DE892635C

DE892635C - Circuit arrangement for electron beam oscilloscopes to examine selectable partial sections with high resolution

Info

Publication number: DE892635C
Application number: DES16081D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr-Ing Habil Bader; Paul Eduard Dipl-Ing Klein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1939-01-31
Filing date: 1939-01-31
Publication date: 1953-10-08

Description

Schaltungsanordnung für Elektronenstrahl-Oszillographen zur Untersuchung wählbarer Teilausschnitte mit großer Auflösung Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für Elektronenstrahl-Oszillo,graph,en zur Untersuchung wählbarer Teilausschnitte mit großer Auflösung und unter Anwendung einer Helligkeitssteuerung des Efektronenstrahles während des darzustellenden Teilvorganges sowie mit einer Zeitabienkspannung.Circuit arrangement for electron beam oscilloscopes for investigation selectable partial sections with high resolution The invention relates to a Circuit arrangement for electron beam oscilloscope, graph, en for investigation selectable Partial sections with high resolution and using a brightness control of the electron beam during the partial process to be displayed and with a Time deviation.

Es ist bereits bekanntgeworden, zur Untersuchung eines Teilausscbnittes aus einem Vorgang diesen Ausschnitt allein durch Vergrößerung des virtuellen Schirmdurchmessers möglichst groß auf dem Schirm einer Eraunschen Oszillographenröhre darzustellen (Elektrotechnische Zeitschrift 1937, S. 242). Die hierzu verwendeten Mittel sind jedoch nicht genauer angegeben. Es ist nur gesagt, daß bei größerer Verstärkung der Meßspannung die Nulllinie gegebenenfalls bis über den Bereich des Leuchtschirmes hinaus verschoben wird. Es ist dagegen offengelassen, wie eine Vergrößerung in Richtung der Zeitablenkung erzielt wurde. Bei dem Versuch, dies mit bekannten Mitteln durchzuführen, stößt man aber auf erhebliche Schwierigkeiten. It has already become known to examine a partial section this section from one process simply by enlarging the virtual screen diameter as large as possible on the screen of an Eraun oscillograph tube (Elektrotechnische Zeitschrift 1937, p. 242). The means used for this are but not specified. It is only said that with greater gain the measuring voltage, the zero line, if necessary up to the area of the luminescent screen is moved out. On the other hand, it is left open, like an enlargement in the direction of the time diversion was achieved. When trying to do this by known means, However, one encounters considerable difficulties.

Bei einem anderen Verfahren wird eine Zeitablenkspannung verwendet, deren Frequenz höher ist als die Frequenz der Meßspannung. Die darzustellende Kurve wird durch diese Zeitablenkspannung in einzelne Teilkurven zerhackt, aus denen dann der zu beobachtende Teil durch Hellsteuerung des Elektronenstrahles ausgewählt wird. Another method uses a timing voltage, whose frequency is higher than the frequency of the measuring voltage. The curve to be displayed is chopped up into individual partial curves by this time deflection voltage, from which then the part to be observed is selected by brightness control of the electron beam.

Dieses Verfahren, das ohne nähere Ausführungsbeispiele lediglich an Hand von Kurv,endarstellungen bekanntgeworden ist, kann nur dann an,gewelnidet werden, wenn ein ähnlicher Spannungsverlauf - gegeben ist wie bei dem bekannten Beispiel. Dort ist nämlich der Spannungsverlauf einer Drossel und eines mit dieser in Reihe geschalteten übersättigten Transformators zur Aufzeichnung benutzt. Die starke Spannungsspitze der - Trausformatorspannung dient offenbar zur Synchronisation der Zeitablenkung und außerdem auch zur Heliigkeitssteuerung der Braunschen Röhre. Die Synchronisation einer Zeitablenkspannung, deren Frequenz Mehrfaches der Synchronisierfrequenz beträgt, ist praktisch kaum möglich, und es ist nicht bekannt, wie bei jenem bekannten Verfahren diese Synchronisation ausgeführt worden ist. Bekanntlich ist eine sichere Synchronisation nur dann möglich, wenn die Meßfrequenz bzw. Synchronisierfrequenz gleich der Kippfrequenz ist oder ein ganzzahliges Vielfaches davon beträgt. Im anderen Fall können auch durch Modulation Verzerrungen auftreten, was für eine genaue und fehlerfreie Messung vermieden werden muß.This method, which is only available without further examples Hand von Kurv, endarierungen has become known, can only be applied to, if a similar voltage curve - is given as in the known example. This is because there is the voltage curve of a choke and one in series with it switched oversaturated transformer used for recording. The strong voltage spike the - transformer voltage apparently serves to synchronize the time deflection and also for helicity control of the Braun tube. The synchronization a time base voltage, the frequency of which is a multiple of the synchronization frequency, is practically hardly possible, and it is not known how that known method this synchronization has been carried out. It is well known that synchronization is safe only possible if the measuring frequency or synchronization frequency is equal to the sweep frequency is or is an integral multiple thereof. In the other case, too Distortion occurs due to modulation, which makes for an accurate and error-free measurement must be avoided.

