DE2032109C3 - Schaltungsanordnung für eine Bildwandlerröhre einer Schmierbildkamera - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei der Untersuchung schnell verlaufender Vorgänge

-'" macht man häufig sogenannte »Schmierbildaufnahmen«, die z. B. mit einer Plattenkamera dadurch hergestellt werden können, daß man die Platte bei geöffnetem Verschluß während des Ablaufes des zu untersuchenden Vorganges in der Bildebene verschiebt.

-'· Das zu untersuchende Objekt muß dabei im wesentlichen linienförmig oder durch eine spaltartige Blende begrenzt sein, und die Bewegung der Platte muß möglichst senkrecht zur Längsrichtung des Objektes verlaufen.

Bei modernen Schmierbildkameras wird anstelle der beweglichen Platte eine Bildwandlerröhre verwendet, in der das optische Bild des Untersuchungsobjektes in ein Elektronenbild umgewandelt wird, das durch elektrische Mittel sehr rasch über einen Leuchtschirm abgelenkt

'"· werden kann. Das Leuchtschirmbild wird dabei mit einer üblichen Kamera aufgenommen.

Zum Ablenken des Elektronenbildes über den Leuchtschirm der Bildwandlerröhre benötigt man ein sägezahnförmiges Signal, also z. B. sine linear ansteigende Spannung, die den Ablenkplatten der Bildwandlerröhre zugeführt wird, wenn diese für eine elektrostatische Ablenkung konstruiert ist, wie es z. B. bei der Bildwandlerröhre des Typs RCA-4449 A der Fall ist. Die Anstiegsgeschwindigkeit der Sägezahnspannung soll

·»' einstellbar sein, damit Vorgänge unterschiedlicher Dauer jeweils auf die volle nutzbare Breite des Bildschirms abgebildet werden können.

Während der Schmierbildaufnahme muß die Bildwandlerröhre außerdem durch einen Helltastimpuls an

'" einer Steuerelektrode, z. B. dem Steuergitter der Röhre, hellgetastet werden. Die Dauer des Helltastimpulses muß entsprechend der Abblendperiode bemessen werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe

" zugrunde, eine Schmierbildkamera mit einer Bildwandlerröhre anzugeben, bei der die Länge des Helltastimpulses durch das Ablenksignal derart gesteuert wird, daß sie unabhängig von der eingestellten Ablenkgeschwindigkeit automatisch den richtigen Wert hat.

^W) Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst

Bei der vorliegenden Schaltungsanordnung endet der

^M Helltastimpuls automatisch, wenn das sägezahnförmige Ablenksignal einen bestimmten Wert erreicht, so daß die (in Ablenkrichtung) gerechnete Breite des auf den Leuchtschirm der Bildwandlerröhre dargestellten

Schmierbildes unabhängig von der Ablenkgeschwindigkeit ist Für die Erzeugung symmetrischer Ablenkspannungen hoher Amplitude wird nur eine einzige Endröhre benötigt Außerdem hat die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung den Vorteil, daß alle Streukapazitäten einschließlich der Kapazität der Ablenkplatten der Bildwandlerröhre in die zur Erzeugung der sägezahnförmigen Ablenkspannung verwendete Miller-Kapazität eingehen, also keine den Frequenzgang beeinträchtigenden oder anderweitig störenden Wirkungen haben können.

Die Unteransprüche betreffen Weiterbildungen und bevorzugte Ausgestaltungen der Schaltungsanordnung gemäß Patentanspruch 1.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf das in der Figur der Zeichnung dargestellte Schaltbild näher erläutert

Der im oberen Teil der Zeichnung dargestellte Sägezahngenerator 10 ist nach Art eines Miller-Integrators aufgebaut und enthält als aktive Schaltungselemente ein Thyratron 12 sowie eine Hochvakuumpenthode 14. Das Thyratron 12 ist mil seinem Steuerf tter über einen Trenntransformator 16 mit einer Auslöseimpulsklemme 18 gekoppelt und mit seiner Anoden-Kathodenstrecke in der dargestellten Weise in Reihe mit einem Strombegrenzungswiderstand 20, einer für den Anodenstrom des Thyratrons in Flußrichtung gepolten Diode 22 und einem Kondensator 24 an eine Spannungsquelle angeschlossen, die aus einem Speicherkondensator 26 besteht, der über einen Ladewiderstand 28 mit einer nicht dargestellten Betriebsspannungsquelle verbunden ist. Dem Steuergitter des Thyratrons ist über die Primärwicklung des Trenntransformators 16 und einen Gitterwiderstand 30 eine geeignete Gittervorspannung zugeführt, die durch eine hochliegende Spannungsversorgungsschaltung 32 erzeugt wird, welche über einen Isoliertransformator 34 mit einer Wechselspannungsquelle, z. B. dem Netz, verbunden ist. Die mit der Kathode des Thyratrons 12 gekoppelte Anode der Diode 22 ist mit dem beweglichen Kontaktstück eines Umschalters 36 verbunden, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier feste Kontaktstücke hat, die jeweils über einen Widerstand 38a... 38c/ mit dem Steuergitter der Penthode 14 verbunden sind.

