DE2555222C3 - Ablenkeinrichtung für einen Elektronenstrahlosz'iHographen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ablenkeinrichtung für einen Elektronenstrahloszillographen, mit einem Hauptablenkgenerator zur Erzeugung von Hauptablenkspannungen und einem Hilfsablenkgenerator zur Erzeugung von verzögerten Hilfsablenkspannungen während der Erzeugung der Hauptablenkspannung und mit Einrichtungen zur Dehnung beliebiger Teile des Meßsignals.

Eine derartige Ablenkeinrichtung ist bereits aus der DE-PS 7 60 821 bekannt.

Aus der US-PS 29 62 625 ist es bei einer ganz ähnlich aufgebauten Ablenkeinrichtung für einen Elektronenstrahloszillographen bekannt, an auswählbaren Punkten des Meßsignals Auslöseimpulse zu erzeugen und die zwischen diesen Impulsen liegenden Teile der Meßkur-

ve gedehnt wiederzugeben.

Beide bekannten Ablenkeinrichtungen weisen Nachioile auf. So ist die aus der DE-PS 7 60 821 bekannte Einrichtung zwar in der Lage, bestimmte, mittels eines Phasenschiebers einstellbare Bereiche der Meßkurven s gedehnt wiederzugeben, wobei diese gedehnte Wiedergabe auch vertikal gegenüber der eigens liehen Meßkurve verschoben werden kann, jedoch fehlt der gedehnt dargestellte Bereich der Meßkurve bei der nicht gedehnten Darstellung, was die Beurteilung des OszillographcJibildes sehr erschwert Auch eine genaue Festlegung des Bereiches ist bei der bekannten Einrichtung schwierig, wenn nicht überhaupt unmöglich.

Bei der aus der US-PS 29 62 625 bekannten Ablenkeinrichtung treten genau die gleichen Probleme auf, die darauf beruhen, daß es sich bei den zugehörigen Oszillographen um Einstrahloszillographen handelt.

Erst bei Zweistrahloszillographen ist eine gleichzeitige Darstellung sowohl der ursprünglichen Meßkurve als auch der gedehnten Teile der Meßkurve möglich. Zur Darstellung der gesamten Meßkurve wird der Elektronenstrahl durch eine sägezahnförmige Hauptablenkspannung gleichförmig ausgelenkt, wobei der diese Spannung erzeugende Hauptablenk-Sägezahngenerator entweder automatisch oder durch irgendein elektrisches Ereignis ausgelöst wird, während gleichzeitig der Elektronenstrahl hellgesteuert wird.

Zur Darstellung des gedehnten Teilbereiches des Meßsignals wird die Hauptablenkspannung außerdem einem Trägeraufnahmeschaltkreis zugeführt, der einen Vergleicher enthält, dem neben der Hauptablenkspannung eine einstellbare Bezugsspannung zugeführt wird. Bei Gleichheit der beiden zugeführten Spannungen wird eine Hilfsablenkspannung in einem nachgeschalteten Hilfsablenkgenerator erzeugt, die eine größere Ablenkrate besitzt als die Hauptablenkspannung und dadurch eine gedehnte Darstellung liefert. Um den Einsatzpunkt der gedehnten Darstellung einstellen zu können, wird zur Lieferung der Bezugsspannung üblicherweise ein lineares Potentiometer mit 10 Umdrehungen verwendet, das hinsichtlich der Amplitude der Hauptablenkspannung so geeicht werden kann, daß die Ablesung die Zeitdifferenz zwischen dem Beginn der Hauptablenkung und dem Punkt liefert, an dem die gedehnte Ablenkung ausgelöst wird. Siehe dazu die US-PS 35 51 733.

Ein so aufgebauter Zweistrahloszillograph arbeitet üblicherweise folgendermaßen:

Die von der Hauptablenkspannung auf dem Oszillographenschirm wiedergegebene elektrische Erscheinung weist Einzelheiten auf, die genauer untersucht werden sollen. Durch entsprechende Schalteinrichtungen können nun bestimmte Teile der Kurve heller dargestellt werden, indem zu bestimmten Zeiten während des Hauptablenk-Sägezahns die Elektronen-Strahlhelligkeit geändert wird. Durch Drehen des bereits erwähnten Potentiometers kann dieses heller dargestellte Segment der Meßkurve an eine beliebige Stelle dieser Meßkurve gelegt werden. Die Länge des heller dargestellten Segmentes kann durch Änderung m> der Ablenkgeschwindigkeit der Hilfsablenkspannung geändert werden. Nachdem diese beiden Einstellungen, die den Beginn sowie die Dauer des in größeren Einzelheiten darzustellenden Teiles der Meßkurve festlegen, vorgenommen worden sind, wird von tv> Hauptablenkung auf Hilfsablenkung umgeschaltet und der ausgewählte Bereich der Meßkurve in größeren Einzelheiten wiedergegeben, auf Wunsch gleichzeitig mit der ursprünglichen ungedehnten Meßkurve.

