Röhrengenerator zur Erzeugung einer periodiseb unterbroeheneu Signalschwingung. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Röhrengenerator zur Erzeugung einer periodisch unterbrochenen Signalschwingung.
Der Röhrengenerator gemäss vorliegender Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass im Anodenkreis der Generatorröhre zwei Ab stimmungskreise angeordnet sind, wovon der eine auf die gewünschte Frequenz der Signal schwingung und der andere auf die ge wünschte Untrebreehungafrequenz derselben abgestimmt ist, wobei beide Abstimmungs kreise auf das Steuergitter der Röhre rück gekoppelt sind, und dass Mittel zur Einstel lung der Stärke der Rückkopplung für jeden dieser Abstimmungskreise vorgesehen sind.
Beiliegende Zeichnung stellt ein Ausfüh- tungsbeispiel eines solchen Röhrengenerators dar.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht des Generators.
Fig. 2 zeigt ein Oszillogramm einer mit dem Generator nach Fig. 1 erzeugten Schwin gung. Eine hier ersichtliche Form der Um hüllungskurve wird erreicht, wenn der Gene rator imstande ist, die Amplitude der Signal schwingung in befriedigender Weise zu regu lieren.
Fig. <B>3</B> zeigt ein Oszillogramm mit einer Form der Umhüllungskurve, die bei ungenü gender Spannungsregulierung auftritt.
Der Röhrengenerator nach Fig. 1 weist eine Vakuumröhre 10 mit Schirmgitter auf. Die Röhre besteht aus einer Glühkathode 15. einem Steuergitter 14, einem Schirmgitter 1.3, einer Anode 11 und einem Paar zwischen die Anode 11 und das Schirmgitter 13 angeord neten Elektronenstrahlbegrenzungsplatten 12.
Die Kathode 15 ist in üblicher Weise mit einem Heizelement indirekt geheizt. Anstatt der gezeigten Strahlröhre könnte indessen auch eine Röhre mit steiler Verstärkungs- eha.rakteristik und ohne Strahlbegrenzungs- platten benützt werden. Der Anodenkreis geht von der Anode 11 durch die Windungen 21 einer Spule, durch die Windung 31 und einen Teil einer Windung 32 einer zweiten Spule, Bürste 30 und eine Batterie 50 zurück zur Kathode 15. Ein Kondensator 36 ergibt zusammen mit den Windungen 31, 32 und 33 einen Abstimmungskreis, der auf die ge wünschte Signalfrequenz, z. B. 1000 Hz, ab gestimmt ist.
Ein regelbarer Kondensator 20 ist der Windung 21 parallel geschaltet, zwecks Bildung eines Abstimmungskreises, der auf die. Frequenz eingestellt werden kann, mit welcher die Signalschwingung unterbrochen werden soll, z. B. 15 Hz. Dank der Einstell- barkeit des Kondensators 20 kann seine Ka pazität so verändert werden, dass der Schwin gungskreis mit der Windung 21 auf die ge wünschte Unterbrechungsfrequenz abgestimmt werden kann.
Der Steuergitterkreis geht vom Gitter 14 durch einen hochohmigen Wider stand 19, die Potentiometerbürste 24, durch einen Widerstand 23 und eine dazu parallel geschaltete Windung 22, durch die Potentio- meterbürste 39 und den Widerstand 38 zu rück zur Kathode 15. Das Steuergitter ist keiner Vorspannung durch eine Gleichstrom quelle unterworfen, wohl aber sind die Signal frequenz und :
die Unterbrechungsfrequenz auf das Steuergitter rückgekoppelt, wobei der Grad der Rückkopplung von der Einstellung der Bürsten 24 und 39 abhängig ist. Der Widerstand 19 soll den Gitterstrom beschrän ken; die Primärwicklung eines Ausgangs transformators 40 ist parallel zur Windung 31 geschlossen. Um die Amplitude der Signal schwingung begrenzen zu können, ist ein Widerstandselement 35 mit fallender Span nungs-Widerstands-Charakteristik parallel zur Windung 33 und entsprechend der Stellung der Bürste 34 mit einem Teil der Windung 32 parallel geschaltet. Das Element 35 kann z.
B. aus Siliziumkarbid bestehen und hat geeignete Abmessungen und sonstige Eigen schaften, um die gewünschte Widerstands- charakteristik abzugeben.
