DE970035C - Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer frequenz- oder phasenabhaengigen Mess- oder Regelspannung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer frequenz- oder phasenabhängigen Meß- oder Regelspannung durch Mischung zweier Steuerspannungen mit Hilfe einer Mehrgitterröhre, wobei die eine Steuerspannung eine sinusförmige Wechselspannung ist und die zweite Steuerspannung aus periodischen Impulsen besteht, deren Dauer kurz in bezug auf die Periode der sinusförmigen Wechselspannung ist, und bei der die Meßoder Regelspannung einer im Anodenkreis der Mehrgitterröhre angeordneten Ausgangsimpedanz entnommen wird.

Zur Erzeugung einer frequenz- oder phasenabhängigen Meß- oder Regelspannung durch Mischung einer sinusförmigen Wechselspannung, deren Dauer kurz in bezug auf die Periode der sinusförmigen Wechselspannung ist, ist es bereits bekannt, eine normalerweise durch eine negative Gitterspannung gesperrte Triode anzuwenden, wobei die sinusförmige Spannung an die Anode gelegt ist und die Impulsspannung dem Gitter zugeführt wird.

Es ist weiterhin bei derartigen Meß- oder Regelschaltungen bekannt, die zu mischenden Steuerspannungen, wobei die eine Steuerspannung aus kurzen, periodischen Impulsen besteht, zwei getrennten Gittern einer Hexode zuzuführen. Auch ist es bekannt, für Meß- oder Regelzwecke zwei sinus-

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förmige Spannungen dadurch zu mischen, daß diese Spannungen zwei verschiedenen Gittern einer Mehrgitterröhre zugeführt werden.

Die Erfindung bezweckt eine besonders vorteilhafte Schaltung der anfangs erwähnten Art, wobei unter anderem die bei Mischung entstehenden Störfrequenzen auf ein Mindestmaß reduziert werden.

Gemäß der Erfindung ist als Mehrgitterröhre eine Pentode angewendet, deren Steuergitter die sinusförmige Steuerspannung zugeführt wird, während die impulsförmige Spannung an die Anode der Pentode gelegt ist, wobei die Pentode durch eine negative Anodenvorspannung gesperrt ist und nur durch die der Anode zugeführte impulsförmige Steuerspannung jedesmal beim Auftreten eines Impulses freigegeben wird.

Durch Anwendung der erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erzielt, daß jedesmal, wenn die Amplitude der Anodenspannungsimpulse die negative so Anodenvorspannung überschreitet, die Pentode freigegeben wird und die Pentode Anodenstrom führt, der von einem bestimmten Mindestwert an von der Amplitude der Anodenspannungsimpulse unabhängig ist. Im Gegensatz zu den bekannten Schaltungen, bei denen die Tastung durch den Gipfelteil erfolgt, geschieht bei der- erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung die Tastung durch den verhältnismäßig steilen Mittelteil der Anodenspannungsimpulse, so daß hierbei die Pentode schneller getastet wird. Bei einer sehr hohen Konversionssteilheit wird hierbei der Idealfall einer linearen Mischstufe weitgehend angenähert.

Die Schaltung nach der Erfindung hat ferner den Vorzug, daß Ausgangsspannungen mit einer Frequenz möglich sind, die der Summe oder der Differenz der dem Steuergitter zugeführten Frequenz und einer beliebigen Harmonischen der der Ausgangselektrode zugeführten Impulsfrequenz entspricht, wobei die sehr hohe Konversionssteilheit praktisch unabhängig von der Rangordnung der gewählten Harmonischen ist. Es läßt sich z. B. mittels der Schaltungsanordnung nach der Erfindung noch eine erhebliche Ausgangsspannung erzielen, deren Frequenz der Differenz der dem Steuergitter zugeführten Frequenz und der hundertsten Harmonischen der Impulsfrequenz entspricht.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltung für Frequenzmessungen kann z. B. derart vorgegangen werden, daß die Differenzfrequenz zwisehen der zu messenden Frequenz und der zunächst gelegenen Harmonischen der Impulsfrequenz gemessen wird; die Rangordnung der entsprechenden Harmonischen kann dabei durch eine Grobmessung leicht bestimmt werden. Die Schaltung nach der Erfindung kann deshalb zur Erzeugung bzw. Messung eines großen Bereiches genau einstellbarer Frequenzen, z. B. vom Nullwert bis zu 20 MHz, vorteilhaft Verwendung finden. Im Falle der Gleichheit der dem Steuergitter zugeführten Frequenz und einer höheren harmonischen Frequenz der impulsförmigen Spannung entsteht eine Ausgangsspannung, die von der Phase der impulsförmigen Spannung gegenüber der dem Steuergitter zugeführten Spannung abhängig ist, was zur Phasenmessung oder Phasenregelung benutzt werden kann.

