DE827970C - Synchronisierter Impulsgenerator - Google Patents

Description

(MWGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 14. JANUAR 1952

p 20528 VIII a / 21 a^ D

(Holland)

sind als Erfinder genannt worden

Synchronisierter Impulsgenerator

Die Erfindung betrifft einen Impulsgenerator.

Impulsgeneratoren können für viele Zwecke verwendet werden, z. B. zum Steuern der Frequenz der von einem Sender ausgesandten Trägerwelle. In diesen Fällen ist eine sehr hohe Stabilität der Steuerimpulse erforderlich.

Wie bekannt, kann eine hohe Stabilität der Impulsfrequenz erreicht werden durch Synchronisierung mit einer Steuerschwingung.

Die Erfindung bezweckt eine sehr einfache Schaltung eines Impulsgenerators mit einer Mehrgitterelektronenröhre zur Erzeugung von Impulsen kurzer Dauer, die eine relativ hohe Impulsfrequenz und eine außerordentlich hohe Phasen- und Frequenzstabilität aufweisen.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Kathode der Elektronenröhre und, von der Kathode aus gezählt, das erste und zweite Gitter der Röhre die Kathode, das Steuergitter und die Anode eines in Klasse C wirksamen kristallge- ao steuerten Oszillators bilden, wobei die Impulsfrequenz durch die Oszillatorfrequenz bestimmt wird, während in den Anodenkreis der Röhre ein auf eine gegenüber der Kristallfrequenz hohe Frequenz abgestimmter Resonanzkreis geschaltet ist, dem die Ausgangsspannung und eine Sperrspannung entnommen wird, welche Sperrspannung die Mehrgitterröhre jeweils nach ungefähr einer halben Periode der höheren Abstimmfrequenz sperrt.

Der erfindungsgemäße Impulsgenerator hat den Vorteil, daß die Wiederholungsfrequenz der erregten Impulse von einem Kristall stabilisiert und die Zeitdauer der dem kristallgesteuerten Oszillator entnommenen Impulse hauptsächlich durch die relativ hohe Abstimmfrequenz des Röhrenanodenikreises bestimmt wird, wobei diese

hohe Abstimmfrequenz die Lage der Spektrumkomponenten der erregten Impulse praktisch nicht beeinflußt.

Es ist ein Impulsgenerator vorgeschlagen worden, welcher eine als Transitrongenerator wirksame Mehrgitterröhre enthält, wobei die Kathode, das Steuergitter und das Schirmgitter der Röhre die Kathode, das Steuergitter und die Anode eines rückgekoppelten C-Klasse-LC-Oszillators bilden, ίο Jedesmal beim Auftreten eines im LC-Oszillator erregten Stromstoßes wird die vom Schirmgitter und Stromverteilungsgitter gebildete Transitronschaltung angestoßen. Dabei ist zur Verbesserung der Stabilität ein Kristall parallel zu dem die Oszillatorfrequenz bestimmenden Kreis geschaltet. Unter Umständen tritt jedoch manchmal die unerwünschte Erscheinung auf, daß die Impulsfrequenz zwischen zwei Werten hin und her springt, die vom Kristall bzw. vom erwähnten Kreis bedingt werden. Beim erfindungsgemäßen Impulsgenerator tritt dieser Nachteil nicht auf.

Vorzugsweise enthält der kristallgesteuerte Oszillatorteil des erfindungsgemäßen Impulsgenerators zur weiteren Verbesserung der Phasenstabilität der zu erregenden Impulse einen zwischen die Kathode und das Steuergitter geschalteten Kristall, einen zwischen die Oszillatoranode und die Kathode geschalteten Abstimmkreis und einen zwischen der Oszillatoranode und dem Steuergitter eingeschalteten Rückkopplungskondensator.

