DEB0009040MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 31. August 1950 Bekanntgeniacht am 17. Mai 1956Registration date: August 31, 1950 Announced on May 17, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Schwingungserzeugung mit einem Relaxations schwinger, die verhältnismäßig unempfindlich gegen Änderungen in der Betriebsspannung ist.The invention relates to an arrangement for generating vibrations with a relaxation vibrator, which is relatively insensitive to changes in the operating voltage.

Es ist häufig erwünscht, einen Relaxationsschwingungserzeuger mit einer stabilen Frequenzcharakteristik zur Verfügung zu haben, und bisher wurde zu diesem Zweck der Schwingungserzeuger unmittelbar durch Synchronierimpulse gesteuert, die seinem Gitter zugeführt wurden. Diese Maßnahme ist jedoch in manchen Fällen wegen ihres Kostenaufwandes und der Gewichtserhöhung, ■ die sie für die ganze Anordnung bedingt, recht nachteilig.It is often desirable to have a relaxation vibrator with a stable frequency characteristic available, and so far has been for this purpose the vibration generator is controlled directly by synchronizing pulses that were fed to its grid. However, this measure is in some cases because of its cost and the increase in weight that it causes for the entire arrangement, quite disadvantageous.

Dies gilt beispielsweise für Radiosonden, welche man in die Stratosphäre aufsteigen läßt und die Angaben über die meteorologischen Zustände in den durchflogenen atmosphärischen Schichten an eine Beobachtungs- und Registrierstelle am Boden übermitteln. Bei diesen Radiosonden, bei denen ein Relaxationsschwingungserzeuger dazu verwendet wird, Widerstandsänderungen in Änderungen der Modulationsfrequenz eines Hochfrequenzschwingungserzeugers umzusetzen, ist es sehr wichtig, daß der Relaxationsschwinger praktisch unempfindlich gegen Änderungen in der Betriebsspannung ist und andererseits die Kosten und das Gewicht dieserThis applies, for example, to radiosondes which are allowed to rise into the stratosphere and which Information on the meteorological conditions in the atmospheric layers flown through to a Submit observation and registration center on the ground. With these radiosondes, where a Relaxation vibrator is used to detect changes in resistance in changes in the To implement the modulation frequency of a high frequency oscillator, it is very important that the relaxation oscillator is practically insensitive to changes in the operating voltage and on the other hand, the cost and weight of these

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Ausrüstung so niedrig wie möglich sind, da die nutzbare Lebensdauer derselben niemals mehr als 3 bis 4 Stunden beträgt.Equipment are as low as possible, since the useful life of the same never exceeds 3 to 4 hours.

Die strengen Gewichts- und Preisbeschränkungen, die einer Radiosondenausrüstung auferlegt sind, zwingen zur Verwendung von Batterien als elektrischer Stromquelle; jedoch ist die Spannung dieser Batterien sehr stark mit der entnommenen Leistung sowie mit der Temperatur der BatterienThe strict weight and price restrictions imposed on radiosonde equipment are forcing the use of batteries as an electrical power source; however the tension is of these batteries very strongly with the drawn power as well as with the temperature of the batteries

ίο veränderlich, die sich von + 40⁰ C in Bodenhöhe bis zu —40⁰ C in der Luft ändert, und da die' Frequenz eines Relaxationsschwingers sich sehr stark mit der Betriebsspannung ändert, ist eine hohe Stabilisierung dieses Schwingungserzeugers notwendig. Die ''Erfindung bezweckt .daher in erster Linie die_v-Schaffung eines stabilen Relaxationsschwingeis, der' besonders für solche Geräte geeignet ist, für die ein geringes Gewicht sowie ein niedriger Preis erwünscht ist.ίο variable, which changes from + 40 ⁰ C at ground level to -40 ⁰ C in the air, and since the 'frequency of a relaxation oscillator changes very strongly with the operating voltage, a high level of stabilization of this oscillation generator is necessary. The 'invention aims .Therefore, primarily _v -creating a stable Relaxationsschwingeis which' is particularly suitable for those devices for which a low weight and a low price is desired.

