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Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer symmetrischen zeitproportionalen
Spannung zur einmaligen Ablenkung des Kathodenstrahles in Braunschen Röhren Zusatz
zum Patent 918525
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung
einer gegen Erde symmetrischen zeitproportionalen Spannung zur einmaligen Ablenkung
des Elektronenstrahles in Braunschen Röhren. Sie hat zum Ziele, die bekannten Vorteile
der symmetrischen Ablenkspannungen gegenüber den unsymmetrischen auszunutzen und
für das Oszillographieren einmaliger Vorgänge anzuwenden. Hier ist die Symmetrie
nämlich von besonderer Bedeutung, da nicht nur die Meßgenauigkeit vergrößert wird,
sondern infolge der größeren Strichschärfe auch die maximale Schreibgeschwindigkeit.
Es ist bekannt, gegen Erde symmetrische, zeitproportionale Ablenkspannungen für
einmalige Vorgänge von den Schaltungen für periodische Vorgänge abzuleiten. Bei
einer derartigen Schaltung werden die Ablenkkondensatoren durch Gasentladunfgsröhren,
die im Ruhezustand brennen, aufgeladen; der aufzunehmende Vorgang löscht die Gasentladungsröhren,
und die Kondensatoren werden durch Fünfpolröhren entladen. Indessen ist die Verzögerungszeit
bei dieser Schaltung, nämlich die Zeit zwischen Beginn des einmaligen Vorganges
bis zu Beginn der
Zeitablenkung, entsprechend der verhältnismäßig
langen Entionis ierungszeit der Gasentladungsröhren beträchtlich. Überdies kann
die Gesamtablenkspannung bei derartigen Schaltungen, bei denen die Kippkondensatoren
durch Gasentladungsröhren auf- oder entladen werden, nicht größer sein als die Sperrspannung
dieser Röhren.
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Die Schwierigkeiten bei Schaltungen für symmetrische zeitproportionale
Ablenkslpannungen liegen hauptsächlich darin, daß in ihnen eine Fünfpol- oder andere
Röhre mit fliegender Kathode verwendet werden muß, d. ih. mit einer Kathode, die
ihre Spannung gegen Erde ändert. Man könnte daran denken, in Verbesserung der bekannten
Schaltung eine im Ruhezustand gesperrte Fünfpolröhre zu verwenden, die nach Positivsteuerung
ihres Gitters einen Kondensator zeitproportional entlädt, der vorher über zwei hohe
Symmetrierungswiderstände aufgeladen wurde. Dann besteht aber die Schwierigkeit
in der Herstellung des für die nun notwendige Fünfpoiröhre mit fliegender Kathode
erforderliegen Gitterspannungsverianfs.
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Nach dem Hauptpatent wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in einer
Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer einmaligen gegen Erde symme trischen zeitproportionalen
Spannung der über Widerstände aufgeladene Kippkondensator über eine Mehrpolröhre,
vorzugsweise Fünfpolröhre, mit fliegender Kathode zeitlinear entladen und diese
Entladungsröhre durch eine Relaisröhre gesteuert wind, die dem Spannungsanstieg
der fliegenden Kathode folgt und so die auf die Kathode bezogene Gitterspannung
der Röhre konstant hält. Die Anode der Relaisröhre ist dabei mit der fliegenden
Kathode und die Kathode der Relaisröhre mit dem Gitter der Mehrpolröhre verbunden.
Als Relaisröhre ist dabei eine Röhre bezeichnet, die die zum Betrieb der Entladeröhre
notwendige Spannung auch dann noch hält, wenn der zur Einleitung der Entladung dienende
Impuls verklungen ist.
