem öffnen des Schalters 103 befriedigen, beispielsweise der erste Nulldurchgangsabschnitt 112. Die Spannung ist über Ausgangsklemmen 1 und 1' an die Horizontalablenkelektroden des Elektronenstrahloszillographen als Ablenkspannung gelegt.

F i g. 1D zeigt eine auf dem oben erläuterten Prinzip beruhende Schaltungsanordnung, bei der die Anode 126 einer Vakuumröhre 123 mit einer Stromquelle 125 verbunden und die Kathode 127 der Röhre an einen Parallelschwingkreis angeschlossen ist, der aus einer Spule 121 und einem Kondensator 122 besteht. Die Vakuumröhre 123 ist bei Erregung der Spule 121 normalerweise leitend, wenn an ihr Gitter 124 eine entsprechende Vorspannung gelegt ist (Vorspannkreis nicht dargestellt). Beim Anlegen einer negativen Stufenspannung 128 an das Gitter 124 synchron zu dem zu beobachtenden Vertikalsignal wird die Vakuumröhre 123 nichtleitend, und in dem aus der Spule 121 und dem Kondensator 122 gebildeten Schwingkreis baut sich eine gedämpfte Sinusschwingung auf, so daß die mit den Ausgangsklemmen 2 und 2' verbundenen Horizontalablenkelektroden des Elektronenstrahloszillographen gesteuert werden können.

Bei dieser Art von Schaltungsanordnung kommt die Horizontalablenkung allerdings nicht ohne Phasenwenderschaltung aus, wenn auch immerhin schon der sonst hinter den Ablenkschwingungsgenerator geschaltete Verstärker entfallen kann. Auch ist es äußerst schwierig, eine zufriedenstellend arbeitende Phasenwenderschaltung für ein solches Ablenksystem zu schaffen, bei der ein sinusförmiges Signal so plötzlich zur Verfügung gestellt wird, wie dies oben unter Bezugnahme auf F i g. 1 beschrieben wurde. Verzerrungen der Wellenform des Ablenksignals im übergang, Phasenverzögerungen und andere ähnliche Mangel der Horizontalablenkspannung wirken sich besonders bei äußerst hohen Ablenkgeschwindigkeiten in der Grö-

ßenordnung von 0,1 ns/cm (= 0,1 ■ 10~⁹ sec/cm) sehr nachteilig aus.

F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die geschilderten Schwierigkeiten beseitigt

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sind. Die Schaltungsanordnung entspricht in Einzel- der Spannungskurve beim Nulldurchgang nicht gleich, heiten F i g. 1D. Aus Gründen der Übersichtlichkeit Vergleicht man die beiden annähernd linearen Absind nur die wesentlichen Schaltelemente dargestellt. schnitte 310 und 320 der in F i g. 3 dargestellten WeI-

F i g. 3 zeigt die Wellenformen der Signale in lenformen miteinander, so weist der Abschnitt 310

diesem System und deren zeitliche Steuerung. 5 der Spannungskurve eine volle Schwingungsperiode

Es sei davon ausgegangen, daß die Konstanten der nach Schwingungsbeginn eine andere Neigung gegen

Schaltelemente die gleichen seien wie bei F i g. 1D. die Nullinie auf als der Abschnitt 320, den nur eine

Vakuumröhren 211 und 221 sind normalerweise lei- halbe Periode vom Zeitpunkt des Schwingungsbe-

tend. Die sinusförmigen Ablenkspannungen entstehen, ginns trennt. In der Praxis kann dieser Umstand je-

wenn eine negative Stufenspannung 260 an jedes Gitter io doch vernachlässigt werden, da die Dämpfung der

212 und 222 angelegt wird. Da jede Horizontalablenk- Schwingung nicht sehr stark ist.

elektrode 231 des Elektronenstrahloszillographen 230 Ein noch weiter verbessertes und verfeinertes Ab-

mit entsprechenden Kathoden 213, 223 der Vakuum- lenksystem, bei dem die Horizontal-Ablenkspannun-

röhren 211 bzw. 221 verbunden ist, werden die in den gen völlig gleiche Neigung der Spannungskurve beim

Schwingkreisen aus Kondensatoren 214, 224 und 15 Nulldurchgang aufweisen, kann auf folgende Weise

Spulen 215, 225 erzeugten Sinusschwingungen un- erhalten werden: Es ist leicht einzusehen, daß die Am-

mittelbar bei der Ablenkung des Elektronenstrahls plitude ^₂ einer Schwingungsperiode der im Schwin-

verwendet. gungsgenerator 210 erzeugten Sinusspannung zu je-

Wie weiter unten dargelegt wird, ist das System so dem beliebigen Zeitpunkt geringer ist als die entspre-

aufgebaut, daß die im Schwingungsgenerator 210 20 chende Amplitude e₃ im Schwingungsgenerator 220,

erzeugte gedämpfte Sinusschwingung der entsprechen- da bei ständig fortschreitender Dämpfung der Wellen

■ den Schwingung im Schwingungsgenerator 220 um im erstgenannten Fall die Welle um 180° vorauseilt.

