DE916420C

DE916420C - Device for generating electrical impulses

Info

Publication number: DE916420C
Application number: DET6059A
Authority: DE
Inventors: Georg Mika
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1952-04-18
Filing date: 1952-04-18
Publication date: 1954-08-09

Description

Einrichtung zur Erzeugung elektrischer Impulse Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung von Impulsen äußerst kurzer Dauer, etwa von der Größenordnung o,z,us mit einer Scheitelspannung von 5oo Volt und einstellbarer Impulsbreite, wie sie z. B. für Hochleistungsoszillographen, für impulsgetastete Sender, für die Fernsehtechnik u. a. m. gebraucht werden. Auch bei Funkmeßanlagen, beim Fernsehen und beispielsweise zur Überprüfung von Leitungen und Geräten benötigt man Einrichtungen zur Erzeugung von Impulsen, die nicht nur von äußerst kurzer Dauer sind, sondern auch eine sehr steile Anstiegsflanke bzw. Vorderflanke und eine sehr steile Abstiegsflanke bzw. Rückflanke haben.Device for generating electrical pulses The invention relates to means for generating pulses of extremely short duration, about the order of magnitude o, z, us with a peak voltage of 500 volts and adjustable pulse width, such as she z. B. for high-performance oscilloscopes, for pulse-keyed transmitters, for television technology i.a. m. are needed. Also with radio measuring systems, with television and for example To check lines and devices, generation facilities are required of impulses that are not only extremely short-lived, but also a very long one steep rising edge or leading edge and a very steep falling edge or leading edge Have trailing edge.

Bisher hat man zur Erzeugung von Impulsen Multivibratoren, Sperrschwinger oder stark gedämpfte Schwingkreise benutzt. Diese bekannten Impulsererzeugungsverfahren befriedigen deshalb nicht, weil sie nur bei größtem Aufwand ausreichend steile Impulsflanken erzeugen. Ferner hängt der Verlauf der Impulsflanken sowohl von der aufgewendeten Steuerleistung als auch von dem Verlauf der Flanke des Steuerimpulses ab: Es ist auch schon ein Impulsgenerator bekanntgeworden, bei dem zwei gittergesteuerte Gas- oder Dampfentladungsgefäße in der Weise geschaltet sind, daß durch Zündung der ersten Gas- oder Dampfentladungsröhre die Vorderflanke bzw. Anstiegsflanke und durch darauffolgende Zündung der zweiten Gas- oder Dampfentladungsröhre die Rückflanke bzw. Abstiegsflanke eines Impulses gebildet wird und die gebildeten Impulse an einer im Stromkreise der ersten Gas- oder Dampfentladungsröhre liegenden Reihenimpedanz abgenommen werden. Die mit diesem Impulsgenerator erzeugten Impulse haben zwar eine ziemlich steile Anstiegsflanke, aber eine nicht genügend steile Abstiegsflanke, außerdem ist der Aufwand an Schalteinrichtungen außerordentlich groß (AEUe 19q.7, S. 1o8 bis 1z3).So far, multivibrators, blocking oscillators, have been used to generate pulses or strongly damped oscillating circuits are used. These known pulse generation methods are unsatisfactory because they only have sufficiently steep pulse edges with the greatest effort produce. Furthermore, the course of the pulse edges depends on both the expended Control power as well as the course of the edge of the control pulse: It is a pulse generator has also become known, in which two grid-controlled gas or vapor discharge vessels are switched in such a way that by igniting the first Gas or vapor discharge tube the leading edge or rising edge and through the following Ignition of the second gas or vapor discharge tube, the trailing edge or the falling edge of a pulse is formed and the pulses formed on one in the electrical circuit the series impedance lying in the first gas or vapor discharge tube can be removed. The pulses generated with this pulse generator are quite steep Rising edge, but not a steep enough falling edge, besides that is the Effort Switchgear extremely large (AEUe 19q.7, Pp. 1o8 to 1z3).

Die Erfindung geht von dieser bekannten Einrichtung aus und sieht vor, daß die beiden Gas- oder Dampfentladungsgefäße miteinander hinsichtlich ihrer Entladungsstrecken in Reihe geschaltet sind und die Enden der Reihenschaltung, gegebenenfalls über Zwischenglieder, an eine Spannungsquelle von einer zur Zündung wenigstens eines der beiden Entladungsgefäße hinreichenden Spannung angeschlossen sind und daß die im Entladungsstromkreis des ersten Entladungsgefäßes Rö, liegende Impedanz R3, an welcher die gebildeten Impulse abgenommen werden, mit dem Entladungspfad des zweiten Entladungsgefäßes Rö, parallel geschaltet ist.The invention is based on this known device and sees before that the two gas or vapor discharge vessels with one another with regard to their Discharge paths are connected in series and the ends of the series connection, if necessary Via intermediate links, to a voltage source of one for ignition at least one of the two discharge vessels sufficient voltage are connected and that the in the discharge circuit of the first discharge vessel Rö, lying impedance R3 which the formed pulses are picked up, with the discharge path of the second Discharge vessel Rö, is connected in parallel.

