DE912369C - Schaltungsanordnung zum Erzeugen von ploetzlichen Strom- oder Spannungsaenderungen unter Verwendung einer Sekungdaeremissionsroehre - Google Patents

Description

In der Praxis ist es oft erwünscht, über eine Schaltung verfügen zu können, die beim Ankommen eines Signals mit sehr geringer Zeitverzögerung eine plötzliche, einmalige oder impulsförmige Strom- oder Spannungsänderung liefert, z. B. zur plötzlichen dauernden bzw. kurzzeitigen Freigabe eines Kathodenstrahlbündels eines Kathodenstrahloszillographen zum Wahrnehmbarmachen von einmaligen Erscheinungen.

Die zwischen dem Ankommen des Signals, d. h. der aufzunehmenden einmaligen Erscheinung, und der Freigabe des Kathodenstrahlbündels verlaufende Zeitdauer, die auch wohl mit Schaltzeit bezeichnet wird, muß in diesem Falle möglichst gering sein, damit von der wahrzunehmenden Erscheinung möglichst wenig verlorengeht. Hierbei muß in Betracht gezogen werden, daß die Zeitdauer, innerhalb welcher die plötzliche Strom- oder Spannungsänderung in der zu ihrer Erzeugung erforderlichen Schaltung selbst erfolgen muß, be- ao trächtlich kürzer als die gewünschte Schaltzeit sein muß, da z. B. die Impedanzen der Verbindungsleitungen zwischen der Schaltung zur Erzeugung der Strom- oder Spannungsänderung und dem

Kathodenstrahloszillographen eine unvermeidliche Verzögerung oder mit anderen Worten eine unerwünschte Verringerung der Flankensteilheit der Schaltspannung herbeiführen. Die Flankensteilheit der erzeugten Schaltspannung sowie deren Amplitude müssen daher möglichst groß sein.

Es ist bekannt, die bei einem Kathodenstrahloszillographen zum Wahrnehttibarmachen von einmaligen Erscheinungen für die plötzliche Freigabe ίο des Kat'hodenstrahlbündels erforderliche Schaltspannung einer als Dynatron geschalteten Schirmgitterröhre zu entnehmen (s. z. B. Patent 697 813). Die Flankensteilheit sowie die Amplitude der mit dieser bekannten Vorrichtung erzeugten Schaltspannung ist aber verhältnismäßig gering. Ein weiterer Nachteil ist die Hysteresisform der Dynatroncharakteristik.

Es ist ferner bekannt, Kippschwingungen zu erzeugen mittels einer Elektronenröhre mit Sekundäremissionselektrode, wobei die Steuergitterkreis- und Hilfskathodenkreisimpedanz vorwiegend aus ohmschen Widerständen bestehen.

Für viele Zwecke ist es erwünscht, impulsförmige Schwingungen zu erzeugen". Solche Schwingungen werden z. B. bei Fernsehvorrichtungen zum Blockieren des Kathodenstrahlbündels in einer Kathodenstrahlröhre während der Rücklaufzeit benutzt. Auch werden impulsförmige Schwingungen häufig für meßtechnische Zwecke benutzt, z. B. bei Vorrichtungen mit einem Kathodenstrahloszillographen zum gleichzeitigen Wahrnehmbarmachen, von mehreren Erscheinungen, wobei die Erscheinungen abwechselnd in schneller Aufeinanderfolge dem Oszillographen mittels der als trägheitslose Schalter verwendeten Entladungsbahnen, z. B. Dioden oder Verstärkerröhren, zugeführt werden, die mittels der als Schaltspannung dienenden impulsförmigen Schwingungen abwechselnd wirksam gemacht werden. Bei bekannten Vorrichtungen der letztgenannten Art wird häufig die erforderliche Schaltspannung einer Multivibratörschaltung mit zwei in Kaskade oder in Gegentakt geschalteten Verstärkerröhren entnommen.

Auch hier ist es im allgemeinen günstig, wenn die Flankensteilheit und die Amplitude der impulsförmigen Schwingungen sehr groß sind.

Die Erfindung hat eine Schaltung zum Zweck, mit der einmalige oder impulsförmige Strom- oder Spannungsänderungen oder aber impulsförmige Schwingungen mit besonders hoher Flankensteilheit und Amplitude erzeugt werden können.

