DE964076C

DE964076C - Schaltungsanordnung zur Messung oder Anzeige einer elektrischen Groesse durch Ablenkung eines Elektronenstrahles

Info

Publication number: DE964076C
Application number: DEP12177A
Authority: DE
Inventors: Alexander Siebenberg
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1954-06-20
Filing date: 1954-06-20
Publication date: 1957-05-16

Description

Schaltungsanordnung zur Messung oder Anzeige einer elektrischen Größe durch Ablenkung eines Elektronenstrahles Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Messung oder Anzeige einer elektrischen Größe durch Ablenkung eines Elektronenstrahles in einer Röhre bei der die Anode und die Ablenkelektrode(n) im wesentlichen durch Wechselspannungen etwa gleicher Kurvenform und fester Phasenlage gespeist werden.
Derartige Röhren, z. B. Oszillographenröhren.
Abstimmanzeigeröhren, Elektronenstrahlschalter (bei denen ein Elektronenbündel auf verschiedene Auffangelektroden gelenkt wird und so elektrischeVerbindungen herstellt) werden vielfach mit Gleichspannungen betrieben, die höher sind als die in anderen Schaltungsteilen verwendeten Speisespannungen, oder benötigen eine Hilfsgleichspannung mit negativer Polarität gegenüber einem Bezugswert vorzugsweise festen Potentials, im folgenden »Erde« genannt. Diese Gleichspannungen sind jedoch normalerweise nicht vorhanden, so daß Schwierigkeiten auftreten, da zusätzliche Gleichspannungsquellen stets einen erheblichen Aufwand bedingen.
Bedeutend einfacher ist in vielen Fällen die Speisung mittels Atechselspannung, z. B. von Netzfrequenz (50 bis 60 Hz). Wenigstens wenn die anzuzeigende oder zu messende Größe (Meßwert) sich sehr viel langsamer ändert als die Speisewechselspannung, ist es wegen der bekannten Trägheit des Auges gegenüber schnellen Helligkeitsschwankungen bzw. wegen der mechanischen Trägheit eines Meßwertes od. dgl. hinsichtlich der Strahlstärke möglich, eine solche Elektronenstrahlröhre auch mit Wechselspannung zu betreiben.
Aber nicht nur die Betriebsvorspannungen der Ablenkelektrode(n), sondern auch der Elektronenauffangelektrode (z. B. der auf einer leitenden Unterlage angeordnete Leuchtschirm od. dgl., im folgenden allgemein »Anode« genannt) und gegebenenfalls einer oder mehrerer Hilfselektroden können außer der Intensität und/oder der Strahlschärfe auch die Ablenkung des Elektronenstrahles (oder -bündels od. dgl.) beeinflussen.
Es ist somit nicht ohne weiteres möglich, eine etwa schwierig zu erzeugende Gleichspannung für eine Elektronenstrahlröhre in einer Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art durch eine leichter erhältliche Wechselspannung zu ersetzen.
Die tintersuchungen, die zur Erfindung geführt haben, haben ergeben, daß, wenn die Ablenkung des Elektronenstrahles von einer als Speisespannung verwendeten Wechselspannung unabhängig sein soll, dann alle Spannungen zwischen den Elektroden in jedem Augenblick im gleichen Verhältnis zueinander stehen, d. h. sich proportional zueinander ändern müssen. Diese Bedingung wird mit praktisch ausreichender Genauigkeit dann erfüllt, wenn erfindungsgemäß diese Wechselspannungen eine Frequenz aufweisen, die groß gegeniiber der Frequenz der zu messenden Größe ist, und wenn wenigstens eine dieser Wechselspannungen in Abhängigkeit von der zu messenden Größe in ihrer Amplitude gesteuert ist.
Die Elektronenstrahlröhre wird dabei, jedenfalls im wesentlichen nur mit Wechselspannungen betrieben, die in einfacher Weise, z. B. mit Hilfe eines Transformators oder eines Spannungsteilers einer beliebigen Quelle, z. B. dem Netz, entnommen werden können.
Der Meß- oder Anzeigewert, z. B. eine sich langsam ändernde Gleichspannung, wird dabei den Ablenkelektroden nicht direkt zugeführt, sondern durch Beeinflussung der Amplitude einer an der Röhre liegenden Wechselspannung zur Ablenkung des Elektronenstrahls wirksam gemacht.
Es ist zwar eine Einrichtung zur Messung von Stoßspannungen mit einem Kathodenstrahloszillographen bekannt, bei der mittels Ablenkspulen eine zeitproportionale Ablenkung eines Elektronenstrahles und mittels Ablenkplatten eine zweite Ablenkung in Abhängigkeit von einem Meßwert durchgeführt wird. Da hierbei nur in einem kurzen Augenblick ein Meßwert auftritt, konnte als Betriebsspannung eine Wechselspannung von Netzfrequenz verwendet werden, wobei jedoch durch besondere Schaltungsmaßnahmen sichergestellt werden mußte, daß der kurzzeitig zu messende Vorgang jeweils unmittelbar vor Erreichen des maximalen Wertes (Amplitude) der etwa sinusförmigen Netzwechselspannung ausgelöst wurde.
Da während des kurzen Meßvorganges nur eine geringfügige Elongationsänderung der Sinuskurve der Wechselspannung auftritt, wirkt die Wechselspannung praktisch wie eine kurzzeitig eingeschaltete Gleichspannung. Die dabei erforderliche Auftastung der Röhre nur an den Scheiteln der Wechselspannung und Sperrung in den zwischenliegenden Intervallen bedeuten jedoch einen wesentlichenAufwand, der bei der Erfindung vermieden ist.
Es ist weiter eine Anordnung bekannt zum gleichzeitigen Aufnehmen der Spannungskurven mehrerer Meßkreise mittels einer Elektronenstrahlröhre, deren Strahl abwechselnd auf verschiedene Ablenksysteme umgeschaltet wurde. Hierbei wurden Ablenkelektroden verwendet, die mit Wechselspannungen gespeist wurden und die lediglich die erforderliche Umschaltung von einem auf das andere Meßablenksystem bewirkten. Der Elektronenstrahl wurde jedoch in üblicher Weise mit Hilfe von Gleichspannungen erzeugt, so daß die mit der Erfindung erstrebten Vorteile dort nicht erzielt wurden.
Es kommt beim Erfindungsgegenstand auf die tatsächlich zwischen den Elektroden der Anzeigeröhre auftretenden Wechselspannungen an. Man kann die Wechselspannungen aber auch, vorzugsweise im Leerlauf, gegenüber einem beliebigen Punkt, insbesondere einem festen Potential, messen, worauf dann die Differenz bzw. Summe zwischen je zwei Spannungen zu bilden ist, die mit zwei verschiedenen Elektroden der Anzeigeröhre verbunden sind.
Die Wechselspannungen können dabei auch einen merklichen Gleichspannungsanteil enthaiten, der gegebenenfalls größer ist als die Wechselspannungsamplitude, so daß das entgegengesetzte Potential nicht erreicht wird. Auch eine solche Spannung, die in manchen Geräten im Gleichrichterteil zur Verfügung steht, wirkt ähnlich einer reinen Wechselspannung, da die Anzeigeröhre und gegebenenfalls auch die Verstärkerröhre(n) vielfach erst bei höheren Spannungen, also bei den durch die Wechselspannung bedingten Halbwellen bzw. Spitzen, ausreichend Strom führen, um z. B. einen Fluoreszenzschirm auflachten zu lassen.
Wenn auch bei Anwesenheit einer Gleichspannung in einer an der Elektronenstrahlröhre wirksamen Wechselspannung eine festliegende Ablenkung gewünscht wird, müssen die Differenzen aus den beteiligten Wechselspannungen alle prozentual etwa die gleichen Gleichspannungsanteile enthalten.
Durch die Differenzbildung fallen die für die Anzeigeröhre unwirksamen zusätzlichen Potentiale eines willkürlich gewählten Bezugswertes, z. B. eines geerdeten Verbindungspunktes mehrerer Transformatorwicklungen gegenüber dem als Bezugspunkt gewählten positiven Pol einer andererseits geerdeten Gleichspannungsquelle, heraus. In vielen Fällen ergeben sich besonders einfache Verhältnisse, wenn man als Bezugspunkt Erde oder die Kathode der Anzeigeröhre wählt.
An die Kurvenform der verwendeten Wechselspannungen werden keine besonderen Anforderun- gen gestellt, außer daß ihre Differenzen in jedem Augenblick gegenseitig proportional (ähnlich) sein sollen, was insbesondere auch gleiche Phasenlage, gegebenenfalls auch aller Oberwellen, erfordert.
