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Kennlinienschreiber für Elektronenröhren
Zur Aufzeichnung von Kennlinien,
insbesondere Elektronenröhrencharakteristiken, bedient man sich vielfach der Kennlinienschreiber
mit Elektronenstrahlröhren, bei denen am einen Ablenksystem der Elektronenstrahlröhre
sich die veränderliche Größe, z. B. eine schwankende Anodenspannung oder eine sich
stetig ändernde Gittervorspannung od. dgl., befindet. Das andere, rechtwinklig hierzu
angeordnete Ablenksystem wird von einer Meßspannung beeinflußt, die z. B. von dem
jeweiligen Wert des Anodenstroms hergeleitet wird. Auf diese Weise lassen sich Kennlinien
aufzeichnen, die die Abhängigkeit des Anodenstroms einer zu prüfenden Röhre von
der Anodenspannung, der Gitterspannung usw. darstellen. Es ist dementsprechend auch
möglich, andere Kennlinien, so z. B. die Abhängigkeit des Schirmgitterstromes von
der Schirmgitterspannung, der Anodenspannung usw. kurvenmäßig aufzuzeichnen.
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Bei solchen Kennlinienschreibern ist es bereits bekanntgeworden,
gleichzeitig mit der Aufzeichnung der Kennlinie auch einen Maßstab aufzuzeichnen,
um auf diese Weise die Kennlinie ausmessen zu können. Dabei ist vorgesehen, Eichmarken
auf dem Bildschirm der Elektronenstrahlröhre abwechselnd bzw. gleichzeitig mit den
Kennlinien aufzutragen.
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Die Eichmarken können dabei durch eine von Hand zu bedienende oder
selbsttätig arbeitende Umschaltevorrichtung so zur Darstellung gebracht werden,
daß wahlweise eine Aufzeichnung der Kennlinie und eine Darstellung der Eichmarken
erfolgt.
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DieseUmschaltung kann periodisch in rascher Folge so vorgenommen werden,
daß beim Betrachten des
auf dem Schirm der Elektronenstrahlröhre
erscheinenden Bildes gleichzeitig Kennlinien und Eichmarkenbilder erscheinen.
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Es ist weiterhin bekannt, die Eichmarken so darzustellen, daß dieselben
die Gestalt von Koordinatenachsen besitzen und daß weiterhin durch eine Vielzahl
von Koordinatenlinien ein das ganze Schirmbild füllendes Koordinatennetz entsteht.
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Eine solche Aufzeichnung hat den Vorteil, daß, wenn die Übertragung
der Meßwerte auf die Elektronenstrahlröhre über dieselben Mittel erfolgt wie die
der Eichspannungen, auch bei Bildverzerrungen stets ein genaues Ausmessen der Kennlinien
ermöglicht wird. AbbiIdungsfehler der Elektronenstrahlröhre sowie sonstige Bildverzerrungen,
die durch unstabilen Aufbau der gesamten Meßeinrichtung, durch Alterung, durch unkonstante
Spannungen usw. entstehen, wirken sich dabei in gleicher Weise auf die Aufzeichnung
der Kurven wie auf die Aufzeichnung der Eichmarken aus, so daß stets die genauen
Werte der Kennlinie zu ermitteln sind.
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Es besteht bei einem solchen Kennlinienschreiber vielfach die Aufgabe,
bestimmte, in den einzelnen Fällen besonders interessierende Teile der Kennlinie
genauer untersuchen zu können. Vor allem wird gewünscht, daß die Fläche. des Bildschirmes
dabei weitgehend ausgenutzt wird, um einen möglichst großen Abbildungsmaßstab erzielen
zu können. Zu diesem Zweck ist es wünschenswert, den Nullpunkt der Anzeige zu verschieben.
Um dies zu erreichen, ist es an sich bekannt, bei einer Elelitronenstrahlröhre mit
einseitig geerdeten Ablenkplattenpaaren parallel zu den Meßspannungen zusätzlich,
erdunsymmetrische Gleichspannungen an die Ablenkelektroden anzulegen. Eine solche
Maßnahme hat aber den Nachteil, daß durch die dabei entstehenden unvermeidlichen
Zeitkonstanten eine fehlerhafte Aufzeichnung erfolgt. Es wäre weiterhin auch möglich,
durch zusätzliche elektromagnetische Ablenkungseinrichtungen die Nullage zu verändern.
Dies hat aber den Nachteil eines verhältnismäßig großen Aufwandes, insbesondere
dann, wenn die Anordnung stabil arbeiten soll.
