DE1118255B - Circuit arrangement for generating saw tooth-shaped voltages with an exactly linear rise - Google Patents

Description

Schaltungsanordnung zur Erzeugung sägezahnförmiger Spannungen mit exakt zeitlinearem Anstieg Die Erzeugung einer zeitlinear ansteigenden Spannung (im folgenden Ablenkspannung genannt), wie sie z. B. zur Zeitablenkung in Elektronenstrahloszillographen benötigt wird, erfolgt auf Grund des Prinzips, daß sich die Spannung u, an einem Kondensator 1 (Fig. 1) linear mit der Zeit ändert, wenn der Ladestrom i. durch den Kondensator konstant ist. Es ist dann u,=i,/C - t. Circuit arrangement for generating sawtooth-shaped voltages with an exactly time-linear rise. B. is needed for time diversion in electron beam oscilloscope, takes place on the basis of the principle that the voltage u on a capacitor 1 (Fig. 1) changes linearly with time when the charging current i. is constant through the capacitor. Then u, = i, / C - t.

Es sind verschiedene Schaltungen bekannt, die zur Erzeugung eines konstanten oder annähernd konstanten Ladestromes dienen. Man kann nach Fig. 2 den Kondensator 2 über einen Widerstand 3 an eine konstante Spannung U anschließen. Der Ladestrom i,, ist dann näherungsweise konstant, solange u, klein gegen U bleibt. Der Nachteil dieser Anordnung ist, daß bei einigen Anforderungen an die Linearität der Ablenkspannung u, ein Vielfaches der gewünschten Ablenkspannungsamplitude als Speisespannung benötigt wird. Diesem Umstand kann man dadurch begegnen, daß man nach Fig. 3 die Reihenschaltung aus Kondensator 4 und Widerstand 5 nicht an eine konstante Speisespannung, sondern an eine veränderliche Spannung legt, die hier zunächst durch die Reihenschaltung zweier Generatoren 6 und 7 dargestellt ist. Einer der Generatoren habe eine Klemmenspannung, die stets gleich der Ablenkspannung u, sei, der andere habe die konstante Klemmenspannung uL. Dann liegt am Ladewiderstand 5 stets die konstante Ladespannung UZ, wodurch auch der Ladestrom i, konstant gehalten wird. Hierdurch wird aber die Ablenkspannung u, vollständig linear. Soll die Anstiegsgeschwindigkeit von u, geändert werden, so kann dieses (außer durch Umschalten der Kapazität C) durch Ändern des Widerstandes 5 oder durch Ändein der Ladespannung UZ erfolgen. In beiden Fällen ändert sich der Ladestrom i,. Soll hierbei die Linearität der Ablenkspannung u, erhalten bleiben, so muß die Leerlaufspannung des Generators 6 unabhängig von der Größe des Ladestromes i, erhalten bleiben. Soll zusätzlich die Größe des Ladestromes i, umgekehrt proportional dem Widerstand 5 sein, d. h. die Ladespannung UZ unabhängig von der Größe des Ladestromes i, konstant bleiben, dann muß die Reihenschaltung der beiden Generatoren 6 und 7 einen hinreichend kleinen Innenwiderstand haben.Various circuits are known which are used to generate a serve constant or approximately constant charging current. You can according to Fig. 2 the Connect capacitor 2 to a constant voltage U via a resistor 3. The charging current i ,, is then approximately constant as long as u, remains small compared to U. The disadvantage of this arrangement is that with some linearity requirements the deflection voltage u, a multiple of the desired deflection voltage amplitude as Supply voltage is required. This fact can be countered by according to Fig. 3, the series circuit of capacitor 4 and resistor 5 is not connected to one constant supply voltage, but to a variable voltage that applies here is initially shown by the series connection of two generators 6 and 7. One of the generators have a terminal voltage that is always equal to the deflection voltage u, let the other have the constant terminal voltage uL. Then it is due to the charging resistor 5 always the constant charging voltage UZ, which also keeps the charging current i constant will. As a result, however, the deflection voltage u becomes completely linear. Should be the rate of rise changed by u, this can be done (except by switching the capacitance C) by changing the resistor 5 or by changing the charging voltage UZ. In both cases the charging current i, changes. The aim here is the linearity of the deflection voltage u, are retained, the open circuit voltage of the generator 6 must be independent of the size of the charging current i, are retained. Should also be the size of the charging current i, be inversely proportional to resistor 5, i.e. H. the charging voltage UZ independent of the size of the charging current i, remain constant, then the series connection must of the two generators 6 and 7 have a sufficiently small internal resistance.