Für die Steuerung der Röhren ist es erforderlich, deren Gitter gegenüber ihren Kathoden kurzzeitig positiv zu machen. Für die Steilheit der Impulsflanken ist es außerdem sehr wesentlich, daß nicht die Entionisierungszeit, sondern die Durchbruchszeit der Röhren maßgebend ist.To control the tubes it is necessary to have their grids opposite to make their cathodes positive for a short time. For the steepness of the pulse edges it is also very important that not the deionization time, but the Breakthrough time of the tubes is decisive.

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform einer Einrichtung nach der Erfindung beispielsweise dargestellt.In the drawing is an embodiment of a device according to Invention shown for example.

In der Zeichnung sind die beiden Röhren mit Rö, und Rö" bezeichnet. Es sind gittergesteuerte Gasentladungsgefäße mit einer Füllung von vorzugsweise Wasserstoff, Helium oder Argon.In the drawing, the two tubes are labeled Rö and Rö ". There are grid-controlled gas discharge vessels with a filling of preferably Hydrogen, helium or argon.

Zunächst wird der Kondensator C, über die Widerstände R, und R2 aus einer Gleichstromquelle aufgeladen. Der Widerstand R, liegt einerseits- an -;- tooo Volt, andererseits an der Anode der Röhre Rd, bzw. an der einen Belegung des Kondensators Cl. Der Widerstand R2 liegt einerseits am Nulleiter, andererseits an der zweiten Belegung des Kondensators C,.First, the capacitor C, via the resistors R, and R2 is made charged from a DC power source. The resistance R, is on the one hand -; - tooo Volt, on the other hand at the anode of the tube Rd, or on the one assignment of the capacitor Cl. The resistor R2 is on the one hand on the neutral conductor, on the other hand on the second Allocation of the capacitor C ,.

Die Zündspannung des Gefäßes Rö, ist so gewählt, daß die Klemmenspannung des Kondensators C, nach völliger Aufladung ausreicht, um das Gefäß Rö, sicher zu zünden. Die Kapazität des Kondensators C, beträgt in dem gezeichneten Beispiel etwa tooo pF.The ignition voltage of the vessel Rö is chosen so that the terminal voltage of the capacitor C, when fully charged, is sufficient to safely close the vessel Rö ignite. In the example shown, the capacitance of the capacitor C is approximately tooo pF.

Die Kondensatorspannung von Cl liegt nach erfolgter Zündung von Rö, fast vollständig an dem Widerstand R3. Die Geschwindigkeit, mit der die Spannung an dem Widerstand R3 aufgebaut wird, hängt von der Durchbruchsgeschwindigkeit der Entladungsstrecke in dem Gefäß Rö, ab. Der Zeitpunkt der Zündung von Rö, wird mit Hilfe der Gittersteuerung dieses Gefäßes eingestellt.The capacitor voltage of Cl is after the ignition of Rö, almost completely at resistor R3. The speed at which the tension at which resistor R3 is built up depends on the breakdown speed of the Discharge path in the vessel Rö, from. The time of the ignition of Rö is with Set this vessel using the grid control.

Die Steuerung der Röhren Rö, und Rö, erfolgt von einem Impulsgenerator J aus, der einerseits Steuerimpulse über den Kondensator C2 auf das Gitter der Röhre Rö,, andererseits Steuerimpulse über das Verzögerungsglied V und den Kondensator C3 auf das Gitter der Röhre R2 gibt.The tubes Rö, and Rö, are controlled by a pulse generator J from, the one hand, control pulses via the capacitor C2 to the grid of the tube Rö ,, on the other hand, control pulses via the delay element V and the capacitor C3 on the grid of the tube R2.

Nach Zündung der Röhre Rö, entlädt sich der Kondensator C, über den Widerstand R3; für den Entladungskreis ergibt sich die Zeitkonstante zu zE@ - C, . (R2 -I- R3) .After ignition of the tube Rö, the capacitor C discharges through the Resistor R3; the time constant for the discharge circuit is zE @ - C, . (R2 -I- R3).