Der Stand der Technik zeigt demnach lediglich, daß es bereits bekannt ist, eine Zeitablenkspannung höherer Frequenz als die der Meßspannung zu verwenden, wodurch sich eine Vergrößerung in Richtung der Zeitachse ergibt, und eine Hellsteuerung vorzunehmen, so daß nur der gewünschte Kurventeil in Erscheinung tritt. Außerdem ist angegeben, daß durch Zeitlinienhöhenverschiebung und größere Verstärkung anch eine Vergrößerung der Figur in der Richtung der Meßablenkung - vorgenommen werden kann. The prior art therefore only shows that it is already known is to use a timing voltage higher in frequency than that of the measurement voltage, which results in an enlargement in the direction of the time axis and a brightness control make so that only the desired part of the curve appears. aside from that it is indicated that by time line height shift and greater gain anch an enlargement of the figure in the direction of the measurement deflection - can be made can.

Eine Auswahl beliebiger Kurventeile ist aus mehreren Gründen auch gar nicht möglich, weil flachere Kurventeile nicht zur Hellsteuerung ausgenutzt werden könnten; und außerdem die Zeitachse nicht an allen Stellen unverzerrt wiedergegeben werden könnte. A selection of any curve parts is also possible for several reasons not possible at all because flatter parts of the curve are not used for light control could become; and also the timeline is not reproduced undistorted at all points could be.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, eine Sägezahnspannung, die in bekannter Weise mit dem Meßvorgang synchronisiert wird, zu verwenden und einen zur Zeitauflösung nutzbaren Teil dieser Spannung durch besondere Schaltmittel auszuwählen. It has also already been proposed to use a sawtooth voltage, which is synchronized in a known manner with the measuring process to use and a part of this voltage that can be used for time resolution through special switching means to select.

Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht gerade im Hinblick auf den Stand der Technik, einen beliebigen Kurventeil eines zu untlersuchenden Vorganges beliebiger Kurvenform vergrößert auf dem Leiichtschirm wiederzuJgbiben. The arrangement according to the invention enables precisely with regard to the state of the art, any part of the curve of a process to be investigated Any curve shape can be enlarged again on the light screen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe so gelöst, daß eine mittelbar oder unmittelbar aus der Grundfrequenz einer periodisch auftretenden oder verlaufenden Meßspannung abgeleitete höhere harmonische Frequenz zur Synchronisierung der vorzugsweise sägezahnförmigen Zeitablenkspannung dient, während die Grundfrequenz der Meßspannung bzw. eine gleichfrequente Hilfsspannung über einen Phasenschieber einen Impulsgenerator steuert, dessen Spannungsimpulse, die höchstens von der Dauer der Zeitatlenkung sind, in an sich bekannter Weise zur Heligkeitssteuerung des Elektronenstrahles der Braunschen Röhre dienen. According to the invention, this object is achieved in that an indirect or directly from the fundamental frequency of a periodically occurring or running Measurement voltage derived higher harmonic frequency to synchronize the preferably sawtooth-shaped time deflection voltage is used, while the fundamental frequency of the measuring voltage or an auxiliary voltage of the same frequency via a phase shifter and a pulse generator controls whose voltage pulses, at most, of the duration of the time deflection are, in a manner known per se, for controlling the brightness of the electron beam serve the Braun tube.

