Przedmiotem wynalazku jest sposób pomiaru pra¬ du jonowego i urzadzenie do pomiaru pradu jono¬ wego w lampie prózniowej, zwlaszcza w lampie elektronopromieniowej.W wiekszosci lamp prózniowych obecnosc gazu 5 jest niepozadana, poniewaz powodowana przez niego jonizacja wewnatrz lampy umozliwia nadmiarowy przeplyw pradu siatki i wywiera szkodliwy wplyw na katode jak równiez powoduje inne szkodliwe wplywy. Poza tym charakterystyki elektryczne lam- 10 py gazowej (posiadajacej w jej imetrzu gaz) nie sa stale i jej dzialanie jest nieregularne. Jest to pro¬ blem w lampach elektronopromieniowych, w których konieczna jest duza czulosc dla niezaklóconego od¬ twarzania obrazów na ekranie. 15 Stopien prózni moze byc dokladnie okreslony przez pomiar pradu jonowego (okreslanego równiez jako prad jonizacyjny) w lampie. Ze wzgledu na to, ze prad jonowy w zwyklych lampach prózniowych jest stosunkowo duzy, nie ma potrzeby stosowania szcze- 20 golnie czulego miernika w urzadzeniach kontrolnych dla zwyklych lamp w celu okreslenia tego pradu. W wyniku tego prad bladzacy, zwiazany z obwodami uplywowymi o duzej rezystancji, bedzie mial maly wplyw na taki miernik. Jednakze w przypadku lamp 25 elektronopromieniowych, dla których wymagane jest bardzo czule urzadzenie czujnikowe do pomiaru chwilowego pradu gazowego, prady bladzace beda takze wskazywane i o ile nie moga byc one skom¬ pensowane bez oddzialywania na czulosc urzadzenia 30 2 czujnikowego, odczyt pradu jonowego nie bedzie pewny. W wiekszosci znanych lamp elektronopro¬ mieniowych o wysokim stopniu prózni, prad uply¬ wowy bedzie praktycznie zaciemnial caly prad jo¬ nowy.Znany jest sposób pomiaru chwilowych pradów jo¬ nowych w lampach elektronopromieniowych, przed¬ stawiony w opisie patentowym Stanów Zjednoczo¬ nych nr 2632134. W sposobie tym stosunkowo duzy prad uplywowy jest kompensowany przez wyzerowa¬ nie czujnika przed pomiarem pradu jonowego. Ope¬ rator jest zmuszony w efekcie do pomiaru i kom¬ pensacji pradu uplywowego dla kazdej indywidual¬ nej lampy elektronopromieniowej w celu uzyskania dokladnego pomiaru pradu jonowego. Dla bardzo duzych ilosci lamp elektronopromieniowych takie operacje pochlaniaja bardzo duzo czasu.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze po¬ czatkowo wytwarza sie prad katodowy, plynacy do drugiej elektrody siatkowej oraz prad jonowy i prad uplywowy, plynace do trzeciej elektrody siatkowej, wytwarza sie pierwsze napiecie proporcjonalne do sumy pradów jonowego i uplywowego, ponownie za¬ sila sie lampe, przy czym zapobiega sie przeplywom pradu katodowego i pradu jonowego, ale wywoluje sie przeplyw pradu uplywowego oraz dostarcza sie napiecie pierwsze i napiecie drugie w kolejnosci do ukladu rózniczkujacego napiecie, przy czym wytwa¬ rza sie trzecie napiecie równe róznicy miedzy pierw- 116 551116 551 3 szym napieciem i drugim napieciem oraz reprezen¬ tujace prad janowy.