DE1013716B

DE1013716B - Mixing tube circuit

Info

Publication number: DE1013716B
Application number: DET11712A
Authority: DE
Inventors: Horst Mielke
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1955-12-30
Filing date: 1955-12-30
Publication date: 1957-08-14

Description

DEUTSCHESGERMAN

Zur Mischung von elektrischen Schwingungen verschiedener Frequenz und zur Erzeugung einer Schwebungsfrequenz werden vielfach Schaltungen mit Entladungsröhren verwendet, welche zwei getrennte Steuerungsvorgänge an voneinander getrennten Elektroden ermöglichen. Eine besondere Art solcher doppelt steuerbarer Mischröhren besitzt zwischen der Kathode und der Anode eine zur Steuerung der Stärke des Entladungsstromes geeignete Steuerelektrode und außerdem ein Organ zur Ablenkung der gebündelten Entladung von ihrer Bahn, so daß die Entladung entweder durch den Schlitz einer Maskenelektrode auf die Anode der Röhre oder auf die Fläche der Maskenelektrode selbst trifft. Wenn der erwähnten Steuerelektrode, welche die Intensität des Entladungsstromes beeinflußt, die eine der beiden miteinander zu mischenden Schwingungen und dem Ablenksystem die andere der beiden miteinander zu mischenden Schwingungen zugeleitet wird, ist die Wirkung derartig, daß etwa bei jedem Nulldurchgang der am Ablenksystem liegenden Schwingung die Anode einmal von dem Entladungsbündel getroffen wird, welches durch den Einfluß der Intensitätssteuerelektrode mit der anderen Mischungskomponente vorgesteuert ist. To mix electrical vibrations of different frequencies and to generate a Beat frequency are often used circuits with discharge tubes, which two separate Control processes on separate Allow electrodes. A special type of such double controllable mixing tubes has between the cathode and the anode are suitable for controlling the strength of the discharge current Control electrode and also an organ for deflecting the bundled discharge from its path, so that the discharge either through the slot of a mask electrode to the anode of the tube or hits the surface of the mask electrode itself. If the mentioned control electrode, which the The intensity of the discharge current affects one of the two vibrations to be mixed and the other of the two vibrations to be mixed is fed to the deflection system, the effect is such that approximately at every zero crossing of the oscillation on the deflection system the anode is hit once by the discharge beam, which is caused by the influence of the Intensity control electrode is piloted with the other mixture component.

Aus der Betrachtung der Wirkungsweise dieser bekannten Röhre ergibt sich, daß die Verweilungsdauer der Entladung auf der Anode in jedem einzelnen Falle nicht länger werden darf als eine halbe Periode der an der Intensitätssteuerelektrode liegenden Schwingung, weil der Summenwert zwischen den Grenzen des Eintastens und des Austastens des Anodenstromes mittels der Ablenksteuerung asymptotisch nach Null geht, wenn die Verweilungsdauer größer wird als der genannte Grenzwert. Da die Geschwindigkeit, mit der das Entladungsbündel über die Schlitzblende bzw. die Anode hinweggeführt wird, von der Steilheit der Ablenkschwingungen in der Nähe ihres Nulldurchganges abhängt, kann man bei vorgegebener Frequenz die erörterte Bedingung hinsichtlich der Verweilungsdauer nur dadurch einhalten, daß man für die Mischung mit sehr hohen Vergleichsfrequenzen am Intensitätssteuergitter die Spannung der Steuerschwingung am Ablenksystem entsprechend vergrößert. Wenn man eine Mischung mit sehr hohen Frequenzen bewirken will, beispielsweise mit der hundertsten oder zweihundertsten Harmonischen der Grundschwingung eines Normalfrequenzgenerators, kommt man daher bald zu Spannungswerten von mehreren 100 V für das Ablenksystem einer zur Zeit in der Praxis verwendeten Röhrentype. Für derartig hohe Spannungen ist jedoch diese Röhre hinsichtlich der Isolationsverhältnisse nicht bemessen, so daß sich dadurch praktisch Mis chröhr ens chaltungFrom the consideration of the mode of operation of this known tube it can be seen that the dwell time the discharge on the anode must not be longer than half a time in each individual case Period of the oscillation lying on the intensity control electrode, because the sum value between the Limits of keying in and blanking of the anode current by means of the deflection control asymptotically goes to zero when the dwell time is greater than the specified limit value. As the speed with which the discharge beam is guided over the slit diaphragm or the anode, depends on the steepness of the deflection oscillations in the vicinity of their zero crossing With a given frequency, the condition discussed with regard to the dwell time can only be met by that for the mixture with very high comparison frequencies on the intensity control grid Voltage of the control oscillation on the deflection system increased accordingly. If you have a mix wants to effect with very high frequencies, for example with the hundredth or two hundredth Harmonics of the fundamental oscillation of a normal frequency generator, one therefore soon comes to voltage values of several 100 V for the deflection system of one currently used in practice Tube type. However, this tube is suitable for such high voltages in terms of insulation conditions not dimensioned, so that this practically results in a mixing tube circuit