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Nach der Erfindung dient nun bei einer Schaltungsanordnung nach dem
Hauptpatent als Relaisröhre eine Hochvakuumröhre, deren Gitter eine Spannung zugeführt
wird, die (gegen die Gitterruhespannung gemessen) in jedem Augenblick größer als
die halbe Ablenkspannung ist. Bei der Verwendung einer Hodhvakuumrölhre, die zweckmäßig
als Dreipolröhre ausgehfldet ist, muß nämlich einmal dafür gesorgt werden, daß die
Röhre den Spannungsanstieg der fliegenden Kathode der Entladeröhre mitmacht, weil
ihre Anode mit der Kathode und ihre Kathode mit dem Gitter dieser Röhre verbunden
bzw. verblockt ist. Die Hochvakuumröhre ist dabei im Ruhezustand gesperrt, während
zur Auslösung der Ablenkung ihre Gitterspannung positiv gemacht wird, so daß die
Spannung an ihr fast völlig zusammenbricht. Da nun während der Abilenkzeit die Spannung
der Kathode der Hochvakuumröhre mit derjenigen der Kathode der Entladeröhre, d.
h. aber mit der halben Ablenkspannung ansteigen muß, ist es erforderlich, daß auch
die Gitterspannun!g der Hochvakuumröhre entsprechend ansteigt, genauer gesagt so,
daß die gegen die Gitterruhespannung gemessene Spannung in jedem Augenblick größer
als die halbe Ablenkspannung zu derselben Zeit ist. Nur dann wird nämlich ein ständiges
Brennen der Hochvakuumröhre und damit auch der Entladeröhre während der Ablenkzeit
erzielt.
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Die Abbildung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Mit C
sind hier zwei Sätze von Kippkondensatoren mit geerdeter Mitte bezeichnet, die über
die Widerstände R1 und R2 von einer nicht dargestellten Gleichstromquelle aus aufgeladen
werden. Ihre Entladung erfolgt durch die Fünfpolröhre L, deren Schirmgitterpotential
über den Widerstand R3 der Gleichspannungsquelle entnommen wird. Das Gitter der
Laderöhre L ist mit der Kathode der Hochvakuumröhre Ht, die Kathode über den Kondensator
C6 mit deren Anode verbunden, die hier als Dreipolröhre ausgebildet ist. Die Spannungszuführung
zu dieser Röhre erfolgt durch die Widerstände R4 und R5. Die symmetrische Ablenkspannung
wird wechsel strommäßig von P1 und P2 hergeleitet.
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Zur Umkehrung der Phase der dem Gitter von Ht zugeführten Impulse
kann eine zweite Hochvakuumröhre H2 vorgesehen sein. Dieser Röhre wiederum ist eine
dritte Hochvakuumröhre H3 vorgelagert, deren Gitter bei E die Impulse zugeführt
werden. In ihrem Anodenkreis liegt ein Kondensator C2, der zusammen mit dem Widerstand
R7 dafür sorgt, daß die auf das Gitter der Röhre gelangenden Impulse gehalten werden,
ohne daß indessen die Verzögerungszeit der Schaltung dadurch vergrößert wird. Fehlt
die HochvakuumröhreH2, so tritt die Röhre H3 mit den in ihrem Anodenkreis befindlichen
Elementen zur Spannungsihaltung an ihre Stelle. Jede der beiden Röhren2 und H8 kann
auch durch ein gas- oder dampfgefülltes Entladungsgefäß ersetzt werden, wobei diese
Elemente dann in Fortfall kommen können.
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Die Gitterspannung von H1 wird durch den Widerstand R6 bestimmt.
Dieser ist einerseits so klein zu wählen, daß die Zeitkonstante der Schaltung klein
genug bleibt, andererseits so groß, daß bei der zur Auslösung der Ablenkung erfigenden
Sperrung von H2 der über R6, H1 itter - Kathode), L (Gitter - Kathode) fließende
Strom klein bleibt gegen den Strom der Röhre L, da er sich diesem störend überlagert.
