DE550866C - Arrangement for displaying, measuring or amplifying small current impulses by means of electron tubes, in which the current to be measured is used in whole or in part to heat the cathode and which work in the saturation area - Google Patents

Description

Anordnung zum Anzeigen, Messen oder Verstärken kleiner Stromimpulse mittels Elektronenröhren, bei denen der zu messende Strom ganz oder teilweise zur Heizung der Kathode verwandt wird, und die im Sättigungsgebiet arbeiten Zur Messung von Stromimpulsen und Wechselströmen ist es bekannt, diese Ströme der Glühkathode einer Elektronenröhre zuzuführen. Die Ströme bewirken eine wechselnde Heizung der zweckmäßigerweise vorgeheizten Kathode und bedingen dadurch eine wechselnde Elektronenemission. Durch diese Elektronenemission ändert sich der im Anodenkreise der Elektronenröhre fließende, von einer Stromquelle gelieferte Strom.Arrangement for displaying, measuring or amplifying small current pulses by means of electron tubes, in which the current to be measured is wholly or partially used Heating the cathode is used, and working in the saturation area for measurement of current pulses and alternating currents, these currents of the hot cathode are known to be fed to an electron tube. The currents cause alternating heating of the expediently preheated cathode and thereby cause an alternating electron emission. This electron emission changes that in the anode circuit of the electron tube flowing electricity supplied by a power source.

Der Wirkungsgrad derartiger Anordnungen war recht schlecht; und @es war nur möglich, Meßströme verhältnismäßig großer Stärke festzustellen und zu messen.The efficiency of such arrangements was quite poor; and @es it was only possible to determine and measure measuring currents of relatively great strength.

Eine Verbesserung des Verfahrens erreichte man dadurch, daß man versuchte, eine eindeutige Abhängigkeit des Anodenstromes von den Meßströmen, d. h. den die Kathode heizenden Strömen, zu erzielen. Eine eindeutige Beziehung liegt nämlich nur dann vor, wenn sämtliche von der Kathode emittierte Elektronen an die Anode gelangen (Sättigungsstrom) und damit von dem im Anodenkreis liegenden bzw. mit dem Anodenkreis verbundenen Meßinstrument angezeigt werden. Man erreichte dies dadurch, daß man die Anodenspannung größer als die Sättigungsspannung machte.An improvement in the process was achieved by trying to a clear dependence of the anode current on the measuring currents, d. H. the the Cathode heating currents, to achieve. There is a clear relationship only before when all electrons emitted by the cathode are sent to the anode (saturation current) and thus from the one in the anode circuit or with the Connected to the anode circuit. This was achieved by that one made the anode voltage greater than the saturation voltage.