Jedoch hat auch diese mit einem Zweistrahloszillographen arbeitende Ablenkeinrichtung noch Nachteile, die auch für die eingangs genannten Einrichtungen gelten:

Die Genauigkeit der Zeitintervallmessung ist nämlich von mehreren Variablen abhängig, z. B. von der Linearität der Hauptablenkspannung, von der Linearität der die Verzögerungszeit bestimmenden Einstelleinrichtungen, z. B. des zehnstufigen Potentiometers, sowie von den Genauigkeiten der verschiedenen Skalen. Außerdem ist nachteilig, daß bei der Einstellung leicht Irrtümer auftreten können, insbesondere auch deshalb, weil die Festlegung des Zeitintervalls nur hinsichtlich des Beginns der Hauptablenkspannung vorgenommen werdea kann.

Viel günstiger wäre es, wenn sowohl der Punkt des Beginns der gedehnten Darstellung als auch der Punkt des Endes der gedehnten Darstellung unabhängig voneinander einstellbar wären. Das könnte z. B. dadurch geschehen, daß der erste Punkt durch Festlegung seines Abstandes vom Beginn der Hauptablenkspannung festgelegt wird, während der zweite Punkt hinsichtlich seines Abstandes zum ersten Punkt festgelegt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ablenkeinrichtung für einen Oszillographen zu schaffen, bei der eine derartige Zweipunkteeinstellung möglich ist, bei der aber insbesondere eine höhere Meßgenauigkeit für die Zeitdifferenz zwischen zwei dargestellten Ereignissen sowie eine direkte Ablesung dieser Zeitdifferenz möglich wird. Zweckmäßigerweise sollten dabei zwei getrennte Teile der Ablenkung »vergrößert« werden, um diese vergrößerten Ereignisse gleichzeitig bezüglich der Bezugsablenkung darstellen zu können, auf der die vergrößerten Ereignisse durch intensiver dargestellte Segmente gekennzeichnet wurden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen ersten einen ersten einstellbaren Punkt auf dem Meßsignal bezüglich des Abstandes vom Meßsignal-Ausgangspunkt festlegenden, einen ersten Auslöseimpuls liefernden Vergleichsschaltkreis und einen zweiten einen zweiten einstellbaren Punkt auf dem Meßsignal bezüglich des Abstandes vom ersten Punkt festlegenden, einen zweiten Auslöseimpuls liefernden Vergleichsschaltkreis, sowie durch dem Hilfsablenkgenerator vorgeschaltete Steuereinrichtungen, die so ausgeführt sind, daß sie den Hilfsablenkgenerator alternierend beim Auftreten des ersten und des zweiten Auslöseimpulses triggern und so während einer ersten und einer zweiten Hauptablenkspannung eine erste bzw. zweite Hilfsablenkspannung erzeugen.

Mit einer solcherart ausgeführten Ablenkeinrichtung gelingt es bei einem Zweistrahloszillographen, zwei herausgehobene Zonen besonderen Interesses auf der Gesamtmeßkurve anzuordnen. Dabei wird nicht nur eine größere Genauigkeit hinsichtlich der Festlegung dieser herausgehobenen Zonen hinsichtlich des Gesamtmeßsignals möglich, es können neben der ungedehnten Meßkurve zwei gedehnte Meßkurven gleichzeitig auf dem Bildschirm dargestellt werden, und zwar, indem beide Kurven von dem einen Elektronenstrahl alternierend geschrieben werden.

In den Unleransprüchen werden Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Ablenkeinrichtungen gelehrt, die die Einstellung und Ablesung der gewünschten Zeitunterschiede besonders einfach und genau gestalten, wobei z. B. ein Digitalvoltmeter angewendet wird, dessen Bereichsumschaltung gleichzeitig mit der Um-

schaltung der Ablenkrate der Hauptablenkspannung erfolgt, so daß Irrtümer aufgrund von Fehlbedienungen ausgeschlossen werden.

Um eine noch größere Vereinfachung der Bedienung zu erreichen und damit Irrtümer auszuschließen, wird mit noch anderen Ausführungsformen der Erfindung eine Tandemeinstellung für die Festlegung der Bezugsspannungen vorgesehen, so daß bei Änderung der einen Bezugsspannung gleichzeitig und in gleicher Weise eine Änderung der zweiten Bezugsspannung erfolgt, so daß eine Änderung des Abstandes zwischen den beiden Bezugsspannungen nicht erfolgt, wenn dies nicht gewünscht wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Es zeigt

Fig. 1 ein ins einzelne gehendes Blockdiagramm der erfindungsgemäß verzögert arbeitenden Ablenkeinrichtung;

F i g. 2 ein detailliertes Schemadiagramm der Vergleichsschaltkreise;

Fig. 3 eine Darstellung von Wellenformen zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Ablenkeinrichtung;

Fig.4 eine typische Oszillographendarstellung, die mit der erfindungsgemäß arbeitenden Ablenkeinrichtung erzeugt wurde;