Bisher war es einerseits bekannt, in dem Anodenkreis eines Relaxationsschwingers ein -RC-Netzwerk vorzusehen, um eine sägezahnf örrnige' Schwingung an dem Kondensator ' dieses Netzwerkes zu erhalten, und andererseits war es bekannt, die Zeitkonstante dieses Netzwerkes größer als die des üblichen mit dem Gitter des Relaxationsschwingers verbundenen¹ i?C-Kreises zu wählen, um nur den Kondensator des Netzwerkes auf einen kleinen Bruchteil der: Speisespannung aufzuladen und so· eine im wesentlichen lineare Ausgangsleistung zu erhalten. Demgegenüber macht die Erfindung von einem "derartigen .RC-Netzwerk im Anodenkreis eines Relaxationsschwingers Gebrauch, um die Relaxationsfrequenz desselben im wesentliehen unabhängig von Äniderungen in der Betriebsspannung zu machen, wobei die Widerstands- und Kapazitätswerte dieses i?C-Netzwerkes so gewählt sind, daß der Widerstand des Widerstandselementes größer als ein Drittel des Anoden-Kathoden-Widerstandes der Schwingröhre, soeben vor dem Stromloswerden dieser Röhre gemessen, ist und daß die Zeitkonstante dieses Netzwerkes zwischen dem dreifachen und fünfundzwanzigfachen Wert der Zeit liegt, während welcher die Schwingröhre jeweils stromführend ist.So far it was known on the one hand to provide an -RC network in the anode circuit of a relaxation oscillator in order to obtain a sawtooth-shaped 'oscillation on the capacitor' of this network, and on the other hand it was known that the time constant of this network was greater than that of the usual with the Lattice of the relaxation oscillator connected ¹ i? C circle, in order to only charge the capacitor of the network to a small fraction of the supply voltage and thus to obtain an essentially linear output power. In contrast, the invention makes use of such an RC network in the anode circuit of a relaxation oscillator in order to make its relaxation frequency essentially independent of changes in the operating voltage, the resistance and capacitance values of this i? C network being selected so that the resistance of the resistance element is greater than a third of the anode-cathode resistance of the vibrating tube, just measured before this tube was de-energized, and that the time constant of this network is between three times and twenty-five times the value of the time during which the vibrating tube is always energized.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen noch näher erläutert, und zwar ist als Anwendungsbeispiel die Ausrüstung einer Radiosonde gewählt, jedoch ist die Erfindung in ihrer Anwendung keineswegs hierauf beschränkt, sondern ist in gleicher Weise für jede andere Anordnung geeignet, für die ein derartiger wirtschaftlicher und/oder . leichter Relaxationsschwinger, der bei Spannungsänderungen stabil ist, von Vorteil ist.The invention is explained in more detail below with reference to the drawings, namely as Application example the equipment of a radiosonde selected, but the invention is in their Application is by no means restricted to this, but is in the same way for any other arrangement suitable for such an economic and / or. light relaxation oscillator, which at Voltage changes is stable, is an advantage.

In den Zeichnungen zeigtIn the drawings shows

Fig. ι ein Schältschema einer Radiosonde mit dem Relaxationsschwinger nach der Erfindung,Fig. Ι a circuit diagram of a radiosonde the relaxation oscillator according to the invention,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Spannungsverhältnisse bei den gebräuchlichen Relaxationsschwingern, :·■:' .Fig. 2 is a graphical representation of the stress ratios in the usual relaxation oscillators, : · ■: '.

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Spannungsverhältnisse bei dem Relaxationsschwinger nach der Erfindung und <3 shows a graphic representation of the stress relationships in the relaxation oscillator according to the invention and <

Fig. 4 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsbedingungen, die· bei den Relaxationsschwingern auftreten, aus der die Wirkung der Korrekturmaßnahmen hervorgeht.4 shows a graphic representation to explain the working conditions that apply to the relaxation oscillators which show the effect of the corrective action.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist eine Duotriode 10 mit dem einen Ende ihres Fadens 12 über einen Abfallwiderstand 18 an den positiven Pol 14 der Batterie 16 und mit, dem anderen Ende ihres Fadens 12 an den Geräterahmen (Masse) oder an Erde gelegt. Der negative Pol der Stromquelle 16 ist ebenfalls geerdet. Der Relaxationsteil. der Röhre 10 ist mit seiner Anode 20 über die Primär- 75 , wicklung 22 des Schwingungstransformators 24 und einen Widerstand 26 an den positiven Pol der Anodenstromquelle .28 angeschlossen, deren negativer Pol geerdet ist. Das anodenseitige Ende des Widerstandes 26 ist über einen Kondensator 30 mit Erde bzw. Masse verbunden. Die hochfrequente Hilfsschwingung des Relaxationsschwingers wird durch einen Kondensator 32 zwischen Anode 20 und Steuergitter 34 und einen Kondensator 36 zwischen Steuergitter 34 und Faden 12 geregelt. Der Schwingungstransformator 24 weist ferner eine Sekundärwicklung 38 auf, die zwischen dem Steuergitter 34 und einem Kondensator 40 liegt. Die Frequenz der beschriebenen Relaxationsschiwingkreise wird durch die Größe des Wider-, go Standes des im Nebenschluß zu dem Gitterkondensator 40 geschalteten Kreises bestimmt.As can be seen from FIG. 1, there is a duotriode 10 with one end of their thread 12 via a dropout resistor 18 to the positive pole 14 of the Battery 16 and with the other end of its thread 12 to the device frame (ground) or to Earth laid. The negative pole of the power source 16 is also grounded. The relaxation part. the Tube 10 is connected with its anode 20 via the primary 75, winding 22 of the vibration transformer 24 and a resistor 26 connected to the positive pole of the anode power source .28, the negative of which Pole is grounded. The anode-side end of the Resistor 26 is connected to earth or ground via a capacitor 30. The high frequency Auxiliary oscillation of the relaxation oscillator is generated by a capacitor 32 between anode 20 and control grid 34 and a capacitor 36 between control grid 34 and thread 12 regulated. The vibration transformer 24 also has a secondary winding 38 between the Control grid 34 and a capacitor 40 is located. The frequency of the relaxation oscillation circuits described is determined by the size of the resistance, the state of the shunted to the grid capacitor 40 switched circuit determined.

Dieser Nebenschlußkreis enthält die klimaempfindlichen Glieder, deren Widerstandsänderungen in Frequenzänderungen umgesetzt werden sollen und die nacheinander auf die Relaxations-, frequenz zur Einwirkung -gebracht werden, wenn die von einem Ballon getragene Radiosonde in Bereiche niedrigen Druckes aufsteigt.This shunt circuit contains the climate-sensitive elements, their changes in resistance are to be converted into frequency changes and which successively affect the relaxation, frequency -be brought into action when the radiosonde carried by a balloon in Areas of low pressure.