Dies kann erreicht werden bei einer Schaltungsanordnung zum Erzeugen von plötzlichen Stromoder Spannungsänderungen, welche eine Sekundäremissionsröhre enthält, deren Steuergitterkreis- und Hilfskathodenkreisimpedanz vorwiegend aus ohmschen Widerständen bestehen, wobei der Steuergitterkreis und der Hilfskathodenkreis rückgekoppelt sind und weiter die Größe des Hilfskathoden-Widerstandes und der Kopplungsimpedanz derartig gewählt sind, daß lediglich mittels Steuergitterspannungen, welche weniger negativ als ein erster Grenzwert sind, bei dem der Anodenstrom einen bestimmten Wert besitzt, oder negativer als ein zweiter Grenzwert, bei dem der Anodenstrom wenigstens annähernd unterdrückt ist, ein stabiler Arbeitspunkt der Röhre eingestellt werden kann, wenn gemäß der Erfindung zwischen dem Steuergitter und der Kathode der Sekundäremissionsröhre ein spannungsabhängiger Widerstand eingeschaltet ist, der einer Überschreitung eines bestimmten Wertes der Steuergitter spannung entgegenwirkt.

An Hand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert. In

Fig. ι ist eine bekannte Schaltung dargestellt, an Hand derer die Wirkungsweise erläutert wird;

Fig. 2 und 3 stellen Steuergitterspannungs-Anodenstrom-Charakteristiken zur Verdeutlichung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 1 dar;

Fig. 4 zeigt eine Schaltung nach der Erfindung, in der verschiedene Maßnahmen zur Verkürzung der Schaltzeit getroffen sind.

In den Figuren sind entsprechende Teile mit gleichen BezugszifEern angedeutet.

In der Fig. 1, in der die bekannte Schaltung in einer einfachen Ausführungsform dargestellt ist, ist ι eine Sekundäremissionsröhre mit einer Kathode 2, einem Steuergitter 3, einer Sekundärelektronen emittierenden Elektrode oder Hilfskathode 4 und einer AnodeS. Die Anoden- und Hilfskathodenspannung der Röhre 1 wird zwei in Reihe geschalteten Batterien 6 und 7 entnommen, wobei die negative Klemme der Batterie 6 unmittelbar mit der Kathode 2, der Verbindungspunkt der Batterien 6 und 7 über einen ohmschen Widerstand 8 mit der Hilfskathode 4 und die positive Klemme der Batterie 7 über einen Strommesser 9 und einen ohmschen Widerstand 10 mit der Anode 5 der Röhre verbunden ist. Zwischen der Hilfskathode 4 und der Kathode 2 ist die Reihenschaltung eines ohmschen Widerstandes 11 und einer Batterie 12 mit einstellbarer Klemmenspannung eingeschaltet, und das Steuergitter 3 ist mit einem einstellbaren Anzapfpunkt 13 des Widerstandes 11 verbunden. Von der Batterie 12 ist die positive Klemme mit der Kathode 2 und die negative Klemme mit dem Widerstand 11 verbunden. Der zwischen der Batterie 12 und dem Anzapfpunkt 13 liegende Teil des Widerstandes 11 bildet einen Teil des Steuergitterkreises der Röhre. Der Batterie 12 wird daher eine Steuergittervorspannung entnommen, während die Spannung zwischen Steuergitter und Kathode der Röhre, d. h. die Steuergitterspannung, dem Unterschied zwischen der Spannung der Batterie 12 und der entgegengesetzt gerichteten Spannung an dem zwischen der Batterie 12 und dem Anzapfpunkt 13 liegenden Teil des Widerstandes 11 entspricht.

Bevor auf die Eigenschaften der dargestellten Schaltung eingegangen wird, sei vorausgesetzt, daß die Speisespannungen und die Widerstände derart bemessen sind, daß, wie es bei Sekundäremissionsröhren üblich ist, der Primärelektronenstrom stets kleiner als der von ihm herbeigeführte Sekundärelektronenstrom ist und eine Zunahme des Primärelektronenstroms stets eine Zunahme des zwischen

der Hilfskathode und der Anode fließenden Sekundärelektronenstroms herbeiführt.

Wenn bei der dargestellten Schaltung der Anzapfpunkt 13 wenigstens nahezu völlig nach unten geschoben ist, so daß die Steuergitterspannung stets praktisch der Spannung der Batterie 12 entspricht, so wird bei einer Änderung der Batteriespannung zwischen z. B. 30 und ο V stets ei» stabiler Arbeitspunkt der Röhre entsprechend dem in der Fig. 2 durch die Kurvet dargestellten Zusammenhang zwischen der Steuergitterspannung e_g und dem mittels des Strommessers 9 ermittelten Anodenstrom i_a der Röhre erhalten werden.

