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Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Spannungsimpulses In der drahtlosen
Nachrichten- und Empfangstechnik oder im Meßwesen wird häufig die Aufgabe gestellt,
dem Steuergitter einer Elektronenröhre -einen Spannungsimpuls von bestimmter Höhe
und Zeit zuzuführen. Die beste Form eines solchen Impulses ist eine Rechteckkurve,
d. h. also .ein zeitlicher Verlauf, bei dem die Spannung mit steiler Front bis zu
einem vorbeschriehenen Wert ansteigt, dann eine bestimmte Zeit, die sog. Impulszeit,
konstant bleibt, um schließlich wieder schlagartig abzufallen.
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Es wurde zu diesem Zweck bereits vorgeschlagen, einen Kondensator
über einen Widerstand zu entladen, wobei die Spannung für die Röhre an dem Entladewiderstand
abgegriffen wird. Diese Schaltung hat noch gewisse Nachteile. Durch das stetige
Abklingen der Spannung bei der Entladung des Kondensators nach einer Exponentialkurve
entsteht eine Impulsform, die unter Umständen nicht zur Bestimmung von genauen Zeit-_oder
Spannungswerten ausreichend ist.
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Die Erfindung zeigt einen ;neuen Weg, um die gestellte. Aufgabe zu
lösen und die geschil:dertenNachteile zu beheben. Erfindungsgemäß wind dies bei
einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Spannungsimpulses von bestimmter Kurvenform
für Steuerzwecke mittels eines Kondensators und seiner zu diesein
parallel
geschalteten Entladungsstrecke, auf deren, Ghterkreis die Spannung des Kondensators
einwirkt, dadurch erreicht, daß der an die Anordnung periodisch angeschaltete aufgeladene
Kondensator die als Entladungswiderstand dienende Eliektronenröhre mittels seiner
Spannung derart verzögert steuert, daß deren Entladung am Ende der vorgesehenen
Impulsdauer einsetzt, den Kondensator kurzschließt und dadurch einen rechteckigen
Kurvenverlauf des Spannungsimpulses verursacht. Als Entladungsstrecke dient eine
Mehrgitterröhre, zweckmäßig eine Schirmgitterröhre, deren Gitterspannung so gewählt
ist, daß der Anodenstrom zunächst gesperrt ist, also keine Entladung vorliegt. Erst
durch die Anlegung des geladenen Kondensators und durch die Benutzung einer verzögert
arbeitenden Schaltungsanordnung läßt sich die Gitterspannung ins Positive ändern
und damit die Sperrung der Röhre im gegebenen Augenblick aufheben, so daß die Entladung
des Kondensators einsetzen kann. Auf .diese Weise läßt sich eine jähe Entladung
des Kondensators erzielen, und zwar bis zu Spannungswerten, die weit unterhalb der
erforderlichen Grenze liegen. Schirmgitterröhren, insbesondere für Endstufen von
Verstärkern gebräuchliche Penthaden, haben sich als Entladungsstrecken für Kondensatoren
in der erfindungsgemäßen Schaltungsart deshalb als besonders brauchbar erwiesen,
da sich bei einer konstanten Schirmgitterspannung, z. B. von etwa Zoo Volt, die
Anodenspannung weitgehend verändern kann, ohne .daß die Entladung beeinträchtigt
wird. Eine Rückwirkung der Anodenspannung auf den Entladestrom liegt praktisch erst
bei Anoidenspannungswerten unterhalb der bereits erwähnten Grenze,- z. B. von etwa
¢o Volt und weniger, vor, was für den vorgesehenen Verwendungszweck der Schaltungsanordnung
ohne Bedeutung bleibt.
