DE830066C

DE830066C - Fremdgesteuerter Impulsgenerator

Info

Publication number: DE830066C
Application number: DEP20529D
Authority: DE
Inventors: Eduard Herman Hugenholtz
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1946-09-16
Filing date: 1948-11-04
Publication date: 1952-01-31
Also published as: CH266527A; FR955774A; US2591940A; GB652623A; BE477945A; NL69582C

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 31. JANUAR 1952

p 20529 Villa/21 a¹ D

ist als Erfinder genannt worden

Fremdgesteuerter Impulsgenerator

Die Erfindung bezieht sich auf einen fremdgesteuerten Impulsgenerator, welcher eine als Kippschwingungsgenerator vom Transitrontyp geschaltete Elektronenröhre enthält.

In bekannten Schaltungen, bei denen zur Erzeugung von Impulsen ein Transitrongenerator angewendet wird, ist die Impulsfrequenz von der von einem RC-Kreis bedingten Zeitkonstanten sowie von den Speisespannungen und Störspannungen in der Schaltung abhängig. Demgemäß weisen Impuls-Generatoren obenerwähnter Art keine große Frequenz- und Phasenstabilität auf.

Die Erfindung bezweckt einen Impulsgenerator zur Erzeugung von Impulsen kurzer Dauer zu schaffen, der eine relativ hohe Impulsfrequenz und eine außerordentlich hohe Phasen- und Frequenz-Stabilität aufweist.

Gemäß der Erfindung wird dies in einfacher Weise dadurch erzielt, daß eine Elektronenröhre mit mindestens einer Kathode, einem Steuergitter, einem Schirmgitter, einem Stromverteilungsgitter und einer Anode angewendet wird, wobei das Steuergitter und das Schirmgitter der Röhre das Steuergitter und die Anode eines rückgekoppelten C-Klasse-Röhrenoszillators mit einem die Oszillatorfrequenz bestimmenden Resonanzkreise bilden und zwischen dem Stromverteilungsgitter und dem Schirmgitter ein Transitronrückkopplungskondensator geschaltet ist, wobei der Transitrongenerator im Rhythmus der vom C-Klasse-Oszillator erzeugten Stromstöße gesteuert wird.

Eine weitere Verbesserung der Stabilität des C-Klasse-Oszillators wird dadurch erreicht, daß mit dem die Oszillatorfrequenz bestimmenden

Resonanzkreise ein Kristall parallel geschaltet wird.

Bei geeigneter Wahl des LC-Oszillator-Systems sind die erzeugten Oszillatorschwingungen derartig, daß das Oszillatorsystem periodisch abwechselnd durch die Steuergitterspannung und die Schirmgitterspannung gesperrt wird. Dadurch ist der Anodenstrom des Oszillatorsystems stark impulsförmig, und jedesmal, wenn ein solcher Impuls auftritt, wird die durch das Schirmgitter und das Stromverteilungsgitter gebildete Transitronschaltung angestoßen.

In der erfindungsgemäßen Schaltung werden durch die Wirkung des Transitrons die zur Anode

!5 gelangenden Stromimpulse verkürzt im Vergleich mit dem im LC-Oszillator-System erzeugten Impulsen.

Es ist vorteilhaft, in die Schirmgitterleitung ein Resonanzelement zu schalten, das abgestimmt ist auf eine sehr hohe Frequenz, die wesentlich größer ist als die Impulsfrequenz, wodurch die Flankensteilheit der erzeugten Impulse noch vergrößert wird. Eine vollständige Beschreibung der Wirkungsweise eines Transitrons enthalten die »Proceedings

»5 I.R.Ε.«, Februar 1939, 88ff. Das Transitron wird u. a. von einer Röhre mit drei Gittern gebildet, von denen das erste mit der Kathode verbunden ist und das zweite und dritte Gitter mit der Kathode einen zurückgekoppelten Schwingungsgenerator bilden und wobei das dritte Gitter, das somit zwischen dem zweiten und der Anode liegt, über einen Kondensator mit Ableitungswiderstand mit dem zweiten verbunden ist. Ändert sich das Potential des dritten Gitters z.B. in negativem Sinne,_# so wird, da dieses Gitter als Stromverteiler zwischen der Anode und dem zweiten Gitter wirkt, der Anodenstrom abnehmen und der Strom zum zweiten Gitter zunehmen, was eine Verringerung des Potentials des zweiten Gitters mit sich bringt.