Die Ausgangsleistung des Relaxationsschwingers, der am Steuergitter 34 desselben abgenommen wird, wirkt wiederum steuernd auf die Betriebsfrequenz eines Höchfrequenzsenders für die Übertragung der Meßwerte an eine Bodenstation. Zu diesem Zweck ist das Steuergitter 34 galvanisch mit dem Steuergitter 70 der Kopplungstriode im_; anderen Teil der Röhre 10 verbunden, und die. Anode 72 dieser Triode ist mit dem Hochfrequenz-. sender gekoppelt.The output power of the relaxation oscillator, which is picked up at the control grid 34 of the same, in turn has a controlling effect on the operating frequency of a high-frequency transmitter for the transmission of the measured values to a ground station. For this purpose, the control grid 34 is galvanically connected to the control grid 70 of the coupling triode in _; other part of the tube 10 connected, and the. Anode 72 of this triode is with the high frequency. transmitter coupled.

Der Relaxationsteil der Röhre 10 arbeitet mit Unterbrechungen, indem die Schwingungen andauern, bis durch den Gitterstrom eine ausreichende Vorspannung erzeugt ist, um die Schwingungserzeugung zu unterbrechen, die dann so lange ruht, bis die Ladung des Kondensators 40 durch das im Nebenschluß liegende Widerstandsnetzwerk abgeflossen ist und die Vorspannung dadurch auf einen solchen Wert erniedrigt ist, daß. die Schwingungen von selbst wiederkehren, worauf der ganze Vorgang sich wiederholt. Zweckmäßig wird die Periode, während welcher in den Schwingungstransformator 24 hochfrequente Hilfsschwingungen erzeugt werden, als aktive Periode bezeichnet und derjenige Teil, in dem der Kreis unter Entladung des Kondensators 40 ruht, als passive Periode bezeichnet.The relaxation part of the tube 10 cooperates Interruptions in which the oscillations continue until the grid current is sufficient Bias is generated to interrupt the generation of oscillation, which then rests until the charge of the capacitor 40 through the shunted resistor network has flowed off and the bias is thereby lowered to such a value that. the vibrations recur by themselves, whereupon the whole process repeats itself. Appropriate becomes the period during which high-frequency auxiliary oscillations in the oscillation transformer 24 are generated, called the active period and that part in which the circle while the capacitor 40 is discharged, referred to as the passive period.

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Zum besseren Verständnis der weiteren Beschreibung wird zweckmäßig durch einige Zahlenbeispiele eine Vorstellung von den Größenverhältnissen einiger der entscheidenden Bestandteile der Anordnung vermittelt. Als Relaxationsschwing- und Kopplungsröhre io wurde eine Duotriode von der Type 3A5 verwendet, deren Hilfsschwingungen eine Frequenz von 2 Megahertz und deren Wiederholungsfrequenz 195 Hertz betrug, wobei der Kondensator 40 nur durch einen Begrenzungswiderstand 42 mit einem Eichwiderstand 44 in Reihe überbrückt war. Der Anodenwiderstand 26 hatte einen Wert von 50 000 Ohm und war durch einen Kondensator 30 von 0,07 Mikrofarad überbrückt, und der Gitterkondensator 40 betrug ungefähr 0,085 Mikrofarad. Mit diesen Werten wurde eine Spannungsquelle 28 von 90 Volt verwendet und an den Faden der Röhre 3A5 eine Spannung von 3 Volt gelegt. Die aktive Periode des Relaxationsschwingers dauerte ungefähr 200 Mikrosekunden und änderte sich nicht stark mit der Wiederholungsfrequenz oder Betriebsspannung. Es ist zu beachten, daß unter diesen Bedingungen die Zeitkonstante- des Anodenkreises des Relaxationsschwingers 3500 Mikrosekunden betrug.For a better understanding of the further description it is advisable to use some numerical examples an idea of the proportions of some of the critical components of the Arrangement conveyed. A duotriode from Type 3A5 is used, whose auxiliary oscillations have a frequency of 2 megahertz and whose Repetition frequency was 195 Hertz, with the capacitor 40 only through a limiting resistor 42 was bridged in series with a calibration resistor 44. The anode resistor 26 had a value of 50,000 ohms and was through bridged a capacitor 30 of 0.07 microfarads and the grid capacitor 40 was approximately 0.085 microfarads. With these values, a voltage source 28 of 90 volts was used and a voltage of 3 volts is applied to the filament of the tube 3A5. The active period of the relaxation oscillator lasted about 200 microseconds and did not change much with repetition frequency or operating voltage. It it should be noted that under these conditions the time constant of the anode circuit of the relaxation oscillator Was 3500 microseconds.