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Um einen ungestörten Verlauf des. Spannungsimpulses am Gitter der
zu steuernden Röhre zu erzielen, ist es zweckmäßig, das Gitter der Röhre mit einem
hinreichend kleinen Gitterableitewiderstand zu versehen, der das Gitterpotential
genau mit der angelegten Spannung gehen läßt. Da ein solcher Widerstand gleichzeitig
parallel zur Entladungsröhre für den Kondensator liegt, läßt @er dessen Spannung
vor Beginn der Entladung leicht absinken. Bei entsprechender Bemessung des Widerstandes
macht sich diese Wirkung während der Impulsdauer praktisch kaum bemerkbar.
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In Schaltungen mit Entladungsröhren liegt die Höhe der erforderlichen
Spannungen von vornherein fest. Dementsprechend darf die an dem zu entladenden Kondensator
abnehmbare Spannung einen vorgesehenen Wert ' nicht unterschreiten. Am Gitter der
einen Spannungsimpuls der erwähnten Art aufnehmenden Röhre sind jedoch unter Umständen
viel kleinere Spannungswerte erwünscht, als zur Entladung des Kondensators über
eine Röhre erforderlich sind. Infolgedessen wird der Gitterabl.eitewiderstand zweckmäPyig
durch einen Spannungsteiler ersetzt bzw. bildet nunmehr einen Teil des Spannungsteilerwiderli
standes. Durch die Anschaltung der zu speisenden Röhre, an diesen Teil des Gesamtwiderstandes
wird pärallel ,dazu die Eing.Lngsk.apazität der zu speisenden Röhre gelegt. Eine
solche Kapazität würde einen Ausgleichsvorgang verursachen, der sich als Verflachung
der Front des Spannungsimpulses auswirkt. Um diese Erscheinung zu vermeiden, wird
parallel zum übrigen Teil des Spannungsteilerwiderstandes eine so bemessene Kapazität
geschaltet, daß die Kapazitäten zusammen die Ges.arntspamlung im gleichen Verhältnis
wie Widerstände des Spannungsteilers aufteilen. Mittels eines Kondensators parallel
zur Gitterkathodenkapazität des zu speisenden Rohres läßt sich deren Wert auf einen
bestimmten Betrag bringen, damit Ungleichmäßigkeiten der zu steuernden Röhre ausgeglichen
werden und ein bestimmtes Kapazitätsverhältnis eingehalten werden kann.
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In der Abb. i ist eine Schaltung gemäß der Erfindung dargestellt,
die nachstehend beschrieben wird.
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An eine als Entladungsstrecke verwendete Elektroanenröhre i mit Schirmgitter,
z. B. der handelsüblichen Bezeichnung EL i i, w=ird periodisch mittels .eines Umschalters
2 der aufgeladene Kondensator 3 -angeschlossen. Die Aufladung des Kondensators 3
erfolgt bei der Umlegung des Umschalters 2 auf den Kontakt u durch .eine Batterie
q., deren Spannung etwa ioo bis Zoo Volt beträgt. Eine weitere Batterie 5 liefert
die Schirmgitterspannung, etwa Zoo Volt, für die Entladungsröhre i. Wird der Kondensator
3 nach der Ladung mittels des Umschalters 2 über den Kontakt b an die Anoden-Kathoden-Strecke
der Röhre i angelegt, so steigt an dem mit der Anode in Verbindung stehenden Punkt
A die Spannung schlagartig an. Das Steuergitter besitzt im gleichen Augenblick noch
die durch die Batterie 6 bedingte Vorspannung, die eine Sperrung der Röhre verursacht.
Über die Reihenschaltung aus dem Widerstand 7 und dem Kondensator 8 liegt das Gitter
15 zugleich an der Spannung des Kondensators 3, erhält jedoch erst
nach der Zeit t, die durch die Bemessung der beiden Schaltelemente und 8 bestimmt
ist, eine solche positive Vorspannung, daß die Entladung einsetzt. Die Zeit t entspricht
der gewünschten Impulsdauer, die demnach durch Veränderung
der Schaltelemente
7 und 8 beliebig groß gewählt werden kann. Mit dem Einsetzen der Entladung bricht
die am Kondensator 3 und demnach am Punkt A abnehmbare Spannung U plötzlich Zusammen.