Der in den Ano denkreis einzuschaltende Teil der Windung 32 kann durch Verstellung der Bürste 30, der Grad der mit dem Element 35 parallel ge schalteten Impedanz durch Verstellung der Bürste 34 verändert werden. Das Durch fliessen eines Gleichstromes :durch den Poten- tiometerwiderstand 38 wird verhindert durch einen mit :diesem Widerstand in Serie geschal teten Kondensator 37.
Es sei nun angenom men, dass die Rückkopplungspotentiometer so eingestellt seien, dass sich daraus die ge wünschten Rückkopplungsspannungen er geben, und weiter, .dass der Schwingungs erzeuger durch Anschliessen an die Batterie in Betrieb gesetzt sei. Da der Anfangswider- stand des Elementes 35 hoch ist, werden un verzüglich in beiden Abstimmungskreisen Schwingungen sehr rasch erzeugt. In dem Masse, wieder Widerstand des Elementes 35 abnimmt, geht die Rückkopplung zurück bis zu einem Punkt, in dem Stabilität erreicht ist; hernach hat das.
Element 35 die Tendenz, irgendwelche die Amplitude der Signal schwingung beeinflussenden Änderungen auszugleichen. Solche Veränderungen können 'beispielsweise von der Belastungsseite, von der Batteriespannung und in gewissen Gren zen von der Verstärkung in der Röhre her-; rühren. Ein ähnliches Widerstandselement kann parallel mit :der Windung 21 angeord net werden, zwecks Ausgleichung von ähn lichen Amplitudenschwankungen der Unter brechungsschwingung.
Obwohl es vorteilhaft ist, den Schwin gungserzeuger ohne Gittervorspannung zu be treiben, so wie dies in der Zeichnung darge stellt ist, kann doch ein befriedigender Be trieb auch mit einer negativen Gittervor- spannung erzielt werden. Bei Gittervorspan-, nung Null ist die Signalsehwinguug wäh rend der positiven Halbperiode der Unter brechungsschwingung unterbrochen, bei nega tiver Vorspannung dagegen während der negativen Halbperiode.
Ist die Gittervor- spannung Null, so fliesst Gitterstrom während der positiven Halbperiode der Unterbrechungs schwingung, und, wenn das Verhältnis zwi schen den Amplituden der Signal- und Un terbrechungsschwingungen klein genug ist, so verhindert der Spannungsabfall im Wider stand 19 eine durch die Signalschwingung hervorgerufene Veränderung des Gitterpoten- tials, so dass ein Schwingen mit Signal frequenz aufhört. Bei Gittervorspannung Null fliesst während :der negativen Halb periode :der Unterbrechungsschwingung kein Gitterstrom, und es findet auch kein Span nungsabfall im Widerstand 19 statt.
Die Verstärkung der Röhre genügt, um ein Schwingen mit Signalfrequenz aufrecht zu erhalten. Wird auf das Steuergitter eine nega tive Vorspannung gegeben, so variiert die momentane Spannung des Gitters in Abhän gigkeit der Rückkopplungspotentiale. In die sem Fall ist der Gitterkreis nicht stromdurch flossen, und es findet im Widerstand 19 kein Spannungsabfall statt, ausgenommen während ausgesprochenen Spitzen in der Summe der momentanen Rückkopplungspotentiale der beiden Schwingungen.
Liefert .das Element 35 einen genügenden Ausgleich, so kommen derartige Spitzen nicht vor, oder wenigstens -erden sie nicht genügend lange andauern, um ein: Schwingen mit. Signalfrequenz wäh- rend den positiven Halbperioden der Unter brechungsschwingung zu unterdrücken.
Wäh rend negativen Halbperioden hingegen wird die Gitterspannung bis und unter den Schwin- gungsabreisspunkt durch die Energie getrie ben, welche sich im auf die Unterbrechungs frequenz abgestimmten Kreis angesammelt bat. Sobald sich diese angesammelte Energie wieder verflüchtigt hat und die Gitterspan nung erneut anwächst bis -über -den Abreiss- punkt, erscheint wieder die Signalfrequenz.