F i g. 5 ein detailliertes Diagramm der Verknüpfungsund Schalteinrichtung; und

F i g. 6 ein detailliertes Schema einer anderen Ausführungsform der Vergleichsschaltkreise.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäß verbesserte, verzögert arbeitende Ablenkeinrichtung für einen Elektronenstrahl-Oszillographen dargestellt, die einen ersten Zeitbasisgenerator 10 mit einem Hauptablenk-Generator 46 sowie einen verzögert arbeitenden zweiten Zeitbasisgenerator 12 mit einem Hilfsablenk-Generator 62 umfaßt, wobei beide Generatoren Teile eines Oszillographen sind, der außerdem noch eine Kathodenstrahlröhre (14) aufweist. Die Kathodenstrahlröhre 14 besitzt horizontale Ablenkplatten 16, die von einem Horizontalverstärker 18 betrieben werden, sowie vertikale Ablenkplatten 20, die mit einem vertikalen Verstärker 22 verbunden sind. Der Horizontalverstärker 18 erhält seinen Eingang von einem einen Schalter darstellenden Schaltkreis 24, der zwischen den Ausgängen des ersten Zeitbasisgenerators 10 bzw. des zweiten verzögert arbeitenden Zeitbasisgenerators 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 14 zu bewegen, während die horizontalen Ablenkplatten 16 den Elektronenstrahl in üblicher Weise veranlassen, sich horizontal über den Bildschirm 30 zu bewegen, um auf diese Weise eine zeitliche Ablenkung zu erhalten.

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

Der erste Zeitbasisgenerator 10 umfaßt einen Triggerschaltkreis 40, der einen Triggereingang vom Anschluß 42 aufnimmt, welcher über einen geeigneten Triggeraufnahmeschaltkreis vom Eingangssignal abgeleitet werden kann. Der Trigger-Schaltkreis 40 kann zweckmäßigerweise einen Spannungshöhen-Vergleicher und einen Wellenform-Steigungsauswähler umfassen, wie es in der Oszillographentechnik üblich ist. Bei einem auswählbaren Punkt auf der Eingangswellenform wird ein Triggersignal durch den Trigger-Schaltkreis 40

to erzeugt und einem Hauptablenk-Verknüpfungsglied 44 zugeführt, das zweckmäßigerweise ein Multivibrator-Schaltkreis oder ein digital arbeitender Verknüpfungs-Schaltkreis sein kann. Das Hauptverknüpfungsglied 44 erzeugt ein Torsteuersignal, um den Hauptablenkgenerator 46 einzuschalten. Das Torsteuersignal 46 wird auch dem Z-Achsen-Sehallkreis 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, die Hauptablenkspannung, erzeugt.

Eine Einrichtung zur Einstellung der Ablenkrate 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 Hauptablenkspannung 48. Die Hauptablenkspannung 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. Die Einstelleinrichtung 50 ermöglicht dann die Auswahl der Ablenkrate, die in Zeiteinheiten pro Gitterteilung geeicht ist, um so eine Zeit pro Gittereinheit in einem weiterem Bereich auswählen zu können.

Wenn die Hauptlenkspannung 48 einen bestimmten Wert erreicht, kehrt das Verknüpfungsglied 44 in seinen Ausgangszustand zurück und der Sägezahn endet in der üblichen Weise. Am Ende der sägezahnförmigen Hauptablenkspannung 48, die vom Hauptablenkgenerator 46 erzeugt wird, wird der Unterdrückungs-Schaltkreis 52 aktiviert, um eine Auslösung des Verknüpfungsgliedes 44 zu verhindern, bis die Schaltkreise des ersten Zeitbasisgenerators 10 sich vollständig wieder auf ihre ursprünglich festgelegten Pegel erholt haben. Der Unterdrückungsschaltkreis 52 kann in geeigneter Weise einen astabilen Multivibrator umfassen, der einen unstabilen Zustand besitzt, dessen Periode durch einen einstellbaren Kondensator festgelegt wird, der hinsichtlich der Einrichtungen zur Einstellung der Ablenkrate 5C abgeglichen ist

Der insoweit beschriebene erste Zeitbasisgeneratoi 10 ist an sich bekannt es sei beispielsweise auf die US-PSen 27 69 904, 27 69 905, 32 15 948 und Re 26 332 verwiesen.

Der zweite, verzögert arbeitende Zeitbasisgeneratoi 12 umfaßt ein verzögert arbeitendes Verknüpfungsglied

wi 60, einen Hilfsablenk-Generator 62 und eine zweite Einrichtung zur Einstellung der Ablenkrate 64, wobei diese zweite Einrichtung zur Einstellung der Ablenkrate von der gleichen Art ist wie sie im ersten Zeitbasisgenerator 10 verwendet wurde. Beide Einrichtungen zui

os Einstellung der Ablenkrate 50 bzw. 64 arbeiten in gam ähnlicher Weise. Entsprechend einer besonders günsti gen Betriebsweise der vorliegenden Erfindung wird das Verknüpfungsglied 60 aufgrund eines Ausgangssignal!

