DE1058099B

DE1058099B - Anordnung zur Unterdrueckung von Reflexionen auf einer Verzoegerungsleitung

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Publication number: DE1058099B
Application number: DEC7782A
Authority: DE
Original assignee: Compagnie des Machines Bull SA
Current assignee: Compagnie des Machines Bull SA
Priority date: 1952-06-24
Filing date: 1953-06-23
Publication date: 1959-05-27
Also published as: DE1058099C2

Description

Bekanntlich entstehen in einer von ihrem Wellenwiderstand verschiedenen Impedanz abgeschlossenen Hochfrequenzübertragungsleitungen, gleichviel ob homogen oder nachgebildet, Reflexionswellen, wenn ein Impulszug hindurchgeleitet wird. Diese Reflexionswellen werden beseitigt, wenn die Leitung durch eine ihrem Wellenwiderstand Z gleiche Verbraucherimpedanz abgeschlossen ist. Wird ein nachgebildete Impulsübertragungsleitungen enthaltendes Netz verwendet, um Impulse zu zählen oder um Rechnungen mittels Impulsen auszuführen, die nach einem gewissen Schlüssel Buchstaben oder Ziffern darstellen, so müssen die Reflexionen vermieden werden, da sonst die ausgeführten Rechnungen falsch sein können.

Bestimmte elektronische Rechenmaschinen enthalten oft eine Speicherschaltung mit einer Verzögerungsleitung, eine oder mehrere Koinzidenzschalteinrichtungen und einen Impulsregenerator in Kaskadenanordnung. Eine Koinzidenzschalteinrichtung besteht im allgemeinen aus Kristalldioden (z. B. Germaniumdioden) und Widerständen. Der aus der Koinzidenzschalteinrichtung und dem Impulsregenerator gebildete Auswertungsstromkreis stellt meist eine wesentlich höhere Impedanz dar als der Wellenwiderstand der Verzögerungsleitung. In diesem Fall sind reflektierte Impulse von gleicher Polarität wie die eintreffenden normalen Impulse besonders unerwünscht, denn sie können nach zweifacher Reflexion die im Speicher umlaufende Impulsfolge verfälschen.

Eine zur Unterdrückung der Reflexionen am Ausgang einer Verzögerungsleitung bekannte Lösung besteht darin, den Auswertungsstromkreis durch Vermittlung einer Elektronenröhre der genannten Leitung anzupassen. Eine solche Anordnung hat jedoch mehrere Nachteile. Erstens muß man über eine Speisung für den Heizfaden verfügen. Bei verschiedenen Anwendungen solcher Verzögerungsleitungen sollen diese in größerer Zahl auf beschränktem Raum untergebracht werden. Insbesondere können in elektronischen Rechenmaschinen mehrere Hunderte von Verzögerungsleitungen vereinigt sein. Dann wäre es also nötig, mehrere Hunderte von beheizten Röhren zu dem angegebenen Zweck vorzusehen, in denen eine bedeutende Menge elektrischer Energie in Wärme umgesetzt würde. Zweitens haben Elektronenröhren eine beschränkte Lebensdauer. Ihre Beaufsichtigung und Erneuerung wäre besonders bei den erwähnten Rechenmaschinen lästig. Drittens müssen die Röhren in Sockel eingefaßt werden, die selbst in die Röhrenträger eingesteckt werden, was nicht einfach ist und viel Raum einnimmt.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Unterdrückung von Reflexionen auf einer an ihrem Eingang durch einen Impulszug mit konstanten Amplituden erregten und durch eine von ihrem Wellenwiderstand verschiedene oder durch eine in der Zeit veränderliche Impedanz abgeschlossenen Verzögerungsleitung; sie ist Anordnung

zur Unterdrückung von Reflexionen
auf einer Verzögerungsleitung

Anmelder:
Compagnie des Machines Bull, Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. B. Wehr, Dipl.-Ing. H. Seiler,

Berlin-Grunewald, Lynarstr. 1,

und Dipl.-Ing. H. Stehmann, Nürnberg 2,

Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 24. Juni 1952

dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Gleichrichter mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung sowie ein Widerstand einerseits zueinander parallel mit dem Leitungsausgang, andererseits mit Punkten von festem Potential verbunden sind, wobei die Durchlaßspannungen der Gleichrichter gleich den Werten des oberen und unteren Impulsspannungsniveaus sind, die bei Abschluß der Leitung durch eine ihrem Wellenwiderstand gleiche Impedanz auftreten würden.

