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Schaltungsanordnung für eine Spannungsvergleichsanzeigeröhre mit Verstärkersystem
Die Erfindung geht von einer Spannungsvergleichsanzeigeröhre mit einem Verstärkersystem
aus, bei der die im Anzeigesystem symmetrisch angeordneten Vergleichselektroden
mit je einer symmetrisch zu der gemeinsamen Kathode des Verstärkersystems angeordneten
Anode gleicher Bauhöhe verbunden sind.
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Die vorliegende Erfindung befaBt sich mit der Anwendung dieser Art
von Entladungsröhren für Abgleich- und Abstimmzwecke von elektrischen Anordnungen.
Unter elektrischen Anordnungen sollen beispielsweise elektrische Meßgeräte, insbesondere
solche, die von dem Prinzip der elektrischen MeBbrücke Gebrauch machen. Empfangsgeräte
für elektrische Schwingungen u. dgl_ verstanden werden. Zu diesem Zweck werden die
asymmetrischen Steuerelektroden der Verstärkeranordnung der Anzeigeröhre an solche
Spannungen der elektrischen Anordnung angeschlossen, die sich in der Nähe der genauen
Abstimm- bzw. Abgleichlage in charakteristischer, erkennbarer Weise ändern. Bevorzugt
werden dabei solche Schaltpunkte der elektrischen Anordnung, an denen die Spannungen
entweder gegen den Massepunkt oder gegen einen oder mehrere andere Schaltpunkte
im richtigen Abgleich-bzw. Abstimmpunkt die Spannungsdifferenz Null und im verstimmten
bzw. nicht abgeglichenen Zustand eine entsprechende Spannungsdifferenz aufweisen.
Die symmetrisch wirkenden Steuerelektroden des Verstärkersystems können dabei an
eine während des Abstimm- bzw. während des Abgleichvorganges nicht veränderliche
Spannung (z. B. an den Massepunkt des Gerätes bzw. an den Kathodenpunkt der Anzeigeröhre)
oder auch an eine sich während des Abgleich-bzw. Abstimmvorganges ändernde Spannung
angelegt werden. Im zweiten Falle lassen sich dadurch besondere Anzeigeeffekte erzielen,
oder es läBt sich eine Mehrfachabstimmung bzw. Mehrfachabgleich durchführen.
Die
Erfindung betrachtet die Verwendung der Anzeigeröhre als Indikator für den Abstimmzustand
von kombinierten AM-FM-Empfängern als besonders vorteilhaft. In den üblichen Empfängern
dieser Art sind Schaltpunkte bzw. Spannungen, die sich entsprechend den obigen Ausführungen
ändern, vorhanden. Spannungen bzw. Schaltpunkte dieser Art sind z. B. die Differenzspannung
eines FM-Diskriminators nach F o r s t e r-S e e 1 y oder eines Verhältnisgleichrichters,
die Summenspannung eines Verhältnisgleichrichters, der Gitterkreis einer sogenannten
Begrenzerstufe eines FM-Empfangsteiles, die Regelspannung bzw. die Niederfrequenzdemodulatorstufe
des AM-Teiles eines Empfängers bzw. eines AM-Empfängers u. dgl. Die Schaltungsanordnungen
sollen an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden. Fig. i zeigt ein Ausführungsbeispiel
für die Schaltung der Röhre zur Anzeige des Abstimmzustandes von Empfängern für
kombinierte Frequenz- und Amplitudenmodulation bzw. nur für FM oder AM. Die Ziffern
in Fig. i sowie in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen bedeuten: 40 das Anzeigegitter,
41 die Kathode, 42 und 43 die asymmetrisch wirkenden Elektroden des Verstärkersystems,
44 die symmetrisch wirkende Elektrode des Verstärkersystems, 45, 46 die Steueranoden,
47, 48 die Anzeigeelektroden des Leuchtsystems und 49 der Leuchtschirm. Die Steueranoden
45 und 46 sind in den Ausführungsbeispielen in bevorzugter Weise mit einem Potentiometer
verbunden. An die Stelle des Potentiometers können auch, wie in den nachfolgenden
Ausführungsbeispielen angegeben ist, zwei getrennte Widerstände Anwendung finden.
