DE2555222A1 - Verzoegert arbeitendes ablenksystem fuer einen oszillograpaphen - Google Patents

Description

DiPL-ING. KLAUS NEUBECKER

Patentanwalt O C Γ Γ ο η -y

4 Düsseldorf 1 · Schadowplatz 9

Dr.-Ing. Ernst Stratmann Patentanwalt

Düsseldorf, 8. Dez. 1975 PF 2331
7575

Tektronix, Ine.

Beavertony Oregon, V. St. A.

Verzögert arbeitendes Ablenksystem
für einen Oszillographen

Die Erfindung betrifft ein verzögert arbeitendes Ablenksystem für einen Oszillographen.

Bei Zweistrahl-Oszillographen, die verzögernde und verzögerte Auslenkungen aufweisen, wird die verzögernde Auslegung, im folgenden als Hauptausienkung bezeichnet, entweder automatisch oder durch irgendein elektrisches Ereignis ausgelöst, während gleichzeitig ein torgesteuertes Signal zur Einschaltung des Elektronenstrahls sowie ein Sägezahn-Ablenksignal erzeugt werden, um den Elektronenstrahl in der Kathodenstrahlröhre einzuschalten und diesen über den Sichtschirm der Kathodenstrahlröhre gleichförmig abzulenken und dadurch eine Sichtdarstellung zu liefern. Die HauptSägezahnablenkung wird einem Trigger-Aufnahmeschaltkreis zugeführt, um ein Triggersignal zur Auslösung der verzögerten Ablenkung zu erzeugen.

Der Trigger-Aufnahmeschaltkreis umfaßt gewöhnlich einen Vergleicher mit zwei Eingangsanschlüssen, an die eine einstellbare Bezugsspannung sowie eine linear ansteigende verzögernde Sägezahn-Ablenkspannung angelegt werden, üblicherweise wird ein lineares Potentiometer mit zehn Umdrehungen verwendet,

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das Verzögerungszeit-Multiplikator genannt wird, um die einstellbare Bezugsspannung für den Vergleicher zu liefern, wobei der Verzögerungszeit-Multiplikator gewöhnlich eine Ableseskala besitzt, die hinsichtlich der Gesamtamplitude des Hauptablenk-Sägezahnsignals so geeicht ist, daß die Ablesung die Zeitdifferenz zwischen dem Beginn der Hauptablenkung und dem Punkt liefert, an dem die Verzögerungsablenkung ausgelöst wird, siehe z. B. die US-Patentschrift 3 551 733.

Wenn die verzögerte Ablenkung ausgelöst wird, werden ein sägezahnförmiges Ablenksignal sowie ein Einschalt-Torsignal in im wesentlichen der gleichen Weise erzeugt, wie es bei der Hauptablenkung der Fall war, um eine verzögerte Ablenkdarstellung zu liefern.

Die Arbeitsweise eines Zweistrahl-Oszillographen ist gewöhnlich die folgende: In dem Betriebszustand für Hauptablenkung wird eine elektrische Erscheinung in Wellenformdarstellung beobachtet, wobei der Beobachter diese Wellenform in größeren Einzelheiten zu untersuchen wünscht. Er wählt einen Betriebszustand für intensivierte Betrachtung aus, wodurch die Elektronenstrahl -Einschalt-Verknüpfungsglieder der Hauptablenkung und der verzögerten Ablenkung algebraisch zueinander addiert werden, so daß die Hauptablenkung mit normaler Intensität erscheint, während die relative Zeitstellung der verzögerten Ablenkung als ein helleres Segment oder eine hellere Zone über der Haupt-Ablenkdarstellung erscheint. Durch Drehen des Einstellknopfes für den Verzögerungszeit-Multiplikator kann der Beobachter das intensivierte Segment bewegen, um den Auslösepunkt der verzögerten Auslösung an irgendeiner Stelle der Länge der Hauptablenkung auszuwählen. Die Länge des intensivierten Segmentes kann ausgedehnt oder zusammengezogen werden, indem die Ablenk-Geschwindigkeit der verzögerten Ablenkung geändert wird. Nachdem der Beobachter die jeweilige Erscheinung, die er genau zu untersuchen wünscht, intensiviert und die geeignete Ablenkrate ausgewählt hat, wird der verzögerte Ablenk-Darstellungsbetrieb eingeschaltet und die ausgewählte

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Erscheinung auf dem Bildschirm beobachtet.

Die Genauigkeit der Zeitintervall-Messung gemäß den oben geschilderten Systemen ist abhängig von mehreren Variablen, z. B. von der Linearität der Hauptablenkung, von der Linearität des Verzögerungszeit-Multiplikatorpotentiomters, von der Einstellknopf-Ablese-Auflösung und von der Skalen-Ablese-Genauigkeit. Die Flexibilität eines derartigen Systems unterliegt menschlichen Irrtümern und ist auch noch außerordentlich begrenzt, weil die Zeitintervall-Messung nur hinsichtlich des Beginns der Hauptablenkung vorgenommen werden kann.

Ein Versuch zur Verbesserung der Flexibilität der Zeitintervall-Messungen bestand in einem Zweipunkt-Anzeigesystem, bei dem zwei Steuerungen vorgesehen sind: Ein Steuerungssystem zur Bewegung beider Punkte auf der Hauptablenkung, ein zweites Steuerungssystem zur Einstellung der Trennung zwischen den Punkten. Dadurch wurde es möglich, die Zeitintervall-Messungen zwischen zwei beliebigen interessierenden Punkten auf der Hauptablenkdarstellung vorzunehmen, statt nur zwischen dem Beginn der Hauptablenkung und einem einzigen interessierenden Punkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verzögert arbeitendes Ablenksystem für einen Oszillographen zu schaffen, bei dem eine höhere Meßgenauigkeit für die Zeitdifferenz zwischen zwei dargestellten Ereignissen und eine direkte Ablesung dieser Zeitdifferenz möglich wird. Zweckmäßigerweise sollten dabei zwei getrennte Teile der Ablenkung "vergrößert" werden, um die vergrößerten Ereignisse gleichzeitig bezüglich der Bezugsablenkung darstellen zu können, auf der die vergrößerten Ereignisse durch intensiver dargestellte Segmente angedeutet werden.

Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.

Das erfindungsgemäß verzögert arbeitende Ablenksystem, das in einem Zweistrahl-Oszillographen vorgesehen wird, besitzt

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herkömmliche, auf Zeitbasis arbeitende Ablenkgeneratoren für die Hauptablenkung und für die verzögerte Ablenkung, wobei zwei herausgehobene Zonen von besonderem Interesse auf der Hauptablenkung untersucht werden können. Erfindungsgemäß können verzögerte Ablenkungen für jede verstärkte Zone vorgesehen sein, indem eine alternierende Ablenkfolge verwendet wird, wobei durch eine digitale Anzeige genaue Zeitintervall-Messungen erleichtert werden.

Der vorgesehene Triggeraufnahme-Schaltkreis, der die Auslösung für die verzögerte Ablenkung veranlaßt, umfaßt vorzugsweise einen ersten und einen zweiten Spannungsvergleicher, denen die Sägezahnspannung der Hauptablenkung zugeführt wird. Weiterhin sind zwei geeignete Bezugsspannungsgeneratoren vorgesehen, um für die entsprechenden Vergleicher einstellbare Bezugsspannungspegel zu erzeugen, so daß dann, wenn die Sägezahnspannung der Hauptablenkung durch den ausgewählten Bezugsspannungspegel hindurchläuft, der entsprechende Vergleicher schaltet und dabei ein Ausgangssignal liefert, das die verzögerte Ablenkung auslösen kann. Die Bezugsspannungsgeneratoren sind im Tandem angeschlossen, so daß bei Einstellung des ersten Spannungsgenerators beide Bezugspegel gleichartig und gleichzeitig eingestellt werden, während bei Einstellung des zweiten Spannungsgenerators der zweite Bezugsspannungspegel bezüglich des ersten Bezugsspannungspegels eingestellt wird. Ein gemäß der Hauptablenkung geeichtes Digitalvoltmeter liefert eine direkte Ablesung der Zeitdifferenz zwischen zwei ausgewählten Punkten, indem die Spannungsdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Bezugsspannungspegel gemessen wird.

Eine andere Darstellungsart erleichtert die Wiedergabe der Hauptablenkung und beider verzögerter Ablenkungen in einer einzigen Darstellung, wobei die relativen Zeitstellungen der beiden verzögerten Ablenkungen aus der, Hauptablenkung als ein Paar verstärkter Zonen erscheint. Ein alternierender Verknüpfungs-Schaltkreis erhält Torsteuersignale sowohl von der Hauptablenkung wie von den verzögerten Ablenkungen und bewirkt

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eine geeignete Aufeinanderfolge für das Anlegen der Ablenkgenerator-Ausgänge (nämlich der Sägezahn-Ablenksignale und der zugehörigen Elektronenstrahl-Einschaltsignale) an die Kathodenstrahlröhre.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Äusführungsbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Dabei ist zu beachten, daß die dargestellten Ausführungsbeispiele beim praktischen Gebrauch verändert werden können, um sie den gegebenen Verhältnissen optimal anzupassen.

Es zeigt:

Fig. 1 ein ins einzelne gehendes Blockdiagramm des erfindungsgemäßen, verzögert arbeitenden Ablenksystems;

Fig. 2 ein detailliertes schematisches Diagramm der Verzögerungsaufnahme-Schaltkreise ;

Fig. 3 eine Darstellung von Wellenformen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Ablenksystems;

Fig. 4 eine typische Oszillographendarstellung, die mit einem erfindungsgemäß arbeitenden Ablenksystem erzeugt wurde;

Fig. 5 ein detailliertes Diagramm der alternierenden Verknüpfungsschaltung; und

Fig. 6 ein detailliertes Schema einer anderen Ausführungsform des Verzögerungsaufnahme-Schaltkreises.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäß verbessertes verzögert arbeitendes Ablenksystem dargestellt, das einen Hauptablenk-Schaltkreis oder verzögernden Ablenk-Schaltkreis 10 sowie einen verzögert arbeitenden Ablenk-Schaltkreis 12 umfaßt,

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— D ~

die Teile eines Oszillographen sind, der außerdem noch eine Kathodenstrahlröhre 14 aufweist. Die Kathodenstrahlröhre besitzt horizontale Ablenkplatten 16, die von einem Horizontal-Verstärker 18 betrieben werden, sowie vertikale Ablenkplatten 20, die mit einem vertikalen Verstärker 22 verbunden sind. Der Horizontalverstärker 18 erhält seinen Eingang vom Schalter-Schaltkreis 24, der zwischen den Ausgängen des Hauptablenk-Schaltkreises 10 bzw. des verzögert arbeitenden Ablenk-Schaltkreises 12 wählt. Eine darzustellende Eingangswellen-Signalform wird in geeigneter Weise einem Anschluß 26 zugeführt, der den Eingang für den Vertikalverstärker 22 darstellt, wodurch der Elektronenstrahl 28 veranlaßt wird, sich vertikal über den Bildschirm 30 der Kathodenstrahlröhre zu bewegen, während die horizontalen Ablenkplatten 16 den Elektronenstrahl veranlassen, sich horizontal über den Bildschirm 30 zu bewegen, um in üblicher Weise eine zeitliche Ablenkung zu bewirken.

Die Kathodenstrahlröhre 14 umfaßt auch ein Steuergitter 32 und eine Kathode 34, die mit dem Z-Achsen-Schaltkreis 36 verbunden ist, um die Vorspannungsbedingungen von Kathode und Gitter zu steuern, um damit zu erreichen, daß der Elektronenstrahl 28 zu bestimmten Zeiten erzeugt, zu anderen Zeiten jedoch unterdrückt wird. Z. B. wird der Elektronenstrahl abgeschaltet oder unterdrückt während des Rücklaufintervalls zwischen den Zeitbasisablenkungen.

