DE938967C - Hochvakuumroehre fuer elektromagnetische Kippgeraete - Google Patents

Description

Elektromagnetische Kippgeräte, insbesondere für Fernsehübertragungen, sollen sägezahnförmige Ströme erzeugen, deren Hinlauf möglichst linear ist und deren Rücklaufzeit möglichst kurz ist. Diese beiden Bedingungen gleichzeitig zu erfüllen stößt auf Schwierigkeiten, da für die erste Bedingung der innere Röhrenwiderstand klein und für die zweite Bedingung der innere Röhrenwiderstand groß gehalten werden muß, wie im nachfolgenden näher erläutert wird.

Der Stromverlauf in dem Induktivitäten enthaltenden Anoden- bzw. Gitterkreis einer Kippröhre eines elektromagnetischen Ablenksystems entspricht dem durch Schaltvorgänge hervorgerufenen Stromverlauf in einem eine Induktivität und einen Ohmschen Widerstand enthaltenden Kreis. Diese Ströme haben einen exponentiellen Verlauf von der Form

ι —e

L ^-ί

beim Einschalten und

i=I₀-e *

beim Abschalten. Dabei bedeutet Z₀₀ den Einschaltwert des Stroms nach der Zeit t = oo, I₀ den Abschaltwert zur Zeit t = O, L die Induktivität, i?»· den Innenwiderstand der Röhre, über die die Stromschaltung erfolgt.

Soll nach der Schaltgleichung (i) der Stromverlauf während des Stromanstiegs in der Zeit T₁ möglichst

linear sein, so muß — groß gegenüber der Zeit T₁

sein. Da die Induktivität L und die Zeit des Stromanstiegs T₁ im allgemeinen gegeben sind, so muß R_{ klein gewählt werden. Ist z. B. eine Abweichung von φ % vom idealen zeitproportionalen Stromanstieg zu-

gelassen, so muß -—- > —- oder R_{ < sein. Um -Kj ρ -Ί

einen linearen Stromanstieg zu erhalten, muß also R_{ klein gewählt werden.
Soll andererseits die Rücklaufzeit T₂ möglichst

klein sein, so muß nach Gleichung (2) — gegenüber

T₂ klein sein, d. h. es muß, bei gegebenem L und T₂,

R_t groß gewählt werden.
Für den gewünschten, von Kippgeräten gelieferten

sägezahnförmigen Stromverlauf müßte also R_{ einerseits klein, andererseits groß gewählt werden, so daß man bisher der Ansicht war, daß sich die gestellten

Forderungen nicht gleichzeitig verwirklichen lassen. Die Erfindung besteht in einer Hochvakuumröhre

für elektromagnetische Kippgeräte, insbesondere für Fernsehübertragungsgeräte, deren Anodenstrom-Anodenspannungs-Charakteristik bei ansteigendem Strom

eine Steilheit

und bei Stromrücklauf im

wesentlichen eine Steilheit tg <p₂ < ~- besitzt. Z bedeutet die im Anodenkreis der Röhre liegende resultierende Induktivität, T₁ die Anstiegzeit, T₂ die Rücklaufzeit und φ die in Prozent zulässige Abweichung von der Linearität des Stromanstiegs. Im Anodenstrom-Anodenspannungs-Diagramm entspricht einem kleinen inneren Widerstand Ri ein steller Stromanstieg tg <ρ_τ und einem großen R₁ ein flacher Anstieg tgcp₂. Bei linearem Verlauf der Funktion i — f (u) ist lediglich der Wechselstromwiderstand maßgebend, i?_€ = R ~■ = -^-. Es ist folglich gleichgültig, in welcher Höhe die den Rücklauf -bestimmende Stromspannungskurve, die nach dem Vorhergesagten einen möglichst flachen Anstieg haben muß, liegt. Es muß also die Anodenstrom-Anodenspannungs-Kennlinie einen derartigen Verlauf haben, daß sie im Anfangsbereich, also beim Stromhinlauf, eine möglichst große Steilheit besitzt und im daran anschließenden Bereich, nämlich dem Stromrücklauf, möglichst flach ist.

