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Kippschwingungserzeuger mit zwei sich über RC-Glieder gegenseitig
abwechselnd außer Betrieb setzenden Entladungsstrecken (Multivibrator) Unter dem
Namen Multivibrator sind Kippschwingungserzeuger bekannt, bei denen zwei Entladungsstrecken
sich über RC-Glieder gegenseitig abwechselnd außer Betrieb setzen, also abwechselnd
in Betrieb sind. Man kann derartige Kippschwingungserzeuger dazu benutzen, periodisch
elektrische Impulse zu erzeugen, wie sie insbesondere für Fernsehzwecke verwendet
werden. Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltmaßnahme, welche bewirkt, daß
die vom Multivibrator gelieferten Impulse eine möglichst rechteckige Form erhalten.
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An Hand der Abb. i, welche eine Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht,
sowie der Abb. 2 bis 5 soll zunächst dargelegt werden, weshalb bei einem gewöhnlichen
Multivibrator ohne die gemäß der Erfindung vorgeschlagenen Abänderungen die erzeugten
Impulse von der -Rechteckform abweichen können. io und i i sind zwei Verstärkerröhren,
12 und 13 Widerstände in ihren Anodenkreisen und 14, i 5' bz,. 16, 17 zwei
RC-Glieder. Diese Bestandteile bilden in der dargestellten Schaltung einen gewöhnlichen
Multivibrator. Von dem Kondensator 18, den Widerständen ig, 2o und den Kondensatoren
21, 22 soll, dabei zunächst abgesehen werden. Für den Gitterpotentialverlauf der
Röhre gilt nach der üblichen Betrachtungsweise des Multivibrators die Abb.2. In
dieser ist der Gitterpotentialverlauf abhängig von der Zeit eingetragen. Im Punkt
A besitzt der Kondensator 1 4. eine starke Ladung, und zwar ist seine untere Belegung
negativ gegenüber seiner oberen. Die Röhre io ist stromlos, und in. der Röhre z
i fließt Anodenstrom. Das Potential an der unteren Belegung des Kondensators 14
ändert sich nun nach einer e-Funktion, deren Zeitkonstante durch die Kapazität von
14 und die Größe des Widerstandes 15 gegeben ist. Im Punkt B möge die Spannung am
Kondensator 1 ¢ so weit abgenommen haben, daß auch in der Röhre io Strom zu fließen
beginnt. Die punktierte waagerechte Linie in Abb. 2 entspricht daher dem unteren
Knick der Ano,denstromgitterspannungskennlinie der Röhre io, wie dies in Abb. 3
veranschaulicht ist.
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Sobald in der Röhre io ein geringer Anodenstrom fließt, senkt sich
während des Spannungsabfalls am Widerstand 12 das Anodenpotential von io
und, da der Kondensator 16 seine Ladung nicht plötzlich ändern kann, auch das Gitterpotential
der Röhre i i. Dies führt zu einer Verminderung des
Anodenstromes
der Röhre i i und somit wegen der Abnahme des Spannungsabfalls im Widerstand 13
zu einer Erhöhung des Anodenpotentials der Röhre i i. Diese Potentialsteigung bewirkt
ihrerseits, daß das Gitterpotential der Röhre i o noch mehr ansteigt, da sich ja
auch die Ladung des Kondensators is nicht plötzlich ändern kann. In dieser Weis-
-wird wechselseitig das Gitterpotential der Röhre io gehoben und dasjenige der Röhre
i i gesenkt, bis in der Röhre io Gitterstrom einsetzt und der Anodenstrom in d:r
Röhre i i vollkommen verschwindet. Dieser Zustand entspricht dem Punkt C in Abb.
2. Von nun an ist das Gitterpotential der Röhre t o im wesentlichen konstant, bis
auch am Kondensator 16 die Ladung so weit verschwunden ist, daß in der Röhre i i
wieder Strom einsetzt. Dies ist im Zeitpunkt D der Fall, und es findet nun wegen
des sich absenkenden Anodenpotentials der Röhre i i eine Verlagerung des Gitterpotentials
der Röhre io in negativer Richtung statt, die einen Potentialanstieg an der Anode
der Röhre i o und somit noch eine Vergrößerung des Anodenstromes der Röhre i i zur
Folge hat. In dieser Weise steigt der Anodenstrom der Röhre i i schnell bis zum
Gitterstromeinsatz an, während derjenige der Röhre io völlig verschwindet. Der Kondensator
14 hat dann wieder eine starke Ladung im Sinne der eingetragenen Plus- und Minuszeichen,
so daß sich vom Punkt E an in Abb. 2 der beschriebene Vorgang wiederholt. Der Gitterpotentialverlauf
der Röhre i i ist in Abb. 4. veranschaulicht, in der die oben e ausgezogene Linie
das Kathodenpotential darstellt und die horizontale punktierte Linie darunter das
Gitterpotential am unteren Knick der Anodenstromgitterspannungskennlinie an= gibt.
