DE1080804B

DE1080804B - Magnetische Ablenkschaltung fuer Kathodenstrahlroehren

Info

Publication number: DE1080804B
Application number: DEI13422A
Authority: DE
Inventors: Ralph Gerald Mork
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1956-07-02
Filing date: 1957-06-29
Publication date: 1960-04-28
Also published as: GB853126A; FR1187751A; US2810860A

Description

DEUTSCHES

In Geräten zur elektronischen Nachrichtenverarbeitung tritt häufig die Aufgabe auf, den Elektronenstrahl einer Kathodenstrahlröhre mit magnetischer Ablenkung durch ziffernmäßig dargestellte Eingangsgrößen zu beeinflussen.

Dazu verwendbare Ablenkschaltungen sind bekannt. Bei einer derartigen Schaltung wird die ziffernmäßig dargestellte Eingangsgröße in eine Gleichspannung umgewandelt, deren Größe dem Zahlenwert der Eingangsgröße entspricht. Diese Gleichspannung unterschiedlicher Größe wird der Treiberstufe für die Ablenkspule zugeführt. Diese Schaltung hat den Nachteil, daß die Treiberstufe ein Gleichstromverstärker sein muß. Trotz der Möglichkeit, ihn durch eine Rückkopplung zu stabilisieren, arbeitet aber ein Gleich-Stromverstärker für Geräte der beschriebenen Art nicht stabil genug.

Bei einer weiteren derartigen Schaltung wird eine Kathodenstrahlröhre mit einer der Stellenzahl der Eingangsgrößen gleichen Anzahl von Ablenksystemen verwendet. Jedes Ablenksystem ist einer Ziffernstelle zugeordnet und lenkt den Elektronenstrahl um einen dem betreffenden Stellenwert entsprechenden Betrag ab. Hier wird also eine spezielle Kathodenstrahlröhre benötigt, und die Anzahl der verarbeitbaren Ziffernstellen ist nur gering.

Gemäß der Erfindung werden die Nachteile der bekannten, durch ziffernmäßig dargestellte Eingangsgrößen steuerbaren magnetischen Ablenkschaltungen für Kathodenstrahlröhren dadurch vermieden, daß in einer solchen Anordnung die Ablenkspule bzw. das im Gegentakt zu betreibende Ablenkspulenpaar einer der beiden Koordinatenrichtungen über eine Schalteranordung von einer Anzahl Stromquellen eingeprägten Stromes beeinflußbar und die Schalteranordnung derart von der Eingangsgröße steuerbar gemacht wird, daß die Durchflutung im Ablenkjoch der Kathodenstrahlröhre einen dem jeweiligen Zahlenwert der Eingangsgröße eindeutig zugeordneten Wert erhält.

Für im binären Zahlensystem dargestellte Eingangsgrößen ist es vorteilhaft, die Anzahl der Stromquellen eingeprägten Stromes gleich der Stellenzahl der Eingangsgröße zu machen und die eingeprägten Ströme nach den Stellenwerten der Eingangsgröße abzustufen. Dann benötigt man für jede Stromquelle nur zwei abhängig vom Ziffernwert der betreffenden Stellen der Eingangsgröße abwechselnd arbeitende Schalter.

Zur Erläuterung der folgenden Beschreibung dienen die Zeichnungen.

Fig. 1 ist die schematische Darstellung der Ablenkschaltung,

Fig. 2 die Ansicht des Ablenkjochs,

Fig. 3 die Schaltung der Spulen des Ablenkjochs, Magnetische Ablenkschaltung
für Kathodenstrahlröhren

Anmelder:

IBM Deutschland
Internationale Büro-Maschinen

Gesellschaft m. b. H.,
Sindelfingen (Württ.), Tübinger Allee 49

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 2. Juli 1956

Ralph Gerald Mork, Vestal, N. Y. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 4 das Schaltbild einer ersten Ausführungsform und

Fig. 5 das Schaltbild einer zweiten Ausführungsform der Ablenkschaltung nach der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 werden in dieser Ablenkschaltung die Eingangsgrößen (Block 10 und 11), die den Elektronenstrahl der Kathodenstrahlröhre C in der X- und F-Richtung ablenken sollen, ihnen zugeordneten Schalteranordnungen 12 und 13 parallel zugeführt, welche ihrerseits Ströme in die Ablenkwicklungen 14 bis 21 schicken.

Das Ablenkjoch trägt acht Wicklungen gleicher Windungszahl, die in der in Fig. 2 gezeigten Weise zu vier koaxialen Paaren auf ihm angeordnet und nach Fig. 3 in Reihe geschaltet sind. Die Pfeile deuten den Wicklungssinn der Spulen an. Die beiden Wicklungen 14 und 15 auf dem oberen Arm des Spulenkerns beginnen bei α bzw. b und enden bei a' bzw. b' (Fig. 2) und sind konzentrisch gewickelt. Ähnliche Paare konzentrischer Wicklungen sind auf den anderen drei Schenkeln angeordnet. Da alle vier Spulensätze symmetrisch sind, erzeugen gleiche Ströme Felder, die einander aufheben und keine Ablenkungen erzeugen, ungleiche Ströme in den Spulenpaaren bewirken jedoch eine Ablenkung.