Wird noch während dieser Zeit die parallel zu dem Widerstand R3 liegende Röhre Rö, durch einen positiven Steuerimpuls gezündet, so bricht die Spannung am Widerstand R3 auf die Brennspannung dieses Gefäßes zusammen. Die Zündung der Röhre R62 kann auch durch Überschreiten der Zündspannung der Röhre während der Zeit erfolgen, während der sich die Kondensatorspannung von C, an dem Widerstand R3 aufbaut. In diesem Falle erhält man allerdings einen dreieckförmigen Impuls.During this time it becomes the one that is parallel to resistor R3 Tube Tube, ignited by a positive control pulse, breaks the voltage on Resistance R3 related to the burning voltage of this vessel. The ignition of the tube R62 can also be done by exceeding the ignition voltage of the tube during the time during which the capacitor voltage of C, builds up at resistor R3. In in this case, however, a triangular pulse is obtained.

Nach erfolgter Zündung des Gefäßes Rö, baut sich die Spannung am Widerstand R2 auf, der klein sein kann (z. B. etwa ioo Ohm), so daß die Entladung sehr schnell nach der Zeitkonstanten @Fl - C, . R2 erfolgt.After ignition of the vessel Ro, the tension on the resistance R2, which may be small (e.g., about ioo ohms.), So that the discharge very quickly after the time constants @Fl - C. R2 takes place.

Der Widerstand R2 übernimmt die Dämpfung der selbst bei noch so günstigem räumlichem Aufbau der Schaltung nach dem Zünden der Röhre Rö2 entstehenden, schwer zu beherrschenden hochfrequenten Schwingungen (wilde Schwingungen). Der Widerstand R, dient auch zur Strombegrenzung für den Fall, daß sowohl Röi als auch Rö, gezündet haben.The resistor R2 takes over the attenuation of even the cheapest The spatial structure of the circuit after the ignition of the tube Rö2 is difficult High-frequency vibrations to be controlled (wild vibrations). The resistance R, also serves to limit the current in the event that both Röi and Rö, ignited to have.

Unterschreitet die Kondensatorspannung die Löschspannung beider Röhren, so erlöschen diese, und es erfolgt von neuem die Aufladung des Kondensators C, über die Widerstände R, und R2.If the capacitor voltage falls below the extinction voltage of both tubes, in this way they go out and the capacitor C, is charged again the resistors R, and R2.

Die Impulsfolgefrequenz fi ist von der Ladezeit 1.,1 und Entladezeit tE des Kondensators C, nach folgender Gleichung abhängig: Um die Ladezeit 1A des Kondensators C, klein zu halten, muß die Zeitkonstante t 4 = C, ' (:Ra -f- R2) möglichst klein sein.The pulse repetition frequency fi depends on the charging time 1., 1 and discharging time tE of the capacitor C, according to the following equation: In order to keep the charging time 1A of the capacitor C, small, the time constant t 4 = C, '(: Ra -f- R2) must be as small as possible.

Da R, während der Entladezeit nur einen verhältnismäßig kleinen Strom führen darf, ist seine Größe gegeben, z. B. 5oo kOhm, d. h. es muß C, entsprechend klein gemacht werden.Since R, only a relatively small current during the discharge time may lead, its size is given, z. B. 5oo kOhm, d. H. it must be C, accordingly be made small.

Die Spannung am Kondensator C, nimmt während der Impulsdauer 1i nach folgender Gleichung ab Hieraus ergibt sich die Impulsdauer zu Für den Fall, daß die Spannungsabnahme nur 1 °/o betragen soll, muß ztEl = ioo # ti werden. Dies läßt sich für höhere Impulsfolgefrequenzen bei größeren Impulsbreiten nicht verwirklichen. Der Kondensator C, kann also nicht mehr über einen Widerstand entladen werden.The voltage across the capacitor C decreases during the pulse duration 1i according to the following equation This gives the pulse duration to In the event that the voltage decrease should only be 1%, ztEl = ioo # ti. This cannot be achieved for higher pulse repetition frequencies with larger pulse widths. The capacitor C, can no longer be discharged through a resistor.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Kondensator C, über eine Drossel Dr entladen, die an die Stelle des Widerstandes R3 tritt. Die Kondensatorspannung klingt in diesem Falle stark gedämpft ab, weil der Widerstand R2 im Entladekreis liegt.According to a further embodiment of the invention, the capacitor C, discharged through a choke Dr, which takes the place of the resistor R3. the In this case, the capacitor voltage decays strongly because of the resistance R2 is in the discharge circuit.

Die Anordnung kann auch so getroffen werden, daß die Röhre Rd, durch Zündimpulse auf das Steuergitter gesteuert wird, während die Röhre Rö. für die Erzeugung kurzer Impulse durch Spannungsanstieg an der Anode zur Zündung gebracht wird, für die Erzeugung von Impulsen regelbarer Dauer dagegen durch einen phasenverschobenen Gitterspannungsimpuls gezündet wird.The arrangement can also be made so that the tube Rd, through Firing pulses on the control grid is controlled while the tube tube. for the generation short Pulses are caused to ignite by increasing the voltage at the anode, for the generation of pulses of adjustable duration, on the other hand, by means of a phase-shifted grid voltage pulse is ignited.