Bei nahezu unterdrücktem Anodenstrom entspricht die Hilfskathodenspannung praktisch der Spannung der Batterie 6, aber die Hilfskathodenspannung nimmt mit dem Anodenstrom i_a infolge der an dem Widerstand 8 vom Hilfskathodenstrom herbeigeführten Spannung zu. Infolge der Zunähme der Hilfskathodenspannung wird ebenfalls der durch den Widerstand 11 fließende Strom zunehmen, aber dies bringt bei völlig nach unten geschobenem Anzapfpunkt 13 keine Änderung der Steuergitterspannung mit sich.

Wenn nun der Anzapf punkt 13 in Aufwärtsrichtung verstellt wird, so daß der zwischen dem Anzapfpunkt 13 und der Batterie 12 liegende Teil des Widerstandes 11 einen Teil des Steuergitterkreises bildet, so wird bei einer Zunahme des Hilfskathodenpotentials auch das Steuergitterpotential ansteigen oder aber der Absolutwert der Steuergitterspannung abnehmen. Die alsdann auftretende, von der negativen Steilheit der Steuergitterspannungs-Hilfskathodenstrom-Charakteristik herbeigeführte Rückkopplung wird um so stärker sein, je mehr der Anzapfpunkt 13 nach oben verstellt ist.

Es hat sich nun ergeben, daß bei einer bestimmten Stärke der Rückkopplung zwischen dem Steuergitter- und dem Hilfskathodenkreis in der dargestellten Schaltung der durch die Kurve B in der Fig. 3 dargestellte Zusammenhang zwischen der Steuergitterspannung und dem Anodenstrom auftritt. Hierbei kann nur mittels einer Steuergitterspannung, die weniger negativ ist als ein erster Grenzwert I oder negativer als der zweite Grenzwert II, ein stabiler Arbeitspunkt der Röhre eingestellt werden. Für jeden zwischen diesen beiden Grenzwerten liegenden Wert der Steuergitterspannung wird, wie es vom gestrichelten Teil der Kurve B angedeutet ist, kein stabiler Arbeitspunkt erhalten. Wenn z. B. die Steuergitterspannung anfänglich niedriger als der Grenzwert I ist, bei dem der Anodenstrom einen bestimmten, verhältnismäßig hohen Wert besitzt und die Batteriespannung 12 vergrößert wird, so wird, sobald die Steuergi'tterspannung den Grenzwert I überschreitet, letztere infolge der Rückkopplung von selbst den Grenzwert II annehmen, bei dem der Anodenstrom wenigstens nahezu unterdrückt ist.

Bei einer weiteren Vergrößerung der Batteriespannung nimmt die Steuergitterspannung zu, und der Anodenstrom wird noch etwas kleiner, aber der dann eingestellte Arbeitspunkt ist stabil infolge der dabei auftretenden sehr geringen negativen Steilheit der Steuergitterspannungs-Hilfskathodenstrom-Charakteristik. Es sei bemerkt, daß der bei Steuergitterspannungen niedriger als der Grenzwert I eingestellte Arbeitspunkt labil wäre, wenn nicht der bei diesen Steuergitterspannungen auftretende Gitterstrom, der einer Abnahme der Steuergitterspannung entgegenwirkt, eine stabilisierende Wirkung hätte. Diese stabilisierende Wirkung ist um so stärker, je mehr der Steuergitterkreiswiderstand vergrößert wird, was z. B. unter Zuhilfenahme eines zwischen dem Steuergitter und dem Anzapfpunkt 13 eingeschalteten Widerstandes erreicht werden kann.

Wenn beim Ausgehen von einer Steuergitterspannung mit einem größeren Wert als der Grenzwert II die Batteriespannung 12 verringert wird, so wird nach der Überschreitung des Grenzwertes II in Richtung des Grenzwertes I der Anodenstrom von selbst einen dem Grenzwert I entsprechenden Wert annehmen und behalten, bis infolge irgendeiner Ursache die Steuergitterspannung größer als im Grenzwert I wird, wodurch sich der Arbeitspunkt der Röhre wieder nach II verschiebt.