Die Kurvenbeispiele der Fig. I sollen zur näheren Erläuterung der Erfindung dienen. Die Kurve I stellt das Abbild eines beliebig gearteten Meßvorganges dar. Wie bereits erwähnt wurde, kann man mit einer derartig gestalteten Meßspannung ohne besonderen Aufwand eine Kippspannung gleicher Periode synchronisieren. Eine derartige Kippspannung ist als Kurve 3 dargestellt. Nun ist es allgemein bekannt, daß die Kippschwingung aus einer Grundschwingung und aus einer großen; Anzahl höherer harmonischer Schwingungen besteht. The curve examples of FIG. I are intended to explain in more detail the Invention serve. The curve I represents the image of any type of measurement process as already mentioned, one can with such a designed measuring voltage synchronize a breakover voltage of the same period without any special effort. One such a breakover voltage is shown as curve 3. Now it is common knowledge that the tilting oscillation consists of a fundamental oscillation and a large one; Number of higher harmonic vibrations.

Man kann also aus einer Kippschwingung mit Hilfe von Frequenzpässen eine große Anzahl von Frequenzen aussieben. Beispielsweise soll aus der Kippschwingung 3 eine Spannung ausgesiebt werden, deren Verlauf die Kurve 4 darstellt. Mit dieser Wechselspannung kann man nun eventuell nach vorhergehender Verstärkung einen weiteren Sägezahugenerator steuern, wobei man die eingangs erwähnte Synchronisierbedingung genau einhalten kann. Es ist in dem vorliegenden Kurvenbeispiel eine Sägezahnspannung solcher Frequenz dargestellt, die gerade zur Auflösung des mit T2 bezeichneten Teils der Kurve 1 des Meßvofganges ausreichend ist. Durch Änderung der Amplitude der Kippschwingung 5 kann man dem Teil T2 der Kurve I eine beliebig große Auflösung geben, die lediglich durch die Dimension des Schirmes der Braunschen Röhre begrenzt ist. So one can get out of a breakover oscillation with the help of frequency passes sift out a large number of frequencies. For example, from the tilting oscillation 3, a voltage can be screened out, the curve of which is represented by curve 4. With this Alternating voltage can now be added to another after previous amplification Control the sawtooth generator, taking into account the synchronization condition mentioned at the beginning can adhere to exactly. In the present curve example, it is a sawtooth voltage such frequency is shown, which is just for the resolution of the part labeled T2 curve 1 of the measuring process is sufficient. By changing the amplitude of the tilting oscillation 5 one can give the part T2 of the curve I an arbitrarily large resolution, the only is limited by the dimension of the screen of the Braun tube.

Um nun lediglich den TeilT2 auf dem Schirm zu erhalten, muß man eine Strahlverdunkelung vorsehen, damit nicht die weniger interessierenden Teile der Kurve die Beobachtung bzw. die Aufnahme stören. Zu diesem Zweck wählt man aus der Hilfskippschwingung 3 durch einen besonderen Paß die Grundschwingung aus, die beispielsweise in Kurve 2 und in Kurve 6 dargestellt ist. Diese Grundschwingung leitet man über einen Phasen schieber. Einen der Höchstwerte der Schwingung kann man nun zur Steuerung einer Elektronenröhre benutzen, deren Arbeitspunkt so gewählt ist, daß sie Rechteckimpulse erzeugt, welche durch die Phasenverschiebung der Grundwelle mit dem Phasenschieber (vgl. Kurve 6 mit Kurve 2) in die richtige Phase verlagert werden können. Gibt man diese in Kurve 7 dargestellten Rechteckimpulse auf den Wehnelt-Zylinder der Braunschen Röhre bzw. auf eine Helligkeitssteuerelektrode, so kann man damit den Strahl nach Belieben sperren oder freigeben. In order to get only the part T2 on the screen, you have to do a Provide beam darkening so that not the less interesting parts of the Curve disturb the observation or the recording. For this purpose one chooses from the Auxiliary tilting oscillation 3 by a special pass, the fundamental oscillation, for example is shown in curve 2 and curve 6. This fundamental vibration is passed on a phase shifter. One of the maximum values of the vibration can now be used for the control use an electron tube whose operating point is chosen so that it generates square pulses generated by the phase shift of the fundamental wave with the phase shifter (cf. curve 6 with curve 2) can be shifted into the correct phase. To give these square pulses shown in curve 7 on the Wehnelt cylinder of the Braunsche Tube or on a brightness control electrode, so you can follow the beam Lock or unlock at will.

