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Anordnung zur Umwandlung von Impulsen in eine Impulsfolge halber Häufigkeit
Es sind Anordnungen zur Umwandlung einer egebenen Folge von abwechselnd positiven
und negativen elektrischen Impulsen in eine entsprechende Impulsfolge halber Häufigkeit
unter Zuhilfenahme einer Gleichstromkippschaltumg bekannt, bei denen zwecks Errei
lhung eines einwandfreien Kippenis der Gleichstrotrikippschaltung besondere Verzögerungsmittel
von solcher Größenordnung vorgesehen sind, daß die Dauer des Kippvorganges größer
ist als die Dauer des Steuerimpulses. Derartige Anordnungen haben bekanntlich den
Nachteil, daß der Ausgangsimpuls grundsätzlich von längerer Dauer ist als der Eingangsimpuls,
so daß beim Zusammenwirken mehrerer derartiger Anordnungen in Kaskadenschaltung
von Stufe zu Stufe größere Verzögerungsmittel angewendet werden müssen. Hieraus
ergibt sich bei einer größeren Anzahl, z. B. zwölf, in Kaskade geschalteter Stufen
die Notwendigkeit, die Zeitkonstante der Verzögerungsmittel von Stufe zu Stufe höchstens
zu verdoppeln, wahrend bekanntlich eine größere Abstufung der Zeitkonstanten der
Verzögerungsmittel, beispielsweise im Verhältnis r : q., als besonders günstig erkannt
worden ist. Man ist also in der Praxis gezwungen, von dem günstigsten wert des Verhältnisses
der Zeitkonstanten der Verzögerungsmittel abzuweichen und infolgedessen: eine geringere
Zuverlässigkeit des Kippvorganges und somit der Arbeitsweise der gesamten Einrichtung
in Kauf zu nehmen.
Man hat daher au-oh bereits einen anderen Weg
zur Lösung dieser Aufgabe eingesdhlagen, der darin besteht, daß man die Steuerung
der Gleichstromkippschaltung -über zwei gittergesteuerte Gleichririhterstreaken
vornimmt und -eine zweite gleichartige Gleichstromkippschaltung anwendet, die ebenifalls
über zwei gittergesteuerte Gleichriehterstreeken gesteuert wird, aber von denjenigen
Impulsen, welche entgegengesetzte Richtung haben wie die Impulse, welche die erstgenannte
Gleichstromkippschaltung beeinflussen. Hierbei wird den Steuergittern der gittergesteuerten
Gleichrichterstrecken, von denen die erste Gleichstromkippschaltüng gesteuert wird,
von der zweiten Gleichstromkippschaltüng verschiedenes Potential erteilt, während
den Steuergittern der gittergesteuerten Gleiehrichterstrecken, von,dbnen die zweite
GTleichstromkippschaltung gesteuert wird, von der ersten Glei.chstromkippsehaltung
verschiedenes Potential erteilt wird. Diese Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß
der Kippvorgang völlig unabhängig ist von der Dauer der Steuerimpulse, so daßkeinerlei
Anforderungen an die Größe -des Verhältnisses der Zeitkonstanten der Verzögerungsmittel
aufeinanderfolgender Stufen von in Kaskade geschalteten Anordnungen dieser Art gestellt
werden müssen, d. h. daß zunächst überhaupt keine Verzögerungsmittel erforderlich
sind und daß weiterhin :alle Stufen einer Kaskadenscheltung völlig gleichartig aufgebaut
werden können. Die Lösung hat aber andererseits gegenüber den erstgenannten Anordnungen
den großen Nachteil, däß sie mindestens den doppelten Aufwand an Röhren und Schaltmitteln
bedingt, was bei einer aus- sehr vielen Stufen bestehenden Kaskadenschaltung natürlich
als ganz besonders nachteilig empfunden wind.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zur Umwandlung einer gegebenen
Folge von abwechselnd positiven und negativen elektrischen Impulsen in eine entsprechende
Impulsfolge ihalber Häufigkeit unter bekannter Zuhilfenahme einer Gleichstromkippschaltun:g,
die aus zwei gleichstrommäßig aufeinander rückgekoppelten Hochvakuumelektronenröhren
besteht . und über zwei gittergesteuerte Gleichriehterstrecken gesteuert wird, die
gegenüber,den obererwähnten bekannten Anordnungen dieser Art den wesentlichen Vorzug
hat, daß die Gleiehstrom'kippsohaltung selbst kein Verzögerungsmittel enthält bzw.
