DE1043542B - Generator fuer die Erzeugung einer Saegezahnspannung, welche durch die Ladung und die Entladung eines Kondensators entsteht - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen Generator für die Erzeugung einer Sägezahnspannung, welche durch die Ladung und die Entladung eines Kondensators entsteht, wobei die Spannung des Kondensators auf die Steuerelektrode eines Richtleiters einwirkt.

Anordnungen dieser Art sind bekannt unter der Bezeichnung »Miller-Integratoren«. Sie dienen dazu, die Vorderflanke einer Sägezahnspannung zu linearisieren. Diese Linearisierung ist erwünscht, wenn die Flanke eines Sägezahnimpulses für Zwecke der Modulationstechnik durch periodische Impulse abgetastet wird.

Bekannte Miller-Integratoren bestehen aus einer Elektronenröhre und einem Kondensator, der zwischen der Anode und dem Steuergitter der Röhre angeordnet ist. Zu dieser bekannten Anordnung gehört ferner ein elektronischer Schalter, dessen Schalt- und Sperrzustand durch einen Rechteckimpuls gesteuert wird. Im leitenden Zustand dieses Schalters hat das Gitter der Elektronenröhre ein negatives konstantes Steuerpotential, wodurch der Anodenstrom gering ist. In dieser Periode hat der zwischen Anode und Gitter angeordnete Kondensator den höchsten Wert seiner Ladecharakteristik. Beim Auftreten des Rechteckimpulses erreicht der Schalter seinen Sperizustand, und das negative Steuerpotential des Gitters wird abgeschaltet. Nach diesem Zeitpunkt beginnt der Kondensator seine Entladung über die Widerstände eines Entladestromkreises. Die fallende Spannungscharakteristik am Kondensator steuert die Röhre im Sinne eines zunehmenden Anodenstromes. Dieser bewirkt im Anodenwiderstand des Röhrenkreises einen Spannungsabfall, wodurch die Anodenspannung ebenfalls abnimmt. Die Spannung des mit der Anode verbundenen Kondensators ändert sich daher während des Entladevorgangs durch den Einfluß der Elektronenröhre. Durch diesen Vorgang wird die Exponentialcharakteristik des Kondensators linearisiert. Bei Unterbrechung des Rechteckimpulses wird die negative Steuerspannung der Röhre wieder angeschaltet, wodurch am Kondensator wieder die ursprüngliche konstante Spannung angelegt wird. Damit beginnt die Aufladung des Kondensators, dessen Ladespannung von der Röhre unbeeinflußt ist und daher eine Exponentialcharakteristik aufweist.

Bei einer solchen Einrichtung ist es auch bekannt, die Zeitdauer der Vorderflanke des Sägezahnes selbsttätig zu steuern. Diese Steuerung erfolgt durch ein einstellbares Signal, welches von der Entladespannung des Kondensators abgeleitet wird.

Die bekannten Anordnungen haben den Nachteil, daß die Rückflanke eines Sägezahnimpulses nicht beeinflußt werden kann. Eine Linearisierung und Ver-. änderung der Zeitdauer dieser Periode ist daher nicht Generator für die Erzeugung einer

Sägezahnspannung, welche durch

die Ladung und die Entladung

eines Kondensators entsteht

Anmelder:

Electric & Musical Industries Limited,
Hayes, Middlesex (Großbritannien)

Vertreter: Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,
Hannover, Göttinger Chaussee 76

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 3. Februar 1955 und 26. Januar 1956

Hugh Lyon. Mansford,

Uxbridge, Middlesex (Großbritannien),

ist als Erfinder genannt worden

möglich. Für die oszillographische Aufzeichnung von Kurven ist eine Beeinflussung der Impulsrückflanke zum Zweck der Linearisierung und der Veränderung der Periodendauer jedoch erwünscht.

Diese Nachteile werden vermieden, indem erfindungsgemäß die Rückflanke der Sägezahnspannung in einem Entladestromkreis linearisiert wird durch einen Richtleiter und einen Widerstand, der das Potential der Emissionselektrode des Richtleiters steuert.