Wie bereits oben erwähnt wurde, läßt sich mit dieser Meßmethode die Auflösung der Teilaus schnitte mit einer synchronisierten Kippspannung erreichen, ohne daß die oben geschilderten Fehlerquellen auftreten. As already mentioned above, with this measuring method the Achieve resolution of the partial sections with a synchronized breakover voltage, without the above-mentioned sources of error occurring.

Es wäre zwar möglich, aus dem Meßvorgang selbst Grundwellen und Oberwellen auszusieben und sie so zu verwenden, wie es für die Grund- und Oberwellen der Hilfskippschwingung eben erwähnt worden ist. Da die Meßvorgänge aber meistens einen sehr komplizierten Verlauf haben und nicht belastet werden dürfen, wird diese Methode sehr schwierig und kann leicht zu Fehlern führen, während die Verhältnisse der Grund- und Oberwellen bei Kippschwingungen sehr genau festliegen. It would be possible to determine fundamental waves and harmonics from the measurement process itself sifting out and using them as it is for the fundamental and harmonics of the auxiliary tilting oscillation has just been mentioned. Since the measurement processes are usually very complicated This method becomes very difficult and can easily lead to errors during the ratios of the fundamental and harmonic waves be very precisely fixed in the event of tilting vibrations.

Eine Vereinfachung tritt übrigens dann ein, wenn es sich um Meßvorgänge handelt, die synchron mit der Netzspannung laufen. Hier braucht die Hilfskippschwingung nicht mit dem Meßvorgang synchronisiert zu werden, sondern die Synclrronisierung kann unmittelbar aus dem Netz entnommen werden. Incidentally, a simplification occurs when it comes to measuring processes that run synchronously with the mains voltage. The auxiliary tilting oscillation is needed here not to be synchronized with the measuring process, but the synchronization can be taken directly from the network.

In den Fig. 2 und 3 sind Anordnungsbeispiele gemäß der Erfindung schematisch dargestellt. 2 and 3 are arrangement examples according to the invention shown schematically.

Die Meßspannung wird über das KlemmenpaarM dem Ablenkplattenpaar Q der Braunschen Röhre E zugeleitet. Gleichzeitig wird die Meßspannung zur Synchronisation. an das Hilfskippgerät HK gelegt. The measurement voltage is applied to the pair of deflection plates via the pair of clamps Q of the Braun tube E fed. At the same time, the measuring voltage is used for synchronization. placed on the auxiliary tipping device HK.

Die vom Ausgang des Hilfskippgerätes entnommene Spannung wird einem Hochpaß F1 zugeführt und die durchgelassene höhere Harmonische der Hilfskippschwingung gegebenenfalls in einem Verstärker V verstärkt. Die verstärkte Spannung dient zur Synchronisation des Sägezahngenerators K, dessen Ausgangsspannung zur Zeitablenkung an das Plattenpaar P gelegt ist. Vom Ausgang des Hilfskippschwingungsgerätes führt eine Abzweigung über den Tiefpaß Pl, der beispielsweise die Grundwellen der Hilfskippschwingung aussiebt, zu einem PhasenschieberPh und von diesem zu einer übersteuerten Elektronenröhrenanordnung Ü. In dieser wird in bekannter Weise eine Rechteckspannung erzeugt, die an den Wehnelt-Zylinder W gelegt ist. Der Widerstand Rw und die Kapazität Ch dienen als hocbspannungsisoliertes Kopplungsglied.The voltage taken from the output of the auxiliary tilting device becomes a The high-pass filter F1 is supplied and the higher harmonics of the auxiliary breakover oscillation that are allowed to pass through possibly amplified in an amplifier V. The increased tension is used to Synchronization of the sawtooth generator K, its output voltage for the time deflection is placed on the pair of plates P. From the output of the auxiliary tilting vibration device leads a branch via the low-pass filter Pl, which is, for example, the fundamental waves of the auxiliary tilting oscillation sifts out to a phase shifter Ph and from this to an overdriven electron tube arrangement Ü. In this a square wave voltage is generated in a known manner, which is applied to the Wehnelt cylinder W is placed. The resistance Rw and the capacitance Ch serve as high voltage insulated Coupling link.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist bereits an Fig. I erläutert worden.The mode of operation of the device has already been explained in FIG been.