Die erwähnte veränderliche Impedanz besteht bei elektronischen Rechenmaschinen in der Regel aus UND-Schaltungen (Koinzidenzschaltungen) oder ODER-Schaltungen, die von Spannungsimpulsen — also von unperiodisch pulsierenden Spannungen — gespeiste Gleichrichter umfassen. Diese werden je nach der Polarität der Erregerimpulse von Strömen in der einen oder anderen Richtung durchflossen, wobei ihre Impedanz mit den genannten Impulsen variiert. Da die Impulse verschlüsselte Zahlen wiedergeben, folgen sie unperiodisch, aufeinander, und mit ihnen wechselt auch unperiodisch die Impedanz des Leitungsausganges.

Die Anordnung nach der Erfindung ermöglicht eine Begrenzung der Ausgangsspannung, ohne beheizte Röhren zu benötigen. Sie kann mit Hilfe von Elementen erzielt werden, deren Impedanz sich in Abhängigkeit von dem sie durchfließenden Strom ändert, z. B. mit Hilfe von Gleichrichtern mit Metallkontakten, Wicklungen mit

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Magnetkern und sonstigen nichtlinearen Impedanzen Impuls oder einer entsprechenden Spannung am anderen

usw. Alle diese Elemente entwickeln viel weniger Wärme Eingang 12 c begleitet wird.

als eine Elektronenröhre, sind leichter anzubringen, EineweitereDiodel3verbindetdieAusgangsklemmel2ö

nehmen weniger Raum ein und haben vor allem eine viel mit der Eingangsklemme 15 eines Impulsregenerators 30.

längere durchschnittliche Lebensdauer als Elektronen- 5 Falls eine weitere Anordnung 12 mit dem Eingang 15

röhren. verbunden ist, wäre eine weitere Diode 13 vorzusehen,

Insbesondere sind für die Zwecke der Erfindung die um ein gegenseitiges störendes Eingreifen der beiden

als Germaniumdioden bekannten Gleichrichter geeignet. Koinzidenzunterbrecher zu verhindern.

Diese haben tatsächlich viel kleinere Abmessungen als Der durch ein Rechteck aus strichpunktierten Linien um-

die gegenwärtig verwendeten Miniaturröhren sowie eine _i0 grenzte Regenerator 30 ist von der in der französischen

besonders geringe Wärmeentwicklung. Patentschrift 1 039 872 beschriebenen Art. Es sollen nur

Wenn die Verzögerungsleitung mit einer Unter- die wesentlichen Merkmale seiner Wirkungsweise be-

brechungsvorrichtung verbunden ist, die den Durchgang schrieben werden. Das Steuergitter 17 a der Pentode 17

eines Impulses unter gewissen Bedingungen gestatten ist einerseits mit der Klemme —40 über den Wider-

soll, so ist vorteilhaft die aktive Ausgangsklemme der i₅ stand 21 verbunden, andererseits über eine Diode und

Verzögerungsschaltung über einen Widerstand an ein die Sekundärwicklung eines Ausgangstransformators mit

festes Spannungsniveau F₂ anzuschließen, wobei die der gegen Masse positiven Klemme einer Batterie. Im

Werte dieses Widerstandes und des Potentials F₂ so Ruhezustand ist das Potential des Steuergitters 17 a im

gewählt sind, daß der Widerstand bei Eintreffen eines wesentlichen das der Masse, während die Kathode über

über die Leitung übertragenen Impulses an ihrer aktiven ₂o die Sekundärwicklung des Transformators T auf ein

. _, F₁ — v„ Potential von ungefähr +20 V gebracht wird, so daß der

Ausgangsklemme einen Strom rm Betrage von Anodenstrom der Pentode NuU ist. In jeder Binärperiode

hindurchläßt, wobei V₁ und F₀ das obere bzw. untere gibt der Impulsgenerator G an die Primärseite des Trans-

Impulsspannungsniveau am Leitungsausgang und Z der formators T einen positiven Taktimpuls, der in einen

Wert des Wellenwiderstandes der genannten Leitung 25 negativen Impuls an der Kathode transformiert wird,

sind. Unter dieser Bedingung werden hier am Leitungs- Die Gittervorspannung wird so vermindert, aber der für

ausgang Reflexionen vermieden. Es sei darauf hinge- einen Ausgangsimpuls normale Anodenstrom kann nur

wiesen, daß der Wellenwiderstand nur von den Merk- entstehen, wenn im gleichen Augenblick dem Steuergitter

malen der Leitung und nicht von der Art der Speisung ein positiver Impuls zugeführt wird,

dieser Leitung abhängt. 30 Die Ausgangsklemme 7 der Verzögerungsleitung L ist

Andere Merkmale dieser Anordnung werden an Hand einerseits über eine Diode 9 mit dem Potentialanschluß

der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, die ein + 10, andererseits über die Diode 4 mit Masse und end-

Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung zeigt, lieh über den Widerstand 3 mit dem Potentialanschluß

besser verständlich werden. — 40 verbunden.