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze pod¬ czas poczatkowego zasilania lampy dostarcza sie pierwszy potencja! roboczy do drugiej elektrody siat¬ kowej, przy czym pierwszy potencjal roboczy jest do¬ datni wzgledem potencjalu katody. Dostarcza sie dru¬ gi potencjal roboczy do trzeciej elektrody siatkowej, przy czym drugi potencjal,roboczy jest ujemny wzgledem potencjalu katody oraz dostarcza sie pier¬ wszy potencjal polaryzacji do pierwszej elektrody siatkowej, przy czym wartosc pierwszego potencjalu polaryzacji jest wlasciwa do umozliwienia okreslo¬ nego przeplywu pradu katodowego.Podczas ponownego zasilania lampy dostarcza sie pierwszy potencjal roboczy do drugiej elektrody siatkowej. Dostarcza sie drugi potencjal roboczy do trzeciej elektrody siatkowej i dostarcza sie drugi potencjal polaryzacji do pierwszej elektrody siat-: kowej, przy czym wartosc drugiego potencjalu pola¬ ryzacji jest wystarczajaco ujemna wzgledem potenT cjalu katody dla zapobiegania przeplywowi pradu katody do* drugiej elektrody siatkowej.Urzadzenie wedlug wynalazku zawiera czujnik pradu wlaczony miedzy katode i uziemienie. Uklad regulacji pradu stalego posiadajacy ujemny zacisk wyjsciowy dolaczony jest do elektrody siatkowej i dodaitaii zacisk wyjsciowy dolaczony jest do uzie¬ mienia.Pierwszy uklad zasilania pradem stalym posiada dodatni zacisk wyjsciowy dolaczony do drugiej elek¬ trody siatkowej i ujemny zacisk wyjsciowy dolaczo¬ ny do uziemienia oraz drugi uklad zasilania pradem stalym posiadajacy ujemny zacisk Wyjsciowy dola¬ czony do trzeciej elektrody siatkowej i dodatni za¬ cisk wyjsciowy dolaczony do zacisku wejsciowego przetwornika pradu w napiecie. Zacisk wyjsciowy przetwornika pradu w napiecie jest dolaczony do je- \ dnego zacisku kondensatora a drugi zacisk"konden¬ satora jest dolaczony do jednego zacisku przelaczni¬ ka i do jednego zacisku pomiarowego czujnika na¬ piecia. Drugi zacisk przelacznika i drugi zacisk po¬ miarowy czujnika napiecia sa dolaczone do uziemie¬ nia. .Przetwornik pradu w napiecie zawiera pierwszy wzmacniacz operacyjny polaczony równolegle z re- . zystorem i z kondensatorem. Przelacznik jest tran¬ zystorem unipolarnym majacym bramke dolaczona do zródla sygnalu przelaczania. Czujnik napiecia za¬ wiera drugi wzmacniacz operacyjny polaczony sze¬ regowo z woltomierzem.Sposobi urzadzenie wedlug wynalazku umozliwia¬ ja pomiar pradu jonowego w sposób dokladny w obecnosci duzych pradów uplywowych, które moga byc 1000 razy wieksze niz prad jonowy. Te same s wzmacniacze" sa stosowane zarówno przy pomiarach pradu uplywowego jak i gazowego, przy czym zmia¬ ny napiecia lub pradów uplywowych w ukladach po¬ miarowych zostaja automatycznie wyeliminowane.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. la przedstawia schemat lampy elektronopromieniowej, posiadajacej katode i trzy elektrody siatkowe, które wskazuja przeplyw pradu elektronowego od katody dó drugij elektrody siatkowej, fig. Ib — schemat 10 15 25 30 35 40 45 50 55 60 65 lampy elektroproniieniowe;^ w której przeplyw pradu elektronowego zostal zakonczony, fig. 2 — schemat blokowy urzadzenia do pomiaru pradu jonowego lampy prózniowej oraz fig. 3 — schemat ukladu do kontroli pradu jonowego urzadzenia z fig. 2.Na figurze la jest przedstawiona schematycznie lampa elektronopromieniowa 10. Iiarnpa elektrono¬ promieniowa 10 zawiera oddalone od siebie, w kolej¬ nosci jak nastepuje, .katode 12, elektrode siatkowa 14, elektrode siatkowa^16 i elektrode siatkowa 18.Katoda 12 i elektrody siatkowe 14,/16 i 18 sa umie¬ szczone wewnatrz banki 20 lampy prózniowej.