Display-Röhren

Neben der Ausführung von Verstärkungs- und Schaltaufgaben können Röhren auch als Anzeigegeräte verwendet werden.

Die vielleicht bekannteste Bildröhre ist die Kathodenstrahlröhre , oder CRT . Ursprünglich als Instrument zur Untersuchung des Verhaltens von „Kathodenstrahlen“ (Elektronen) im Vakuum erfunden, entwickelten sich diese Röhren zu Instrumenten zur Spannungsmessung, später als Videoprojektionsgeräte mit dem Aufkommen des Fernsehens. Der Hauptunterschied zwischen CRTs, die in Oszilloskopen verwendet werden, und CRTs, die in Fernsehgeräten verwendet werden, besteht darin, dass die Oszilloskopvariante ausschließlich elektrostatische (Platten-)Ablenkung verwendet, während Fernsehgeräte elektromagnetische (Spule)-Ablenkung verwenden. Platten funktionieren über einen breiteren Bereich von Signalfrequenzen viel besser als Spulen, was für Oszilloskope großartig ist, aber für Fernsehgeräte irrelevant ist, da ein Fernsehelektronenstrahl mit festen Frequenzen vertikal und horizontal überstreicht. Elektromagnetische Ablenkspulen werden bei der Konstruktion von Fernseh-CRTs sehr bevorzugt, da sie die Glashülle der Röhre nicht durchdringen müssen, wodurch die Produktionskosten gesenkt und die Zuverlässigkeit der Röhre erhöht wird.

Ein interessanter „Cousin“ des CRT ist das Cat-Eye oder Magic-Eye Indikatorrohr. Im Wesentlichen handelt es sich bei dieser Röhre um ein Spannungsmessgerät mit einer Anzeige, die einem grün leuchtenden Ring ähnelt. Von der Kathode dieser Röhre emittierte Elektronen treffen auf einen fluoreszierenden Schirm, wodurch das grüne Licht emittiert wird. Die Form des vom Leuchtstoffschirm erzeugten Glühens ändert sich, wenn sich die an ein Gitter angelegte Spannung ändert:

Die Breite des Schattens wird direkt durch die Potentialdifferenz zwischen der Steuerelektrode und dem Leuchtschirm bestimmt. Die Steuerelektrode ist ein schmaler Stab, der zwischen der Kathode und dem Leuchtstoffschirm platziert wird. Wenn diese Steuerelektrode (Stab) deutlich negativer ist als der Fluoreszenzschirm, lenkt sie einige Elektronen von diesem Bereich des Schirms weg. Der Bereich des Bildschirms, der von der Steuerelektrode „beschattet“ wird, erscheint dunkler, wenn eine signifikante Spannungsdifferenz zwischen den beiden besteht. Wenn die Steuerelektrode und der fluoreszierende Bildschirm auf gleichem Potenzial liegen (null Spannung zwischen ihnen), ist der Schatteneffekt minimal und der Bildschirm wird gleichmäßig beleuchtet.

Das schematische Symbol für eine „Katzenaugen“-Röhre sieht in etwa so aus:

Hier ist ein Foto einer Cat-Eye-Röhre, die den kreisförmigen Anzeigebereich sowie die Glashülle, die Fassung (schwarz, am anderen Ende der Röhre) und einige ihrer inneren Strukturen zeigt:

Normalerweise ragt nur das Ende des Rohres aus einem Loch in einer Instrumententafel, sodass der Benutzer den kreisförmigen, fluoreszierenden Bildschirm sehen kann.

In der einfachsten Anwendung könnte eine „Cat-Eye“-Röhre ohne den Einsatz des Verstärkerrasters betrieben werden. Um es jedoch empfindlicher zu machen, ist das Verstärkerraster ist verwendet, und es wird so verwendet:

Die Kathode, das Verstärkergitter und die Platte wirken als Triode, um große Änderungen der Spannung von Platte zu Kathode bei kleinen Änderungen der Spannung von Gitter zu Kathode zu erzeugen. Da die Steuerelektrode intern mit der Platte verbunden ist, ist sie dieser elektrisch gemeinsam und besitzt daher die gleiche Spannung in Bezug auf die Kathode wie die Platte. Somit verursachen die großen Spannungsänderungen, die auf der Platte aufgrund kleiner Spannungsänderungen am Verstärkergitter induzierten große Änderungen in der Breite des Schattens, der von dem Betrachter der Röhre gesehen wird.

„Katzenaugen“-Röhren waren nie genau genug, um mit einer graduierten Skala ausgestattet zu werden, wie dies bei CRTs und elektromechanischen Messwerken der Fall ist, aber sie dienten gut als Nulldetektor in Brückenschaltungen und als Signalstärkeanzeiger in Radioabstimmschaltungen. Eine unglückliche Einschränkung der „Katzenaugen“-Röhre als Nulldetektor war die Tatsache, dass sie nicht direkt in der Lage war, Spannungsanzeigen in beiden Polaritäten zu erfassen.