DEP0014116DA - Kippschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Kippschaltungen, insbesondere solche, bei denen die Kippfrequenz in weitem Bereich regelbar sein soll, und betrifft im wesentlichen eine zweckmäßige Schaltungsanordnung zur Erzielung einer weitgehenden Konstanz der Kippamplitude, bei gleichzeitiger Gewährleistung einer Kurvenform von genau sägezahnförmigem Verlauf.

Bei derartigen Kippschaltungen ist es schwierig, die Kippamplitude über einen großen Kippfrequenz-Regelbereich praktisch konstant zu halten, ohne Aufwand an Schaltmitteln sehr erheblich zu vergrößern. Die vorliegende Erfindung betrifft eine besonders einfache und zweckmäßige Schaltanordnung, bei welcher ohne nennenswerten zusätzlichen Aufwand eine außerordentlich weitgehende Konstanz der Kippamplitude und ein genau sägezahnförmiger Verlauf der Kippbedingungen erreicht wird.

Es wurde bereits vorgeschlagen, für Kippgeräte mit voneinander unabhängiger Amplituden- und Frequenzeinstellung eine Sperrschwingerschaltung zu verwenden, deren Aufladekondensator zur Erzeugung der Sägezahnspannung über die Gitter-Kathodenstrecke der Sperrschwingerröhre entladen wird und bei der die Anode der Sperrschwingerröhre an einen Punkt desselben positiven Potentials angeschlossen ist wie der Aufladewiderstand des Aufladekondensators. Die Amplitudenregelung erfolgt hierbei durch Verändern dieses positiven Potentials, die Änderung der Frequenz durch Verändern der Größe des Aufladewiderstandes oder Aufladekondensators. Bei Verwendung dieser Kippschaltungen in Oszillographen ergaben sich jedoch verschiedene Schwierigkeiten. Insbesondere wurde das Problem noch nicht gelöst, zu vermeiden, dass die durch Streuung des Kipptransformators gegebenenfalls verursachten Schwingungen sich der am Kippgerät abgenommenen Kippspannung überlagern und die Kurve der Kippschwingungen ungünstig verändern.

Erfindungsgemäß wird zur Erzeugung von Schwingungen mit einem sehr genau sägezahnförmigen Verlauf, deren Amplitude über einen großen Frequenzbereich annähernd konstant ist, insbesondere für Oszillographenzwecke, der Entladungswiderstand des Aufladekondensators an einem Punkt desselben positive Potential angeschlossen wie die Anode der Kippröhre und in die Anoden- und Kathodenzuleitung der Kippröhre ein Kopplungstransformator mit solcher Polarität eingeschaltet, dass bei Einsetzen eines Anodenstromes durch den Rückkopplungsimpuls die Kathode negativer wird, und überdies werden Rückkopplungsspannung und Aufladespannung des Entladekondensators zwei verschiedenen Elektroden der Kippröhre zugeführt. Es ist zweckmäßig, parallel zur Kathodenwicklung des Kopplungstransformators einen veränderlichen Widerstand vorzusehen, welcher mit der Anordnung zur Veränderung der Entladezeitkonstante der Kippschaltung derart mechanisch gekoppelt ist, dass bei Veränderung der durch Verändern der Zeitkonstante erfolgenden Einstellung der Kippfrequenz gleichzeitig der Parallelwiderstand verändert wird (bei zunehmender Kippfrequenz kleinerer Parallelwiderstand). Es ist günstig, die Zeitkonstante des Kippkreises stufenweise durch Verändern der Ladekapazität regelbar zu gestalten und mit diesem Stufenschalter einen zweiten Stufenschalter zu koppeln, welcher die Größe des der Kathodenwicklung parallel liegenden Widerstandes ändert. Fällt bei Einstellung hoher Kippfrequenzen (beispielsweise über 100 kHz) die Eigenfrequenz des Kopplungstransformators in die Größenordnung der Kippfrequenz, dann ist es zweckmäßig, den zur Kathodenwicklung parallel liegenden Widerstand zusätzlich eine Diode parallel zu schalten, deren Anode galvanisch mit der Kathode der Kippröhre verbunden ist. Zur Synchronisierung der Kippschaltung ist es vorteilhaft, die Synchronisierimpulse über eine als Verstärker wirkende Mehrgitterröhre zuzuführen und zwecks Verbesserung der Amplitudenkonstanz der Kippschaltung den Anodenarbeitswiderstand dieser Verstärkerröhre derart frequenzabhängig zu machen, dass der Widerstand bei höherer Synchronisierfrequenz wesentlich kleiner wird.