~~ Wiadomym jest, ze pomimo zastosowania najlep¬ szych osiagalnych technik oprózniania, wewnatrz opróznionej banki 20 pozostaja molekuly gazów reszt¬ kowych G (fig* la)! Podczas dzialania lampy nie¬ które elektrony z katody uderzaja i jonizuja te mo¬ lekuly gazów, powodujac zwiekszenie pradu jonowego. Dla przykladu w kineskopie kolorowym RCA typ 25VEDP22, posiadajacym uziemiona katode 12, elektrode siatkowa 16 na +200 V i elektrode siatkowa 18 na okolo —26 V, do elektrody siatkowej 14 moze byc dostarczone napiecie (w przyblizeniu —15 V)" regulowane dla zapewnienia pradu katodo¬ wego równego 1 mA. Przy dostarczeniu takich na¬ piec wiekszosc elektronów e przeplywa od katody 12 poprzez elektrode siatkowa 14 i uderza w elek¬ trode siatkowa 16.( Niektóre elektrody przechodza jednakze przez elektrode siatkowa 16, uderzajac i jonizujac niektóre z tych molekul C gazów, które wystepuja w przes¬ trzeni pomiedzy elektrodami siatkowymi 16 i 18.Zaleznie od róznicy potencjalów pomieclzy elektroda¬ mi siatkowymi 16 i 18, dodatnie jony gazów prze¬ chodza od elektrody siatkowej 18, wytwarzajac prad jonowy w obwodzie elektrody siatkowej 18. Nalezy zaznaczyc, ze w zwiazku z niemozliwymi do unik¬ niecia obwodami uplywowymi o duzej rezystancji, wystepuje równiez prad uplywowy w obwodzie elek¬ trody siatkowej 18 pomiedzy elektroda siatkowa 18 i sasiednimi elektrodami.Figura Ib przedstawia drogi przeplywu elektronów katodowych e, gdy lampa elektronopromieniowa 10 jest spolaryzowana tak, ze zostaje wylaczona. Stan ten pojawia sie na przyklad w kineskopie kolorowym typu 25VEDP22, gdy katoda 12 jest uziemiona, elek¬ troda siatkowa 16 ma potencjal +i2O0 V, elektroda siatkowa 18 ma potencjal -^26 V i elektroda siatko¬ wa 14 ma potencjal w przyblizeniu —150 V. Prz/ zapewnieniu takich potencjalów roboczych, elektro¬ ny katodowe e tnie sa w stanie przechodzic przez elektrode siatkowa 14. W wyniku tego elektrony ka¬ todowe e nie beda uderzaly i jonizowaly molekul G gazów w przestrzeni pomiedzy elektrodami siatkowy¬ mi 16 i 18. W rezultacie w obwodzie * elektrody sia¬ tkowej 18 nie bedzie wystepowal prad jonowy. Je¬ dnakze nadal bedzie wystepowal prad uplywowy w obwodzie elektrody siatkowej 18.Na figurze 2 jest przedstawiony schemat blokowy urzadzenia 30 do pomiaru pradu jonowego/w lampie prózniowej. Urzadzenie 30 zawiera pierwszy uklad 32 zasilania'pradem stalym,, posiadajacy dodatni za¬ cisk wyjsciowy, który jest dolaczony elektrycznie do elektrody siatkowej 16 badanej lampy elektronopro~ mieniowe^ 10 za pomoca przewodu elektrycznego 34116 551 6 oraz ujemny zacisk wyjsciowy, który jest uziemiony.Zastosowany jest takze drugi uklad 36 zasilania pradem stalym, posiadajacy zaciski wyjsciowe do^ datni i ujemny. Ujemny zacisk wyjsciowy jest do¬ laczony elektrycznie do elektrody siatkowej 18 ba¬ danej lampy 10'za pomoca przewodu 38. Katoda 12 lampy IG jest uziemiona poprzez czujnik 40 pradu za pomoca przewodu 42. Czujnik pradu moze byc na przyklad dostepnym lia rysunku mitomperomierzem.Urzadzenie 30 zawiera takze pierwszy uklad 44 regu¬ lacji pradu stalego, posiadajacy dodatni zacisk wyjs¬ ciowy, który jest uziemionyi ujemny zacisk wyjscio¬ wy, który jest dolaczony elektrycznie do elektrody siatkowej 14 za pomoca przewodu 46.Dodatni zacisk wyjsciowy drugiego ukladu 36 za¬ silania pradem stalym jest dolaczony do zacisku wejsciowego