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Multivibrator Unter dem Namen Multivibrator ist ein Impulserzeuger
bekannt, welcher zwei sich gegenseitig wechselweise verriegelnde Entladungsstrecken
besitzt, die Widerstände in ihren Anodenkreisen enthalten und über RC-Glieder miteinander
gekoppelt sind. Derartige Kippschwingungserzeuger sind zur Herstellung von Impulsreihen,
wie sie beispielsweise beim Fernsehen verwendet werden, von Bedeutung. In vielen
Fällen wird dabei jedoch als störend empfunden, daß die Dauer der erzeugten Impulse
von der Höhe der dem Multivibrator zugeführten Gleichspannung abhängig ist, wie
unten noch erklärt werden wird. Zur Beseitigung dieses Übelstandes wird gemäß der
Erfindung vorgeschlagen, mittels der Anodenstromänderungen in der einen und hzw.
oder anderen Entladungsstrecke einen bzw. je einen Schwingungskreis anzustoßen,
dessen Schwingungen das Verhalten des jeweils anderen Entladungszweiges oder beider
Entladungszweige derart beeinflussen, daß die Zündung der jeweils anderen Entladungsstrecke
etwa nach einer halben Schwingungsdauer des Schwin-') Von der Patentsucherin
ist als der Erfinder angegeben worden:
gungskreises praktisch
unabhängig von der Höhe der Anodenspannung der Entladungsgefäße stattfindet.
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An Hand der Abb. i soll zunächst eine Ausführungsform erläutert werden,
welche Impulse praktisch konstanter Dauer erzeugt, die in einem von der Speisespannung
des Mültivibrators abhängigen Zeitabstand aufeinanderfolgen. In dem Anodenkreis
der einen Entladungsstrecke liegt eine Drosselspule, die mit einer Drosselspule
eines in der Gitterzuleitung der anderen Entladungsstrecke liegenden Schwingungskreises
eng gekoppelt ist. In der Abb. i bedeuten io und 1i zwei Röhren, von denen die erste
in ihrem Anodenkreis eine Drosselspule i2 und einen Widerstand 13 enthält,
während in dem Anodenkreis der anderen lediglich ein Widerstand i¢ vorhanden ist.
In der Steuergitterzuleitung der Röhre io biegt -ein RC=Glied 15, über welches
das Steuergitter in der -beim Multivibrator üblichen Weise, d. h. über einen Kondensator
16 mit der Anöde der Röhre i i verbunden ist, während über einen Widerstand
17 eine Verbindung mit der Kathode der Röhre io besteht. In der Steuergitterzuleitung
der Röhre i i liegt ein Schwingungskreis 18, bestehend aus einer Drosselspule 1g
und einem Kondensator 2o. Im übrigen ist für den Gitterkreis der Röhre ii ebenfalls
die beim Multivibrator übliche Schaltung vorhanden, d. h. es liegt ein Kondensator
2i über die Leitung 22 zwischen dem anodenseitigen Ende des Widerstandes 13 und
de-ih Schwingungskreis 18, und ein Widerstand 23 in Reihe mit diesem Kondensator
2i. Der Widerstand 23 ist mit seinem unteren Ende an ein positives Potential gegenüber
der Kathode der Röhre i i, d. h. an den Punkt P der Gleichspannungsquelle 24 angeschlossen.
Die punktierte Verbindungsleitung 25 zwischen der oberen Belegeng des Kondensators
21 und der unteren Klemme der Drosselspule 12 soll vorläufig außer Betracht bleiben.
