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Anordnung zur Erzeugung einer zur Zeitauflösung bei Elektronenstrahl-Oszillographen
dienenden, mit der Zeit linear ansteigenden Spannung Für die Zeitauflösung bei Elektronenstrahl-Oszillographen
verwendet man häufig sogenannte Kippgeräte oder Sägezahngeneratoren, bei denen eine
Kapazität einmalig oder periodisch zeitproportional aufgeladen bzw. entladen wird,
wobei die zeitproportionale Spannung an das Zeitablenksystem der Elektronenstrahlröhre
gelegt ist.
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Die Erzeugung eines zeitproportionalen Verlaufes dieser Spannung bietet
gewisse Schwierigkeiten, da die in dem Gerät als Ladewiderstand meistens verwendeten
Elektronenröhren ohne besondere Maßnahmen eine solche Spannung nicht herzugeben
vermögen. Am günstigsten haben sich für diese Zwecke Pentoden gezeigt; bei denen
die Stromspannungskennlinien wenigstens von einer bestimmten Anodenspannung ab nahezu
waagerecht verlaufen, wobei diese Kennlinien allerdings noch keine Sättigungskennlinien
sind. Zum Ausgleich der Abweichungen der Kennlinie von dem gewünschten horizontalen
Verlauf hat man daher zur Gegenkopplung gegriffen und eine für die Erfordernisse
der Praxis ausreichende Zeitproportionalität erzielt. Es ist ferner vorgeschlagen
worden, die Pentode durch eine Mehrpolröhre zu ersetzen, bei der ein Gitter fallender
Kennlinie
vorhanden ist. an das eine von der Zeitablenkspannung
abgeleitete Hilfsspannung gelegt ist. Auch hierdurch läßt sich eine Linearisierung
erzielen.
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Weiterhin ist ein Gerät zur Erzeugung einer zur -Zeitauflösung dienenden,
mit der Zeit linear ansteigenden Spannung durch Ladung eines Kondensators über eine
indirekt beheizte Schirmgitter-Vierpolröhre bekannt, an deren Steuergitter eine
zur Zeitauflösungsspannung phaseninverse Spannung liegt.
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Für völlig ungeeignet für die Zwecke der zeitproportionalen Ladung
bzw. Entladung erschienen jedoch bisher gewöhnliche Trioden. die daher auch keine
Verwendung fanden. Die Erfindung beschreitet nunmehr einen neuen Weg, indem als
Laderöhre (Entladeröhre) eine nicht im Sättigungsgebiet arbeitende. vorzugsweise
indirekt beheizte Dreipolröhre (Triode) dient, die von einer zur Zeitauflösungsspannung
phaseninversen Spannung gesteuert wird.
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Die durch die Erfindung erzielte fortschrittliche Wirkung liegt nicht
nur in der Ersparnis eines Gitters begründet, sondern unter anderem darin, daß die
Dreipolröhren bezüglich ihrer Wirkungsweise gerade für die Zwecke der Kippgeräte
wesentliche Vorteile gegenüber den Schirmgitterröhren bieten. Bekanntlich haben
Dreipolröhren gegenüber den Schiringitterröhren eine ganz erheblich größere Stromdurchlässigkeit.
Diese größere Stromdurchlässigkeit ermöglicht eine Heraufsetzung der oberen Frequenzgrenze.
die mit Kippgeräten erzielt werden kann. denn je größer die Stromstärke, desto kürzer
die Zeit, in der ein Kondensator aufgeladen oder entladen werden kann. Die durch
die Erfindung gegebene Lehre vermeidet daher die Verwendung der bis dahin unbedingt
erforderlichen Schirmgitterröhren für diese Zwecke. Ein weiterer Vorteil der Erfindung
besteht darin, daß man bei Anwendung einer Triode unabhängig von der Schaltungsweise
dieser Röhre -wird. leben einer Schaltung. bei der die Anode der Hochvakuumröhre
mit der Kathode der Ionenröhre verbunden ist, gibt es noch eine andere bekannte
Schaltungsart. bei der die Anode der Ionenröhre mit der Kathode der Hochvakuumröhre
in Verbindung steht. Die zuletzt genannte Schaltung ist mit Schirmgitterröhren nicht
ausführbar, da das Schirmgitter in diesem Fall kein festes Potential haben würde.
Die Verwendung einer besonderen Batterie zur Erzeugung der Schirmverbietet sich
von selbst. da die dadurch bedingte Belastung und auch die Kapazität jener Batterie
zu groß sein -würden. Unter Benutzung der durch die Erfindung gegebenen Lehre ist
aber die Schaltung ohne weiteres ausführbar. Zum besseren Verständnis des Erfindungsgedankens
sollen die eben geschilderten Verhältnisse nochmals an Hand eines Stromspannungsdiagrammes
in Fig. i erläutert werden.
