Einrichtung zum Zählen und Untersetzen elektrischer Impulse 1 Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Zählen und Untersetzen elektrischer Impulse und kann ihre Anwendung in verschiedenen Zähl- und Recheneinrichtungen, selbsttätigen Steuer-, Überwachungs- und Programmierungssystemen, in der Automatik, industriellen Elektronik, in digitalen Messge- räten, Umrechnungsschaltungen für Kernforschungen so wie in der Funkmesstechnik finden.
Bekannt sind Einrichtungen zum Zählen und Unter setzen von elektrischen Impulsen, bei denen die Gasent- ladungs-Zählröhre gleichzeitig mit Steuerimpulsen ver schiedener Polarität .und mit differenzierten Impulsen beaufschlagt wird, wobei die Impulse der einen Polarität auf zwei Gruppen von Zählkathoden und die Impulse der anderen Polarität auf zwei Gruppen von Hilfskathoden -geben werden. In Einrichtungen dieser Art sind beson dere Schaltungen zum Differenzieren der Steuerimpulse vorgesehen.
Eine Vorspannungsquelle verhindert weiter die Zündung der Entladung zwischen Anode und Hilfs kathoden der Zählröhre. Die Ausgangsimpulse der Zähl einrichtung, die zur Auslösung nachgeschalteter Geräte ausgenutzt werden, werden von besonderen Sondenelek troden mit hohem Innenwiderstand abgenommen (siehe beispielsweise den Vortrag von Apel K. (Umsteuerbare Zählröhre für 1 MHz , gehalten auf Symposium in Cambridge am 16. 19. März 1964).
Der Nachteil bekannter Zähleinrichtungen solcher Art liegt im grossen Schaltungsaufwand, der darauf zurückzuführen ist, dass in Übereinstimmung mit dem Wirkungsprinzip besondere Stromkreise zur Beaufschla- gung der Zählkathoden mit Steuerimpulsen und zum Differenzieren der den Hilfskathoden zugeführten Impul se vorhanden sein müssen. Zur Erhöhung des Schal tungsaufwandes tragen weiter auch die Stromkreise zur Abnahme und Umformung von Ausgangsimpulsen bei. Die komplizierte Schaltung bedingt ihrerseits eine grosse Anzahl erforderlicher Bauelemente.
Ein weiterer Nachteil der beschriebenen Zähleinrich tung liegt in der Notwendigkeit, die Hilfskathoden mit einer Vorspannung zu versorgen.
Nicht zuletzt sei auch erwähnt, dass die Steuerimpulse verhältnismässig hohe Amplitude haben müssen, um imstande zu sein, die positive Vorspannung zu kompen sieren und den Hilfskathoden ein gegenüber den Zählka thoden grösseres negatives Potential zu vermitteln, was für eine stabile und zuverlässige Übertragung der Entla dung von einer Kathode auf die andere erforderlich ist. Die Vorspannung selbst beträgt aber schon mehrere zehn Volt.
In Übereinstimmung mit obigen Darlegungen be zweckt die vorliegende Erfindung, eine Hochfrequenz- Zähleinrichtung mit geringem Aufwand an Bauelementen zu ermöglichen, die sich mit Steuerimpulsen verhältnis- mässig niedriger Amplitude auslösen lässt und unter Anwendung einer speziell für diese Einrichtung entwik- kelten Miniatur-Zählröhre mit einer geringen Anzahl von Elektroden aufgebaut werden kann.
In Übereinstimmung mit diesen und anderen Zielen wurde der Erfindung die Aufgabe zugrunde gelegt, eine Einrichtung zum Zählen und Untersetzen von elektri schen Impulsen zu entwickeln, bei der die Schaltung der Gasentladungs-Zählröhre so geändert wird, dass die Schaltgeschwindigkeit unter Abnahme des Aufwandes an Bauelementen und Verkleinerung der Amplitude von Steuerimpulsen erhöht werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung zum Zählen und Untersetzen elektrischer Impulse gelöst, welche erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kathoden elektrisch zu zwei Gruppen derart verbunden sind, dass die benachbarten Kathoden stets zu verschiedenen Gruppen gehören und dass der Eingangs stromkreis zumindest einer Kathode teilweise gleichzeitig Teil ihres Ausgangsstromkreises ist und so aufgebaut ist, dass der diese Kathode durchfliessende Betriebsstrom ein gegenüber dem Steuerimpuls der betreffenden Gruppe positives Potential erzeugt.
Zum Erzeugen eines gegenüber dem Steuerimpuls positiven Potentials im Ausgangsstromkreis ist es vorteil haft, eine Diode in den Ausgangsstromkreis so einzu schalten, dass sie durch den positiven Ausgangsimpuls in Sperrichtung beaufschlagt wird.
Die teilweise Vereinigung der Steuer- und Ausgangs stromkreise gewährleistet ein hohes Auflösungsvermögen einer solchen Impuls-Zähleinrichtung bei Steuerimpulsen verhältnismässig niedriger Amplitude.
Bei der erfindungsgemässen Einrichtung werden Aus gangsimpulse an einem Stromkreis abgenommen, der gleichzeitig Steuerimpulse führt, so dass der Betriebs- Strom voll ausgenutzt wird und folglich die Ausgangsim pulse an niederohmigen Widerständen abgenommen wer den können.