Mit der neuen Einrichtung kann sowohl die Zündspannung der Röhre Rö2 im Falle der Erzeugung von Kurzimpulsen als auch die Dauer der längeren Impulse im Falle der Gittersteuerung durch Wahl der Gittervorspannung an den Potentiometern der Kathodenwiderstände eingestellt werden.With the new device, both the ignition voltage of the tube Rö2 in the case of the generation of short pulses as well as the duration of the longer pulses in the case of grid control by selecting the grid bias on the potentiometers the cathode resistances can be set.

Die Einrichtung nach der Erfindung hat den großen Vorteil, steile Impulse, deren Breite durch die Gittersteuerung in einem sehr großen Bereich regelbar ist, erzielen zu können. Die Form der Impulse kommt der Rechteckform sehr nahe, die kürzesten Impulse haben Dreieckform.The device according to the invention has the great advantage of being steep Pulses, the width of which can be regulated over a very large range by the grid control is to be able to achieve. The shape of the impulses comes very close to the rectangular shape, the shortest pulses are triangular in shape.

Bei Verwendung von Wasserstoffröhren ergibt sich die kürzeste Impulsdauer, etwa o, i ,us für 500 Volt am Fuße des Impulses gemessen, bei Verwendung von Heliumröhren etwa o,i ,us.When using hydrogen tubes, the shortest pulse duration results, about o, i, us for 500 volts measured at the foot of the pulse, when using helium tubes, about o, i, us.

Bisher wurden Impulsbreiten von 20,us Dauer bei einer Folgefrequenz von io kHz erreicht. Für schmale Impulse liegt die Folgefrequenz höher.Up to now, pulse widths of 20 µs duration have been used at a repetition frequency of 10 kHz reached. The repetition frequency is higher for narrow pulses.

Die mit der Einrichtung nach der Erfindung gewonnenen Impulse eignen sich auch zur Weiterverstärkung, so daß höhere Spannungen und Leistungen, z. B. zum Tasten von Sendern, erzielt werden können.The pulses obtained with the device according to the invention are suitable also for further amplification, so that higher voltages and powers, e.g. B. for keying stations, can be achieved.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for generating electrical impulses high edge steepness in which two grid-controlled gas or vapor discharge vessels are switched in such a way that by igniting the first gas or vapor discharge vessel the leading edge or rising edge and by subsequent ignition of the second Gas or vapor discharge vessel, the trailing edge or the falling edge of a pulse is formed and the formed pulses at one in the discharge circuit of the first Gas or vapor discharge vessel lying impedance. Are removed, characterized in that that the two gas or vapor discharge vessels with one another with regard to their discharge paths are connected in series and the ends of the series connection, optionally via Intermediate members, to a voltage source of one for ignition at least one of the two discharge vessels sufficient voltage are connected, and that the Impedance (R3) in the discharge circuit of the first discharge vessel (Röl), at which the formed pulses are picked up, with the discharge path of the second discharge vessel (Rö2) is connected in parallel.

2. Device according to claim i, characterized in that the parallel connection of the second gas or vapor discharge vessel (Rö2) and the mentioned series impedance (R3) with the discharge path of the first gas or vapor discharge vessel (R51) is in series.

3. Device according to the claims i and 2, characterized in that said series impedance is an ohmic resistor (R3) or preferably a choke coil (Dr).

4. Setup according to one of the Claims i to 3, characterized in that the ignition of the tubes (Röl, Rö2) is carried out by controlling a pulse generator (J), whose control pulses on the Control grid of both tubes can be given, but on the control grid of the second Tube (Rö2) via a delay element with preferably adjustable duration of the Delay.

5. Device according to claims i to 4, characterized in that that the tubes (Röl, Rö2) hydrogen, helium or argon under a suitable pressure contain.

6. Device according to claims i to 5, characterized in that with the series connection of the two tubes (Röl, Röz) an ohmic resistor (R1) is connected in series, in the event that both tubes have ignited, the current flowing through both tubes in series from the voltage source is limited.

7th Device according to claims x to 6, characterized in that the tube (Röl) is controlled by ignition pulses on the control grid; while the tube (Rö2) for caused the generation of short pulses to ignite by increasing the voltage at the anode is, however, for the generation of pulses of adjustable duration by a phase-shifted Grid voltage pulse is ignited. B. Device according to claims z to 7, characterized in that both the ignition voltage of the tube (Rö2) in the case of Generation of short pulses as well as the duration of the longer pulses in the case of the Grid control by selecting the grid bias on the potentiometers of the cathode resistors is adjustable.