DE709199C - Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Kippschwingungen - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Erzeugung von elektrischen Kippschwingungen. In diesem Zusammenhang soll ein Multivibrator auch als Kippschwingungsgenerator angesehen werden. Es ist bekannt, daß Kippschwingungen nach der in Abb. r gezeigten Weise erzeugt werden können. Die hier angeführte Methode arbeitet mit einer einzigen Röhre 1, die eine Kathode 2, zwei

to getrennte Anoden 3 und 4 uind eine Gitterelektrode 5 zur Steuerung des Stromes zur Anode 4 aufweist. Die Anode 3, deren Strom durch ein Gitter nicht gesteuert wird, ist mit einer Stromquelle 6 über einen Widerstand ,R₁ und mit dem Gitter 5 über einen Kondensator C₁ verbunden. Ein Gitterableitwiderstand R₂ ist ebenfalls vorgesehen. Die Anode 4 ist mit einer Stromquelle 7 verbunden. Der gesamte Anodenstrioim zu den beiden Anöden soll konstant sein, und dies wird durch eine direkt geheizte Kathode z. B. aus Wolfram, die mit Sättigungsstrom arbeitet, erreicht.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung Abb. 1 sei angenommen, daß das Gitter 5 durch einen Impuls negativ aufgeladen wird; infolgedessen wird der Strom zur Anode 4 abnehmen und ein größerer Strom daher zur Anode 3 übergehen. Die Zunähme des Stromes im Widerstand R₁ ruft eine Abnahme des Potentials an der Anode 3 hervor, und dies bewirkt, daß das anfangs negative Potential des Gitters vergrößert wird. Die Wirkung wird sich so lange addieren, bis die Spannungsabnahme an der Anode3.mit dem Entladungsvorgang des Kondensators Ci über den Widerstand R₂ im Gleichgewicht ist. Dieser Zustand wird bei einem Gitterpoten-tial erreicht, das erheblich niedriger liegt als diejenige Gitterspannung, die erforderlich wäre, um den Anodenstrom zur Anode 4 zu unterdrücken.

Der Kondensator C₁ wird sich zunächst nur langsam entladen, bis das Gitter das Potential erreicht, bei welchem die Anode 4 wiederum Strom aufnimmt. Der Strom zur Anode 3 nimmt nunmehr schnell ab, wobei gleichzeitig das Potential der Anode 3 steigt. Hierdurch wird das Gitter wieder positiver. Sobald aber das Gitter positives Potential gegenüber der Kathode besitzt, setzt auch ein -Gitterstrom ein, und die am Kondensator C₁ entstandene positive Ladung wird neutralisiert, das Gitter lädt sich wieder auf, und das Spiel beginnt von neuem. Unter der Voraussetzung, daß die einzelnen Schaltelemente gemäß. Abb. 1 richtig dimensioniert werden, wird diese Schaltung Kippschwingungen hervorrufen, deren Schwingungsform die Abb. 2 darstellt. Es sind hier auf der Ordinate das Gitter-

potential Ε_θ5 und auf der Abszisse die Zei aufgetragen. Die Schwingungszahl ist durch die Größe der Zeitkonstante C₁ R₂ bestimmt Da der Widerstand R₁ im allgemeinen ^ gegenüber R₂ ist, so kann er in diesem | unberücksichtigt bleiben. Der Abschnitt a der Zeitgitterspannungskurve in Abb. 2 ent· spricht dem Zeitraum, in dem der Gitterstrom fließt.

ίο Es sind auch Schaltungen bekanntgeworden, die in der in Abb. ι erläuterten Weise arbeiten, bei welchen die verschiedenen Elektroden der Röhre hintereinanderliegend angeordnet sind, wobei die in Abb. ι mit 3 bezeichnete Elektrode gitterförmig, zwischen Kathode und Gitterelektrode S liegend, ausgebildet ist.