Im Nachstehenden wird an Hand der zwei Ausführungsbeispiele dar- stellenden Figuren die Erfindung näher erläutert.

In der Figur 1 ist der Aufladekondensator 1 an das Steuergitter der Röhre 2 angeschlossen. In der Kathodenzuleitung der Röhre 2 ist eine Wicklung 3 des Kopplungstransformators 4 eingeschaltet, dessen andere Wicklung 5 zwischen Anode und positiver Spannungsquelle geschaltet ist. Nach Einschalten der Röhre wird ein Anodenstrom einsetzen. Der durch die Wicklung 5 fließende Anodenstrom induziert in der Wicklung 3 eine entsprechende Spannung derart, dass die Kathode der Röhre 2 negativer wird. Dadurch wird der Anodenstrom sprunghaft anwachsen. Durch den einsetzenden Gitterstrom wird das Potential des mit dem Gitter verbundenen Belages des Kippkondensators ungefähr gleich dem in Bezug negativen (induzierten) Kathodenpotential werden. Sobald das Gitterpotential sich dem Potential der Kathode angeglichen hat, also keine weitere Steuerung des Anodenstroms erfolgt, bricht die in der Kathodenwicklung induzierte negative Spannung zusammen, die Kathode nimmt Erdpotential an (wird positiver), so dass die Röhre gesperrt wird. Danach fließt die negative Ladung von dem mit dem Steuergitter verbundenen Belag des Kondensators langsam über den an die Anodenspannungsquelle der Kippröhre angeschlossenen Entladewiderstand 6 ab, bis das negative Sperrpotential des Gitters auf einen solchen Wert abgeklungen ist, dass wieder ein Anodenstrom in der Röhre einsetzt und sich der vorstehend geschilderte Vorgang wiederholt. Es ergibt sich somit an den Klemmen 7 und 8 ein durch die Kurve 9 dargestellter Spannungsverlauf.

Die Schaltung hat den besonderen Vorteil, dass auch bei verschiedenen Entladezeitkonstanten die Amplitude nur in viel geringeren Grenzen schwankt, als dies bei anderen bisher bekannten Kippschaltungen bei Regelung der Kippfrequenz der Fall ist. Es wäre grundsätzlich möglich, die Sekundärwicklung des Transformators auch unmittelbar vor das Gitter zu legen, jedoch entsteht dabei der große Nachteil, dass durch Streuung des Transformators verursachte Schwingungen unmittelbar dem Kippverstärker zugeführt werden und sich der eigentlichen Kippspannung überlagern. Durch die vorerwähnte spezielle Einschaltung des Rückkopplungswicklung zwischen Kathode der Kippröhre und Erde ergibt sich der besondere Vorteil, dass der am Kopplungskondensator entstehende Spannungsverlauf nicht der an den Klemmen 7 und 8 abgenommenen Kippspannung überlagert ist und sich somit an diesen Klemmen ein einwandfreier sägezahnförmiger Spannungsverlauf ergibt.

Um die noch verbleibenden, an sich bereits geringen auszugleichen, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, (vgl. Fig. 2), parallel zur Wicklung 3 Parallelwiderstände geeigneter Größe zu schalten, derart, dass bei hoher Kippfrequenz der Parallelwiderstand kleiner wird. Die Einstellung der Kippfrequenz erfolgt durch stufenweisen Einschalten von Ladekondensatoren verschiedener Größe, die Feineinstellung der Kippfrequenz durch Verändern des Entladewiderstandes 6. Der Stufenschalter 10 zum Einschalten der verschiedenen Ladekondensatoren 11, 12, 13, 14 ist mechanisch mit einem Stufenschalter 15 gekoppelt, durch den parallel zur Kathodenwicklung die Widerstände 16, 17, 18, 19 geschaltet werden. Parallel zum Widerstand 19 liegt eine Diode 20 zur Unterdrückung der Eigenschwingung des Transformators, falls die Frequenz der Eigenschwingung von der Größenordnung der Kippfrequenz ist, da sonst die Form der Kippkurve durch die Eigenschwingung des Transformators ungünstig beeinflusst wird.

