DE976199C - Schaltungsanordnung zum Erzeugen synchronisierter Saegezahnstroeme - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 25. APRIL 1963

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen synchronisierter Sägezahnströme in einer Spule mit Parallelkondensator, die im Anodenkreis einer als Schaltröhre dienenden, induktiv rückgekoppelten Elektronenröhre liegt, deren Anodenstrom durch ihrem Steuergitter zugeführte Folgen negativer Synchronisierimpulse periodisch gesperrt wird, wobei während des ganzen Hinlaufes an diesem Gitter keine die Röhre sperrende Verspannung liegt, mit einer zu dieser Röhre galvanisch unmittelbar antiparallel geschalteten Diodenröhre.

Eine bekannte Anordnung zeigt Fig. i. Dabei ist mit der Anode und der Kathode einer rückgekoppelten Entladungsröhre ι eine Diode 2 mit umgekehrter Durchlaßrichtung verbunden. Im Anodenkreis der Entladungsröhre 1 liegt eine Spule 11, der ein Kondensator 10 parallel geschaltet ist.

Die Speisespannungsquelle, deren einer Pol geerdet ist, ist mit der Spule 11 verbunden. Unter dem Einfluß dieser anliegenden konstanten Spannung steigt der Strom in der Spule 11 praktisch zeitlinear an, wie z. B. Fig. 2 erkennen läßt.

Die Öffnung der Röhre 1 wird dabei dadurch erzielt, daß zwischen Steuergitter 9 und Kathode 6 der Röhre 1 eine Spule 8 eingeschaltet ist, die mit der Spule 11 derart induktiv gekoppelt ist, daß bei ansteigendem Strom in der Spule 11 am Steuer-

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gitter 9 eine gegen Kathode positive Spannung auftritt. Es ergibt sich also ein Stromverlauf gemäß A-B der Fig. 2.

Wenn die Röhre ι schließlich voll ausgesteuert ist bzw. ihr Innenwiderstand stärker zunimmt, derart, daß die Anodenspannung merklich ansteigt, vermindert sich die Anstiegsgeschwindigkeit des Anodenstromes, und die über die Spule 8 an das Gitter 9 übertragene Spannung wird geringer. Dies führt zu einer weiteren Verminderung des Anodenstromes usw., so daß sich eine plötzliche Sperrung der Röhre ι ergibt. Die Spule 11 führt dann zusammen mit dem Kondensator 10, der vorzugsweise durch die Streukapazitäten gebildet sein kann, eine freie Schwingung aus; dabei steigt die Anodenspannung zunächst stark positiv an und schwingt dann zu einem negativen Wert hinüber. Sobald die Anodenspannung der Röhre 1 etwa den Wert Null erreicht hat und negativ wird, wird die Diode 2 geao öffnet und dadurch der negative Pol der Speisequelle wieder an den oberen Anschluß der Spule 11 gelegt, so daß wiederum ein zeitproportionaler Stromanstieg erfolgt; der Strom selbst ist dabei zunächst negativ (vgl. Fig. 2, Teil D-E). Wenn die in der Spule 11 aufgespeicherte Energie über die Diode 2 an die Batterie abgeflossen ist, wird die Diode nichtleitend; die Batterie wird nun über die Röhre 1 an die Spule 11 gelegt, wobei sich die Stromrichtung umkehrt und ein positiver Strom der Spulen zufließt. Die Anodenspannung nimmt dann einen kleinen positiven Wert an. Es wiederholt sich dann der im Hinblick auf den Teil A-B der Kurve nach Fig. 2 beschriebene Vorgang. Die Anodenspannung der Röhre 1, die im Hinlaufbereich des Sägezahnstromes von einem kleinen negativen auf einen kleinen positiven Wert übergeht und während des Rücklaufes eine hohe positive Spitze erreicht, zeigt Fig. 3.

Während des ganzen Hinlaufs wird am Gitter 9 eine die Röhre 1 öffnende Spannung erzeugt, die nahezu konstant ist und während des Rücklaufes durch stark negative Impulse unterbrochen wird (vgl. Fig. 4).