Durch die Kondensatorkopplung wird dieser Spannungsfall auf das dritte Gitter übertragen, das somit noch weiter negativ wird und so weher.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels eines Impulsgenerators gemäß der Erfindung näher erläutert.

Der in dieser Schaltung dargestellte Impulsgenerator enthält eine Pentode P mit einem Steuergitter i, einem Schirmgitter 2 und einem Stromverteilungsgitter 3, die in dieser Reihenfolge zwischen der Kathode 4 und der Anode 5 liegen. Die Gitter 1 und 2 bilden das Steuergitter und die Anode eines rückgekoppelten Röhrenoszillators. Dazu ist in die Schirmgittefleitung ein die Oszillatorfrequenz bestimmender Resonanzkreis geschaltet, der von einer Selbstinduktion 7 und einem dazu parallel geschalteten Kondensator 6 gebildet wird. Die über eine mit der Selbstinduktion 7 gekoppelte Spule 8 auftretende Rückkopplungsspannung wird dem Steuergitter der Pentode P zugeführt über einen Kondensator 9 mit Ableitungswiderstand 10, mit dem noch eine Hochfrequenzdrosselspule 11 in Reihe geschaltet ist.

Die Kathode 4 ist über einen Widerstand 18 mit einem dazu parallel geschalteten Kondensator 16 geerdet, und das Schirmgitter 2 ist über einen Widerstand 16 mit einem Entkopplungskondensator 17 mit dem Pluspol der Anodenspannungsquelle verbunden.

Das Schirmgitter 2 und das Stromverteilungsgitter 3 liegen weiter in einer an sich bekannten Transitronschaltung.

Dazu ist das Gitter 2 über einen Transitronrückkopplungskondensator 14 mit dem Gitter 3 verbunden, wobei das Gitter 3 über einen Widerstand 13 geerdet ist. Die Anode 5 ist über eine Spule 15 mit dem Pluspol der Anodenspannungsquelle verbunden. ,

In der soweit beschriebenen Schaltung bilden die Gitter 1 und 2 der Röhre das Steuergitter und die Anode eines in C-Klasse wirkenden Oszillators und führen gegenphasige Spannungen.

Während der negativen Halbwelle der Steuergitterwechselspannung ist die Oszillatorentladungsstrecke gesperrt; das Oszillatorsystem ist weiterhin während eines zentralen Teils der positiven Halbwelle der Steuergitterwechselspannung ebenfalls gesperrt, und zwar gleich der negativen Halbwelle der Oszillatoranodenspannung.

Auf diese Weise tritt nur beim Anfang und Ende der positiven Halbwelle der Steuergitterspannung ein Stromimpuls im Oszillatorsystem auf, welche Impulse die obenerwähnte Transitronschaltung steuern.

Das Auftreten eines vom Oszillatorsystem erzeugten Stromimpulses hat zur Folge, daß das Potential des Stromverteilungsgitters 3 abnimmt. Durch die Kondensatorkopplung zwischen den Gittern 2 und 3 wird diese Spannungsabnahme auf das Schirmgitter 2 übertragen und die Transitronentladungsstrecke oder, anders gesagt, die Röhre P wird schnell gesperrt bis zum nächsten Stromimpuls des LC-Oszillator-Systems, wonach der beschriebene Zyklus sich wiederholt. Die Dauer der an die Anode 5 gelangenden Stromimpulse ist infolge der Transitronwirkung kürzer, als es ohne Transitronwirkung der Fall sein würde.

Die an der Anode 5 auftretenden Impulse, die eine sehr kurze Dauer hal>en, werden vorzugsweise einem im Anodenkreis der Elektronenröhre liegen- no den, von den Anodenstromimpulsen angestoßenen Schwingungskreis entnommen, der auf eine Frequenz abgestimmt ist, die mindestens zehnmal höher ist als die Impulsfrequenz.