Eine Anodenstrom-Anodenspannungs - Charakteristik, die einen steil ansteigenden Teil 1 und einen flach verlaufenden Teil 2 nach Fig. 1 ausweist, besitzt z. B. eine Röhre mit Schirm- und Fanggitter. Wird eine derartige Pentode für ein Kippgerät verwendet, so ist der Schaltvorgang folgender: Wird das Gitter der Pentode von der Sperrspannung u_g = — c z. B. auf die Gitterspannung u_g — 0 geschaltet, so steigt der Anodenstrom i_a bei steigender Anodenspannung u_a nach einer Exponentialfunktion an, entsprechend

der Zeitkonstante L · tg 9J₁ = -^-.' Wird nach Erreichung der. Stromamplitude I₀ bei der Anodenspannung U₀ die Gitterspannung wieder von u_g = O auf U₀ — — c geschaltet, so kann infolge der im Stromkreis liegenden Induktivität die Anodenspannung nicht sofort einen Stromwert entsprechend der Kurve 3

annehmen. Es wird also die Anodenspannung auf den der Kurve

und i_a = I₀ entsprechenden Wert springen, und es wird sich der Schaltvorgang entsprechend dem Widerstand der Kurve

·, bis zum Wert

d. h. über den Widerstand .R₁ =

i_a = 0 vollziehen, d. h. es wird in dem in Fig. 1 dargestellten Diagramm die Spannung Von dem größten Einschaltwert I₀ zwischen den Kurven 1 und 2 horizontal nach rechts verlaufen, bis sie die Kurve 3 trifft, und auf dieser zurück bis zu dem Wert U_a verlaufen, wobei der Schnittpunkt der Kurve 3 mit der Abszisse dem Anodenstrom Null entspricht. Wenn bei einer derartigen Pentode der Winkel Cp₁ entsprechend groß und der Winkel <p₂ entsprechend klein, also der Röhreninnenwiderstand beim Hinlauf entsprechend klein und beim Rücklauf entsprechend groß gewählt wird, so können die beiden gestellten Forderungen, nämlich ein linearer Stromanstieg und eine kurze Rücklauf zeit, gleichzeitig in beliebig gewünschtem Maße erfüllt werden.

Es ist wichtig, daß der Knickpunkt 4 zwischen den Kurvenabschnitten 1 und 2 in der Nähe, doch oberhalb des Stromwertes I₀, der dem maximal auftretenden Kippstrom entspricht, liegt, so daß während des Stromanstiegs die Röhre immer im Gebiet mit großer Steilheit und geringem Innenwiderstand arbeitet. Würde der Stromwert I₀ oberhalb des Knickpunktes 4 liegen, so würde am Ende des Stromanstiegs die Röhre auf dem flach verlaufenden Teil der Kennlinie arbeiten und dadurch eine Kurvenverflachung, d. h. eine stärkere Abweichung vom linearen Stromanstiegsverlauf, eintreten. Würde der maximale Stromwert I₀ weit unterhalb des Knickes liegen, so würde der Rücklauf anfangs im Gebiet mit kleinem Röhreninnenwiderstand verlaufen und dadurch unnötig verlängert werden.

Der Knickpunkt 4 entsteht bei der normalen Pentode dadurch, daß beim Absinken der Anodenspannung in den Bereich der Schirmgitterspannung ein großer Anteil des Emissionsstroms zum Schirmgitter fließt. Um den Knickpunkt 4 auf einem möglichst niedrigen Anodenspannungswert L^r ₀ zu halten und damit die Steilheit der Kurve 1 möglichst groß zu machen, ist gemäß der weiteren Erfindung die Röhre derart aufgebaut, daß durch eine entsprechende elektronenoptische Anordnung der Gitter sämtliche zwischen dem Steuergitter und der Anode liegenden Gitter, insbesondere die während des Stromanstiegs stromführenden Gitter (vor allem das Schirmgitter), im Elektronenschatten des Steuergitters liegen,