Da während des Teiles D-B des Hinlaufes die Anode der Röhre 1 negativ ist, das Gitter aber eine positive Spannung hat, fließt der Kathodenstrom in diesem Bereich dem Gitter 9 zu. Auch am Hinlaufende tritt bei niedrigem Anodenstrom ein beträchtlicher Strom zum Steuergitter auf. Für die Sychronisierung wird in an sich bekannter Weise am Ende des Hinlaufs dem Steuergitter ein negativer Impuls von außen zugeführt. Dieser Impuls ist jedoch an seinem den Kipp Vorgang einleitenden Anfang mit dem vollen Gitter-Kathoden-Strom belastet, so daß eine erhebliche Vorverstärkung notwendig ist.

Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, eine derartige Belastung der Synchronisierimpulse zu vermeiden. An sich könnte dies durch eine konstante negative Vorspannung des Gitters erreicht werden, derart, daß auch während des Hinlaufs noch kein nennenswerter Gitterstrom fließt. In diesem Falle kann jedoch die Röhre nicht ausreichend weit geöffnet werden, so daß für die Erzielung des erforderlichen Anodenstromes eine stärkere Röhre Anwendung finden müßte.

Bei einer solchen Schaltungsanordnung zum Erzeugen synchronisierter Sägezahnströme in einer Spule mit Parallelkondensator, die im Anodenkreis einer als Schaltröhre dienenden, induktiv rückgekoppelten Elektronenröhre liegt, deren Anodenstrom durch ihrem Steuergitter zugeführte Folgen negativer Synchronisierimpulse periodisch gesperrt wird, wobei während des ganzen Hinlaufs an diesem Gitter keine die Röhre sperrende Vorspannung liegt, mit einer zu dieser Röhre galvanisch unmittelbar antiparallel geschalteten Diodenröhre, können diese Nachteile vermieden werden, wenn gemäß der Erfindung die gesteuerte Röhre zwischen dem Steuergitter und der Anode wenigstens eine weitere Elektrode enthält, die gegenüber dem Steuergitter positiv vorgespannt ist und in deren Kreis eine für die Sägezahnschwingungen wirksame Reihenimpedanz solcher Größe liegt, daß der Kathodenstrom während des ganzen Hinlaufes nur wenig größer als der erforderliche Anodenstrom ist.

Durch die Einschaltung einer positiv vorgespannten, stromführenden Elektrode (Hilfselektrode) zwischen Steuergitter und Anode werden die aus der Kathode austretenden Elektronen stets zu diesem Gitter hingezogen, so daß der Steuergitterstrom wesentlich vermindert wird. Ohne weitere Maßnahmen würde sich jedoch am Anfang des, Hinlaufes, wenn die Diode 2 leitend und die Anode der Röhre 1 negativ vorgespannt ist, ein starker Strom zur positiv vorgespannten Hilfselektrode ergeben, weil dann der Kathodenstrom zum größten Teil der positiven Hilfselektrode zufließen würde, da die Anode keine Elektronen aufnimmt. Dies brächte nicht nur die Gefahr einer Überlastung der Hilfselektrode mit sich, sondern es ergäbe sich auch eine unnötige Belastung der Speisequelle in einem Intervall, in dem die Röhre 1 eigentlich unwirksam sein soll und daher gar keine Speiseleistung nötig hätte. Um diesen möglichen Nachteil zu vermeiden, wird daher weiter nach der Erfindung eine für die Sägezahnschwingungen wirksame Reihenimpedanz im Stromkreis der positiv vorgespannten Hilfselektrode angeordnet. Dadurch wird erreicht, daß in dem Teil der Sägezahnperiode, insbesondere dem Teil D-E, in dem die Anodenspannung sehr klein oder negativ ist, der Strom zur positiven Hilf selektrode begrenzt und die Hilfselektrodenspannung selbst herabgesetzt wird.

Am Ende des Hinlaufes, wo zur Erzielung des erforderlichen Anodenstromwertes eine hohe Hilfselektrodenspannung notwendig ist, ergibt sich durch die dann höhere Anodenspannunge eine Verminderung des Hilfselektrodenstromes und damit die gewünschte Erhöhung der Hilfselektrodenspannung. Die Hilfselektrode wirkt somit ähnlich wie ein Schirmgitter, obwohl die Röhre nicht im Pentodengebiet, sondern im Bereich kleinen Innenwiderstandes auf dem steil ansteigenden Ast der Ia-Uα-Kennlinie betrieben wird.

Durch die bei der Erfindung in Kombination verwendeten Mittel werden somit überraschenderweise erhebliche Vorteile erzielt, wobei eine verhältnismäßig einfache Schaltungsanordnung Verwendung finden kann.