Das Steusrgitter der Penthode 14 ist außerdem über eine aus zwei Teilkapazitäten 40a, 406 bestehenden Miller-Kapazität mit der Anode der Penthode 14, ferner über einen relativ hochohmigen Widerstand 42 mit dem negativen Pol einer Lipannungsquelle. über einen Gitterwiderstand 44 mit der Hilfsspannungsversorgungseinhe.it 32, einer zu einer Ablenkelektrode der nicht dargestellten Bildwandlerröhre führenden Ausgangsleitung 46 und einem Spannungsteilerkondensator 48 verbunden. Die Anode der Penthode 14 ist mit einer zur anderen Ablenkelektrode der Bildwandlerröhre führenden Ausgangsleitung 49 und einem Anodenwiderstand 50 verbunden, der zum positiven Pol einer Vorspannungsquelle führt.

Der Verbindungspunkt der Teilkapazitäten 40a, 406 ist geerdet Das Schirmgitter der Penthode i4 erhält eine Schirmgittervorspannung von der Einheit 32, die außerdem eine durch ein Potentiometer 52 einstellbare positive Vorspannung an den VerbindiingSpunkt zwischen der Diode 22 und dem Kondensator 24 liefert

Der Heiltastimpulsgenerator 60 enthält als aktive Bauelemente zwei Thyrj vrons 62 und 64, Das Thyratron 62 ist ähnlich wie das Thyratron 12 geschaltet Seine

<■>

Steuerelektrode ist über einen Kondensator 66 mit der Auslöseimpulsklemme 18 und über einen Vorwiderstand 68 mit einer Vorspannungsquelle verbunden. Die Anoden-Kathodenstrecke des Thyratrons 62 ist in Reihe mit einem Strombegrenzungswiderstand 70, einer für den Anodenstrom in Flußrichtung gepolten Diode 72 und einem Kondensator 74 an eine aus einem Kondensator 76 bestehende Spannungsquelle angeschlossen. Der Kondensator 76 ist über einen Ladewiderstand 78 mit dem positiven Pol einer Spannungsquelle verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen der Diode 72 und dem Kondensator 44 ist an den Abgriff eines aus zwei Widerständen bestehenden, zwischen dem positiven Pol einer Spannungsquelle und Masse geschalteten Spannungsteiler 80 angeschlossen. Die Kathode des Thyratrons 62 ist mit einer zur Steuerelektrode der nicht dargestellten Bildwandlerröhre führenden Leitung 82, einem nach Masse führenden Kathodenwiderstand 84 und einem nach Masse führenden elektronischen Schalter 86 verbunden, der das Thyratron 64 enthält. D.-^es ist mit seiner Anode an die Leitung 82 angeschlossen und mit seiner Kathode über einen Kondensator 88 mit Masse verbunden. Die Kathode ist über einen Kathodenwiderstand 90 an eine negative Vorspannung angeschlossen Das G.iter des Thyratrons 64 ist mit dem Kondensator 48, einer Quelle für eine veränderliche negative Spannung, die einen Vorwiderstand 92 und ein Potentiometer 94 enthält, und einer nach Masse führenden Reihenschaltung aus zwei Kondensatoren 96 und 98 verbunden, von denen der Letztere durch einen verstellbaren Widerstand 99 überbrückt ist.

Die beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet fol gendermaßen:

Im Ausgangszustand sind die Röhren 12,14,62 und 64 gesperrt und die Speicherkondensatoren 16, 76 sowie die die Miller-Kapazität bildenden Kondensatoren 40a und 400 über die zugehörigen Ladewiderstände 28, 78, 42 bzw. 50 auf Spannungen geeigneter Größe aufgeladen.

