DE959737C

DE959737C - Generator fuer eine pulsierende Spannung

Info

Publication number: DE959737C
Application number: DEN9464A
Authority: DE
Inventors: Jan Bart Le Poole
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1953-09-15
Filing date: 1954-09-12
Publication date: 1957-03-14
Also published as: US2838665A; FR1107822A; GB751833A; CH323155A; NL88031C

Description

AUSGEGEBEN AM 14. MÄEZ1957

Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Generatoren, die eine Spannung liefern, welche durch Überlagerung der Spannung einer Wechselstromquelle und der durch Gleichrichtung und Kondensatorladung aus dieser Stromquelle erhaltenen Gleichspannung entsteht. Diese Generatoren werden im folgenden als »Generatoren für pulsierende Spannung« bezeichnet. Die einfachste Schaltanordnung für einen solchen Generator ist die

ίο Villardschaltung, die aus der Reihenschaltung der Wechselstromquelle, mindestens eines Kondensators und eines Gleichrichters besteht. An den Klemmen dieses Gleichrichters steht eine Spannung zur Verfügung, die sich periodisch annähernd zwischen Null und dem zweifachen Maximalwert der Wechselspannung ändert. Das Mittelpotential der Ausgangsklemmen kann gegenüber dem der Wechselstromquelle dadurch verschoben werden, daß die konstante Spannungskomponente über zwei Kondensatoren verteilt wird, zwischen welche der Gleichrichter geschaltet ist. Weiter kann die Schaltanordnung um mindestens eine Stufe ausgedehnt werden, die aus einem Gleichrichter und mindestens einem Kondensator besteht. In dieser Weise entstehen die unter der Bezeichnung »Witka-Schaltung« und »Kaskadenschaltung« bekannten Kombinationen.

Bei der Verwendung eines Generators für eine pulsierende Spannung zur Speisung einer Elektronenentladungsröhre ist es manchmal erwünscht,

daß der Anodenstrom dieser Röhre während eines Teiles der Periode unterdrückt wird. So beschränkt man in Röntgen vorrichtungen den Strom mitunter auf den Teil der Periode, in dem die Spannung den Maximalwert durchläuft und über den sie praktisch konstant ist, wobei auf eine Verbesserung des Strahlenspektrums und verringerte Wärmeentwicklung abgezielt wird.

Zu diesem Zweck kann eine Hilfselektrode (ein ίο Gitter) mit einem so niedrigen Potential benutzt werden, daß die Röhre nur von Strom durchflossen wird, wenn die Spannung zwischen der Kathode und der Anode einen bestimmten Wert übersteigt.

Ein Mittel um die gewünschte negative Gitterspannung in einfacher Weise zu erhalten, besteht darin, daß man das Gitter und die Kathode durch eine Impedanz verbindet, im folgenden als Steuerelement bezeichnet, die aus einem Kondensator und einem Uberbrückungswiderstand oder aus einer Kombination entsprechender Frequenzcharakteristik besteht. Zum Unterschied von den zur Steigerung der Ausgangsspannung dienenden Kondensatoren (Zusatzkondensatoren), wird der Kondensator des Steuerelementes im folgenden als Steuerkondensator bezeichnet.

In den bekannten Einrichtungen liegt das Steuerelement in Reihe mit der Röhre, so daß das Gitter negativ machende Spannungsgefälle vom Röhrenstrom herbeigeführt wird.

Nachdem der Kondensator von dem so geschalteten Steuerelement eine bestimmte Ladung erhalten und die negative Gitterspannung deshalb einen bestimmten Wert erreicht hat, der von der Charakteristik des Triodensystems abhängig ist, hat das Verhältnis zwischen Maximalwert und Mittelwert des Röhrenstroms beträchtlich zugenommen.