Gleichgültig ab die Gittervorspannung Null oder negativ ist, wird die Signalschwingung mit der Unterbrechungsfrequenz angehalten und wieder angefacht, wobei im wesentlichen die gänzliche Unterdrückung der Signal schwingung während einer Halbperiode der Unterbrechungsfrequenz erreicht wird. Die in den Fig. 2 und 3 wiedergegebenen Oszillo- gramme zeigen, dass die Farm der Umhül lungskurve der Signalschwingung durch den Charakter des Widerstandselementes 35 regu liert werden kann.
Eine befriedigende Um hüllungskurve ist in Fig. 2, eine unbefrie digende, von einer ungenügenden Regulierung des Elementes 35 herrührende Form der Um hüllungskurve in F'ig. 3 dargestellt. Diese zwei Oszillogramme zeigen den Bereich der durch Regelung der Amplituden der beiden Schwingungsfrequenzen mittels des Elemen tes 35 und des Grades der Dämpfung in den Rückkopplungskreisen erreichbaren Formen der Umhüllungskurve an. Dieser Beeinflus sung sind natürlich Grenzen gesetzt.
Die Ausgangsspannung kann verwertet werden durch direktes Anschliessen der Belastung in den Punkten 41 und 42, Will man jedoch eine bessere Ausnützung oder eine bessere Re gulierung erzielen, so kann ein Verstärker zwischengeschaltet werden. Die effektive Dauer eines jeden Schwingungszuges mit Si gnalfrequenz ist um weniges kürzer als die Dauer einer Halbperiode der Unterbrechungs schwingung, was durch eine Frequenzver- änderung während des Auf- und Abbaues der Signalschwingung hervorgerufen wird. Die effektive Dauer der Signalspannung ist in Fig. 2 dargestellt.
Die Vorteile des oben beschriebenen Schwingungserzeugers über bekannte Generatoren von Signalspannungen von gewünschter Frequenz mit periodischen Unterbrechungen in beliebigem Rhythmus liegen in seiner Einfachheit, seinen geringen l1erstellungs- und Betriebskosten, welch letz teres wieder dem Auskommen ohne beweg liche Teile zu verdanken ist.
Tube generator for generating a periodic interrupted signal oscillation. The present invention relates to a tube generator for generating a periodically interrupted signal oscillation.
The tube generator according to the present invention is characterized in that two tuning circuits are arranged in the anode circuit of the generator tube, one of which is tuned to the desired frequency of the signal oscillation and the other to the desired frequency of the same, with both tuning circuits on the control grid Tube are coupled back, and that means for adjusting the strength of the feedback are provided for each of these tuning circles.
The accompanying drawing shows an exemplary embodiment of such a tube generator.
Fig. 1 is a schematic view of the generator.
Fig. 2 shows an oscillogram of a vibration generated with the generator of FIG. A form of the envelope curve that can be seen here is achieved when the generator is able to regulate the amplitude of the signal oscillation in a satisfactory manner.
Fig. 3 shows an oscillogram with a form of the envelope curve that occurs when the voltage regulation is insufficient.
The tube generator according to FIG. 1 has a vacuum tube 10 with a screen grid. The tube consists of a hot cathode 15, a control grid 14, a screen grid 1.3, an anode 11 and a pair of electron beam limiting plates 12 arranged between the anode 11 and the screen grid 13.
The cathode 15 is heated indirectly in the usual manner with a heating element. Instead of the beam tube shown, however, a tube with steep gain characteristics and without beam limiting plates could also be used. The anode circuit goes from the anode 11 through the turns 21 of a coil, through the turn 31 and part of a turn 32 of a second coil, brush 30 and a battery 50 back to the cathode 15. A capacitor 36 results together with the turns 31, 32 and 33 a tuning circuit which is tuned to the desired signal frequency, e.g. B. 1000 Hz, from is tuned.
A controllable capacitor 20 is connected in parallel to the winding 21 in order to form a tuning circuit which is based on the. Frequency can be set with which the signal oscillation is to be interrupted, e.g. B. 15 Hz. Thanks to the adjustability of the capacitor 20, its capacitance can be changed so that the oscillating circuit with the winding 21 can be matched to the desired interruption frequency.