Dieses Verschieben oder Umspringen des Arbeitspunktes von I nach II (Fig. 3) oder umgekehrt erfolgt sehr schnell, wobei die Anoden-Stromänderung sehr groß ist. Bei II ist der Anodenstrom nahezu unterdrückt, während bei I nahezu der normalerweise bei einer Steuergitterspannung von ο V auftretende Anodenstrom fließt, der bei einer Sekundäremissionsröhre der Type E E 50 in der dargestellten Schaltung etwa 25 mA beträgt.

Die zum Umspringen des Arbeitspunktes von I nach II oder umgekehrt erforderliche Zeitdauer ist von verschiedenen Faktoren abhängig. Diese Zeitdauer ist geringer, je größer die negative Steilheit der Steuergitterspannungs-Hilfskathodenstrom-Charakteristik ist; diese Steilheit ist bekanntlich bei den heutzutage üblichen Sekundäremissionsröhren schon besonders groß.

In der Schaltungsanordnung nach der Erfindung gemäß Fig. 4 ist die Hilfskathode 4 über die Widerstände 8 und 14 mit der positiven Klemme 15 der nicht dargestellten gemeinsamen Anodenspannungsquelle verbunden, deren negative Klemme 16 geerdet ist. Ferner ist die Hilfskathode 4 über einen von der Glimmentladungsröhre 32 und dem Potentiometer 25 gebildeten, dem Widerstand 11 in Fig. ι entsprechenden Spannungsteiler mit der negativen Klemme der Vorspannungsbatterie 12 verbunden.

Das Steuergitter 3 ist mit einer der Eingangsklemmen 19 über einen Kopplungskondensator 18 verbunden; die andere Eingangsklemme 19 ist ebenso wie die Kathode 2 der Röhre 1 geerdet. Die Anode 5 der Röhre 1 ist über den Anodenwiderstand 10 mit der positiven Klemme 15 verbunden. An den Enden des Anodenwiderstandes 10, dem ein Kondensator 33 parallel geschaltet ist, sind die Ausgangsklemmen 20 angeschlossen.

Zwischen dem Steuergitter 3 und der Kathode 2 ist die Reihenschaltung einer Diode 30 und einer

Batterie 31 angeordnet. Die Kathode der Diode ist mit der negativen Klemme der Batterie 31 verbunden und besitzt daher ein in bezug auf die Kathode 2 der Röhre 1 negatives Potential; die Diodenanode ist mit dem Steuergitter 3 der Röhre 1 verbunden. Dadurch wird vermieden, daß die Steuergitterspannung einen von der Spannung der Kapazität 22 bedingten, in der Fig. 3 mit Γ angedeuteten Grenzwert unterschreitet. Infolgedessen ίο wird der Arbeitspunkt der Röhre in stromführendem Zustand schon bei dem Grenzwert I' der Steuergitterspannung stabil statt erst bei I infolge des Gitterstromes. Da die Diodencharakteristik beim Nullpunkt eine stärkere Krümmung als die entsprechende Gitter-Kathoden-Charakteristik der Röhre 1 aufweist, ist die Änderung der wirksamen Steilheit beim Grenzwert I' für die in der Fig. 3 mit C bezeichnete', für die Schaltung nach Fig. 4 geltende Charakteristik größer als die beim Grenzao wert I bei der bekannten Schaltung. Infolgedessen wird das Umspringen des Arbeitspunktes von Γ nach II besonders schnell erfolgen, so daß, wenn ein sehr schnelles Reagieren der Schaltung auf ein Eingangssignal erforderlich ist, vorzugsweise der mit dem Grenzwert I' übereinstimmende Arbeitspunkt eingestellt wird.

Auf ähnliche Weise kann der Grenzwert II in der Fig. 3 nach rechts verschoben werden. Dies wird für den in der Nähe des Grenzwertes II liegenden Teil der Charakteristik dadurch erreicht, daß zwischen den Widerständen 14 und 25 in der in Fig. 4 dargestellten Weise ein spannungskonstanter Widerstand, vorzugsweise eine Glimmentladungsröhre 32, eingeschaltet wird. Auch kann infolge dieser Maßnahme eine Beschränkung der Belastung der Anodenspannungsquelle erreicht werden. Bei Einschaltung eines ohmschen Widerstandes an Stelle der Glimmentladungsröhre 32 kann der über den parallel zur Anodenspannungsquelle liegenden Spannungsteiler fließende Strom unter Umständen beträchtlich größer sein als der Hilfskathodenstrom. Durch Anwendung der Glimmentladungsröhre 32 wird vermieden, daß bei unterdrücktem Anodenstrom der Röhre 1 die Hilfskathodenspannung einen von der Spannung an der Glimmentladungsröhre 32 und der Batterie 12 bedingten Wert unterschreitet.

Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist vorteilhaft bei Oszillographen zum plötzlichen Freigeben und/oder Blockieren des Kathodenstrahlbündels anwendbar. Auch können die erzeugten plötzlichen Strom- oder Spannungsänderungen für die Inbetriebsetzung eines die Zeitablenkungsspannung des Oszillographen liefernden Sägezahngenerators benutzt werden. Es ist aber ebenfalls möglich, eine Zeitablenkungsspannung der Schaltung nach der Erfindung zu entnehmen, nämlich dadurch, daß parallel zu der Ausgangsimpedanz, d. h. zu dem Anodenwiderstand 10, oder parallel zu einem Teil des letzteren ein Kondensator 33 geschaltet wird. Beim Auftreten einer plötzlichen Anodenstromänderung wird dann am Kondensator eine mit der Zeit allmählich zunehmende (bzw. abnehmende) Spannung auftreten, die z. B. bei oszillographischer Aufnahme von einmaligen Erscheinungen als eine Zeitablenkungsspannung benutzt werden kann.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Schaltungsanordnung zum Erzeugen von plötzlichen Strom- oder Spannungsänderungen, welche eine Sekundäremissionsröhre enthält, deren Steuergitterkreis- und Hilfskathodenkreisimpedanz vorwiegend aus ohmschen Widerständen bestehen, wobei der Steuergitterkreis und der Hilfskathodenkreis rückgekoppelt sind und weiter die Größe des Hilfskathodenwiderstandes und der Kopplungsimpedanz derartig gewählt sind, daß lediglich mittels Steuergitterspannungen, welche weniger negativ als ein erster Grenzwert (I) sind, bei dem der Anodenstrom einen bestimmten Wert besitzt, oder negativer als ein zweiter Grenzwert (II), bei dem der Anodenstrom wenigstens annähernd unterdrückt ist, ein stabiler Arbeitspunkt der Röhre eingestellt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Steuergitter und der Kathode der Sekundäremissionsröhre ein spannungsabhängiger Widerstand eingeschaltet ist, der einer Überschreitung eines 9<> bestimmten Wertes der Steuergitterspannung entgegenwirkt.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der zwischen dem Steuergitter und der Kathode der Sekundäremissionsröhre ein aus einer Diode bestehender Gleichrichter geschaltet ist, dessen Anode und Kathode mit dem Steuergitter bzw. der Kathode der Sekundäremissionsröhre verbunden sind, und zwar derart, daß ein Ansteigen der Steuergitterspannung oberhalb eines bestimmten Wertes verringert wird.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, bei der die Kathode des Gleichrichters über eine Gleichspannungsquelle mit der Kathode der Sekundäremissionsröhre verbunden ist, welche derart gepolt ist, daß die Gleichrichterkathode eine negative Spannung gegenüber der Kathode der Sekundäremissionsröhre hat.
4. 4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskathode, gegebenenfalls über einen Widerstand, mit einem Anzapfpunkt eines mit der Hilfskathodenspannungsqueile verbundenen Spannungsteilers verbunden ist und der zwischen der Hilfskathode und der Kathode 1x5 der Sekundäremissionsröhre liegende Teil des Spannungsteilers einen spannungskonstanten Widerstand, z. B. eine Glimmentladungsbahn, besitzt.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, bei welcher der Steuergitterkreis und der Hilfskathodenkreis galvanisch gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen der Hilfskathode und der Kathode der Sekundäremissionsröhre liegende Teil des Spannungsteilers die Reihenschaltung eines spannungskon-

   stanten Widerstandes und eines ohmschen Widerstandes enthält, wobei von diesem ohmschen Widerstand ein vorzugsweise einstellbarer Anzapfpunkt mit dem Steuergitter verbunden ist.
6. 6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise aus einem ohmschen Widerstand bestehende Ausgangsimpedanz im Anodenkreis der Sekundäremissionsröhre eingeschaltet ist und parallel zu dieser Ausgangsimpedanz oder zu einem Teil derselben ein Kondensator geschaltet ist.

   Angezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 690 643.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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