Es ist zwar bereits eine Vorrichtung zum Erzeugen eines synchronisierten Sägezahnstromes mit einer Schirmgitterröhre bekannt, in deren Anodenkreis eine Spule eingeschaltet ist, der eine vorgespannte Diode parallel liegt; das Gitter enthält eine Spannung, die während des ganzen Hinlaufes den Anodenstrom hindurchläßt, und zur Synchronisierung werden negative Sperrimpulse zugeführt. Infolge der Diodenvorspannung behält die Anodenspannung stets einen merklich positiven Wert, und es wird stets ein Teil des Kathodenstromes zur Anode hin gezogen. Dadurch kann ein stärkerer Strom zum Steuergitter und damit eine Belastung des Synchronisierimpulses vermieden werden. Durch die Vorspannung der Diode kann weiter eine bessere Linearität des Sägezahnstromes erreicht werden. Diese besondere Diodenvorspannung bereitet in der Praxis jedoch Schwierigkeiten, da eine Unterteilung der Speise-Spannungsquelle oder eine zusätzliche Einschaltung einer Gleichspannungsquelle mit ausreichend niedrigem Innenwiderstand einen erheblichen Aufwand bedeutet, insbesondere da im allgemeinen auch die Strombelastungen der Röhre und der Diode verschieden sind. Man ist daher immer bestrebt, nur eine Gleichspannungsquelle zu verwenden. Weiter erweist es sich als Nachteil, daß auch am Anfang des Hinlaufes Anodenstrom fließt, obwohl die gesteuerte Röhre für die Erzeugung des Sägezahnstromes in diesem Intervall noch nicht benötigt wird.

Bei Anwendung der Erfindung ergibt sich eine wesentlich einfachere Schaltungsanordnung, wobei eine etwa geringere Linearität des Sägezahnstromes bewußt in Kauf genommen oder durch andere Mittel ausgeglichen werden kann.

Ein starker Steuergitter strom kann auch dadurch vermieden werden, daß das Steuergitter im Intervall D-E so weit negativ gemacht wird, daß der Kathodenstrom ganz unterdrückt wird. Eine derartige spezielle Steuerung erfordert jedoch einen zusätzlichen Aufwand.

Es ist auch bereits bekannt, bei einem mit einer Triode ausgerüsteten synchronisierten Sägezahngenerator vor das durch eine Batterie und/oder eine Rückkopplungwicklung während des Hinlaufes beträchtlich positiv vorgespannte Steuergitter einen Längswiderstand einzuschalten, durch den der Gitterstrom begrenzt wird. Hierbei ist der Triode gegebenenfalls eine vorgespannte Diode antiparallel geschaltet. Der eingeschaltete Gitterwiderstand bewirkt eine Konstanthaltung während des Hinlaufes, der Gitterstrom kann jedoch nicht vermieden werden. Die Amplitude der (negativ gerichteten) Synchronisierimpulse muß außerdem um die positive Vorspannung größer sein, so daß eine höhere Vorverstärkung erforderlich ist. Bei einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung braucht jedoch die Spannung im Steuergitterkreis während des ganzen Hinlaufes nur etwa ο Volt zu betragen, ohne daß beträchtlicher Gitterstrom fließt, so daß ein Impuls niedriger Spannung und geringer Strombelastbarkeit zur Synchronisierung genügt. Weiter wird durch die im Zweig der positiv vorgespannten Hilfselektrode liegende Reihenimpedanz eine Verminderung der Hilfselektrodenspannung am Hinlaufanfang und eine Erhöhung am Hinlaufende und damit eine Beschränkung der Verlustleistung bewirkt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Fig. 5 bis 8 der Zeichnung noch näher erläutert, bei denen die Teile, die auch in der Anordnung nach Fig. 1 verdeutlicht sind, mit gleichen BezugszifFern bezeichnet sind.

Bei der Schaltung nach Fig. 5 enthält die Entladungsröhre 1 eine Kathode 6, eine Steuerelektrode 12, die sich der Kathode 6 am nächsten befindet, eine positiv vorgespannte Hilfselektrode 9 und eine Anode 4. Der Elektrode 12, an die gewünschtenfalls eine negative Vorspannung angelegt werden kann, werden die Synchronisierimpulse von den Klemmen 13 und 14 zugeführt. Da im Kreis der Elektrode 12 kein wesentlicher Gitterstrom fließt, wird die die Synchronisierimpulse liefernde Quelle nicht von der Röhre 1 belastet.