Diese Formähnlichkeit ist natürlich nur erforderlich, solange in der Anzeigeröhre ein für die Anzeige oder Messung merklicher Strom fließt; während der Sperrzeit der Röhre können ihr beliebige Spannungen zugeführt werden. So ist z. B. eine durch einfache Gleichrichtung gewonnene, nur aus positiven Halbwellen bestehende Spannung in vielen Fällen einer vollständigen Wechselspannung gleichwertig.
Die gewünschte Änderung der Ablenkung zum Zweck der Anzeige bzw. Messung erhält man dadurch, daß man eine der Wechselspannungen in Abhängigkeit vom Meßwert in der Amplitude steuert. Dies ist in einfacher Weise möglich dadurch, daß man den Meßwert dem Gitter einer Verstärkerröhre zuführt, deren anderen, sonst gewöhnlich mit konstanter Gleichspannung gespeisten Elektroden die Wechselspannungen zugeführt werden, so daß an der Ausgangselektrode, vorzugsweise der Anode, die gesteuerte Wechselspannung auftritt.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.
Fig. I zeigt eine Anordnung, bei der ein langsam veränderlicher Meßwert (»Gleichspannung«) über einen Vorverstärker einer Anzeigeröhre nach Art der Abstimmanzeigeröhren zugeführt wird.
Die gleichzeitig als Leuchtschirm dienende Anode I und die Kathode 2 (mit dem damit verbundenen Intensitätssteuergitter) sind an Wicklungen 4 und 5 eines vom Netz 6 gespeisten Transformators 7 angeschaltet. An weiteren Wicklungen 8 und g liegen die Anode 13 über einen AnodenarbeitswiderstandIo und die Kathode 14 einer Verstärkertriode I5, deren Steuergitter I6 der Meßwert über die Klemme I7 und Erde zugeführt wird. Die Wicklungen 4, 5, 8 und 9 liegen mit ihrem zweiten Pol gleichfalls an Erde.
Die Wicklung 8 versorgt die Verstärkerröhre I5 mit der erforderlichen Anodenspannung. Durch die Kathodenhilfswicklung 9 erhält die Röhre I5 eine Vorspannung, durch die eine im Meßwert etwa enthaltene konstante Grundspannung kompensiert werden kann. Ist diese Grundspannung negativ, so muß die Wicklungg gegenüber Erde eine Spannung entgegengesetzter Phasenlage liefern wie die Speisewicklung 8. Ist die Grundvorspannung positiv, so muß die Kathodenspannung aus der Wicklungg gleichphasig mit der Spannung aus der Wicklung 8 sein. Insbesondere wenn sich der anzuzeigende Meßwert in einem sehr breiten Bereich ändern kann, der größer ist als der Aussteuerungsbereich der Verstärkerröhre I5, kann der Arbeitsbereich in an sich bekannter Weise durch Gegenkopplung mittels eines in den Kathodenkreis einzuführenden Widerstandes 11 erweitert werden, der gegebenenfalls wenigstens zu einem Teil von einem verhältnismäßig großen Kondensator 12 überbrückt sein kann. Die Zeitkonstante der so gebildeten Parallelschaltung soll groß gegenüber der Periode der Wechselspannung sein, so daß sich praktisch eine Gegengleichspannungsquelle ergibt.
Die Kathodenhilfswechselspannung muß dann in Richtung einer gegenüber der Wicklung 8 gegenphasigen Spannung größerer Amplitude verändert werden, so daß sich im Arbeitsbereich eine stärker negative Kathodenspeisespannung ergibt.
Mit der Anode der Verstärkerröhre 15 ist die Ablenkelektrode (Steuersteg) 18 der Anzeigeröhre 3 galvanisch verbunden. Durch die Dimensionierung des Verstärkers mit der Röhre 15 ist der Bereich festgelegt, in dem sich die Spannung an der Ablenkelektrode I8 ändert. Durch die Spannungen der Wicklungen 4 und 5 kann dann der Arbeitspunkt bzw. bereich der Anzeigeröhre 3 eingestellt werden.
Die Wirkungsweise der Schaltung und die Steuerung des Bildes in der Anzeigeröhre 3 lassen sich leicht übersehen, wenn man annimmt, daß durch den als Gleichspannung anzusehenden Meßwert der Innenwiderstand der Röhre I5 auf einen bestimmten konstanten Wert gebracht wird (was praktisch mit ausreichender Genauigkeit zutrifft).
Dann sind die Glieder I0, 15 als gesteuerter Spannungsteiler anzusehen, und die Spannung an der Ablenkelektrode 18 der Röhre 3 beträgt einen festen Bruchteil der an der Anzeigeröhre 3 liegenden Wechselspannungen, und damit ist das Verhältnis der Spannungen zwischen den Elektroden der Anzeigeröhre 3 in jedem Augenblick konstant, jedoch von der durch den Meßwert bedingten Größe des Innenwiderstandes der Röhre 15 abhängig. Es tritt also eine vom Verlauf der Wechselspannung und ihrer Kurvenform unabhängige, nur vom Meßwert gesteuerte Ablenkung des Elektronenstrahles der Röhre 3 auf. Zwar ändert sich die Helligkeit periodisch mit der Wechselspannung, wenn die Frequenz aber hoch genug isti wird dadurch der Beobachter nicht gestört.
Die Röhre 15 ist nicht nur als Verstärker, sondern auch als Trennröhre zwischen Meßwertspannung und Anzeigeröhre 3 wirksam, eine echte Spannungsverstärkung ist nicht immer erforderlich.
Weil der Innenwiderstand der Röhre 15 im Arbeitsbereich, insbesondere in der Nähe des Sperrpunktes, sich in Wirklichkeit nicht sprunghaft, sondern allmählich ändert, ergibt sich unter Umständen eine kleine Ungenauigkeit der Ablenkung, was sich z. B. als eine gewisse Unschärfe an den Rändern eines in seiner Breite ger 5 tener ten leuchtenden Sektors auswirkt. Praktisch ist ei,e solche Unschärfe jadoch nur klein und beeinflußt die Deutlichkeit der Meßwertanzeige nicht.
Wenn in den Speise- und Steuerkreisen der Röhren 3 und 15 praktisch nur eine Wechselspannung auftritt, erfolgt die Öffnung und Sperrung beider Röhren etwa gleichzeitig. Es kann aber zweckmäßig sein, die Stromflußwinkel in den genannten Röhren verschieden zu wählen, was durch Einführen einer Gleichspannung in einen Speisekreis leicht möglich ist.
Wenn durch eine negative Gleichspannung im Anodenspeisekreis oder eine positive Gleichspannung im Kathodenspeisekreis der Röhre 3 ihr Stromflußwinkel und 1800 verringert wird, kann man in den Kennlinienteilen, bei denen die Röhre 15 im Anlaufstromgebiet arbeitet, die Anzeige unterdrücken und die Röhre 3 erst dann öffnen lassen, wenn bei der Röhre 15 ein etwa konstanter, von der Anodenspannungsänderung nur noch wenig abhängiger, nur vom Meßwert gesteuerter Widerstand vorliegt. Dadurch lassen sich etwa auftretende Unschärfen an den Rändern des Elektronenstrahles der Röhre 3 vermindern.
Wen man der Anzeigeröhre 3 eine positive Spannung im Anodenkreis oder eine negative Spannung im Kathodenkreis zusätzlich zuführt, wächst der Stromfiußwinkel über I800 und wird damit gegenüber der Verstärkerröhre I5 vergrößert. Dann zeigt die Röhre 3 schon an, wenn die Röhre 15 noch gesperrt ist. Es wird also der konstante Wert angezeigt, bei dem die Ablenkelektrode I8 nicht gesteuert ist. Bei Öffnung der Röhre 15 ändert sich die Anzeige dann auf den Wert, oder durch den Meßwert bestimmt ist. Da sich diese Umschaltung in jeder Wechselspannungsperiode wiederholt, werden so zwei Werte erkennbar, von denen der eine festliegt und daher als Nullmarke, Bezugswert od. dgl. dienen kann. Diese Festmarke ist jedoch nicht von der Vorspannung abhängig, sondern allein durch die Dimensionierung der Röhre 3 bedingt. Sie entspricht derjenigen Elektronenstrahlablenkung, die auftritt, wenn die Ablenkelektrode und die Anode direkt verbunden sind.
Da es auf die relative Größe des Stromflußwinkels ankommt, wenn man die obenerwähnten Effekte erzielen will, kann man auch durch eine zusätzliche positive Gleichspannung in der Anodenspeisung oder eine negative Gleichspannung in der Kathodenspeisung der Verstärkerröhre 15 deren Stromflußwinkel erhöhen und damit die Anzeige auf einen mittleren Teil der durch die Röhre 15 fließenden Halbwellen beschränken, so daß die durch Kennlinienkrümmung auftretenden Unschärfen vermieden sind. Durch eine zusätzliche negative Gleichspannung in der Anodenspeisung oder eine positive Gleichspannung in der Kathodenspeisung der Anode 13 der Röhre 15 kann man umgekehrt den Stromflußwinkel verringern und auch eine Anzeige einer festen Marke hervorrufen.