Eine noch größere Flankensteilheit der Anodenstromimpulse wird vorzugsweise dadurch erzeugt, daß zwischen dem Schirmgitter 2 und dem Resonanzkreis 6 bis 7 eine Spule 12 eingeschaltet ist, die mit -den parasitären Kapazitäten der Gitter 2 und 3 eine sehr hohe Eigenfrequenz aufweist, die z. B. 8 MHz beträgt bei einer Impulsfrequenz von 100 kHz.

Es kann vorteilhaft sein, die Spule 12 durch einen Widerstand zu ersetzen. Eines von beiden ist jedenfalls erwünscht, weil an diesein Element eine Spannung großer Flankensteilheit erzeugt wird,

die die obenerwähnte Sperrung der Röhre durch die Transitronwirkung beschleunigt. In der obenerwähnten Schaltung wird die Dauer der Anodenstromimpulse primär bestimmt durch die Transitronwirkung, während die Phasenstabilität, d.h. die Momente, in denen ein Impuls erzeugt wird, durch den LC-Oszillator bestimmt wird. Diese Stabilität ist noch dadurch zu verbessern, daß dem Resonanzkreis 6 bis 7 des LC-Oszillators ein Kristall parallel geschaltet wird.

Wie schon erwähnt, werden während der posi- ' tiven Ilalbwelle der Steuergitterwechselspannung ; zwei Stromstöße an die Anode gelangen, und es j tritt somit eine Frequenzverdopplung auf. Falls man diese zu vermeiden wünscht, können der Gitterkondensator 9 und die Schaltelemente 10 und j ι r derart bemessen werden, daß zwischen den Spannungen an den Gittern 1 und 2 eine von i8o° abweichende Phasenverschiebung auftritt, wodurch ao nur einmal pro Periode der Steuergitterwechselspannung ein Impuls entsteht, der das Transitronsystem freigibt.

Die Dauer der Stromstöße hängt vom Quotienten der kombinierten Erdkapazitäten der Gitter 2 und 3 einerseits und von der Steilheit des zweiten Gitters gegenüber dem dritten andererseits ab. Bei den j praktisch in Betracht kommenden Werten für diese ! Größen ist diese Dauer hinreichend kurz bei Frequenzen bis etwa 2 MHz. Für höhere Frequenzen kann die soeben beschriebene Schaltung vorteilhaft mit einer Vorrichtung kombiniert werden, bei der die Impulsdauer nach Bedarf herabgesetzt wird.

Als Beispiel ist eine aus einer Triode T und einer Diode D bestehende Kombination dargestellt, bei der die (negativen) Impulse von einer mit der Spule 15 gekoppelten Spule 21 im positiven Sinne über einen Gitterkondensator 22 mit Ableitungswiderstand 23 auf das Gitter 24 der Röhre T übertragen werden. Die Spule 21 ist infolge ihrer Eigenkapazität 25 auf eine hohe Frequenz, ζ. Β. ι MHz, abgestimmt. >

Bei jedem Impuls entsteht über den Kreis 21, 25 eine gedämpfte Schwingung. Die Zeitkonstante des Systems 22, 2$ ist derart gewählt, daß die Röhre T im Augenblick, in dem der Impuls auftritt, noch gerade gesperrt ist. Die Röhre wird völlig geöffnet durch die erste positive Halbperiode der gedämpften Schwingung, wobei außerdem ein starker Gitterstromstoß auftritt. Dadurch wird der Kondensator 22 auf der Seite des Gitters 24 stark negativ aufgeladen. Die Bemessung ist nun derart gewählt, daß der Kondensator sich zwar allmählich entlädt, aber die Spitzen der nächsten Perioden der gedämpften Schwingung die Röhre noch gerade nicht zu öffnen vermögen. Hierdurch wird erreicht, daß beim Auftreten des nächsten j Impulses das Gitter 24 wieder die Spannung auf- j weist, die für den Zweck am geeignetsten ist, nämlich diejenige, bei der die Röhre noch gerade nicht geöffnet wird. Vorzügliche Ergebnisse sind z. B. i mit einem Wert von 50 ρ F für den Kondensator 22 j und 50000β für den Widerstand 23 erzielt worden. ' Die Röhre T wird infolgedessen bei jedem, mit großer Amplitude an den Gitterkondensator anlangenden positiven Spannungsstoß geöffnet, jedoch unmitel'bar darauf wieder geschlossen, so daß jedesmal zwei sehr schnelle Stromstöße mit dem Gesamtanodenstrom der Triode entstehen.. Dabei kann man die anzulegende Anodenspannung sehr hoch treiben, ohne daß man von übermäßiger Anodenverlustleistung belästigt wird, da die Triode nur während eines kleinen Bruchteils der Zeit geöffnet ist. Ähnliches gilt auch für die Anode der Röhre P.