der Vergleichsschaltkreise 72, 74 eingeschaltet, wie noch erläutert wird. Der verzögert arbeitende Hilfsab lenkgenerator 62 wird eingeschaltet, um eine lineare Sägezahnspannung 66, nämlich die Hilfsablenkspannung, zu erzeugen, deren Anstiegsrate von der Einrichtung 64 festgelegt wird. Der zweite Zeitbasisgenerator 12 kann aufgrund eines Triggersignals ausgelöst werden, das dem Eingangsanschluß 68 zugeführt wird, um so eine unabhängige Zweistrahl-Arbeitsweise zu ermöglichen. Für diesen Betriebsfall wird noch ein Trigger-Schaltkreis 70 notwendig, der innerhalb des zweiten Zeitbasisgenerators 12 gestrichelt dargestellt ist und mit dem entsprechenden Triggerschaltkreis 40 des ersten Zeitbasisgenerators 10 identisch ist. Ein entsprechender Betriebsartschalter, nicht dargestellt, ermöglicht eine Auswahl der Signalquelle, von der der Hilfsablenkgenerator 62 aktiviert wird.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Schaltung ist ein erster Vergleichsschaltkreis 72 sowie ein zweiter Vergleichsschaltkreis 74 vorgesehen, die alternierend durch Signale 76 eingeschaltet und unterdrückt werden. Die Verknüpfungseinrichtung 78 erhält das Torsteuersignal des ersten Zeitbasisgenerators 10 als einen Eingang und zählt dieses Signal mit einem Faktor von vier abwärts, um ein unterdrückendes bzw. einschaltendes Signal 76 zu erzeugen. Zum Beispiel wird der einschaltende Teil des Signals 76 dem Vergleichsschaltkreis 72 während zweier Ablenkperioden zugeführt, während der zweite Vergleichsschaltkreis 74 unterdrückt wird, wonach der unterdrückende Teil des Signals 76 dem ersten Vergleichsschaltkreis 72 während zwei Ablenkperioden zugeführt wird und gleichzeitig der zweite Vergleichsschaltkreis 74 eingeschaltet wird. Wie noch im folgenden deutlicher wird, soll dadurch erreicht werden, daß zwischen der Hauptablenkung und zwei verzögerten Hilfsablenkungen eine alternierende Darstellung ermöglicht wird. Der Verknüpfungsschaltkreis 78 benutzt auch das Torsteuersignal des ersten Zeitbasisgenerators 10, um ein schaltendes Signal für die Schalteinrichtung 24 abzuleiten und dieser Einrichtung zuzuführen, um dadurch das Hindurchfließen entweder der Hauptablenkspannung 48 oder der verzögerten Hilfsablenkspannung 66 zum Horizontalverstärker 18 hin zu erleichtern. Der Verknüpfungsschaltkreis 24 übt noch zwei zusätzliche Funktionen aus. Zum einen soll er Einschaltsignale für den Elektronenstrahl liefern, welche von dem Signal des Verknüpfungsgliedes 44 des ersten Zeitbasisgenerators 10 wie auch von dem verzögert arbeitenden Verknüpfungsglied 60 des zweiten Zeitbasisgenerators 12 abgeleitet werden, um sie dem Z-Achsen-Schaltkreis 36 zuzuführen. Zum zweiten soll der Verknüpfungsschaltkreis 78 eine V-Achsen-Hilfsspannung erzeugen, die mit jeder Hauptablenkung und jeder zweiten verzögerten Hilfsablenkung zusammenfällt, um eine vertikale Trennung von Hauptabienkung und verzögerter Ablenkung zu bewirken. Die Verknüpfungsschaltung 78 wird noch später in größeren Einzelheiten erläutert.

Der erste Vergleichsschaltkreis 72 sowie der zweite Vergleichsschaltkreis 74 erhalten gleichzeitig die sägezahnförmige Hauptablenkspannung 48 von dem Hauptablenk-Generator 46 und vergleichen diese mit zwei einstellbaren Bezugsspannungen, ocV_} und a(Vi-t- V2), um ein Ausgangssignal zu erzeugen, wenn die Sägezahnspannung 48 durch den Bezugsspannungspegel hindurchläuft Das so erzeugte Ausgangssignal wird dem verzögerten Verknüpfungsglied 60 zugeführt, um dadurch die verzögerte Hilfsablenkspannung 66 zu er7eugen. Wie schon erwähnt wurde, wird nur ein Vergleichsschaltkreis zu jeder Zeit eingeschaltet, so daß nur eine verzögerte Ablenkung während eines Hauptablenkinteivalls ausgelöst wird.

Die einstellbaren Bezugsspannungen werden in der folgenden Weise erzeugt: Ein erstes Potentiometer 80 ist zwischen zwei geeigneten Spannungen, + Vund — V, angeschlossen, wodurch über dem Widerstand eine Spannung anliegt. Ein Schleiferarm 82 wählt eine Spannung Vi aus und liefert sie an den Verstärker 84, um an dessen Ausgang eine Spannung <x V, zu erzeugen, die proportional zu Vi ist. Der Einstellbereich für α Vi reicht vorzugsweise von einem kleinsten Wert der Wellenform 48 bis zu dessen maximalen 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 « V₂ an seinem Ausgang erzeugt, die proportional zu V2 ist. Die Verstärkungsfaktoren der Operationsverstärker 84 und 94 besitzen vorzugsweise identische Kennlinien, so daß für entsprechende Punkte an den Potentiometern 80 und 90 <x V, = λ V₂ ist.

Zzwei 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 («1/2V| + α 1/2 V₂) an ihrem Verbindungspunkt erscheint, die einem Operationsverstärker 104 zugeführt wird, der zwei Rückführungswiderstände 106 und 108 mit gleichen Widerstandswerlen aufweist, um einen Verstärkungsfaktor von 2 an seinem Ausgang zu erzeugen und eine Bezugsspannung a(V| + V₂) zu liefern.