Durch das Verhältnis des Stromflußwinkels der Anzeigeröhre 3 zum Stromflußwinkel der Verstärkerröhre I5 kann die Helligkeit der Festwertmarke zur Helligkeit der Meßwertmarke geändert werden.
Man kann dem Anodenspeisepunkt die Gleichspannung über eine Wechselstromsperre, z. B. einen Ohmschen Widerstand, zuführen und die Wechselspannung über eine Gleichstromsperre, vorzugsweise einen Kondensator.
Da die Röhren 3 und 15 nur in einer Richtung leitend sind und somit eine Gleichrichterwirkung auftritt, müssen die Speisequellen gleichstromdurchlässig sein. Den auftretenden Gleichstrom kann man auch ausnutzen, um einen zur Änderung des Stromflußwinkels etwa gewünschten positiven Gleichspannungsanteil in der Kathode oder negativen Gleichspannungsanteil in der Anode zu erzeugen, indem ein von einem Kondensator überbrückter Widerstand in die betreffende Zuleitung gelegt wird, wobei zur Vermeidung einer Wechselspannungsgegenkopplung die Zeitkonstante des RC-Gliedes größer als die Periode der Wechselspannung zu bemessen ist. Außer diesen RC-Gliedern zur Gleichspannungsspeicherung können bzw. müssen noch nicht überbrückte Gegenkopplungs-bzw. Arbeitswiderstände vorhanden sein.
Ein solches RC-Glied II, I2 ist in Fig. I in der Kathode der Röhre 15 angedeutet. Berücksichtigt werden muß allerdings, daß der mittlere Gleichstrom durch die Röhren 3 und 15 nicht konstant, sondern vom Meßwert abhängig ist (da ja auch der Strom durch die Anzeigeröhre sich mit der Spannung an der Ablenkelektrode ändert). Es tritt dann in Abhängigkeit vom Meßwert eine Gegenkopplung in der Anzeige auf, wodurch auch die gegebenenfalls unerwünschte Änderung des Stromflußwinkels herabgesetzt wird. Es kann auch durch einen zusätzlichen, von einer positiven Spannungsquelle über einen Widerstand zugeleiteten Strom die am RC-Glied auftretende Gegenspannung stabilisiert werden.
Es ist natürlich möglich, insbesondere die Wicklungen 4 und 8 bzw. 5 und 9 zusammenzulegen und eventuelle Spannungsunterschiede durch Abgriff herzustellen. Auch ist es möglich, die Spannung durch Spannungsteilung abzusenken und gegebenenfalls durch einen Abgriff des Spannungsteilers den Erdpunkt festzulegen. Es muß jedoch stets darauf geachtet werden, daß der Spannungsteiler auf der Seite der Röhren 3 und I5 auch gleichstromdurchlässig ist.
Weiter ist es möglich, die Dimensionierung so zu wählen, daß ein Spannungsteilerwiderstand gleichzeitig wenigstens zum Teil als Arheits- bzw.
Kathodenwiderstand für die angeschlossenen Röhren dient. Eine der Wechselspannungen, insbesondere für die Kathode der Anzeigeröhre 3 (Wicklung 5), kann auch den Wert Null haben, so daß die betreffende Teilung direkt geerdet ist.
Je nach der Konstruktion der Anzeigeröhre 3 kann es erforderlich sein, in ihren Kathodenkreis einen nicht überbrückten Widerstand einzufügen, wodurch sich die Anzeigecharakteristik der Röhre 3 beeinflussen läßt und eine Stabilisierung des Arbeitspunktes bzw. Arbeitsbereiches möglich ist.
Dz. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung ähnlich der nach Fig. I, bei der die Anode 23 einer zweiten Verstärkerröhre 24 mit der Anode 13 der Verstärkerröhre 15 und damit auch mit der Ablenkelektrode i8 der Anzeigeröhre 3 und dem Arbeitswiderstand 10 verbunden ist.
Die Kathoden der Röhren 15 und 24 liegen an getrennten Kathodenhilfswechselspannungen entgegengesetzter Phase, die den andererseits geerdeten Wicklungen 5 und 25 des Transformators 7 entnommen werden. Dadurch werden die Verstärkerröhren 15 und 24 abwechselnd geöffnet bzw. gesperrt, so daß die an ihren Gittern I6 bzw. 26 über Klemmen I7 bzw. 27 wirksamen Meßwertspannungen abwechselnd der Anzeigeröhre 3 zugeführt und dort, für das Auge gleichzeitig, zur Anzeige gebracht werden. Da die Steuerung durch die beiden Meßwerte in Wirklichkeit zu verschiedenen Zeitpunkten erfolgt, können zwei Meßwerte angezeigt werden, ohne daß eine Rückwirkung zwischen ihnen besteht.
Da nur eine Ablenkelektrode i8 verwendet wird, ist auch der Arheitswiderstand 10 für die Röhren 15 und 24 gemeinsam. Die Anodenspeisequelle muß an diesem Widerstand 10 eine Spannung liefern, die sowohl bei Öffnung der einen wie bei Öffnung der anderen Verstärkerröhre eine der Kathodenhilfsspannung etwa proportionale Halbwelle liefert. Eine solche Speisespannung erhält man in einfacher Weise durch Doppelweggleichrichtung, z. B. aus den Gegentakttransformatorwicklungen 28, 29, deren Verbindungspunkt geerdet ist, über eine Doppelweggleichrichterröhre 30, wobei ein Ladekondensator nicht erforderlich ist.
Da bei dieser Schaltung die Verstärkerröhren 15 und 24 über je etwa 1800 der Wechselspannungsperiode geöffnet sind und, wenn die Eingangsspannungen keinen negativen Gleichspannungsanteil enthalten, auch nicht sicher gesperrt werden, läßt sich allerdings bei der beschriebenen Schaltung eine Festwertanzeige durch einen positiven Anodenspannungsanteil und damit durch eine Vergrößerung des Stromflußwinkels der Anzeigeröhre nicht gut erreichen, da das Intervall, in dem die Anzeigeröhre3 von den Verstärkerröhren 15 und 24 nicht gesteuert wird, nicht genügend breit ist. Dieser Nachteil läßt sich beheben durch eine positive Kathodenvorspannung der Verstärkerröhren 15 und 24, beispielsweise durch ein in der gemeinsamen Leitung zwischen dem Verbindungspunkt der Wicklung 5 und 25 und Erde eingefügtes Widerstandskondensatorglied 32, 33 ausreichender Bemessung. Natürlich ist es auch möglich, dieses Vorspannungs-RC-Glied 32, 33 nur in eine oder in jede Kathodenleitung einzuführen oder durch eine Gleichspannungsquelle zu ersetzen, wie sie z. B. in den gasdichten Akkumulatorenzellen zur Verfügung steht, die ohne Gefahr und ohne wesentliche Änderung der Klemmenspannung dauernd aufgeladen werden können. Eine Entladung findet ja, da es sich nur um Gegenspannungsquellen handelt, in dieser Schaltung nicht statt.
Wenn die Gegenkopplung sich nur auf den mittleren Wert der Eingangsspannung erstreckt und ihre Differenz unbeeinflußt angezeigt werden soll, ist, da die Röhren 15 und 24 in verschiedenen Halbwellen leitend sind, der Kondensator 33 erforderlich, um durch seine Speicherwirkung eine in beiden Halbperioden wirksame Gegenspannung herzustellen.
Eine Herabsetzung des Stromflußwinkels der Röhren 15 und 24 ist, wie oben in der Beschreibung der Fig. I bereits erwähnt wurde, auch durch Parallelschaltung eines Kondensators zu einem Teil des Arbeitswiderstandes 10 möglich oder gleichfalls durch Einfügung einer Gleichspannungsquelle.
Bemerkt sei, daß durch die Gleichspannungsanteile in einer der Speiseleitungen, insbesondere der Anoden- oder Kathodenleitungen, die Bedingung der Proportionalität der Spannungen nicht mehr in jedem Augenblick streng erfüllt ist, wenn nicht in jedem Anoden- und Kathodenzweig der Röhren 3, 15 und 24 das gleiche Verhältnis zwischen Gleich- und Wechselspannungsamplitude vorliegt. Da jedoch die Gleichspannungsanteile im allgemeinen klein sind gegenüber der Wechselspannungsamplitude und die sichtbare Anzeige bzw. Messung in erster Linie in der Nähe des Scheitelwertes der Wechselspannungen erfolgt, sind die praktisch auftretenden Abweichungen gering und nicht störend.
