DE909843C - Schaltungsanordnung fuer Kathodenstrahloszillographen mit elektrostatischer Ablenkung in Polarkoordinaten - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung für Kathodenstrahloszillographen mit elektrostatischer Ablenkung in Polarkoordinaten Die Aufzeichnung von Oszillogrammen in Polarkoordinaten ist vorteilhaft, wenn sehr lange Oszillogramme hergestellt werden sollen, wenn eine extrem lineare Zeitachse ohne Unterbrechungen verlangt wird oder wenn Vorgänge direkt im Zeitmaß aufgezeichnet werden sollen. Bei der kreisförmigen Aufzeichnung wird der Leuchtschirm bzw. der Schärfenbereich des Oszillographen besonders gut ausgenutzt. Die daraus folgende hohe Auflösung und die Raumersparnis machen den Polaroszillographen für die Verwendung in Flugzeugen besonders geeignet.
• Es gibt Schaltungen, die es ermöglichen, die Polaraufzeichnung mit normalen Oszillographen für rechtwinklige Ablenkung durchzuführen. Die Ablenkspannung verändert hierbei den Durchmesser eines Kreises, der dadurch erzeugt wird, daß den gekreuzten Ablenkplattenpaaren Sinus- und Cosinusspannungen gleicher Frequenz und bei gleicher Ablenkempfindlichkeit gleicher Amplitude zugeführt werden. Beide im Grundzustand sinusförmigen Spannungen müssen durch die Meßspannung höherer Frequenz moduliert werden.
• Bei bisher bekannten Schaltungen wird die Änderung des Kreisdurchmessers durch zwei getrennte Verstärker für beide Koordinaten mit Regelröhren bewirkt, deren Regelgitter die Meßspannung führt, während das Steuergitter die um 9o° phasenverschobenen amplitudengleiehen Sinusspannungen der Zeitablenkung erhält, oder umgekehrt. Diese Schaltung hat verschiedene erhebliche Nachteile. Zunächst müssen für jede Ablenkfrequenz zwei amplitudengleiche, um go° phasenverschobene Spannungen hergestellt werden. Da die Zeitablenkung meist in weiten Grenzen veränderlich sein soll, erfordert dies eine sehr komplizierte Schaltung oder jedesmalige mechanische Abgleichung (von Hand). Eine weitere Schwierigkeit wird durch die gekrümmte Kennlinie der Regelröhren verursacht, deren Verzerrungen nachträglich beseitigt oder dadurch klein gehalten «erden müssen, daß beide Gitter nur sehr wenig ausgesteuert werden. Dadurch wird eine weitere Verstärkung notwendig, die völlig gleichmäßig für beide Komponenten arbeiten muß. Andere bisher bekannte Schaltungen, bei denen nur eine Sinusspannung von der Frequenz des gewünschten Kreisumlaufs moduliert wird und erst im Ausgang eine Aufteilung in Spannungen mit go° Phasenverschiebung erfolgt, haben den Nachteil, daß Meßspannungen von höherer Frequenz als der des Kreisumlaufs nicht mehr radiale Ausschläge bewirken. Sie sind deshalb nur für die Bestimmung des zeitlichen Abstandes von Signalen usw., nicht aber für oszillographische :Messungen geeignet.
• Bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung wird nicht die Wechselspannung moduliert, die unmittelbar den Kreisumlauf erzeugt, sondern eine höherfrequente Wechselspannung f1. Dieser modulierten Wechselspannung werden zwei andere Wechselspannungen f2 und f2' überlagert, die unter sich gleiche Frequenz und Amplitude, aber um c)o° verschiedene Phasenwinkel haben. Der Unterschied zwischen der Frequenz von f1 und f2 (f2') wird so gewählt, daß er der gewünschten Frequenz des Kreisumlaufs entspricht. Durch Gleichrichtung und Aussieben der erzeugenden Wechselspannungen werden aus den Schwebungen zwischen f,-f, und f,-f,' die gewünschten, um go° phasenverschobenen Umlaufspannungen erzeugt. Die Schwebungen haben nämlich, wenn man ihren Phasenwinkel auf ihre eigene Periode bezieht, dieselbe Phasenverschiebung wie die Wechselspannungen f2' und-f2 gegeneinander.