An Hand der Zeichnung soll nachstehend ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sägezahngenerators beschrieben werden.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Kondensator bezeichnet, an welchem während des Betriebs der Anordnung der gewünschte Sägezahn erzeugt wird. Die Ausgangsspannung wird von den Ausgangsklemmen 2 und 3 abgenommen. Die Anordnung besteht aus drei Röhren 4, 5 und 6, welche, obwohl als Trioden dargestellt, auch Pentoden sein können. Die Röhre 4 wirkt abwechselnd als die Röhre eines Miller-Integrators und als Entladeröhre für den Kondensator 1, während die Röhren 5 und 6 einen Teil der Schaltanordnung bilden, welche den Kondensator für seinen Wechselbetrieb steuert. Die Röhren 5 und 6 sind über die Widerstände 7, 8, 9 und :10 miteinander derart verbunden, daß ein üblicher, bistabiler gleichstromgekoppelter Kippkreis gebildet wuxLJDer Widerstand 7 ist

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mit der positiven Klemme + HT der Anodenspannungsquelle verbunden. Die Anode der Röhre 5 ist mit der Anode der Röhre 4 über einen Widerstand 11 und einen Gleichrichter 12, der beispielsweise eine Kristalldiode sein kann, verbunden. Der Kondensator 1 verbindet die Anode mit der Steuerelektrode der Röhre 4. Die Steuerelektrode ist ferner über den Widerstand 13 mit der negativen Klemme—HT der Anodenspannungsquelle und mit der negativen Gittervorspannungsquelle 14 von z. B. — 10 V über einen Gleichrichter 15, der ebenfalls eine Kristalldiode sein kann, verbunden. Die Kathode der Röhre 4 ist mit der negativen .HT-Klemme über den Widerstand 16 und mit Masse über den Gleichrichter 17, z. B. eine Kristalldiode, verbunden. Die Steuerelektrode der Röhre 5 ist an die Verbindungsstelle der Widerstände 18 und 19, die die Anode der Röhre 4 mit der negativen HT-Klemme verbinden, angeschlossen. In der Praxis kann auch ein Kathodenverstärker eingeschaltet werden, um den Lastwiderstand der Widerstände 18 und 19 vom Kondensator 1 zu trennen. Darüber hinaus können auch andere Kathodenverstärker in der Schaltung vorgesehen sein.

Die dargestellte Anordnung ist eine selbsterregte und die zwei Phasen jedes Zyklus, in welchem die Vorder- und die Rückflanken eines Sägezahns erzeugt werden, werden durch die zwei Betriebszustände der bistabilen Schaltung gesteuert. In der ersten Phase ist die Röhre 5 gesperrt; ihr Anodenpotential hat seinen größten positiven Wert. Die Röhre 6 führt Strom und hält das gemeinsame Kathodenpotential der Röhren 5 und 6 auf einem höheren Wert als den des Steuergitters der Röhre 6. Der Kondensator 1 lädt sich über den Widerstand 11, die Diode 12 und den Widerstand 13 auf. Der Strom in dem Widerstand 11 ist um den Betrag des Stromes, der durch die Röhre 4 fließt, größer als der im Widerstand 13. Die Röhre 4, der Kondensator 1 und die damit verbundenen Schaltelemente arbeiten als ein sich selbst regulierender Miller-Kreis. Der Strom in der Röhre 4 ändert sich, und zwar derart, daß der Ladestrom für den Kondensator 1 konstant bleibt. Während dieser Phase bleibt das Potential an der Steuerelektrode der Röhre 4 über dem Vorspannungspotential 14, so daß die Diode 15 sperrt. Außerdem reicht der Strom in der Röhre4 aus, um die Diode 17 leitend zu halten, die eine kleine Impedanz zwischen Kathode und Masse darstellt. Der Potentialanstieg an der Ausgangsklemme 2 entsprechend der Aufladung des Kondensators 1 hat zur Folge, daß das Potential an der Steuerelektrode der Röhre 5 ansteigt, bis diese Röhre Strom führt.