Bei dem üblichen Relaxationsschwinger, bei dem der Widerstand 26 den Wert 0 Ohm hat oder der Kondensator 30 von der Größenordnung von einigen hundert Picofarad ist, so daß es nur den Hilfsfrequenzschwingungen Durchlaß gewährt, bewirkt eine Abnahme der Anodenspannung und eine Erhöhung der Wiederholungsfrequenz. Dagegen hat sich herausgestellt, daß bei der erfindungsgemäßen Verwendung eines Widerstandes· 26, dessen Wert mindestens ein Drittel der scheinbaren Impedanz des Relaxationsschwingteils beträgt, gemessen bei einer Einstellung der Steuergittervorspannung dicht unterhalb des für die Unterbindung der Schwingungen erforderlichen Wertes, sowie bei Verwendung eines zugehörigen Kondensators 30 von solchem Wert, daß die Zeitkonstante des Anodenkreises mindestens das Dreifache des aktiven Teils der Periode des Relaxationsschwingers beträgt, die Größe der Frequenzänderung bei einer Änderung der angelegten Spannung verringert wird. Die Verwendung einer Zeitkonstante, welche wenigstens das Fünffache des aktiven Teils der Periode des Relaxationsschwingers beträgt, führt zu noch besseren Ergebnissen, während weitere. Steigerungen der Zeitkonstante des Anodenkreises nur noch geringe Verbesserungen ergeben. Durch eine weitere Vergrößerung des . Kondensators 30 wird die Stabilität nicht bemerkenswert verbessert, und wenn die Zeitkonstante des Anodenkreises auf mehr als das Hundertfache des aktiven Teils der Periode des Relaxationsschwingers erhöht wird, besteht die Neigung zur Verschlechterung der Stabilität. Weder der Anodenwiderstand noch die Zeitkonstante sind besonders kritisch, solange sie in die erwähnten weiten Grenzen fallen. In dem Ausführungsbeispiel wäre der' Mindestwert des Anodenwiderstandes etwa 5000 Ohm, während tatsächlich 5° ⁰⁰° Ohm verwendet wurden, um einen verhältnismäßig kleinen Kondensator zu ermöglichen, damit die notwendige Zeitkonstante des Anodenkreises gesichert wird, weiche hier den i7,5fachen Wert des aktiven Teils der Periode des Relaxationsschwingers erhalten hat, um bei der Herstellung auftretende starke Abweichungen in den Größenwerten ohne Beeinträchtigung der Stabilität zu ermöglichen. In the usual relaxation oscillator, in which the resistor 26 has the value 0 ohms or the capacitor 30 is of the order of magnitude of a few hundred picofarads, so that it only allows the auxiliary frequency oscillations through, causes a decrease in the anode voltage and an increase in the repetition frequency. On the other hand, it has been found that when using a resistor according to the invention, the value of which is at least one third of the apparent impedance of the relaxation oscillating part, measured when the control grid bias is set just below the value required to suppress the oscillations, and when an associated capacitor is used 30 of such a value that the time constant of the anode circuit is at least three times the active part of the period of the relaxation oscillator, the magnitude of the frequency change with a change in the applied voltage is reduced. The use of a time constant which is at least five times the active part of the period of the relaxation oscillator leads to even better results, while others. Increases in the time constant of the anode circuit result in only minor improvements. By further enlarging the. Capacitor 30, the stability is not remarkably improved, and if the time constant of the anode circuit is increased to more than 100 times the active part of the period of the relaxation vibrator, the stability tends to deteriorate. Neither the anode resistance nor the time constant are particularly critical as long as they fall within the wide limits mentioned. In the exemplary embodiment, the minimum value of the anode resistance would be around 5000 ohms, while actually 5 ° ⁰⁰ ° ohms were used to enable a relatively small capacitor to ensure the necessary time constant of the anode circuit, which is 7.5 times the value of the active part the period of the relaxation oscillator in order to enable large deviations in the size values which occur during manufacture without impairing the stability.

Zweckmäßig wird zunächst die Theorie des Relaxationsschwingers ins Gedächtnis gerufen, um die Gründe für das Bestehen dieser Begrenzungen und die Vorteile zu verstehen, die sich aus der Verwendung derartiger Kreise ergeben. Die graphische Darstellung in Fig. 2 veranschaulicht die Arbeitsbedingungen, die bei der üblichen Form des Relaxationsschwingers ohne Anodenwiderstand anzutreffen sind. Die Anodenspannung ist konstant, wie die Linie 108 angibt, während das Gitterpotential periodisch zwischen dem Startwert 110 ,und Stopwert 112 nach der Kurve 114 schwankt. Wenn die abnehmende Gitterspannung, die sich nach der Kurve 114 ändert, den Wert Estart erreicht, werden Hilfsschwingungen ausgelöst, die einen. Gitterstrom erzeugen, der den Kondensator 40 auflädt, bis die Gitterspannung den durch die gestrichelte Linie 112 angegebenen Wert E_stop erreicht hat, und in diesem Zeitpunkt setzen die Hilfsschwingungen aus,, worauf der Kreislauf von neuem beginnt. Entsprechend den kurzen aktiven Perioden des Relaxationsschwingers fließt der Anodenstrom in einer Reihe von Impulsen 116. Jedoch wird durch diese Impulse, das Anodenbetriebspotential mangels einer Impedanz zwischen der Anodenstromquelle und den Anschlüssen für die Anodenerregung nicht beeinflußt. Bei den meisten Schwingungserzeugern dieser Gattung wird die Frequenz in erster Linie durch, die Zeitdauer des passiven Teils der Periode des Relaxationsschwingers geregelt, da dieser viel größer als der aktive Teil ist. Bei Anwendung der Righischen Gleichung und Vernachlässigung der aktiven Teile der Perioden wegen ihrer Kürze wird die Relaxationsfrequenz durch die Beziehung an-.gegeben: 'It is useful to first recall the theory of the relaxation oscillator in order to understand the reasons for the existence of these limitations and the advantages that result from the use of such circles. The graph in FIG. 2 illustrates the operating conditions which are encountered in the conventional form of the relaxation oscillator without an anode resistance. The anode voltage is constant, as indicated by the line 108, while the grid potential fluctuates periodically between the start value 110 and the stop value 112 according to the curve 114. When the decreasing grid voltage, which changes according to the curve 114, reaches the value Estart , auxiliary oscillations are triggered, the one. Generate grid current which charges the capacitor 40 until the grid voltage has reached the value E _stop indicated by the dashed line 112, and at this point in time the auxiliary oscillations cease, whereupon the cycle begins again. Corresponding to the short active periods of the relaxation oscillator, the anode current flows in a series of pulses 116. However, the anode operating potential is not influenced by these pulses because there is no impedance between the anode current source and the connections for the anode excitation. In most of the vibration generators of this type, the frequency is primarily regulated by the duration of the passive part of the period of the relaxation vibrator, since this is much larger than the active part. Applying the Righian equation and neglecting the active parts of the periods because of their shortness, the relaxation frequency is given by the relationship: '