• Infolge der Modulation des einen Hochfrequenzerzeugers sind beide niederfrequente Wechselspannungen f, -f, und f, -f2' durch die Meßspannung moduliert, und zwar so, daß vori der im Kreisumlauf geschriebenen Zeitachse aus die Ausschläge radial erfolgen. Dies verlangt, wenn frz (t) die Meßspannung m als Funktion der Zeit t ist, daß die Wechselspannungen u", und w. an den mit x und v bezeichneten Ablenkplatten die Werte U',. = rrt (t) sin 2.-t (f, -f2) t 7x'y = tYt (t) co5 2 Z (fl f2) t annehmen. Das Filter, das die Frequenzen der erzeugenden Wechselspannungen f1, f2 und höhere Frequenzen fernhält, muß demnach so gebaut sein, daß es die Modulationsfrequenzen der Meßspannung unverändert hindurchläßt. Das läßt sich in bekannter Weise erreichen.
• In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Anordnung nach der Erfindung gezeichnet. Mit einem hochfrequenten Wechselstromerzeuger (Sender) 2 sind zwei abstimmbare Schwingungskreise 3 und 4 gekoppelt. Die Kreise werden so abgestimmt, daß der eine - 45°, der andere -G- 45° Phasenverschiebung gegen die Resonanzfrequenz erhält. Ein weiterer Sender x ist mit dem Steuergitter einer Schirmgitterröhre 7 verbunden, die über das Schirmgitter durch die Meßspannung an den Klemmen ro die Senderschwingungen von z amplitudenmoduliert. Vom Anodenkreis der Modulationsröhre 7 wird die Wechselspannung auf die Doppeldiodengleichrichter 5 und 6 übertragen. Gleichzeitig sind mit den Doppeldioden 5 und 6 die Kreise 3 und 4 gekoppelt. Die Anordnung und der Windungssinn der Spulen des Gleichrichters sind so getroffen (in an sich bekannter Weise), daß eine direkte Kopplung der Wechselströme von 2 in ;und 4 mit dem Wechselstromkreis der Modulatorröhre vermieden wird. In den Kathodenleitungen der Doppeldioden 5 und 6 liegen die Tiefpaßfilter 8, 8', g, g' (durch parallelgeschaltete Widerstände und Kapazitäten angedeutet), die die gewünschten Spannungen u" - in (t) sin 2.-r (f, 7f,) t und ze'y = in (t) cos 2 z (f, -f2) t zu den Ablenkplatten des Kathodenstrahloszillographen zz leiten.
• Durch Änderung der Frequenz des Generators z kann der Kreisumlauf der Zeitachse in weiten Grenzen verändert, z. B. beliebig langsam gemacht werden. Wird z. B. der Generator 2 durch einen Schwingquarz oder andere bekannte Mittel frequenzstabilisiert, so ist die Umlauffrequenz durch eine kleine Änderung der Kapazität oder der Selbstinduktion des Schwingungskreises des Generators r_zu bewirken. Dieser Umstand kanri dazu verwendet werden, durch Parallelschaltung einer als veränderliche Kapazität oder Selbstinduktion wirkenden Regelverstärkerröhre die Umlauffrequenz der Zeitachse zu beeinflussen.
• Eine solche Beeinflussung kann zur Konstanthaltung der Umlauffrequenz durch Vergleich mit einem frequenzkonstanten Schwingungskreis oder einer elektrischen Stimmgabel dienen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den ruhenden Leuchtfleck, der mit der Frequenz o umläuft, durch eine mit der Regelröhre bewirkte Käpäiitätsänderung für eine bestimmte Zeit mit einer bestimmten Frequenz umlaufen und dann wieder ruhen zu lassen.
• Auch eine Aufzeichnung in Spiralform ist möglich, wenn der Meßspannung eine ansteigende oder abfallende Spannung überlagert wird.