Wollte man schwache '-NIeßströme messen, so genügte es nicht, in einfacher Weise in den Anodenkreis ein Meßinstrument einzuschalten, sondern es war eine weitere Verstärkung erforderlich. Um diese Verstärkung vornehmen zu können, mußte man in den Anodenkreis Widerstände zur Ankopplung der folgenden Röhre einschalten. Zur optimalen Anpassung des Anodenkreises an den folgenden Gitterkreis war man gezwungen, in den Anodenkreis der Meßröhre verhältnismäßig hohe Widerstände 12Q einzuschalten. Die Einschaltung dieser hohen Widerstände bedingte jedoch bei gegebener Spannung der Anodenbatterie ein starkes Sinken der zwischen Anode und Kathode liegenden Spannung. Diese Spannung sank dann unter den Wert der Sättigungsspannung. Um jedoch mit der an der Röhre liegenden Spannung E" über der Sättigungsspannung Es zu bleiben, mußte man die Spannung E't der Anodenspannungsspule nicht unerheblich erhöhen und kam dadurch auf Spannungen von vielen Hundert Volt, welche im Betrieb Gefahren mit sich brachten. Grundbedingung für eindeutiges Arbeiten der Anordnung ist also, daß im Sättigungsgebiet gearbeitet wird. Zwi-. schen Sättigungsstrom IS, Sättigungsspannung E'S, Anodenspannung E" und dem maximal noch zulässigen Wert für den äußeren Widerstand 12a zur Erfüllung der vorstehenden Sättigunsbedingung, den man zweck-Z> mäßig durch Grenzwiderstand Rgy bezeichnet, besteht folgende Beziehung: Gemäß der Erfindung wird bei einer Anordnung zum Anzeigen, Messen und Verstärken kleiner Stromimpulse mittels Elektronenröhren, bei denen der zu messende Strom ganz oder teilweise zur Heizung der Kathode verwandt wird, und die im Sättigungsgebiet arbeiten, durch Herabsetzung des Heizstromes und damit auch des Sättigungsstromes IS der äußere Widerstandswert Ra mindestens in die Größenordnung i o6 Ohm gebracht, und es bleibt auch für SpannungenEb der Anodenspannungsquelle von weniger als 400 Volt die Sättigungsbedingung erfüllt.If one wanted to measure weak Iess currents, it was not enough to simply connect a measuring instrument to the anode circuit, but further amplification was required. In order to be able to carry out this amplification, one had to switch resistors into the anode circuit in order to couple the following tube. In order to optimally adapt the anode circle to the following grid circle, it was necessary to switch on relatively high resistances 12Q in the anode circle of the measuring tube. However, switching on these high resistances caused the voltage between the anode and cathode to drop sharply at a given voltage of the anode battery. This voltage then fell below the value of the saturation voltage. However, in order to keep the voltage E "on the tube above the saturation voltage Es, the voltage E't of the anode voltage coil had to be increased not insignificantly and this resulted in voltages of many hundreds of volts, which were dangerous during operation The arrangement is therefore clearly working in the saturation area. Between saturation current IS, saturation voltage E'S, anode voltage E "and the maximum permissible value for the external resistance 12a to meet the above saturation condition, which is appropriate denoted by the limit resistance Rgy, there is the following relationship: According to the invention, in an arrangement for displaying, measuring and amplifying small current pulses by means of electron tubes, in which the current to be measured is used in whole or in part for heating the cathode and which work in the saturation area, by reducing the heating current and thus also the saturation current IS the external resistance value Ra is at least in the order of magnitude of i o6 ohms, and the saturation condition remains fulfilled even for voltages Eb of the anode voltage source of less than 400 volts.

