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Kathodenstrahloszillograph Die Erfindung bezieht sich auf einen Kathodenstrahloszillographen.
Gemäß der Erfindung dienen als Betriebsspannungen und als Ablecikspannung der mit
elektrischen Linsenfeldern und elektrostatischer Ablenkung ausgerüsteten KathodenstrahlröIire
#\7ecliselsliannungen derselben Frequenz, insbesondere (lern Netz entnommene Wechselspannungen
von 5o Hz, wobei die Zeitablenkspannung gegen die Betriebsspannung um 9o° phasenverschoben
ist.
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Der erfindungsgemäße Oszillograph zeichnet sich durch eine bisher
noch nicht erreichte Einfachheit aus, da gegenüber den bekannten Kathodenstrahl-Oszillographen
Hochspannungsgleichrichtung und Siebung fortfallen. Die Erfindung beruht auf der
bekannten Erscheinung, daß in Kathodenstrahlröhren mit elektrischen Linsenfeldern
die Bündelung der Elektronen in weitem Bereich erhalten bleibt, wenn bei Änderung
der Anodenspannung die Spannungen an den anderen Elektroden im selben Verhältnis
mit geändert werden.
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Die günstigsten Verhältnisse erhält man, wenn bei einer gegenseitigen
Phasenverschiebung von Betriebs- und Ablenkspannung um 9o° nur ein Teil der positiven
Halbwelle der Betriebsspannung verwertet wird, so daß bei der Aufzeichnung nur geringe
Verzerrungen auftreten.
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Abb. r zeigt den Verlauf von Betriebs- und Ablenkspannung während
einer Periode. Während des dick ausgezogenen Teiles der Ablenkspannung wird eine
Ablenkung über den ganzen Durchmesser des Schirmes bewirkt. Während der negativen
Halbwelle der Betriebsspannung ist der Strahl gelöscht.
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Cber einen größeren Zeitabschnitt ergibt sich der in der Abb. 2 gezeigte
zeitliche Ablauf der Arbeitsintervalle. Eine vollständige Aufzeichnung ist nur von
solchen Schwingungsvorgängen möglich, deren Grundperiodendauer genügend klein ist.
Der Fachmann
kann aber auch aus der fragmentarischen Aufzeichnung
niedrigerer Frequenzen gewisse Schlüsse ziehen. Ein stehendes Bild ergibt sich im
Fall der Speisung aus dem Netz nur dann, wenn der zu messende Vorgang mit der Netzfrequenz
oder einem ganzzahligen Vielfachen davon synchronisiert ist, was in der Praxis häufig
zutrifft, da die zu prüfenden Vorgänge oft von der Netzfrequenz abgeleitet sind.
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Eine wichtige Anwendung des erfindungsgemäßen Oszillographen besteht
in der leistungslosen Messung von Gleich- und Wechselspannungen. In diesem Fall
ersetzt der einfache Oszillograph <las statische Voltmeter, wie es z. B. für
die Messung von Gleichspannungen, die über hocholiniige \Viderstände von der Anodenspannung
abgeleitet sind, benutzt wird. Im Fall der Messung von Wechselspannungen mit dem
Oszillographen genügt es, wenn auf dem Schirm die Umhüllende der Wechselspannungskurven,
die keine stehenden Bilder zu erzeugen brauchen, erkannt wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der .\1>l>. 3 dargestellt.
Zur Stromversorgung der Kathodenstrahlröhre 5 sind nur ein Transformator 6 und ein
aus den Widerständen R i, R 2 und R 3 bestehender Spannungsteiler zum Abgriff der
Teilspannungen für die statische Linsenelektrode 7 und die Steuerscheibe 8 erforderlich.
Der Transformator weist eine Primärwicklung zum Anschluß an das Netz und zwei Sekundärwicklungen
auf, von denen die eine für die l leizung der Braunscheu Röhre und die andere für
die Anodenspannung vorgesehen ist.