Der Mittelabgriff des Potentiometers 20 ist mit einer gegenüber der Kathode positiven
Spannung, vorzugsweise mit der Leuchtschirmspannung, verbunden. Mit dem Potentiometer
ist es möglich, Fertigungsungenauigkeiten der Anzeigeröhre, die sich im Sinne einer
Fehlanzeige auswirken, auszugleichen. Die Kathode 41 kann entweder direkt oder über
einen Kathodenwiderstand mit dem Massepunkt verbunden werden. Da im allgemeinen
Anzeigespannungen angewendet werden, die sich während des Abstimmvorganges so verändern,
daß an den Steuerelektroden gegenüber der Kathode sowohl positive als auch negative
Spannungswerte auftreten, ergibt sich bei Anwendung des Kathodenwiderstandes der
Vorteil, daß an den Steuerelektroden kein bzw. ein geringer Leistungsverlust bei
positiven Spannungsamplituden auftritt. Die Ziffern i, 2 und 3 stellen geeignete
Schaltpunkte zur Entnahme der Anzeigespannung eines FM-Diskriminators, im vorliegenden
Falle eines FM-Verhältnisgleichrichters, dar. So läßt sich beispielsweise am Schaltpunkt
i die negative Summenspannung, am Schaltpunkt 2 die positive Summenspannung und
am Schaltpunkt 3 die Differenzspannung abnehmen. Der Schaltpunkt 4. befindet sich
im Schaltkreis eines üblichen ZF-Gleichrichters zur Demodulation der AM-Schwingung.
Die symmetrisch wirkende Steuerelektrode 44 kann zweckmäßigerweise unter Zwischenschaltung
eines Widerstandes mit Hilfe eines Umschalters bei FM-Empfang an den Schaltpunkt
i und bei AM-Empfang an Schaltpunkt 4 gelegt werden. Dieser Umschalter kann eingespart
werden, wenn die Elektrode 44, wie es in dem Schaltbeispiel i angegeben ist, über
den Widerstand ii mit dem Schaltpunkt i und über den Widerstand i2 mit dem Schaltpunkt
4 verbunden ist. Eine asymmetrisch wirkende Steuerelektrode, im Ausführungsbeispiel
i die Elektrode 42, ist mit dem Massepunkt, die andere Steuerelektrode 43 über einen
Widerstand 13 mit dem Punkt 3 des Verhältnisgleichrichters verbunden. Durch die
Anwendung eines Schalters 32, der bei AM-Empfang geschlossen wird, lassen sich Symmetriefehler
der Steuersysteme, die unter Umständen zur Bildstörung in der Anzeige führen können,
ausschalten. Mit Hilfe des Schalters 3 1 kann der Kathodenwiderstand bei
AM-Empfang geschlossen werden. Es ergibt sich dadurch eine größere AM-Anzeigeempfindlichkeit.
Wird neben dem Schalter 32 bei AM-Empfang ein weiterer Schalter 33 betätigt, so
ergibt sich eine weitere Erhöhung der Anzeigeempfindlichkeit bei AM-Empfang. In
der Zuleitung der Elektrode 42 kann ein weiterer Widerstand 17, der vorzugsweise
denselben Widerstandswert aufweist wie der Widerstand 13, angebracht werden. Dadurch
wird die Röhre während des Betriebes auch bezüglich des Außenwiderstandes symmetrisch
belastet. Etwa auftretende Kontaktpotentialänderungen der Steuerelektroden während
der Lebensdauer der Röhre werden dadurch in symmetrischer Weise beeinflußt.
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Ein etwas abgeändertes Ausführungsbeispiel ist in der Fig. 2 angegeben.
Gegenüber dem Ausführungsbeispiel i sind die beiden Steuerelektroden 42 und 43 mit
zwei gleich großen Widerständen 18 und iy mit dem Schaltpunkt i des Verhältnisgleichrichters
verbunden. Der Schaltpunkt 3 ist an die Elektrode 43 und die Elektrode 42 über den
Widerstand 17 an den Erdungspunkt angeschlossen. Die Widerstände 17 und
13 besitzen vorzugsweise gleiche Werte. Bei dieser Schaltung werden die Elektroden
42 und 43 beim Abstimmen auf einen FM-Träger negativ vorgespannt. Die Anzeige wird
also in symmetrischer Weise beeinflußt. Der Vorteil dieser Anordnung gegenüber der
Anordnung des Ausführungsbeispieles i besteht darin, daß die Steuerelektroden entsprechend
der Stärke des einfallenden Trägers negativ vorgespannt werden und damit kein bzw.
ein kleiner Spannungsabfall an dem Widerstand 13 bei positiven Differenzspannungsamplituden
erfolgt. Dies wirkt sich besonders dann günstig aus, wenn die Differenzspannungen
sehr große Werte annehmen. Der Kathodenwiderstand 16 kann dadurch überflüssig werden.
