DE820016C

DE820016C - Elektrische Speicherschaltung

Info

Publication number: DE820016C
Application number: DEN1161A
Authority: DE
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1949-06-22
Filing date: 1950-06-23
Publication date: 1951-11-08
Also published as: NL154248B; CH292223A; GB670042A; BE496284A; US2691728A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elektrische Speichergeräte, insbesondere auf solche Anlagen, bei welchen Nachrichten in Form einer auf einen Kondensator aufgebrachten elektrischen Ladung gespeichert bzw. aufgezeichnet werden. Solche Schaltungen werden da angewendet, wo man wünscht, bestimmte Teile einer Nachricht, die in Form von festen Spannungspegeln dargestellt werden können, nicht für dauernd, sondern nur auf die Dauer von kurzen Zeiträumen zu speichern. Eine solche Speicheranlage kann beispielsweise dazu verwendet werden, Nachrichten in Zifferform aufzuzeichnen.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft die Schaffung eines elektrischen Ladungsspeichergerätes, das in der Lage ist, Nachrichten aufzuzeichnen, die durch zwei oder mehrere feste Spannungspegel dargestellt werden, und außerdem, ein System vorzusehen, bei welchem zur Speicherung elektrischer Ladungen Kondensator- ao elemente Anwendung finden, wobei das Gerät in der Lage ist, gespeicherte Nachricht auf die Dauer von im Vergleich zu den Zeitspannen, während deren die Zeichen, die die aufzuzeichnenden Größen in dynamischer Form darstellen, selbst bestehen, as relativ langen Zeiträumen festzuhalten.

Gemäß vorliegender Erfindung ist eine elektrische Speicherschaltung einer Bauart vorgesehen, bei welcher ein Speicherkondensator in einem Ausmaß aufgeladen wird, welches für die zu speichernde Nachricht kennzeichnend ist; dieselbe enthält einen Verstärker, eine mit ihm verbundene Gegenkopplungsschaltung, einen in die genannte Gegenkopplungsschaltung geschalteten Speicher-

kondensator und spannungsabhängige Elektronenschaltglieder, mit deren Hilfe ein starker Strom von bzw. ein starker Strom zu dem Speicherkondensator ab- bzw. zugeführt werden kann, derart, daß der an dem Speicherkqndensator herrschende Ladungspegel auf. .einen gewünschten Pegel herab- bzw. heraufsetzbar ist.

Zur Durchbildung der Erfindung enthält der Verstärker eine Mehrelektrodenröhre mit Anodenbelastungswiderstand, während die negativ wir kende Rückkopplungsschaltung eine Kathodenkopplungsschaltung enthält, wobei das Gitter der in Kathodenfolgeschaltung geschalteten Röhre direkt mit der Anode des genannten Verstärkers

»5 verbunden ist, und wobei die Kathode der in Kathodenkopplungsschaltung geschalteten Röhre über den genannten Speicherkondensator mit dem Steuergitter des Verstärkers verbunden ist.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung

•β enthalten die Elektronenschaltglieder zwei Mehrelektrodenglühkathodenröhren, deren Steuergitter durch die zu speichernde, in Impulsform gegebene Nachricht gesteuert werden.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung

•5 sind außerdem Stabilisationsvorrichtungen vorgesehen, mit deren Hilfe die Ladung an demSpeicher~ kondensator nach Maßgabe des Empfanges von, in Impulsform gegebener Nachricht, auf einen festen Pegel stabilisiert wird.

Die Erfindung wird aus der folgenden, unter Bezug auf die Zeichnungen gegebenen Beschreibung verständlich.

Es wird zuerst auf ■ Fig. 1 Bezug genommen. Nachdem, wie bekannt, der Eingangswiderstand eines in Gegenkopplung geschalteten Verstärkers genügend hohen Verstärkungsgrades sehr niedrig ist, kann die Eingangsseite eines solchen Verstärkers praktisch als geerdet angesehen werden. Im vorliegenden wird der Verstärkungsgrad der die Röhre Vi enthaltenden Verstärkerschaltung so groß gemacht, daß das Gitter dieser Röhre ebenfalls praktisch als geerdet bezeichnet werden kann (virtuelle Erde). Änderungen des Gitterpotentials können also insofern vernachlässigt werden, als

♦5 dieselben im Vergleich mit anderen in der Schaltung auftretenden Spannungsänderungen unbedeutend klein sind. Der Gegenkopplungsweg verläuft von der Anode der Röhre Vi über das mit ihr gekoppelte Steuergitter der Röhre V2, deren Katho- denwiderstand und den Ladungsspeicherkondejisator C.