In Fig. 3 ist eine ähnliche Anordnung dargestellt, liei der angenommen ist, daß der an das Eingangsklemmenpaar M gelegte Meßvorgang synchron mit der Netzspannung verläuft. Hier wird zur Synchronisierung des Hilfskippgerätes HK und zur-Steuerung der Elektronenröhrenanordnung Ü unmittelbar die Netzspannung N verwendet. Es kann in diesem Fall auf den Tiefpaß F2 verzichtet werden. Die übrigen Geräte und Einzelheiten entsprechen, wie schon aus der Zeichnung ersichtlich ist, denjenigen der Fig. 2. In Fig. 3 a similar arrangement is shown, the liei assumed is that the measuring process applied to the pair of input terminals M is synchronized with the mains voltage runs. This is used to synchronize the auxiliary tipping device HK and to control it of the electron tube assembly Ü, the mains voltage N is used directly. It can in this case the low-pass filter F2 can be dispensed with. The rest of the equipment and details correspond, as can already be seen from the drawing, to those of FIG. 2.

PATENTANSPRÜCEIE: I. Schaltungsanordnung für Elektronenstrahl-Oszillographen zur Untersuchung wählbarer Teilausschnitte mit großer Auflösung und unter Anwendung einer Helligkeitssteuerung des Elektronenstrabies während des darzustellenden Teilvorganges sowie mit einer Zeitablenkspannung. deren Frequenz höher ist als die der Meß spannung, dadurch gekennzeichnet, daß eine mittelbar oder unmittelbar aus der Grundfrequenz einer periodisch auftretenden oder verlaufenden Meßspannung abgeleitete höhere harmonische Frequenz zur Synchronisierung der vorzugsweise sägezahnförmigen Zeitablenkspannung dient, während die Grundfrequenz der Meßspannung bzw. eine gleichfrequente Hilfsspannung über einen Phasenschieber einen I^mpullsgenerator steuert, dessen Spannungsimpulse, die höchstens von der Dauer der Zeitablenkung sind, in an sich bekannter Weise zur Helligkeitssteuerung,des Elektronenstrahles der Braunschen Röhre dienen. PATENT CLAIM: I. Circuit arrangement for electron beam oscillographs for examining selectable partial sections with high resolution and under application a brightness control of the electron strabies during the sub-process to be represented as well as with a time base voltage. whose frequency is higher than that of the measuring voltage, characterized in that one directly or indirectly from the basic frequency higher harmonics derived from a periodically occurring or running measuring voltage Frequency for synchronizing the preferably sawtooth-shaped time deflection voltage serves, while the fundamental frequency of the measuring voltage or an auxiliary voltage of the same frequency controls a pulse generator via a phase shifter whose voltage pulses, which are at most of the duration of the time diversion, in a manner known per se for Brightness control of the electron beam of the Braun tube are used.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundfrequenz der Meßspannung zur Synchronisierung eines Hilfskippgerätes und eine aus dessen Ausgangsspannung ausgesiebte höhere Harmonische zur Synchronisierung des Sägezahngenerators für die Zeitablenkung dient. 2. Circuit arrangement according to claim, characterized in that the basic frequency of the measuring voltage for the synchronization of an auxiliary tilting device and a higher harmonic sifted out from its output voltage for synchronization of the sawtooth generator is used for the time diversion.

3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskippschwingung bzw. die aus ihr ausgesiebte Grundschwingung zur Steuerung des Helligkeitsimpulsgenerators dient. 3. Circuit arrangement according to Claims I and 2, characterized in that that the auxiliary tilting oscillation or the basic oscillation filtered out of it for control of the brightness pulse generator is used.

4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen I und 2 für Vorgänge, die synchron mit der Netzfrequenz verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Netzspannung zur Synchronisierung des Hilfskippgerätes und zur Steuerung des Hellibfflkeitssteuerimpulsgenerators dient. 4. Circuit arrangement according to Claims I and 2 for processes which run synchronously with the mains frequency, characterized in that the mains voltage to synchronize the auxiliary tipping device and to control the brightness control pulse generator serves.

Claims

5. Circuit arrangement according to Claims 1 and 2, characterized in that that while avoiding the auxiliary tilting device, a higher harmonic of the mains frequency is used to control the sawtooth generator for the time deflection.