Aus dem Vorangegangenen ist zu erkennen, daß die Einstellung des Potentiometers 80 eine gleichartige Einstellung beider Bezugsspannungspegel λ Vi und Oi(Vy + V₂) bewirkt, während die Einstellung des Potentiometers 90 nur den Bezugsspannungspegel x(V\ + Vj) beeinflußt. Aus diesem Grunde kann das 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 α V₂ direkt proportional zur Zeitdifferenz zwischen den beiden Durchlaufpunkten der Wellenform 48 durch die zwei Bezugsspannungen. Aus diesem Grunde kann die Spannung α V₂ einem Digitalvoltmeter 110 zugeführt werden, das eine direkte Ablesung des Zeitintervalls zwischen den beiden Einsatzpunkten auf der Hauptablenkspannung liefert. Die Anzeige kann mittels lichtemittierender Dioden oder auch durch eine Zeichenaus lesung mittels der Kathodenstrahlröhre erfolgen. Das Digitalvoltmeter 110 kann von der Einrichtung zur Einstellung der Ablenkrate 50 für die Hauptablenkspannung entsprechende Eichinformationen erhalten, um sicherzustellen, daß den Konstant-Stromquellen-Transistor Zeitskala der Ablesung der Ablenkrate entspricht

Die Einzelheiten der Vergleichsschaltkreise 72 und 74 sind in Fi g. 2 dargestellt Der Vergleichsschaltkreis 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 Verknüpfungsglied 60 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 der bereits erwähnten Verknüpfungseinrichlung 78 darstellt. In ähnlicher Weise umfaßt der Vergleichsschaltkreis 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, 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 der Verknüpfungseinrichtung 78 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 einem Eingangsanschluß 46' angeschlossen, der die Hauptablenkspannung 48 aufnimmt. Die Basen der Transistoren 132 und 152 sind entsprechend mit Eingangsanschlüssen 84' und 104' verbunden, an die die Bezugsspannungen α Vi und <x(Vi + V₂) angelegt werden.

Ein vollständiger Zyklus der Vergleichsschaltkreise sowie die Erzeugung der vergrößerten Hilfsablenkspannungen sei nunmehr in Verbindung mit den in F i g. 3 dargestellten Wellenformen näher erläutert. Die Hauptereignisse des dargestellten Zyklus sind bei den Zeiten TO bis 71s dargestellt. Vor der Zeit To ist der Konstant-Stromquellen-Transistor 136 durch eine am Anschluß 78' anliegende negative Spannung abgeschaltet, während der Konstant-Stromqueiien-Transistor 156 leitet, und zwar wegen der am Anschluß 78" liegenden positiven Spannung. Da keine Stromquellen an den Emitter der Transistoren 130 und 132 liegen, sind diese abgeschaltet Die Basis des Transistors 152, an der eine Spannung x(V\ + V₂) liegt, ist hinsichtlich der Basis des Transistors 150 positiv, an die Vo (der Bezugsspannungspegel der Hauptablenk-Spannung) 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 7J endet die Hauptablenkung und löst die Unterdrückungsperiode zwischen den zwei Torsteuer-Signalen aus. Während 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 Dam Anschluß 78" negativ wird, um die Transistoren 150,152 und 156 abzuschalten. Während die Spannung α Vl am Anschluß 84' und an der Basis des Transistors 132 im gesamten Bereich von V₀Ws + Vauf der Wellenform A eingestellt werden kann, sei zu Erläuterungszwecken angenommen, daß diese Spannung «Vj bei ungefähr einem Drittel des Weges zwischen Vo und + V liegt Da die Hauptablenkung beendet wurde und die Hauptablenk-Spannung bei Vo stabilisiert ist, ist die Basis des Transistors 132 hinsichtlich der Basis des Transistors 130 positiv, so daß der Transistor 132 leitet und der Transistor 130 abgeschaltet ist.

Zur Zeit 7! wird die Hauptablenkung ausgelöst und die Sägezahnwellenform A beginnt ihren linearen Anstieg in Richtung auf -f V. Zu dieser Zeit wird die Torsteuer-Wellenform B positiv, um den Elektronenstrahl 28 einzuschalten. Zur Zeit T2 läuft die linear ansteigende Sägezahn-Welienform A durch den Bezugsspannungspegel α Vi und der Vergleichsschaltkreis 72 schaltet, wobei nunmehr der Transistor 130 leitet und der Transistor 132 abgeschaltet ist. Dieser Schaltvorgang führt zu einer negativ verlaufenden Kante der Ausgangswellenform E am Anschluß 60', um die verzögerte Auslenkung und die Torsteuer-Wellenformen G bzw. f/auszulösen.

Die Dauer der verzögerten Hilfsablenkung ist in F i g. 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 Hilfsablenkung. Die schnellere Anstiegsrate der verzögerten Wellenform ermöglicht eine Ausdehnung irgendeines Ereignisses auf der Zeitskala, welches Ereignis auf der Hauptablenkung eng erscheint. Die Haupttorsteuer-Wellenform B und die verzögerte Torsteuer-Wellenform H werden algebraisch addiert, um das Z-Achsen-Signal / zu erzeugen, wo die Haupttorsteuer-Wellenform den Elektronenstrahl einschaltet, um dadurch eine Darstellung mit normaler Intensität zu erzeugen. Die verzögerte Torsteuer-Wellenform erhöht dagegen den Strom des Elektronenstrahls für die Dauer der verzögerten Hilfsablenkung, so daß die zeitliche Stellung der verzögerten Hilfsablenkung auf der Darstellung der Hauptablenkung als intensiver leuchtendes Segment erscheint. Wenn die verzögerte Hilfsablenkung der Zeit Tj endet, kehrt die Darstellung der Hauptablenkung zur normalen Intensität zurück und endet schließlich zur Zeit T₄, woraufhin die Wellenform 48 auf ihren Ausgangswert V₀ abzufallen beginnt.