Auch bei der Schaltung nach Fig. 2 ist es möglich, Gegenkopplungswiderstände, insbesondere in den Kathodenleitungen. anzubringen und die Kathodenhilfsspannung gegebenenfalls mittels wenigstens eines Spannungsteilers der Doppelwicklung 28, 29 zu entnehmen.
Bei einer Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist, wenn die Meßwerte konstant sind, auch die Anzeige konstant, was gegebenenfalls störend sein kann und manchmal die Unterscheidung, ob der eine oder der andere Meßwert größer ist, erschwert.
Es kann daher empfehlenswert sein, in einer Schaltungsanordnung nach Fig. 3 eine Anzeigeröhre 36 mit zwei Ablenkelektroden I8' und I8" zu verwenden, die z. B. zwei Elektronenstrahlen oder die beiden Grenzen eines breiten Elektronenstrahlenbündels wenigstens nahezu unabhängig voneinander steuern. Die Kathode der Anzeigeröhre 36 ist geerdet, und ihre Anode wird entsprechend Fig. 2 durch positive Halbwellen der doppelten Frequenz aus den Transformatorwicklungen 28 und 29 über eine Doppelweggleichrichterröhre 30 und gegebenenfalls einen kleinen Ladekondensator gespeist.
Die Anoden der Verstärkerröhren 37 und 38 sind mit den Ablenkelektroden 18' und I8" verbunden und über getrennte Arbeitswiderstände 39 und 40 zusammen mit der Anode der Anzeigeröhre 36 an die Speisequelle 28, 29, 30 geschaltet. Die Kathoden 47 und 48 der Verstärkerröhren 37 und 38 liegen an den Enden des Widerstandes 42 einer Reihenschaltung aus den Widerständen 4I,42 und 43, die als Spannungsteiler wirkt und mit den Enden der Wicklungen 28 und 29 verbunden ist.
Dieser Spannungsteiler ist so ausgelegt, daß an ihm etwa gleich große gegenüber Erde gegenphasige Spannungen auftreten.
Die Meßwerte werden den Gittern der Röhren 37 und 38 über die Eingangsklemmen 45 bzw. 46 gegenüber Erde zugeführt. Infolge der Kathodenwechselspannungen aus dem Spannungsteiler 41, 42, 43 werden abwechselnd, für das Auge jedoch gleichzeitig, die Meßwerte durch Steuerung mittels der einen bzw. der anderen Ablenkelektrode (I8' bzw. I8") zur Anzeige gebracht. Jeweils bei Sperrung der Verstärkerröhre 37 oder 38 erhält die zugehörige Ablenkelektrode i8' bzw. I8" das gleiche Potential wie die Anode der Anzeigeröhre 36. Der Unterschied zwischen diesen Werten und der durch den Meßwert bedingten Einstellung ist unter Umständen sehr groß, so daß der so gewonnene Festwert als Bezugswert bzw. Vergleichswert schlecht geeignet ist.
Der Bezugswert läßt sich auf einen gewünschten Wert einstellen unter Anwendung zweier Diodenstrecken 47 und 48, deren Kathoden mit den Kathoden der Verstärkerröhren 37 und 38 direkt verbunden sind und deren Anoden 47' und 48' über Widerstände 49 bzw. 50 an die Kathode der anderen Verstärkerröhre 38 bzw. 37 angeschlossen sind. Wenn nun die Sperrspannung (Kathodenhilfsspannung) an der Kathode der einen Röhre (z. B. 37) etwa in der gleichen Größenordnung liegt wie die bei Stromfluß an der Anode der anderen Röhre (z. B. 38) auftretende Spannung und so durch den mit der betreffenden Anode (z. B.
Röhre 38) zusammengeschalteten Widerstand (z. B.
49) ein gegenüber dem Röhrenstrom erheblich kleinerer Strom fließt, ergibt sich, daß die Steuerung in Abhängigkeit vom Meßwert praktisch nicht beeinträchtigt ist, daß jedoch in der Sperrperiode die Spannung der Anode der gesperrten Röhre dadurch begrenzt ist, daß durch den Anodenwiderstand 39 bzw. 40, den Diodenwiderstand 50 bzw. 49 und die Diodenstrecken 48 bzw. 47 zum Spannungsteiler 4I, 42, 43 ein Strom fließt, der insbesondere durch die Größe des Widerstandes 50 bzw. 49 bedingt ist.
Wenn die Kathodenspannung erheblich größer ist als die höchste an der betreffenden Anode auftretende positive Spannung, ist es sogar möglich, den angezeigten Festwert in den durch den Meßwert bedingten Änderungsbereich, z. B. in seine Mitte, zu legen.
Dieser Festwert ist nicht von einer Vergleichsspannung, insbesondere auch nicht von der Netzspannung, abhängig, sondern nur von dem Verhältnis der Widerstände3g, 50 bzw. 40, 49 und dem Verhältnis der Kathoden- und Anodenspannungen, die durch den Spannungsteiler 4I, 42, 43 bzw., bei einer Speiseschaltung nach Fig. I oder 2, durch die Übersetzungsverhältnisse der Transformatorwicklungen festliegen und von den Eigenschaften der Anzeigeröhre 36. Etwaige Schwankungen der Wechselspannungsamplltude bleiben unwirksam. Es ist also, obwohl die Verstärkungseigenschaften der Röhren 37 und 38 ausreichend konstant sind, ein Vergleich des Meßwertes mit einem Normalwert möglich.
Wenn die Schaltungsanordnung nach Fig.3 einen niederohmigen Kathodenkreis aufweist, kann die obenerwähnte, vom Meßwert unabhängige Festwertanzeige erzielt werden. Ist jedoch ein merklicher Gegenkopplungswi.derstand vorhanden, so wirkt die in ihm auftretende Spannung auf die »Festwert«-Anzeige zurück, und es ergibt sich unter Umständen eine Mitsteuerung des »Festwertes« im entgegengesetzten Sinne, also z. B. eine Vergrößerung der Anzeigeunterschiede. Ein exakter Festwert tritt im allgemeinen dann nicht auf.
Dieser Nachteil läßt sich vermeiden, wenn man die Kathoden der gemäß Fig. 3 zusammengeschalteten Diode (47 bzw. 48) und Verstärkerröhre (37 bzw. 38) trennt und den Gegenkopplungswiderstand nur in die Kathodenleitung der Verstärkerröhre(n) 37 bzw. 38 legt. Die Diodenkathoden sind dann mit einem Punkt, der ein vom Meßwert unabhängiges Potential aufweist verbunden, z. B. mit Erde oder einem anderen Punkt konstanter Gleichspannung oder mit zwei Punkten mit gegenüber Erde gegenphasigen Wechselspannungen, etwa an den Enden der Wicklungen 28 und 29.
Fig. 4 zeigt eine ähnliche Schaltungsanordnung wie Fig. 3 mit Kathodenwiderständen 55 bzw. 56, die an Erde liegen. Als Anodenspannung dient hier wieder eine Doppelweggleichrichteranordnung 28, 29, 30, die hier sogar eine gute Glättung ergeben kann, so daß praktisch Gleichspannung vorliegt.
Die Schaltspannung zur abwechselnden Unwirksammachung der einen. und der anderen Röhre wird einem Spannungsteiler 41, 42, 43 von den Wicklungen 28 und 29 des Transformators 7 entnommen und über die Anoden der Dioden 47 bzw. 48 in den Kathodenkreis der Röhren 57 bzw. 58 eingeführt. Diese Kathoden werden also abwechselnd positiv, wodurch die Röhren 57 bzw. 58 gesperrt werden.
Fig. 5 zeigt eine andere, vereinfachte Ausführungsform mit ähnlicher Wirkung wie die Schaltung nach Fig. 3. Die Anode der Verstärkerröhre 6I r und die Kathode der Verstärkerröhre 62 und umgekehrt sind miteinander und mit den Ablenkelektroden r8' bzw. I8" der Anzeigeröhre 36 verbunden und liegen über Arbeitswiderstände 63 bzw. 64 an den Enden einer in der Mitte geerdeten Gegentaktwicl<lung28, 29 des Transformators 7.
Den Gittern der Verstärkerröhre 6i und 62 werden über Eingangsklemmen 45 und 46 Meßwertspannungen gegenüber Erde zugeführt.
Die Kathoden zweier Dioden 55 und 66 sind mit den Kathoden der Röhre 61 und 62 zusammengeschaltet. Die Anoden der Dioden sind verbunden und geerdet. Der Anode der Anzeigeröhre wird eine aus positiven Halbwellen der doppelten Frequenz bestehende Wechselspannung, die wie bei der Schaltung nach Fig. 3 und 4 durch Doppelweggleichrichter gewonnen sein kann, zugeführt. Die Kathode der Anzeigeröhre ist ebenso wie der Verbindungspunkt der Transformatorwicklung 28, 29 geerdet.