Anmelder:Applicant:

Telefunken G. m. b. H.,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71Telefunken G. mb H.,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71

Horst Mielke, Berlin-Lichterfelde,
ist als Erfinder genannt wordenHorst Mielke, Berlin-Lichterfelde,
has been named as the inventor

eine Grenze für die Höhe der Frequenz ergibt, mit der eine Mischung durch diese Röhre noch erreicht werden kann.gives a limit to the level of frequency with which a mix can still reach this tube can be.

Aus der Schilderung der Wirkungsweise gehtauch hervor, daß für jede Periode der am AblenksystemThe description of the mode of operation also shows that for each period the one on the deflection system

so liegenden Schwingung die Anode zweimal von dem Entladungsbündel getroffen wird. Die zeitlichen Abstände der hinsichtlich ihrer Ordnungszahl geradzahligen Stromstöße an der Anode und die zeitlichen Abstände der ungeradzahligen Stromstöße sind untereinander gleich und nur von der Frequenz der Ablenkschwingung abhängig. Der zeitliche Abstand der geradzahligen von den ungeradzahligen Stromstößen ist dagegen auch von der Kurvenform der Ablenkschwingung abhängig. Um eindeutige Ergebnisse zu sichern, ist man also gezwungen, entweder nur alle geradzahligen oder nur alle ungeradzahligen Stromstöße auszunutzen, was praktisch bedeutet, daß man jeden zweiten Stromstoß unterdrücken muß. Zu diesem Zweck ist man bisher so vorgegangen, daß man außer dem schon erwähnten Intensitätssteuergitter in der Röhre noch ein weiteres, die Stärke des Entladungsstromes steuerndes Gitter vorgesehen hat, dem man eine für die gewünschte Unterdrückung jedes zweiten zur Anode gelangenden Stromstoßes geeignete Steuerspannung zuführte. Diese Steuerspannung wurde in einer bekannten Anordnung mit Hilfe einer Bandfilterschaltung erzeugt, von deren Sekundärseite die Ablenkspannung abgenommen wurde, während von der Primärseite eine um 90° phasenverschobene Spannung abgeleitet wurde, die über eine Diodengleichrichterschaltung der zusätzlichen Sperrelektrode der Röhre zugeleitet wurde. Eine solche bekannte Anordnung ist in der deutschen Patentschrift 921 510 auf S. 4 in den Zeilen 48 bis 82 beschrieben.so lying vibration the anode twice from that Discharge beam is hit. The time intervals between the even-numbered ones with regard to their ordinal number Current surges at the anode and the time intervals between the odd-numbered current surges are mutually exclusive equal and only dependent on the frequency of the deflection oscillation. The time interval between the On the other hand, the even-numbered and the odd-numbered current surges also depend on the curve shape of the deflection oscillation addicted. In order to ensure unambiguous results, one is forced to either only all of them to exploit even-numbered or only all odd-numbered power surges, which in practice means that one must suppress every second current surge. For this purpose, the procedure so far has been that In addition to the already mentioned intensity control grid in the tube, there is another one, the strength of the Discharge current controlling grid has provided, which one for the desired suppression applied a suitable control voltage every second current impulse reaching the anode. This control voltage was generated in a known arrangement with the aid of a band filter circuit, of which Secondary side the deflection voltage was removed, while from the primary side one by 90 ° phase-shifted voltage was derived via a diode rectifier circuit of the additional Blocking electrode was fed to the tube. One such well-known arrangement is in German Patent specification 921 510 on page 4 in lines 48 to 82 described.