Wenn die Röhre 5 Strom leitet, sinkt ihr Anodenpotential, und in der Röhre 6 und in der Diode 12 fließen keine Ströme. Das Potential an der Steuerelektrode der Röhre 4 fällt dann, bis die Diode 15 Strom führt. Dieser Potentialabfall an der Steuerelektrode von 4 wird von einer gleichen Veränderung an 2 begleitet, wodurch eine Stufe in Sägezahnform erzeugt wird. Hierauf wird dem Widerstand 13 nur über die Diode 15 ein Strom zugeführt, und die Steuerelektrode der Röhre 4 wird auf einem festen Potential gehalten. Dieses Potential hat eine solche A^erminderung des Kathodenstromes der Röhre 4 zur Folge, daß das Kathodenpotential fällt und die Diode 17 sperrt. Damit sind die Bedingungen für die zweite Phase des Zyklus hergestellt, während welcher der Kondensator 1 sich über die Röhre 4 entlädt, um die Rückflanke zu erzeugen. Der Entladekreis besteht aus den Schaltelementen 15, 1, 4 und 16. Das Kathodenpotential der Röhre 4 regelt sich nun selbst ein und bringt das Gitter-Kathoden-Potential auf einen Wert, der durch den Strom im Widerstand 16 bestimmt ist. Die Röhre 4 leitet somit infolge der Rückkopplung im Kathodenkreis durch den Widerstand 16, welcher zu diesem Zweck geeignet zu bemessen ist, einen konstanten Strom. Wenn sich der Kondensator 1 entlädt, fällt das Potential an der Steuerelektrode der Röhre 5, bis die Röhre 6 leitend wird und leitet damit die erste Phase des nächsten Zyklus ein.

ίο Es sei bemerkt, daß die Zustände des konstanten Stromflusses während der zwei Phasen des Zyklus durch Änderung der Werte der Widerstände 13 und 16 oder durch Potentialänderung an den negativen Enden -dieser Widerstände unabhängig voneinander verändert werden können. Wenn der letztere Weg gewählt wird, sind Mittel erforderlich, um die Potentiale an den negativen Enden der Widerstände 13 und 16 unabhängig voneinander und unabhängig von der negativen AnodenspannungsversorgungiTF für andere Teile der Anordnung, welche unverändert bleiben sollen, zu verändern. Damit können die Neigungen der Vorder- und der Rückflanken der erzeugten Sägezähne unabhängig voneinander verändert werden. Es ist möglich, die Dauer der Rückflanke größer zu machen als die der Vorderflanke. Durch Veränderung der Kapazität des Kondensators 1 körnten die Neigungen sowohl der Vorder- als auch der Rückflanke verändert werden. In der Zeichnung sind die Schaltelemente 1, 13 und 16 als veränderbar dargestellt.

Die beschriebene Schaltung kann in eine Schaltung mit nur einem Schaltkreis umgewandelt werden, wenn Fremdsteuerung erwünscht ist, wie es z. B. in Oszillographen der Fall ist. Die Fremdsteuerang basiert auf jeweils einer von zwei Stabilitätslagen oder sogenannten »Wartebedingungen«. Bei einem solchen Betrieb ist es erwünscht, die Abweichungen des Potentials an der Anode der Röhre 5 durch die Hinzufügung von zwei Begrenzungsdioden in bekannter Weise klein zti halten. Derartige Dioden sind gestrichelt dargestellt und mit 20 und 21 bezeichnet. Auf diese Weise werden ebenso dieAmplituden der Potentialabweichungen irgendwo in der Anordnung begrenzt, und darüber hinaus wird die Amplitude der erzeugten Sägezähne unabhängig von den Streukapazitäten gemacht.

Um den ersten Wartezustand herzustellen, wird Strom in die Verbindungsstelle der Widerstände 8 und 9 eingespeist und so das mittlere Potential an der Steuerelektrode der Röhre 6 angehoben. Damit wird die Röhre 5 auch dann gesperrt gehalten, wenn die Ladung des Kondensators 1 aufgehört hat, weil das Anodenpotential der Röhre 4 seine obere Grenze erreicht hat, die durch eine der eingefügten Dioden (die Maximal-Begrenzungsdiode 20) festgelegt wird. Der Zyklus wird damit an der positiven Spitze des Sägezahns unterbrochen. Die Steuerung der Anordnung für einen einzigen Betriebszyklus kann dadurch bewirkt werden, daß ein negativ gepolter Impuls an die Kathoden der Röhren 5 und 6 angelegt wird, der eine solche Größe aufweist, daß ein Strom in Röhre 5

fließt. .. .