Die Kathode der jeweils geöffneten Verstärkerröhre bzw. 62 erhält über einen Arbeitswiderstand 64 bzw. 63 eine negative Spannung (Halbwellen), die die Dioden 65 bzw. 66 leitend macht.
Dadurch wird die betreffende Kathode an Erde gelegt, so daß eine Steuerung von den Eingängen 45 und 46 in einfacher Weise möglich ist. Durch die Anordnung der Dioden 65 und 66 werden auch die Anzeigebilder gut getrennt, weil auch die Anode der gesperrten Röhre und damit auch die angeschaltete Ahlenkelektrode geerdet ist.
In der Erdverbindung der Diodenanoden kan auch ein Widerstand 67, gegebenenfalls mit Parallelkondensator, oder eine Hilfsbatterie vorgesehen sein, die eine Gegenkopplung bzw. Arbeitspunktverschiebung ermöglichen. Bei der Anoden dung von Maßnahmen zur Änderung des Stromflußwinkels, wie sie weiter oben beschrieben wurden, ist die Anzeige einer auf einen gegebenen Wert eingestellten Festmarke möglich.
Es kann vorteilhaft sein, die Kathode der Anzeigeröhre 36 nicht direkt an Erde zu legen, sondern mit den Anoden der Dioden 65 und 66 zu verbinden und dann über einen Widerstand zu erden. Dadurch läßt sich eine Verringerung der vielfach auftretenden Mitnahme des in einer Halbperiode ungesteuerten Elektronenstrahles, der z. B. zur Festwertanzeige dient, durch den gesteuerten Elektronenstrahl erzielen.
Fig.6 zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der in einfacher Weise die Differenz zweier Meßwerte angezeigt oder gemessen werden kann. Die Eingangsklemmen 45 und 46 liegen an den Gittern zweier Verstärkerröhren 7I bzw. 72, deren Kathoden miteinander verbunden und über einen gemeinsamen Kathodenwiderstand 73 an eine Kathodenhilfsspannungsquelle, die Wicklung 74 eines Netztransformators 7, angeschaltet sind. Die Anoden der Röhren 71 und 72, die mit den Ablenkelektroden I8' bzw. I8" der Anzeigeröhre 36 direkt in Verbindung stehen, werden über Arbeitswiderstünde 75 bzw. 76 ebenso wie die Anode der Anzeigeröhre 36 aus einer Wechselspannungsspeisequelle, hier einer Wicklung 77 des Netztransformators 7, gespeist. Die Kathode der Anzeigeröhre 36 ist mit einer Transformatorwicklung 78 verhunden. Die anderen Enden der Transformatorwicklungen 74, 77, 78 liegen an Erde.
Bei dieser Schaltungsanordnung werden beide Meßwerte an je einer Ablenkelektrode r8' bzw. I8" gleichzeitig wirksam gemacht und angezeigt.
Bei gegebener Ausbildung der Anzeigeröhre 36, z. B. wenn zwei Elektronenstrahlen unter der Wirkung der Ablenkelektroden seitlich abgelenkt werden und durch Verwendung einer Dreieckblende die Seitenverschiebung in eine Höhenverschiebung umgeformt wird, ist gut erkennbar, wenn beide Werte gleich sind bzw. in einem durch die Verstärkungseigenschaften der Röhren 71 und 72 und die Größe der Arbeitswiderstände 75 und 76 gegebenen Verhältnis stehen.
Durch den in der gemeinsamen Kathodenleitung liegenden Widerstand 73 kann eine Gegenkopplung erreicht werden, durch die ein beiden Meßwerten gemeinsamer Anteil weitgehend unterdrückt und nur die Differenz der Meßwerte zur Anzeige gebracht wird. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn der gemeinsame Anteil verhältnismäßig groß ist und/oder sich über einen größeren Bereich ändern kann, während die anzuzeigende Differenz nur klein ist.
Wie oben bereits beschrieben wurde, kann durch Anderung der Stromflußwinkel durch Einschaltung einer Gleichspannung in die Speisekreise eine Festwertanzeige erzielt werden. Da die Röhren gleichzeitig gesteuert werden, steht dafür wenigstens ein Teil der nicht gesteuerten Halbperiode zur Verfügung.
Die Speisung kann ähnlich wie bei den obenstehend beschriebenen Schaltungen aus einer geringen Zahl von Wicklungen erfolgen, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von Spannungsteilern.
Praktische Bedeutung hat insbesondere die Speisung aus einem Brückengleichrichter (Graetz-Gleichrichter) 80, wie es Fig. 7 zeigt. Es ist dort nur der rechts der gestrichelten Linie der Fig. 6 liegende Speiseteil dargestellt.
Die Wicklung 8I des Netztransformators 7 führt hier die halbe positive Gleichspannung, die der Brückengleichrichter 80 am positiven Pol des Gleichspannungsausganges abgibt, der negative Pol des Gleichspannungsausganges ist galvanisch geerdet. Die Mitte der Wicklung 8I liegt wechselspannungslnäßig auf Erdpotential. Die Enden der Transformatorwicklung 8I, die mit dem Wechselspannungseingang des Gleichrichters 80 verbunden sind, liefern also gegenüber Erde symmetrische und gegenphasige Wechselspannungen. Diese können nun gleichspannungsfrei abgenommen werden unter Anwendung von Kopplungsgliedern, die aus der Reihenschaltung eines an den Wechselspannungseingang des Gleichrichters 8o angeschalteten Trennkondensators 82 bzw. 84 und eines andererseits an Erde liegenden Widerstandes 83 bzw. 85 bestehen. Dabei ist die Größe der einzelnen Elemente vorzugsweise so gewählt, daß die volle Wechselspannung ohne Phasenverschiebung an den Widerständen 83 bzw. 85 auftritt.
Eine Spannungsteilung kann in einfacher Weise durch Aufteilung des Widerstandes vorgenommen werden, wie es bei dem für die Kathodenspannung vorgesehenen Koppelglied 86, 87, 88 dargestellt ist. Wenigstens ein Spannungsteiler kann gegebenenfalls auch hochohmig ausgeführt sein, so daß der an Erde liegende Teil als Vorwiderstand, z. B. als Gegenkopplungswiderstand, für die Kathoden der Röhren 7I und 72 dient.
Es muß im allgemeinen darauf geachtet werden, daß alle Koppelglieder eine vernachlässigbare oder die gleiche Phasenverschiebung der angegebenen Speisespannungen hervorrufen, sonst sind die an der Anzeigeröhre 36 wirksamen Spannungen nicht mehr in jedem Augenblick zueinander proportional, so daß die Anzeige nicht mehr von dem Wechselspannungsverlauf unabhängig ist, sondern gestört wird, z. B. unscharfe Ränder ergibt.
Wenn die Kathode der Anzeigeröhre 36 und die Kathode der Verstärkerröhren 7I und 72 aus dem gleichen Koppelglied, z. B. 86, 87, 88, gespeist werden (wobei das Koppelglied 84, 85 entfällt) und auch die Anoden an das gleiche Koppelglied 82, 83 angeschlossen sind, ist zwischen beiden Koppelgliedern eine beliebige Phasenverschiebung gegenüber der Spannung an der Wicklung 8I zu- lässig. Allerdings muß dann auch die Eingangsspannung gegenüber einem Punkt des Kathodenkreises zugeführt werden, nicht aber gegenuber Erde, denn das Wechselpotential des Erdpunktes ist durch die Mitte der Wicklung 8I festgelegt und von einer etwa auftretenden Phasenverschiebung durch die Koppelglieder unabhängig, so daß sich Störungen ergeben können.
Wenn ein Koppelglied praktisch die volle Wechselspannung überträgt, also sein kapazitiver Widerstand klein ist gegenüber dem Ohmschen Widerstand, ist auch seine Zeitkonstante groß.
Der den Ohmschen Widerstand durchfließende, durch die Gleiebrichterwirkung der Röhren 36 7I, 72 entstehende Gleichstrom ruft also einen Spannungsabfall hervor, der durch den Trennkondensator gespeichert und dadurch als von der Aussteuerung abhängiger Gleichspannungsanteil zur Speisewechselspannung hinzutritt. Das Koppelglied soll daher niederohmig sein. Wenn aber, wie beim Koppelglied 86, 87, 88, eine Teilung des Ohmschen Widerstandes vorgenommen wird, ist auch bei hochohmiger Ausführung eine Verringerung des Einflusses der Speichenvirkung des Kondensators 86 durch den als Vorwiderstand wirksamen Widerstand 87 möglich.