Die Verwendung einer Bandfilterschaltung, also einer Anordnung mit abgestimmten Schwingungskreisen, hat die Folge, daß die Ablenkspannung im wesentlichen sinusförmigen Verlauf zeigt. Es ergibtThe use of a band filter circuit, that is to say an arrangement with tuned oscillating circuits, has the consequence that the deflection voltage im shows a substantial sinusoidal curve. It results

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sich also der schon erwähnte Nachteil,- daß zur Erzeugung einer hinreichend großen Steilheit des Verlaufes der Ablenkspannung in der Nähe ihres Nulldurchganges bei vorgegebener Frequenz die Spannung unter Umständen ·' sehr groß gewählt werden muß, wodurch dem- Verfahren in seiner Anwendung nach hohen Frequenzen hin eine Grenze gesetzt ist. Ähnliche Schwierigkeiten würden sich auch dann ergeben, wenn — wie in einer zu einem anderen Zweck bekannten Anordnung — für die Kathodenstrahlröhre sägezahnförmige Ablenkspannungen verwendet wurden und die Strahlsperrspannung durch elektrische Differentiation von der steileren Sägezahnflanke abgeleitet würde. Auch in diesem Falle wäre es notwendig, zur Erhöhung der Steilheit des Verlaufes der Ablenkspannung in der Nähe ihres Nulldurchganges das Hilfsmittel der Erhöhung der Spitzenamplitude der Sägezahnschwingung anzuwenden, so daß man wieder bald an die Grenze der Spannungsbelastbarkeit der Mischröhre käme. Der Erfin- ao dung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten zu überwinden und die Frequenzgrenze der Anwendbarkeit nach hohen Frequenzen weiter hinaus zu rücken. In einer Mischrohrschaltung der angegebenen Art soll zu diesem Zweck erfindungsgemäß die dem Ablenkorgan zugeführte Steuerschwingung einen angenähert rechteckimpulsförmigen Verlauf besitzen, und die Sperrspannung soll von der Steuerschwingung in an sich bekannter Weise durch eine Anordnung zur elektrischen Differentiation abgeleitet werden. Bei einer entsprechend der Erfindung ausgebildeten Mischrohrschaltung wird die Bildung ausnutzbarer Mischspannungen bis zu höheren Harmonischen der Grundschwingung eines Normalfrequenzgenerators ermöglicht als bei bekannten Schaltungen, ohne daß es erforderlich ist, die für die Mischröhre zulässige Spannungsbelastung zu überschreiten. So the disadvantage already mentioned - that for generation a sufficiently large steepness of the curve of the deflection voltage in the vicinity of its zero crossing at a given frequency, the voltage can be selected to be very high under certain circumstances must, whereby dem- procedure in its application a limit is set towards high frequencies. Similar difficulties would arise if if - as in an arrangement known for another purpose - for the cathode ray tube sawtooth deflection voltages were used and the beam blocking voltage by electrical Differentiation would be derived from the steeper sawtooth flank. In this case, too, would be it is necessary to increase the steepness of the curve of the deflection voltage in the vicinity of its zero crossing to use the tool of increasing the peak amplitude of the sawtooth oscillation, so that one would soon come back to the limit of the voltage load capacity of the mixer tube. The inventor ao Training is based on the task of overcoming these difficulties and the frequency limit of the To further extend applicability after high frequencies. In a mixing tube circuit of the specified For this purpose, according to the invention, the control oscillation fed to the deflection element is intended to be one have approximately square-pulse shape, and the reverse voltage should be from the control oscillation derived in a manner known per se by an arrangement for electrical differentiation will. In a mixing tube circuit designed according to the invention, the formation becomes more exploitable Mixed voltages up to higher harmonics of the fundamental oscillation of a normal frequency generator allows than with known circuits, without it is necessary for the Mixing tube to exceed permissible voltage load.