Die zweite Wartestellung wird durch einen Strom hergestellt, welcher aus der Verbindungsstelle der Widerstände 8 und 9 fließt, um das mittlere Potential an der Steuerelektrode der Röhre 6 zu erniedrigen. Dieser Strom hält die Röhre 6 gesperrt, auch wenn die Entladung des Kondensators 1 aufgehört hat, weil die Diode 12 einen Strom von der Anode der Röhre S durchläßt, deren Potential durch die andere eingefügte Diode (die Minimalwert-Begrenzungsdiode 21) begrenzt wird. Hierbei wird der Zyklus an der nega-

tiven Spitze des Sägezahns unterbrochen. Eine Tastung der Anordnung zur Erzeugung eines einzigen Betriebszyklus kann bewirkt werden, indem an die Kathoden der Röhren 5 und 6 ein positiv gepolter Impuls angelegt wird, der derart groß ist, daß er den Stromfluß in der Röhre 5 sperrt.

Auch im selbsterregten Betrieb der Schaltung kann eine Synchronisierung durch Anlegen von Steuerimpulsen an die Kathoden der Röhren 5 und 6 bewirkt werden.

Der Wert des Widerstandes 11 ist derart zu wählen, daß der in die Anode der Röhre 4 eingespeiste Strom während der Ladungsphase begrenzt wird. Dieser Strom muß um den Betrag des Stromes, welcher durch die Röhre 4 fließt, größer sein, als der der zur Ladung des Kondensators 1 erforderlich ist. Ein zu großer Strom wird die Röhre 4 überlasten und gibt eine zu große Ladung des Kondensators 1. Ein zu kleiner Strom wird den Strom in der Röhre 4 auf einen Wert vermindern, welcher unter dem liegt, der die Diode 17 leitend erhält, und damit wird der Strom in der Röhre 4 aufhören zu fließen.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Generator für die Erzeugung einer Sägezahnspannung, welche durch die Ladung und die Entladung eines Kondensators entsteht, und bei dem die Spannung des Kondensators auf die Steuerelektrode eines Richtleiters einwirkt, welcher die Vorderflanke der Sägezahnspannung linearisiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückflanke der Sägezahnspannung in einem Entladestromkreis linearisiert wird durch einen Richtleiter (4) und einen Widerstand (16), der das Potential der Emissionselektrode des Richtleiters steuert.

   2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Emissionselektrode des Richtleiters (4) und einer Vorspannung ein Gleichrichter (17) angeordnet ist, der während der Entladung des Kondensators (1) den Stromfluß sperrt und während der Ladung des Kondensators stromleitend ist.

   3. Generator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lade- und Entladeperioden des Kondensators (1) durch einen Multivibrator (5, 6) gesteuert werden und daß zwischen dem Multivibrator und dem Kondensator (1) ein Gleichrichter (12) angeordnet ist, über den der Kondensator geladen wird und der während der Entladung des Kondensators den Ladestromkreis vollständig unterbricht.

   4. Generator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichrichter (12) mit der Anode einer Röhre (5) des Multivibrators verbunden ist und daß die Steuerelektrode dieser Röhre an den Abgriff eines Spannungsteilers (18,19) angeschlossen ist, welcher zwischen der Anode dieser Röhre und einem Punkt bestimmten festen Potentials (-AT) angeordnet ist.

   5. Generator nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sägezahnspannung an einem veränderlich einstellbaren Kondensator (1) gebildet wird, der zwischen der Steuer- und der Auffangelektrode des Richtleiters (4) angeordnet ist.

   6. Generator nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Steuer- und der Emissionselektrode des die Kondensator-Spannung beeinflussenden Richtleiters (4) veränderlich einstellbare Widerstände (13, 16) angeordnet sind.

   7. Generator nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer Steuerelektrode des die Kondensatorspannung beeinflussenden Richtleiters (4) und einer Vorspannung ein Gleichrichter (15) angeordnet ist, der während der Ladung des Kondensators den Stromfluß sperrt und während der Entladung des Kondensators stromleitend ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Electronic Engineering, März 1953, S. 94 bis 97.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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