Die Elektrode 44 ist in bekannter Weise über den Widerstand 12 mit dem Schaltpunkt
4 des ZF-Gleichrichters verbunden. In Abänderung der Ausführungsform i werden hier
beispielsweise die Steueranoden 45 und 46 mit einem Festwiderstand 22 und einem
veränderlichen Widerstand 21 verbunden.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in der Fig. 3 angegeben. Es unterscheidet
sich von dem der Fig. i und 2 dadurch, daß die symmetrische Erdung des Verhältnisgleichrichters
über einen Widerstand 23 erfolgt. Der Widerstand ist, um die nutzbare NF-Spannung
nicht zu vermindern, mit einem Kondensator 24 überbrückt. Der Schaltpunkt 5 des
Verhältnisgleichrichters ist mit der Elektrode 43, der Schaltpunkt 3 in der üblichen
Weise über den Widerstand i3
mit der Elektrode 42 verbunden. Bei
einer an der Elektrode 42 wirksamen positiven Anzeigespannung entsteht in dem Widerstand
23, entsprechend dem von der Elektrode 42 aufgenommenen Strom, ein Spannungsabfall.
Der Schaltpunkt 5 und damit die Elektrode 43 erhalten dadurch gegenüber dem Massepunkt
eine negative Spannung. Es ergibt sich dadurch eine erhöhte Anzeigeempfindlichkeit
und ein Anzeigeverlauf, der symmetrischer zum Abstimmittelpunkt verläuft.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt die Fig. 4. Hier wird die Erdung
des Diskriminators über einen Spannungsteiler 25 vorgenommen. Die an den Schaltpunkten
6 und 7 gegenüber der Masse auftretenden Anzeigespannungen besitzen die Charakteristik
der an dem Verhältnisgleichrichter auftretenden Differenzspannung. Sie sind jedoch
in ihrer Phase um 18o° gegeneinander versetzt. Die auftretenden Anzeigespannungen
werden über die Widerstände 13 und 17 mit den Ablenkelektroden 4a und 43 angeschlossen.
Als besonderes Charakteristikum ist zu bemerken, daß hier die Summe der Spannungen,
die an den Ablenkelektroden 42 und 43 auftreten, in jeder Abstimmphase denselben
Wert aufweist. Der Vorteil dieser Schaltung besteht darin, daß der Ablauf der Anzeige
während der Abstimmung bezüglich des Abstimmittelpunktes vollkommen symmetrisch
verläuft.
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In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 werden durch einen sogenannten
Differenzendiskriminator auch bei AM-Empfang Anzeigespannungen erzeugt, die ein
ähnliches Abstimmbild ergeben wie bei FM-Empfang. Zu diesem Zweck ist der Schaltpunkt
8 des AM-Differenzendiskriminators über den Widerstand 13 mit der Elektrode 42 verbunden.
Die Elektrode 43 ist entsprechend dem Ausführungsbeispiel der Fig. i wieder über
den Widerstand 17 mit dem Schaltpunkt 3 des FM-Verhältnisgleichrichters verbunden.
Die übrige Schaltanordnung ist im Prinzip dieselbe wie in dem Ausführungsbeispiel
der Fig. i. Die Elektrode 42 kann auch mit dem Massepunkt verbunden werden. In diesem
Fall muß ein Umschalter vorgesehen werden, der bei AM-Empfang den Widerstand 17
mit dem Schaltpunkt 8, bei FM-Empfang mit dem Schaltpunkt 3 verbindet.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem bei AM-Empfang ein ähnliches
Abstimmbild wie bei FM-Empfang erzeugt wird, zeigt Fig. 6. Bei AM-Empfang sind die
Schaltpunkte g und io des an sich bekannten Diskriminators über den Schalter 34
und die Widerstände 13, 17 mit den Elektroden 42 und 43 verbunden. Bei FM-Empfang
werden die Elektroden durch den Umschalter 34 in der angegebenen Weise mit dem FM-Verhältnisgleichrichter
und der Gerätemasse verbunden. Die Elektrode 44 liegt über den Widerstand ii an
dem Schaltpunkt i des FM-Verhältnisgleichrichters.
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In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7 ist das Anzeigegitter 40 mit
Hilfe eines Widerstandes 26 an den Schaltpunkt 2 des Verhältnisgleichrichters angeschlossen.
Da dieser Schaltpunkt beim Eintreffen eines Trägers gegenüber dem Massepunkt eine
positive Spannung erzeugt, ergibt sich eine Aufhellung des Leuchtbildes. Durch entsprechende
Dimensionierung des Kathodenwiderstandes 16 läßt es sich erreichen, daß das Abstimmbild
bei senderfreiem Empfang vollkommen ausgelöscht wird und erst dann sichtbar wird,
wenn auf einen Sender abgestimmt wird. Der Widerstand 26 begrenzt die Aufhellung
des Leuchtbildes bei großen Trägeramplituden durch den auftretenden Anzeigegitterstrom
bzw. durch den am Widerstand 26. auftretenden Spannungsabfall. Die übrige Ausführung
entspricht den bisherigen Ausführungsbeispielen.