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Bei den üblichen Elektronenstrahloszillographen wird eine Nullpunktverschiebung,
in vielen Fällen mittels einer wählbaren und veränderbaren, mit der Äleßspaunung
in Reihe liegenden Zusatzgleichspannung erreicht. Durch zwei derartige Gleichspannungen
ist es möglich, die Verschiebung in beiden Koordinatenrichtungen vorzunehmen. Werden
die genannten Gleichspannungen nicht aus einer Gleichspannungsquelle, sondern iiber
Gleichrichter aus dem Wechselspannungsnetz entnommen, dann sind besondere Maßnahmen
zu ergreifen, damit eine fehlerhafte Verformung der Aufzeichnung weitgehendst vermieden
wird. Diese Erscheinung macht sich insbesondere dann störend bemerkbar, wenn die
Aufzeichnung von Kennlinien mit der Aufzeichnung von Eichmarken (z. T3. einem ennliniennetzj
in rascher Folge wechselt. wie dies bei bestimmten liennlillicIlschreil>erI1
der Fall ist.
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Die Erfindung löst nun die Aufgabe, die für die Xullpunktverschiebung
benötigte Gleichspannung aus dem Wechselspallnullgslletz zu entnehmen mater Vermeidung
einer fehlerhaften Verformung der Aufzeichnung.
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Die Erfindung besteht in einer Anordnung zur Nullpunktverschiebung
der Aufzeichnung mittels einer wählbaren und stetig und/oder stufenweise veränderbaren
in an sich bekannter Weise aus dem Wechselstromnetz hergeleiteten und den Ablenkelementen
der Elektronenstrahlröhre zwischen den Ablenkelementen und der Umschaltvorrichtung
zugeführten Zusatzgleichspannung, die in an sich bekannter Weise in Reihe mit den
Meßwerten liegt und durch Mittel, um die Kapazität zwischen dem Wechselstromnetz
und dem Meßsystem so gering zu halten, daß eine fehlerhafte Verformung der Aufzeichnung
weitgehend vermieden wird.
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Es kommt bei der Erfindung darauf an, daß die zusätzlichen Verschiebespannungen
einen möglichst geringen kapazitiven Einfluß ausüben. Vor allem soll dabei die Kapazität
der Spannungsquelle gegen Erde gering gehalten werden, da die Kathodenstrahlröhre
erdunsymmetrisch betrieben wird. Es kommt also darauf an, die Kapazität zwischen
dem Lichtnetz, aus der die Zusatzspannungen hergeleitet Werden, einerseits und dem
Meßsystem andererseits klein zu halten. Dies läßt sich mit Hilfe besonders kapazitätsarmer
Übertrager erreichen. Schließlich kann auch gemäß weiterer Erfindung die Anordnung
so getroffen sein, daß mehrere Ubertrager mit kleie ner Erdkapazität hintereinandergeschaltet
sind.
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Um eine Verschiebung in horizontaler und in vertikaler Richtung vornehmen
zu können, werden mit Vorteil zwei wählbare Zusatzspannungen benutzt, von denen
die eine eine Verschiebung in der waagerechten und die andere eine Verschiebung
in der senkrechten Ablenkvorrichtung bewirken. Die Anordnung zur Nullpunktverschiebung
läßt sich so ausbilden, daß durch sie keine oder keine nennenswerte Verformung der
Aufzeichnung entsteht. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn mit großer Schreibgesdiwindigkeit
aufgezeichnet wird. Ebenso soll nur ein vernachlässigbar kleiner frequenzmäßiger
Einfluß bei der Aufzeichnung beliebiger Kurvenformen entstehen. Diese Bedingungen
lassen sich durch Zuführen der zusätzlichen Verschiebespannungen in Reihe mit den
Meßspannungen leicht erfüllen. Bei Parallelzuführung von Verschiebespannungen würde
die dabei unvermeidliche Zeitkonstante Verzerrungen der Aufzeichnung verursachen.
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An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Die Figur zeigt ein Ausführungsbeispiel in seinen für die Erfindung wesentlichen
Teilen in schematischer Darstellung. Das Schaltschema ist hierbei der Übersichtlichkeit
der Darstellung halber stark vereinfacht, wobei lediglich die zum Verständnis'der
Erfindung wichtigsten Teile dargestellt sind.
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Die zu prüfende Röhre, von der eine Kentilinie aufgezeichnet werden
soll, ist mit I bezeichnet. Es handelt sich dabei um die Aufnahme von Keunlinien,
die die Al,hängiglieit des Anodenstromes von der Anodenspannung zeigen. Die Gittervorspannung
ist
hierl)ei koiistant gehalten. Es ist im übrigen auch m(iglicll, ich ii cntsprechend
abgeänderter Weise auch andere Kennlinien aufzuzeichnen, so z. B. Abhängigkeiten
des Anodenstroms von verschiedenen Werten der Gittervorspannung, der Schirmgitterspannung
usw. Als Meßstromquelle dient eine Wechselspannung 2, die beispielsweise über einen
Transformator dem Wechselstromnetz entnommen werden kann. Die im Rhythmus der Wechselspannungsquelle
2 schwankende und durch den Gleichrichter 19 gleichgerichtete Anodenspannung liegt
an dem Kontakt 3 der Umschaltevorrichtung 4 und wird der Ablenkplatte 5 der Elektronenstrahlröhre
6 zugeführt. Die Ablenkplatten 7 und 8 sind geerdet, die Platte 5 bewirkt eine Strahlauslenkung
in waagerechter Richtung, während an den Platten 8 und 9 die Spannungen für die
senkrechte Strahlauslenkung angelegt werden. Die Gittervorspannung für die Röhre
I wird von einer Gitterspannungsquelle i 0 über einen Widerstand 1 1 dem Gitter
zugeleitet.