180° (eine halbe Schwingungsperiode) vorauseilt. In Weiterhin wird die Neigung eines Nulldurchgangs- s~

F i g. 3 stellen die Kurven A und C die an den Ka- abschnittes der Sinuswelle bei gleicher Winkelfre- V ^;

thoden 213 und 223 in den Schwingungsgeneratoren 25 quenz der Welle ausschließlich durch die Amplitude

210 bzw. 220 liegenden Spannungen und die Kur- der Welle bestimmt. Die Beziehung läßt sich durch die

ven B und D die an die Gitter 212 bzw. 222 gelegten folgende Gleichung (3) ausdrücken:
Stufenspannungen dar. Der erwähnte und in F i g. 3

dargestelllte Phasenunterschied der gedämpften Sinus- £ = .4 sin ωί « /4 ω ί

schwingungen in den Schwingungsgeneratoren 210 30 (3)

und 220 wird auf die nachstehend beschriebene Weise E/t = Αω.
erzeugt.

Die über die Triggersignaleingangsklemme 250 ein- Aus der obigen Gleichung geht hervor, daß die gespeiste negative Stufenspannung 260 wird an das gleiche Neigung, d. h. der gleiche Grad des Span-Gitter 212 der Vakuumröhre 211 im Schwingungs- 35 nungsanstiegs oder-abfalls, am Nulldurchgangspunkt generator 210 unmittelbar angelegt. Außerdem wird erhalten werden kann, wenn man die Werte für die die Stufenspannung 260 auch an das Gitter 222 der Amplitude A und die Winkelfrequenz ω so wählt, daß Vakuumröhre 221 im Schwingungsgenerator 220 an- das Produkt A ω konstant bleibt. Eine Beibehaltung gelegt, aber über eine Verzögerungsschaltung 240, in der Neigung läßt sich entweder durch ein Verändern der das Stufensignal um eine entsprechende Zeit- 40 der Amplitude oder der Frequenz oder auch durch spanne t_d verzögert wird. Diese Verzögerungszeit t_d Verändern beider erzielen, doch ist es zweifellos am ist so bemessen, daß die Phasen der in den beiden einfachsten, die Amplitude zu verändern. So können Schwingkreisen erzeugten gedämpften Schwingungen beispielsweise in F i g. 3 die Abschnitte 310 und 320 um 180° gegeneinander verschoben, die Schwingun- einander dadurch in ihrer Neigung angeglichen wergen als gegenphasig sind, wie dies in F i g. 3 gezeigt 45 den, daß man eine Änderung der Amplituden | e₂ | und { wird. Die Verzögerungsschaltung 240 kann ein be- | e₃ 1 im Sinne einer Angleichung aneinander vornimmt, kannter monostabiler Multivibrator oder eine Ko- Zu diesem Zweck wird der normalerweise der axial-Laufzeitleitung von erforderlicher Länge sein. Spule 215 zugeführte Strom etwas stärker gewählt

Lediglich beispielartig seien hier die Konstanten als der normalerweise der Spule 225 zugeführte Strom,

von Schaltelementen genannt, bei denen man für 50 Die erforderliche Erhöhung der Stromstärke errech-

einen Elektronenstrahloszillographen mit einer Hori- net sich wie folgt:

zontal-Ablenkempfindlichkeit von 30 V/cm eine Hori- Aus der oben aufgeführten Gleichung (2) folgt
zontal-Ablenkgeschwindigkeit von 0,5 ns/cm erhält:

Kapazität der Kondensatoren 214 _ __T r„_n/_JL\ .:_ ^πλ1\ ^

' und 215 (einschließlich aller pa- ^{55 2} ^o^exp^ _4Qj sin ₂ yi ^₂-

rasitären Kapazitäten) 15 pF .