Die geforderte Anodenstrom-Anodenspannungs-Abhängigkeit ist nicht an die Verwendung einer Pentode gebunden. Sie kann z. B. bei einer Triode dadurch erzielt werden, daß deren Steuergitter in positive Gebiete gesteuert wird. Ferner kann der Knick durch Sättigung der Triode stärker ausgeprägt werden, insbesondere durch eine Kathode mit glatter Oberfläche. Es kann aber auch jede Mehrgitterröhre verwendet werden, bei der eine Anodenstrom-Anodenspannungs-Abhängigkeit ähnlich der in Fig. ι gezeigten eintritt. Fig. 2 zeigt beispielsweise ein Kippgerät mit einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Hochvakuumröhre, die eine dem in Fig. ι dargestellten Verlauf entsprechende Anodenstrom-Anodenspannungs-Abhängigkeit hat. Die Röhre 1 enthält die Kathode 2, das Steuergitter 4, das Schirmgitter 5, das Fanggitter 6 und die Anode 7. An den Klemmen 16 und 17 erhält die Röhre 1 ihre Anodenspannung. Die Gittervorspannung wird an dem Widerstand 20 und die Schirmgitterspannung an den Widerständen 23 und 24 erzeugt. Die durch die Widerstände 25, 26 und 27 gebildete Brücke dient zur Strahlvorablenkung. Die eingezeichneten Kondensatoren 28, 29, 30, 31, 32 und 33 dienen als Wechselstromkurzschlüsse und Gleich-Stromblockierungen.

Soll das Kippgerät synchronisiert werden, so muß der Stromverlauf in der Röhre 1 sperrend gesteuert werden. Zu diesem Zweck ist zwischen der Kathode 2 und dem Steuergitter 4 ein Synchronisiergitter 3 vorgesehen, das zur Erzielung einer leistungslosen Steuerung durch den Kathodenwiderstand 21 und den Kondensator 29 negativ vorgespannt ist. Das Synchronisiergitter kann aber auch an einer anderen Stelle in der Röhre, z. B. zwischen dem Steuergitter und dem Schirmgitter, angeordnet sein. An den Klemmen 18 und 19 wird über den Kopplungskondensator 31 die Synchronisierspannung zugeführt.

Um bei selbstkippenden Geräten Rückwirkungen vom Steuergitter auf das Synchronisiergitter zu vermeiden, wird gemäß der weiteren Erfindung zwischen dem Synchronisiergitter 3 und der Anode 7 eine Kapazität von solcher Größe angeordnet, daß der vom Steuergitter infmenzierte Spannungsbetrag durch einen gleich großen, aber gegenphasigen von der Anode her kompensiert wird. Diese Kapazität kann innerhalb oder außerhalb der Röhre vorhanden sein. Die Kompensierung ist derart vorzunehmen, daß das Verhältnis der Synchronisiergitter-Steuergitter-Kapazität zur Synchronisiergitter-Anoden-Kapazität gleich ist dem während des Stromrücklaufs wirksamen Verstärkungsgrad der Röhre.

Um den durch den großen Innenwiderstand der Röhre während des Rücklaufs erreichten kurzen Rücklauf nicht durch Eigenschwingungen der mit der Röhre gekoppelten Kreise wieder zu verlängern, müssen die Eigenkapazitäten dieser Kreise, insbesondere die Gitterbetriebskapazität der Röhre, durch einen entsprechenden Röhrenaufbau klein gehalten werden.
Die beim Rücklauf des sägezahnförmigen Stromes auftretenden hohen Spannungsspitzen können auch zur Erzeugung der Anodenspannung für die Braunsche Röhre benutzt werden. Zu diesem Zweck ist in der Röhre 1 eine zusätzliche Kathode 11 vorgesehen, die mit der Anode 7 eine Diode zur Gleichrichtung der Hochspannung bildet. Der Heizstrom für die Kathode 11 wird zur Ersparung eines besonderen Hochspannungstransformators direkt dem Kipptransformator 9 durch die Wicklung 12 entnommen. Die gleichgerichtete Spannung wird über den Kondensator 13 geglättet und kann an den Klemmen 14 und 15 zur Speisung der Braunschen Röhre entnommen werden.

Bei Schaltungen, bei denen ein Gitterstrom fließt und bei denen die Ablenkspulen direkt im Gitterkreis Hegen oder mit diesem gekoppelt sind, tritt durch die Diodenwirkung der vorgespannten Steuergitter-Kathoden-Strecke ein weiteres linearisierendes Moment auf. Diese linearisierende Wirkung kann gemäß der weiteren Erfindung noch erhöht werden durch Anordnung einer zusätzlichen Elektrode 8, die mit der Kathode 2 eine Diode bildet. Da durch die Vorspannung der durch die Elektroden 2 und 8 gebildeten Diode die Spannung an den Ablenkspulen während des Stromanstiegs begrenzt wird, wird dadurch auch gleichzeitig die Amplitude des Kippstroms begrenzt, ohne daß der Stromrücklauf beeinflußt wird. Wird die Elektrode 8 aus der Röhre gesondert herausgeführt, so kann durch eine Regelung der Diodenspannung eine Kippstromamplitudenregelung vorgenommen werden.