In den Fig. i und 2 sind Schaltungsbeispiele einer Meßanordnung gemäß -der Erfindung gegeben. In der Fig. i ist i ein Elektronenrohr. in welchem sich der Glühfaden 2 und die Anode 3 befinden. Der Glühfaden 2 wird durch die Batterie q. über einen Regulierwiderstand 5 und die Sekundärspule 6 eines Transformators 7 geheizt. Der Anodenkreis wird gebildet durch die Anodenbatterie 8 und den äußeren Widerstand Ra- An den Punkten 9 und 1o werden die Spannungsschwankungen auf seinen weiteren Verstärker oder ein Meßgerät übertragen. Der zu messende Strom wird an die Punkte i i und 12 der Eingangswicklung 13 des Übertragers 7 gelegt. Die Stromschwankungen überlagern sich dem von der Heizbatterie q. gelieferten Strom und, rufen dadurch Schwankungen in der Elektronenemission der Glühkathode hervor. Durch den Widerstand 5 wird die Heizung der Kathode so eingestellt, daß auch bei den größten an i i und 12 zugeführten: Meßströmen alle von der Glühkathode 2 emittierten Elektronen an die Anode 3 gelangen, auch wenn die Spannung der Anodenbatterie 8 weniger als 400 Volt beträgt und der Anodenwiderstand R" größer als rosOhm ist. Durch geeignete Wahl der Anodenspannung erreicht man eine Anpassung zwischen dem inneren Widerstand Ri der Elektronenröhre i und dem äußeren Widerstand Ra.In Figs. I and 2 are circuit examples of a measuring arrangement according to - Given the invention. In Fig. I, i is an electron tube. in which the filament 2 and the anode 3 are located. The filament 2 is run by the battery q. Via a regulating resistor 5 and the secondary coil 6 of a transformer 7 heated. The anode circuit is formed by the anode battery 8 and the outer one Resistance Ra- At points 9 and 1o the voltage fluctuations are reduced to its another amplifier or a measuring device. The current to be measured is on the points i i and 12 of the input winding 13 of the transformer 7 are placed. The power fluctuations are superimposed on that of the heating battery q. supplied electricity and, call through it Fluctuations in the electron emission of the hot cathode. Through the resistance 5, the heating of the cathode is set so that even with the largest at i i and 12 supplied: measuring currents all electrons emitted by the hot cathode 2 to the anode 3 arrive even if the voltage of the anode battery 8 is less than 400 Volts and the anode resistance R "is greater than rosOhm. By suitable By choosing the anode voltage, you can achieve an adjustment between the internal resistance Ri of the electron tube i and the external resistance Ra.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 2. Hier ist eine Elektronenröhre mit Gitter verwandt. In der Elektronenröhre i befindet sich die Glühkathode 2, die Anode 3 und das Gitter 15. Die Glühkathode 2 wird von der Heizbatterie ¢ über den Heizwiderstand 5 und die Drosselspule 16 geheizt. Der Anodenkreis wird gebildet durch die Anodenbatterie 8 und den äußeren Widerstand Ra. An den Punkten 9 und r o, an welchen Spannungsschwankungen auftreten, wird entweder ein Meßinstrument oder aber ein weiterer Verstärker angeschaltet. Das Gitter 15 kann beispielsweise bei 17 mit der Anodenbatterie 8 verbunden sein, so daß es eine bestimmte Vorspannung bekommt. Durch verschiedene Werte der Vorspannungen des Gitters oder der Anodenspannungen kann der innere Widerstand Ri der Röhre dem äußeren Widerstand Ra zwecks günstigster Leistungsabgabe angepaßt werden. Die zu messenden Wechselströme, beispielsweise die Ströme m einem Antennenkreis, werden bei dem Beispiel der Fig.2 direkt dem Glühfaden zugeführt. Die Antenne 17 ist mit dem Glühfaden 2 direkt verbunden. Der Antennenstrom fließt also von der Antenne -17 über den Punkt 18 zum Glühdraht 2, von da zum Punkt 19 durch die Kapazität 2o zum Punkt 21 und von dort über die Selbstinduktionsspule 22 und den Kondensator 23 zur Erde. Zwischen die Punkte 18 und 21 ist eine Drosselspule 16 geschaltet, welche den hochfrequenten Strom zwingt, seinen Weg über den Glühdraht 2 zu nehmen, während der von der Batterie q. gelieferte Vorheizungsstrom über die Drossel 16 fließt.A further exemplary embodiment is shown in FIG. 2. An electron tube with a grid is used here. The hot cathode 2, the anode 3 and the grid 15 are located in the electron tube i. The hot cathode 2 is heated by the heating battery [via the heating resistor 5 and the choke coil 16]. The anode circuit is formed by the anode battery 8 and the external resistor Ra. At points 9 and r o, at which voltage fluctuations occur, either a measuring instrument or a further amplifier is switched on. The grid 15 can be connected to the anode battery 8, for example at 17, so that it is given a certain bias. The internal resistance Ri of the tube can be matched to the external resistance Ra for the purpose of the most favorable power output by means of different values of the bias voltages of the grid or the anode voltages. The alternating currents to be measured, for example the currents in an antenna circuit, are fed directly to the filament in the example of FIG. The antenna 17 is directly connected to the filament 2. The antenna current thus flows from antenna -17 via point 18 to filament 2, from there to point 19 through capacitance 2o to point 21 and from there via self-induction coil 22 and capacitor 23 to earth. Between the points 18 and 21, a choke coil 16 is connected, which forces the high-frequency current to take its way over the filament 2, while the battery q. supplied preheating current flows through the throttle 1 6 .