Es sind Schaltungen bekannt, die der Fig.3 annähernd entsprechen. Bei der Schaltung nach Fig. 4 z. B. wird der Generator 6 aus Fig. 3 durch einen Katodenverstärker aus Röhre 10 und Widerstand 11 nachgebildet und der Generator 7 aus Fig. 3 durch einen Kondensator 12. Mit dieser Schaltung ist erstens kein vollständig linearer Anstieg der Ablenkspannung u, zu erreichen, da die Verstärkung des Katodenverstärkers kleiner als 1 ist. Zweitens ist die Schaltung für langsam verlaufende Ablenkspannungen wegen der endlichen realisierbaren Größe der Kapazität 12 unbrauchbar. Drittens ist sie für periodisch getriggerte Ablenkspannungen unbrauchbar, da die Ladespannung durch die kapazitive Kopplung über den Kondensator 12 hierbei von der Frequenz bzw. dem Tastverhältnis abhängen würde.Circuits are known which approximately correspond to FIG. In the circuit of FIG. 4, for. B. the generator 6 of Fig. 3 by a Cathode amplifier from tube 10 and resistor 11 and the generator 7 from FIG. 3 by a capacitor 12. Firstly, this circuit is not complete linear increase in deflection voltage u, to be achieved because the gain of the cathode amplifier is less than 1. Second is the circuit for slow moving deflection voltages unusable because of the finite realizable size of the capacity 12. Third it is useless for periodically triggered deflection voltages because the charging voltage by the capacitive coupling via the capacitor 12 in this case from the frequency or would depend on the duty cycle.

Es ist auch bekannt, den Kondensator 12 in Fig. 4 durch eine Glimmlampe zu ersetzen, wodurch die unter zweitens und drittens genannten Nachteile entfallen, der unter erstens genannte Nachteil jedoch bestehenbleibt.It is also known to replace the capacitor 12 in FIG. 4 by a glow lamp to replace, which eliminates the disadvantages mentioned under second and third, the disadvantage mentioned in the first place, however, remains.

Es ist weiter eine Schaltung nach Fig. 5 bekannt. Hierbei wird der Generator 6 aus Fig. 3 durch eine aus den Röhren 15 und 16 bestehende Verstärkerschaltung gebildet, die vom Gitter Röhre 15 zur Anode Röhre 16 die Verstärkung 1 haben muß. Der Generator 7 aus Fig. 3 wird durch die Potentialdifferenz zwischen dem Gitter der Röhre 15 und der Anode der Röhre 16 gebildet. Mit dieser Schaltung läßt sich zwar ein vollständig linearer Anstieg der Spannung u, erreichen, und es entfallen auch die übrigen für die Schaltung Fig. 4 genannten Nachteile. Jedoch ,stellt hier der Ladestrom i, - zwar nicht wechselstrommäßig, aber gleichstrommäßig - eine Belastung der Anode Röhre 16 dar. Das hat zur Folge, daß sich bei Änderung des Ladewiderstandes 14 der Ladestrom i, nicht nur infolge dieser Widerstandsänderung, sondern auch infolge einer Ladespannungsänderung ändert, da die Forderung nach geringem Innenwiderstand der Reihenschaltung der beiden Generatoren in Fig. 13 hier nicht erfüllt ist. Eine zu große gleichstrommäßige Belastung der Anode Röhre 16 durch den Ladestron i, könnte zudem das Potential dieser Anode so stark ändern, daß der Arbeitspunkt der Röhre 16 unerwünscht stark verschoben würde, wodurch sie nicht mehr einwandfrei als Verstärker arbeiten würde.A circuit according to FIG. 5 is also known. Here the Generator 6 from FIG. 3 by an amplifier circuit consisting of the tubes 15 and 16 formed, which must have the reinforcement 1 from the grid tube 15 to the anode tube 16. The generator 7 of Fig. 3 is determined by the potential difference between the grid the tube 15 and the anode of the tube 16 are formed. With this circuit can although a completely linear increase in the voltage u can be achieved, and it is omitted also the other disadvantages mentioned for the circuit in FIG. However, put here the charging current i, - although not in terms of alternating current, but in terms of direct current - a load the anode tube 16. This has the consequence that when changing the charging resistance 14 the charging current i, not only as a result of this change in resistance, but also as a result a change in the charging voltage, since the requirement for low internal resistance the series connection of the two generators in FIG. 13 is not fulfilled here. One too great direct current load on the anode tube 16 by the Ladestron i, could also change the potential of this anode so much that the working point of the tube 16 would be shifted undesirably, so that it is no longer effective as an amplifier would work.

Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung sägezahnförmiger Spannungen mit exakt zeitlinearem Anstieg unter Verwendung einer Reihenschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators, bei der eine konstante Spannung am Widerstand und damit ein konstanter Ladestrom für den Kondensator mittels einer aus zwei Elektronenröhren bzw. Transistoren bestehenden rückgekoppelten Gleichstromverstärkerschaltung mit dem Verstärkungsfaktor 1 erzeugt wird, und die Nachteile der bekannten Schaltungen werden dadurch vermieden, daß die Ausgangsspannung der Gleichstromverstärkerschaltung der Reihenschaltung aus dem Widerstand und dem Kondensator über eine Katodenstufe zugeführt wird und daß die Sägezahnspannung in an sich bekannter Weise an dem Verbindungspunkt zwischen Widerstand und Kondensator, der gleichzeitig an die Steuerelektrode der ersten Stufe des Gleichstromverstärkers angeschlossen ist, oder an der Katode dieser ersten Stufe abgenommen wird.The invention relates to a circuit arrangement for generating sawtooth-shaped voltages with an exactly linear rise using a Series connection of a resistor and a capacitor, in which a constant Voltage across the resistor and thus a constant charging current for the capacitor by means of a feedback direct current amplifier circuit consisting of two electron tubes or transistors is generated with the gain factor 1, and the disadvantages of the known circuits are thereby avoided that the output voltage of the DC amplifier circuit the series connection of the resistor and the capacitor via a cathode stage is supplied and that the sawtooth voltage in a known manner at the connection point between resistor and capacitor, which is simultaneously connected to the control electrode of the first stage of the DC amplifier is connected, or at the cathode of this first stage is removed.

Die Schaltung soll an Hand der Fig. 6 beschrieben werden. Sie entspricht in ihrer Wirkung vollständig der Prinzipschaltung aus Fig. 3. Wie bei der Schaltung in Fig. 5 wird der Generator 6 aus Fig. 3 durch die Verstärkerschaltung aus den Röhren 19 und 20 gebildet. Die Verstärkung vom Gitter Röhre 19 zur Anode Röhre 20 kann durch Verändern des die Katodenkopplung der Röhre 19 und 20 bildenden Netzwerkes eingestellt werden, wie es z. B. in Fig. 6 durch die Widerstände 21 und 22 geschieht. Der Generator 7 aus Fig. 3 wird, ebenfalls wie bei der Schaltung Fig.5, durch den Potentialunterschied zwischen der Anode Röhre 20 und dem Gitter Röhre 19 gebildet. Dieser Potentialunterschied kann durch Ändern des Gitterpotentials der Röhre 20 (z. B. durch das Potentiometer 23 in Fig. 6) in weiten Grenzen geändert werden, ohne daß sich dabei die Verstärkung der Schaltung ändert. Die Anode der Röhre 20 ist nun über eine Katodenstufe Röhre 24 an den Ladewiderstand 18 gekoppelt, wodurch der obenerwähnte niedrige Innenwiderstand der Reihenschaltung der beiden Generatoren in Fig. 3 realisiert wird und die Nachteile der Schaltung nach Fig. 6 vermieden werden. Der Ladestrom i, wird nun von der Katodenstufe geliefert; er kann in weiten Grenzen durch Wahl des Widerstandes 18 geändert werden, ohne daß sich die Ladespannung UL wesentlich ändert und ohne daß eine Rückwirkung auf die Anode der Röhre 20 erfolgt. Ebenso kann die Ladespannung UL durch Einstellen des Potentiometers 23 in weiten Grenzen geändert werden, ohne daß der damit sich ändernde Ladestrom i, die Anode Röhre 20 gleichstrommäßig belastet.The circuit will be described with reference to FIG. In its effect, it corresponds completely to the basic circuit from FIG. 3. As with the circuit in FIG. 5, the generator 6 from FIG. 3 is formed by the amplifier circuit from the tubes 19 and 20. The gain from the grid tube 19 to the anode tube 20 can be adjusted by changing the network forming the cathode coupling of the tubes 19 and 20, as shown e.g. B. happens in Fig. 6 through the resistors 21 and 22. The generator 7 from FIG. 3, also as in the circuit of FIG. 5, is formed by the potential difference between the anode tube 20 and the grid tube 19. This potential difference can be changed within wide limits by changing the grid potential of the tube 20 (for example by means of the potentiometer 23 in FIG. 6) without changing the gain of the circuit. The anode of the tube 20 is now coupled to the charging resistor 18 via a cathode stage tube 24, whereby the above-mentioned low internal resistance of the series connection of the two generators in FIG. 3 is realized and the disadvantages of the circuit according to FIG. 6 are avoided. The charging current i is now supplied by the cathode stage; it can be changed within wide limits by selecting the resistor 18 without the charging voltage UL changing significantly and without any reaction on the anode of the tube 20. Likewise, the charging voltage UL can be changed within wide limits by setting the potentiometer 23, without the charging current i, which changes as a result, loading the anode tube 20 with direct current.