Die Erfindung ist nicht auf das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel eines Kippgerätes beschränkt, sondern kann für beliebige Kippgeräte, z. B. Kallirotronschaltungen, für elektromagnetische Strahlablenkung Verwendung finden. Die Kippröhre kann Gitter der verschiedensten Anordnungen und für die verschiedensten Zwecke sowie zusätzliche Anoden und Kathoden besitzen, wenn die Röhre eine entsprechende Anodenstrom-Anodenspannungs-Charakteristik mit steilem Verlauf während des Stromanstieges und flachem Verlauf während des Rücklaufs besitzt. Insbesondere ist der Kennlinienverlauf nicht an die Pentode gebunden, sondern kann auch mit Trioden erzielt werden.

Claims (12)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Hochvakuumröhre mit im Anodenkreis und Gitterkreis liegenden Induktivitäten für elektromagnetische Kippgeräte (z. B. für Fernsehzwecke), insbesondere durch rechteckige Synchronisierimpulse gesteuerte Kippröhre, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenstrom-Anodenspannungs-Charakteristik der Röhre bei ansteigendem Strom

   eine Steilheit tg φ, >

   und bei Stromrücklauf

   T im wesentlichen eine Steilheit tg <p₂ < -^- besitzt,

   wobei L die im Anodenkreis der Röhre liegende resultierende Induktivität, T₁ die Anstiegzeit, T₂ die »durch Norm erlaubte« Rücklaufzeit und p die zulässige prozentuale Abweichung von einem linearen Stromanstiegsverlauf bedeuten.
2. 2. Hochvakuumröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Anodenstrom gleich oder etwas kleiner ist als der der Übergangsstelle vom steilen in den flachen Teil der Anoden-

   strom - Änodenspannungs - Charakteristik entsprechende Anodenstrom.
3. 3. Hochvakuumröhre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Triode verwendet wird, deren Gitter in positive Gebiete gesteuert wird.
4. 4. Hochvakuumröhre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Röhre eine Triode mit glatter Kathodenoberfläche verwendet wird.
5. 5. Hochvakuumröhre nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Röhre eine solche mit Fang- und Schirmgitter verwendet wird, bei der durch eine elektronenoptische Anordnung der Gitter, insbesondere des Schirmgitters, die entsprechende Form und Lage der Anodenstrom-Anodenspannungs-Charakteristik erzielt wird. "
6. 6. Hochvakuumröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schirmgitter im Elektronenschatten der übrigen Gitter liegt.
7. 7. Hochvakuumröhre nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein. Synchronisiergitter zwischen Steuergitter und Schirmgitter oder zwischen Steuergitter und Kathode angeordnet ist.
8. 8. Hochvakuumröhre nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Synchronisiergitter und Anode eine Kapazität liegt, deren Größe zur Steuergitter-Synchronisiergitter-Kapazität in reziprokem Verhältnis des während des Stromrücklaufs wirksamen Verstärkungsgrades der Röhre steht.
9. 9. Hochvakuumröhre nach Anspruch 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine zweite in der Nähe der Anode angeordnete Kathode, die mit der Anode eine Diode zur Gleichrichtung der Hochspannung bildet.
10. 10. Hochvakuumröhre nach Anspruch 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine gegebenenfalls direkt mit dem Steuergitter verbundene Elektrode, durch die eine parallel zu dem Steuergitter und der Kathode liegende Diodenstrecke gebildet wird, die den größten Teil des Gitterstroms übernimmt und den' Innenwiderstand der Steuergitter-Kathoden-Strecke herabsetzt.
11. 11. Hochvakuumröhre nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Diodenelektrode getrennt aus der Röhre herausgeführt ist und zur Kippamplitudenregelung dient.
12. 12. Hochvakuumröhre nach Anspruch 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine sehr kleine Gitterbetriebskapazität.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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