Wenn an dem Gitter der Röhre Vi kein Strom zufließt bzw. kein Strom von demselben abfließt, d. h. wenn der Isolationswert des Kondensators C unendlich groß ist, dann wird kein Strom zu dem Kondensator hin- bzw. von demselben abfließen, so daß die Größe der an demselben befindlichen Ladung konstant bleiben wird bzw. die an demselben \ abgegriffene Spannung und infolgedessen auch die

an der Kathode von V2 anliegende Spannung ebenfalls konstant bleiben wird. Wenn die Spannung an der Kathode von V2 sich jedoch ändert, wird ein Strom zu dem Kondensator C zu bzw. von demselben abfließen; die Spannung am Gitter der Röhre Vi wird sich infolgedessen ändern, wodurch eine noch größere Spannungsänderung am Gitter der Röhre V2 ausgelöst wird. Die durch die erstgenannte Spannungsänderung ausgelöste Span-•nungsveränderung an der Kathode der Röhre V2, wird dieser entsprechend entgegenwirken; die Schaltung wirkt infolgedessen so, daß die Spannung an der Kathode der Röhre V2 und infolgedessen das Potential am Kondensator C konstant sind.

In einem praktischen Fall ist der Isolationswert des Kondensators nicht unendlich groß; infolgedessen wird ein Strom zu dem Gitter der Röhre Vi zu- bzw. von diesem abfließen und an der Kathode der Röhre V2 eine entsprechende Spannungsänderung hervorrufen; diese Spannungsänderung wird sehr langsam erfolgen und infolgedessen so sein, daß das Fließen eines Stromes zu dem Kondensator hin bzw. von demselben weg ausgelöst wird, der dem am Gitter der Röhre V1 von dem endlichen Widerstandswert herrührenden Strom genau entgegenwirkt.

Wenn durch einen äußeren Elektronenschaltmechanismus das Fließen eines großen Stromes zu dem Gitter der Röhre Vi bzw. von demselben weg bewirkt wird, wird die Spannung an der Kathode der Röhre V2 sich rasch ändern, wodurch das Fließen eines Stromes über den Kondensator C zu dem Gitter bzw. von diesem weg ausgelöst wird, der in genau entgegengesetztem Sinne wirkt. Während der äußere Stromfluß zu dem Gitter der Röhre Vi hin bzw. von diesem weg aufrechterhalten wird, wird die Spannung an der Kathode der Röhre V2 sich weiterhin ändern, bis diese Änderung durch die Übersteuerung der Röhre Vi bzw. V2 begrenzt wird. Röhren Vt, und V4. bilden die zur Auslösung solcher Vorgänge erforderlichen Stromtore. Die Röhren F3 und V4, deren Kathoden auf einem negativen Potential λόπ beispielsweise —50 Volt gehalten werden, sind normalerweise infolge einer ihren Steuergittern von einer in dem Schaltbild nicht angegebenen Treiberschaltung her zugeführten Gittervorspannung abgeschaltet. Wenn die Röhre V3 mit Hilfe eines geeigneten Impulses leitend gemacht wird, fließt ein Strom zu dem Gitter der Röhre Vi zu; wenn sich weiter nichts ändert, wird die Röhre Vi weniger leitend, wobei die Spannung an ihrer Anode mehr positiv wird. Diese Änderung der Anodenspannung der Röhre Vi bewirkt, daß die Spannung am Gitter und an der Kathode der Röhre V2 in einem solchen Maße 1x5 mehr positiv wird, daß an dem Kondensator C ein Strom ausgelöst wird, der dem über die Röhre V3 dem Steuergitter der Röhre Vi zufließenden Strom genau entgegenwirkt. Der Kondensator wird hierbei bei positiver Kathode der Röhre V2 aufgeladen.

