DE976199C - Schaltungsanordnung zum Erzeugen synchronisierter Saegezahnstroeme - Google Patents
Schaltungsanordnung zum Erzeugen synchronisierter SaegezahnstroemeInfo
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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)
- 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. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenimpedanz ein nicht von einem Kondensator überbrückter Ohmscher Widerstand ist.
- 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stromführende Elektrode auch zur Rückkopplung dient (Fig. 5).
- 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. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplung auf dieselbe Elektrode stattfindet, der die Synchronisierimpulse zugeführt werden (Fig. 7).
- 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 nebeneinanderliegendenwirksamen 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©309 562/8 4.63
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ID=19851463
Family Applications (1)
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