Im Kreis der Hilfselektrode 9 liegt die Rückkopplungswicklung 8; ferner ist nach der Erfindung im Kreis der stromführenden Hilfselektrode 9 ein Widerstand 15 angebracht. In dem in Fig. 2 mit AB bzw. EB' bezeichneten Teil der Periode des Sägezahnstromes in der Spulen würden während des Anfangsbereiches, in dem der Anodenstrom der Röhre 1 noch verhältnismäßig niedrig ist, ohne Vorhandensein eines Widerstandes die aus der Kathode austretenden Elektronen nicht auf das erste Gitter 12 gelangen, sondern zur Elektrode 9 hingezogen werden; es würde daher ein beträchtlicher Strom der Elektrode 9 zufließen. Bei Vorhandensein des Widerstandes 15 werden dagegen die positive Spannung der Elektrode 9 und ihr Strom erheblich vermindert, und letzterer wird nicht wesentlich höher, als zur Erzeugung eines Kathodenstromes nötig ist, der nur wenig größer als der erforderliche Anodenstrom ist. Die Speisequelle der Röhre 1 braucht daher beträchtlich weniger Energie zu liefern, als es der Fall sein würde, wenn der Widerstand 15 nicht vorhanden wäre.

Während des übrigen Bereiches des mit AB bzw. EB' bezeichneten Teiles der Periode ist der Anodenstrom der Röhre 1 groß und nähert sich die Anodenspannung dem Wert, bei dem praktisch keine Elektronen mehr zu der Elektrode 9 zurückkehren. Während dieses Teiles der Periode ist der Einfluß des Widerstandes 15 praktisch dadurch ausgeschaltet, daß nahezu kein Strom von der Kathode zu der Elektrode 9 fließt. Die Spannung an der Elektrode 9 besitzt daher den hohen positiven Wert, der zum Erhalten des erforderlichen Anodenstromes notwendig ist. Bei der in Fig. 5 dargestellten Schaltung hat die Elektrode 9 deshalb eine doppelte Funktion, weil sie den maximalen

Anodenstrom bestimmt und auch die Röhre ι mittels der der Elektrode 9 von der Spule 8 zugeführten Rückkopplungsspannung sperrt.

In Fig. 6 ist eine Ausführungsform dargestellt, in der die Elektrode 9 der Entladungsröhre 1 ausschließlich als Rückkopplungselektrode dient und sich zwischen der Elektrode 9 und der Elektrode 12, der die Synchronisierimpulse zugeführt werden, eine Hilfselektrode 16 befindet, welche die zweite ίο Funktion der Elektrode 9 in Fig. 5 hat.

Zu diesem Zweck wird die Hilfselektrode 16 über den Widerstand 15 mit einer positiven Gleichspannungsquelle verbunden. Gewünschtenfalls kann der Elektrode 9 eine negative Vorspannung zugeführt werden. Die Wirkung dieser Schaltung entspricht völlig derjenigen der Schaltung nach Fig. 5, sie besitzt aber den Vorteil, daß die der Elektrode 9 zugeführte Rückkopplungsspannung kleiner als bei der in Fig. 5 dargestellten Schaltung sein kann. Schließlich ist in Fig. 7 eine Schaltung dargestellt, bei der Rückkopplung auf die der Kathode am nächsten liegende Elektrode 12, der die Synchronisierimpulse zugeführt werden, stattfindet. Zur Vermeidung von Verlusten in der Synchronisierimpulsquelle wird die Elektrode 12 auf ein negatives Potential in bezug auf die Kathode 6 gebracht. Ferner ist nach der Erfindung in den Kreis der stromführenden Elektrode 16 als Reihenimpedanz der Widerstand 15 aufgenommen. Vorzugsweise wird bei einer Vorrichtung nach der Erfindung zur weiteren Verringerung des Stromes und daher des Energieverlustes im Kreis der stromführenden Elektrode eine Entladungsröhre verwendet, bei der die Konstruktionsteile, z. B. die Gitterdrähte, der Elektrode, in deren Kreis die Reihenimpedanz eingeschaltet wird, hinter den entsprechenden Teilen der, von der Kathode aus gesehen, vorhergehenden Elektrode angebracht sind, während der Abstand zwischen diesen Elektroden klein in bezug auf die nebeneinanderliegenden Teile einer jeden Elektrode ist.