Vorzugsweise wird die Ausgangsinipedanz der Elektronenröhre von einem Tiefpaßfilter gebildet, dessen obere Grenzfrequenz gleich oder kleiner als die halbe Impulsfrequenz ist.

Die Erfindung ist in der Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In Fig. ι ist eine Entladungsröhre 1 dargestellt, die mit einer Kathode 2, einem Steuergitter 3, einem Schirmgitter 4 mit positiver Vorspannung, einem mit der Kathode verbundenen Fanggitter 5 und einer plattenförmigen Ausgangselektrode 6 versehen ist. Zwischen dem Steuergitter 3 und der Kathode 2 ist eine Spannungsquelle 7 angeordnet, die eines der beiden zu mischenden Signale liefert. Das andere Signal, das aus periodischen kurzen Impulsen besteht, wird von einer Spannungsquelle 8 gelie-' fert, die zwischen der Ausgangselektrode 6 und der Kathode 2 angebracht ist. Eine Ausgangsspannung der erwünschten Kombinationsfrequenz wird einem auf diese Frequenz abgestimmten Schwingungskreis 9 entnommen, der gleichfalls im Kreis der Ausgangselektrode enthalten ist.

Mittels einer Gleichspannungsquelle 10 wird an die Ausgangselektrode 6 eine kleine negative Vorspannung angelegt, derart, daß diese Elektrode nur während des Auftretens der von der Spannungsquelle 8 gelieferten Impulse Strom führt. Es ist nun gefunden worden, daß bei richtiger Abstimmung des Schwingungskreises 9, der zu diesem Zweck vorzugsweise über einen breiten Bereich abstimmbar ist, eine Ausgangsspannung möglich ist, deren Frequenz der Summe oder der Differenz der Frequenz der Quelle 7 und einer beliebigen Harmonischen der von der Quelle 8 gelieferten Impulsfrequenz entspricht.

Die Frequenz der Quelle 7 wird zweckmäßig über einen Bereich veränderlich gemacht, dessen Breite wenigstens der halben Grundfrequenz der Quelle 8 entspricht, so daß, indem stets eine höhere Harmonische der Quelle 8 für die Mischung verwendet wird, sich ein geschlossener Bereich von mit großer Genauigkeit bekannten Frequenzen ergibt. In Fig. 2 ist eine Schaltung dargestellt, die zur Durchführung von Frequenzmessungen Verwendung finden kann.

Die zu messende Frequenz wird hierbei dem Steuergitter 3 zugeführt und im Kreis der Ausgangselektrode 6 ist außer der Spannungsquelle 8 ein Tiefpaßfilter enthalten, das aus einer Selbstinduktion 11 und einem Kondensator 12 besteht und das für Gleichstrom durch einen Ableitungswiderstand 13 überbrückt ist. Die Grenzfrequenz dieses Filters entspricht nun annähernd der Hälfte der Grundfrequenz der Quelle 8, so daß an den Ausgangsklemmen 14 und 15 ausschließlich die Differenzfrequenz zwischen der zu messenden Frequenz und der zunächstgelegenen Harmonischen der von der Quelle 8 gelieferten Impulsfrequenz auftritt. Diese Differenzfrequenz ist durch Vergleich mit einem geeichten Tongenerator genau meßbar. Durch eine grobe Frequenzmessung wird darauf festgestellt, welche Harmonische der Quelle 8 zu der ge-

messenen Differenzfrequenz addiert werden muß, um die zu messende Frequenz zu erhalten.

