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Kathodenstrahloszillograph zur wiederholbaren Aufzeichnung einmaliger
Vorgänge
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kathoden strahloszillographen zur wiederholbaren
Aufzeichnung einmaliger Vorgänge (wie z. B. elektrischer Wanderwellen oder anderer
einmaliger Impulse) mit einem Zeitablenkkreis, der einen Kippkondensator enthält,
der über ein Entladungsgefäß entladen werden kann, und mit einer Einrichtung zur
Sperrung des Kailiodenstrables während seiner Rücklaufperiode; damit werden bekanntlich
die unerwünschten Rücklauflinien, die bei der Entladung des Kippkondensators über
ein Entladungsgefäß auftreten, beseitigt.
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Nach der Erfindung enthält solch ein Kathodenstrahloszillograph einen
Impulskreis, der die aufzuzeichnenden Spannungsimpulse durch Entladung eines Impulskondensators
über eine Impedanz liefert und dessen Entladung durch den Zeitkreis, vorzugsweise
durch die Entladung des Kippkondensators gesteuert wird.
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Dabei wird die Anordnung zweckmäßig so getroffen, daß die oszillographische
Aufzeichnung zwischen zwei Zeitablenkungen unterdrückt wird.
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Dies geschieht mit einer Hilfsspannung, die dem Zeitkreis entnommen
wird; hierbei wird der
Impulskreis bei jeder Zeitablenkung oder
auch bei jeder zweiten Zeitablenkung von dem Zeitkreis über eine Vorrichtung ausgelöst,
die einen Kondensator, Gleichrichter und Widerstände enthält.
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Zur eingehenden Beschreibung der Erfindung sollen die in den Zeichnungen
wiedergegebenen Beispiele erläutert werden, die verschiedene Anode nungen des Oszillographen
zur Aufzeichnung vcu Wanderwellen darstellen.
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In Abb. I enthält der Oszillograph drei Hauptkreise I, 2 und 3, von
denen der Kreis I ein Erzeuger von Spannungsstößen spitzer Wellenform ist (Stoßkreis),
der zweckmäßig als eine Brückenanordnung ausgebildet ist, von der zwei gegenüberliegende
Zweige aus dampf- oder gasgefüllten elektrischen Entladungsstrecken bestehen und
die dazwischenliegenden Zweige aus Impedanzen gebildet werden. Es kann aber auch
ein anderer LTmformer, der Spannungsstöße spitzer Wellenform liefert, verwendet
werden. Der Kreis 2 in der Mitte der Abb. I ist der Zeitkreis, während der Kreis
3 im rechten Teil der Abbildung einen Kreis zur Erzeugung von Impulsen darstellt.
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Der Ausgangspunkt 4 des Stromkreises 1 oder eines anderen Stoßspannungsgenerators
ist mit dem gewöhnlich negativ vorgespannten Gitter des gas-oder dampfgefüllten
Entladungsgefäßes 5 verbunden, dieses bildet seinerseits einen Teil des Zeitkreises
2 des mit 6 bezeichneten Oszillographen.
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Der Zeitkreis 2 enthält im wesentlichen einen Widerstand 7, der zu
einer Quelle hohen Potentials führt, und in Reihe damit einen Kondensator 8, der
sich allmählich auf ein Potential auflädt, das durch die aus Gasentiadungsröhre
Io und demWiderstand II bestehende Stabilisierungseinrichtung bestimmt wird, der
Kondensator entlädt sich in bekannter Weise über das Entladungsgefäß 5, sobald das
Gitter des letzteren einen positiven Spannungsimpuls vom Stoßkreis I erfährt. Der
Zeitkreis 2 ist über die Zuleitungen 9 mit den Zeitablenkplatten des Kathodlenstrahloszillographen
6 verbunden und bewirkt im allgemeinen eine horizontale und zeitproportionale Ablenkung.
Zur besseren Ausbildung der Zeitproportionalität kann der Widerstand 7 in an sich
bekannter Weise als Glühkathedenröbre ausgebildet werden.
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Parallel zum Kondensator 8 des Zeitkreises liegt eine Gasentladungsröhre
I0, etwa eine Neonlampe, in Reihe mit einem Widerstand 11.
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Während der Kondensator 8 sich über - den Widerstand 7 auflädt, bewegt
sich der Leuchtfleck über den Schirm. Die Spannung am KondensatorS wächst im wesentlichen
proportional der Zeit an, bis die Röhre io zündet, und bleibt dann nahlezu konstant.
Der Strom durch die Röhre 10 erzeugt am Widerstand II einen Spannungsabfall, der
über den Kondensator 12 der Kathode des Oszillographen oder vielleicht noch zweckmäßiger
über eine die Polarität umkehrende Einrichtung, wie etwa eine Röhre, dem Wehneltzylinder
des Oszillographen zugeführt wird, so daß in jedem Fall der Leuchtfleck verschwindet,
solange die Röhre 10 Strom führt. Hierdurch wird eine unerwünschte Verschwotrimenheit
des Oszillographen an der Stelle, die dem Schluß einer Zeitablenkung entspricht,
und zugleich eine Zerstörung des Leuchtstoffes vermieden; außerdem gewinnt das Leuchtbild
an Helligkeit und Schärfe.
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Es muß noch bemerkt werden, daß der Kondensator 8 sich über das Entladungsgefäß
5 entlädt, sobald dieses den auslösenden Impuls vom Stoßkreis I erhält. In diesem
Augenblick erlischt die Neonlampe, die Spannung am Widerstand II fällt auf Null
und bewirkt auf diese Weise das Erscheinen des Leuchtfleclies auf dem Schirm. Die
Dauer des Impulses auf das Gitter des Gefäßes 5 muß natürlich kurz sein, da dieses
sonst wieder zündet, bevor der Kondensator 8 sein ständiges Höchstpotential erreicht
hat.
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Auf dem rechten Teil der Abb. 1 ist der Impulsgenerator 3 dargestellt,
der eine Wechselstromquelle für die Primärwicklung eines Transformatorf 13 enthält.
Diese Wechselstromquelle besitzt zweckmäßig dieselbe oder ein Vielfaches der Frequenz
der den Stoßkreis I speisenden Wechselstromquelle. Die Sekundärwicklung des Transformators
führt mit einem Ende zur Kathode des Gleichrichters I4, dessen Anode (vorzugsweise
über einen Widerstand 15) mit dem Kondensator I6 und der Kathode des Impulsentladungsgefäßes
I7 (Thyratron) verbunden ist, wobei die Anode von I7 zu dem Widerstand - und Kondensatornetzwerk
I8 führt. Von hier kann der erzeugte Impuls oder die Wanderwelle auf die zu prüfenden
Apparate oder Kreise, die sich außerhalb befinden und hier nicht gezeigt sind, übertragen
und auch den Verti'kalablenkplatten des Kathodenstrabloszillographen 6 zugeführt
werden. Der Impulsgenerator mit den Einrichtungen I3, 14, I6, I7 und IS ist an sich
bekannt. Das Gitter des Gefäßes I7 wird normalerweise von der Batterie 19 über den
Widelrstand 20 negativ aufgeladen. Parallel zum Widerstand 20 liegen in Reihe zwei
Gleichrichter 21 und 22 mit der gleichen Stromdurchlaßrichtung. Im Kreise dieser
Gleichrichter kann gegebenenfalls ein Widerstand 23 vorhanden sein, der vorzugsweise
einstellbar ist. Die Verbindung zwischen den beiden Gleichrichtern 2I und 22 liegt
über einen Kondensator 24 an dem Zeitkteis 2.
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Die Gleichrichtet 21 und 22 sowie die Widerstände 20 und 23 stellen
ein Mittel dar, um den Impulsgenerator von der Zeital>lenkung oder dem -Zeitkreis
2 auslösen zu lassen.
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Wenn der Kondensator 8 sich über das Gefäß 5 entlädt, so fließt der
Strom über den Kondensator 24, der dem Gitter des Entladungsgefäßes I7 ein negatives
Potential erteilen würde, wenn nicht der Gleichrichter 2I diesen Strom durchlassen
und der Gleichrichter 22 diesen Strom sperren würde. Sobald das Entladungsgefäß
5 erlischt, versiegt der Strom durch den Kondensator24, und das Gitter des Gefäßes
17 wird positiv, dieses positive Potential wird während der Aufladung des Kondensators
8 noch vergrSößert, wobei ein Strom durch den Kondensator 24 geschickt wird. Gerade
zu dieser Zeit, nämlich während des Spannungs au
baues am Kondensator
8, ist die Neonlampe I0 außer Betrieb, so daß am Widerstand II keine Spannung liegt
und der Leuchtfieck auf dem Schirm erscheinen kann. Das positive Potential am Gitter
des Gefäßes 17 bewirkt die Auslösung des Spannungsimpulses, welcher nun auf dem
Schirm des Kathodenstrahloszillographen aufgezeichnet wird.
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Der Augenblick der Zündung des Gefäßes I7 kann durch den veränderlichen
Widerstand 23 eingestellt werden. Der Widerstand 20 stellt einen Weg dar. auf dem
das Gitter des Gefäßes I7 den Potentialschwankungen an der Anode des Gleichrichters
14. die von dem Transformator I3 herrühren, zu folgen vermag.
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Der Widerstand 15 hat einen doppelten Zweck, Erstens dient er zur
Zuführung eines negativen Potentials an das Gitter des Gefäßes I7 während der Aufladung
des Kondensators 16. nämlich während der negativen Halbperiode in der Sel«indärwicklung
des Transformators 13 wodurch die Zündung des Gefäßes 17 verhindert wird. Sonst
würde nämlich beim Fehlen des Widerstandes 15 das Gitter des Gefäßes I7 wegen der
Kapazität des Gitterkreises gegen Erde bei einer negativen Aufladung der Kathode
ein positives Potential gegenüber der Kathode erhalten und so die Zündung des Gefäßes
I7 während einer solchen Halbperiode bewirken.
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Zweitens wird während der Halbperiode in der der Kondensator I6 sich
auflädt, ein gegenüber der Kathode des Gefäßes 17 negatives Potential des Gitters
aufrechterhalten, und zwar so, daß es von dem Zeitkreis 2 übertragene positive Potentiale
überwiegt. So ergibt sich die Möglichkeit. den Zeitkreis 2 mit der doppelten Frequenz
der Spannungsqnelle des Impulskreises 3 arbeiten zu lassen und es dabei so einzurichten,
daß der Impulskreis 3 nur in der Halbperiode ausgelöst wird. bei der sich der Kondensator
I0 nicht auflädt. Auf diese Weise kann auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre 6
von dem Zeitkreis 2 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen eine Nullinie aufgezeichnet
werden, ohne dadurch die Helligkeit des Impulsbildes irgendwie zu beeinträchtigen.
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Es mag noch erwähnt werden, daß es oft wünschenswert ist, die Impulsfrequenz
über den erreichbaren Welrt zu erhöhen, wenn die einzelnen Kreise von Wechselstromquellen
der üblichen Frequenz betrieben werden, da mit einer höheren Frequenz das Leuchtschirmbild
öfter wiederholt und dadurch heller gemacht werden kann.
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In Abb. 2 ist ein Stoßkreis I dargestellt, der von einem geeigneten
Röhrenoszillator 25 (oder einer Itippschwin,geinrichtun!g oder einer anderen Hochfrequenzquelle)
gespeist wird. Dieser ist, gegebenenfalls über einen Verstärker 26, mit einem Transformator
27 verbunden, der mit drei Sekundärwicklungen S1, 2 SS versehen ist. Natürlich können
auch drei verschiedene Transformatoren benutzt werden.
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Damit der Impulsgenerator 3 die erforderliche unzahl von Impulsen
entsprechend der durch die Einstellung des Oszillators 25 gegebenen Frequenz hervorbringt,
muß er zur Aufladung des Kondensators I6 entweder von dem Oszillator selbst oder
für sich (wie das in Abb. 2 dargestellt ist), jedoch dann von einer Gleichstromquelle
28, gespeist werden. Mit Hilfe der beiden Sekundärwicklungen S2 und S3 werden die
beiden Entladungslampen Ißa (die nun als gas- oder dampfgeifülltes Entladungsgefäß
ausgebildet s;ind) und I7 abwechselnd mit der Oszillatorfrequenz ausgelöst. Bei
Benutzung der Wicklung3 bewirkt diese allein die Spelrrung oder Auslösung des Impulses
während jeder zweitenH;albperiode durch eine negative oder positive Aufladung des
Gitters des Gefäßes I7. Der wirksame Zeitpunkt, an dem das Gefäß I7 einsetzt und
damit der Zeitpunkt, zu dem der Spannungsimpuls ausgelöst wird, werden bestimmt
durch den Zeitkreis 2 über den Kondensator 24 in der Anordnung, wie sie in Ab. I
wiedergegebenen ist. Die Funktion, die der Widerstand 15 übernimmt, ist bereits
beschrieben worden. In gewissen Fällen ist es möglich, von der Sekundärwicklung
S3 abzusehen, srobei dann der negative Pol von 19 direkt mit der Verbindung der
Widerstände 20 und 23 verbunden werden kann. Andererseits kann die Sekundärwicklung
53 so ausreichend sein, daß der Widerstand 15 überflüssig wird. Auf die oben beschriebene
Weise kann auch hier eine Nullinie auf dem Schirm gezeichnet werden.
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Es können auch zwei Spannungsimpulsgeneratoren 3 verwendet werden,
von denen der eine einen Impuls erzeugt, während der andere sich auflädt, und umgekehrt.
Dann werden zweimal soviel Spannungsimpulse auf dem Schirm abgebildet und tragen
so zu einer erhöhten Helligkeit des Bildes bei; allerdings ist hierbei die Aufzeichnung
einer Nullinie nicht möglich, da während jeder Zeitablenkung ein Impuls erzeugt
wird. Hierfür zeigt Abb. 3 ein Beispiel. Der zweite Impulsgenerator ist mit 3' bezeichnet.
Er ist mit den zusätzlichen Wicklungen S4 und S5 desTransformators 27 verbunden.
Die Polarität der Wicklungen S4 und S5 ist der der Wicklungen S2 und S3 entgegengesetzt,
so daß der eine Impulsgenerator in jeder negativen und der andere in jeder positiven
Halbperiode arbeitet. Auf diese Weise entstehen während jeder Periode zwei Impulse.