Induktivität der Spulen 215 und
225 83,4 μΗ , —

Stärke des normalerweise in die _e. ₌ _ _L j _eXp (--=£) sin ~ /1 - -rL·-,

Spule eingespeisten Stroms ... 450 mA ^fc V 4QJ 2 V 4ß²

Resonanzfrequenz der Schwingkreise 4,5 MHZ . _r j r j· r^ j.- , J 01 „_E

Verzögerungszeit in der Verzö- rT^Vbd ^{Stromstarken in den s}P^{ulen 215}

gerungsschaltung annähernd 110 ns ^Z]Falls nun ^{eu en}'

Streng genommen sind die nacheinander den Ho- 1 _π

rizontal-Ablenkelektroden zugeführten Horizon- 2Cf ^< ΎΟ "*" '
tal-Ablenkspannungen einander hinsichtlich Neigung

so muß, damit e₂| =
I = I

sein. Das heißt, die Stromstärke in der Spule 215 muß um -Jq I₀ größer sein als die der Spule 225.

Eine einfache Möglichkeit zur Durchführung dieser Korrektur sei unter Bezugnahme auf F i g. 2 erörtert. Die Spannung der Stromquelle 226 wird etwas geringer gewählt als die der Stromquelle 216, während der Innenwiderstand jeder der beiden Vakuumröhren 211, 221 unverändert beibehalten bleibt und eine Stufenspannung gleicher Amplitude an das Gitter 212 bzw. das Gitter 222 angelegt wird. Alternativ könnte die an das Gitter 222 angelegte negative Stufenspannung ein wenig geringer bemessen werden als die an das Gitter 212 angelegte, um den Strom entsprechend abzuschwächen, wobei dann Spannungen der Stromquellen 216 und 226 gleich sind.

Falls als Vakuumröhren 211 und 221 Pentoden vorgesehen sind, kann diese Korrektur durch ein Einstellen des Potentials des zweiten Gitters vorgenommen werden. Es kann zur Erreichung dieses Ziels auch in beliebig anderer Weise verfahren werden, ohne daß Schwierigkeiten zu gewärtigen sind.

Eine weitere Ausführungsform soll nachstehend beschrieben werden. Sie kommt in Betracht, wenn die Vertikalfrequenzbandbreite bis zu einigen tausend Megaherzt beträgt. Die in F i g. 2 wiedergegebene Ausführungsform ist für den Betrieb in einem solchen höheren Frequenzband nicht geeignet, da die Kathoden 213 bzw. 223 der Vakuumröhre eine beträchtliche Streukapazität aufweisen. Eine verhältnismäßig hohe Kapazität zwischen Kathode und Heizfaden parallel zum Kondensator 214 stört aber die hochfrequente Eigenschwingung in dem Schwingkreis und begrenzt auch die Amplitude der erzeugten Sinusschwingung.

F i g.-4 zeigt nun Schwingungsgeneratoren 410 und 430, die in Aufbau und Funktion übereinstimmen und auf dem bereits beschriebenen Prinzip beruhen. Die folgende Erläuterung bezieht sich auf den Schwingungsgenerator 410. Seine Vakuumröhre 411 ist normalerweise nichtleitend und wird nur dann leitend, wenn an ihr Gitter 412 ein positiver Impuls gelegt wird. Kondensatoren 413 und 414, von denen der letztere mit einer Spule 415 in Reihe liegt, werden über einen Widerstand 416 durch eine Stromquelle 460 bis zu einer Spannung aufgeladen, die im wesentlichen gleich der Spannung der Stromquelle 460 ist. Der Kondensator 413 ist von sehr geringer Kapazität, deren Wert sich einschließlich der Streukapazität der Anode der Vakuumröhre 411 und der Kapazität zwischen den Leitungsdrähten sowie einschließlich son-

K\^Pf^aSf^ltaii^{er Ka}P^azitäten auf einige zehn Pikofead belaufen kann. Im Vergleich dazu ist die Kapa-

Srfd f h ⁿ1^enS-^an^{OrS 414 mit eini}§^{en tausend} Pikofarad sehr viel großer. Der Widerstand 416 hat vorzugsweise einen hohen Widerstandswert, wobei beispielsweise ein solcher von 5 Kiloohm als hinreichend betrachtet werden kann. Gleiches gilt für den Schwingungsgenerator 430 mit Vakuumröhre 431, Gitter 432, Kondensatoren 433 und 434, Spule 435 und Widerstand 436.