t t ₌₌

ÄClog,ÄClog,

¹SiOD ¹ SiOD

^ Start^ Start

Da sowohl R als auch C konstant ist, ergibt sich aus der Righischen Gleichung, daß jede Frequenzänderung durch eine Änderung in dem Verhältnis von E_stop zu E_starf verursacht sein muß.Since both R and C are constant, it follows from Righi's equation that any change in frequency must be caused by a change in the ratio of E _stop to E _starf .

Statische Versuche haben diese Vermutung bestätigt, wie aus den Kurven in Fig. 4. hervorgeht, in denen die Anodenspeisespannungen längs der Abszissenachse und die Gitterspannungen als negative Ordinaten aufgetragen sind. Diese Kurven veranschaulichen die allgemeine Form der auftretenden Kennlinien, doch ist zu beachten, daß ihre genauen Zahlenwerte sich-von. einer Schaltung zur anderen und von einer Röhre zur anderen ändern.Static tests have confirmed this assumption, as can be seen from the curves in Fig. 4, in which the anode supply voltages along the abscissa axis and the grid voltages as negative Ordinates are plotted. These curves illustrate the general shape of the occurring Characteristic curves, however, it should be noted that their exact numerical values differ from. a circuit for another and change from one tube to another.

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Die Kurve ii8 gibt die Änderung des Wertes an, auf den die Vorspannung herabgesetzt werden muß, um das Einsetzen von Schwingungen bei verschiedenen Anodenspannungen zu ermöglichen.The curve ii8 indicates the change in the value to which the preload must be reduced, to enable the onset of vibrations at different anode voltages.

Diese Kurve ist geradlinig und schneidet die Abszissenachse bei einem Wert der Anodenspannung von ungefähr 3 Volt. Die Kurve 118 gibt also den Wert von Estart fi*^T jede gewünschte Anodenspannung an. Die Kurve 120 stellt die für das Unterbinden der Schwingungen erforderliche Vorspannung als Funktion der Anodenspannung dar und ist eine gerade Linie, welche die Abszissetiachse bei 8 Volt schneidet. Die Verschiebung der Schnittpunkte mit der Abszissenachse ist das Wichtigste, was sich aus diesen beiden Kurven ableiten läßt, denn diese Verschiebung läßt die Spannungs-Frequenz-Charakteristik des Relaxationsschwingers entstehen. Wegen des Unterschieds in den Schnittpunkten nimmt das Verhältnis von Estop ^zu Estart ^mit abnehmendem Anodenpotential stetig ab und wird bei einer Anodenspannung von 8 Volt auf den dargestellten Kurven zu Null. Demnach muß der Abstand der Schnittpunkte unvermeidlich zu einem Spannungs-Frequenz-Koefnzienten Anlaß geben. Um eine vollkommene Stabilität zu erzielen, müssen die Schnittpunkte zur Deckung gebracht werden, weil dann und nur dann das Verhältnis von Estop ^zu Estart ^νση dem Anodenpotential unabhängig ist.This curve is straight and intersects the abscissa axis at a value of the anode voltage of approximately 3 volts. The curve 118 thus indicates the value of Estart fi * ^{T of} each desired anode voltage. The curve 120 represents the bias voltage required to suppress the oscillations as a function of the anode voltage and is a straight line which intersects the abscissa axis at 8 volts. The shift of the points of intersection with the abscissa axis is the most important thing that can be derived from these two curves, because this shift gives rise to the stress-frequency characteristic of the relaxation oscillator. Due to the difference in the intersections of the ratio of Estop ^to Estart ^w ith decreasing anode potential decreases continuously and at an anode voltage of 8 volts to the illustrated curves to zero. Accordingly, the distance between the points of intersection must inevitably give rise to a voltage-frequency coefficient. In order to achieve perfect stability, the intersection points must be brought ^to congruence , because then and only then the ratio of Estop ^{to Estart νση is} independent of the anode potential.