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In dem Beispiel der Fig. 8 ist das Ende des Widerstandes ii nicht
mit dem Schaltpunkt i, wie bisher, sondern mit dem Schaltpunkt 2 des Verhältnisgleichrichters
verbunden. Beim Eintreffen eines FM-Trägers wird dadurch, im Gegensatz zu den bisherigen
Ausführungsbeispielen, die Spannung der beiden Steueranoden 45 und 46 vermindert.
Es ergeben sich dadurch andere Anzeigeeffekte. Unter Umständen kann es sich für
die Anzeige als vorteilhaft erweisen, wenn auch bei AM-Empfang die Anzeigespannungen
der Steuerelektrode 44 so wirken, daß sie in ähnlicher Weise die Anodenspannungen
45 und 46 bei zunehmender Senderstärke vermindern. In diesem Falle müßte die ZF-Spannung
des AM-Empfängerteiles über eine besondere Diode gleichgerichtet werden.
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In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8 sind dann bei AM-Empfang die
Schaltpunkte 47 und 41 zu verbinden. Die Fig. g zeigt ein Anwendungsbeispiel der
vorliegenden Röhre für die Anzeige des Abstimmzustandes eines FM-Diskriminators
nach Forster-Seely. Die übrige Schaltung entspricht im Prinzip den bisher gegebenen
Ausführungsbeispielen. Die an dem Schaltpunkt i des Gitterkreises des sogenannten
Begrenzers entstehende trägerabhängige, gegenüber dem Massepunkt negative Spannung
wird hier für die Trägeranzeige bei FM-Empfang ausgenutzt.
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Die Fig. io zeigt ein Anwendungsbeispiel der Röhre zur Anzeige des
Verstimmungszustandes einer Wheatstoneschen Brücke. Die Elektrode 44 ist dabei im
allgemeinen mit dem Massebezugspunkt verbunden. Sie kann aber auch, wenn beispielsweise
ein Doppelabgleich durchgeführt werden soll, mit einer weiteren veränderlichen Spannung
verbunden werden.
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In dem Schaltungsbeispiel der Fig. ii sind die Steuerelektroden 42
und 43 durch die Widerstände 18 und 1g mit den Steueranoden 44 und 45 verbunden.
Die Verschaltung ist vorzugsweise so getroffen, daß die Steueranoden und die Steuerelektroden
entsprechend den Figuren in den einzelnen Systemen wechselseitig verbunden werden.
Bei dieser Schaltung wird auch die Elektrode 42, die in dem Ausführungsbeispiel
nicht von der Anzeigespannung gesteuert wird, durch die sich ändernde Spannung der
Steueranode 45 im umgekehrten Sinne beeinflußt. Es ergibt sich dadurch eine erhöhte
Anzeigeempfindlichkeit und ein symmetrischer Anzeigeverlauf während des Abstimmvorganges.
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In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 12 ist zwischen der gesteuerten
asymmetrisch wirkenden Steuerelektrode 43 ein nichtlinearer Widerstand 54, der eine
mit wachsender Spannung abnehmende Widerstandscharakteristik aufweist, angebracht.
Es ist ausreichend, wenn dieser Widerstand nur bei einer Spannung der Elektrode
43, die gegenüber der Kathode negativ ist,
wirksam wird. Zum Beispiel
kann der Widerstand durch eine Gleichrichterstrecke, etwa durch eine Halbleitersperrschicht
oder eine Vakuumdiode, dargestellt werden. Im Falle einer Vakuumdiode kann sie sich
in einem von der Anzeigeröhre getrennten Vakuumgefäß oder auch in demselben Vakuumgefäß
wie die Anzeigeröhre befinden. Der Vorteil dieser Schaltung besteht darin, daß ohne
Empfindlichkeitsbegrenzung bei kleinen Steuerspannungen sehr große, an der Elektrode
43 wirksame Steuerspannungen begrenzt werden. Das Abstimmbild wird dadurch im allgemeinen
übersichtlicher und klarer.
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Das Schaltbild der Fig. 13 unterscheidet sich von den bisher üblichen
dadurch, daß die negative Vorspannung nicht durch einen Kathodenwiderstand, sondern
durch eine negative Spannungsquelle, die sich zwischen dem Massebezugspunkt und
dem Symmetriepunkt des Diskriminators befindet (Schaltpunkte 53 und 54) erreicht
wird. Durch diese Maßnahme werden die Elektroden 41 und 42 negativ vorgespannt.