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Im Stromkreis der Röhre befindet sich ein vom Anodenstrom durchflossener
Widerstand I2, an dem je nach Größe des Anodenstromes ein Spannungsabfall entsteht.
Der Spannungsabfall am Widerstand I2 ist also ein Maß für den Anodenstrom und wird
über den Kontakt 13 der Umschaltevorrichtung 4 an die Ablenkplatte g angelegt.
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Um waagerechte und senkrechte Eichstriche schreiben zu können, wird
der Umschalter 4 auf die Kontakte I4, I5 und I6, I7 umgelegt. Eine Gleichspannungsquelle
I8, die möglichst stabilisiert ist, liegt an den beiden Spannungsteilern 20 und
2I.
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Hier können die verschiedenen Spannungen abgegriffen werden, deren
Größe mit Hilfe der Spannungsmesser 22 und 23 kontrolliert werden können. Zum Schreiben
der Eichstriche dient eine Wechselspannung, die über den Übertrager 24 dem Wechselstromnetz
entnommen wird. Die Anordnung ist so getroffen, daf?> beilrl Umschalten in die
beiden Schaltstellungen 14, Ij und I6, I7, jeweils ein waagerechter bzw. senkrechter
Strich auf dem Schirm der Elektronenstrahlröhre erscheint, so daß auf diese Weise
ein Koordinatensystem gebildet wird.
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Um nun die Nullpunktverschiebung vornehmen zu können, werden in Reihe
zu den Meßspannungen Zusatzspannungen an die Ablenkelektroden angelegt, so daß es
möglich ist, das Koordinatensystem mitsamt den aufgezeichneten Kennlinien beliebig
zu verschieben. Die Spannungen für die Nullpunktverschiebung lassen sich an den
beiden Spannungsteilern 25 und 26 abgreifen. An den Enden dieser Spannungsteiler
sind über die Widerstände 27, 28 bzw.
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29 und 30 stabilisierte Gleichspannunben angelegt.
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Diese Spannungen werden dem Wechselstromnetz entnommen, wobei besondere
Mittel angewandt sind, um die Kapazitäten zwischen Wechselstromnetz -- Erde und
Meßsystem gering zu halten. Zu diesem Zweck sind mehrere Transformatoren verwendet,
die hintereinalldergeschaltet sind. So liegt ur der Übertrager 31 unmittelbar am
Wechselstromnetz, während die Übertrager 32 und 33 erst an die Sekundärwicklung
des Ühertragers 31 angeschlossen sind. Die Übertrager siiid außerdem so aufgebaut,
daß mindestens ihre Sel;undärwicklung geringe Kapazitäten gegen den Eisenkern und
die andere Wicklung besitzen. Weiterhin ist die Sekundärwicklung der Ubertrager
32 und 33 dadurch noch besonders klein gehalten, daß hier nur etwa die Hälfte der
benötigten Windungszahl aufgewickelt ist. Um trotzdem die benötigte Gleichspannung
zu schaffen, arbeiten die Gleichrichter 34, 35 sowie 36, 37 zusammen mit den Kondensatoren
38 und 39 in Spannungsverdoppler-Schaltung. Durch eine günstig bemessene Siebkette
aus den Kondensatoren 40, 4I bzw. 42, 43 in Verbindung mit den Widerständen 44,
45 bzw. 46, 47 wird eine gut gesiebte Gleichspannung erzeugt, die mit Hilfe der
Stabilisatoren 48, 49 bzw. 50, 51 konstant gehalten wird. Um eine Verschiebung in
größerem Maß in entgegengesetzten Richtungen vornehmen zu können, kann noch dafür
Sorge getragen sein, daß sich die Zusatzspannung umpolen läßt. Eine solche Umpolvorrichtung
wird für die vertikale Komponente mit Hilfe des Umschalters 52 bewerkstelligt.
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Bei dem dargestellten Ausfiihrungsbeispiel sind eine ganze Reihe
von Maßnahmen gleichzeitig getroffen, um die schädlichen Kapazitäten zwischen Wechselstromnetz
- Erde und Meßsystem gering zu halten. Außer den Maßnahmen der Verwendung mehrerer
hintereinandergeschalteter Netztransformatoren mit geringen Wicklungskapazitäten,
klein bemessener Sekundärwicklung und daran angeschlossener Spannungsvervielfachung
ist auch dafür Sorge getragen, daß der zur Bildung der Verschiebegleichspannung
dienende Kreis möglichst hochohmig wird. Zu diesem Zweck sind z. B. die Siebwiderstände
44, 45, 46, 47 verhältnismäßig hoch bemessen, ebenso kann auch jeweils der Spannungsteiler
hochohmig sein, was sich z. B. durch Widerstände mit hohen Widerstandswerten 27,
28, 29 und 30 erreichen läßt.