Da der Strom der Röhre L mit Rücksicht darauf, daß es sich nur um einmalige äußerst
kurze Belastung handelt, sehr groß gemacht werden kann, läßt sich diese Bedingung
leicht erfüllen. Ferner ist darauf zu achten, daß der Widerstand der Strecke Gitter-Kathode
von L größer ist als der Widerstand der Hochvakuumröhre H1, damit Sch.wan9çungen
der Gitterspannung von H1 auf die Anodenspannung dieser Röhre und damit auf die
Gitterspannung von L ohne Einfluß bleiben. Auch diese Forderung läßt sich, und zwar
durch Einstellung der Anodenspannung von Ht, stets erreichen.
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Zur Korrektion der Syrnrnetrie der Anordnung dient der Kondensator
C. Aus dem leichen Grunde müssen die Widerstände, die in Reihe oder
parallel
zu der Entladeröhre liegen und überdies wegen der durch sie fließenden Ströme die
Linearität der Ablenkung beeinflussen, so gewählt werden, daß die resultierenden
Widerstände zu beiden Seiten des Kippkondensatorpaares gleich und die Einzelwiderstände
so groß wie möglich sind. Infolge der den Kreisen zukommenden Zeitkonstanten würde
dann nach erfolgter Ablenkung eine zu große Zeit erforderlich sein, um die Anordnung
wieder in den Ausgangszustanld zu bringen. Zweckmäßig sind daher Schalter oder Relaiskontakte
vorgesehen, durch die mindestens diese Widerstände kurzgeschlossen oder niederohmig
gemacht werden können, so daß die Anordnung alsbald wieder gebrauchsfähig ist. Es
ist auch vorteilhaft, die Widerstünde ganz oder zum Teil als Induktivitäten auszubilden.
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Eine derartige Schaltung zeichnet sfch durch f6lgende Vorteile aus:
Die Verzögerungszeit ist durch die im Gegensatz zur Entionisierungszeit sehr kurze
Ionisierungszeit der etwa verwendeten dampf- oder gasgefüllten Entladungs gefäße
gegeben (Messungen ergaben Zeiten zwischen io-8 und I07 Sekunden) und ist bei ausschließlicher
Verwendung von Hochvakuumröhren wie beim Ausführungsbeispiei noch kleiner. Daher
kann in den meisten Fällen ein Verzögerungskabel für die Mefispannung fortgelassen
werden oder zumindest sehr kurz sein, so daß die Meßkurve nicht oder nur kaum verformt
wird.
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Außerdem fließt im Ruhezustand kein Strom, auch nicht in der Entladeröhre;
man kann diese daher während der kurzen Dauer der Ablenkung überlasten und z. B.
aus einer Oxydkathodenröhre für einen normalen Betriebsstrom von 100 mA einen Strom
von 10 A entnehmen, wodurch die maximale Ablenkgeschwindigkeit und damit das Auflösungsvermögen
der ZeitaBlenkung um den Faktor Ioo erhöht werden können. Es lassen sich ohne weiteres
Spannungsanstiege von Toll V/Sek. und mehr erreichen.
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In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde eine Entladeröhre
L und jeweils ein Paar von Kippkondensatoren C verwendet. Es ist indessen unter
entsprechender Abwandlung der Schaltung möglich, entweder zwei Entladeröhren L oder
aber nur einen Kippkondensator C zu verwenden.
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Im ersteren Fall z. B. benötigt man dann zwei Hochvakuumröhren zum
Steuern. Die Verwendung zweier Entladeröhren und zweier Kondensatoren führt, wenn
die Mitte der Kondensatoren geerdet ist, zu einer völlig symmetrischen Schaltung.
Im allgemeinen hat die Schaltung mit nur einer Entladeröhre die Vorteile geringsten
Aufwandes, größter Einfachheit und den, daß nur ein Stromkreis existiert, so daß
keine Unsymmetrien infolge verschieden großer Ströme oder durch nicht gleichzeitigen
Einsetzen der Ströme in beiden Stromkreisen auftreten können.