Es hat sich nun gezeigt, daß bei allen Schwingungserzeugern vom Multivibratortyp mit einer Röhre der Nachteil auftritt, daß im Schwingungskreis ein negativer Widerstand entsteht. Wie Abb. 2 zeigt, ist nämlich im Intervall α b das Steuergitter der Röhre positiv. Dadurch werden an diesem Gitter Sekundärelektronen ausgelöst, welche das Gitter noch stärker positiv machen, wodurch die Auslösung von Sekundärelektronen weiter verstärkt wird. Dies bewirkt aber einen negativen Widerstand. Dieser negative Widerstand beeinträchtigt die Erzeugung der gewünschten Schwingneigung bzw. unterdrückt sie vollständig, ja er kann sogar Zerstörungen der Röhre herbeiführen.

Die vorliegende Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Kippschwingungen vom Multivibratortyp mit einer Röhre, die neben Kathode und Anode mehrere Gitter enthält, weist diesen Nachteil nicht auf. Erfindungsgemäß liegt zwischen der als Steuergitter wirkenden Elektrode der einen Entladungsstrecke ,und der Röhrenkathode ein Einweggleichrichter. Es sei darauf hingewiesen, daß an und für sich bei Schaltungsanordnungen mit stetigem Steuervorgang, z. B. Verstärker, die Verwendung von parallel zur Steuergitterkathoden strecke geschalteten Einweggleichrichterstrecken zwecks Neutralisation der Se-■ kundäremission bei positivem Gitter und damit zur Erzielung von konstanten Gitterstroinbedingungen bekannt ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch finden die genannten Einweggleichrichterstrecken im Hinblick auf die Erzielung günstiger Kippschwingungsvorgänge Anwendung.

Die Erfindung soll nun an Hand der Abbildungen genauer beschrieben werden.

In der Abb. 3 ist als Ausführungsbeispiel

ein Kippschwingungsgenerator dargestellt, der mit einer handelsüblichen Siebenpolröhre arbeitet, die eine Kathode C, eine Anode A und fünf Gitter G₁ bis G₅ besitzt. Das Gitter G₃

ist über einen Widerstand R₁ mit dem positiven Pol der Spannungsquclle B verbunden», während die Anode direkt an den positiven 1 der Spannungsquelle angeschLossen ist. Das Gitter G₃ ist außerdem über einen ^bndensator C₁ mit dem Gitter G₁ verbunden, das durch den Gitterablcitewidcrstand^niitder Kathode C in Verbindung steht. Das Gitter G₅ wird auf positivem Potential gegenüber der · Kathode gehalten. Dieses Gitter G₅ ist in den üblichen Röhren meistens mit dem Gitter G₃ verbunden; beide Gitter besitzen daher das gleiche Potential. Irgendwelche Nachteile haben sich hierbei nicht gezeigt. Wie später näher gezeigt werden soll, können dem Gitter G₁ Steuerimpulse zugeführt werden, während das Gitter G₂ keinem besonderen Zwecke dient und am besten mit dem Gitter G₃ verbunden wird.

Die Arbeitsweise der in Abb. 3 gezeigten Schaltung stimmt im wesentlichen mit der Abb. ι überein; die Gitter G₃ und G₄ entsprechen der Anode 3 und dem Gitter 5 in der Abb. 1, und die Anode A entspricht der Anode 4. Die Spannungsschwankungen am Gitter G₁ zeigen denselben Kurvenverlauf, wie in der Abb. 2 dargestellt ist. Die Elektronen fließen von der Kathode C zu dem Gitter G₄ während des Abschnitts α b der Kurve und vermindern die positive Ladung des Kondensators C₁, wobei das Gitter G₄ wiederum negatives Potential erhält. Um zu verhindern, daß, sobald das Gitter G₄ ein positives Potential von einigen Volt gegenüber der Kathode aufweist, die Schwingneigung vermindert wird, ist der Eihweggleichrichtcr D zwischen die Kathode C und das Gitter G₄ geschaltet.

Es wurde bereits erwähnt, daß die erzeugten Schwingungen durch Impulse am Gitter G₁ gesteuert werden können. Wenn die Eigenfrequenz des Oszillators etwas kleiner gewählt wird wie die gewünschte Frequenz und negative Impulse im Takt dieser gewünschten Frequenz dem Gitter G₁, beispielsweise über einen Kondensator C₂, zugeleitet werden, so wird der Oszillator mit der geforderten Frequenz schwingen. Die Steuerimpulse können auch einem anderein Gitter zugeführt werden.

