Experimentier-Oszillograph 6720

Technische Oszillografen- und Fernsehröhren sind für Versuche und Übungen auf dem Gebiet der Kathodenstrahlphysik wenig geeignet, da wesentliche Teile der Röhre elektrostatisch und magnetisch abgeschirmt sind und sich dem Blick des Beobachters entziehen. Der Betrieb von Röhren dieser Art in offener Brettschaltung ist wegen der notwendigen hohen Beschleunigungsspannungen bis 20 kV nicht zu verantworten. Der ehemalige Lehrmittelhersteller NEVA hatte für Unterrichtszwecke einen Experimentieroszillografen geschaffen, der diese Nachteile vermeidet.


Abb. 1: NEVA Experimentier-Oszillograph 6720 mit Sägezahngenerator 6726
Fogende Vorzüge wurden damals im Katalog aufgeführt:

1. Das elektronenoptische System - Glühkathode, Wehneltzylinder und Anode - ist von außen gut sichtbar. Die Röhre besitzt keinerlei Abschirmung.
2. Die Anodenspannung ist niedrig - 250 Volt - und kann jedem Netzgleichrichter mit guter Glättung entnommen werden. Der Kathodenstrahl ist sehr "weich". Seine Krümmung im magnetischen Erdfeld kann beobachtet werden
3. Der Kathodenstrahl wird durch eine einfache Elektronenoptik - Lochscheibenlinse - und durch Gaskonstriktion gebündelt. Der Strahl ist im Innern der Röhre sichtbar.
4. Die Bildpunktschärfe kann durch Veränderung der negativen Vorspannung des Wehneltzylinders eingestellt werden,
5. Zur Demonstration der elektrischen Ablenkung enthält die Röhre ein elektrostatisches Plattenpaar.
6. Zur magnetischen Ablenkung des Kathodenstrahls dienen drei auf einem Ring verstellbar angeordnete Zylinderspulen.
7. Mit Hilfe des Sägezahngenerators kann über das elektrostatische Plattenpaar eine Zeitachse gezeichnet werden.
8. Die Röhre ist auf einer lotrecht stehenden Kunststoffplatte anschlußfertig montiert. Auf der Platte sind die Anschlußbuchsen gekennzeichnet und die rückwärtigen Drahtverbindungen eingezeichnet.
9. Der Sägezahngenerator kann an die Röhrenplatte - ohne Leitungen - einfach angesteckt werden.

Der einfache und übersichtliche Aufbau macht die Röhre für Lehrzwecke besonders geeignet. Es dürfen jedoch, wegen dieses einfachen Aufbaus, keine übertriebenen Anforderungen an Schreibgeschwindigkeit, Bildpunkthelligkeit, Bildpunktschärfe und Bildpunktzentrierung gestellt werden.

Das elektronenoptische System der Röhre 6721 (Abb. 2) besteht aus einer indirekt geheizten Kathode mit nahezu punktförmigem Oxydfleck, einem Wehneltzylinder und einer Lochscheiben-Anode.

Der auf negativen Potential gegen Kathode befindliche Wehneltzylinder stellt das Vorsammelsystem, die elektrostatische Linse zwischen Wehneltzylinder und Lochscheibenanode das Hauptsammelsystem dar. Zusätzlich wird der Strahl - das ist bei Röhren mit geringer Anodenspannung zweckmäßig - durch Gaskonstriktion gebündelt. Die Röhre enthält zu diesem Zweck das Edelgas Neon unter einem Gasdruck von 10-2 Torr. Zwischen Anode und Leuchtschirm befindet sich der Ablenkkondensator, bestehend aus zwei Platten von 20 mm Länge und 12 mm Abstand. Der Leuchtschirm ist aus grün leuchtendem Zinksilikat hergestellt.

Braunsche Röhre
Abb. 2: Braunsche Röhre NEVA 6721

Zur magnetischen Ablenkung des Kathodenstrahls können in der Ebene des elektrostatischen Plattenpaars drei, auf einem Ring verstellbare Zylinderspulen mit je 2 x 300 Windungen befestigt werden (Abb. 1). Der ohmsche Widerstand der Spulen beträgt je ca. 5 Ohm.

Zur Stromversorgung ist ein Netzgerät erforderlich, das eine gut geglättete Gleichspannung von 250 V und eine stetig regelbare Gleichspannung von 0 ... -50 V abgibt. Desweiteren wird eine Heizspannung von 6,3 V ~ benötigt. An die Buchse "+ 250 V" kann eine Erdleitung gelegt werden.

Legt man an das Plattenpaar der Röhre eine linear ansteigende Spannung, so wird der Leuchtfleck, je nach der Richtung des elektrischen Feldes, nach rechts oder links abgelenkt. Verläuft die zeitliche Verlauf sägezahnförmig (sog. "Kippschwingung"), so erhält man eine zeitlich lineare, in ihrer Amplitude begrenzte, periodisch sich wiederholende Auslenkung.
Der Spannungsverlauf an der Rückflanke des sägezahnförmigen Signals ist meist so steil, daß der Rücklauf des Bildpunktes in der Regel kaum beobachtet wird.

Beim Sägezahngenerator 6726 (Abb. 4) wird eine Elektronenröhre in moderner Kippschaltung zur Erzeugung dieser Kippschwingung verwendet. Der Spannungsanstieg ist linear und die Amplitudenhöhe kann in einem weiten Bereich geändert werden.

6726-schematic 6726
Abb. 3: Schaltbild NEVA Sägezahngenerator 6726
Abb. 4: NEVA Sägezahngenerator 6726

An der Elektronenröhre (EF 80) ist das Steuergitter über einen Kondensator mit der Anode verbunden (Abb. 3). Der Anodenstrom kann daher nur langsam ansteigen, denn die durch eine Spannungsänderung an der Anode hervorgerufene Ladung am Gitter kann - über den Widerstand R1 - nur langsam abfließen. Die Anodenspannungsänderung ist vollkommen linear. Ein Zurückkippen in den Anfangszustand wird durch das Bremsgitter erreicht. Dieses ist über einen Kondensator mit dem Schirmgitter verbunden. Die Schirmgitterspannung sinkt mit zunehmendem Röhrenstrom, dadurch wird das Bremsgitter so stark negativ, daß es den Elektronenstrom zur Anode verringert. Dies bewirkt eine ansteigende Anodenspannung während die Schirmgitterspannung und damit die Bremsgitterspannung noch weiter sinkt. Erst wenn die Ladung vom Bremsgitter über den Widerstand R2 abgeflossen ist, kann sich der ganze Vorgang wiederholen. Die Kippfrequenz wird durch den Kondensator C1 und den Widerstand R2 bestimmt, wobei in der dargestellten Schaltung die Kapazität C in drei Stufen und der Widerstand R stetig geändert werden kann.

Der Sägezahngenerator überstreicht einen Frequenzbereich von 5 Hz bis 75 Hz (Grobeinstellung an I, Feineinstellung an II). Die Amplitudenhöhe und damit die Länge der Zeitachse kann an dem Regler III eingestellt werden.

 


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