Der Hauptablenk-Schaltkreis 10 umfaßt einen Auslöse-Schaltkreis 40, der einen Triggereingang am Anschluß 42 aufnimmt, der über einen geeigneten Triggeraufnahme-Schaltkreis von dem Eingangssignal abgeleitet werden kann. Der Trigger-Schaltkreis 40 kann zweckmäßigerweise einen Spannungshöhen-Vergleicher und einen Wellenform-Steigungsauswähler umfassen, wie es in der Oszxllographentechnik üblich ist. Bei einem auswählbaren Punkt auf der Eingangswellenform wird ein Triggersignal durch den Trigger-Schaltkreis 40 erzeugt und einem Hauptablenk-Verknüpfungsglied 44 zugeführt, das zweckmäßigerweise ein Multivibrator-Schaltkreis oder ein digital arbeitender

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Verknüpfungs-Schaltkreis sein kann. Das Hauptab1enk-Verknüpfungsglied 44 erzeugt ein Torsteuersignal, um den Hauptablenkgenerator 46 einzuschalten. Das Torsteuersignal 46 wird auch dem Z-Achsen-Schaltkreis 36 zugeführt, um den Elektronenstrahl 28 in einer noch zu erläuternden Weise einzuschalten. Der Hauptablenkgenerator 44 umfaßt gewöhnlich einen Miller-Integrator, der einen zeitsteuernden Schaltkreis oder einen zeitkonstanten Schaltkreis aufweist, wie beispielsweise eine Kombination aus Kondensator und Widerstand, und eine lineare Sägezahnspannung 48 erzeugt.

Ein zeitsteuernder Schalter 50 ermöglicht die Auswahl der Werte für den Kondensator und den Widerstand, um so die Ablenkrate zu verändern, d. h. die Steigung und Dauer der Wellenform 48. Die Wellenform 48 hat eine Dauer, die der einen Breite des Bildschirms 30 entspricht, so daß der Bildschirm 30 mit einem genauen Gitternetz versehen werden kann, um eine graphische Analyse einer dargestellten Wellenform zu erleichtern. Der zeitsteuernde Schalter 50 ermöglicht dann die Auswahl der Ablenkraten, die in Zeiteinheiten pro Gitterteilung geeicht ist, um eo eine weite Auswahl für die Zeit zu ermöglichen.

Wenn die Sägezahn-Wellenform 48 einen bestimmten Wert erreicht, kehrt das Hauptablenk-Verknüpfungsglied 44 in seinen Ursprungszustand zurück und der Sägezahn endet in der gewöhnlichen Weise. Am Ende der Sägezahn-Wellenform 48, die von dem Hauptablenkgenerator 46 erzeugt wird, wird der Unterdrückungs-Schaltkreis 52 aktiviert, um eine Auslösung des Hauptablenk-Verknüpfungsgliedes 44 zu verhindern, bis die Schaltkreise des Ablenkgenerators 1O sich vollständig wieder auf ihre ursprünglich festgelegten Pegel erholt haben. Der Unterdrückungs-Schaltkreis 52 kann in geeigneter Weise einen astabilen Multivibrator umfassen, der einen unstabilen Zustand besitzt, dessen Periode durch einen einstellbaren Kondensator festgelegt wird, der hinsichtlich des zeitsteuernden Schalters 50 abgeglichen ist.

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Der bis hierher beschriebene Hauptablenk-Schaltkreis 10 ist bekannt, es sei beispielsweise auf die US-Patentschriften 2 769 904, 2 769 905, 3 215 948 und Re 26 333 verwiesen.

Der verzögert arbeitende Ablenk-Schaltkreis 12 umfaßt ein verzögertes Ablenk-Verknüpfungsglied 60, einen verzögerten Ablenkgenerator 62 und einen Zeitsteuerschalter 64, wobei es sich um Schaltkreise der gleichen Art handelt, wie sie bei dem entsprechenden Hauptablenkgenerator 10 verwendet werden, und diese Schaltkreise auch in ganz ähnlicher Weise arbeiten. Entsprechend einer besonders günstigen Betriebsweise der vorliegenden Erfindung wird das verzögerte Ablenk-Verknüpfungsglied 60 aufgrund eines Schaltsignals von der Verzögerungs—Aufnahmeschaltung ausgelöst, die noch in den folgenden Absätzen erläutert wird, und der verzögerte Ablenkgenerator wird eingeschaltet, um eine lineare Sägezahnspannung 66 zu erzeugen, deren Anstiegsrate von dem Zeitsteuerschalter 64 festgelegt wird. Die verzögerte Ablenkschaltung kann aufgrund eines Triggersignals ausgelöst werden, das dem Eingangsanschluß 68 zugeführt wird, um eine unabhängige Zweistrahl-Arbeitsweise zu erreichen, in welchem Falle ein Auslöse-Schaltkreis 70, der gestrichelt dargestellt und mit dem Trigger-Schaltkreis 40 identisch ist, erforderlich wird. Ein entsprechender Betriebsschalter ermöglicht dann eine Auswahl der Signalquelle, von der der verzögerte Ablenkgenerator 60 aktiviert wird.

Der Verzögerungs-Aufnahmeteil der Fig. 1 umfaßt einen ersten Verzögerungs-Aufnahmeschaltkreis 72 und einen zweiten Verzögerungs-Auf nahmeschaltkreis 74, die alternierend durch Signale 76 eingeschaltet und unterdrückt werden, die von der alternierenden Verknüpfungsschaltung 78 erzeugt wird. Die alternierende Verknüpfungsschaltung 78 erhält das Hauptablenk-Torsteuersignal an seinem einen Eingang und zählt dieses Signal mit einem Faktor von vier abwärts, um ein unterdrückendes bzw. einschaltendes Signal 76 zu erzeugen. Z. B. wird der einschaltende Teil des Signals 76 dem ersten Verzögerungs-Aufnahme-Schaltkreis 72 während zweier Ablenkperioden zuge-