Nach Zuführen eines positiven Impulses an das Gitter 412 wird die Vakuumröhre 411 leitend, so daß der Anodenstrom fließen kann. Wegen des hohen Widerstandswertes des Widerstandes 416 rührt ein wesentlicher Teil des Anodenstroms aus den Kondensatoren 413 und 414 her, wobei zuerst der Kondensator 413 über die Vakuumröhre 411 entladen wird und sodann der Kondensator 414 über die Spule 415 und die Vakuumröhre 411. Nach Aufhören des Impulses kehrt die Vakuumröhre in einen nichtleitenden Zustand zurück, und in dem aus der Spule 415 und aus den Kondensatoren 413 und 414 bestehenden Schwingkreis wird eine gedämpfte Sinusschwingung erzeugt, wobei die Ausgangsbedingungen durch den die Spule 415 durchfließenden Strom und durch den unterschiedlichen Spannungszustand der Kondensatoren 413 und 414 gegeben sind. In diesem Schwingkreis ist der Kondensator 414 für die Schwingungsfrequenz nicht mitbestimmend, da seine Kapazität gegenüber der des Kondensators 413 hinreichend groß ist, und die Resonanzfrequenz wird somit durch die Spule 415 und den Kondensator 413 bestimmt.

Der positive Impuls 470 wird dem Gitter 412 der Vakuumröhre 411 direkt von einer Triggersignaleingangsklemme 480 und dem Gitter 432 der Vakuumröhre 431 über eine Verzögerungsschaltung 490 zugeführt. Die Verzögerungszeit ist hierbei so bemessen, daß der Phasenunterschied der sinusförmigen Spannung in den Schaltungsanordnungen 410 und 430 sich auf 180° oder eine halbe Schwingungsperiode beläuft. Es seien an dieser Stelle beispielartig die Leitungskonstanten genannt, bei denen man für einen Elektronenstrahloszillographen 450 mit einer Horizontal-Ablenkempfindlichkeit von 30 V/cm eine Horizontalablenkgeschwindigkeit von 0,1 ns/cm erhält:

Kondensatoren 413 und 433 Kondensatoren 414 und 434

jeweils 15 pF

jeweils 500OpF (oder mehr)

Spulen 415 und 435 3,5 _μΗ

Widerstände 416 und 436 ... jeweils 11 kü

Spannung der Spannungsquelle 460 1400 V-

Impulsbreite des Impulses 470 24 ns

Art der Vakuumröhre 2B94

Ausgangsfrequenz 22 MHz

Ausgangsamplitude (Spitze-Spitze) .. 2120 V

Es könnte eingewendet werden, daß die Schwingungsgeneratoren 410 und 430 sich gegenseitig stören, da beide über die Horizontalablenkelektroden 451 des Elektronenstrahloszillographen 450 elektrisch miteinander gekoppelt sind. Demgemäß wären die Resonanzfrequenz, die Schwingungsamplitude usw. nicht die gleichen, wie sie in jeder der Schaltungsanordnungen für sich genommen zu bestimmen sind, sofern sie nicht mit den Horizontalablenkelektroden verbunden sind. Doch kann diese wechselseitige Beeinflussung im allgemeinen vernachlässigt werden, da die Streukapazität der Horizontalablenkelektroden nur sehr geringe Werte hat und beispielsweise weniger als einige Pikofarad beträgt.

Fig. 5A zeigt eine Ausführungsform der Verzögerungsschaltung. Wie bereits erwähnt, kann es sich bei der Verzögerungsschaltung um einen bekannten monostabilen Multivibrator oder um eine koaxiale Laufzeitleitung handeln. Eine einfache und zweckdienliche Schaltungsanordnung läßt sich jedoch auch durch Verwendung einer Stufenverzögerungsdiode schaffen.

Die zum Nichtleitendmachen einer Stufenverzögerungsdiode erforderliche Zeitspanne bestimmt sich aus der an der Grenzschicht der Diode angesammelten elektrischen Ladung. Die Verzögerungszeit kann da-

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her durch Regeln des Durchlaßstroms gesteuert werden. Einer Stufenverzögerungsdiode 503 wird von einer Stromquelle 502 Strom zugeführt, dessen Stärke durch einen Widerstand 501 geregelt wird. Wird ein positiver Impuls 504 zugeführt, durch den die Stufenverzögerungsdiode 503 nichtleitend gemacht werden soll, so bleibt die Diode zunächst noch für eine Zeitdauer leitend, die der Größe der elektrischen Ladung entspricht, die an der Grenzschicht der Diode gespeichert ist, um dann plötzlich nichtleitend zu werden.

Fig. 5B verdeutlicht die zeitlichen Beziehungen, die zwischen dem Eingangsimpuls (α) und dem Ausgangsimpuls (b) bestehen, wobei die Verzögerungszeitspanne mit t_d bezeichnet ist. Die Verzögerungszeit läßt sich durch Einregulieren des Widerstands 501 so bemessen, daß sich der Phasenunterschied der sinusförmigen Spannungen in den Schwingungsgeneratoren 410 und 430 auf eine halbe Schwingungsperiode oder 180° beläuft.