• Bei sprungartiger Änderung der überlagerten Spannung können auch mehrere konzentrische Kreise gezeichnet werden. Die Umlauffrequenz dieser Kreise kann außerdem verschieden gemacht werden, wenn die sprungartig, beispielsweise treppenförmig sich ändernde Spannung zugleich auf das Regelgitter einer wie oben als veränderliche Kapazität (parallel zum Schwingkreis) geschalteten Regelverstärkerröhre wirkt. Es ist dann möglich, ein und dasselbe. Oszillogramm eines periodischen Vorgangs mit verschiedener zeitlicher Auflösung gleichzeitig auf dem Leuchtschirm erscheinen zu lassen. Durch Verzögerungsschaltungen können auch unperiodische, einmalige Vorgänge so mehrfach mit verschiedener zeitlicher Auflösung sichtbar gemacht werden.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Schaltungsanordnung für Kathodenstrahloszillographen mit gekreuzten Ablenkplattenpaaren zur elektrostatischen Ablenkung in Polarkoordinaten, dadurch gekennzeichnet, daß eine gegenüber der in an sich bekannter Weise den Kreisumlauf des Elektronenstrahles erzeugenden Wechselspannung höherfrequente Wechselspannung (f1) durch die Meßspannung moduliert und von zwei anderen Wechselspannungen (f2, f,') überlagert wird, die einander gleiche Frequenz und Amplitude, jedoch um 9o° verschiedene Phasenwinkel haben, und daß durch Gleichrichtung und durch Aussieben der erzeugenden Wechselspannungen aus den Schwebungen (f, -f, und f, -f,') die gewünschten um 9o° phasenverschobenen Umlaufspannungen erzeugt werden.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß die gewünschte Frequenz des Elektronenstrahlumlaufs durch eine entsprechende Wahl des Unterschiedes zwischen den Frequenzen der höherfrequenten Wechselspannung und den überlagerten Wechselspannungen (f2 bzw. f2') erzwungen wird.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Wechselstromerzeuger (i, 2) vorgesehen sind, von denen der eine (2) mit zwei Schwingkreisen (3, 4) gekoppelt ist, die derart abgestimmt sind, daß der eine-45°, der andere +45° Phasenverschiebung gegen die Resonanzfrequenz aufweist und der andere (i) mit dem Steuergitter einer Schirmgitterröhre (7) verbunden ist, die über das Schirmgitter durch die an die Klemmen (io) angelegte Meßspannung die Schwingungen des Generators (i) amplitudenmoduliert, und daß vorn Anodenkreis der Röhre (7) die Wechselspannung auf die Doppeldiodengleichrichter (5, 6) übertragen wird, in deren Kathodenleitungen Tiefpaßfilter (8, 8', g, 9') vorgesehen sind, über die die gewünschten Ablenkspannungen zur Kathodenstrahlröhre (ii) gelangen.
4. 4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine gewünschte Änderung des Elektronenstrahlumlaufs, z. B. ein beliebig langsamer Umlauf, durch eine Änderung der Frequenz des Generators (i) erzwungen wird.
5. 5. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung der Frequenz des Generators (i) eine Regelverstärkerröhre dient und eine Konstanthaltung der Umlauffrequenz des Elektronenstrahls durch einen Vergleich mit frequenzkonstanten Gliedern, z. B. mit einem frequenzkonstanten Schwingkreis oder einer Stimmgabel, erfolgt.
6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch i oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer Leuchtfleckspur in Spiralform der Meßspannung eine sich stetig verändernde Spannung überlagert wird.
7. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch i oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßspannung eine sich sprunghaft ändernde Spannung überlagert wird. B. Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines aus mehreren konzentrischen Kreisen mit voneinander verschiedener Umlauffrequenz bestehenden Leuchtschirmbildes die sich sprunghaft ändernde Spannung gleichzeitig auf das Gitter einer als veränderliche Kapazität parallel zum Schwingkreis geschaltete Regelverstärkerröhre wirkt.