The control grid circuit goes from the grid 14 through a high-resistance resistor 19, the potentiometer brush 24, through a resistor 23 and a winding 22 connected in parallel, through the potentiometer brush 39 and the resistor 38 back to the cathode 15. The control grid is not biased subject to a direct current source, but the signal frequency and:
the interruption frequency is fed back to the control grid, the degree of feedback being dependent on the setting of the brushes 24 and 39. The resistor 19 is intended to limit the grid current; the primary winding of an output transformer 40 is closed parallel to winding 31. In order to be able to limit the amplitude of the signal oscillation, a resistance element 35 with a falling voltage-resistance characteristic is connected in parallel with the winding 33 and in accordance with the position of the brush 34 with part of the winding 32. The element 35 can, for.
B. made of silicon carbide and has suitable dimensions and other properties in order to provide the desired resistance characteristic.
The part of the turn 32 to be switched on in the ano can be changed by adjusting the brush 30, the degree of the impedance connected in parallel with the element 35 by adjusting the brush 34. The flow of a direct current through the potentiometer resistor 38 is prevented by a capacitor 37 connected in series with this resistor.
It is now assumed that the feedback potentiometers are set in such a way that the desired feedback voltages are obtained from them, and further that the vibration generator is put into operation by connecting it to the battery. Since the initial resistance of element 35 is high, vibrations are immediately generated very quickly in both tuning circles. As the resistance of element 35 decreases again, the feedback goes back to a point where stability is achieved; after that has.
Element 35 the tendency to compensate for any changes affecting the amplitude of the signal oscillation. Such changes can, for example, from the load side, from the battery voltage and, within certain limits, from the gain in the tube; stir. A similar resistance element can be arranged in parallel with: the turn 21, in order to compensate for similar fluctuations in amplitude of the interruption oscillation.
Although it is advantageous to operate the vibration generator without grid bias, as shown in the drawing, satisfactory operation can also be achieved with a negative grid bias. If the grid bias voltage is zero, the signal is interrupted during the positive half-cycle of the interruption oscillation, while with a negative bias voltage it is interrupted during the negative half-cycle.
If the grid bias is zero, grid current flows during the positive half-cycle of the interruption oscillation, and if the ratio between the amplitudes of the signal and interruption oscillations is small enough, the voltage drop in the resistor 19 prevents one caused by the signal oscillation Change of the grid potential so that oscillation with signal frequency stops. With zero grid bias, no grid current flows during: the negative half-period: the interruption oscillation, and there is also no voltage drop in resistor 19.
The amplification of the tube is sufficient to maintain an oscillation at the signal frequency. If a negative bias voltage is applied to the control grid, the current voltage of the grid varies as a function of the feedback potentials. In this case, the grid circuit does not have current flowing through it, and there is no voltage drop in the resistor 19, except during pronounced peaks in the sum of the instantaneous feedback potentials of the two oscillations.
If the element 35 provides sufficient compensation, such peaks do not occur, or at least they do not last long enough for a: oscillation with. To suppress the signal frequency during the positive half-cycles of the interruption oscillation.
During negative half-periods, on the other hand, the grid voltage is driven up to and below the oscillation break-off point by the energy that has accumulated in the circle tuned to the interruption frequency. As soon as this accumulated energy has evaporated again and the grid voltage increases again to -above-the tear-off point, the signal frequency appears again.
Regardless of the grid bias voltage is zero or negative, the signal oscillation is stopped and re-ignited at the interruption frequency, with essentially the complete suppression of the signal oscillation is achieved during a half cycle of the interruption frequency. The oscillograms shown in FIGS. 2 and 3 show that the shape of the envelope curve of the signal oscillation can be regulated by the character of the resistance element 35.
A satisfactory envelope curve is shown in FIG. 2, an unsatisfactory form of the envelope curve in FIG. 2 resulting from insufficient regulation of the element 35. 3 shown. These two oscillograms show the range of the envelope curve forms that can be achieved by regulating the amplitudes of the two oscillation frequencies by means of the elemen tes 35 and the degree of damping in the feedback circuits. Of course, there are limits to this influence.
The output voltage can be used by directly connecting the load in points 41 and 42, but if you want to achieve better utilization or better regulation, an amplifier can be interposed. The effective duration of each oscillation train with signal frequency is slightly shorter than the duration of a half cycle of the interruption oscillation, which is caused by a frequency change during the build-up and decrease of the signal oscillation. The effective duration of the signal voltage is shown in FIG.
The advantages of the vibration generator described above using known generators of signal voltages of the desired frequency with periodic interruptions in any rhythm are its simplicity, its low production and operating costs, the latter of which is due to the fact that it does not have any moving parts.