nicht den doppelten Aufwand an Röhren und Schaltmitteln bedingt. Die Erfindung ist
gegenüber den bekannten Anordnungen dadurch-gekennzeichnet, dabß. die Gitter der
beiden gittergesteuerten Gleichrichterstrecken über Verzögerungsglieder von der
Gleichstronikippschaltung gesteuert werden. Besonders vorteilhaft ist eine Gestaltung
der Erfindung in der W .eise, daß nur die Gitter .der beiden gittergesteuerten Gleichrich-terstreclten
über Verzögerungsglieder von der Gleichstromkippschaltung gesteuert werden, daß
jedoch diese Nippschaltung selbst keine Verzögerungsmittel besitzt.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand von drei Ausführungsbeispielen
erläutert. Fig:,i zeigt als erstes Ausführungsbeispiel eine der Erfindung entsprechende
Anordnung, bei der die Steuergitter der gittergesteuerten Gleichrichterstrecken
über je einen Widerstand mit den Gittern der jeweils entsprechenden Elektronenröhren
der Gleichstromikippsdhaltung und über je eine Kapazität mit einem Punkt von konstantem
Potential, z. E. Erde, verbunden sind. Bezüglich der bekannten Wirkungsweise dieser
Gleichstromkippschaltung soll hier nur erwähnt werden, @daß infolge der benutzten
Gleichstromrückkopplung bei geeigneter Bemessung der Kopplungsglieder sich jeweils
ein stabiler Zustand insofern einstellt, als die eine Röhre ihren vollen Anodenstrom
aufweist, während die andere Röhre wegen einer durch Spannungsabfall in einem Widerstand
verursachten negativen Gittervorspannung gesperrt ist. Durch Zuführung eines geeigneten
Impulses auf eines der beiiden Gitter der Kippröhren kann diese stabile Einstellung
sich in die entgegengesetzte, ebenfalls stabile Einstellung umkehren. -Bei der erfindungsgemäßen
Anordnung nach F ig. ,i sind die beiden Elektronenröhren i und 2 über Anodenwiderstände
3 und 4. an den positiven Pol einer Gleichspannungsquelle, z. B. Anodenbatterie,
argeschlossen. Die Anodenspannungsänderungen der einen Röhre werden über den aus
den Widerständen 5 und .6 gebildeten Spannungsteiler dem Gitter der zweiten Röhre
und die Anodenspannungsänderungen der zweiten Röhre über den Spannungsteiler 7,
8 dem Gitter der ersten Röhre zugeführt. Die beiden Spannungsteiler 5, 6 und 7,
8 liegen mit ihrem dritten Pol unmittelbar an ,dem geerdeten Pol der Anodenspannungsquelle.
Die richtige Gittervorspannung für die Rölhren i und 2 wird durch den Spannungsabfall
der Anodenströme beider Röhren in dem gemeinsamen Kathodenwiderstand g erzeugt.