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Wenn man zunächst von der Drosselspule 12, dem .Schwingungskreis 18
und dem RC-Glied 15 absieht, stellt die Schaltung nach Abb. z einen Multivibrator
dar, der sich von der bekannten Multivibratoirschaltung nur insofern unterscheidet,
als das untere Ende des Widerstandes 23 positiv gegen die Kathode der Röhre i i
ist. Diese besondere Schaltmaßnahme, welche die Störanfälligkeit des Muhivibrators
vermindert, ist nicht Gegenstand dieses Patentes. Das RC-Glied 15 dient dazu,
den Anodenpotentialverlauf der Röhre i i möglichst rechteckig zu machen, eine Maßnahme,
für die ebenfalls schon früher Schutz beansprucht wurde und nicht zum Gegenstand
der Erfindung gehört. Bei einem gewöhnlichen Multivibrafior gelten nun für den Gitterpotentialverlauf
der beiden Röhren bekanntlich die in Abb. 2 a und Z b dargestellten Kurven, und
zwar stellt Abb. 2 a den Gitterpotentialverlauf der Röhre io und Abb. 2b denjenigen
der Röhre i i dar. In beiden Abbildungen bedeutet die waagerechte Koordinate die
Zeit, von der mit O bezeichneten Linie, welche dem Kathodenpotential der beiden
Röhren entspricht, ist nach unten das Potential des Steuergitters aufgetragen. Die
punktierte Linie k in beiden Abbildungen entspricht dem unteren Knick der Anodenstrom-Gitterspannungs-Charakteristik
der Röhre. Die beiden Abbildungen bringen zum Ausdruck,: daß das Steuergitterpotential
der Röhre i i während der Zeit t1, t2 und dasjenige der Röhre io während der Zeit
t2, t3 langsam ansteigt und daß im Zeitpunkt t2 der Strom in der Röhre io unterbrochen
wird, während derjenige in der Röhre ii einsetzt, daß dagegen im Zeitpunkt t3 der
Anodenstrom der Röhre i i verschwindet und derjenige der Röhre io wieder zu fließen
beginnt. Durch den Anschluß des unteren Endes des Widerstandes 23 an das positive
Potential im Punkt P wird der Kurvenverlauf nach Abb,2-a überhaupt nicht verändert;
die Abb.2b ist dann also durch Abb. 2 c zu ersetzen, in welcher der Gitterpotentialanstieg,nicht
wie in Abb, ab die Linie O zur Asymptote hat, sondern eine oberhalb der Nullinie
liegende mit P bezeichnete waagerechte Linie. Das RC-Glied 15 wirkt, wie bereits
oben erwähnt, im Sinne einer Vergrößerung der Steilheit des Potentialanstiegs am
Gitter der Röhre i o im Zeitpunkt t1 und t3. In Abb. 2 a ist der Potentialanstieg
dementsprechend senkrecht gezeichnet.
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An -der Drosselspule io bilidet sich nun im Zeitpunkt t1 eine Spannung
aus, welche die in Abb. i durch Plus- und Minuszeichen angedeutete Richtung besitzt.
Die enge Kopplung der Spule 12 mit der Spule ig des .Schwingungskreises i8 ist derart
gewählt, daß: an der Spule i9 dabei eine Spannung entsteht; deren Richtung in Abb.
i ebenfalls durch Plus- und Minuszeichen eingetragen ist. Diese führt nun zur Ausbildung
einer Halbschwingung in den Schwingungskreis 1.8, deren Spannungsverlauf durch die
Sinushalbwelle S in Abb. 3 dargestellt ist. Die Amplitude A dieser Spannungshalbwehe
soll groß gegenüber dem Aussteuerbereich der Röhre i z sein, d. h. groß gegenüber
der senkrechten Entfernung der Linien O und K in Abb. 2 b und 2 c. Am Gitter der
Röhre i i tritt also die Summe der in Abb. 2 c dargestellten Spannung, die ja dem
Spannungsabfall am Gitterwiderstand 23 entspricht und der in Abb. 3 dargestellten
Spannung, die am Schwingungskreis 1'O herrscht, auf. Das insgesamt am Steuergitter
der Röhre i i auftretende Potential ist also die Summe der Ordinaten der Abb. 2
c und 3. Wenn lediglich die Halbschwingung nach Abb. 3 an dem Gitter der Röhre i
i wirken würde und der Aussteuerbereich der Röhre i i klein gegenüber der Amplitude
A wäre, würde die Linie K praktisch im Nulldurchgang der Sinuskurve; d. h. nach
einerHalbschwingungsdauer derselben geschnitten werden. Die zeitliche Lage dieses
Schnittpunktes wäre unabhängig von der Höhe der Gleichspannung 2q., da zwar die
Amplitude A von der Betriebsspannungshöhe abhängt, nicht aber die Frequenz der Schwingungen
des Kreises i8 und daher auch nicht seine Halbschwingungsdauer. Praktisch ist die
konstante zeitliche Lage des Schnittpunktes mit der Linie K nun auch noch unter
Berücksichtigung des Gitter-
Spannungsanteils nach Abb. 2 c vorhanden,
wie an Hand der Abb. ,I erläutert werden soll.