Die dann am Steuer- und Schirmgitter der

Röhre gegenphasig auftretenden relativ hohen Spannungen sind auch vorteilhaft für die Erzielung einer großen Flankensteilheit der Oszillatorstromimpulse.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert, wobei

Fig. ι eine Ausführungsform eines Impulsgenerators gemäß der Erfindung und

Fig. 2 Spannungszeitdiagramme zur Erläuterung der Wirkung des Impulsgenerators nach Fig. 1 zeigen.

Die in Fig. 1 dargestellte Impulsgeneratorschaltung enthält eine Pentode P mit einem Steuergitter i, einem Schirmgitter 2 und einem Stromverteilungsgitter 3, die in dieser Reihenfolge zwischen der Kathode 4 und Anode 5 liegen. Um die Zeichnung möglichst übersichtlich zu halten, ist eine Röhre mit der minimal erforderlichen Zahl von Gittern dargestellt. Vorzügliche Ergebnisse sind jedoch mit einer Heptode oder einem Pentagrid erzielbar, wobei das Schirmgitter 2 doppelt ausgebildet beiderseits des Gitters 3 liegt und wobei zwischen Anode und Schirmgitter noch ein fünftes Gitter vorgesehen ist.

Die Kathode 4 ist über einen Widerstand 6 mit Parallelkondensator 7 geerdet, während das Gitter 1 über einen Kristall 8, der z. B. für 100 kHz bemessen ist, und einen Ableitungswiderstand 9 gleichfalls geerdet ist. Das als Oszillatorhilfsanode wirksame (Jitter 2 ist über einen aus einer Spule 10 und einem Abstimmkondensator 11 bestehenden Schwingkreis und über einen Widerstand 12 mit Glättungskondensator 13 mit dem Pluspol der Anodenspannungsquelle verbunden. Weiterhin ist zwischen dem Schirmgitter 2 und dem Steuergitter ι ein Rückkopplungskondensator 14 eingeschaltet. In den Anodenkreis der Röhre ist eine Spule 15 aufgenommen, deren Abstimmfrequenz viel höher ist als die Kristallfrequenz und z. B. τ bis 2 niTTz beträgt. Diese Spule ist mit einer Spule 16 gekoppelt, deren eines Ende mit dem Gitter 2 und deren anderes über einen Sperrkondensator 17 mit dem Gitter 3 verbunden ist, wobei das Gitter 3 über einen Ableitungswiderstand iS geerdet ist. Die Spule 16 oder aber an ihrer Stelle die Spule 15 kann auch auf eine hohe Frequenz abgestimmt sein.

Mit der bisher beschriebenen Schaltung, wobei die Katode 4 und die Gitter 1 und 2 der Röhre P die Kathode, das Steuergitter und die Anode eines an sich bekannten in Klasse C wirkenden Kristalloszillators bilden, können Schwingungen mit einer sehr stabilen Frequenz erzeugt werden. DieGitteri und 2 oszillierten dabei gegenphasig. und während der negativen Ilalbwelle der Steuergitterwechselspannung ist die Oszillatorentladungsstrecke gesperrt. Das Oszillatorsystem ist weiterhin während eines zentralen Teils der positiven Ilalbwelle der Steuergitterspannung ebenfalls gesperrt, und zwar durch die negative Halbwelle der Oszillatorauodenspannung. Auf diese Weise tritt nur beim Anfang und Ende der positiven i lalbwelle der Steuergitterspannung ein Stromimpuls im Oszillatorsystem auf.

Das Auftreten eines vom Oszillatorsystem erzeugten Stromiinpules hat das Anstoßen des in den Anodenkreis der R("ihre aufgenommenen, auf eine hohe Frequenz abgestimmten Resonanzkreises 15 zur Folge, welchem Resonanzkreis jeweils nach ungefähr einer halben Periode der hohen Abstimmfrequenz eine Spannung entnommen wird, die dem Stromverteilungsgitter 3 (Sperrgitter) zugeführt wird und die Röhre /' sperrt. Die Röhre P bleibt gesperrt durch das negative Potential des Gitters 3 bis zum nächsten Stromimpuls des LC-Kristalloszillatorsystems, wonach der beschriebene Zyklus sich wiederholt.