Eine Ausführungsform einer Mischrohrschaltung nach der Erfindung ist in der Zeichnung in Form eines Schaltbildes dargestellt. Dem Eingangsgitter der Röhre 1 wird eine periodische Schwingung beliebiger Kurvenform und vorgegebener Frequenz, beispielsweise vom Ausgang einer Multivibratoranordnung, zugeführt. Die Röhre 1 hat den Zweck, in an sich bekannter Weise die ihrem Steuergitter zugeführte Schwingungsform in Rechteckimpulse umzuwandeln. Ihre Ausgangselektrode ist mit dem Ablenksystem der Mischröhre 2 verbunden. Die Mischröhre 2 besitzt zwischen ihrer Kathode 3 und ihrer Anode 8 eine Reihe von Elektroden, die den schon vorher erwähnten Zwecken dienen. Die Gitterelektrode 4 steuert die Intensität der Entladung und ist mit der Ausgangsklemme einer Generatorschaltung S von einstellbarer Frequenz f₀ verbunden. Die EIektrode 6 dient außer zur Bündelung der Entladung auch zur Sperrung, mit dem schon erwähnten Zweck, nur jeden zweiten Stromstoß zur Anode durchzulassen. Das Ablenkorgan besteht aus den beiden Platten 7, von denen die eine unmittelbar mit der Anode der Röhre 1 und die andere mit dieser über einen verhältnismäßig großen Gleichstromwiderstand in Verbindung steht, während sie außerdem kapazitiv mit Erde verbunden ist. Auf diese Weise wird die von der Röhre 1 abgegebene Rechteckschwingung a als entsprechende Spannung zwischen den beiden Ablenkelektroden 7 wirksam. Zur Einstellung der Amplitude dieser Rechteckspannung ist der Kopplungswiderstand 11 als veränderbarer Widerstand ausgebildet.An embodiment of a mixing tube circuit according to the invention is shown in the drawing in the form of a circuit diagram. A periodic oscillation of any curve shape and predetermined frequency, for example from the output of a multivibrator arrangement, is fed to the input grating of the tube 1. The purpose of the tube 1 is to convert the waveform fed to its control grid into rectangular pulses in a manner known per se. Its output electrode is connected to the deflection system of the mixing tube 2. The mixing tube 2 has between its cathode 3 and its anode 8 a series of electrodes which serve the purposes already mentioned. The grid electrode 4 controls the intensity of the discharge and is connected to the output terminal of a generator circuit _{S of adjustable frequency f 0.} The electrode 6 serves not only to bundle the discharge but also to block it, with the aforementioned purpose of only allowing every second current impulse to pass through to the anode. The deflector consists of the two plates 7, one of which is directly connected to the anode of the tube 1 and the other is connected to this via a relatively large direct current resistance, while it is also capacitively connected to earth. In this way, the square wave a emitted by the tube 1 becomes effective as a corresponding voltage between the two deflection electrodes 7. To adjust the amplitude of this square-wave voltage, the coupling resistor 11 is designed as a variable resistor.

■ · Es ist ersichtlich, daß die schon erörterte Bedingung hinsichtlich der Verweilungsdauer der Entladung auf der Anode 8 durch die Wahl der Flankensteilheit der Steuerschwingungsimpulse erfüllt werden kann, ohne daß dabei — wie bei einer Sinusschwingung — sehr große Spitzenspannungen, die der Röhre gefährlich werden könnten, verwendet werden müssen. Die Flankensteilheit wird nämlich so groß gewählt, daß die Zeitintervalle, während welcher die Anode 8 von dem Entladungsbündel getroffen wird, nicht langer sind als eine halbe Periode der höchsten mit der Steuerschwingung am Ablenksystem zu mischenden Vergleichsfrequenz /₀.It can be seen that the condition already discussed with regard to the dwell time of the discharge on the anode 8 can be fulfilled by choosing the slope of the control oscillation pulses without - as with a sinusoidal oscillation - very large peak voltages that could be dangerous to the tube , must be used. The edge steepness is chosen so large that the time intervals during which the anode 8 is hit by the discharge beam are not longer than half a period of the highest comparison frequency / ₀ to be mixed with the control oscillation on the deflection system.