Wenn die dem Steuergitter 3 zugeführte, zu messende Frequenz der Frequenz einer höheren 5' Harmonischen der im Anodenkreis auftretenden, impulsförmigen Spannung gleicht, entsteht am Ausgangskondensator 12 des Tiefpaßfilters eine Gleichspannung, deren Größe von dem Phasenunterschied zwischen der Spannung der Quelle 7 und der ihr hinsichtlich der Frequenz entsprechenden, höheren Harmonischen der impulsförmigen Spannung abhängig ist.

Die Erzeugung der dem Frequenz- oder Phasenunterschied entsprechenden Spannung kann man sich folgendermaßen auf einfache Weise klarmachen.

Wenn die Impulse jeweils in einem Augenblick auftreten, in dem die Wechselspannung der Quelle 7 Null passiert, tritt am Kondensator eine Gleichspannung von definierter, mittlerer Größe auf, da die Impulswiederholungsfrequenz vom Tiefpaßfilter 11, 12 unterdrückt wird.

Wenn die Impulse jeweils in einem Augenblick auftreten, in dem die Wechselspannung einen gegebenen positiven (negativen) Augenblickswert aufweist, tritt eine größere (kleinere) Gleichspannung als zuvor am Kondensator 12 auf, und zwar ist die Abweichung von dem im vorangehenden Absatz erwähnten, mittleren Wert proportional zu dem während der Impulse wirksamen Augenblickswert der Spannung 7.

Weicht die Frequenz der Spannung 7 etwas von der hinsichtlich der Frequenz weitgehend entsprechenden, höheren Harmonischen der Impulsspannung ab, so ändert sich der jeweils wirksame Augenblickswert dieser Spannung 7 im Rhythmus der Differenzfrequenz und, sofern sie niedriger als die Grenzfrequenz des Filters ii, 12 ist, tritt diese Differenzfrequenz am Kondensator 12 auf.

Am Anodenwiderstand auftretende Kombinationsfrequenzen der Spannung mit einer anderen als der hinsichtlich der Frequenz der Spannung 7 weitgehend entsprechenden Komponente aus dem Frequenzspektrum der impulsförmigen Spannung 8 können bei der beschriebenen Bemessung des Tiefpaßfilters 11, 12 nicht am Kondensator 12 auftreten und können somit bei der Verwendung der Schaltung für Meß- und/oder Regelzwecke keinen störenden Einfluß ausüben.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer frequenz- oder phasenabhängigen Meß- oder Regelspannung durch Mischung zweier Steuerspannungen mit Hilfe einer Mehrgitterröhre, wobei die eine Steuerspannung eine sinusförmige Wechselspannung ist und die zweite Steuerspannung aus periodischen Impulsen besteht, deren Dauer kurz in bezug auf die Periode der sinusförmigen Wechselspannung ist, und bei der die Meß- oder Regelspannung einer im Anodenkreis der Mehrgitterröhre angeordneten Ausgangsimpedanz entnommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Mehrgitterröhre eine Pentode angewendet ist, deren Steuergitter die sinusförmige Steuerspannung zugeführt wird, während die impulsförmige Spannung an die Anode der Pentode gelegt ist, wobei die Pentode durch eine negative Anodenvorspannung gesperrt ist und nur durch die der Anode zügeführte impulsförmige Steuerspannung jedesmal beim Auftreten eines Impulses freigegeben wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des dem Steuergitter zugeführten Signals über einen Bereich veränderlich ist, dessen Breite wenigstens der halben Impulsfrequenz entspricht, und daß der Kreis der Ausgangselektrode einen über einen breiten Bereich abstimmbaren Schwin- " gungskreis enthält.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsimpedanz der Elektronenröhre von einem Tiefpaßfilter gebildet wird, dessen obere Grenzfrequenz gleich oder kleiner als die halbe Impulsfrequenz ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 515 449, 642 200;

schweizerische Patentschriften Nr. 179802, 201785;

französische Patentschriften Nr.670731, 830911; britische Patentschrift Nr. 472 686; Zeitschrift »Funk«, 1938, H. 11, S. 293 bis 299;

Zeitschrift »Mitteilungen aus Forschung und Betrieb der Fernseh-A.G. in Berlin«, Bd. 1, Heft i, (August 1938), S. 14 und 15.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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