Ein weiterer Vorteil der in Abb. 3 dargestellten Schaltung gegenüber Abb. 1 besteht darin, daß der Anodenstrom vom Anodenpotential unabhängig ist. Dies wird durch das positiv geladene Gitter G₅ erreicht, welches der Röhre die Charakteristik einer Schirmgitterröhre verleiht.

Die Abb. 4 zeigt das Schaltschema eines Kippschwingungsgenerators mit einer in Abb. 5

ezeigten Schwingungskurvenform. Hier diente der Multivibrator in bekannter Weise zur

Erzeugung von Sägezahnschwingungen. In der Abb. 4 ist die Anode A über einen Widerstand R₃ mit einem geeigneten positiven Potential versehen. Gleichzeitig ist diese An-5 ode über einen Kondensator C₃ mit der Ka-'* thode verbunden. Wenn die Ladung am Kondensator C₁ das Gitter G₁ stark negativ auflädt, daß kein Anodenstrom mehr fließen kann, so wird der Kondensator C₃ sich über den Widerstand ^₃ aufladen. Die Ladespannungskurve soll möglichst linear in Abhängigkeit von der Zeit ansteigen, wie es in der Abb. 5 im Abschnitt cd gezeigt ist. Während der Zeit, in der der AnodenstrO-m fließt, das ist im Intervall λ b in Abb. 2, wird der Kondensator C₃ verhältnismäßig schnell entladen, wie es auch der Abschnitt d e der Kurve in Abb. 5 zeigt. Der Strom zu der Anode A wird dann wiederum unterbrochen, und der Kondensator C₃ beginnt sich wieder aufzuladen, und der Zyklus beginnt von neuem. Am Kondensator C₃ werden in diesem Falle Spannungsschwankungein ,auftreten, die sägezahnförmigen Schwingungen leintspreeben und z. B. als Abtastfrequenz für ein Fernsehgerät geeignet sind.

Die entstehende Kipp schwingung kann durch Steuerimpulse kontrolliert werden, die dem Gitter G₁ über den Kondensator C₂ zugeführt werden.

Die Eigenfrequenz des Oszillators in Abb. 3 und 4 ist abhängig von der Zeitkonstante C₁ R₂ und kann leicht durch Änderung des Widerstandes R₂ variiert werden. Es muß ferner darauf hingewiesen werden, daß die entstehenden Schwingungein auch durch positive Impulse, die idem Gitter G₃ oder G₄ zugeleitet werden (statt der dem Gitter G₁ zugeleiteten negativen Impulse), gesteuert werden können.

In der Abänderung der Schaltung, wie sie Abb. 6 darstellt, ist ein Widerstand R₁ in Serie mit dem Kondensator C₁ zwischen den Gittern G₃ und G₄ geschaltet, während das untere Ende des Widerstandes R₂ mit einem Spannungsteiler verbunden ist. Die Anode A erhält ein positives Potential über den Widerstand R₃ aus der Stromquelle B. Die Schaltung Abb. 6 besitzt einen Gleichgewichtszustand. Dieser Zustand, bei dem ein Strom im Widerstand R₂ und in der Zweipolröhre D fließt, besitzt seine Ursache in der Potentialdifferenz zwischen der Anzapfung des Spannungsteilers E und dem negativen Pol der Batterie B E. In diesem Moment besitzt die Zweipolröhre D eine niedrige Impedanz. Zwischen dem Gitter G₃ und der Kathode C liegen die Schaltelemente R_iy C₁ und die Zweipolröhre D in Serie und bilden einen Spannungsteiler. Es ist verständlich, daß, wenn die Impedanz der Zweipolröhre D- nur einen geringen Bruchteil der gesamten Impedanz der Spannungsteileranordnung R±, C₁, D< darstellt, dann die Potentialänderung am Git- :;"ter G₄, welche durch die Potentialänderung ^:- am - Gitter G₃ hervorgerufen wird, klein im Vergleich zu den entsprechenden Potentialänderungen, die z. B. bei Abb. 3 auftreten, ist.