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Die der Anordnung zugeführten, abwechselnd positiven und negativen
Impulse werden den Kathoden zweier gittergesteuerter Gleichrichterstrecken io, in
zugeleitet, diese Kathoden sind über einen Widerstand,ii2 mit einem Punkt von konstantem
Potential, z. B. mit den Kathoden der Röhren z und 2, verbunden. Die Anode der Gleichrichterstreake
io ist mit dem Gitter der Röihre i und die Anode der Gleichriehteratreck -e i i
mit dem Gitter der Röhre a verbunden. Das Gitter des Gleichrichters .io ist durch
den Widerstand 13 mit dem Gitter der Röhre i und durch den Kondensator '15 mit dem
geerdeten Pol ;der Anodenspannungsquelle verbunden, und das Gitter des Gleichrichters
@i i ist in entsprechender Weise über den Widerstand 14 mit dem Gitter der Röhre
2 und über den Kondensator.16 mit dem geerdeten Pol der Anodenspannungsquelle verbunden.
Die Impulsfolge halber Häufigkeit kann nun dem Anodenstrom oder der Anodenspannung
entweder der Röhre r oder der Röhre 2 z. B: über den Kondensator 17 entnommen werden.
Bei Entnahme der Impulsfolge halber Häufigkeit aus dem Anodenstrom würde man in
bekannter #Meise die Primärwicklung eines Transformators in den Anodenstromkreis
einer
der beiden Rö:hreii i und - oder die beiden Primärwiclzluirgen eines G@egenta!httransformators
in die Anodenstroin'kreise dieser beiden Rö!liren einfügen, während an der Sekundärwicklung
des Transformators die Impulsspannungen abgenommen werden.
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Die erfindungsgemäße Anordnung der beiden Gleichrichterstrecken nach
Fig. i wirkt folgendermaßen: Von den auf die Kauhoden der Gleichrichterstrecken
io auftreffenden Impulsen, abwechselnd positiven und negativen Vorzeichens, können
diejenigen positiven Vorzeichens keinen Strom in den Gleichrichterstrec'lcen io,
i i hervorrufen, da es sich um Glüh,kat roden handelt, während die Impulse negativen
Vorzeichens, je nach dem Potentialzustand der Gleicihric!hteranoden und lileichric'hter:gitter,
einen Strom in den Gleichrichterstrecken zum Fließen bringen können. Wir gehen nun
zunächst von der Annahme aus, daß sic'li die Gleichstronikippschaltung in dem Zustand
befinde, daß die Röhre i Anodenstrom führt, ihr Gitter also gegenüber der Kathode
annähernd gleiches Potential besitzt, während die Röhre -2 gesperrt ist und deren
Gitter ein negatives Potential gegenüber .der Kathode hat. Zufolge dieser AnnaJime
werden auch Anode und Gitter der Gleichrichterstrecke i i negatives Potential gegenüber
der Kathode besitzen, während Anode und Gitter der Glei,chrichterstrecke io ungefähr
das gleiche Potential wie die Kathode haben. Beirre Auftreffen eine negativen Impulses
auf die Kathoden der beiden Gleichrichterstrecken io und ii wird daher vorzugsweise
ein Strom in der Gleichrichterstrecke io zum Fließen gebracht, so daß sich der Impuls
zunächst. nur auf das Gitter der Röhre i überträgt und damit den Kippvorgang einleitet.
Sobald nun im Verlaufe des Kippvorganges der Zustand erreicht ist, in dem die Gitter
der Röhren i und 2 und damit auch die Anoden der beiden Gleichric'hterstrecken io
und ri gleiches Pontential haben, würde der Impulsstrom sich in gleicher Weise auf
beide Gleichrichterstrecken verteilen und damit den Kippvorgang uilterbrechen, wenn
nicht die Gitter der beiden Gleichrichterstrecken io un:d ii infolge der Verzögerungswirkung
der Kondensatoren 1,9 und 16 so lange auf demjenigen Potential gehalten würden,
das sie vor dem Beginn des Kippvorganges besaßen, bis der Eingangsimpuls abgeklungen
ist. Durch die Verzögerung in dein Umladevorgang der beiden Kondensatoren i 5 und
16 wird also erreicht, daß der Kippvorgang, unabhängig von der Dauer des Eingangsimpulses,
mit der der Gleichstromkippschaltung an sich eigentümlichen Geschwindigkeit bis
zu Ende ablaufen kann.