przetwornika 48 pradu w napiecie za pomoca przewodu 50. Wyjscie przetwornika 48 pradu w napiecie jest. dolaczone do. pierwszego zacisku po¬ jemnosciowego elementu magazynujacego 52 za po¬ moca przewodu 54. Drugi zaciskpojemno$ciowego ele¬ mentu magazynujacego 52 jest dolaczony za pomoca przewodu 60 odgalezienia do jednego zacisku jedno- biegunowego, jednoprzerzutnikowego przelacznika 56 i jednego zacisku pomiarowego czujnika 58 napiecia, posiadajacego dwa zaciski pomiarowe. Drugi zacisk przelacznika 56 jest uziemiony za pomoca, przewodu 62. Drugi zacisk pomiarowy czujnika 58 napiecia jest uziemiony za pomoca przewodu 64.Figura 3 jest schematem ideowym ukladu ozna¬ czonego linia przerywana 66. Przetwornik 48 pradu w napieciej zawiera wzmacniacz operacyjny 68, taki jak typu' LH022 iirmy National Semiconductor Cor- poration. Rezystor 70 i kondensator 72 sarpolaczone równolegle i tworza obwód sprzezenia zwrotnego/od wyjscia do wejscia odwracajacego wzmacniacza 68.Wartosc pojemnosci kondensatora 72 jest na przy¬ klad 0,05 mikrofaradów i rezystoj, 70 — 2 megaomów, co daje wzmocnienie 2X10*. Przelacznik 56 jest pól¬ przewodnikowym elementem przelaczajacym o duzej impedancji, takim jak tranzystor 74 typu 2N4 392, posiadajacy doprowadzenie bramki 76, do której jest dostarczany wlasciwy sygnal przelaczajacy ze zró¬ dla 77 sygnalu przelaczajacego. W innym wykonaniu przelacznik 56 moze byc zwyklym, uruchamianym recznie przelacznikiem przyciskowym.Czujnik 58 napiecia zawiera wzmacniacz opera¬ cyjny 78 o duzej impedancji wejscowej rzedu 10" omów, taki jak wspomniany powyzej typu LH022.Wyjscie wzmacniacza 78 jest dolaczone za pomoca przewodu 82 do jednego zacisku pomiarowego wol¬ tomierza 80, posiadajacego, dwa zaciski pomiarowe.Drugi zacisk pomiarowy jest uziemiony za pomoca przewodu 64. Pojemnosciowy element magazynujacy 52 stanowi kondensator o pojemnosci na przyklad 0,1 mikrofarada.Urzadzenie 30 jest stosowane do pomiaru pradu jonowego w nastepujacy sposób. Pierwszy poten¬ cjal roboczy, na przyklad +200 V, jest dostarczany do elektrody siatkowej 16 lampy elektropromieniowej 10 z pierwszego ukladu 32 zasilania pradem stalym.Drugi potencjal roboczy, na przyklad—26 V, jest do¬ starczany do elektrody siatkowej 18 z drugiego ukla¬ du 36 zasilania pradem stalym. Potencjal polaryzu¬ jacy jest dostarczany do elektrody siatkowej 14 przez 10 15 20 25 30 40 45 50 55 60 pierwszy uklad 44 regulacji |radu stalego. Potencjal polaryzujacy jest regulowany az do uzyskania wy¬ maganego pradu katodowego, na» przyklad 1 mA,: który jest wskazany przez czujnik 40 pradu.Pierwszy okres czasu rozpoczyna sie, gdy prze^ plywa wymagany prad katodowy./Podczas tego pier¬ wszego okresu czasu na wejsciu pczetwofhika 48 pra¬ du w napiecie wystepuje prad jonowy Ig plus prad uplywowy i± przeplywajacy w obwodzie elektrody*, siatkowej 18. Typowa wartosc pradów jonowego plus uplywowego, stosowanych tutaj jedynie dla przykla¬ du, jest równa 0,505 mA. W przypadku, gdy wzmoc¬ nienie przetwornika pradu w napiecie jest równe 2X106, napiecie wyjsciowe przetwornika pradu w napiecie jest równe przykladowo 1,01 V.Napiecie wyjsciowe jest dostarczane do pierwszego zacisku pojemnosciowego elementu magazynujace¬ go 52. Przelacznik 56 zostaje natychmiast zamkniety podczas pierwszego