Wenn andererseits die Röhre V4 leitend gemacht wird, fließt durch diese und ebenso durch die Röhre Vi ein Strom, der die Spannung an der Kathode der Röhre Vi negativ macht. Eine Diode Ό 2 las wirdXr -Gkter der Röhre-Fr·

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das Kathodenpotential der Röhre Vi abfallen kann. Infolgedessen wächst der Anodenstrom in der Röhre Vi an und bewirkt, daß die Anodenspannung weniger positiv wird, wobei dieses Abfallen der Anodenspannung wiederum ein Wenigerpositivwerden des Gitters und der Kathode der Röhre V2 auslöst. Die Spannungsänderung an der Kathode der Röhre V2 bewirkt, daß zu dem Kondensator C ein Strom zufließt, was zur. Folge hat, daß die Spannung am Gitter der Röhre Vi sich so lange in negativer Richtung ändert, bis sie so negativ geworden ist, daß die Diode D 1 anfängt zu leiten und das Gitterpotential auf ungefähr dem Pegel hält, welcher der der Anode der Diode zugeführten Vorspannung entspricht. Die Spannung an der Kathode der Röhre Vi wird durch den durch die Röhren V4 und Vi fließenden Strom mehr negativ gemacht, so daß die Röhre Vi frei leiten kann; dadurch wird bewirkt, daß die Spannung an

ao der Kathode der Röhre V2 noch mehr negativ wird und dadurch der Kondensator C bei negativer Kathode der Röhre V2 aufgeladen wird.

Die an der Kathode der Röhre V2 erhaltene Spannung wird in jedem Fall durch die Zeitdauer

»5 festgelegt, während welcher der Eingangsstrom durch die Röhre V2, bzw. V4 aufrechterhalten wird; wenn jedoch die Zeit, die benötigt wird, um ein volles Aufladen des Kondensators bis zu der durch die Übersteuerung der Röhre Vi bzw. V2 gekennzeichneten Grenze zu bewirken, im Vergleich mit der Zeitdauer, während welcher der Eingangsstrom über die Röhren Vt, bzw. V4 zur Verfügung steht, kurz ist, was in der Praxis der Fall ist, wird die Endspannung an der Kathode der Röhre V2 dann erreicht, wenn entweder die Röhre Vi oder die Röhre V2 vollständig leitend bzw. vollständig nichtleitend geworden ist. Die Spannung, die erhalten wird, wenn eine solche Festlegung eintritt, ist von dem vor Erhalt des Eingangsstromes bestehenden Ladungszustand an dem Kondensator unabhängig; das an der Kathode von V2 erhaltene Potential ist infolgedessen eine bedeutungsgetreue Aufzeichnung gleicher Polarität des Zeichens, welches ursprünglich zugeführt wurde, um die eine der beiden Röhren V3 und V4 einzuschalten.

Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Schaltung, die die vorerwähnte Festlegung unabhängig von Röhrenparametern macht und die im wesentlichen gleich der Schaltung nach Fig. 1 ist; sie unterscheidet sich lediglich dadurch von dieser, daß zwei Dioden D 3 und D 4 an den Kondensator C angeschlossen sind, wobei den Dioden von Verbindungsstellen der Widerstände J?i, R 2 bzw. J? 3, R4 geeignete Verzögerungsspannungen zugeführt werden. Wenn der über die Röhre F3 bzw. V4 der Fig. 2 zugeführte Eingangsstrom eine Spannungsänderung an der Kathode der Röhre V2 bewirkt, ändern sich

' die Spannungen an der Kathode der Diode D 4 und an der Anode der Diode D 3 ebenso. Wenn die Spannung an der Kathode der Röhre V2 sich in positivem Sinn ändert, wird die Diode D3 zuletzt leitend, wenn jedoch die Spannung an der Kathode der Röhre V 2 sich in negativem Sinn ändert, so wird die Diode D4 zuletzt leitend. Wenn entweder die Diode D 3 oder die Diode Ό 4 leitet, fließt weiter Strom zu dem Gitter der Röhre Vi zu bzw. von demselben ab, und die Spannung an der Kathode der Röhre V2 wird aufhören, sich zu ändern, wenn der Stromfluß entweder durch die Diode D 3 oder durch die Diode Ό 4 genau dem Stromfluß durch die Röhre F3 bzw. dem durch die Röhre V4 entgegenwirkt. Die Dioden D 3 und Ό4 begrenzen infolgedessen die höchste positive und die höchste negative Spannung, die jeweils an der Kathode von V2 auftreten kann. Wenn die Röhre F3 bzw. V4 am Ende des Einstellimpulses nichtleitend gemacht wird, wird die Spannung an der Kathode der Röhre V2 sich um einen kleinen Betrag ändern, der jedoch ausreicht, um ein Aufhören des Leitendseins der Diode D 3 bzw. der Diode Ό4 (je nachdem, welche derselben gerade leitet) zu bewirken, und danach wird, wenn der Isolations wert des Kondensators unendlich groß ist, diese Spannung konstant bleiben.