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Auf der Abszisse sind die Anodenspannungen Ua und auf der Ordinate
die dazugehörigen Ströme Ja aufgetragen. Die Kurve P ist die Kennlinie einer
Pentode für eine bestimmte nicht näher bezeichnete Gittervorspannung und die Kurve
T die Kennlinie einer Triode. Die Kurve P läßt erkennen, daß sie vom Punkt 1i ab
zwar an sich praktisch geradlinig verläuft, aber gegenüber der Horizontalen bei
IL noch einen Winkel aufweist. Für den zeitproportionalen Verlauf der Zeitablenkspannung
müßte die Kurve P dem Verlauf der Horizontalen ILL folgen. Wie bereits erwähnt.
läßt sich durch besondere `Fahl von Mitteln. wie die Gegenkopplung od. dgl.. eine
Kompensation in dem waagerecht schraffierten Bereich erzeugen. so daß praktisch
die K-L-Gerade erreicht -wird. Wie die Darstellung nun besonders einleuchtend zeigt,
liegen die Verhältnisse bei der Triode -wesentlich anders. L m hier die K-L-Linie
zu erreichen, müßte eine Kompensation in dem gesamten senkrecht schraffierten Gebiet
vorgenommen -werden. Wie eine derartige Kompensation möglich ist. lehrt die Betrachtung
der bekannten Formel für den Anodenstrom der Triode: Ja = const. - (Ug
- D - -'a)312. Berücksichtigt man. daß die Bedingung für die Gerade K-L darin
besteht, daß trotz steigender Anodenspannung der Anodenstrom konstant bleiben muß,
so läßt sich für diese Bedingung aus der obigen Formel folgende Beziehung ableiten:
('g = Va - D - Ua.
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d. h. aber nicht: anderes. als daß für konstante Anodenströme die
Gitterspalinung sich proportional der Anodenspannung, aber mit umgekehrten Vorzeichen
ändern muß. 'Mit anderen Worten: An das Steuergitter der Triode muß eine zur Zeitauflösungsspannung
genau phaseninverse Spannung gelegt werden. um die gewünschte Zeitproportionalität
zu erzielen. Man ist also, -wie diese Betrachtung eindeutig lehrt, keineswegs auf
die @-erwendun` von Pentoden oder Mehrpolröhren für die Erzeugung einer zeitproportionalen
Kondensatorladung bz-v. -elitladung angewiesen, sondern man kann hierfür nuninehr
auch gewöhnliche Trioden verwenden.
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In Fig. 2 der Zeichnung- ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens
dargestellt.
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Der Kippkondensator i. der parallel zu einer gittergesteuerten Gasentladungsröhre
2 liegt. -wird über die Rcilire 3 aufgeladen, wobei
diese Ladespannung
den zeitproportionalen Verlauf aufweisen soll. Die Röhre 3 ist im vorliegenden Falle
als Doppeltriode, wie sie beispielsweise unter der Typenbezeichnung EDD i i im Handel
sind, ausgebildet. Für die Aufladung dient nun der linke Teil der Elektronenstrecke
mit dem Gitter q. und die Anode 5. Von der Kapazität i wird ein Teil der Ladespannung
über das Potentiometer 6 dem Steuergitter 7 der rechten Elektronenstrecke der Röhre
3 zugeführt. Diese Elektronenstrecke, die ebenfalls einer gewöhnlichen Dreipolröhre
entspricht, erzeugt nun an der Anode 8 eine zur Ladespannung des Kondensators i
um i8o° phasenverschobene, also phaseninverse Spannung, die über ein weiteres Potentiometer
9. dem Steuergitter 4 der Ladetriode zugeführt wird. Durch Abgleich der Potentiometer
6 und 9 ist es nun möglich, eine genaue Linearisierung der an der Klemme io erscheinenden
Zeitablenkspännung'herbeizuführen. Von der Anode 8 kann man übrigens die zur Kippspannung
phaseninverse Spannung abgreifen und an eine Klemme i i legen, wodurch sich die
Möglichkeit für symmetrische Ablenkung bietet.
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Es sei noch bemerkt, daß die Erfindung sich in besonders einfacher
Weise an den bekannten Kippgeräten verwirklichen läßt, die mit einer Phasenümkehrröhre
ausgerüstet sind, um von vornherein eine gegen Null symmetrisch schwankende Zeitauflösespannung
zu erzeugen. Die Phasenumkehrröhre, für die gewöhnlich eine Triode verwendet wird,
dient hier für andere Zwecke zur Erzeugung einer gegen die Kondensatorspannung phaseninversen
Spannung. Man kann daher die als Laderöhre - normalerweise verwendete Pentode gegen
eine Triode auswechseln und das Gitter dieser Triode durch eine von der Anode der
Phasenumkehrröhre abgeleitete Spannung steuern.
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In dem eben erwähnten Beispiel handelt es sich ausschließlich um periodische
Kippschwingungen, was allerdings kein Hinderungsgrund dafür ist, daß auch bei ähnlich
gearteten Geräten für die Erzeugung einmaliger Zeitablenkspannung die Erfindung
anwendbar ist, sofern dort eine Laderöhre benutzt wird. Gleichfalls ist eine dahingehende
Abänderung der Schaltung möglich, daß die Kippkapazität nicht parallel zu einer
Gasentladungsröhre geschaltet wird, sondern parallel zu der bisher als Laderöhre
verwendeten Elektronenstrecke, die dann in bekannter Weise als Entladeröhre dient,
und so eine zeitproportionale Entladung des über die Gasentladungsstrecke ruckartig
aufgeladenen Kondensators ermöglicht.