Nach dieser besteht die mit Impulsen beschickte Ver- 35 Bei den in der Zeichnung beispielsweise angegebenen

zögerungsleitung L aus in Reihe geschalteten Tiefpaß- Spannungen kann man die Widerstandswerte z.B. für

gliedern, die alle dem in der Zeichnung in ein Käst- 12 d mit 10 k, für 3 mit 5 k und für 21 mit 20 k angeben,

chen aus strichpunktierten Linien eingeschlossenen Glied wobei k = 1000 Ohm bedeutet. Der Wellenwiderstand

gleichen. Dieses Glied besteht aus einem an sich bekannten der Verzögerungsleitung £ ist ungefähr Ik, und der

symmetrischen T-Glied, dessen oberer Zweig zwei im 40 innere Widerstand der Generatoranordnung, die ihr die

wesentlichen gleiche Selbstinduktionen la und 2α enthält. Impulse zusendet, wird als sehr klein angenommen. Es

Es sei angenommen, daß die Anzahl der T-Glieder hin- sei vorausgesetzt, daß dieser Generator imstande ist,

reichend groß ist, um die Leitung L einer homogenen positive Impulse zu liefern, die nach der Dämpfung durch

Übertragungsleitung angleichen zu können, deren Wellen- die Leitung L an deren Ausgang 7 mit den Höchst- und

widerstand Z₀ im wesentlichen unabhängig von den bei 45 Mindestniveaus F₁ = +10 V bzw. F₀ = 0 erscheinen,

dieser Übertragung benutzten, durch das Wellenspektrum wenn in der Leitung keine Reflexionen auftreten. Man

des übertragenen Impulszuges gegebenen Frequenzen ist. kann annehmen, daß unter normalen Betriebsbedin-

Hierzu genügt es, daß diese Frequenzen im Verhältnis gungen eine Germaniumdiode einen Widerstand von 50 k

zur Grenzfrequenz der Glieder niedrig sind. in der Sperrichtung und von 30 Ohm in der Durchlaß-

Die Frequenz der Impulsfolge werde als fest voraus- 50 richtung hat, so daß der letztere oft vernachlässigt werden

gesetzt, und das Zeitintervall zwischen den Augenblicken kann.

des Einsetzens zweier aufeinanderfolgender Impulse sei Im Ruhezustand, d. h. wenn kein Impuls auf der »Binärperiode« genannt, da diese Impulse im binären Leitung L läuft und der Eingang 12 c der Anordnung 12 System ausgedrückte Zahlen darstellen. Bekanntlich gibt auf einem Potential nahe bei Null gehalten wird, betragen es bei einer Null im Binärsystem während der ent- 55 die die Widerstände 12 d und 3 durchfließenden Ströme sprechenden Binärperiode keine Impulse. Die den Ein- ungefähr 6 bzw. 8 mA. Der die Diode 12 fin Durchlaßgangsklemmen 1 und 0 der Verzögerungsleitung L zu- richtung durchfließende Strom hat ungefähr 6 mA. Der geführten Impulse haben möglichst rechteckige Form. die Diode 9 in Sperrichtung durchfließende Strom ist Die Klemme 0 ist mit Masse verbunden, und ihr Po- sehr klein und kann vernachlässigt werden. Unter diesen tential, das gleich Null angenommen sei, wird als Bezugs- 60 Umständen liegt das Potential der Klemme 7 wie auch niveau für die anderen der Anordnung zugeführten das der Ausgangsklemme 12 δ sehr nahe bei 0 V, haupt-Potentiale bzw. Spannungen gewählt. sächlich wegen der Diode 4, die den ohmschen Eigen-

Die Ausgangsklemme 7 der Leitung L ist mit dem widerstand des bei 1 und 0 angeschlossenen Generators

Eingang 12 a eines Koinzidenzunterbrechers 12 verbun- und der Leitung L praktisch kurzschließt,

den. Dieser enthält zwei Germaniumdioden 12 e, 12 f und 65 Als zweiten Fall kann man den Augenblick betrachten,

einen Widerstand 12 d, wobei ihr gemeinsamer Punkt 12 δ in welchem die Leitung L keinen Impuls überträgt, aber

die Ausgangsklemme der Schaltung 12 bildet. Bei einer der Eingang 12 c auf ein Potential von ungefähr + 10 V

solchen Anordnung, wie 12, kann am Ausgang 12 δ ein gebracht wird. Die einzige Änderung gegenüber dem

positiver Impuls nur dann auftreten, wenn ein z. B. dem vorhergehenden Fall ist die, daß in den oben angegebenen

Eingang 12 a zugeführter Impuls von einem positiven 70 Stromkreisen ein schwacher, durch den Widerstand der

Diode 12e bestimmter Strom fließt, jedoch führt dies keine wesentliche Abweichung des Potentials am Ausgang 12 δ herbei.

In dem im folgenden betrachteten dritten und vierten Fall komme an der Klemme 7 bei Abwesenheit jeder Reflexion ein positiver Impuls mit einer normalen Amplitude von 10 V an. Im dritten Fall werde angenommen, daß der Eingang 12 c auf einem nahe an Null liegenden Potential gehalten wird, um die Übertragung des Impulses auf den Regenerator zu verhindern. Beim Eintreffen der Stirnflanke des Impulses hört die Diode 4 und ebenso die Diode 12 f zu leiten auf. Die der Parallelschaltung des Widerstandes 3 und der Dioden entsprechende Impedanz an der Klemme 7 beträgt dann ungefähr 4£. Ist R diese Impedanz und Z der Wellenwiderstand der Verzögerungsleitung L, so ist der Reflexionskoeffizient oder das Amplitudenverhältnis des reflektierten Impulses und des an- R' — Z R~'

erfüllt sein

kommenden Impulses gleich

leicht, daß dann die Beziehung -=?- =

Man sieht, daß R' notwendig größer als Z ist, weil sonst J₀ = 0 sein müßte, was unmöglich ist, weil der Widerstand 3 dazu dient, den die Diode 12 f bei Abwesenheit von Impulsen durchfließenden Strom zu führen. Man wählt F je nach der verfügbaren Spannungsquelle und

wendet die Formel R' =

U + V

an, indem man die in

-, im vorliegenden Fall

= 0,6. In diesem Fall überlagert sich der reflek-

tierte Impuls dem ankommenden Impuls. Sobald das Potential der Klemme 7 -j- 10 V überschreitet, wird die Diode 9 mit ihrem als vernachlässigbar klein anzusehenden Durchlaßwiderstand wirksam, und der ganze zusätzliche Strom wird gegen die Klemme -|- IO abgezweigt, was die Reflexionswirkung unterdrückt. Daher kann kein reflektierter Impuls in der Leitung L von der Klemme 7 nach der Klemme 1 fließen. Die Wirkung der Diode 12 e ist also, daß das Potential der Klemme 12 δ sich nicht viel über 0 V erheben kann und kein Impuls auf den Eingang des Regenerators übertragen wird.

Im vierten Fall werde angenommen, daß der Eingang 12 c auf einem Potential von -f- 10 V gehalten wird. Die reflexionsunterdrückende Anordnung wirkt in gleicher Weise wie zuvor, und es wird, da sich die beiden Eingänge 12 α und 12 c während des Impulses auf dem Potential + 10 V befinden, ein positiver Impuls auf den Eingang des Regenerators übertragen.

Es soll gezeigt werden, daß der Wert R' des Wider-Standes 3 nicht gleich dem Wellenwiderstand Z sein darf und daß der Widerstand an einen Punkt mit gegenüber Masse festliegendem Potential (Potentialunterschied F) angeschlossen werden muß. Es seien J₀ und J₁ die bei Abwesenheit eines Impulses bzw. bei einem Impuls im Widerstand 3 fließenden Ströme und U die normale Amplitude der Impulsspannung. Ohne Impuls ist R¹I₀ = V. Erreicht ein Impuls seine normale Amplitude,

so ist R¹I₁ = U + F. Da J₁ = -=- sein muß, findet man den Kristalldioden bei normalem Betrieb zulässigen Ströme berücksichtigt.

Als Sicherheitsmaßnahme verbindet eine Diode 19 den Eingang des Regenerators mit der Klemme + 10, so daß ein von dieser empfangener Impuls + 10 V nicht überschreiten kann.

Es ist klar, daß die beschriebene Anordnung und ihre Teile verschiedene Änderungen erfahren können, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Insbesondere kann der Koinzidenzunterbrecher 12 mehr als zwei Eingänge haben, wobei der Wert des Widerstandes 12 d dementsprechend zu ändern ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Unterdrückung von Reflexionen auf einer an ihrem Eingang durch einen Impulszug mit konstanten Amplituden erregten und durch eine von ihrem Wellenwiderstand verschiedene oder durch eine in der Zeit veränderliche Impedanz abgeschlossenen Verzögerungsleitung, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Gleichrichter (9, 4) mit entgegengesetzter Durchlaßrichtung sowie ein Widerstand (3) von höherem Wert als der Leitungswellenwiderstand einerseits parallel mit dem Leitungsausgang (7), andererseits mit Punkten von festem Potential verbunden sind, wobei die Durchlaßspannungen (F₀, F₁) der Gleichrichter gleich den Werten des oberen und unteren Impulsspannungsniveaus sind, die bei Abschluß der Leitung durch eine ihrem Wellenwiderstand gleiche Impedanz auftreten würden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Polarisationsspannung (F₁) eines der Gleichrichter das Potential der Erdung der Schaltung ist, während die Polarisationsspannung (F₀) des anderen Gleichrichters von einer Gleichspannungsquelle geliefert wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 830 353.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

909 528/26S 5.59