In der Annahme, daß die Schaltung sich in einem stabilen Zustand befindet, soll ein positiver Impuls, der dem Gitter G₁ zugeführt wird, betrachtet werden. Sofern dieser Impuls eine hinreichende Amplitude besitzt, wird das Gitter G₄ in bezug auf die Kathode C negativ werden, und die Zweipolröhre D wird den Stromdurchgang sperren. Dadurch kommt die am Gitter G₃ sich bildende Spannungsverringerung am Gitter G₄ voll zur Wirkung, so daß das Gitter G₄ ein hohes negatives Potential erhält, wodurch der Anodenstrom unterdrückt wird.

Das negative Potential am Gitter G₄ wird langsam durch den Gitterableitewiderstand R₂ neutralisiert, und nach einiger Zeit setzt der Anodenstrom wieder ein. Der Generator befindet sich jetzt in einem stabilen Zustande, in welchem er so lange verharrt, bis ein neuer Steuerimpuls dem GUtCrG₁ zugeführt wird.

Die Schwingungsform der Spannung am .Gitter G₄ ist in der Abb. 7 a dargestellt. Die Änderungen des Gitterpotentials sind hier wiederum auf der Ordinate aufgetragen, während die Abszisse als Zeitachse dient. Die Steuerimpulse treten an den Stellen/ und g auf der Kurve in Erscheinung. Das Zeitintervall / h ist von der Zeitkonstante C₁ R₂ abhängig, aber auch von der Spannung an der Anzapfung E des Spannungsteilers.

Die Schwingungsform des Anodenpotentials zeigt die Abb. 7 b. Man erkennt hier deutlich die rechteckigen Impulse. Ist das Zeitintervall fh größer als die Periode der Steuerimpulse, aber kleiner als der doppelte Wert dieser Periode, so haben die Impulse im Anodenkreis die halbe Frequenz der Steuerimpulse. Die Einrichtung arbeitet dann als Frequenzteiler, und durch geeignete Wahl des Zeitintervalls fh läßt sich die Größe des Teilungsverhälrnisses beliebig einstellen. no

Die Schaltung nach Abb. 6, die Rechteck impulse von einem Grundwert aus in einer Richtung liefert, deren Breite sich einstellen läßt, hat zahlreiche Verwendungsmöglichkeiten, beispielsweise im Fernsehen.

Die Abb. 8 zeigt eine Abänderung der Schaltung in Abb. 6. Auch hier wird das Gitter G₁ zur Aufnahme der Steuerimpulse benutzt, doch ersetzen die Gitter G₂ und G₃ die Gitter G₃ und G₄ aus den Abb. 3, 4 und 6. Das Gitter G₄ führt zur Spannungsquelle B, und ein fünftes Gitter Gr. ist direkt mit der

Kathode G verbunden. Eine im Innern des Röhrengefäßes angeordnete besondere Anode D stellt zusammen mit der Kathode C eine Gleichrichterstrecke dar, die der Zweipolröhre D in Abb. 6 entspricht. Das fünfte Gitter G₅ trägt zur Stabilisierung der Arbeitsweise bei.

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   ίο i. Schaltungsanordnung zur Erzeugung

   von Kippschwingungen vom Multivibratortyp, die innerhalb einer Röhre Kathode, Anode und mehrere Gitter enthält, welche zum Teil dem einen, zum Teil dem anderen der beiden abwechselnd in Betrieb befindlichen Entladungsstrecken zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der als Steuergitter wirkenden Elektrode der einen Entladungsstrecke und der Röhrenkathode ein Einweggleichrichter liegt.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Steuergitter wirkende Elektrode positiv vorgespannt ist und von den die andere as Entladungsstrecke bildenden Elektroden die Wechselspannungen über eine Serienschaltung eines Kondensators (C₁) mit einem Widerstand (R_it Abb. 6 und 8) zugeführt erhält.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einweggleichrichterstrecke innerhalb der Mehrgitterröhre liegt.
4. 4. Schaltungsanordnung zur Erzeugung von sägezahnförmigen Kippschwingungen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathoden-Anoden-Strecke der Röhre zur Entladung eines über einen hohen Widerstand eine im wesentlichen lineare Zeitaufladung erfahrenden Kondensators dient.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen