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Symmetrisches Röhrenvoltmeter
Die Erfindung bezieht sich auf ein symmetrisches
Röhrenvoltmeter, - wie es z. B. zur Messung und zum Abgleich von erdsymmetrischen
HF-Kreisen, insbesondere ifn UKW-Gebiet, benötigt wird. Bei den bekannten Ausführungen
wird lediglich die gesamte Kreis spannung durch Bildung der Summe der Spannungen
an den beiden; Einzelschwingkreisen an einem Arbeitswiderstand gemessen, auf den
die Stromkreise von zwei Meßdioden gleichzeitig einwirken. Bei unsymmetrischer Ansten-erung
dieser Meßdioden wirkt dadurch auf beide Dioden.-anoden die gleiche, die Arbeitspunkte
verschiebende Vorspannung zurück und verfälscht so das Ergeh nis. Neben der Angabe
der Summenspannung fehlt dann noch die häufig interessierende Angabe der Unsymmetriespannung,
d. h der Differenz zwischen den Spannungen der beiden Einzelschwingkreise.
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Diese Nachteile werden mit einem symmetrischen Röhrenvoitmeter dadurch
beseitigt, daß dasselbe erfindungsgemäß aus einer von ohmschen Widerständen gebildetenWheatstoneschen
Brücke besteht, deren einer Zweig durch eine zweite, aus zwei Elektronenröhren und
den dazugehörigen Kathodenwiderständen gebildeten Brücke ersetzt ist, und die
in
Tastköpfen des Röhrimvoltmeters gleic;hgerichteten Meßspannungen an den Gittern
der Röhren liegen und ein zwischen den beiden Kathoden liegendes Instrurnent die
Differenz zwischen den beiden Meßspannungen anzeigt, während bei an nähernd gleich
großen Meßspannungen ein zweites Instrument in der Hauptbrücke die Summe dieser
Spannungen anzeigt.
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Abb. I zeigt ein das Prinzip der Erfindung angebende Schaltbild und
Abb. 2 und 3 ein Ausführungsbeispiel.
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Die durch die Widerstände I, 2, 3 und dieWiderstandskombination 4
gebildete Brücke entspricht der einfachen Brücke eines. unsymmetrischen Röhrenvoltmeters,
wobei der Brückenzweig 4 zunächst als ein einziger Schaltungssteuerwiderstand angesehen
werden kann. Das Meßinstrument 9 zeigt dann die für das. unsymmetrische Röhrenvoltmeter
obligatorische » Ges amtkreis.spannung«.
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Dieser Schaltungssteuerwiderstand setzt sich aus zwei parallel geschalteten.
Steuerwiderstän;den zusammen, dabei erfolgt zwar bei annähernd' gleich großen Meßspannungen
die gleiche Anzeige der Gesamtkreisspannung durch das Meßinstrument, jetzt aber
mit einer Summenbildung. Die mit den Steuerwiderständen in Reihe geschalteten Festwiderstände
6 und 8 erweitern die Widerstandskombination 4 zu einer zusätzlichen Brück;enschaltung
derart, daß das Meßinstrument 10 un.-gleiches, d: h. unsymmetrisches Arbeiten der
Steuerwiderstände 5 und 7 infolge unterschiedlicher Ansteuerung angibt. Bei Verwenidiung
eines Nullinstrumentes wird also die Differenz zwischen den Schwingkreisteilspan;n;ungen.
angezeigt.
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Die Widerstände I, 2, 3, Brückenzweig 4 und Meßinstrument 9 bilden
also eine Summenspannung, die Steuerwid,erstände 5, 7, die Festwiderstände6, 8 und
das Meßinstrument 10 dagegen eine die Differenzspannung anzeigende Brücke.
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Die neuartige Schaltung wird in der Weise verwirklicht, daß nach
Abb. 2 an die Stelle der Steuerwiderstände 5 und 7 zwei elektrisch gleiche'Verstärkerröhren
treten, die Widerstände 6 und 8 der Differenzspannungsbrücke bilden dann die zugehörigen
Kathoden.widerständ'e gleicher Größe.
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Die Röhren 5 und 7 werden durch eine von zwei elektrisch gleichen
Dioden oder anderen Gleichrichtern, die z. B. in Tastköpfen untergebracht sein können,
gebildeten Gleichspannung angesteuert.
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Der Innenwiderstand des Meßinstrumentes 10 wird zweckmäßigerweise
sehr groß gehalten gegenüber den Kathodenwiderständen 6 und 8 und ebenso der Innenwiderstand
des Meßinstrumentes g sehr groß gegenüber den Widerständen I und 2. Für letztere
Widerstände sind demnach sehr kleine Widierstandswefte zu wählen. Der Verbindungspunkt
der Widerstände 6 und 8 liegt an. Erde.
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Die Anordnung kann auch dahingehend ab gewandelt werden daß ein gemeinsamer
Kathoden--widerstand und getrennte Anodenwiderstände vorgesehen sind. Die DiSerenzspannung
wird dann zwischen den Anodenwiderständen und die Summenspannung am Kathodenwi derstand
abgenommen.
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Bei unsymmetrischer Ansteuerung verschiebt sich jedoch infolge des
gemeinsamen Kathodenwiderstandes und der damit verbundenen gleichen Gittervorspannung
der beiden Röhren der Arbeitspunkt der schwächer angesteuerten Röhre, so daß das
Meßergeli.nis ungenauer wird. Als Meßinstrument wird ein Nullinstruwent verwendet,
weil bei unsymmetrischen Messungen jede Meßdiode entweder die größere bzw. kleinere
Spannung am Meßobjekt abgreifen kann. Die durch die neue Schaltung ermöglichte Anzeige
der gerichteten Differenz spannungen erlaubt es nun, mit Hilfe übereinstimmender
Markierungen auf den Aus.schl:agsseiten des Null instrumentes und der Tastköpfe
die Abgriftstelle des Meßobjektes mit der auf den Meßmittelpunkt bezogenen größeren
bzw. kleineren Spannung sofort zu erkennen.
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Ferner lassen sich auch mühelos Differenzspannungsmessungen. üblicher
Art mit der neuen Schaltung durchführen. Befindet sich das Meßinstrument 10 in seiner
Nullstellung, so weisen die zu vergleichenden Spannungen gleich große Werte auf.
Das Summenmeßinstrument 9 dient dann mit seiner doppelten Spannungsanzeige zur Kontrolle.
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Bleibt ein Tastkopf zur Messung ungenutzt, so arbeitet das Instrument
wie ein nusymmetrisches Röhrenvoltmeter. Zur Kontrolle dient dann zweckmäßig das
Differenzmeßinstrument IO, das in diesem Fall wieder die gleiche Spannung wie das
Summenmeßinstrument 9 anzeigen muß.
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Bei Messungen. im UKW-B.ereich kann der mechanische Aufbau des Gerätes
aus Tastkopf II, Meßkasten I2 undTastkopf I3 (Abb. 3) als »Schwingkreisbügel« aufgefaßt
werden, der durch Eigenresonanz das Meßergebnis fälschen kann, da er dann: dem Meßobjekt
Energie entzieht. In bekannter Weise wird durch Einbau von Blindwiderständen, z.
B. Induktivitäten 14 und I5, in alle Verbindungsleitungen einschließlich Abschirmungen
I6 und I7 die Eigenfrequenz des »Bügels« aus der Resonanz mit dem Meßobjekt herausgeschoben.