Die Verstärkung kann nun (z. B. durch den Widerstand 21) so eingestellt werden, daß die Ladespannung UL während des Anstiegs der Ablenkspannung u, konstant bleibt, wodurch sich ein vollständig linearer Anstieg von u, ergibt. Durch Verändern dieser Einstellung können Krümmungen der Ablenkspannung u, nach beiden Seiten erzeugt werden, wodurch gegebenenfalls Linearitätsfehler nachfolgender Schaltungsteile ausgeglichen werden können.The gain can now be set (e.g. by means of the resistor 21) in such a way that the charging voltage UL remains constant during the rise in the deflection voltage u i, which results in a completely linear rise in u i. By changing this setting, curvatures of the deflection voltage u, can be generated on both sides, whereby linearity errors in subsequent circuit parts can be compensated for if necessary.

Eine mögliche Anwendung der Schaltung ist die Erzeugung von Ablenkspannungen z. B. für Elektronenstrahloszillographen. Die Schaltung kann z. B. durch rechteckförmige Spannungsimpulse geeigneter Amplitude und Dauer über eine Diode 25 einmalig oder periodisch gesteuert werden und liefert A blenkspannungen, deren Anstiegsgeschwindigkeit unabhängig voneinander durch Verändern des Kondensators 17, des Widerstandes 18 und der Einstellung des Potentiometers 23 (z. B. zur Feineinstellung oder zur Eichung) verändert werden kann und deren Linearität durch Einstellen der Verstärkung (z. B. über Widerstand 21) geändert werden kann.One possible application of the circuit is the generation of deflection voltages z. B. for electron beam oscillographs. The circuit can e.g. B. by rectangular Voltage pulses of suitable amplitude and duration via a diode 25 once or are controlled periodically and provides deflection voltages, their rate of rise independently of one another by changing the capacitor 17, the resistor 18 and the setting of the potentiometer 23 (e.g. for fine adjustment or calibration) can be changed and its linearity can be changed by adjusting the gain (e.g. B. via resistor 21) can be changed.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung sägezahnförmiger Spannungen mit exakt zeitlinearem Anstieg unter Verwendung einer Reihenschaltung eines Widerstandes und eines Kondensators, bei der eine konstante Spannung am Widerstand und damit ein konstanter Ladestrom für den Kondensator mittels einer aus zwei Elektronenröhren bzw. Transistoren bestehenden rückgekoppelten Gleichstromverstärkerschaltung mit dem Verstärkungsfaktor 1 erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung der Gleichstromverstärkerschaltung (19/20) der Reihenschaltung aus dem Widerstand (18) und dem Kondensator (17) über eine Katodenstufe (24) zugeführt wird und daß die Sägezahnspannung in an sich bekannter Weise an dem Verbindungspunkt zwischen Widerstand (18) und Kondensator (17), der gleichzeitig an die Steuerelektrode der ersten Stufe (19) des Gleichstromverstärkers angeschlossen ist, oder an der Katode dieser ersten Stufe (19) abgenommen wird. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Spannung (UL) am Widerstand (18) durch Ändern des Arbeitspunktes der Gleichstromverstärkerschaltung (19/20), vorzugsweise mit einem Potentiometer (23), verändert werden kann, ohne daß sich hierbei die Verstärkung der Gleichstromverstärkerschaltung (19/20) ändert. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearität der sägezahnförmigen Spannung durch Einstellen der Verstärkung der Gleichstromverstärkerschaltung (19/20), vorzugsweise mittels eines Widerstandes (21), beeinflußbar ist, wodurch auch vom zeitlinearen Verlauf abweichende Spannungsverläufe an dem Kondensator (17) erzeugt werden können. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1041591; »Radio-Mentor«, 1952, H. PATENT CLAIMS: 1. Circuit arrangement for generating sawtooth-shaped Voltages with an exactly linear rise using a series connection a resistor and a capacitor with a constant voltage across the resistor and thus a constant charging current for the capacitor by means of one of two electron tubes or transistors with existing feedback direct current amplifier circuit the gain factor 1 is generated, characterized in that the output voltage the DC amplifier circuit (19/20) of the series connection of the resistor (18) and the capacitor (17) via a cathode stage (24) and that the sawtooth voltage in a manner known per se at the connection point between Resistor (18) and capacitor (17), which are simultaneously connected to the control electrode of the first stage (19) of the DC amplifier is connected, or at the cathode this first stage (19) is removed. 2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the size of the voltage (UL) across the resistor (18) by Changing the operating point of the DC amplifier circuit (19/20), preferably with a potentiometer (23) can be changed without affecting the gain the DC amplifier circuit (19/20) changes. 3. Circuit arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the linearity of the sawtooth voltage by adjusting the gain of the DC amplifier circuit (19/20), preferably by means of a resistor (21) can be influenced, whereby also from the time-linear Course deviating voltage curves can be generated on the capacitor (17). Documents considered: German Auslegeschrift No. 1041591; »Radio Mentor«, 1952, H. 2, S. 68.2, p. 68.