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führt, während der zweite Verzögerungs-Ablenk-Schaltkreis 74 unterdrückt wird, dann wird der unterdrückende Teil des Signals 76 dem ersten Verzögerungs-Aufnahme-Schaltkreis 72 während zweier Ablenkperioden zugeführt, während der zweite Verzögerungs-Aufnahme-Schaltkreis 74 eingeschaltet wird. Wie noch im folgenden deutlich wird, soll damit erreicht werden, daß zwischen der Hauptablenkung und einem Paar von verzögerten Ablenkungen eine alternierende Darstellung ermöglicht wird. Der alternierende Verknüpfungs-Schaltkreis benutzt auch das Hauptablenk-TorSteuersignal, um ein schaltendes Signal abzuleiten und dem Ausgangsschalter-Schaltkreis 24 zuzuführen und das Durchfließen entweder der Hauptablenk-Wellenform 48 oder der verzögerten Ablenk-Wellenform 66 zu erleichtern, die dem Horizontalverstärker 18 zugeführt werden sollen. Zwei zusätzliche Funktionen des alternierenden Verknüpfungs-Schaltkreises sind die, Einschaltsignale für den Elektronenstrahl zu liefern, die von den Hauptablenk-Verknüpfungsglieäern wie auch von den verzögerten Ablenk-Verknüpfungsgliedern abgeleitet werden, um sie dem Z-Achsen-Schaltkreis 36 zuzuführen, sowie eine Y-Achsen-Hilfsspannung zu erzeugen, die mit jeder Hauptablenkung und jeder zweiten verzögerten Ablenkung zusammenfällt, um eine vertikale Trennung der Hauptablenkung und der verzögerten Ablenkungen zu erzeugen. Die alternierende Verknüpfungsschaltung 78 wird nach einer vollständigen Erläuterung der Verzögerungs-Aufnahmeschaltung noch in Einzelheiten dargestellt.

Der erste Verzögerungs-Aufnahme-Schaltkreis 72 und der zweite Verzögerungs-Aufnahme-Schaltkreis 74 erhalten gleichzeitig die Sägezahn-Wellenform 48 von dem Hauptablenk-Generator 46 und vergleichen diese mit zwei einstellbaren Bezugsspannungspegeln, 0(V₁ und OC(V₁ + V₂), um aufgrund dessen ein Ausgangssignal zu erzeugen, wenn die Sägezahnspannung 48 durch den Bezugsspannungspegel hindurchläuft. Das so erzeugte Ausgangssignal wird dem verzögerten Ablenk-Verknüpfungsglied 6O zugeführt, um die verzögerte Ablenk-Sägezahnspannung 66 zu erzeugen. Wie schon erwähnt wurde, wird nur ein Verzögerungs-Auf-

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nahme-Schaltkreis zu jeder Zeit eingeschaltet, so daß nur eine verzögerte Ablenkung während eines Hauptablenk-IntervalIs ausgelöst wird.

Die einstellbaren Bezugspannungspegel werden in der folgenden Weise erzeugt: Ein erstes Potentiometer 80 ist zwischen zwei geeigneten Spannungen, +V und -V, angeschlossen, wodurch über dem Widerstand eine Spannung erzeugt wird. Ein Schleiferarm wählt eine Spannung V₁ aus und liefert sie an den Verstärker 84, um eine Spannung OCV₁ an dessen Ausgang zu erzeugen, die proportional zu V₁ ist. Der Einstellbereich für OCV₁ reicht vorzugsweise von einem kleinsten Wert der Wellenform 48 bis zu dessen maximalem Wert, so daß ein Spannungsvergleich mit jedem Punkt der Wellenform 48 stattfinden kann. In ähnlicher Weise ist ein zweites Potentiometer 90 zwischen den Spannungen +V und -V angeschlossen, dessen Schleiferarm 92 eine auswählbare Spannung V₂ liefert, die einem Verstärker 94 zugeführt wird, der wiederum eine Spannung {XV' an seinem Ausgang erzeugt, die proportional zu V« ist. Die Verstärkungsfaktoren der Operationsverstärker 84 und 94 besitzen vorzugsweise identische Kennlinien, so daß für entsprechende Punkte an den Potentiometern 80 und 90 OtV₁ = OCV₃ ist.

Zwei Widerstände 100 und 102 mit gleichen Widerstandswerten sind zwischen den Ausgängen der Operationsverstärker 84 und 94 in Serie angeschlossen, so daß eine Spannung mit einem Wert (0(1/2V₁ + CX 1/2V₂) an ihrem Verbindungspunkt erscheint, die einem Operationsverstärker 104 zugeführt wird, der zwei Rückführungswiderstände 106 und 108 mit gleichen Widerstandswerten aufweist, um einen Verstärkungsfaktor von 2 an seinem Ausgang zu erzeugen und eine Bezugsspannung OC (V₁ +V₂) zu liefern.

Aus dem Vorangegangenen ist zu erkennen, daß die Einstellung des Potentiometers 80 eine gleichartige Einstellung beider Bezugsspannungspegel 0(V₁ und 0((V₁ + V₃) bewirkt, während die Einstellung des Potentiometers 90 nur den Bezugsspannungspegel OC(V. + V₃) beeinflußt. Aus diesem Grunde kann das

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Potentiometer 80 als "Zweizonen-Steuerung" und das Potentiometer 90 als "Zonentrennungs-Steuerung" bezeichnet werden. Da die Wellenform 48 außerdem eine lineare Sägezahnspannung ist, um eine lineare Zeitbasis zu liefern, ist die Differenz tXV~ direkt proportional zur Zeitdifferenz zwischen den beiden Durchlaufpunkten der Wellenform 48 durch die zwei Bezugsspannungspegel. Aus diesem Grunde kann die Spannung OCV„ einem Digitalvoltmeter 110 zugeführt werden, das eine direkte Ablesung des Zeitintervalls zwischen den Verzögerungs-Aufnahmepunkten auf"der Hauptablenk-Wellenform liefert. Die Anzeige kann mittels lichtemittierender Dioden oder auch durch eine Zeichenauslesung mittels der Kathodenstrahlröhre erfolgen. Das Digitalvoltmeter 110 kann von dem zeitsteuernden Schalter für die Hauptablenkung 50 entsprechende Eichinformationen erhalten, um sicherzustellen, daß die Zeitskala der Ablesung der Ablenkrate entspricht.