Aus der impulsförmigen Ablenkschwingung wird nun die Sperrspannung zur Ausblendung jedes zweiten Stromstoßes mit Hilfe einer Anordnung zur elektrischen Differentiation abgeleitet. Diese besteht in dem Beispiel aus der Reihenschaltung des Kondensators 9 mit dem Wirkwiderstand 10, wobei die an dem genannten Widerstand der Reihenschaltung auftretende Spannung der Sperrelektrode 6 zugeführt wird. In dem Schaltbild ist unter der mit unterbrochenen Linien eingezeichneten rechteckimpulsförmigen Schwingung α die am Widerstand 10 auftretende Spannung b ebenfalls mit unterbrochenen Linien eingezeichnet. Man erkennt, daß ohne Zuhilfenahme von Bandfilterschaltungen und Gleichrichteranordnungen die DifEerentialkurve b von Natur aus die Eigenschaft besitzt, bei jedem zweiten Nulldurchgang der Schwingung α der Sperrelektrode 6 ein negatives Potential aufzudrücken, so daß nur in der Umgebung jedes zweiten Nulldurchganges der Kurve α ein Strom zur Anode 8 gelangen kann. Praktische Versuche mit der entsprechend der Erfindung ausgebildeten Schaltung haben ergeben, daß man mit einem Scheitelwert von 50 V für die Spannung a auskommt und mit Sicherheit eine Mischung bis zur zweihundertsten Harmonischen eines auf 100 kHz schwingenden Normalfrequenzgenerators erzielen kann. Diese Möglichkeit ist von großem Wert für die Regelspannungserzeugung zur automatischen Frequenznachregelung frei abstimmbarer Oszillatoren auf eine vorbestimmte Harmonische aus dem Harmonischenspektrum des Normalfrequenzgenerators. The reverse voltage for masking out every second current impulse is now derived from the pulse-shaped deflection oscillation with the aid of an arrangement for electrical differentiation. In the example, this consists of the series connection of the capacitor 9 with the effective resistor 10, the voltage occurring at the mentioned resistor of the series connection being fed to the blocking electrode 6. In the circuit diagram, the voltage b occurring across the resistor 10 is also shown with broken lines under the rectangular pulse-shaped oscillation α shown with broken lines. It can be seen that without the aid of band filter circuits and rectifier arrangements, the differential curve b inherently has the property of imposing a negative potential on the blocking electrode 6 at every second zero crossing of the oscillation α , so that a current is only supplied in the vicinity of every second zero crossing of the curve α Anode 8 can reach. Practical tests with the circuit designed according to the invention have shown that a peak value of 50 V for the voltage a is sufficient and a mixture of up to the two hundredth harmonic of a standard frequency generator oscillating at 100 kHz can be achieved with certainty. This possibility is of great value for the control voltage generation for automatic frequency readjustment of freely tunable oscillators to a predetermined harmonic from the harmonic spectrum of the standard frequency generator.

Claims

Patent claims:

1. Mixing tube circuit using a tube connected between the cathode and anode at least two expensive electrodes suitable for controlling the strength of the discharge current and, in addition to means for concentrating the discharge, contains at least one deflector through which the bundled discharge can be directed either to the anode or to another electrode can, the one on one of the two control electrodes mentioned and one on the deflection element the other of the two vibrations to be mixed is applied and the a periodic reverse voltage is fed to the other of the two control electrodes mentioned, which the passage of current in the tube within every other curve part going through zero the vibration lying on the deflecting element blocks at least at that ordinate, at which otherwise the discharge would hit the anode, characterized in that the dem Deflecting member (7) supplied S expensive oscillation an approximately square-pulse shape (2) and the reverse voltage from the control

vibration derived in a manner known per se by an arrangement for electrical differentiation is.

2. A circuit according to claim 1, characterized in that the deflection vibration as a A pair of deflector electrodes formed by Ahlenkelectrodes (7) in the form of a voltage wave (α) that further the same or a corresponding voltage wave of the series circuit a capacitor (9) and an active resistor (10) is supplied and that the mentioned resistance of the series circuit occurring voltage of one of the two control electrodes (6) is supplied as reverse voltage.

3. A circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the edge steepness of the Control oscillation pulses is chosen so large that the time intervals during which the anode (8) is struck by the discharge beam are not longer than half a period of highest comparison frequency to be mixed with the control oscillation.

4. Circuit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the output electrode one of the mixing tube (2) preceding, serving to form the control pulses (1) with the deflection electrodes (7) conducting direct current and with one of the two deflection electrodes is preferably directly connected.

Considered publications:
U.S. Patent No. 2,443,958.

1 sheet of drawings

® 709 657/285 8.57