Zur Zeit Ts, wenn die Ablenk-Wellenform 48 durch die Bezugsspannung tx Vj an der Basis des Transistors 132 hindurchläuft, schaltet der Vergleichsschaltkreis 72 zum Ruhezustand zurück, in welchem der Transistor 132 leitet und der Transistor 130 abgeschaltet ist.

Zur Zeit To in Fig.3 wird eine zweite Hauptablenkung ausgelöst. Die zu den Zeiten T₆, Ti und T₈ auftretenden Ereignisse sind im wesentlichen die gleichen, wie sie für die Zeiten Ti, Ti bzw. T3 hinsichtlich des Trigger-Aufnahme-Schaltkreises bereits erläutert wurden.

Jedoch ist zu erkennen, daß das Z-Achsen-Signal /nur während des Intervalls T₆ bis Tg die verzögerten Torsteuer-Wellenformen umfaßt da für dieses Intervall die verzögerte Ablenk-Wellenform 66 durch die Schalteinrichtung 24 ausgewählt wird, um die horizontalen Ablenkplatten zu betreiben und in Obereinstimmung damit gibt die Verknüpfungseinrichtung 78 nur die verzögerte Ablenk-Torsteuer-Wellenform //weiter, um den Elektronenstrahl einzuschalten.

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

Transistor 156 des Vergleichsschaltkreises 74 einzuschalten.

Die während der Zeit 7I₀ bis 71« für die dritte und vierte Hauptablenkung auftretenden Ereignisse sind im wesentlichen die gleichen, wie sie zu den Zeiten 7! bis F₉ für die erste und zweite Hauptablenkung auftreten. Der Hauptunterschied liegt darin, daß der Vergleichsschaltkreis 74 den verzögerten Ablenk-Startpunkt gemäß dem Vergleichspegel auswählt, der durch die Einstellung des Potentiometers 90 festgelegt wird, um den Bezugspegel ck(V_x + V₂) einzustellen.

Aus der vorangegangenen Beschreibung ist zu erkennen, daß die Darstellung zwischen Hauptablenkungen und verzögerten Hilfsablenkungen in der folgenden Weise alterniert: Zuerst wird eine Hauptablenkung dargestellt, wobei die Zeitposition einer ersten verzögerten Hilfsablenkungaufder Hauptablenkung als intensiver leuchtendes Segment erscheint; als zweites wird die erste verzögerte Ablenkung dargestellt; als drittes wird eine andere Hauptablenkung dargestellt, wobei die Zeitposition der zweiten verzögerten Ablenkung auf der weiteren Hauptablenkung als intensiver leuchtendes Segment erscheint; schließlich wird viertens die zweite verzögerte Hilfsablenkung wiedergegeben. Auf diese Weise kann die alternierende Darstellung das Aussehen gemäß F i g. 4 erhalten, in der die Hauptablenkungen so überlagert sind, daß sie als eine Ablenkung mit zwei intensiven leuchtenden Segmenten erscheinen, während die verzögerten Hilfsablenkungen vertikal getrennt sind, um erste und zweite verzögerte Ereignisse gedehnt darzustellen. Die horizontalen Stellungen von erster und zweiter verzögerter Hilfsablenkung sind zu Erläuterungszwekken beliebig ausgewählt. Die erste verzögerte Hilfsablenkung 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 Hilfsablenkung eingestellt werden. Die zweite verzögerte Hilfsablenkung kann ebenfalls von jedem Punkt der Hauptablenk-Wellenform zwischen dem Auslösepunkt der ersten verzögerten Hilfsablenkung und dem Ende der Hauptablenkung eingestellt werden. Diese Zeit ist in der oberen rechten Ecke der Darstellung der Fig.4 wiedergegeben. Die Ablenkraten der zwei Hilfsablenkungen 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 bei der Beschreibung des Digitalvoltmeters 110 erläutert wurde.

Die Verknüpfungseinrichtung 78, die die oben beschriebene Darstellungsaufeinanderfolge steuert, ist in F i g. 5 noch in größeren Einzelheiten dargestellt. Die Haupttorsteuer-Wellenform wird dem Anschluß 44' und dem Taktsteuereingang eines J-K-Flipflops 182 zugeführt, dessen J- und 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 zu niedrig, wenn die negative Kante eines jeden Haupttorsteuersignals ankommt, wie durch die Wellenform K in F i g. 3 dargestellt ist. Diese Ausgänge werden einem zweiten J-/K-Flipflop 184 zugeführt, wodurch das alternierende Signal wiederum durch einen Faktor zwei geteilt wird, um dadurch die einschaltenden und unterdrückenden Signale an den Anschlüssen 78' und 78" für die Vergleichsschaltkreise 72 und 74 zu erzeugen, wie bereits beschrieben wurde.