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Für den Fall, daß im Ausgangszustand die Röhre :2 Strom führt und
die Röhre i gesperrt ist, spielt sich der Vorgang völlig symmetrisch zum soeben
beschriebenen ab. Aus der Folge von abwechselnd positiven und negativen Impulsen
wird also zunächst durch die Gleichrichtung eine Folge halber Häufigkeit von Impulsen
nur eines Vorzeichens erzeugt; dadurch nun, daß diese Impulse gleichen Vorzeichens
abwechselnd die Kipp- j ' sc'haltnng von dem einen stabilen Zustand in den anderen
kippen lassen. erscheint im Ausgang der Schaltung eine Folge abwechselnd positiver
und negativer Impulse halber Iläufiglceit.
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In manchen Fällen kann man den Widerständen 13 und 14 eine solche
Größe geben, daß bereits die Eigenkapazität der gittergesteuerten Gleichrichterröhren
selbst die Verzögerungswirkung hervorruft und daß keine _ zusätzlichen Kapazitäten
in der äußeren Schaltung dieser Röhren vorgesehen sind.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel sind die
Steuergitter der Bittergesteuerten Gleichrichterstrecken i,o und ? i über je einen
.Widerstand 13 und 14 mit den Gittern der jeweils entsprechenden Elektronenröhren
der Gleichstro@mkippschaltung und über je eine Kapazität,i5 und 16 mit den Anoden
der jeweils entsprechenden Elektronenröhren verbunden. Die Wirkungsweise derGleichstronikippschaltung
selbst ist 'hier die gleiche wie bei dem in Fig. i dargestellten .ersten Ausführungsbeispiel.
Auch die Art der Einstellung des Ruhepotentials der Gitter der Glei hrichterstrecken
ist -die gleiche. Jedoch besteht ein Unterschied in der Wirkungsweise darin, daLl
nicht mir, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. i, die Pontentiale der
Gleic'hrichtergitter während des Kippvorganges und noch eine gewisse Zeit nachher
erhalten werden, sondern es werden während des eigentlichen Kippvorganges über die
Kondensatoren 15 und 16 zusätzliche Spannungsimpulse von den Anoden der Kippschaltungsröhren
an die Gleic'hrichtergitter herangeführt, so daß für eine gewisse kurze Zeit, bis
die Kondensatoren, i und v6 sieh über die Widerstände 13 und @14 entladen haben,
die Gitterpotentiale der beiden Gleichr ichterstrecken noch stärker voneinander
verschieden sind als im Ruhezustand, wodurch die Sicherheit des Steuervorganges
des Eingangsimpulses auf die Gleichstromldppschaltung beträchtlich erhöht wird.
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Die in Fig. 3 als drittes Ausführungsbeispiel gezeigte Anordnung ist
erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergitter der gittergesteuerten
Gleichric:hterstrecken über je einen Widerstand 13 und -1,4 mit einem Punkt von
konstantem Potential, z.B. Kathodenruhepotential, und über je eine Kapazität 15
und 16 mit den Anoden der jeweils entsprechenden Elektronenröhren verbunden sind.
Die Wirkungsweise der Kippschaltung ist hier ebenfalls die gleiche wie bei dem Ausfü'hrungsbeispiel
nach Fig. i. Jedoch ist hierbei, im Gegensatz zu den in den Fig. i und 2 gezeigten
Ausführungsbeispielen, das Ruhepotential der beiden Gleichrichtergitter gleich hoch,
und zwar beispielsweise gleich dem Kathodenpotential, während im Verlauf des eigentlichen
Kippvorganges, ebenso wie bei der Anordnung nach Fig. 2, Spannungsimpulse über die
Kondensatoren 15 und v6 von den Anoden der Kippröhren i und 2 auf die Gitter der
jeweils entsprechenden Gleichrichterstrecken ia und i i übertragen werden. Der Verlauf
des Steuervorganges läßt sich bei dieser Anordnung folgendermaßen erklären: Zwar
haben im Ruhezustand
die Gitter der beiden Gleichrichterstrecken
io und !i i gleiches Potential, jedoch besitzen die Anoden der beiden Gleidhz.ichterstrecken
ii,o und -s i verschiedenes Potential,, da sie mit den Gittern der Kippröhren 1
und 2 galvanisch verbunden sind. Ein auf die Kathoden einwirkender negativer Spannungsimpuls
wird daher einen Elektronen-Strom vorzugsweise in derjenigen 'Gleichrichterstrecke
zum Fließen bringen, deren Anode das relativ positivere Potential hat. Daher wird
der Kippvorgang eingeleitet; wobei sofort über die Kondensatoren i@5 und @1,6 ausreichende
Steuerimpulse an die Glei.eirichtergitter herangeführt werden, so daß der Kippvorgang
ohne Verzögerung ablaufen kann.
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Die der Erfindung entsprechenden Anordnungen können auch so ausgebildet
wenden, d,aß an Stelle der negativen Impulse, wie in den drei Ausführungsbeispielen
dargestellt, die positiven Impulse zur Steuerung benutzt werden. Es werden dann
in sinngemäßer Weise bei der Anschaltung der Gleichrichterstrecken io und ia jeweils
Kathode und Anode vertauscht, wobei dann die Anschlüsse an die Gitter dieser Gleichriohterstrecken
miteinander zu vertauschen sind.
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Erfindungsgemäß kann es zweckmäßig sein, entweder .die beiden in der
Gleichstromkippschaltung liegenden Röhren oder die beiden gittergesteuerten Gleichrichterstreeken
oder diese bei-den Röhrenpaare je in einem .gemeinsamen Vakuumgefäß zu vereinigen,
d. h. sogenannte Mehrfachröhren zu benutzen. Es ist bei der Erfindung nicht unbedingt
erforderlich, daß die beiden in der Gleichstromkippschaltung liegenden Röhren bzw.
die beiden gittergesteuerten Gleichrichterstrecken paarweise gleichartig beschaffen
sind; auch. brauchen die Kennlinien dieser Röhrenpaare nicht übereinzustimmen, weil
man durch entsprechende Ungleichheit in der Wahl der einander auf beiden Seiten
der Schaltung entsprechenden äußeren Schaltelemente derartige Unterschiede ausgleichen
kann. Demzufolge brauchen auch bei Verwendung von Mehrfachröhren die beiden Teile
nicht gleichmäßig beschaffen zu sein.
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Gemäß der Erfindung ist es bei Kaskadenschaltungen dieser Art besonders
zweckmäßig, alle Strom- und Spannungsversorgungsteile der erfindungsgemäßen Anordnungen
parallel zu schalten. Für den Fall, daß eine Zählung od. dgl. vorgenommen werden
soll, kann man zum Zweck der Anzeige der Stellung der einzelnen Kippschaltungen
in den Ausgangskreis mindestens einer der beiden Elektronenröhren der zählenden
'Gleichstromkippschaltung ein Relais, eine Glimmlampe oder ein sogenanntes magisches
Auge einfügen. Es ist auch zweckmäßig, für alle Hochvakuumelektronenröhren der Gleichstromkippschaltungen
kombinierte Elektronen-Elektronenstrahl-Röhren, sog. magische Augen vorzusehen.
Falls .die Elektronenstrahlstrecken eine besondere Steuerelektrode besitzen, die
getrennt angeschlossen werden kann, so ist es vorteilhaft, zum Zwecke einer schärferen
Unter-Scheidung der Leuchterscheinungen der beiden magischen Augen die Schaltung
so zu wählen, daß in jeder einzelnen Gleidhstromkippschaltung eine Steuerelektrode
des Elektronenstrahlteiles von jedem magischen Auge mit dem Steuergitter des Verstärkerteiles
der anderen Röhre verbunden ist.