Bei der Messung sehr schwacher Wechselströme können Schwankungen in der Vorheizung der Elektronenröhren störend wirken. Man kann diese Störungen dadurch ausschalten, daß man eine Kompensationsschaltung anwendet, wie sie beispielsweise in der Fig. 3 gezeigt ist. Zwei Elektronenröhren 24 und 25 bilden zwei Zweige einer Brgckenanordnung, deren beide anderen Zweige durch ihre Anodenwiderstände 26 und 27 gebildet werden. Die beiden Verstärkerröhren 2¢ und 25 werden gemeinsam aus der Batterie 28 vorgeheizt, während nur der Röhre 2q. der Meßstrom über den übertrager 29 zugeführt wird. Zwei Drosselspulen 3o und 31 verhindern, daß der Meßstrom auch an die Glühkathode der Röhre 25 gelangt. Die beiden Anoden 32 und 33 sind durch deii Brückenwiderstand 3 q. miteinander verbunden. An den Punkten 35 und 36 werden die Spannungsschwankungen abgenommen, die durch den Meßstroin bedingt sind. Beiden Brückenzweigen gemeinsam sind dagegen die Spannungsänderungen, die durch Schwankungen der Vorheizung aus der Batterie 28 bedingt sind und die an den Punkten 35 und 36 nicht in Erscheinung treten.When measuring very weak alternating currents, fluctuations in the pre-heating of the electron tubes have a disruptive effect. You can get these disruptions through this turn off that one applies a compensation circuit, such as for example is shown in FIG. Two electron tubes 24 and 25 constitute two branches of one Bridge arrangement, the other two branches of which by their anode resistors 26 and 27 are formed. The two amplifier tubes 2 ¢ and 25 are taken together from the Battery 28 preheated while only tube 2q. the measuring current through the transformer 29 is supplied. Two choke coils 3o and 31 prevent the measuring current also reaches the hot cathode of the tube 25. The two anodes 32 and 33 are through the bridge resistance 3 q. connected with each other. At points 35 and 36 will be the voltage fluctuations, which are caused by the measuring current, decreased. Both In contrast, the branches of the bridge have in common the voltage changes caused by fluctuations the preheating from the battery 28 and those at points 35 and 36 do not appear.

Die durch die Fig. 1, 2 und 3 angegebenen Beispiele erschöpfen natürlich nicht die Ankopplungsmöglichkeiten an die Meßanordnung.The examples given by Figures 1, 2 and 3 are of course exhaustive not the possibilities of coupling to the measuring arrangement.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE i. Anordnung zum Anzeigen, Messen oder Verstärken kleiner Stromimpulse mittels Elektronenröhren, bei denen der zu messende Strom ganz oder teilweise zur Heizung der. Kathode verwandt wird, und die im Sättigungsgebiet arbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß durch Herabsetzung des Heizstromes und damit auch des Sättigungsstromes (IS) der günstige äußere Widerstandswert (Ra) mindestens in die Größenordnung ios Ohm gebracht wird und auch für die Spannung (EU) der Anodenspannungsquelle von wenig°r als 4o0 Volt die Sättigungsbedingung erfüllt bleibt. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Widerstand (Rt) der Elektronenröhre dem äußeren Widerstande (Ra) durch geeignete Wahl der Anodenspannung bzw. durch Wahl der Vorspannung .einer gegebenenfalls vorhandenen Hilfselektrode angepaßt wird. 3. Anordnung nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß zwei von derselben Vorheizstromquelle vorgeheizte Elektronenröhren in, einer Brückenschaltung verwendet werden und daß nur der Glühkathode der einen Röhre der zu messende Strom zugeführt wird, wobei an sich bekannte Mittel vorgesehen sind, die Meßströme von der Glühkathode der anderen Röhre fernzuhalten.PATENT CLAIMS i. Arrangement for displaying, measuring or amplifying small current impulses by means of electron tubes, in which the current to be measured is whole or partially for heating the. Cathode is used, and the im Working saturation area, characterized in that by reducing the heating current and thus also the saturation current (IS) the favorable external resistance value (Ra) at least in the order of ios ohms and also for the voltage (EU) the anode voltage source of less than 40 volts the saturation condition remains fulfilled. Arrangement according to claim i, characterized in that the inner Resistance (Rt) of the electron tube to the external resistance (Ra) by suitable Choosing the anode voltage or by choosing the bias voltage Auxiliary electrode is adjusted. 3. Arrangement according to claim i and z, characterized in that that two electron tubes preheated by the same preheating power source in, one Bridge circuit are used and that only the hot cathode of one tube of the current to be measured is supplied, with means known per se being provided, to keep the measuring currents away from the hot cathode of the other tube.