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In Abb. 4., die gegenüber Abb. 2 und 3 mit einem vergrößerten Maßstab
auf der Zeitachse gezeichnet ist, ist mit U23 die Spannung am Widerstand 23 und
mit 6 wieder die Spannung am Schwingungskreis 18 bezeichnet. Die Spannung U23 ist
dabei nur durch ihre Anfangstangente veranschaulicht. Die Summe dieser beiden Spannungen
ist durch die punktierte Linie (S -I- U23) angegeben. Bei einer geringeren Höhe
der Gleichspannung tritt an Stelle der Spannung U23 die Spannung U'23, die ebenfalls
nur durch ihre Anfangstangente dargestellt ist. und an Stelle der Spannung S eine
gedämpfte Sinusschwingung S', die zwar eine andere Amplitude der ersten Halbwelle
besitzt als die Spannung S, aber desselben Zeitpunkt des Durchganges durch die Linie
O. Die Summe von U'23 und S' ist strichpunktiert eingetragen. Man sieht, daß der
Schnittpunkt mit der Linie K beim übergang von (U23 -h S) auf (U'23 -I- S') sehr
viel weniger zeitlich schwankt als der Schnittpunkt beim Übergang von U23 auf U'23.
Im letzteren Fall, d. h. wenn man ohne den Schwingungskreis 18 arbeiten würde, würde
der Schnittpunkt mit der Linie K sich von P nach P' verlagern und die Impulsdauer
der Röhre 1o des Kippschwingungserzeugers, d. h. die Dauer ti t2, würde sich um
ebensoviel vermindern. Benutzt man jedoch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Schwingungskreis,
so wandert der Schnittpunkt mit der Linie K nur um einen sehr geringen Betrag. Dies
heißt aber nichts anderes, als daß die Dauer der Zeit ti-t2 (Dauer des Anodenstromimpulses
der Röhre io) von der Betriebsspannungshöhe so gut wie unabhängig ist.
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Wenn die resultierende Spannung am Steuergitter der Röhre i i gemäß
Abb. 2 c und 3 die Linie K schneidet, beginnt in der Röhre i i Anodenstrom zu fließen.
Dieser Anodenstrom vergrößert sich aus den betreffs Multivibrator stets vorliegenden
Gründen schnell bis zum Gitterstromeinsatz. Hierdurch entsteht für den Schwingungskreis
18 eine Paralleldämpfung, welche aus der Reihenschaltung des Gitterkathoden`viderstandes
der Röhre i i, des verschwindend geringen inneren Widerstandes des unteren Teils
der Batterie 2q. und des Widerstandes 23 besteht. Der Widerstand 23 kann sehr klein
gemacht werden, ohne die Zeitkonstante von 21, 23 zu verändern, da man es in der
Hand hat, den Kondensator 21 entsprechend zu vergrößern. Durch diese Paralleldämpfung
wird die zweite Halbwelle der Schwingung stark gedämpft, so daß sie eine bedeutend
geringere Amplitude als die Größe A erhält und somit auch die dritte Halbschwingung,
welche wieder dieselbe Richtung besitzt wie die erste Halbwelle S, verhältnismäßig
klein ausfällt. Der Widerstand 23 kann so klein gemacht werden, daß bei der dritten
Halbschwingung in Abb. 3 der Anodenstrom von i i noch endlich bleibt.
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Wenn man nun die obere Belegung des Kondensators 2i über die in Abb.
i punktiert gezeichnete Leitung 25 mit dem anodenseitigen Ende der Drossel 12 verbindet,
erhält man am Gitter der-Röhre i i ohne sonstige Abänderungen der Schaltung eine
Vergrößerung der sinusförmigen Steuerspannung, da nicht nur die in der Spule i9
entstehende sinusförmige Spannung, sondern auch noch die an der Drossel 12 entstehende
Spannung über -21 kapazitiv an das Gitter gelangt.
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Eine Verbesserung der Betriebsverhältnisse des Multivibrators gemäß
Abb. i läßt sich auch dadurch erzielen, daß man für die Röhre io eine Röhre mit
Schirmgitter, also z. B. eine Fünfpolröhre, verwendet. Dies gestattet es nämlich,
die Drossel 12 stark zu vergrößern, d. h. mit einer sehr hohen Amplitude A in Abb.
3 zu arbeiten, ohne daß man ein Abreißen des Anodenstroms der Röhre io zu befürchten
braucht.
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Die gemäß der Erfindung vorgeschlagene Anwendung eines Schwingungskreises
ist z. B. auch in der Weise möglich, daß, wie in der Abb. 5 veranschaulicht, jeder
der beiden Röhren ein Schwingungskreis zugeordnet wird. Ein derartiger Multivibrator
arbeitet derart, daß nach Beendigung der zweiten Halbschwingung in Abb. 3 wieder
die Röhre io gezündet wird, d. h. daß in beiden Zweigen gleich lange Impulse entstehen,
deren Dauer aus den oben erläuterten Gründen spannungsunabhängig ist.
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Statt die Widerstände 13, 14. und die Drossel 12 in den Anodenkreis
von Entladungsgefäßen zu legen, kann man sie auch z. B. in Schirmgitterkreise einschalten
oder allgemein in die Kreise stromführender Elektroden.