Die verzögerte Torsteuer-Wellenform wird dem Eingangsanschluß 60" zugeführt. Ein Operationsverstärker 186, einschließlich Widerständen 188, 190 und 192, erhält sowohl die Haupttorsteuer-Wellenform als auch die verzögerte Torsteu?r-Wellenform und führt eine algebraische Addition dieser Wellenformen durch, um die in F i g. 3 dargestellte Wellenform /zu erzeugen.

Die alternierende Wellenform des |-/K-Flipflops 182 wird einem Ausgangsanschluß 24' und einem elektronischen Schalter 194 zugeführt, um zwischen den addierten Torsteuersignalen und den verzögerten Torsteuersignalen auszuwählen und damit das für den Z-Achsen-Verstärker 36 geeignete Signal zu liefern, um dem Ablenk-Antriebssigna! zu entsprechen, das von der Schalteinrichtung 24, die an dem Alisgangsanschluß 24' angeschlossen ist. ausgewählt wird.

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

In ähnlicher Weise wird die zweite verzögerte Hilfsablenkung gegenüber der ersten verzögerten Hilfsablenkung auf die folgende Weise versetzt: Ein LJND-Verknüpfungsglied 200 erzeugt eine positive Torsteuerspannung, die jeder vierten Hauptablenkung und auch jeder zweiten verzögerten Hilfsablenkung entspricht, um den Verstärker 202 einzuschalten. Ein Verstärker 204 liefert eine auswählbare Gleichspannung an den Eingang des Verstärkers 202 und wird über den Ausgangsanschluß 22' dem vertikalen Verstärker 22 in Koinzidenz mit der zweiten verzögerten Hilfsablenkung zugeführt. Wie zu erkennen ist, können Hauptablenkung, erste verzögerte Hilfsablenkung und zweite verzögerte Hilfsablenkung 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.

F i g. 6 zeigt eine detaillierte schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Vergleichsschaltkreise 72, 74, wobei die Bauteile, die denen der F i g. 2 ähnlich sind, mit korrespondierenden Bezugszahlen versehen sind. Bei dem hier dargestellten Schaltkreis werden die eingeschaltenden und unterdrückenden Wellenformen den Anschlüssen 78' und 78" zugeführt, um den Leitzustand des Vergleichsschaltkreises zu steuern, der auch hier die Transistoren 136 und 156 und den Widerstand 138 umfaßt Die Hauptablenkwellenform 48 wird dem Anschlag 46' und die Bezugsspannungen den Anschlüssen 84' und 104' zugeführt, wie bereits erläutert wurde. Wenn Transistor 136 leitet umfaßt der Vergleichsschaltkreis die Transistoren 130 und 13Z und wenn der Transistor 156 leitet, umfaßt der Vergleichsschaltkreis die Transistoren 130 und 15Z Auf diese Weise ist der Transistor 130 beiden Vergleichsschaltkreisen 72 und 74 gemeinsam und das Ausgangssignal

wird am Anschluß 60' abgenommen. Dioden 210, 212, 214 und 216 stellen eine saubere Schaltwirkung sicher und vervollständigen das Abschalten der Transistoren 132 und 152, da die Ko'lektoren der Stromquellen-Transistoren 136 und 156 im nichtleitenden Zustand frei schweben können.

Der Betrieb der erfindungsgemäßen Ablenkeinrichtung wurde prinzipiell in Verbindung mit der beschriebenen Betriebsweise erläutert, bei der die verzögerte Ablenkwellenform an einem von zwei auswählbaren Spannungspegeln startet, sobald die Hauptablenkung erreicht wird, und bei der die verzögerte Wellenform einer unabhängigen Ablenkrate folgt, um auf diese Weise gleichzeitig eine gedehnte und eine nicht

gedehnte Darstellung zu erhalten, wodurch differentiel-Ie Zeitmessungen erleichtert werden. Selbstverständlich kann jedoch die gleiche Schaltung auch für andere Betriebsarten benutzt werden, wie beispielsweise beim Betrieb von unabhängig getriggerten Einstrahl- oder Zweistrahl-Darstellungen.

Das dargestellte Ausführungsbeispiel kann auch abgewandelt werden, z. B. könnte statt der zwei Vergleichsschaltkreise 72, 74 auch nur einer verwendet werden, wobei die Bezugsspannungen «VI und Oi(V_x + V₂) diesem einen Vergleichsschaltkreis alternierend zugeführt werden könnten. Da dann aber sehr kurze Abklingzeiten erforderlich wären, würde dies zusätzliche Schaltungsmaßnahmen erfordern.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Ablenkeinrichtung für einen Elektronenstrahl-Oszillographen mit einem Hauptablenkgenerator zur Erzeugung von Hauptablenkspannungen und einem Hilfsablenkgenerator zur Erzeugung von verzögerten Hilfsablenkspannungen während der Erzeugung der Hauptablenkspannung und mit Einrichtungen zur Dehnung beliebiger Teile des Meßsignals, gekennzeichnet durch einen ersten einen ersten einstellbaren Punkt auf dem Meßsignal bezüglich dem Meßsignal-Ausgangspunkt festlegenden, einen ersten Auslöseimpuls liefernden Vergleichsschaltkreis (72, 80) und einen zweiten einen zweiten einstellbaren Punkt auf dem Meßsignal bezüglich dem ersten einstellbaren Punkt festlegenden, einen zweiten Auslöseimpuls liefernden Vergleichsschaltkreis (74, 90), sowie durch den Hilfsablenkgenerator (62) vorgeschaltete Steuereinrichtungen, die so ausgebildet sind, daß sie den M Hilfsablenkgenerator (62) alternierend beim Auftreten des ersten und des zweiten Auslöseimpulses triggern und so während einer ersten und einer zweiten Hauptablenkspannung eine erste bzw. eine zweite Hilfsablenkspannung erzeugen.