Die ^oben beschriebenen Schaltungen bestehen insofern im wesentlichen aus Schaltgliedern mit zwei Schaltzuständen, als die Spannung an der Kathode der Röhre V2 durch entsprechende Zuführung eines Umsteuerimpulses zu der jeweils in Frage kommenden Röhre F3 bzw. V4 auf einen von zwei. festen Arbeitspegeln eingestellt wird,· Wenn entsprechende Vorrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe zuerst der gewünschte Zustand eingestellt werden kann, kann die erfindungsgemäße Schaltung so abgewandelt werden, daß sie jede gewünschte Anzahl von Zuständen in Form von ver-^ schiedenen Ladungen auf dem Kopplungskondensator und in Form von entsprechend verschiedenen Spannungen an der Kathode der Röhre V2 aufzeichnet.

Eine abgewandelte Anordnung, die die Aufzeichnung dreier verschiedener Zustände gestattet, ist in Fig. 3 angegeben. Die Schaltung der Fig. 3 entspricht derjenigen der Fig. 2, jedoch sind bei dieser zusätzlich noch Einrichtungen vorgesehen, mit deren Hilfe die Ladung auf einem bestimmten Pegel stabilisiert werden kann, dess'enLage jeweils davon abhängt, welche weitere, in Impulsform gegebene Nachricht zu speichern ist; sie besteht aus zwei in Serie geschalteten Röhren V5 und V6, wobei die Kathode der Röhre F5 mit dem Gitter der Röhre V2 verbunden, ist. Die Gitterpotentiale der Röhren V5 und V 6 werden von einem geeigneten Spannungsteiler geliefert, der in der Zeichnung nicht dargestellt ist; die Potentiale liegen so, daß die Röhren F5 und V 6 normalerweise nichtleitend sind. Die Kathodenspannung der Röhre V2 kann dann durch Abgabe eines Steuerimpulses zur Röhre F3 bzw. V4 in der vorher beschriebenen Weise in einen der beiden. Zustände eingesteuert iao werden.

Wenn die Röhre F5 nunmehr durch entsprechende Steuerung ihres Gitters auf ein entsprechendes Potential leitend gemacht wird, wird die Spannung am Gitter der Röhre V2 durch die Kathodenkopplungswirkung "der Röhre F5 daran

gehindert, mehr negativ zu werden als die dem Gitter der Röhre V$ zugeführte Spannung. Wenn dieselbe bereits ursprünglich mehr negativ ist, wird sie durch einen durch R6 und V5 fließenden Strom veranlaßt, sich in positivem Sinn zu ändern. Wenn gleichzeitig die Röhre V 6 leitend gemacht wird, wird die Spannung am Gitter der Röhre V2, wenn dieselbe ursprünglich mehr positiv als die Spannung am Gitter der Röhre F5 ist, durch einen Strom, der in R 5, R¹J und der Röhre V 6 fließen wird, so lange fortschreitend in negativem Sinn geändert, bis sie der dem Gitter der Röhre F 5 zugeführten Spannung gleich ist.
Die Spannung am Gitter der Röhre V2 und damit außerdem diejenige an ihrer Kathode muß infolgedessen auf einen dritten festen Pegel eingestellt werden, der durch das der Röhre V$ zugeführte Gitterpotential eingesteuert wird. Dadurch, daß den Gittern der Röhren F5 und V 6 ent-

ao sprechende Steuerimpulse zugeführt werden, die diese Röhren für die Dauer der Impulse leitend machen, kann erreicht werden, daß die Schaltung den dritten Zustand ' ohne Rücksicht auf den ursprünglichen Schaltzustand bedeutungsgetreu auf-

»5 zeichnet. Das Schalten der Steuergitter der Röhren kann auf irgendeine bekannte Art geschehen, beispielsweise durch direkte Zuführung von Spannungsimpulsen Zu den Gittern oder beispielsweise durch Einsteuern dieser Gitter mit Hilfe von Schaltdioden in entsprechende Potentiale.