Die Erfindung betrifft einen Generator für pulsierende Spannung mit dem vorgenannten Steuerelement. Gemäß der Erfindung liegt dieses Element nicht in Reihe mit der Belastungsröhre, sondern das Element ist in den Ladekreis der Zusatzkapazität aufgenommen. Bei einer Villardschaltanordnung kann zu diesem Zweck eine der Klemmen der Wechselstromquelle gegebenenfalls über einen Zusatzkondensator mit der Kathode der Entladungsröhre und die Anode des Gleichrichters mit dem Gitter der Belastungsröhre verbunden werden. Der durch diese Änderung erreichte Vorteil läßt sich am besten unter. Hinweis auf die Zeichnung erklären, in der

Fig. r in vereinfachter Form eine Villardschaltung mitsamt Belastungsröhre in bekannter Kombination und

Fig. 2 diese Schaltanordnung, gemäß der,Erfindung geändert, darstellen;

Fig. 3 zeigt eine Witkaschaltanordnung, bei der die Erfindung ebenfalls angeordnet ist. In der Zeichnung sind entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Generator setzt sich aus einem Transformator 1, einem Kondensator 2 und einem Gleichrichter 3 zusammen. An den Generator ist irgendeine Elektronenentladungsröhre 4 angeschlossen, z.B. eine Röntgenröhre oder eine andere, ein Elektronenbündel erzeugende Entladungsvorrichtung wie z. B. ein Elektronenmikroskop oder eine Elektronendiffraktionsvorrichtung.

Die Belastungsröhre 4 besitzt eine Anode 5, eine Kathode 6 und eine Regelelektrode (Gitter) 7. Das Gitter ist durch ein aus einem Steuerkondensator 8 und einem Uberbrückungswiderstand 9 bestehendes Steuerelement mit der Kathode verbunden. An der Anode 5 der Röhre 4 und an der Kathode 10 des Gleichrichters 3 liegt das eine Ende der Sekundärwicklung 11 des Transformators 1. Das andere Ende dieser Wicklung ist mit einem Belag des Zusatzkondensators 2 verbunden. Der andere Belag dieses Kondensators ist an das Steuerelement 8, 9 angeschlossen.

Die Arbeitsspannung ist die Summe der Wechselspannung der Wicklung 11 und der konstanten Spannung des Kondensators 2 und ändert sich um einen Größenunterschied gleich dem zweifachen Maximalwert der Sekundärtransformatorspannung. Der die Röhre 4 unter dem Einfluß dieser Spannung durchfließende Strom beschickt den nach Fig. ι geschalteten Steuerkondensator 8 mit einer Ladung, die das Gitter 7 negativ in bezug auf die Kathode 6 macht. Durch eine richtige Wahl der elektrischen Größen des Steuerelementes kann bewirkt werden, daß die Röhre jeweils in der gewünschten Phase und lediglich während der gewünschten Zeitspanne von einem merklichen Strom durchflossen wird.

Außer durch die vorsätzlich angebrachten Kondensatoren ist das Gitter noch auf andere Weise kapazitiv verbunden. Die Glühkathode 6 wird meist von einem Heizstromtransformator (nicht dargestellt) gespeist, der an das gleiche Wechselstromnetz wie die Primärwicklung 12 des Transformators ι angeschlossen ist. Hierdurch und auch auf anderem Wege können sogenannte parasitäre Kapazitäten entstehen, die einen Teil eines Wechselstromkreises bilden und also Wechselspannungen erzeugen können.

Eine dieser parasitären Kapazitäten ist in der Zeichnung als ein Kondensator 13 zwischen der Kathode 6 und dem Gitter 7 dargestellt. Dieser Kondensator liegt parallel zum Steuerkondensator und obgleich er mithin die Kapazität des Kondensators 8 beeinflussen könnte, vermag er an und für sich am Gitter keine Wechselspannung zu erzeugen. Eine zweite parasitäre Kapazität, in der Zeichnung als ein Kondensator 14 parallel zum Gleichrichter dargestellt, beeinflußt in der Schaltanordnung nach Fig. 1 ebenso wenig die Spannung zwischen dem Gitter und der Kathode der Röhre 4. iao Man hat es aber auch noch mit der Kapazität zwischen der Kathode und der Anode der Röhre 4 zu tun. Diese Kapazität liegt bei der Schaltanordnung nach Fig. 1 in bezug auf die Sekundärspannung des Transformators 1 in Reihe mit den Kondensatoren 2 und 8 und kann infolgedessen