Die Einzelheiten der Verzögerungs-Aufnahme-Schaltkreise 72 und 74 sind in Fig. 2 darstellt. Der Verzögerungs-Aufnahme-Schaltkreis 72 umfaßt Transistoren 130 und 132, die als Spannungsvergleicher geschaltet sind. Der Kollektor des Transistors 132 ist über einen Lastwiderstand 134 mit einer geeigneten Quelle für eine Gleichspannung +V verbunden, während der Kollektor des Transistors 130 mit einem Ausgangsanschluß 60* verbunden ist, der wiederum mit dem bereits besprochenen verzögerten Ablenk-Verknüpfungs-Schaltkreis verbunden ist. Die gemeinsamen Emitter der Transistoren 130 und 132 sind mit dem Kollektor des Transistors 136 verbunden, dessen Emitter über einen Widerstand 138 mit einer Quelle für negative Gleichspannung -V verbunden ist. Die Basis des Transistors 136 ist mit einem Eingangsanschluß 78' verbunden, der einen Ausgang des schon erwähnten alternierenden Verknüpfungs-Schaltkreises darstellt. In ähnlicher Weise umfaßt der Verzögerungs-Aufnahme-Schaltkreis 74 zwei Transistoren 150 und 152, die als Spannungsvergleicher geschaltet sind. Der Kollektor des Transistors 152 ist mit einer geeigneten Quelle für eine positive Gleichspannung +V über einen Lastwiderstand 154 verbunden,

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während der Kollektor des Transistors 150 mit dem Ausgangsanschluß 60' verbunden ist. Die gemeinsamen Emitter der Transistoren 150 und 152 sind mit dem Kollektor des Transistors 156 verbunden, dessen Emitter über einen Widerstand 138 mit der Quelle für eine negative Gleichspannung -V verbunden ist. Die Basis des Transistors 156 liegt an einem Eingangsanschluß 78", der so angeschlossen ist, daß er einen Ausgang des alternierenden Verknüpfungs-Schaltkreises erhält, der komplementär zu dem Ausgang ist, der von dem Anschluß 78' aufgenommen wird.

Die Basen der Transistoren 130 und 150 sind miteinander verbunden und an einen Eingangsanschluß 46' angeschlossen, der die Hauptablenk-Wellenform 48 aufnimmt. Die Basen der Transistoren 132 und 152 sind entsprechend mit Eingangsanschlüssen 84' und 104¹ verbunden, an die die Bezugsspannungen OCV₁ und OC (V₁ + V_) angelegt werden.

Ein vollständiger Zyklus der Verzögerungs-Aufnahme-Schaltkreise und die verzögerte Ablenk-Spannungserzeugung wird nunmehr in Verbindung mit den in Fig. 3 dargestellten Wellenformen erläutert. Die Hauptereignisse des dargestellten Zyklus sind als Zeiten T_Q bis T.g dargestellt. Vor der Zeit T_Q ist der Konstant-Stromquellen-Transistor 136 durch eine an den Anschluß 78' anliegende negative Spannung abgeschaltet, während der Konstant-Stromquellen-Transistor 156 leitet, und zwar wegen der am Anschluß 78" liegenden positiven Spannung. Da keine Stromquellen an den Emittern der Transistoren 130 und 132 liegen, sind diese abgeschaltet. Die Basis des Transistors 152, an der eine Spannung (X(V₁ + V_) liegt, ist hinsichtlich der Basis des Transistors 150 positiv, an die V_Q (der Bezugsspannungspegel der Hauptablenk-Sägezahn-Wellenform) angelegt ist. So fließt der gesamte von der positiven Versorgung +V stammende und durch den Transistor 156 laufende Strom in Ruhe durch den Transistor 152 und den Widerstand,154.

Zur Zeit T- endet die Hauptablenkung und löst die ünterdrükkungsperiode zwischen den zwei Torsteuersignalen aus. Während

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die Hauptablenk-Torsteuer-Wellenform B negativ wird, um den Elektronenstrahl 28 abzuschalten, wird die erste einschaltende und unterdrückende Aufnahme-Wellenform C am Anschluß 78' positiv, um den Konstant-Stromquellen-Transistor 136 einzuschalten , während die Wellenform D am Anschluß 78" negativ wird, um die Transistoren 150, 152 und 156 abzuschalten. Während die Spannung OCV₁ am Anschluß 84' und an der Basis des Transistors 132 im gesamten Bereich von V_ bis +V auf der Wellenform A eingestellt werden kann, sei angenommen, daß zu Erläuterungszwecken diese Spannung OCV₁ bei ungefähr einem Drittel des Weges zwischen V_Q und +V liegt. Da die Hauptablenkung beendet wurde und die Hauptablenk-Spannung bei V₀ stabilisiert ist, ist die Basis des Transistors 132 positiv hinsichtlich der Basis des Transistors 130, so daß der Transistor 132 leitet und der Transistor 130 abgeschaltet ist.

Zur Zeit T₁ wird die Hauptablenkung ausgelöst und die Sägezahnwellen form A beginnt ihren linearen Anstieg in Richtung auf +V. Zu dieser Zeit wird die Torsteuer-Wellenform B positiv, um den Elektronenstrahl 28 einzuschalten. Zur Zeit T₂ läuft die linear ansteigende Sägezahn-Well,enform A durch den Bezugsspannungspegel Οςν.. und der Vergleicher 72 schaltet, wobei nunmehr der Transistor 130 leitet und der Transistor 132 abgeschaltet ist. Dieser Schaltvorgang führt zu einer negativ verlaufenden Kante der Aufnähme-Ausgangs-Wellenform E am Anschluß 60', um die verzögerte Auslenkung und die Torsteuer-Wellenformen G bzw. H auszulösen.