Eine Betrachtung der Kurven 118 und 120 in Fig. 4 läßt erkennen, daß die Einfügung von Mitteln für die Herabsetzung des Anodempotentiials im Augenblick des Ahreißens der Schwingungen um einen wechselnden Betrag in bezug auf das beim Einsetzen der Schwingungen bestehende Anodenpotential eine Möglichkeit bietet, den Schnittpunkt der E_SiOp-Kurve nach links in Richtung auf den Schnittpunkt der E_Siart-Kurve zu verschieben. Es ist leicht möglich, das Anodenpotential im Augenblick des Abreißens der Schwingungen durch Einfügen eines Widerstandes in den Anodenspeisekreis des Schwingungserzeugers herabzusetzen. Dies hat jedoch lediglich die Wirkung, daß die Relaxationsfrequenz wegen der Verringerung des Verhält- nisses von Estop ^zu Eg_tart steigt und die Stabilität nicht verbessert, sondern vielmehr verschlechtert wird. Dagegen wird durch die Verwendung eines Anodenkondensätors von ausreichender Kapazität im Nebenschluß die gewünschte Stabilität erzielt.Examination of curves 118 and 120 in FIG. 4 reveals that the inclusion of means for reducing the anode potential at the moment when the vibrations break away by a variable amount with respect to the anode potential existing when the vibrations start offers a possibility, the point of intersection of the E _SiO p curve to the left in the direction of the intersection of the E _Siart curve . It is easily possible to reduce the anode potential at the moment when the oscillations break off by inserting a resistor in the anode feed circuit of the oscillation generator. However, this only has the effect that the relaxation frequency increases because of the reduction in the ratio of Estop ^to Eg _t art and the stability is not improved, but rather worsened. On the other hand, the desired stability is achieved by using an anode condenser of sufficient capacity in the shunt.

Dies ist vermutlich auf den Umstand zurückzuführen, daß, wenn der Kondensator groß genug ist, um der Zeitkonstante mehr als den dreifachen Wert der aktiven Periode des Relaxationsschwingers zu verleihen, der gesamte aktive Teil der Schwingungsfolge im' wesentlichen ganz von der im Kondensator gespeicherten Energie bestritten werden muß. Der Teil der in diesem Kondensator gespeicherten Energie, der bei jedem aktiven Teil der Schwingungsperiode verbraucht wird, ist durch die Gleichung gegeben:This is probably due to the fact that if the capacitor is large enough is, by the time constant, more than three times the value of the active period of the relaxation oscillator to bestow the entire active part of the vibrational sequence essentially entirely of the Energy stored in the capacitor must be disputed. The part of in this capacitor stored energy, which is consumed in each active part of the oscillation period given by the equation:

W =W =

[ El -[ El -

E_s)²]E _s ) ² ]

Hierin bedeutet E_a die Anodenspannung und E_s den Anodenausschlag, das ist die Änderung der Anodenspannung am Ende des aktiven Teils des Schwingungserzeugers, wenn der Kondensator teilweise entladen worden ist.Here E _{a means} the anode voltage and E _s the anode deflection, that is the change in the anode voltage at the end of the active part of the oscillator when the capacitor has been partially discharged.

Da bei dem betreffenden Schwingungserzeuger der Wirkungsgrad der Ladungsübertragung zwisehen den Anoden- und Gitterkondensatoren mit 20% ermittelt worden ist, kann der erwähnte Anteil der im Anodenkondensator gespeicherten Energie, der bei jedem aktiven Teil der Schwingungsfolge verbraucht wird, demnach durch die Gleichung ausgedrückt werden:Since in the case of the vibrator in question, the efficiency of the charge transfer is between the anode and grid capacitors has been determined to be 20%, the aforementioned can Proportion of the energy stored in the anode capacitor that is used for each active part of the oscillation sequence is consumed, therefore expressed by the equation:

W = 5 ~ Gitter (El_top W = 5 ~ grid (El _top

■'Start)■ 'start)

(2)(2)

worin der Ausdruckin which the expression

Gitter (E² _stop — Ε%_αη)Grid (E ² _stop - Ε% _αη )

die Energie darstellt, die in dem Gitterkonderisator 40 gespeichert werden muß, um die Hilfsschwingungen zu unterbrechen.represents the energy in the grating condenser 40 must be stored in order to interrupt the auxiliary oscillations.

Wenn in Gleichung (2) für jeden Wert der Anodenspannung, der an die Anode des Relaxationsschwingers angelegt werden kann, die entsprechenden Werte von E_stop und E_start eingesetzt werden, die den Kurven 120 und 118 entnommen werden, so wird der Wert der erwähnten Energie W erhalten, der über der Anodenspannung aufgetragen eine Kurve nach Art der Kurve 122 ergibt, welche die Beziehung zwischen der Eingangsenergie, die dem Schwingungserzeuger durch den Anodenkondensator. 30 zur Erregung des Gitterkondensators 40 zugeführt wird, und dem Ladungsniveau, das die Hilfsschwingungen bei verschiedenen Anodenspannungen unterbricht, darstellt. If, in equation (2), for each value of the anode voltage that can be applied to the anode of the relaxation oscillator, the corresponding values of E _stop and E _start are inserted, which are taken from curves 120 and 118, the value of the energy mentioned becomes W obtained, which plotted against the anode voltage yields a curve in the manner of curve 122, which shows the relationship between the input energy that the oscillator is generated by the anode capacitor. 30 is supplied to excite the grid capacitor 40, and represents the level of charge that interrupts the auxiliary oscillations at different anode voltages.