Sobald man die in der vorstehend beschriebenen Kippschaltung erzeugten Kippschwingungen mit anderen elektrischen Schwingungen, beispielsweise mit den in einem Oszillographen zu untersuchende Schwingungen in Gleichlauf bringen will, ergeben sich besondere Schwierigkeiten hinsichtlich der Zuführung der Synchronisierimpulse. Die Zuleitung der Synchronisierimpulse zur Kippröhre dienende Schaltelemente beeinflussen im allgemeinen sehr ungünstig die Konstanz der Kippamplitude bei Veränderung der Entladezeitkonstante. Auch wenn die Zuführung der Synchronisierimpulse 21 an einer getrennten Elektrode, z.B. dem Schirmgitter 22 der Kippröhre 2 erfolgt und dieses mit den übrigen Elektroden der Röhre elektronisch gekoppelt ist, wird die Amplitudenkonstanz der Kippschaltung verschlechtert. Man hat versucht, die Synchronisierimpulse über eine weitere Verstärkerröhre 23 zuzuführen, aber auch dadurch ließ sich die Amplitudenkonstanz bei verschiedener Kippfrequenz nicht erreichen. Bildet man jedoch den Anodenarbeitswiderstand der Röhre 23 derart frequenzabhängig aus, dass der Scheinwiderstand mit zunehmender Frequenz stark absinkt, dann lässt sich der ungünstige Einfluss der Synchronisierschaltung auf die Amplitudenkonstanz der Kippschaltung wesentlich verringern, und bei zweckmäßiger Dimensionierung lässt sich eine praktisch vollständige Konstanz der Kippamplitude auch bei weiten Veränderungen der Kippfrequenz erzielen.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel bestand der Anodenarbeitswiderstand aus einem Widerstand 24 von 5 kOhm und einem damit in Serie liegenden Widerstand 25 von 10 kOhm, parallel zu welchem ein Kondensator 26 von 300 pF geschaltet war. Die beiden Röhren 22 und 23 waren vom Typ AF 7, die Kondensatoren 11 bis 14 hatten Werte zwischen 0,5 pF und 200 pF, die Widerstände 16 bis 19 hatten Werte von 30 kOhm bis 800 Ohm, der Entladewiderstand 6 war regelbar zwischen 130 kOhm und

1 MOhm, das Übersetzungsverhältnis von Wicklung 5 zu Wicklung 3 des Kopplungstransformators 4 betrug 4 : 1.

Claims (6)

1. Kippschaltung zur Erzeugung von Schwingungen mit einem sehr genau sägezahnförmigen Verlauf, deren Amplitude über einen großen Frequenzbereich annähernd konstant ist, insbesondere für Oszillographenzwecke, dadurch gekennzeichnet, dass der Entladewiderstand (6) des Aufladekondensators (1) an einen Punkt desselben positiven Potential angeschlossen ist wie die Anode der Kippröhre (2), und dass in die Anoden- und Kathodenzuleitung der Kippröhre ein Kopplungstransformator (4) mit solcher Polarität eingeschaltet ist, dass bei Einsetzen eines Anodenstromes durch den Rückkopplungsimpuls die Kathode negativer wird, und dass Rückkopplungsspannung und Ladespannung des Aufladekondensators zwei verschiedene Elektroden der Kippröhre zugeführt werden.

2. Kippschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladestrecke der Kippröhre durch eine Elektrode, vorzugsweise durch ein besonderes Schirmgitter, von den die Rückkopplungsspannung führenden positiven Elektroden abgeschirmt ist.

3. Kippschaltung nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Kathodenwicklung des Kopplungstransformators ein veränderlicher Widerstand vorgesehen ist, welcher mit der Anordnung zur Veränderung der Entladezeitkonstante der Kippschaltung derart mechanisch gekoppelt ist, dass bei Veränderung der durch Verändern der Zeitkonstante erfolgenden Einstellung der Kippfrequenz gleichzeitig der Parallelwiderstand verändert wird (bei zunehmender Kippfrequenz kleinerer Parallelwiderstand).

4. Kippschaltung nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitkonstante des Kippkreises stufenweise durch Verändern der Ladekapazität regelbar ist und dass mit diesem Stufenschalter ein zweiter Stufenschalter gekoppelt ist, welcher die Größe des der Kathodenwicklung parallel liegenden Widerstandes ändert.

5. Kippschaltung nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einstellung hoher Kippfrequenzen, bei denen die Eigenfre- quenz des Transformators in die Größenordnung der Kippfrequenz fällt, beispielsweise bei Frequenzen über 100 kHz, dem zur Kathodenwicklung parallel liegenden Widerstand zusätzlich eine Diode parallel geschaltet ist, deren Anode galvanisch mit der Kathode der Kippröhre verbunden ist.

6. Kippschaltung nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass als Kippröhre eine Pentode verwendet wird, deren Schirmgitter über eine als Verstärker wirkende weitere Mehrgitterröhre, zweckmäßig Pentode, die Synchronisierimpulse zugeführt werden, und dass zwecks Verbesserung der Amplitudenkonstanz der Anodenarbeitswiderstand dieser Verstärkerröhre derart frequenzabhängig ist, dass der Widerstand bei höherer Synchronisierfrequenz kleiner wird.