Der Anodenkreis der Triode T, in dem jeder erste Impuls wieder mit negativem Vorzeichen auftreten wird., enthält eine Spule 29, mit der eine Spule 26 gekoppelt ist, so daß das Vorzeichen des ersten Impulses sich darin wieder umkehrt. Die Spule 26 ist durch ihre Eigenkapazität 27 auf eine höhere Frequenz als die Spule 21 abgestimmt, z. B. auf 20 MHz. Parallel zu dieser Spule, der die Impulse schließlich entnommen werden können, liegt eine Diode D zur Abdämpfung der negativen Perioden bei etwaigem Ausschaukeln der abgestimmten Spule 26. Die Dauer der Impulse wird auf diese Weise bis auf ¹Ao μ Sek. herabgesetzt.

Bei einer praktischen Ausbildung war der Kreis 6, 7 auf 100 kHz abgestimmt; auf diesen Wert war gleichfalls die Zeitkonstante des Widerstands 13 mit dem Kondensator 14 festgesetzt. DiedesWiderstands 10 mit dem Kondensator 9 war bedeutend kleiner; in dieser Beziehung wird die Drosselspule 11 in Reihe mit dem Widerstand 10 geschaltet, da dieser verhältnismäßig kleine Widerstand sonst eine unzulässige Kreisdämpfung hervorrufen würde.

Die Kathodenwiderstände 18 der Röhre P und 28 der Röhre T dienen im wesentlichen zum Verhüten einer übermäßigen Anodenverlustleistung, wenn die oszillierende Wirkung aufhören würde und diese Röhren somit während der ganzen Zeit geöffnet wären.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

ι. Fremdgesteuerter Impulsgenerator, welcher eine als Transitrongenerator wirksame Elektronenröhre enthält, gekennzeichnet durch eine Elektronenröhre mit mindestens einer Kathode, einem Steuergitter, einem Schirmgitter, einem Stromverteilungsgitter und einer Anode, wobei das Steuergitter und das Schirmgitter der Röhre das .Steuergitter und die Anode eines rückgekoppelten C-Klasse-Röhrenoszillators mit einem die Oszillatorfrequenz bestimmenden Resonanzkreise bilden und zwischen dem Stromverteilungsgitter und dem Schirmgitter ein Transitronrückkopplungskondensator geschaltet ist, wobei der Transitrongenerator im Rhythmus der vom C-Klasse-Oszillator erzeugten Stromstoße gesteuert wird.
2. Impulsgenerator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Schaltung, daß nur Stromstöße auftreten, wenn die Potentialdifferenz zwischen dem Steuergitter und dem Schirmgitter der Röhre durch Null geht.
3· Impulsgenerator nach den Ansprüchen ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Oszillatorfrequenz bestimmende Resonanzkreis des Oszillators einen LC-Kreis mit parallel geschaltetem Kristall enthält.
4. Impulsgenerator nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem frequenzbestimmenden Resonanzkreis und dem Schirmgitter eine Impedanz geschaltet ist, die auf eine Frequenz abgestimmt ist, die wesentlich höher als die Impulsfrequenz ist.
5. Impulsgenerator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Anodenkreis der Elektronenröhre ein von den Anodenstromimpulsen angestoßener Schwingungskreis aufgenommen ist, dessen Abstimmfrequenz mindestens zehnmal höher ist als die Impulsfrequenz.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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