In Fig. 8 ist eine solche an sich bekannte Entladungsröhre schematisch dargestellt. Hier ist 4 die Anode und 6 die Kathode einer Entladungsröhre, die vorzugsweise in der Schaltung nach Fig. 7 verwendet wird. Diese Röhre enthält eine Steuerelektrode 16, die auf die oben angegebene Weise konstruiert sind. Wie sich aus der Zeichnung ergibt, stehen die Teile der Elektrode 16 im Elektronenschatten der Teile der, von der Kathode aus gesehen, vorhergehenden Elektrode 12, während der Abstand b zwischen den beiden Elektroden verhältnismäßig klein in bezug auf den Abstand α zwischen den nebeneinanderliegenden Teilen der Elektroden ist. Bei richtiger Wahl der betreffenden Abstände werden, wie die punktierte Linie 20 zeigt, die von der Kathode herrührenden Elektronen zunächst von den Teilen der Elektrode 12 seitwärts abgestoßen und dann von den Teilen der Elektrode 16 wieder angezogen; es werden aber sehr wenige Elektronen in so starkem Maße von der Elektrode 16 angezogen, daß sie wirklich auf diese Elektrode gelangen. Jedoch wird diese Elektrode eine solche Beeinflussung der Elektronenbahn zur Folge haben, daß die Elektronen nahezu senkrecht zu der Anode 4 gelangen. Hierdurch wird der Strom im Kreis der stromführenden Elektrode 16 und damit der Energieverlust in diesem Kreis weitestgehend beschränkt, während die Spannung, bei der keine zurückkehrenden Elektronen mehr auftreten, niedrig bleibt.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Schaltungsanordnung zum Erzeugen synchronisierter Sägezahnströme in einer Spule mit Parallelkondensator, die im Anodenkreis einer als Schaltröhre dienenden, induktiv rückgekoppelten Elektronenröhre liegt, deren Anodenstrom durch ihrem Steuergitter zugeführte Folgen negativer Synchronisierimpulse periodisch gesperrt wird, wobei während des ganzen Hinlaufs an diesem Gitter keine die Röhre sperrende Vorspannung liegt, mit einer zu dieser Röhre galvanisch unmittelbar antiparallel geschalteten Diodenröhre, dadurch gekennzeichnet, daß die gesteuerte Röhre zwischen dem Steuergitter und der Anode wenigstens eine weitere Elektrode enthält, die gegenüber dem Steuergitter positiv vorgespannt ist und in deren Kreis eine für die Sägezahnschwingungen wirksame Reihenimpedanz solcher Größe liegt, daß der Kathodenstrom während des ganzen Hinlaufes nur wenig größer als der erforderliche Anodenstrom ist.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenimpedanz ein nicht von einem Kondensator überbrückter Ohmscher Widerstand ist.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stromführende Elektrode auch zur Rückkopplung dient (Fig. 5).
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, in der eine Entladungsröhre mit wenigstens fünf Elektroden verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die stromführende Elektrode sich zwischen der Rückkopplungselektrode und der Elektrode befindet, der die Synchronisierimpulse zugeführt werden (Fig. 6).
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplung auf dieselbe Elektrode stattfindet, der die Synchronisierimpulse zugeführt werden (Fig. 7).
6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Entladungsröhre verwendet wird, bei der die wirksamen Teile der Elektrode, in deren Kreis die Reihenimpedanz aufgenommen ist, von der Kathode aus gesehen, hinter den wirksamen Teilen der vorhergehenden Elektrode angebracht sind, und daß der Abstand zwischen diesen beiden Elektroden klein gegenüber dem Abstand zwischen den nebeneinanderliegenden

   wirksamen Teilen einer jeden der genannten Elektroden ist (Fig. 8).

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 655 923, 659 532, 998;

   österreichische Patentschrift Nr. 151 218; französische Patentschriften Nr. 801700,850 337; britische Patentschriften Nr. 359 041, 400 976, 482370;

   USA.-Patentschriften Nr. 2051372, 2 212 217; Zeitschrift »Funk«, 1939, S. 430;

   Zeitschrift »Hausmitteilungen der Fernseh G.m.b.H.«, 1939, S. 88;

   Zeitschrift »Die Telefunkenröhre«, 1937, S. 266 15 bis 272;

   Zeitschrift »Electronics«, Oktober 1937, S. 21.

   In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 889 309.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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