Durch Lösen der Gleichung (1) ergibt sich:Solving equation (1) gives:

■* Anode■ * anode

(3)(3)

Wenn in Gleichung (3) für jeden Wert der Anodenspannung, der an die Anode des Relaxationsschwingers angelegt werden kann, der entsprechende Wert von W eingesetzt wird, der der Kurve 122 entnommen wird, wird der Wert des Anodenausschlags E_s erhalten, welcher über die Anodenspannung aufgetragen werden kann, um eine Kurve wie die Kurve 124 zu ergeben, welche die Beziehung zwischen dem Ausschlag bzw. der Spannungsänderung des Anodenkondensators 30, die für die Zuführung der notwendigen Energie zur Aufladung des Gitterkreiskondensators 40 erforderlich ist, und dem Wert von E_stop bei verschiedenen Anodenspannungen darstellt. zaoIf, in equation (3), for each value of the anode voltage that can be applied to the anode of the relaxation oscillator, the corresponding value of W , which is taken from curve 122, is used, the value of the anode deflection E _{s is} obtained, which is via the anode voltage can be plotted to give a curve such as curve 124 which shows the relationship between the deflection or the change in voltage of the anode capacitor 30, which is required for supplying the necessary energy to charge the grid circuit capacitor 40, and the value of E _stop at different anode voltages. zao

Der erforderliche Anodenausschlag ändert sich nicht linear mit dem Anodenpotential, sondern wird mit abnehmendem Potential kleiner, und hierdurch ergibt sich, wie festgestellt wurde, die notwendige Korrektur von E_stop, um ein konstantes Verhältnis von Ε$_ίΟρ zu E_staTt zu erhalten. DiesThe required anode deflection does not change linearly with the anode potential, but becomes smaller with decreasing potential, and this results, as has been determined, the necessary correction of E _stop in order to obtain a constant ratio of Ε $ _ίΟ ρ to E _staTt . this

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B 9040 VIIIal21 gB 9040 VIIIal21 g

kann graphisch durch die Konstruktion der dynamischen Ji_Siw-Kürve 126 nachgewiesen werden, und zwar auf folgende Weise. Bei der Abszisse 80 Volt wird der erforderliche Ausschlag an der Kurve 124 mit 27,25 Volt abgelesen, und dieser Betrag wird von der Anodenspannung abgezogen, was einen Wert von 52,75 Volt ergibt, und aus der statischen E_s<0„-Kurve 120 wird bei 52,75 Volt die erforderliche Gittersperrspannung ίο mit 15,5 Volt ermittelt. Dieser Wert wird dann auf der durch 80 gehenden Ordinate bei dem Punktcan be graphically demonstrated by constructing the dynamic Ji _Siw curve 126 in the following manner. At the abscissa 80 volts, the required deflection on curve 124 is read as 27.25 volts, and this amount is subtracted from the anode voltage, which gives a value of 52.75 volts, and from the static E _{s <0} "curve 120, the required grid reverse voltage ίο is determined to be 15.5 volts at 52.75 volts. That value will then be on the ordinate going through 80 at that point

125 abgetragen und dadurch der erste Punkt auf der dynamischen £s_iop-Kurve 126 erhalten. Die übrigen Punkte der Kurve 126 werden in gleicher Weise festgelegt, indem aus Kurve 124 der Anodenausschlag abgelesen und hiermit der erforderliche Punkt auf der dynamischen Estop" Kurve aus der statischen £_Siop-Kurve 124 bestimmt wird. Wenn durch die so erhaltenen Punkte eine Linie gezogen wird, scheint die Kurve125 and thereby the first point on the dynamic £ s _iop curve 126 obtained. The other points of curve 126 are determined in the same way by reading the anode deflection from curve 124 and thereby determining the required point on the dynamic Estop " curve from the static _Siop curve 124. When a line is drawn through the points thus obtained the curve seems

126 einen Schnittpunkt mit der Achse zu haben, der mit demjenigen der £_Stoi-Kurve 118 zusammenfällt. Dies beweist, daß für den dynamischen Betriebszustand das Verhältnis'von Estop ^zu Estart konstant und von der Anodenbetriebsspannung unabhängig ist. Die £_Sieri-Kurve 118 ist im dynamischen Zustand unverändert, weil die Anodenspannung im wesentlichen auf den Betriebswert während des passiven Teils der Arbeitsperiode des Relaxationsschwingers steigt. Selbst wenn jedoch die Zeitkonstante des Anodenkreises stark genug vergrößert wird, damit diese Bedingung nicht mehr genau erfüllt ist, wird dennoch. weiterhin eine Verbesserung des Arbeitens zu beobachten sein, bis der Wert des Anodenkondensators so weitgehend zugenommen hat, daß der Anodenausschlag so weit verringert wird, daß die notwendige Kompensation nicht gewährleistet werden kann. Dies beginnt sich bemerkbar zu machen, wenn die Zeitkonstante des Anodenkreises das Hundertfache des aktiven Teils der Arbeitsperiode des Relaxationsschwingers übersteigt.126 to have an intersection with the axis which coincides with that of the £ _Stoi curve 118. This proves that for the dynamic operating state the ratio of Estop ^to Estart is constant and independent of the anode operating voltage. The _{ε Sieri} curve 118 is unchanged in the dynamic state because the anode voltage essentially rises to the operating value during the passive part of the working period of the relaxation oscillator. However, even if the time constant of the anode circuit is increased sufficiently so that this condition is no longer precisely met, it will still be. an improvement in the work can still be observed until the value of the anode capacitor has increased so largely that the anode deflection is reduced to such an extent that the necessary compensation cannot be guaranteed. This begins to become noticeable when the time constant of the anode circuit exceeds one hundred times the active part of the working period of the relaxation oscillator.