Entsprechend der mit ultrahoher Geschwindigkeit erfolgenden Horizontalablenkung durch die Sinusschwingung ist eine sehr hochfrequente Horizontalablenkspannung erforderlich, und die erforderliche Verzögerungszeit ist entsprechend sehr kurz, was ein Einstellen der Verzögerungszeit beträchtlich erschwert. Bei der mit einer Stufenverzögerungsdiode aufgebauten Verzögerungsschaltung hingegen ist die Verzögerungszeit leicht einstellbar, indem man den Widerstand einreguliert. Soll jeder der Horizontalablenkelektroden 451 eine Spannung mit genau der gleichen Spannungsneigung zugeführt werden, so muß, wie oben in Zusammenhang mit F i g. 2 erläutert, das Produkt aus der Amplitude und der Winkelfrequenz der Sinusschwingung in jedem der Schwingkreise den gleichen Wert haben. Dies läßt sich durch ein Verändern der Impulsamplitude der den beiden Gittern 412 und 432 zugeführten Impulse erreichen. Es ist auch eine (nicht dargestellte) Ausführungsform möglich, bei der zwei gesonderte Stromquellen jeweils zwischen die Widerstände 416, 436 und Erde gelegt sind, wobei die Spannungen dieser Stromquellen so bemessen sind, daß der in Gleichung (3) formulierten Bedingung Genüge geleistet wird.

Für bestimmte Anwendungszwecke ist es zur Einstellung vorteilhaft, wenn nicht nur die Stromstärke, sondern auch die Frequenz verändert werden kann. Dafür wird in dem einen der Schwingkreise oder auch in beiden eine Spule mit veränderlicher Induktivität oder ein Drehkondensator vorgesehen. Die beiden Schwingungsgeneratoren müssen nicht gleich aufgebaut sein und können auch eine kompliziertere als die gezeigte Schaltung haben, soweit nur das Prinzip beibehalten wird. Die Phaseneinstellung der Horizontalablenkspannung kann in sehr einfacher Weise vorgenommen werden, da jede der Horizontalablenkelektroden an einen eigenen Schwingungsgenerator angeschlossen ist. Es genügt eine zeitliche Regelung der Triggersignale, wobei diese Regelung zudem in einfacher Weise unter Benutzung einer unkomplizierten Verzögerungsschaltung durchführbar ist. Schließlich sei noch erwähnt, daß an den Horizontalablenkelektroden im Gegensatz zu einem System, bei dem nur an die eine Ablenkelektrode eine Horizontalablenkspannung angelegt wird, während die andere geerdet ist, ein verdoppeltes Potentialgefälle erzielt ist, demgemäß die Ablenkgeschwindigkeit auf dem Schirm des Elektronenstrahloszillographen bei Erzeugung der sinusförmigen Horizontalablenkspannung durch den gleichen Generator bei gleicher Frequenz und gleicher Amplitude verdoppelt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Steuern der horizontalen Ablenkung des Elektronenstrahls in einem Elektronenstrahloszillographen, der ein Paar Horizontalablenkelektroden aufweist, die je mit dem Ausgang eines von¹ zwei Schwingungsgeneratoren verbunden sind, an die ausgehend von einem an eine beiden Schwingungsgeneratoren gemeinsame Trig- ίο gersignaleingangsklemme gelegten Signal zum Anstoßen der Schwingungsvorgänge zueinander gegenphasige Triggersignale gelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Schwingungsgeneratoren (210, 220; 410, 430) zum Erzeugen einer gedämpften Sinusschwingung einen Resonanzkreis aus mindestens einer Spule (215, 225; 415,435) und mindestens einem Kondensator (214, 224; 413, 414, 433, 434) aufweist und daß zwischen die gemeinsame Triggersignaleingangsklemme (250; 480) und einen der Schwingungsgeneratoren eine eine Phasenverschiebung von 180° bewirkende Verzögerungsschaltung (240; 490) geschaltet ist, während der andere Schwingungsgenerator unmittelbar an die Triggersignaleingangsklemme angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzkreis aus der Parallelschaltung einer Spule (215' bzw. 225) mit einem Kondensator(214 bzw. 224) besteht (F i g. 2).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzkreis aus einer Parallelschaltung eines Kondensators (413 bzw. 433) kleiner Kapazität mit der Reihenschaltung einer Spule (415 bzw. 435) und eines Kondensators (414 bzw. 434) großer Kapazität besteht (F i g. 4).