Der Spannungsverlauf am Punkt A weisst infolgedessen die in. der Abb.2 dargestellte
Charakteristik U-= f (t) auf.
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In der Abszisseuachse des dargestellten Koordinatensystems ist die
Zeit t aufgetragen, während die Ordinate in Spannungswerte U unterteilt ist. Der
jäh ,ansteigende Teil 16 der Charakteristik des Spannungsimpulses stellt den Moment
d:ex Anschaltung des Kondensators 3 an die Schaltungsanordnung finit der Entladungsstrecke
i dar, ,dessen Größe etwa der Höhe der Spannung am Kondensator 3 entspricht. Der
nahezu waagerechte Teil 17 der Charakteristik, der zugleich die Impulsdauer
kennzeichnet, ist durch _ die zunächst noch vorhandene Sperrung der Röhre i bedingt.
Der etwas geneigte Teil 18 schließlich stellt den Entladungsvorgang selbst dar.
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Da in der Schaltungsanordnung gemäß Abb. i der Kondensator 8 denjenigen
Teil bildet, ,an dem die Spannung nach der Ans:chaltung des Kondensators 3 an den-
Punkt A langsam ansteigt, ist er zwischen das Gitter 15 und die Kathode 19 der Röhre
i geschaltet, deren Gitterspannung auf diese Weise erst nach :einer gewissen Zeit
den positiven Wert annimmt, der zum Einsatz der Entladung erforderlich ist.
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Wie bereits erwähnt, ist die zwischen dem Punkt A und der gemeinsamen
Leitung 20 liegende, vom Kondensator 3 gelieferte Spannung zu groß, um das Gitter
2 i der zu steuernden Röhre g unmittelbar zu steuern. Infolgedessen ist zwischen
A und 20 sein Spannungsteiler aus den Widerständen i o und i i geschaltet, dessen
Widerstand i i die Spannung für das Gitter 21 der Röhre 9 liefert. In diesem Falle
ist das Gitter bei B an den Spannungsteiler angeschlossen, wie durch deal Pfeil
22 angedeutet wird. Im Bedarfsfalle läßt sich an das Gitter 21 auch die gesamte
Spannung zwischen A und 20 anlegen, was durch den Pfeil 23 angedeutet ist.
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Die beim Anschluß des Gitters 21 an den Widerstand i i dazu parallel
geschaltete Kapazität der Gitterkathodenstrecke der Röhre 9 ist Mit 13 bezeichnet
und wird zum Ausgleich von Schwankungen gegebenenfalls mittels eines Zusatzkondensators
auf einen vorgegebenen Wert gebracht, der nicht besonders dargestellt und veränderlich
ausgebildet isst. Da ein solcher Kondensator 13 allein Ausgleichsvorgänge zusammen
mit den Spannungsteilerwiderständen verursachen: würde, ist zu deren oberem Widerstand
io ein weiterer Kondensator 12 parallel geschaltet, der so bemessen ist, daß die
Spannung zwischen A und 20 :mittels der Kondensatoren 12 und. 13 im gleichen Verhältnis
wie mittels der Widerstände io und i i aufgeteilt ist. Auf -diese Weise läßt sich
zwischen B und 20 eine Teilspannung mit der gleichen Charakteristik wie der Spannungsimpuls
zwischen A und 20 abgreifen.
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Damit beim Anschalten des Kondensators 3 an die Schaltungsanordnung
dessen Ladespannung nicht merklich verringert wird, ist es zweckmäßig, die Gesamtkapazität
der Schaltungsanordnung klein gegenüber der Kapazität des Kondensators 3 zu halten.
In diesem Falle ist die Spannung zwischen A und 20 im Moment der Anschaltung des
Kondensatoms 3 etwa gleich dessen Ladespannung.
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Mit der erfindungsgemäßen Anordnung können Spannungsimpulse von einer
Dauer bis zu 2 X 1o-6 Sek. erzielt werden.