Wenn die Eingangsspannung nicht an dem gleichen Punkt festen Potentials, z. B. Erde, liegt wie der Gleichrichter, sondern frei gewählt werden kann, können die Trennkondensatoren 82, 84 und 86 durch direkte Verbindungen ersetzt werden und insbesondere die den Gleichstrom führenden Widerstände 83 und 85 entfallen. Dann liegt die Xnzeigeschaltung mit den Röhren 36, 71 und 72 auch um die Hälfte der Gleichspannung des Gleichrichters 80 gegenüber Erde höher.
Wenn ein Gleichspannungsanteil in der Anodenspeisung-zulässig ist, kann ihr Anschluß direkt am Wechselspannungseingang des Brückengleichrichters erfolgen, und das Kopplungsglied 82, 83 kann entfallen. Auch das Glied 84, 85 ist dann entbehrlich, wenn die Kathode der Anzeigeröhre an die dem Spannungsteiler 87, 88 entnommene Kathoden speiseleitung angeschlossen oder direkt geerdet wird (in diesem Falle liegt die Kathode der Anzeigeröhre wechselspannungsmäßig an der Mitte der Wicklung 8I). Das Koppelglied 86, 87, 88, gegebenenfalls mit Spannungsteilung, ist dann noch erforderlich, da der Kathodenkreis gleichspannungsfrei gehalten werden soll, um die Eingangsspannungen gegenüber Erde zuführen zu können.
Fig. 8 zeigt eine Schaltungsanordnung ähnlich Fig. 6, bei der die Speisung der Röhren und 72 aus der Gegentaktwicklung 28 und 29 des Transformators 7 erfolgt (Fig. 6). Die Anode der Anzeigeröhre 36 liegt über einen Kondensator 91 am gleichen Wechselspannungspotential wie die Anoden der Verstärkerröhren 7I und 72 und erhält zur Vergrößerung des Stromflußwinkels und/oder zur Erhöhung der Intensität über ein Wechselspannurigstrennglied den Widerstand 92, einen Gleichspannungsanteil aus dem Gleichrichter, der durch eine Zweiweggleichrichterröhre 93, gegebenenfalls mit einem Ladekondensator 9ß, gebildet ist. Dieser Kondensator 94 kann hier verhältnismäßig groß sein, weil über den Widerstand 92 in erster Linie nur Gleichspannung zugeführt werden soll, damit sich nicht eine störende Phasenverschiebung der am Verbindungspunkt des Widerstandes 92 mit dem Kondensator 94 auftretenden Wechselspannung ergibt.
Ein Widerstand 95 zwischen der Kathode der Anzeigeröhre 36 und der Wicklung 29 ist zweckmäßig, um die an der Anzeigeröhre 36 auftretende Spannung auf das gewünschte Maß herabzusetzen und eine Stabilisierung des Arbeitspunktes durch Gegenkopplung zu erreichen.
Fig. g zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der gegenüber Fig. 6 noch ein weiteres Meßwertpaar, insbesondere in seiner Differenz, unabhängig vom ersten an den Klemmen 45 und 46 zugeführten MeDwertpaar zur Anzeige gebracht werden kann.
Die vier Eingangsklemmen 101 und 102 bzw.
45 und 46 liegen an den Gittern von Verstärkerröhren Io3, ro4, 7I und 72. Die Kathoden der Röhren Io3 und 104 bzw. 71 und 72 sind verbunden und über einen gemeinsamen Kathodenwiderstand 105 bzw. 73 an die Wicklungen 28 und 29, gegebenenfalls über einen Spannungsteiler, gegenphasig angeschaltet. Die Anoden der Röhre 103 und 7I bzw. 104 und 72 stehen mit den Ablenkelektroden iS' und I8" der Anzeigeröhre 36 in Verbindung und liegen über Arbeitswiderstände 75 bzw. 76 an einer eine positive Halbwelle der doppelten Frequenz liefernden Spannungsquelle, z.B. der Kathode einer Doppelweggleichrichterröhre 30, deren Anoden mit den Enden der Wicklungen 28 und 29 verbunden sind, die auch Kathodenhilfsspannungen liefern. Der Verbindungspunkt der Wicklungen 28 und 29 ist geerdet.
Durch die über die Widerstände 105 bzw. 73 zugeführte Kathodenhilfsspannung werden ahwechselnd die RöhrenpaareIo3, I04 und 71, 72 in Betrieb gesetzt und die ihren Eingängen IOI, 102 bzw. 45,46 zugeführten Meßwerte mit der Röhre 38 angezeigt. Da dann, wenn das eine Röhrenpaar arbeitet, das andere Röhrenpaar ganz gesperrt ist, tritt zwischen den Anzeigen keine Rüclçwirkung auf.
Wie oben bereits erwähnt, kann durch Anschaltung von Gleichspannungen in Reihe mit einer oder mehreren der Wechselspannungen die Anzeige eines Festwertes ermöglicht werden. Durch die Widerstände 73 bzw. IOS wird eine Gegenkopplung des den zugehörigen Eingangsspannungen gemeinsamen Wertes durchgeführt. Wenn dies nicht erforderlich ist, können diese Widerstände auch verkleinert oder ganz weggelassen werden.
Fig. IO zeigt eine Schaltungsanordnung zur Abstimmanzeige in einem Empfangsgerät für frequenzmodulierte Schwingungen unter Verwendung eines unsymmetrischen Ratiodetektors, der zwei Spannungen liefert, deren Differenz ein Maß für die Verstimmung (Fehlabstimmung) ist. Dabei erfolgt nach der Erfindung eine Wechselspannungsspeisung der Anzeigeröhre und der Meßwertverstärkerröhren.
Dem Schwingungskreis III, 112 wird z. B. von der letzten Verstärkerröhre des Zwischenfrequenzverstärkers ein die Frequenzmodulation enthaltender Zwischenfrequenzstrom zugeführt. Diese Schwingungen werden über eine vorzugsweise lose Gegenkopplung auf den Sekundärkreis 113, 114 übertragen. An die Außenanschlüsse dieses Sekundärschwingkreises sind zwei Dioden 115 und II6 mit entgegengesetzter Polarität angeschlossen, wobei die dem Kreis 113, 114 abgewandte Kathode der Diode II6 geerdet ist. Zwischen der Anode der Diode 115 und der Kathode der Diode II6 sind in Parallelschaltung ein verhältnismäßig großer Kondensator 117 und zwei Belastungswiderstände 1 I8 und 119 in Reihe angeordnet. An der Diode 115 kann auch eine Spannung zur selbsttätigen Verstärkungsregelung abgenommen werden.
In der Mitte der Schwingkreisinduktivität 1 13 ist eine weitere mit der Primärinduktivität II2 vorzugsweise festgekoppelte Tertiärspule I20 angeschlossen, deren anderem Ende über ein RC-Glättungsglied 121, 122 und einen Trennkondensator I23 die demodulierte Niederfrequenzspannung entnommen werden kann. Die bisher beschriebenen Teile stellen einen bekannten Ratiodetektor dar.
Es sei bemerkt, daß auch ein symmetrischer Ratiodetektor oder eine andere Frequenzdemodulationsschaltung Anwendung finden kann. der wenigstens eine von der Verstimmung abhängige, langsam veränderliche Spannung liefert.
Nach weiterer Abtrennung der am Kondensator I23 auftretenden Niederfrequenzspannungen durch ein RC-Glättungsglied 124, I25 erhält man eine Gleichspannung, deren Differenz gegenüber der am Verbindungspunkt der Widerstände 1 i8 und 119 auftretenden Spannung ein Maß für die Verstimmung des Gerätes gegenüber der mittleren Frequenz des Eingangsfilters 1 1 1 bis 1 14 ist.
Diese Spannungen werden nun den Gittern zweier Verstärkertrioden zugeführt, die zusammen mit dem Anzeigesystem in einem Kolben untergebracht sind und eine Abstimmanzeigeröhre I33 bilden.
Die Anode des Leuchtschirmes ist an eine Wicklung I26 eines Netztransformators 7 angeschlossen, an der auch die mit den Ablenkelektroden des Anzeigesystems verbundenen Anoden der Verstärkersysteme über Arbeitswiderstände 127 und I28 liegen. Die Kathode des Anzeigesystems ist geerdet. Die Kathoden der Verstärkersysteme sind miteinander verbunden und liegen über einen Widerstand I30 in einem mit der Wicklung 129 und Erde verbundenen Spannungsteiler aus den Widerständen I3I und 132. Die Wicklung I29 des Transformators 7 liefert eine Wechselspannung entgegengesetzter Phase wie die Wicklung' 126. Die nicht mit der Anzeigeröhrenschaltung verbundenen Enden der Wicklungen I26 und I29 sind geerdet.