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Man könnte nun annehmen, daß der Anodenpotentialverlauf der beiden
Röhren streng rechteckförmig sei, da ja der Anodenstrom stets sehr schnell auf einen
konstanten Betrag gebracht und beim Einsatz der Entladung in der anderen Röhre auch
sehr schnell wieder auf Null vermindert wird. Eine genauere Betrachtung zeigt jedoch,
daß dies nicht der Fall ist. Im Punkt B in Abb. 2 setzt zwar, wie oben beschrieben,
ein Anodenstrom in der Röhre i o ein, der sich auch wegen der Rückkopplung über
das Anodenpotential der Röhre i i schnell vergrößert. Demnach steigt auch zunächst
das Potential an der Anode der Röhre i i, jedoch ist der zeitliche Verlauf des Anodenpotentials
durch die AnodenkathodenkaPazität 18 der Röhre i i und durch andere verteilte Kapazitäten
bestimmt, und zwar im folgenden Sinne: Wenn der Anodenstrom der Röhre i i abnimmt,
kann das Anodenpote-itial nur iitsoweit steigen, als die Anodenkathodenkapazität
1s über den Widerstand 13 aufgeladen wird. Dies geht mit der Zeitkonstanten. des
Widerstandes 13 und des Kondensators 18 vor sich, die beide verhältnismäßig klein
sind. so daß das Anodenpotential der Röhre t i zunächst steil ansteigt und sich
nach einer e-Funktion auf das Potential der positiven Batterieklemme einzustellen
bestrebt ist. Der Anfangsteil dieser e-Funktion ist in Abb.5 mit F-G bezeichnet,
der weitere Teil punktiert eingetragen. Nun fließt aber, wie oben dargelegt, bei
der Zunahme des Anodenstromes der Röhre io sehr bald auch in der Röhre i o ein Gitterstrom;
dabei ist der innere Widerstand der Gitterkathodenstrecke sehr klein. Dies bedeutet
aber nichts anderes, als daß dem kleinen Kondensator 18 der verhältnismäßig große
Kondensator 1.1 praktisch parallel geschaltet wird. Von nun an kann also das Anodenpotential
der Röhre i i nur mehr sehr langsam zunehmen, da die Zeitkonstante, welche aus dem
Produkt der Größe des Widerstandes 13 als dem einen Faktor und der Summe der Kapazitätswerte
von 1 4 bis 18 als dem anderen Faktor besteht, sehr beträchtlich größer ist als
die Zeitkonstante vor Einsetzen des Gitterstromes in der Röhre i o. Das Anodenpotential
der Röhre 1 1 ändert sich demnach nach Einsaa, des Gitterstromes in der Röhre io
etwa so, wie in Abb. 5 durch die Jiurve G-H dargestellt. Diese verläuft zwar ebenfalls
asymptotisch zu der waagerechten Linie, die das Potential der positiven Batterieklemme
darstellt, jedoch mit einer sehr viel größeren Zeitkonstanten.
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Gemäß der Erfindung werden deshalb in die Verbindungsleitungen zwischen
die RC-Glieder 1q., 15 bzw. 16, 17 und die Steuergitteranschlußklemmen Widerstände
i 9 bzw. 2o eingeschaltet. Diese Widerstände haben zur Folge, daß die Zeitkonstante
des Kurventeiles G-H in Abb. 5 sich so stark v ergrößert, daß man vom Punkt G an
das Anodenpotential als waagerecht begrenzt ansehen kann. Der Teil F-G des Anodenpotentis3lverlaufes
geht in Wirklichkeit noch steiler vor sich, als es in Abb. 5 dargestellt ist.
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Die Widerstände i9 und 2o erfüllen nun zwar in vollkommener Weise
den Zweck, die Parallelschaltung des Kondensators 1.1 zum Kondensator 18 gleichsam
zu verhindern, sie können jedoch unter Umständen zu einer unerwünschten Verminderung
in der Steilheit des Stromanstieges der Röhre i o und somit auch einem langsamen
Stromabfall in der Röhre i i führen. Man kann sich dies dadurch erklären, daß die
Gitterkathodenkapazitäten der Verstärkerröhren beim Ansteigen ihres Gitterpotentials
über die Widerstände
19, 20 erst aufgeladen werden müssen, was
nur mit der Zeitkonstanten des Gitterwiderstandes und der Gitterkathodenkapazität
vor sich gehen kann. Die Spannung an der Gitüerkathodenkapazität steigt also auch
bei einem rechteckigen Potentialverlauf an der Anode der anderen Röhre nur mit einer
endlichen Steilheit an. Um diesen Anstieg des Gitterpotentials steiler zu machen,
kann man den Widerständen 19, 2o noch Kondensatoren 21, 22 parallel schalten. Diese
Kondensatoren bewirken, daß an den Steuergittern durch kapazitive Spannungsteilung
zwischen den Parallelkondensatoren und den Gitterkathodenkapazitäten eine Spannung
@erscheint, die den Anodenstrom vergrößert. Der stationäre Zustand besteht darin,
daß der Potentialhub, den die Anode der Röhre i i erfährt, sich nach dem Verhältnis
der Ohmschen Widerstände i9 und 20 zu den Innenwiderständen der Gitterkathodenstrecken
beim Fließen eines Gitterstromies verteilt. Der Übergang von der kap.azitiven zur
Olhmschen Spannungsteilung vollzieht sich nach einer e-Funktion für den Fall., daß
man den Innenwiderstand der Gitterkathodenstrecke als zeitlich konstant ansehen
kann, was bei genügender Größe der Kondensatoren 21, 22 der Wirklichkeit :sehr gut
entspricht.