Die Dauer der verzögerten Ablenkung ist in Fig. 3 in der Weise dargestellt, daß sie viel kürzer ist als die Dauer der Hauptablenkung, und dies ist auch eine normale Erscheinung beim Betrieb der verzögerten Ablenkung. Die schnellere Anstiegsrate der verzögerten Wellenform ermöglicht eine Ausdehnung irgendeines Ereignisses auf der Zeitskala, das auf •der Hauptablenkung eng erscheint. Die Haupttorsteuer-Wellenform B und die verzögerte Torsteuer-Wellenform H werden algebraisch addiert, um das Z-Achsen-Signal I zu erzeugen, wo die

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Haupttorsteuer-Wellenform den Elektronenstrahl einschaltet, um eine Darstellung mit normaler Intensität zu erzeugen, und die verzögerte Torsteuer-Wellenform erhöht den Strom des Elektronenstrahls für die Dauer der verzögerten Ablenkung, so daß die Zeitstellung der verzögerten Ablenkung auf der Darstellung der Hauptablenkung als intensiver leuchtendes Segment erscheint. Wenn die verzögerte Ablenkung zur Zeit T- endet, kehrt die Darstellung der Hauptablenkung zu normaler Intensität zurück und endet schließlich zur Zeit T., woraufhin die Wellenform 48 beginnt, auf ihren Ausgangswert V abzufallen.

Zur Zeit T₁-, wenn die Ablenk-Wellenform 48 durch den Bezugsspannungspegel OCV₁ an der Basis des Transistors 132 hindurchläuft, schaltet der Vergleicher 72 zu seinem Ruhezustand zurück, bei dem der Transistor 132 leitet und der Transistor 130 abgeschaltet ist.

Zur Zeit T_fi in Fig. 3 wird eine zweite Hauptablenkung ausgelöst. Die zu den Zeiten T-, T_ und T„ auftretenden Ereignisse sind im wesentlichen die gleichen, wie die zu den Zeiten T₁, Tj bzw. T₃ hinsichtlich des Trigger-Aufnahme-Schaltkreises auftretenden Ereignisse.

Jedoch ist zu erkennen, daß das Z-Achsen-Signal I nur während des Intervalls T_g bis T_g die verzögerte Torsteuer-Wellenform umfaßt, da für dieses Intervall die verzögerte Ablenk-Wellenform 66 durch den Ausgangsschalter-Schaltkreis 24 ausgewählt wird, um die horizontalen Ablenkplatten zu betreiben und in Übereinstimmung damit gibt der alternierende Verknüpfungs-Schaltkreis nur die verzögerte Ablenk-Torsteuer-Wellenform H weiter, um den Elektronenstrahl einzuschalten.

Zur Zeit T₅ endet die Hauptablenkung und gleichzeitig damit wird die einschaltende bzw. unterdrückende Aufnahme-Wellenform C am Anschluß 78' negativ, um den Konstant-Stromquellen-Transistor 136 des Vergleichers 72 abzuschalten, während die Wellenform D am Anschluß 78" positiv wird, um den Transistor

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des Vergleichers 74 einzuschalten.

Die während der Zeit T₁₀ bis T₁₈ für die dritte und vierte Hauptablenkung auftretenden Ereignisse sind im wesentlichen die gleichen, wie sie zu den Zeiten T.. bis Tg für die erste und zweite Häuptablenkung auftreten. Der Hauptunterschied liegt darin, daß der Vergleicher 74 den verzögerten Ablenk-Startpunkt gemäß dem Vergleichspegel auswählt, der durch die Einstellung des Potentiometers 90 festgelegt wird, um den Bezugspegel Of(V. + V₂) einzustellen.

Aus der vorangegangenen Beschreibung ist zu erkennen,daß die Darstellung zwischen Hauptablenkungen und verzögerten Ablenkungen in der folgenden Weise alterniert: Zuerst wird eine Hauptablenkung dargestellt, wobei die Zeitposition einer ersten verzögerten Ablenkung auf der Hauptablenkung als intensiver leuchtendes Segment erscheint; als zweites wird die erste verzögerte Ablenkung dargestellt; als drittes wird eine andere Hauptablenkung dargestellt, wobei die Zeitstellung der zweitverzögerten Ablenkung auf der weiteren Hauptablenkung als intensiver leuchtendes Segment erscheint; schließlich wird viertens die zweite verzögerte Ablenkung wiedergegeben. Auf diese Weise kann die alternierende Darstellung das Aussehen gemäß Fig. 4 haben, in der die Hauptablenkungen so überlagert sind, daß sie als eine Ablenkung mit zwei intensiver leuchtenden Teilen erscheinen, während die verzögerten Ablenkungen vertikal getrennt sind, um erste und zweite verzögerte Ereignisse darzustellen. Die horizontalen Stellungen der ersten und zweiten verzögerten Ablenkungen sind zu Erläuterungszwecken beliebig ausgewählt. Die erste verzögerte Ablenkung kann an jedem Punkt der Hauptablenk-Wellenform ausgelöst werden, abhängig von der Einstellung des Potentiometers 80, und seine Breite kann durch Veränderung der Ablenkrate der verzögerten Ablenkung eingestellt werden. Die zweite verzögerte Ablenkung kann ebenfalls von jedem Punkt der Hauptablenk-Wellenform zwischen dem Auslösepunkt der ersten verzögerten Ablenkung und dem Ende der Hauptablenkung eingestellt werden. Diese Zeit

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ist in der oberen rechten Ecke der Darstellung der Fig. 4 wiedergegeben. Die Raten der zwei verzögerten Ablenkungen sind identisch und an der unteren rechten Ecke der Darstellung wiedergegeben, daher ist die Zeitbeziehung zwischen ihnen bei jeder vertikalen Skaleneinteilung die gleiche und kann in alphanumerischer Form abgelesen werden, wie bereits in Verbindung mit Digitalvoltmeter 110 dargestellt und erläutert wurde.

Der alternierende Verknüpfungs-Schaltkreis 78, der die oben beschriebene Darstellungsfolge steuert, ist in Fig. 5 in Einzelheiten dargestellt. Die Haupttorsteuer-Wellenform wird dem Anschluß 44' und dem Taktsteuereingang eines J-K-Flipflops 182 zugeführt, dessen J- und dessen K-Eingang mit einem positiven Spannungspegel verbunden sind. Somit wird der Flipflop 182 geschaltet, wenn die negative Kante der Haupttorsteuer-Wellenform dem Eingangsanschluß 44' zugeführt wird. Die Ausgänge des Flipflops 182 alternieren von hoch auf niedrig, wenn die negative Kante eines jeden Haupttorsteuersignals ankommt, wie durch die Wellenform K in Fig. 3 dargestellt ist. Diese Ausgänge werden einem zweiten J-K-Flipflop 184 zugeführt, wo das alternierende Signal wiederum durch einen Faktor von zwei geteilt wird, um die einschaltenden und unterdrückenden Signale an den Anschlüssen 78" und 78" für die Verzögerungs-Aufnahme-Schaltkreise 72 und 74 zu erzeugen, wie schon beschrieben wurde.

Die verzögerte Torsteuer-Wellenform wird dem Eingangsanschluß 60" zugeführt. Ein Operationsverstärker 186, einschließlich der Widerstände 188, 190 und 192 behalten sowohl die Haupttorsteuer-Wellenform als auch die verzögerten Torsteuer-Wellenformen und führen eine algebraische Addition dieser Wellenformen durch, um die in Fig. 3 dargestellte Wellenform I zu erzeugen. Die alternierende Wellenform ,des J-K-Flipflops 182 wird einem Ausgangsanschluß 24' und einem elektronischen Schalter 194 zugeführt, um zwischen den addierten TorSteuersignalen und den verzögerten TorsteuerSignalen auszuwählen

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und damit das für den Z-Achsen-Verstärker 36 geeignete Signal zu liefern, um dem Ablenk-Antriebssignal zu entsprechen, das von dem Ausgangsschalter-Schaltkreis 24, der an dem Ausgangsanschluß 24' angeschlossen ist, ausgewählt wird.

Die alternierende Wellenform von dem Flipflop 182 wird auch verwendet, um einen Verstärker 196 bei jeder ersten und bei jeder dritten Ablenkung des aus vier Ablenkungen bestehenden Zyklus einen Verstärker 196 einzuschalten. Ein Potentiometer 198, das von der Vorderseite des Oszillographen einstellbar ist, liefert eine auswählbare Gleichspannung an den Eingangsverstärker 196 und über den Ausgangsanschluß 22" an den vertikalen Verstärker 22 in Koinzidenz mit den Hauptablenkdarstellungen, so daß die Hauptablenkung gegenüber der ersten verzögerten Ablenkung vertikal verschoben werden kann, deren vertikale Stellung auf der Darstellung festgelegt wird durch die vertikale Stellungssteuerung des Vertikal-Verstärkers 22.

In ähnlicher Weise wird die zweite verzögerte Ablenkdarstellung gegenüber der ersten verzögerten Ablenkdarstellung in folgender Weise versetzt. Ein UND-Verknüpfungsglied 200 erzeugt eine positive Torsteuerspannung, die .jeder vierten Hauptablenkung und auch jeder zweiten verzögerten Ablenkung entspricht, um den Verstärker 202 einzuschalten. Ein Verstärker 204 liefert eine auswählbare Gleichspannung an den Eingang des Verstärkers 202 und wird über Ausgangsanschluß 22' dem vertikalen Verstärker 22 in Koinzidenz mit der zweiten verzögerten Ablenkung zugeführt. Wie zu erkennen ist, können die Hauptablenkung, die erste verzögerte und die zweite verzögerte Ablenkung unabhängig voneinander eingestellt werden, indem ein einziger Vertikalverstärker benutzt wird, wodurch es möglich wird, die Darstellungen um irgendeinen vertikalen Betrag zu trennen, oder sie auch für genaue Zeitmessungen zu überlagern.

Fig. 6 zeigt eine detaillierte schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform des verzögerten Aufnahme-Schaltkreises,

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in der Bauteile, die denen in Fig. 2 ähnlich sind, mit den gleichen Bezugszahlen versehen sind. In diesem Schaltkreis werden die einschaltenden und unterdrückenden Wellenformen den Anschlüssen 78' und 78" zugeführt, um den Leitzustand des Vergleichers zu steuern, der auch hier die Transistoren 136 und 156 und den Widerstand 138 umfaßt. Die Hauptablenk-Wellenform 48 wird im Anschluß 46' und die Bezugspegel den Anschlüssen 84' und 104' zugeführt, wie bereits erläutert wurde. Wenn Transistor 136 leitet, umfaßt der Vergleicher die Transistoren 130 und 132, und wenn der Transistor 156 leitet, umfaßt der Aufnahmevergleicher die Transistoren und 152. Auf diese Weise ist der Transistor 130 bei den Aufnahmevergleichern gemeinsam und das Ausgangssignal wird am Anschluß 60' abgenommen. Dioden 210, 212, 214 und 216 stellen eine saubere Schaltung sicher und vervollständigen das Abschalten der Transistoren 132 und 152, da die Kollektoren der Stromquellen-Transistoren 136 und 156 frei schweben können, wenn sie nicht leiten.

Der Betrieb des erfindungsgemäßen Schaltkreises wurde prinzipiell in Verbindung mit der beschriebenen Betriebsweise erläutert, bei der die verzögerte Ablenkwellenform an einem von zwei auswählbaren Spannungspegeln startet, der von der Hauptablenkung erreicht wird, und bei der die verzögerte Wellenform einer unabhängigen Ablenkrate folgt, um eine Kombination von vergrößerter und nicht vergrößerter Darstellung zu liefern, durch die differentielle Zeitmessungen leicht durchgeführt werden können. Jedoch kann die gleiche Schaltung auch bei anderen Betriebsarten verwendet werden, wie beispielsweise bei unabhängig ausgelöster Einstrahl- oder Zweistrahl-Arbeitsweise.

Die dargestellten Ausführungsformen stellen nur Beispiele dar, die vom Fachmann in beliebiger Weise abgewandelt werden können, ohne vom eigentlichen Erfindungsgedanken abzuweichen. Z. B. könnte statt der zwei Verzögerungs-Aufnahmevergleicher nur einer verwendet werden, wobei die Bezugsspannungen OCV₁

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und OC(V₁ + V₂) diesem alternierend zugeführt werden könnten. Da kurze Abklingzeiten bei einer solchen Anordnung erforderlich sind, wären jedoch zusätzliche Schaltmaßnahmen vorzunehmen .

Patentansprüche;

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Claims (8)

1. Verzögert arbeitendes Ablenksystem für einen Oszillographen, der eine Kathodenstrahlröhre sowie horizontale und vertikale Ablenkeinrichtungen aufweist, gekennzeichnet durch einen Hauptablenkgenerator (10) zur Lieferung einer Hauptablenk-Wellenform (48); durch einen verzögert arbeitenden Ablenkgenerator (12) zur Lieferung einer verzögerten Ablenk-Wellenform (66) während der Erzeugung der Hauptablenk-Wellenform (48); durch Aufnahmeeinrichtungen (72, 74) zur Erzeugung von ersten und zweiten verzögerten Auslöseimpulsen an ersten und zweiten auswählbaren Punkten der ersten Ablenk-Wellenform (74); und durch Steuereinrichtungen (78), um den verzögerten Ablenkgenerator (12) alternierend aufgrund des ersten und des zweiten verzögerten Auslöseimpulses zu triggern, um erste und zweite verzögerte Ablenk-Wellenformen (66) während der Erzeugung einer ersten und einer zweiten Hauptablenk-Wellenform (48) zu erzeugen.
2. 2. Ablenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeeinrichtungen (72, 74) Einrichtungen (80, 90) zur Erzeugung der auswählbaren ersten (OCV₁) und zweiten (OC(V₁ + V₂)) Bezugsspannungspegeln aufweisen, außerdem Vergleichseinrichtungen (72, 74) zum Vergleich des ersten und zweiten Bezugsspannungspegels mit der ersten Ablenkwellenform (48), wobei die Differenzspannung zwischen erstem und zweitem Bezugsspannungspegel proportional zum Zeitintervall zwischen ersten und zweiten auswählbarem Punkt ist.
3. 3. Ablenksystem nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch AbIese-Schaltkreiseinrichtungen, die auf die Differenzspannung reagiert und eine Auslesung ,des ZeitIntervalls liefert.

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4. 4. Ablenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen (78) Einrichtungen (24) umfassen, um eine Darstellung zu bewirken, die eine Hauptablenkung (48) und eine erste und eine zweite verzögerte Ablenkung (66) umfaßt, wobei die Hauptablenkung zwei Zonen intensiverer Darstellung an den relativen Zeitpositionen der ersten und zweiten verzögerten Ablenkung aufweist.
5. 5. Ablenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen ersten Zeitbasisgenerator (10), der in Zeitbeziehung mit der Eingangs-Wellenform (42) ausgelöst wird, um eine Hauptablenk-Wellenform (48) zu erzeugen, wobei der erste Zeitbasisgenerator (10) Einrichtungen (50) zur Einstellung der Ablenkrate der Hauptablenk-Wellenform umfaßt; durch Einrichtungen (80, 90) zur Erzeugung eines ersten ((XV₁) und eines zweiten (Ot(V₁ + V_)) auswählbaren Spannungspegels; durch Vergleichseinrichtungen (72, 74) zum Vergleich der Hauptablenk-Wellenform (48) mit dem ersten und mit dem zweiten Spannungspegel, sodaß erste und zweite Auslöseimpulse in Übereinstimmung damit erzeugt werden; durch einen zweiten Zeitbasisgenerator (12), der in Zeitbeziehung mit dem ersten und dem zweiten Auslöseimpuls getriggert wird, um eine verzögerte Ablenk-Wellenform (66) zu erzeugen, wobei der zweite Zeitbasisgenerator Einrichtungen (64) zur Einstellung der Ablenkrate der zweiten verzögerten Ablenk-Wellenform (66) umfaßt; und Verknüpfungs-Schaltkreiseinrichtung (78) zum alternativen Einschalten (76) und Unterdrücken (76) des ersten und des zweiten Spannungspegels, so daß die Vergleichseinrichtung (72, 74) den ersten Auslöseimpuls während der Erzeugung einer Hauptablenk-Wellenform und der zweite Impuls während der Erzeugung der nächst darauffolgenden Hauptablenk-Wellenform erzeugt.

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6. 6. Ablenksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Erzeugung des ersten und des zweiten auswählbaren Spannungspegels erste und zweite Potentiometereinrichtungen (80, 90) und Summierverstärkereinrichtung (100 bis 108) umfaßt, wobei der erste Spannungspegel (OCV₁) proportional zu einer Spannung (V-) ist, die von der ersten Potentiometereinrichtung (80) ausgewählt wird, und wobei der zweite Spannungspegel ( CX (ν.. + V_)) proportional ist zu der Summe der Spannungen (V + V,), die von der ersten und der zwei-

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   ten Potentiometereinrichtung (80, 90) ausgewählt wird.
7. 7. Ablenksystem nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch Digitalvoltmetereinrichtungen (110), die in Zeiteinheiten pro Volt geeicht sind, wobei die Voltmetereinrichtungen die Differenz zwischen erstem und zweitem auswählbarem Spannungspegel aufnimmt und eine Auslesung des Zeitintervalls liefert, das dazu proportional ist, wobei die Voltmetereinrichtungen auch auf die Einrichtungen (50) zur Einstellung der Ablenkrate der Hauptablenk-Wellenform ist, um Voltmeterbereiche zu liefern, die der Ablenkrate entsprechen.
8. 8. Ablenksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungs-Schaltkreiseinrichtung (78) Einrichtungen (24, 36) zur Lieferung einer Darstellung umfassen, die eine Hauptablenkung und eine erste und eine zweite verzögerte Ablenkung umfassen, wobei die Hauptablenkung

   (48) und die zweite verzögerte Ablenkung (66) vertikal (80, 90) von der ersten verzögerten Ablenkung trennbar ist, wobei die Hauptablenkung zwei intensivere Zonen an den relativen Zeitpositionen der ersten und der zweiten verzögerten Ablenkung aufweisen.

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