Außer der Notwendigkeit der Regelung der Zeitkonstante ist ferner erforderlich, daß der Widerstand im Anodenkreis des Relaxationsschwingers groß genug ist, um einen nennenswerten Spannungsabfall zu erzeugen. Diese Bedingung ist erfüllt, wenn der Widerstand wenigstens ein Drittel des Widerstandes des Relaxationsschwingers ausmacht, der aus der Kurve 128 in Fig. 4 abgelesen wird, welche die Beziehung zwischen der Anodenbetriebsspanniung und dem Anodenstrom, der im Zeitpunkt unmittelbar vor der Unterbrechung der Schwingung fließt, wiedergibt. Die in der Schaltung nach Fig. 1 festgestellten Schwingpotentiale sind aus Fig. 3 zu ersehen, in der die Kurve 130 das Anodenpotential am Kondensator 30 als Funktion der Zeit und die Kurve 132 die gleichzeitigen Änderungen des Gitterpotentials am ■ Kondensator 40 veranschaulicht. Die Relaxationsfrequenz ist etwas erhöht, doch ist dies leicht durch Nachstellen des Gitterkondensators 40 auszugleichen, und die Schaltung nach Fig. 1 hat den weiteren Vorteil, daß das Verhältnis von E_stop zu E_start im wesentlichen konstant ist. Wie zuvor fließen Anodenstromimpulse 133 während des aktiven Teils der Arbeitsperiode des Sperrschwingungserzeugers. In addition to the need to regulate the time constant, it is also necessary that the resistance in the anode circuit of the relaxation oscillator is large enough to produce a significant voltage drop. This condition is met if the resistance is at least one third of the resistance of the relaxation oscillator, which is read off from curve 128 in FIG. reproduces. The oscillation potentials determined in the circuit according to FIG. 1 can be seen in FIG. 3, in which curve 130 illustrates the anode potential at capacitor 30 as a function of time and curve 132 illustrates the simultaneous changes in the grid potential at capacitor 40. The relaxation frequency is somewhat increased, but this can easily be compensated for by readjusting the grid capacitor 40, and the circuit of FIG. 1 has the further advantage that the ratio of E _stop to E _start is essentially constant. As before, anode current pulses 133 flow during the active portion of the blocking oscillator's operating period.

Für die angegebene Röhre und Schaltung läßt sich der Röhrenwiderstand aus der Kurve 128 unter Heranziehung ihrer Steilheit oder der einfachen Beziehung EjI zu etwa 15 000 Ohm ■bestimmen, wodurch ein Mindestwidearstand des Anodenkreises von 5000 Ohm erforderlich wird. Wenn die frühere Übung angewendet würde, nach der dieser Widerstand beim Anodenkreis von Hochfrequenzschwingungserzeugern zu dem Zweck gebräuchlich war, Modulationsimpulse zu erzeugen, so ist klar, daß die Wirksamkeit des Gerätes erheblich leiden würde, denn es ist erwünscht, daß die Impulse kurz und genau umrissen sind und daß wenig oder gar kein Verlust in der dem Hochfrequenzschwingungserzeuger zugeführten Anodenspannung auftritt. Daher mußte dieses frühere einfache Kopplungsverfahren aufgegeben werden, Durch die Verwendung einer unabhängigen Kopplungstriode sind die unerwünschten Ergebnisse einer direkten Verbindung zwischen dem Relaxations- und dem Hochfrequenzschwingungserzeuger go somit beseitigt worden.For the specified tube and circuit, the tube resistance can be determined from curve 128 using its steepness or the simple relationship EjI to be about 15,000 ohms, which requires a minimum resistance of the anode circuit of 5000 ohms. If the earlier exercise was applied, according to which this resistance was used in the anode circuit of high frequency oscillators for the purpose of generating modulation pulses, it is clear that the effectiveness of the device would be seriously impaired, since it is desirable that the pulses be brief and precise and that there is little or no loss in the anode voltage supplied to the high frequency vibrator. Therefore, this earlier simple coupling method had to be abandoned. By using an independent coupling triode, the undesirable results of a direct connection between the relaxation generator and the high-frequency oscillator go have thus been eliminated.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Anordnung zur Schwingungserzeugung mit einem Relaxationsschwinger, der eine ejektrische Schwingröhre mit Steuergitter aufweist, deren Anode von einer Gleichspannungsquelle über ein Netzwerk gespeist wird, das ein in Reihe liegendes Widerstandselement und einen Kondensator im Nebenschluß dazu enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand des Widerstandselementes größer als ein Drittel des Anoden-Kathoden-Widerstandes der Schwingröhre, unmittelbar vor dem Stromloswerden derselben, gemessen, ist und daß die Zeitkonstante des Netzwerkes zwischen dem dreifachen und fünfundzwanzigfachen Wert der Zeit liegt, während welcher die Schwingröhre jedesmal stromführend ist, derart, daß die Frequenz des Relaxationsschwingers von Änderungen der Betriebsspannung praktisch unabhängig ist.Arrangement for the generation of vibrations with a relaxation vibrator, which is an ejectric Has oscillating tube with control grid, the anode of which is from a DC voltage source is fed via a network, which is a series resistor element and a Contains capacitor shunted to it, characterized in that the resistor of the resistance element greater than a third of the anode-cathode resistance of the Oscillating tube, measured immediately before it is de-energized, and that the Time constant of the network between three and twenty-five times the value the time during which the oscillating tube is always energized, such that the frequency of the relaxation oscillator from changes in the operating voltage practically is independent. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 609 526/365 5. 56© 609 526/365 5. 56