DE1069282B - Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer linear mit der Zeit ansteigenden Kippspannung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Zum Beispiel bei der Aufnahme von Massenspektrogrammen ist es erforderlich, eine elektrische Spannung oder einen elektrischen Strom zeitproportional zu verändern, wofür selbsttätige Regelschaltungen benutzt werden. Da die Genauigkeit der aufgenommenen Spektrogramme von der Linearität der Spannungsbzw. Stromänderung abhängt und eine Aufnahme, während welcher sich Spannung oder Strom langsam gleichsinnig ändern, etwa 1 Minute oder länger dauert, müssen an die Güte der Regelschaltung hohe Anforderungen gestellt werden. Die Aufgabe der Erfindung kann auf die Erzeugung einer zeitproportional veränderlichen Spannung beschränkt werden, da aus einer solchen unter Zwischenschaltung einer geeigneten Regelschaltung leicht auch ein zeitproportional veränderlicher Strom erhalten werden kann.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer linear mit der Zeit ansteigenden Kippspannung, insbesondere für den Betrieb eines Massenspektrographen, mit einem Ladekondensator, der über einen Ladewiderstand aus einer konstanten Spannungsquelle aufgeladen wird, und mit einer Regelschaltung zur selbsttätigen Konstanthaltung des Ladestromes zwecks Linearisierung der Zeitabhängigkeit der Kondensatorspannung.

Gegenstand der Erfindung ist eine solche Schaltung, bei der der Ladekondensator mit seinem einen Pol über einen einstellbaren Ladewiderstand mit einem Pol der konstanten Spannnungsquelle, deren anderer Pol mit dem Nulleiter der Schaltung verbunden ist, und mit seinem zweiten Pol mit der über einen Widerstand mit dem Nulleiter verbundenen Kathode einer in Kathodenfolgeschaltung betriebenen gittergesteuerten Elektronenröhre verbunden ist und die auf den Nulleiter bezogene Spannung des ersten Kondensatorpols dem Gitter der Elektronenröhre über einen eine Vorzeichenumkehr der Spannung bewirkenden Gleichspannungsverstärker zugeführt wird.

Zur Erzeugung sägezahnf örmiger Kippschwingungen ist bekannt, einen Kondensator periodisch über eine Pentode zu entladen, wobei von dem Umstand Gebrauch gemacht wird, daß sich der Anodenstrom einer Pentode bei Änderung der Anodenspannung nur wenig ändert. Weitgehenden Ansprüchen an die Linearität der Spannungsänderung kann eine derartige Schaltung nicht genügen. Zur Erzeugung einer mit der Zeit linear ansteigenden Spannung durch Aufladen eines Kondensators ist es weiter bekannt, den Kondensator über eine mit diesem und der Ladespannungsquelle in Reihe geschaltete, nicht im Sättigungsgebiet arbeitende Triode zu laden, die von einer zur Aufladespannung des Kondensators phaseninversen Spannung gesteuert wird. Die Linearität der Spannungsänderung wird bei dieser Schaltung durch einen Steuer- und nicht durch Schaltungsanordnung zur Erzeugung

einer linear mit der Zeit ansteigenden

Kippspannung

Anmelder:

Atlas-Werke Aktiengesellschaft,
Bremen, Stephanikirchenweide 1-19

Dr. Ludolf Jenckel, Bremen-St. Magnus,
ist als Erfinder genannt worden

einen Regel Vorgang erzielt, was z. B. darin zum Ausdruck kommt, daß die Triode nicht ohne weiteres durch eine andere mit einem anderen Verstärkungsfaktor ersetzt werden kann. Die bekannte Ausführungsform dieser Schaltung verwendet Kopplungskondensatoren zur Übertragung der, Steuerspannung und eignet sich deshalb nur zur Erzeugung schnell verlaufender Spannungsänderungen. Bekannt ist schließlich eine als !>bootstrap« bezeichnete Regelschaltung mit einer Dreielektrodenröhre für zeitproportionale Aufladung eines Kondensators, der zu diesem Zweck über einen in Reihe liegenden, mit der Kathode der Röhre verbundenen Ladewiderstand parallel zu einem in der Kathodenleitung liegenden Widerstand geschaltet ist, wobei das Steuergitter der Röhre an dem Verbindungspunkt zwischen Kondensator und Ladewiderstand liegt. Die Wirkungsweise beruht darauf, daß die Spannung zwischen Gitter und Kathode der Röhre und damit der Spannungsabfall an dem Aufladewiderstand im wesentlichen konstant gehalten wird. Bei gegebener Betriebsspannung gibt es bei dieser Schaltung einen Höchstwert für die Anfangsladespannung des Kondensators, die nur einen kleinen Bruchteil der Anodenbetriebsspannung erreichen kann, wodurch der Verbesserung der Linearität des Spannungsanstiegs eine Grenze gesetzt ist.

Bei der Regelschaltung nach der Erfindung ist die Ladespannungsquelle mit ihrem vollen Betrag und nicht nur mit einem Bruchteil im Ladekreis wirksam. Hierdurch und dadurch, daß man es in der, Hand hat, den Verstärkungsfaktor des Gleichspannungsverstärkers größer als den einer einzelnen Röhre zu machen, läßt sich eine um mindestens eine Größenordnung bessere Linearität der zeitlichen Spannungsänderung erzielen als mit der vergleichbaren, als »bootstrap« bezeichneten Regelschaltung. Mit dieser, aber nicht mit

509 649/177

Claims (1)

1. anderen Regelschaltungen, teilt die Schaltung nach der Erfindung den Vorteil, daß die Anodenspannungsquelle wie die Ladungsspannungsquelle einpolig geerdet werden können, ebenso wie einer der Anschlüsse für die Abnahme der zeitproportional veränderlichen Spannung.