Oie Erzeugung eines Schmierbildes auf dem Leuchtschirm der Bildwandlerröhre wird durch einen der Klemme 18 zugeführten positiven Auslöseimpuls eingeleitet. Dieser Auslöseimpuls gelangt über den Trenntransformator 14 an das Steuergitter de« Thyratrons 12 und über den Kopplungskondensator 66 an das Gitter des Thyratrons 62, die beide dadurch leitend werden.

Wenn das Thyratron 12 leitet, entlädt sich der Speicherkondensator 26 über den Strombegrenzungswiderstand 20. der Anoden-Kathoden-Strecke des Thyratrons 12. den Umschalter 36, einen der Widers'än de 38a ... 38dund die Penthode 14. Die Röhre 14 ist als Miller-integrator geschaltet, wobei der eingeschaltete Widerstand der Widerstände 38a ... 38c/als l.ade'viderstand und die Reinenschaitung der Kondensatoren 40a und 40b als Integrations- oder Miller-Kapazitat arbeiten. Bekanntlich tritt bei einem Miller-Integrator eine zeitproport'onale Entladung der Miller-Kapazität und damit ein linearer Abfall der Ausgangsspannung ein, wenn der Ladestrom (der durch den eingeschalteten Widerstand 38 fließt) konstant ist. DaP dieser Strom konstant ist, wird durch eine Begrcnzerschaltung gewährleistet, die aus der Diode 22 und dem Kondensator 24, darüber das Potentiometer 52 auf eine gewünschte Schwellwertspannung aufgeladen ist, besteht und dem Gitterkreis der Röhre 14 parallel liegt.

Eine Besonderheit der oben beschriebenen Miller-In-

tcgratorschallung besteht darin, daß nicht, wie üblich die Kathode der Röhre 14 geerdet ist, sondern der Verbindungspunkt der die Miller-Kapazität bildenden Teilkapazitäten 40a und 40b. Außerdem ist der gesamte übrige Aufbau der Ablenkschaltung massefrei aufge- ι baut, bzw. nur über genügend hohe Entkopplungswiderstände, wie die Widerslände 28, 42 Und 50, an feste Potentiale angeschlossen. Wenn dieTeilkapazitälen 40a und 406 unter Berücksichtigung der Streukapazilälen gleich groß sind, so wird eine symmetrische Aufteilung in der Entladespannung erzwungen, d. h., an den Ausgangsleitungen 46 Und 49 treten bezüglich Masse symmetrische Ablenkspannungen auf.

Die Geschwindigkeit der Ablenkung wird in erster Linie durch den mittels des Umschalters 36 eingestellten ii Widerstand 38 bestimmt. Zum Abgleich oder zur Korrektur der Ablenkgeschwindigkeit kann außerdem dip ρ Kondensator 24 der Begrenzerschaltung 22. 24 liegende Spannung mittels des Potentiometers 52 eingestellt werden.

Gleichzeitig mit der Auslösung der Ablenkspannung wird, wie erwähnt, auch das Thyratron 62 durch den Auslöseimpuls gezündet. Wenn das Thyratron 62 leitet, entlädt sich der Kondensator 76 über den Strombegrenzungswiderstand 70, die Anoden-Kathoden-Strecke 62 y, und die Strombegrenzerschaltung aus der Diode 72 und dem Kondensator 74, so daß die Spannung an der mit der Kathode des Thyratrons 62 verbunden, zum Steuergiuer der Bildwandlerröhre führenden Leitung 82 auf einen konstanten positiven Wert springt, in Hierdurch wird die Bildwandlerröhre hellgetastet. Wenn nun die Amplitude der Ablenkspannung einen bestimmten Wert erreicht hat, was einer bestimmten Länge des Schmicrbildcs auf dem Leuchtschirm der Bildwandlerröhre entspricht, wird die Hclltastspannung vom Steuergitter der Bildwandlerröhre wie folgt abgeschaltet:

Über den aus den Kondensatoren 48, 96 und 98 bestehenden kapazitiven Spannungsteiler wird ein vorgegebener Bruchteil der positiv verlaufenden Abienkspannung von der Ausgangsleilung 46 auf das über den Widerstand 92 negativ vorgespannte Gitter des Thyratrons 64 gekoppelt. Sobald die Zündspannung erreicht ist, wird das Thyratron 64 leitend, dessen Kathode mit dem über den Widerstand 90 negativ aufgeladenen Kondensator 88 verbünden ist. Die Spannung auf der Leitung 82 fällt daher abrupt zunächst auf einen negativen Wert sb und kehrt sⁿätcr dann suf Null zurück. Die Bildlänge, die rückwirkungsfrei mittels des Potentiometers 94 eingestellt werden kann, ist daher unabhängig von der eingestellten Ablenkgeschwindigkeit.