Durch entsprechende Wahl der Spannung, auf welche das Gitterpotential der Röhre F5 mittels des Einstellimpulses angehoben wird, kann die an der Kathode der Röhre V2 erhaltene Spannung auf irgendeinen gewünschten Wert gesetzt werden; daraus geht hervor, daß durch Festlegung der Gitterspannung der Röhre F5 auf entsprechende Pegel mit Hilfe der bedeutungsgetreu aufzuzeichnenden Zeichen zusätzlich zu den durch Zuführung eines geeigneten Impulses zu den Röhren V3 bzw. V 4 erhaltenen Zuständen eine weitere Anzahl von Zuständen aufgezeichnet werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Elektrische Speicherschaltung einer Bauart, bei welcher ein Speicherkondensator in einem Ausmaß geladen wird, welches für die zu speichernde Nachricht kennzeichnend ist, dadurch gekennzeichnet, daß in demselben ein Verstärker (Vi), ein mit ihm verbundener Gegenkopplungsweg (V i, V 2), ein in diesen Weg geschalteter Speicherkondensator (C) und spannungsabhängige Elektronenschaltglieder (Di, D 2) vorgesehen sind, mit deren Hilfe ein starker Strom von bzw. ein starker Strom zu dem Speicherkondensator (C) ab- bzw. zugeführt werden kann, derart, daß der Ladungspegel auf dem Speicherkondensator (C) auf' einen gewünschten Pegel herunter- bzw. heraufsetzbar ist.

Elektrische Speicherschaltung nach An-

Spruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Verstärker (Vi) eine Mehrelektrodenröhre (Vi) enthält, die einen Anodenbelastungswiderstand (nicht bezeichnet) aufweist, und daß im Gegenkopplungsweg (Vi, V 2, C) eine Röhre (V2) liegt, deren Steuergitter direkt mit der Anode des genannten Verstärkers (Vi) und deren Kathode mit dem Steuergitter dieses Verstärkers (Vi) über den genannten Speicherkondensator (C) in Kathodenkopplungsschaltung verbunden ist.

3. Elektrische Speicherschaltung nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in impulsform gegebene, zu speichernde Nachricht den Steuergittern von als Stromtoren (V3, V4) wirkenden zwei Mehrelektrodenglühkathodenröhren (F3, V4) zugeführt ist und daß die Anode einer der genannten Glühkathodenröhren (V3) mit dem Gitter des genannten Verstärkers (Vl) und ihre Kathode mit einer Stromquelle negativen Potentials verbunden ist.

4. Elektrische Speicherschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anode einer der genannten Glühkathodenröhren (V4) mit der Kathode der Verstärkerröhre (Fi) verbunden ist, daß ihre Kathode mit einer negativen Potentialquelle verbunden ist und daß die Anode eines in einer Richtung leitenden Elementes (D 2) an die Kathode der genannten Verstärkerröhre (Vi), während seine Kathode an eine Stromquelle niedrigen Potentials angeschlossen ist.

5. Elektrische Speicherschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Stabilisationsglieder (D 3, D4, Ri, i?2, R 3, R 4) vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Ladung auf dem Speicherkondensator (C) auf einen festen, nach Empfang der zu speichernden, in Impulsform gegebenen Nachricht bestimmten Pegel stabilisiert werden kann.

6. Elektrische Speicherschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Stabilisationsglieder (D3, D4, Ri, R 2, R 3, R 4) zwei in Serie geschaltete Mehrelektrodenglühkathodenröhren (V^, V6) mit einschließen, deren Verbindung (Kathode-Anode) mit dem Steuergitter der in Kathodenkopplungsschaltung geschalteten Röhre (V2) verbunden ist, und daß eine (nicht bezeichnete) Einrichtung vorgesehen ist, mit deren Hilfe die genannten, in Serie geschalteten Röhren nur nach Empfang der genannten, in Impulsform gegebenen Nachricht, leitend gemacht werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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