Gegenüber der Anwendung eines Kathodenwiderstandes ergibt sich der Vorteil, daß
die Elektrode 43 in diesem Falle auf Kathodenpotential liegt. Es ergibt sich dadurch
eine größere Anzeigeempfindlichkeit bei AM-Empfang. Die notwendige Vorspannung zwischen
den Schaltpunkten 53 und 54 kann z. B. dadurch erzeugt werden, daß ein Widerstand
zwischen dem Massebezugspunkt des Gerätes und dem Anodenspannungserzeuger gelegt
wird. Durch den im Gerät fließenden Kathodenstrom der Röhre wird in bekannter Weise
die notwendige Spannung erzeugt.
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In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 14 ist ein Widerstand 52 zwischen
der Kathode der Anzeigeröhre und der positiven Anodenspannungszuführung des FM-Teiles
angeschaltet. Dieser Anodenspannungsteil ist im allgemeinen, um eine gegenseitige
Störung der Empfangskreise zu verhindern, bei AM-Empfang abgeschaltet. Bei der Anwendung
der Schaltung 14 wird also bei AM die positive Vorspannung der Kathode der Anzeigeröhre
gegenüber dem Massepunkt erhöht. Die Arbeitsbedingungen der Anzeigeröhre können
dabei so gestaltet werden, daß bei gleichen FM-Anzeigebedingungen die AM-Anzeigeempfindlichkeit
erhöht wird.
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Im Beispiel der Fig. 15 wird vorgesehen, die Betriebsspannungen der
Steueranoden gegenüber der Leuchtschirmspannung zu vermindern. Dies ist dann von
Vorteil, wenn die Anzeigeverhältnisse so liegen, daß hohe negative Steuerspannungen
an den asymmetrisch wirkenden Steuerelektroden die Röhre übersteuern und zu Bildstörungen
Anlaß geben. Durch die Verminderung der Anodenspannung wird der Aussteuerungsbereich
der Anzeigeröhre begrenzt. Um den Aussteuerungsbereich bei AM-Betrieb und damit
die Anzeigeempfindlichkeit zu erhalten, kann die Anodenbetriebsspannung durch einen
Umschalter bei AM mit dem Leuchtschirm verbunden werden. Die Erfindung sieht vor,
die Enden der Anodenaußenwiderstände auch mit anderen Schaltpunkten des Gerätes,
die eine gegenüber dem Leuchtschirm verminderte Spannung aufweisen, z. B. der Schirmgitterspannung
von Verstärkerröhren, zu verbinden. Bevorzugt werden solche Schaltpunkte, die bei
AM-Empfang etwa die Leuchtschirmbetriebsspannung aufweisen und bei FM-Empfang entsprechend
der gewünschten Aussteuerungsbegrenzung eine vermindernde Spannung haben.
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In dem Schaltbeispiel der Fig, i und 2 wurde ein Potentiometer bzw.
einstellbare Widerstände in den Steueranodenkreisen vorgesehen, um Fertigungsungenauigkeiten
der Röhre, die sich im Sinne einer Fehlanzeige auswirken, auszugleichen. Die Erfindung
hat aber hierfür auch noch andere Möglichkeiten vorgesehen. Beispielsweise lassen
sich auch die beiden Enden der Anodenaußenwiderstände an verschieden einstellbaren
Spannungen anschließen. Derartige Spannungen lassen sich z. B. durch Spannungsteiler
zwischen der Leuchtschirmspannung und dem Massepunkt herstellen. EineweitereAnwendungsmöglichkeit
zeigten die Fig. 16 und 17. In diesem Falle wird bzw. werden die asymmetrische(n)
Steuerelektrode(n) 42 und 43 gegenüber der Kathode mit einstellbarer Vorspannung
betrieben. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 17 erfolgt die Spannungseinstellung
durch einen Kathodenwiderstand und im Ausführungsbeispiel durch einen parallel mit
der Leuchtschirmspannung betriebenen Spannungsteiler. Welchem Verfahren im einzelnen
Falle der Vorzug gegeben wird, hängt von der besonderen Ausführungsform, dem besonderen
Herstellungsverfahren der Anzeigeröhre und dem beabsichtigten Schaltaufwand ab.
Im allgemeinen wird man dem Verfahren den Vorzug geben, bei dem die größte Konstanz
der Abgleichwerte während des Lebensdauerbetriebes eintritt.