2. Ablenkeinrichtung nach 'Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltkreise Einrichtungen (80 bzw. 90) zur Erzeugung von einstellbaren ersten (<x Vi) und zweiten («(Vi — V₂)) Bezugsspannungspegeln aufweisen, außerdem Ver- M gleichseinrichtungen (72 bzw. 74) zum Vergleich der ersten und zweiten Bezugsspannung mit der ersten Hauptablenkspannung (48), wobei die Differenzspannung zwischen erster und zweiter Bezugsspannung proportional zum Zeitintervall zwischen erstem und zweitem einstellbaren Punkt ist.

3. Ablenkeinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Anzeigeeinrichtung (110), die auf die Differenzspannung reagiert und eine Anzeige des Zeitintervalls liefert. «

4. Ablenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen Verknüpfungs- und Schalteinrichtungen (78,24) umfassen, um eine eine Hauptablenkung und eine erste und eine zweite verzögerte Ablenkung umfassende Darstellung zu bewirken, bei der die Hauptablenkung zwei Zonen intensiver Darstellung an den relativen Zeitpositionen der ersten und zweiten verzögerten Ablenkung aufweist.

5. Ablenkeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch einen ersten Zeitbasisgenerator (10), der in Zeitbeziehung zum Eingangssignal (42) ausgelöst wird, um eine Hauptablenkspannung (48) zu erzeugen, wobei der erste Zeitbasisgenerator (10) erste Einrichtungen (50) zur Einstellung der Ablenkrate der Hauptablenkspannung umfaßt; durch in Tandem einstellbare Einrichtungen (80, 90) zur Erzeugung der ersten (λ Vi) und der zweiten («(V|+V₂)) einstellbaren Bezugsspannung, die den Vergleichseinrichtungen (72, 74) zusammen mit dem ersten Zeitbasisgenerator (10) vorgeschaltet sind, um bei Übereinstimmung von Hauptablenkspannung (48) mit der ersten und mit der zweiten Bezugsspannung den ersten und den zweiten Auslöseimpuls zu f>^r, erzeugen; durch einen zweiten Zeitbasisgenerator (12), der in Zeitbeziehung zum ersten und zum zweiten Auslöseimpuls getriggert wird, um eine verzögerte Hilfsablenkspannung (66) zu erzeugen, wobei der zweite Zeitbasisgenerator (12) zweite Einrichtungen (64) zur Einstellung der Ablenkrate der verzögerten Hilfsablenkspannung (66) umfaßt; und durch eine Verknüpfungs- und Schalteinrichtung (78,24) zum alternativen Einschalten und Unterdrükken der ersten (« Vi) und der zweiten («fVj + V₂)) Bezugsspannung, so daß die Vergleichseinrichtungen (72, 74) den ersten Auslöseimpuls während der Erzeugung einer Hauptablenkspannung (48) und den zweiten Impuls während der Erzeugung der nächsten darauffolgenden Hauptablenkspannung (48) erzeugen.

6. Ablenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Erzeugung der ersten und der zweiten einstellbaren Bezugsspannung (80, 90) erste und zweite Potentiometer sowie Summierverstärker (100 bis 108) umfaßt, wobei die erste Bezugsspannung (λ Vi) proportional zu einer Spannung (Vi) ist, die von dem ersten Potentiometer (80) ausgewählt wird, und wobei die zweite Bezugsspannung (x(V\ + V₂)) proportional zu der Summe der Spannungen (Vi + V₂) ist, die von dem ersten und dem zweiten Potentiometer (80 bzw. 90) ausgewählt wird.

7. Ablenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (110) ein in Zeiteinheiten pro Volt geeichtes Digiialvoltmeter darstellt, das die Differenz zwischen erster und zweiter Bezugsspannung aufnimmt und eine zum Zeitintervall proportionale Anzeige liefert, und daß die Anzeigeeinrichtung (HO) auch auf die Einrichtungen (50) zur Einstellung der Ablenkrate der Hauptablenkspannung derart reagiert, daß der Anzeigebereich der Ablenkrate entspricht.

8. Ablenkeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verknüpfungs- und Schalteinrichtungen (78, 24) Einrichtungen zur Lieferung einer Darstellung umfassen, die eine Hauptablenkung sowie eine erste und eine zweite verzögerte Ablenkung umfassen, wobei die Hauptablenkung und die zweite verzögerte Ablenkung vertikal von der ersten verzögerten Ablenkung trennbar sind und die Hauptablenkung zwei intensiver dargestellte Bereiche an den relativen Zeitpositionen der ersten und der zweiten verzögerten Ablenkung aufweist.