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Die Linsenspannung ist zur Schärfeneinstellung mittels des als Potentiometer
ausgebildeten M'iderstandes R 2 veränderlich, die Vorspannung der Steuerspannung
dagegen ist fest gewählt (Widerstand R i), da das Gerät auf eine feste mittlere
Helligkeit des Fluoreszenzfleckes eingestellt ist.
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Die Erzeugung der Ablenkspannung aus der AnodeuNvechselspannung gelingt
in einfacher Weise mittels des doppelten RC-Gliedes R 4 C 4, R 5 C 5. 1?s wird hiermit
eine Phasenverschiebung von genau go` erzielt. Werden z. 13. R 4 und R 5 zu je 3
Megolim gewählt und die Kondensatoren C,4 und C 5 zu je iooo ph und beträgt die
Transformatorscheitelspannung iooo V, so erhält man eine Ablenkspannung von 333
V, die in dem zur Wirkung kommenden Teil der Periode (40°/o der positiven I iallnvelle)
gerade den richtigen Wert hat, um eine Auslenkung Tiber den vollen Schirmdurchmesser
zu bewirken.
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Für die Ausnutzung von 4o% der positiven Halbwelle zur Anzeige des
Nleßvorganges sprachen Versuche, die mit Rücksicht auf zwei auftretende 1?ffekte
durchgeführt wurden. Die leiden Effekte sind folgende: i. Bei dem Betrieb der Röhre
finit Wechselspannung ändert sich dauernd die Strahlgeschwindigkeit, so dali die
:\lilenketnlifiridliclileeit des Elektronenstrahles ebenfalls nicht konstant ist.
Zeichnet man z. B. einen Kurvenzug konstanter Amplitude auf, so bedeutet die \lodulation
der Ablenkempfindlichkeit, daß die Amplitude der Kurvenzüge verschieden groß angezeigt
werden.
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2. Die Schärfe des Elektronenbrenufieckes hängt grundsätzlich ton
der Höhe der Beschleunigungsspannung ab, so daß bei zu kleiner Anodenspannung trotz
Erhaltung der Scharfstellung des Linsenfeldes durch proportionale Änderung der Linsenspannung
schließlich die Fleckschärfe sehr nachläßt. Es ist bekannt, da13 zur Erreichung
einer gewissen Mindestschärfe eine bestimmte Anodenspannung nötig ist. Man wird
also nur die höheren Spannungen in der Nähe der Scheitelspannung benutzen, um eine
störende Randunschärfe zu vermeiden, wenn man mit verhältnismäßig niedriger Scheitelspannung
auskommen will.
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Wie erwähnt, ergaben die Versuche, daß die genannten Störeffekte hinreichend
klein blieben, wenn man sich auf die Ausnutzung von 4o °/o der positiven Halbwelle
beschränkt. Der genutzte Teil liegt zweckmäßig symmetrisch zum Scheitelwert, woraus
sich die Forderung einer Phasenverschiebung zwischen Ahlenk- und Anodenspannung
von cgo° ergibt. Man erhält so eine nahezu lineare Zeitachse, die einer Kippfrequenz
von 250 Hz entspricht. Eine Austastung des Rücklaufes dieser Zeitablenkung
ist nicht nötig, da in der negativen Halbwelle der Betriebswechselspannung die Röhre
nicht arbeitet.
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Für die Meßspannung ist im Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 am Eingang
des Oszillographen ein aus den Widerständen R 6. R 7 und R h bestehender Spannungsteiler
im Verhältnis i : 2 : 4 vorgesehen. Um auch Gleichspannungen messen zti können,
liegen die Eingangsklemmen o, i. 3 und 4 nur über Widerstände an der Meßplatte.
(1)er den Anschluß 2 ist eine Möglichkeit vorgesehen, um über einen Kondensator
nur Wechselvorgänge aufzuzeichnen.