Die Einrichtung, bei der das an sich bekannte Prinzip des Sperroszillators angewendet ist, bewirkt, daß das System jeweils nur während ungefähr einer Periode der hohen Eigenfrequenz der Spule 15 und/oder τ6 oszilliert und weiter jedesmal infolge des negativen L'otentials des Gitters 3 gesperrt bleibt. Letzteres hat zwei Ursachen. Zuerst lädt sich das Gitter 3 bei jedem die Röhre durchfließenden Stromstoß infolge des Gitterstromes stark negativ auf, und zweitens sinkt infolgedessen das Potential des (jitters 2 infolge der Zunahme seines Güterstromes herab: dieses Herabsinken bedingt eine weitere Verminderung des l'otentials des Gitters 3 usw. (Transitronwirkung).

In der soweit beschriebenen Schaltung treten bei geeigneter Ausführung des LC -Oszillators Anoden-Stromimpulse mit großer Flankensteilheit auf, weil

die Röhre nur während eines Bruchteiles jeder Periode der Kristallfrequenz geöffnet ist.

Wie schon oben erwähnt, gelangen während der positiven Halbwelle der Steuergitterspannung zwei Stromimpulse zur Anode 5, und es tritt somit eine Frequenzverdopplung auf. Diese Frequenzverdopplung kann verhütet werden durch geeignete Wahl der Zeitkonstante des Kondensators 17 und des Widerstandes 18 oder aber, indem zwischen den Spannungen an den Gittern 1 und 2 eine derart von 180 abweichende Phasenverschiebung verursacht wird, daß die Röhre P nur einmal je Periode der Kristallfrequenz Strom führt.

Dies wird an Hand der Fig. 2 näher erläutert.

Die Wechselspannungen an dem Steuergitter V₁ und an der Oszillatoranode V₂ sind gegenphasig in Fig. 2a dargestellt. Die Steuergitterwechselspannungsamplitude ist groß in bezug auf den Steuergitterbereich der Röhre P, wenn die Oszillatoranodenspannung der Röhre auf den normalen Wert eingestellt worden ist. Dadurch ist der Zeitabstand zwischen dem Augenblick, an dem das Steuergitterpotential den durch die gestrichelte waagerechte Linie dargestellten Sperrwert der Röhre /' in der positiven Richtung überschreitet, und dem Moment, da dieses Potential das Kathodenpotential /'/. oder das Anodenpotential V₁,., überschreitet, sehr klein. Dieser Zeitabstand wird vergrößert, wenn die Anodenwechselspannung nacheilt in bezug auf die eben erwähnte Voraussetzung oder, ,inders gesagt, bei einer Phasenverschiebung zwischen Steuergitterspannung V₁ und Oszillatoranoden-.-paniuing V.,. Dann ist nahezu im Nulldurchgang des Steuergitterpotentials in positiver Richtung das j

Oszillatoranodeiipotential höher, als wenn die < iitter- und Anodenweehselspannung genau gegenphasig sind, wodurch somit der Steuergifterbereich <!.t Röhre vergrößert wird. Auch in diesem Fall tritt dann nahezu im erwähnten Xulldurchgang ein Anodenstromstoß in der Röhre P auf. Beim Passieren des zweiten X^Tulldurchgangs des Steuergitterpotentials wird bei einer genügend großen Phasenverschiebung zwischen der Anodenwechsel- i spannung und der Steuergitterspannung in der negativen Richtung das Anodenpotential niedriger sein als das Kathodenpotential, und es kann auch dadurch ein zweiter Anodenstromstoß nicht mehr i auftreten. I

Sobald sich die Röhre /' öffnet, hat die an der Sekundärwicklung 16 des im Anodenkreis liegenden Transformators auftretende Spannung V₁₆ das !"ließen eines Gitterstromes zum Sperrgitter 3 zur Folge und tritt am Kondensator 17 eine negative Spannung Γ'₁₇ auf, die die Röhre sperrt, wodurch eine weitere Oszillation während der Periode der Kristallfrequenz unterbleibt. Der Kreis 16 wird stark gedämpft ausschwingen, wie in Fig. 2I) durch die Kurve/'„. dargestellt ist. Fig. 2c zeigt den Verlauf der Impulse über die Spule 15, die unmittelbar über einen Kondensator 19 einem Verbraucher zugeführt werden können.