eine Wechselspannung erzeugen, die der Spannung überlagert wird, welche der Kondensator 8 durch den Röhrenstrom erhält. Diese Wechselspannung verringert das Gitterpontential während der Zeitspanne, in der der Röhrenstrom größer sein soll und macht also, wenn sie einen merklichen Wert erreicht, die Ventilwirkung des Gitters mangelhaft, wenn nicht sogar völlig unmöglich. Gemäß der Erfindung wird der Steuerkondensator nicht durch

ίο den Belastungsstrom, sondern durch den Ladestrom des Zusatzkondensators, aufgeladen. Dies ist dadurch erreichbar, daß die Verbindungen derart geändert werden, daß die Schaltanordnung nach Fig. 2 entsteht. Bei dieser Schaltanordnung ist der Kondensator 2 nicht gitterseitig, sondern an der Seite der Kathode 6 der Röhre 4 mit dem Steuerelement verbunden. Dieses Element liegt im vorliegenden Fall also zwischen dem Kondensator 2 und der mit 16 bezeichneten Anode des Gleichrichters 3. Die parasitäre Kapazität 15 hat infolgedessen ihren Einfluß auf das Gitterpotential verloren. Der über den Kondensator 14 fließende parasitäre Wechselstrom durchsetzt nun das Steuerelement, was wieder eine Wechselspannung am Gitter zur Folge hat. Diese Wechselspannung erhöht aber das Gitterpotential während der Zeitspanne, in der der die Röhre 4 durchfließende Strom sein Maximum haben soll. Der parasitäre Wechselstrom unterstützt also in diesem Fall die gewünschte Wirkung des Gitters statt ihr entgegenzuwirken.

Diese Besserung wird nicht nur erzielt, wenn sich die Zusatzkapazität allein zwischen der Wechselstromquelle und der Kathode der Belastungsröhre befindet, sondern auch wenn ebenfalls, oder wenn statt des Kondensators 2 ein Kondensator zwischen der Wechselstromquelle und der Anode der Belastungsröhre vorhanden ist. In Fig. 2 ist dieser Kondensator mit 17 gestrichelt angedeutet.

In Fig. 3 ist mit zwei Kondensatoren 18, 19 und zwei Gleichrichtern 20, 21 eine sogenannte Witkaschaltung gebildet. Diese Schaltung liefert eine pulsierende Spannung, die sich etwa zwischen dem Maximalwert und dem dreifachen Maximalwert des Wechselstroms ändert. Auch in diesem Fall kann die Erfindung Anwendung finden. Das gleiche, in der Villardschaltung nach Fig. 2 verwendete Steuerelement ist in Fig. 3 zwischen das Gitter und die Kathode der Röhre 4 geschaltet, und der Zusatzkondens.ator 19 ist mit diesem EIement an der Seite der Kathode 6 verbunden, so daß der Ladestrom dieses Kondensators und nicht der Belastungsstrom des Generators über dieses Element fließt.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Generator für eine pulsierende Spannung, der aus einer Reihenschaltung einer Wechselspannungsquelle und mindestens eines Kondensators und eines Gleichrichters besteht, zum Betrieb einer Elektronenentladungsröhre mit Steuergitter, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Klemmen der Wechselspannungsquelle, gegebenenfalls über einen Zusatzkondensator, mit der Kathode der Entladungsröhre und die Anode des Gleichrichters mit dem Gitter der Entladungsröhre verbunden und zwischen diese beiden Verbindungsstellen . ein aus einer Parallelschaltung einer Kapazität mit einem Widerstand bestehendes .Steuerelement gesehaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen!

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