   In der als Beispiel in der Abbildung dargestellten Schaltung ist 1 ein in der Kathodenleitung einer gittergesteuerten Elektronenröhre 6 zwischen der Kathode 12 und dem Nulleiter 9 liegender Widerstand, dem ein aufzuladender Kondensator 2, ein einstellbarer Ladewiderstand 3 und eine konstante Spannungsquelle A, sämtlich in Reihenschaltung, bei der gezeichneten Stellung des Schalters 5 parallel geschaltet sind. Ein Pol des Kondensators 2 ist mit der Kathode 12 und ein Pol der Spannungsquelle 4 mit dem Nullleiter 9 verbunden. Die an dem Verbindungspunkt 10 zwischen Kondensator 2 und Ladewiderstand 3 gegenüber dem Nulleiter_; 9 bestehende Spannung wird dem Steuergitter einer Gleichstromverstärkerröhre 7 zügeführt, deren Anode über die Glimmröhre 13, die das Anodenpotential um einen gleichbleibenden Betrag herabsetzt, mit dem Steuergitter der Regelröhre 6 gekoppelt ist. Die Anodenspannung für die Röhren 6 und 7 wird von einer Spannungsquelle 8 geliefert. Wird das auf den Nulleiter 9 bezogene Potential des Punktes 10 negativer, so nimmt der die Röhre 6 und den Kathodenwiderstand 1 durchfließende Strom zu und umgekehrt, wodurch die Potentialdifferenz zwischen 10 und 9 im wesentlichen konstant gehalten wird. Diese Potentialdifferenz ist verhältnismäßig klein und insbesondere klein im Vergleich zur Spannung der Spannungsquelle 4. Letzteres gilt im verstärkten Maße für die kleinen, im Betrieb der Schaltung auftretenden Schwankungen der Potentialdifferenz zwischen 10 und 9. Die an dem Widerstand 3 liegende Spannung ist daher in sehr guter Näherung konstant und erzeugt einen konstanten Ladestrom, dessen Richtung für die gezeichnete Polung der Spannungsquelle 4 durch einen Pfeil angedeutet ist.

   Während der Aufladung des Kondensators 2 erhöht sich das Potential der Kathode 12 im gleichen Maße, wie die Aufladespannung des Kondensators zunimmt. Die gewünschte zeitproportional veränderliche Spannung kann daher an den Klemmen 11 abgenommen 4-5 werden. Der Höchstwert dieser. Spannung, bis zu welchem die Röhre 6 noch ohne Gitterstrom arbeitet, ist etwa 100 V niedriger als die Spannung der Anodenspannungsquelle 8. Da der Strom in der Röhre 6 auch von der Spannung an dem Widerstand 1 abhängt und ein Teil der dem Gitter dieser Röhre zugeführten Spannung zur Aufhebung dieser Spannung dient, ist es erforderlich, das Produkt der Spannung 4 und des Verstärkungsfaktors der Verstärkerröhre 7 für einen gegebenen Aufladestrom des Kondensators und einen gegebenen Höchstwert der Spannung an den Klemmen 11 ausreichend groß zu machen, um eine zeitproportionale Spannungsänderung der gewünschten Genauigkeit zu erhalten.

   Der aufgeladene Kondensator 2 kann durch Umpolen der Spannungsquelle 4, wodurch sich der Spannungsabfall an dem Widerstand 3 umkehrt, wieder entladen werden. Dabei sinkt das Potential der Kathode 12 entsprechend der fortschreitenden Entladung des Kondensators. Durch Umlegen des Schalters 5 in die gestrichelt gezeichnete Stellung kann der Ladebzw. Entladevorgang jederzeit unterbrochen oder, genauer gesagt, stark verlangsamt werden, da dann nur noch eine kleine Spannung an dem Widerstand 3 liegt.

   An Stelle des dargestellten einstufigen Verstärkers mit der Röhre 7 kann auch ein dreistufiger Verstärker vorgesehen werden.

   Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer linear mit der Zeit ansteigenden Kippspannung, insbesondere für den Betrieb eines Massenspektrographen, mit einem Ladekondensator, der über einen Ladewiderstand aus einer konstanten Spannungsquelle aufgeladen wird, und mit einer Regelschaltung zur selbsttätigen Konstanthaltung des Ladestromes zwecks Linearisierung der Zeitabhängigkeit der Kondensatorspannung, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladekondensator (2) mit seinem einen Pol über einen einstellbaren Ladewiderstand (3) mit einem Pol der konstanten Spannungsquelle (4), deren anderer Pol mit dem Nulleiter (9) der. Schaltung verbunden ist, und mit seinem zweiten Pol mit der über einen Widerstand (1) mit dem Nulleiter (9) verbundenen Kathode (12) einer in Kathodenfolgeschaltung betriebenen gittergesteuerten Elektronenröhre (6) verbunden ist und daß die auf den Nulleiter (9) bezogene Spannung des ersten Kondensatorpols dem Gitter der Röhre (6) über einen eine Vorzeichenumkehr der Spannung bewirkenden Gleichspannungsverstärker (7) zugeführt wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 761 057, 765 929;
   »Funk-Technik«, 1954, Heft 54, S. 693 und 694;
   Bartels, »Grundlagen der Verstärkertechuik«,
   2. Auflage, 1944, S. 178 und 139.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   ©909 649/177 11.59