okresu czasu w celu naladowa¬ nia pojemnosciowego elementu magazynujacego do napiecia wyjsciowego, które jest w tym przypadku równe 1,01 V. Przelacznik 56 zostaje ponownie otwr-: ty przed koncem pierwszego okresli ozasu^w celu umozliwienia utrzymania stanu naladowania pojem- nosciowego elementu magazynujacego. Badania wy¬ kazaly, ze dokladnosc pomiarów jest szczególnie dobra, gdy przelacznik zostaje zamkniety na mini¬ mum 10 milisekund.Pierwszy okres czasu konczy sie i rozpoczyna sie drugi okres czasu, gdy przeplyw pradu katodowego zostaje zakonczony. Uzyskuje sie to poprzez regu¬ lacje potencjalu polaryzujacego dostarczanego do elektrody siatkowej 14,. az prad katodowy stanie sie równy zasadniczo 0, jak to"wskazuje czujnik 40 pra¬ du. Wówczas, gdy nie przeplywa zaden prad kato¬ dowy, na wejsciu przetwornika 48 pradu w napiecie wystepuje jedynie prad uplywowy It. Typowa war¬ tosc pradu uplywowego' jest na przyklad 0,5 mA. Po¬ woduje to wystapienie napiecia wyjsciowego 1,00 V na przetworniku- pradu w napiecie, które to napiecie jest dostarczane do pierwszego zacisku pojemnoscio¬ wego elementu magazynujacego 52. . Jezeli pojemnosciowy element magazynujacy 52 byl poprzednio naladowany do 1,01 V i zrealizowano to, ze ten ladunek nie splywa przez obwody o duzej imr)edaneji, reprezentowane przez otwarty przelacz¬ nik 56 i wzmacniacz operacyjny 78 czujnika 58 na¬ piecia, napiecie równe 1 V, wystepujace na pierw¬ szym zacisku pojemnosciowego elementu magazynu¬ jacego 52, powoduje wystapienie* napiecia równego —0,01 V na drugim zacisku. Ma to miejsce, gdyz la¬ dunek na kondensatorze pozostaje przy napieciu rów¬ nym 1,01 V. W wyniku tego, napiecie wystepujace na drugim zacisku pojemnosciowego elementu maga¬ zynujacego 52 jest proporcjonalne do pradu jonowe-- go Ig plus prad uplywowy Iy minus prad uplywowy "Ii, których róznica jest proporcjonalna jedynie do pradu jonowego. Napiecie wystepujace na drugim za¬ cisku jest wskazywane przez woltomierz 80, który moze byc wzorcowany w urzadzeniu do pomiaru pradu jonowego.Urzadzenie wedlug wynalazku umozliwia pomiar p.adu jonowego w sposób dokladny w obecnosci du¬ zych pradów uplywowych, które moga byc 1000 razy wieksze niz prad jonowy. Prad uplywowy plus prad *116 551 jonowy moga miec dodatnia lub ujemna wartosc i, jak to uprzednio opisano szczególowo, powoduje na¬ ladowanie kondensatora w wyniku natychmiastowe¬ go uziemienia jednego konca kondensatora, na przy¬ klad przez tranzystor unipolarny.Kondensator, który jest ladowany, przenosi je¬ dynie prad jonowy do czujnika 58 napiecia. Jezeli przy obu pomiarach prao^Sw uplywowego i jonowego sa stosowane te same wzmacniacze, jakiekolwiek na¬ piecia odstrojenia czy prady uplywowe w badanych obwodach zostaja automatycznie wyeliminowane.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób pomiaru pradu jonowego w obecnosci pradu uplywowego w lampie prózniowej, w którym zasila sie lampe, znamienny tym, ze poczatkowo wy¬ twarza sie prad katodowy, plynacy do drugiej elek¬ trody siatkowej oraz prad jonowy i prad uplywowy, plynace dó trzeciej elektrody siatkowej, wytwarza sie pierwsze napiecie proporcjonalne do sumy pradów jonowego i uplywowego, ponownie zasila sie lampe, przy czym zapobiega sie przeplywowi pradu katodo¬ wego i pradu jonowego, ale wywoluje sie przeplyw pradu uplywowego oraz dostarcza sie napiecie pierw¬ sze i napiecie drugie w kolejnosci do ukladu róznicz¬ kujacego napiecie, przy czym wytwarza sie trzecie napiecie równe róznicy miedzy pierwszym napieciem i drugim napieciem oraz reprezentujace prad jonowy. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze podczas poczatkowego zasilania lampy dostarcza sie pierwszy potencjal roboczy do drugiej elektrody siat¬ kowej, przy czym pierwszy potencjal roboczy jest dodatni wzgledem potencjalu katody, dostarcza sie drugi potencjal roboczy do trzeciej elektrody siat¬ kowej, przy czym drugi potencjal roboczy jest ujemny wzgledem potencjalu katody oraz dostarcza, sie pierwszy potencjal polaryzacji do pierwszej elektro¬ dy siatkowej, przy czym wartosc pierwszego poten¬ cjalu polaryzacji jest wlasciwa do umozliwienia okreslonego przeplywu pradu katodowego. 3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze podczas ponownego zasilania lampy dostarcza sie pierwszy potencjal roboczy do drugiej elektrody siatkowej, dostarcza sie drugi potencjal roboczy do trzeciej elektrody siatkowej i dostarcza sie drugi po¬ tencjal polaryzacji do pierwszej elektrody siatkowej, 5 przy czym wartosc drugiego potencjalu polaryzacji jest wystarczajaco ujemna wzgledem potencjalu ka¬ tody dla zapobiegania przeplywowi pradu katody do drugiej elektrody siatkowej. 4. Urzadzenie do pomiaru pradu jonowego w 10 obecnosci pradu uplywowego w lampie prózniowej, zawierajacej katode, pierwsza elektrode siatkowa, druga elektrode siatkowa i trzecia elektrode siatko¬ wa, znamienne tym, ze zawiera czujnik (40) pradu wlaczony miedzy katode (12) i uziemienie, uklad (44) 15 regulacji pradu stalego, posiadajacy ujemny zacisk wyjsciowy dolaczony do elektrody siatkowej (14) i dodatni zacisk wyjsciowy dolaczony do uziemienia, pierwszy uklad (32) zasilania pradem stalym, posia¬ dajacy dodatni zacisk wyjsciowy dolaczony do elek- 20 trody (16) i ujemny zacisk wyjsciowy dolaczony do uziemienia oraz drugi uklad (36)~ zasilania pradem stalym, posiadajacy ujemny zacisk wyjsciowy dola¬ czony do elektrody siatkowej (18) i dodatni zacisk wyjsciowy dolaczony do zacisku wejsciowego prze- 25 twornika - (48) pradu w napiecie, przy czym zacisk wyjsciowy^ przetwornika (48) pradu w napiecie jest dolaczony do jednego zacisku kondensatora (52) a drugi zacisk kondensatora (52) jest dolaczony do jednego zacisku przelacznika (56) i do jednego zacis- 30 ku pomiarowego czujnika (58) napiecia, a drugi za¬ cisk przelacznika (56) i drugi zacisk pomiarowy czuj¬ nika (58) napiecia sa dolaczone do uziemienia. 5. Urzadzenie wedlug zastrz. 4, znamienne tym, ze przetwornik (48) pradu w napiecie zawiera pierwszy wzmacniacz operacyjny (68) polaczony równolegle z rezystorem (70) i z kondensatorem (72). 6. Urzadzenie wedlug zastrz. 4, znamienne tym, ze przelacznik (56) jest tranzystorem unipolarnym (74) 40 majacym bramke dolaczona do zródla (77) sygnalu przelaczajacego. 7. Urzadzenie wedlug zastrz. 4, znamienne tym, ze czujnik (58) napiecia zawiera drugi wzmacniacz ope¬ racyjny (78) polaczony szeregowo z wolitomie- 45 rzem (80). 35116 551 20- -20 l4SPF Fig. la. Fig. Ib. ® «tJt 62?5iM°i5|ir 5K=w ] (50 36? ^S it w -58 ^48 32-r- _/_66_ i ?. l34| i '--i Fig. 2. ^44 U6 4FT ftg. 3. PL