Die Zeitkonstante des Systems 17, 18 ist derart zu wählen, daß einerseits der Kondensator 17 innerhalb einer einzigen Periode der Kristallschwingung, dessen Frequenz z. B. 100 kHz beträgt, so weit entladen ist, daß die Oszillation erneut auftreten kann, daß jedoch andererseits nach einer Haibwelle noch eine genügende negative Ladung am Gitter 3 vorhanden ist, um dieses Gitter gesperrt zu halten, wenn die erwähnte Phasenverschiebung zwischen den Wechselspannungen an den Gittern 1 und 2 ungenügend sein sollte, um jeden zweiten Impuls zu unterdrücken. Der erwünschte Verlauf der Kondensatorspannung ist in F"ig. 2b mit den gestrichelten Kurven F₁₇ angedeutet.

Es kann schließlich erwünscht sein, zur Unterstützung der zugeführten Sperrspannung zwischen dieser Elektrode und der Kathode eine Diode D einzuschalten, da sonst das Fließen des Gitterstromes zu diesem Gitter vom Steuergitter 1 verhütet werden könnte. Die Kathoden der Röhren P und D sind unmittelbar miteinander und über einen Widerstand mit dem Pluspol der Anodenspannungsquelle verbunden, wodurch unter allen Umständen eine hinreichend hohe negative Vorspannung durch den Spannungsverlust über den Kathodenwiderstand 6 gewährleistet ist.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Synchronisierter Impulsgenerator mit einer Mehrgitterelektronenröhre, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode der Elektronenröhre und, von der Kathode aus gezählt, das erste und zweite Gitter der Röhre die Kathode, das Steuergitter und die Anode eines in Klasse C wirkenden kristallgesteuerten Oszillators bilden, wobei die Impulsfrequenz durch die Oszillatorfrequenz bestimmt wird, während in den Anodenkreis der Elektronenröhre ein auf eine gegenüber der Kristallfrequenz hohe Frequenz abgestimmter Resonanzkreis aufgenommen ist, dem die Ausgangsspannung und eine Sperrspannung entnommen wird, welche Sperrspannung die Mehrgitterröhre jeweils nach ungefähr einer halben Periode der hohen Abstimmfrequenz sperrt.
2. 2. Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kristalloszillator einen zwischen die Kathode und das Steuergitter geschalteten Kristall, einen zwischen die Oszillatoranode und die Kathode geschalteten, nahezu auf die Kristallfrequenz abgestimmten Kreis und einen zwischen die Oszillatoranode und das Steuergitter geschalteten Rückkopplungskondensator enthält.
3. 3. Impulsgenerator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im Oszillatoranodenkreis vorgesehene Resonanzkreis eine Phasendrehung solcher Größe zwischen den Spannungen des Oszillatorsteuergitters und der Oszillatoranode herbeiführt, daß nur einmal in der Periode der Kristallfrequenz Stromdurchgang durch die Röhre erfolgt.
4. 4. Impulsgenerator nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dem

   auf eine hohe Frequenz abgestimmten Resonanzkreis entnommene Sperrspannung einem auf die Oszillatoranode folgenden Gitter (Sperrgitter) der Röhre zugeführt wird und das Sperrgitter zur Erregung der Sperrspannung über einen Gitterkondensator mit dem Oszillatoranodenkreis und über einen Gitterwiderstand mit der Kathode der Röhre derart gekoppelt ist, daß die Sperrspannung zwischen einer halben und einer ganzen Periode der Kristallfrequenz wieder verschwindet.
5. 5. Impulsgenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sperrgitter und der Kathode eine Diode eingeschaltet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 2779 1.