Mit dem Potentiometer 99 kann die Zündverzögerung des Thyratrons 64 kompensiert werden, die sonst eine gewisse Abhängigkeit der Helltastimpulslänge von der Ablenkgeschwindigkcit zur Folge haben würde.

Anstel'tf der erwähnten Elektronen- und Ionenröhren können selbstverständlich auch entsprechende Halbleiterbauelemente verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Palentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Betrieb einer eine Intensitätssteuerelektrode und Ablenkelektroden aufweisenden Bildwandlerröhre einer Schmierbildkamera, mit einem an die Intensitätssteuerelektrode angeschlossenen Impulsgenerator zum Erzeugen eines Helltastimpulses mit Vorder- und Rückflanke, und mit einer an die Ablenkelektroden angeschlossenen Ablenkschaltung, die einen Sägezahngenerator zum Erzeugen einer sägezahnförmigen Spannung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Heiltastimpulsgenerator (60) eine einen lediglich die Vorderflanke des Helltastimpulses bildenden Spannungssprung liefernde Spannungssprunggeneratorschaltung (62.. .80) und einen mit dem Sägezahngenerator (10) gekoppelten, bei einer vorgegebenen Amplitude der Sägezahnspannung schließenden spannungsgesieuerten Schalter (64) enthält, der Jem Ausgang (82) der Spannungstprunggeneratorschakung parallel geschaltet ist und beim Schließen die Rückflanke des Helltastimpulses erzeugt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungssprunggeneratorschaltung ein aktives elektronisches Schalterelement (62) enthält, dessen Eingang mit einer Auslösesignalklemme (18) gekoppelt ist und dessen gesteuerte Stromstrecke in Reihe mit einer Spannungsstabilisatorschaltung (72, 74, 80), an der der Spannungsspr.'ng abnehmbar ist, an eine Spannungsquelle (76) angeschlossen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daü der spannungsgesteuerte Schalter ein aktives elektror..sches Schalterelement (64) enthält, dessen steuerbare Stromstrecke dem Ausgang des Spannungssprunggenerators parallel geschaltet ist und dessen Steuerelektrode über einen Spannungsteiler (48, 96, 98) mit dem Sägezahngenerator (10) gekoppelt ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß der Spannungsteiler einen !wischen die Steuerelektrode des spannungsgesteuerten Schalters (64) und den Sägezahngenerator (10) geschalteten Kondensator (48), zwei in Reihe miteinander zwischen die Steuerelektrode und Masse geschaltete weitere Kondensatoren (96, 98) sowie einen einstellbaren Widerstand (99) enthält, der zwischen Masse und den Verbindungspunkt der beiden letztgenannten Kondensatoren geschaltet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode des spanniingsgesteuerten Schalters (64) mit einer einstellbaren Vorspannungsquelle (92,94) gekoppelt ist.

6 Schallungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Sägezahngenerator aus einer Miller integratorschaltung besteht, die eine Konstantstromquelle und ein aktives elektroni- $( hes Bauelement enthält, zwischen dessen Steuerelektrode und Ausgangselektrode eine Miller-Kapazität geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Miller-Kapazität aus zwei in Reihe geschalteten Te'ilkapazitäten (40a, 46b) besteht, deren Verbindungspunkt an Masse liegt, und daß die Ablenkanordnung der Bildwandlerröhre mit den Masse abgewandten Klemmen der Teilkapazitäten gekoppelt ist.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquelle ein elektrisches Schalterelement (12) enthält, das in Reihe mit einer Spannungsstabilisierungsschaltung (22,24,52) an eine Spannungsquelle (26) angeschlossen ist.

S. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsstabilisierungsschaltung eine Reihenschaltung aui einer Diode (22, 72) und einem Kondensator (24, 74), der an eine gegebenenfalls einstellbare Ladespannungsquelle (52,80) angeschlossen ist, enthält