Das Anzeigesystem wird somit von der Wicklung I26 gespeist. Die Kathodenhilfsspannung für die Verstärkersysteme wird dem Spannungsteiler 131, I32 entnommen. Der Widerstand I30 bewirkt für den den beiden Gittern gemeinsam zugeführten Regelspannungsanteil eine starke Gegenkopplung, während die Differenz zwischen den Gitterspannungen, nämlich die Verstirnmungsspartnung, mit voller Empfindlichkeit angezeigt wird. Die anzuzeigende Verstimmungsspannung beträgt nur wenige Volt, der eine von der Eingangsamplitude abhängige, für die Abstimmanzeige nicht erforderliche Gleichspannung (Regelspannungsanteil) überlagert ist, die bis zu 30 Volt und mehr betragen kann. Da der Regelspannungsanteil beiden Gittern gleichzeitig zugeführt wird, erfolgt für diese Gleichspannung durch den Kathodenwiderstand r30 eine starke Gegenkopplung, während die Verstimmungsspannung, die an beiden Gittern mit entgegengesetzter Polarität überlagert ist, sich hinsichtlich ihrer Wirkung auf den Kathodenkreis aufhebt, so daß sie ohne Gegenkopplung mit voller Verstärkung die Ablenkelektroden der Anzeigeröhre beeinflußt.
Insbesondere dann, wenn der das Anzeigesystem durchfließende Strom von gleicher Größenordnung oder kleiner ist als der die Verstärkersysteme durchfließende Strom, kann die Kathode des Anzeigesystems mit der Kathode der Verstärkersysteme verbunden sein. Dies ist vielfach erwünscht, weil bei einer derartigen Kombinationsröhre nur eine begrenzte Anzahl von Sockelstiften als Anschlüsse zur Verfügung steht. Auch bei dieser Schaltung kann, wie bereits oben erwähnt, durch Einfügung einer Gleichspannung, die z. B. durch ein, RC-Glied erhalten werden kann, ein Festwert als Vergleichsmarke mit angezeigt werden.
Um eine gute Gegenkopplung zu erreichen, ist es erforderlich, daß die Amplitude der vom Spannungsteiler I3I, I32 gelieferten Hilfsspannung für die Verstärkerkathoden größer, vorzugsweise um ein Vielfaches größer als der größte zu erwartende Regelspannungswert ist. Wenn die Gegenkopplung durch den Widerstand I30 zu gering ist, tritt an wenigstens einer Grenze des Steuerspannungsbereiches eine Übersteuerung und damit eine Beeinträchtigung der gewünschten Anzeige auf. Wenn dagegen die Gegenkopplung und entsprechend die Hilfsspannung sehr groß ist, kann praktisch Unabhängigkeit der Differenzanzeige (Verstimmung) von der Eingangsamplitude erreicht werden. Vorzugsweise sind der Widerstand 130 und die am Spannungsteiler 13I, I32 abgegriffene Hilfsspannung so bemessen, daß im ganzen Bereich der Regelspannung der Arbeitspunkt der Verstärkerröhren sich nur so viel ändert, daß die Anzeige der Verstimmungsspannung nicht beeinträchtigt ist, jedoch auch eine Anzeige der Regelspannung erfolgt. Dadurch wird erreicht, daß an der Anzeigeröhre auch ein Hinweis auf die Stärke des einfallenden Senders abgelesen werden kann.
Es ist möglich, dadurch hochohmige Ausbildung des Spannungteilers I3I, I32 diesen, d. h. Parallelschaltung der beiden Teilwiderstände 131, 132, als Gegenkopplungswiderstand an Stelle eines zusätzlichen Widerstandes I30 wirken zu lassen.
Die Kathode des Anzeigesystems kann statt an Erde auch mit den Kathoden der Verstärkersysteme verbunden werden. Die Widerstände 130, 131 und I32 sind dann entsprechend anders zu dimensionieren, vorzugsweise muß die Kathodenhilfsspannung, die durch den Spannungsteiler 131, I32 geliefert wird, erhöht werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Schaltungsanordnung zur Messung oder Anzeige einer elektrischen Größe durch Ablenkung eines Elektronenstrahles in einer Röhre, bei der die Anode und die Ablenkelektrode(n) im wesentlichen durch Wechselspannungen etwa gleicher Kurvenform und fester Phasenlage gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß diese Wechselspannungen eine Frequenz aufweisen, die groß gegenüber der Frequenz der zu messenden Größe ist, und daß wenigstens eine dieser Wechselspannungen in Abhängigkeit von der zu messenden Größe in ihrer Amplitude gesteuert ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit einer Anzeigeröhre, deren Ablenkelektrode(n) mit der Anode wenigstens je einer vom Meßwert gesteuerten Verstärkerröhre verhunden ist (sind), dadurch gekennzeichnet, daß die Anode (1) der Anzeigeröhre (3) und über einen Arbeitswiderstand (Io) die Anode(n) (I3) der Verstärkerröhre(n) (I5) an je eine Wechselspannungsspeisequelle (4 bzw. 8) angeschaltet sind und daß die Kathoden (2 bzw. I4) der Röhren an je eine andere Wechselspannungsquelle (g bzw. 5) gleicher Frequenz und etwa gleicher bzw. entgegengesetzter Phase angeschl ssen sind und daß die Gegenpole dieser vorzugsweise gleichstromdurchlässigen Wechselspannungsquelle miteinander und gegebenenfalls mit Erde verbunden sind.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei der Kathodenwechselspannungsqnellen gleich sind.
4. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Speisewechselspannung, insbesondere die Anodenspeisespannung, auch einen Gleichspannungsanteil enthält.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenspeisespannung durch Gleichrichtung einer Wechselspannung (28, 29) gewonnen ist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenspeisespannung durch Doppelweggleichrichtung einer Wechselspannung ohne bzw. nur mit einem kleinen Ladekondensator gewonnen ist, derart, daß sich positive Halbwellen der doppelten Frequenz ergeben.
7. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Kathodenwechselspannungsquelle auch einen Gleichspannungsanteil enthält.
8. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einer Speiseleitung, insbesondere der Kathoden-oder der Anodenleitung, ein gegebenenfalls von einem Kondensator (33) überbrückter Widerstand (32) liegt.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein gegebenenfalls von einem Kondensator überbrückter Widerstand in einer mehreren Kathoden gemeinsamen Leitung angeordnet ist.
10. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ablenkelektrode (I8) der Anzeigeröhre (3) mit den Anoden (I3 und 23) zweier Verstärkerröhren (15 und 24) zusammengeschaltet ist, deren Kathoden mit Wechselspannungsquellen (5 bzw. 25) gleicher Frequenz und etwa entgegengesetzter Phase verbunden sind, und daß die Anode (I) der Anzeigeröhre und über einen gemeinsamen Arbeitswiderstand (Io) die Anoden der Verstärkerröhren an eine Speisespannungsquelle angeschlossen sind, die vorzugsweise durch Doppelweggleichrichtung einer Wechselspannung erhaltene positive Halbwellen der doppelten Frequenz der Kathodenwechselspannung liefert.
II. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß je eine Ablenkelektrode (I8' bzw. I8") der Anzeigeröhre (36) mit je einer Anode zweier Verstärkerröhren (37 und 38) zusammengeschaltet ist, deren Kathoden mit Wechselspannungsquellen gleicher Frequenz und etwa entgegengesetzter Phase verbunden sind, und daß die Anode der Anzeigeröhre und über getrennte Arbeitswiderstände (39 und 40) die Anoden der Verstärkerröhren an eine Speisespannungsquelle angeschlossen sind, die vorzugsweise durch Doppelweggleichrichtung erhaltene positive Halbwellen der doppelten Frequenz der Kathodenwechselspannungen liefert.
I2. Schaltungsanordnung nach Anspruch II, gekennzeichnet durch zwei Dioden (47 bzw.

48), deren Kathoden mit je einer Kathode der Verstärkerröhren (37 bzw. 38) verbunden und deren Anoden über je einen Widerstand (49 bzw. 50) mit der Anode der anderen Verstärkerröhre (38 bzw. 37) zusammengeschaltet sind.
13. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ablenkelektroden der Anzeigeröhre mit der Anode je einer Verstärkerröhre (57 bzw. 58) zusammengeschaltet sind, deren Kathoden über getrennte Widerstände (55 bzw. 56) an Erde liegen, und daß zwei gegenphasige einerseits geerdete Wechselspannungen den Anoden zweier Dioden (47 bzw.48) zugeführt werden, deren Kathoden mit der Kathode der einen bzw. der anderen Verstärkerröhre verbunden sind, und daß die Anode der Anzeigeröhre und über je einen Arbeitswiderstand die Anoden der Verstärkerröhren an eine Speisequelle angeschaltet sind, die positive Halbwellen der doppelten Frequenz der Diodenwechseispannung liefert, welche Halbwellen vorzugsweise durch Doppelweggleichrichtung erhalten sind.
14. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ablenkelektroden(I8' bzw. I8") der Anzeigeröhre zusammengeschaltet sind mit der Anode einer und der Kathode einer zweiten Verstärkerröhre bzw. 62) bzw. umgekehrt und daß jede Ablenkelektrode über einen Arbeitswider-' stand (63 bzw. 64) mit den gegenphasigen Anschlüssen einer im Mittelpunkt geerdeten Wechselspannungsquelle (28, 29) verbunden ist und daß der Anode der Anzeigeröhre eine aus positiven Halbwellen mit doppelter Frequenz bestehende und andererseits geerdete Spannung zugeführt ist.
15. Schaltungsanordnung nach Anspruch I4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode der Anzeigeröhre an Erde liegt.
I6. Schaltungsanordnung nach Anspruch I5, gekennzeichnet durch zwei Dioden (65 bzw. 66), deren Kathoden je mit der Kathode der einen bzw. der anderen Verstärkerröhre verbunden sind und deren Anoden zusammengeschaltet sind und an Erde liegen.
17. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anoden der Dioden und die Kathode der Anzeigeröhre miteinander verbunden sind und über einen gegebenenfalls wenigstens teilweise von einem Kondensator überbrückten Widerstand (67) an Erde liegen.
I 8. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ablenkelektroden (r8' bzw. I8") der Anzeigeröhre mit der Anode je einer Verstärkerröhre (7I bzw. 72) zusammengeschaltet sind, deren Kathoden verbunden und an eine Hilfswechselspannungsquelle (74) gelegt sind, und daß die Anode der Anzeigeröhre und über je einen Arbeitswiderstand (75 bzw. 76) die Anoden der Verstärkerröhren an einer Wechselspannungsspeisequelle (77) liegen, die die gleiche Frequenz und etwa die gleiche bzw. entgegengesetzte Phasenlage aufweist wie die Kathode der Hilfsspannungsquelle.
19. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisewechselspannungen einer Spannungsquelle bzw. zwei zueinander gegenphasigen Wechselspannungsquellen, gegebenenfalls unter Anwendung eines oder mehrerer Spannungsteiler, entnommen sind.
20. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Speisequelle eine mit einem Pol des Gleichstromausganges geerdete Brückengleichrichterschaltung (80) dient, deren einer Eingangsklemme eine gegebenenfalls mit einer Gleichspannung überlagerte Wechselspannung für die Anoden und der/den Ablenkelektrode(n) entnommen ist.
21. Schaltungsanordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß einer Eingangsklemme des Brückengleichrichters über ein aus der Reihenschaltung eines Kondensators (82 bzw. 84 bzw. 86) und eines geerdeten Widerstandes (83 bzw. 85 bzw. 87, 88) bestehendes Koppelglied eine gleichspannungsfreie Wechselspannung, gegebenenfalls unter Spannungsteilung, entnommen ist.
22. Schaltungsanordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenspannung über ein praktisch die volle Wechselspannung übertragendes Koppelglied der einen Eingangsklemme des Brückengleichrichters entnommen ist.
23. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode der Anzeigeröhre mit der anderen Eingangsklemme des Brückengleichrichters direkt oder über ein vorzugsweise niederohmiges Koppelglied verbunden ist.
24. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswechselspannungen für die Kathode der Anzeigeröhre und für die Kathode(n) der Verstärkerröhre(n) der anderen Eingangsklemme des Brückengleichrichters über ein Koppelglied entnommen sind und dieses so bemessen ist, daß eine merkliche Spannungsteilung auftritt.
25. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Koppelglied niederohmig ausgebildet ist.
26. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Koppelglied hochohmig ausgebildet und vorzugsweise so bemessen ist, daß der zwischen dem Anschlußpunkt einer Speiseleitung, insbesondere einer Kathodenleitung, und Erde liegende Teil gegenkoppelnd wirksam ist.
27. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer Anode und/oder wenigstens einer Kathode einer Röhre eine zusätzliche Gleichspannung derart zugeführt ist, daß der Stromflußwinkel der Anzeigeröhre größer ist als der Stromflußwinkel der Verstärkerröhre(n).
28. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer Anode und/oder wenigstens einer Kathode einer Röhre eine zusätzliche Gleichspannung derart zugeführt ist, daß der Stromflußwinkel der Anzeigeröhre kleiner ist als der Stromflußwinkel der Verstärkerröhre(n).
29. Schaltungsanordnung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode(n) der Verstärkerröhre(n) (7r bzw. 72) über einen oder mehrere Arbeitswiderstände und die Anode der Anzeigeröhre über- einen Trennkondensator (9I) mit der Wechselspannungsspeisequelle (28) verbunden sind und daß der Anode der Anzeigeröhre (36) vorzugsweise über einen Wechselspannungstrennwiderstand (92) eine zusätzliche Gleichspannung zugeführt ist.
30. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der (den) Kathodenleitung(en) und/oder in der (den) Anodenleitung(en) der Verstärkerröhre(n) ein von einem Kondensator überbrückter Widerstand liegt und die Zeitkonstante dieses Gliedes merklich größer als die Periode der Wechselspannung bemessen ist.
31. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ablenkelektroden der Anzeigeröhre mit den Anoden je zweier Verstärkerröhren (71 und 103 bzw. 72 und 104) verbunden sind und daß die Kathoden je zweier Verstärkerröhren (71 und 72 bzw.

103 und 104), deren Anoden an verschiedenen Ablenkelektroden liegen, miteinander und mit zwei gegenphasigen geerdeten Hilfswechselspannungsquellen (28 bzw. 29) verbunden sind und daß die Anode der Anzeigeröhre und über je einen Arbeitswiderstand (75 bzw. 76) die Ablenkelektroden mit einer Wechselspannungsspeisequelle verbunden sind, die positive Halbwellen von gegenüber den Kathodenhilfsspannungen doppelter Frequenz liefert.
32. Schaltungsanordnung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Verstärkerröhre (71, 72, 103, 104) eine getrennte Steuerspannung zugeführt ist.
33. Schaltungsanordnung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter je zweier, anodenseitig an verschiedenen Ablenkelektroden angeschalteter und kathodenseitig getrennter Verstärkerrohren miteinander verbunden sind und ihnen zwei getrennte Meßwertspannungen gegenüber Erde zugeführt sind.
34. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3I, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektroden zweier Verstärkerröhren, deren Anoden an verschiedenen Ablenkelektroden liegen und deren Kathoden mit gegenphasigen Hilfswechselspannungsquellen verbunden sind, zusammengeschaltet sind und neben den Steuerelektroden der beiden anderen Verstärkerröhren als dritter Eingang gegenüber Erde dienen.
35. Schaltungsanordnung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektroden zweier Verstärkerröhren, deren Kathoden verbunden sind, zusammengeschaltet sind und neben den Steuerelektroden der beiden anderen Verstärkerröhren als dritter Eingang gegenüber Erde dienen.
36. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche zur Abstimmanzeige in einem Empfangsgerät für frequenzmodulierte Schwingungen unter Verwendung eines Diskriminators, der zwei Spannungen liefert, deren Differenz ein Maß für die Verstimmung ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Diskriminatorspannungen den Steuerelektroden zweier Verstärkerröhren zugeführt sind, deren Kathoden miteinander und mit einer Hilfswechselspannungsquelle verbunden sind und deren Anoden mit je einer Ablenkelektrode einer Anzeigeröhre zusammengeschaltet sind und über je einen Arbeitswiderstand (127 bzw. I28) an einer gegenüber der Hilfswechselspannnng gegenphasigen Wechselspannungspeisequelle liegen, und daß die Anode und die Kathode der Anzeigeröhre an die Speisespannungs- bzw. an die Hilfsspannungsquelle angeschaltet sind.
37. Schaltungsanordnung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß in der gemeinsamen Kathodenleitung der Verstärkerröhren ein gegebenenfalls wenigstens zu einem Teil von einem Kondensator überbrückter Gegenkopplungswiderstand liegt.
38. Schaltungsanordnung nach Anspruch 36, bei der die Diskriminatorspannungen gleich große veränderliche Regelspannungsanteile enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der Hilfsspannung größer, vorzugsweise um ein Vielfaches größer als der größte zu erwartende Regelspannungswert ist.
39. Schaltungsanordnung nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkopplungswiderstand und die Hilfsspannungsquelle so bemessen sind, daß im ganzen Bereich der Regelspannung der Arbeitspunkt der Verstärkerröhre(n) sich nur so viel verändert, daß die Anzeige der Verstimmungsspannung nicht beeinträchtigt ist, aber auch eine Anzeige der Regelspannung erfolgt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 677 702, 695 958, 898 607; schweizerische Patentschrift Nr. I94 296.