Bei derartigen Schaltungen sind Zählröhren vorteil haft, bei denen die Anzahl von Kathoden gleich dem maximalen Untersetzungsverhältnis ist. Diese Tatsache ermöglicht es, gegenüber bekannten Röhren die erforder liche Kathodenzahl bei gleichem Untersetzungsverhältnis bis auf die Hälfte zu verkleinern.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausfüh rungsbeispiel mit Bezugnahme auf beigefügte Zeichnun gen näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 eine erfindungsgemässe Einrichtung zum Zäh len und Untersetzen von Impulsen.
Fig.2 den Spannungsverlauf am Eingang des Trig- gers, an den Gruppen von gerad- und ungeradzahligen Kathoden und an der n-ten Kathode.
Fig.3 den Spannungsverlauf am Ausgang der Ein richtung.
Die Einrichtung zum Zählen und Untersetzen von Impulsen enthält eine Gasentladungs-Zählröhre 1 (Fig. 1) mit gerichteten Kathoden 2, 3, 4,. . ., n-2, n-1, n, bei der die Anzahl der Kathoden gleich dem maximalen Unter setzungsverhältnis ist. Die geradzahligen Kathoden 3, 5 . . . , n-2, n sind mit dem Leiter 6 und die ungeradzahli- gen Kathoden 2, 4<B>....</B> n-1 mit dem Leiter 7 zu je einer Gruppe elektrisch miteinander verbunden. Die erste Gruppe ist am Ausgang 8 und die zweite Gruppe am Ausgang 10 eines Triggers 9 angeschlossen, der die Steuerimpulse erzeugt.
Der Eingangsstromkreis 11 der n- ten Kathode ist gleichzeitig ihr Ausgangsstromkreis und enthält eine zwischen (n-2)-ter und n-ter Kathode liegen de Diode 12, die so eingeschaltet ist, dass sie durch Steuerimpulse in Durchlassrichtung beaufschlagt wird. Der Ausgangsstromimpuls wird am Belastungswider stand 13 abgenommen, der im Stromkreis der n-ten Kathode liegt. Der Widerstand 14 liegt im Stromkreis der Anode 15 der Zählröhre 1 und dient zur Begrenzung des Betriebsstroms.
Die beschriebene Einrichtung hat folgende Wirkungs weise: Wird zwischen Anode 15 .und einer der n Kathoden der Röhre 1 die Speisespannung angelegt, so setzt eine Glimmentladung zwischen der Anode 15 und einer der Kathoden ein. Es sei angenommen, dass sich der Trigger 9 in einem solchen stabilen Zustand befindet, bei dem die Kathoden 2, 4.. (n-1) mit positivem Potential E, (Fig. 2) und die Kathoden 3, 5 .. (n-2), n mit Null- Potential E3 beaufschlagt werden.
Unter solchen Ver hältnissen entsteht die Glimmentladung zwischen der Anode 15 und einer der Kathoden der geradzahligen Gruppe. Kommt am Eingang des Triggers 9 ein Span nungsimpuls E, an, so kippt dieser, wobei die Potentiale E, E? an gerad- und ungeradzahligen Kathoden gewechselt werden.
Die Zunahme des Potentials E3 an geradzahligen Kathoden bei gleichzeitiger Abnahme des Potentials E2 an ungeradzahligen Kathoden bewirkt den Überschlag der Entladung auf die im Uhrzeigersinne nächstliegende Kathode. Dies kommt infolge gerichteter Anordnung der Kathoden zustande. In der gleichen Weise springt die Entladung auch auf alle nächstliegen den Kathoden beim Ankommen weiterer Impulse Ei am Eingang des Triggers 9 über.
Besteht die Entladung zwischen der Anode 15 und Kathode n, die mit Steuerimpulsen über Diode 12 beaufschlagt wird, so tritt am Widerstand 13 ein gegen über dem Potential E3 der betreffenden Gruppe positi ves Potential E5 auf. Den Ausgangsimpuls Eä kann man für die Weiterverarbeitung durch eine übliche Koinzidenzschaltung (in der Zeichnung nicht gezeigt) umwandeln. Die Eingänge der Koinzidenzschaltung wer den hierfür mit dem Ausgangsstromkreis 11 der Kathode n und mit dem Ausgang 10 des Triggers 9 verbunden.
In der gleichen Weise können die Impulse auch bei anderen Kathoden abgenommen werden.
Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf eine vorzugsweise Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung. Es sind aber selbstverständlicherweise auch andere Ausführungsvarianten für diese Zählschaltung im Rahmen der nachstehend niedergelegten Ansprüche möglich. Insbesondere kann an Stelle der Diode im Ausgangsstromkreis der Kathode ein Impulstransforma tor eingebaut werden.
Auf der Basis der Erfindung wurden Hochfrequenz- Impulszähler (bis 2 MHz) entwickelt, bei denen die Speisespannung der Zählröhre 500 V und die Amplitude von Steuerimpulsen 25 V bei Frequenzen bis 100 KHz und 50 V bei Frequenzen über 1 MHz betrug.
Es wurde weiter auch ein Niederfrequenz-Impulszäh- ler (bis 2 KHz) entwickelt, bei dem die Zählröhre mit 300 V gespeist wird und die Amplitude von Steuerimpul sen 12 bis 15 Volt beträgt.