Fig. 4 zeigt eine erste Ausführungsform der Schaltung zur Umwandlung paralleler Ziffernangaben in einen entsprechenden Strom in den Spulen des Ablenkjochs. Der Stromkreis umfaßt vier Trioden Vl₁ V2, V4: und VS₁ die als Stromquellen mit eingeprägtem Strom wirksam sind. Der durch jede dieser

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Röhren erzeugte konstante Stromwert wird durch eine konstante Spannungsquelle E1 und durch den jeder Röhre zugeordneten Kathodenwiderstand bestimmt. Er wird durch Veränderung der Werte der Kathodenwiderstände eingestellt. Zum - Zwecke der Veranschaulichung stellen die Bezugszeichen R1, R2 R4: und R8 eine binäre Wertangabe dar; z. B. würde die Stromquelle Vl ImA, ¥2 2mA, F 4 4mA und VS 8mA liefern. Die Wahl des in einem bestimmten System verwendeten Stroms wird natürlich durch die Empfindlichkeit des Ablenkjochs bestimmt. Es könnten auch andere Verschlüsselungen an Stelle des angegebenen einfachen binären Codes verwendet werden. Obwohl nur vier Zifferneingänge dargestellt worden sind, ist es durchaus möglich, jede beliebige Anzahl vorzusehen durch Hinzufügtmg einer weiteren Stromröhre und zweier Schaltröhren für jedes zusätzliche Bit.

Zwischen die Anoden der Stromröhren und die Spulen des Ablenkjochs sind zwei Gruppen von Schaltröhren eingeschaltet. Die Schaltröhren arbeilen parallel auf die Gegentaktwicklungen des Jochs, und zwar betätigen die linken Schaltröhren Vl a, V2 a, Via und VSa die X-Ablenkspulen 18 und 20 und die rechten Schaltröhren Vlb, V2b, VIb und VSb die A^r-Ablenkspulen 19 und 21. Die Schaltröhrenpaare sind jeweils über eine gemeinsame Stromröhre wirksam, z.B. die Schaltröhren Fla und VIb über die Röhre Vl, die Schaltröhren V2a und V2b über die Stromröhre V2 usw. Die Zifferneingänge zu der λ'-Ablenkschaltung sind als binäre Codeimpulse dargestellt, die den Gittern der rechten Schaltröhren VIb bis"V 8 b zugeführt werden. Den Gittern der linken Schaltröhren Fla bis VSa ist eine konstante Spannungsquelle £2 gemeinsam, welche die Schaltspannung bestimmt.

Im Betriebszustand liegen an den Zifferneingängen Spannungen, die zwei Werte besitzen können. Zum Beispiel wird eine binäre Null durch eine Spannung dargestellt, die so weit unter B2 liegt, daß die rechten Schaltröhren abgeschaltet werden. Zur Veranschaulichung sei angenommen, daß die Anodenspannung B + etwa 300 V beträgt, die Spannungen Bl und £2 Werte von 50 bzw. 100 V haben und die Gitterspannung der Schaltröhren beim Einsatz des Anodenstromes 10 V beträgt. Infolge des + lOO-V-Potentials an den Gittern leiten die linken Schaltröhren VIa bis VSa. Der Spannungsabfall an der Stromröhre Vl und dem Widerstand Rl bringt dann die Kathoden des Schaltröhrenpaares Fla und VIb etwa auf -103 V.-Wenn z.B. der Spannungswert für eine binäre Null auf 90 V festgesetzt wird, bringt ein dem Gitter der Schaltröhre Fl & zugeführter binärer Null-Impuls das Gitter auf einen Wert, der 13 V unter seinem Kathodenpotential liegt, und die Röhre F1 & wird gesperrt. Wenn also eine binäre Null an jedem Zifferneingang liegt, fließt der ganze Strom von den Stromröhren durch die Schaltröhren Fla bis F8a in die Gegentaktwicklungen 18 und 20.

Ähnlich wird eine binare Eins durch eine Spannung an den Zifferneingängen dargestellt, die so weit über B2 liegt, daß die linke Gruppe von Röhren Fla bis F8a abgeschaltet wird und daher der ganze Strom. von den konstanten Stromquellen durch die rechten Schaltröhren VIb bis VSb in die Gegentaktwicklungen 19, 21 fließt. Wenn z. B. der Spannungswert für eine binäre Eins auf 110 V festgesetzt wird, läßt eine dem Gitter von VIb zugeführte binäre Eins die Röhre Fl& leitend werden. Das Potential an den Kathoden von Vla und VIb steigt nun auf etwa 113 V an, und die Röhre Fla, deren Gitter eine Spannung von 100 V hat, wird gesperrt.

Da die Wirkung jedes Schaltröhrenpaares unabhängig von allen anderen Schaltröhren ist und da eine getrennte Stromquelle eingeprägten Stromes für jedes Paar von Schaltröhren vorgesehen ist, hängt der durch jede Hälfte der Gegentaktwicklungen fließende Gesamtstrom nur von der Kombination von Einsoder Null-Spannungswerten ab, die an den Ziffern-ίο eingangsleitungen liegen, und außerdem von der Einstellung jeder der Stromröhren.

Die durch den Block 22 angedeutete F-Ablenkschaltung gleicht im Aufbau und in der Wirkungsweise der eben beschriebenen ^-Ablenkschaltung und braucht daher nicht besonders beschrieben zu werden.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der

Ablenkschaltung, bei der die Schaltröhrenpaare durch Flip-Flops gesteuert werden. Eine solche Anordnung hat den praktischen Vorteil, daß sie keine gesonderte Spannungsquelle benötigt, um die Schaltspannung der Schaltröhren zu bestimmen.

. Die Blocks Tl, TZ₃ T4 und TS enthalten bekannte Trigger oder Flip-Flop-Schaltungen, die binär arbeiten und hier nicht beschrieben zu werden brauchen.

a5 Ein Flip-Flop ist im AUS-Zustand (binäre Null), wenn seine rechte Seite leitet und die Null-Ausgangsklemme gegenüber der Eins-Ausgangsklemme positiv ist, dann kann die Null-Klemme beispielsweise 100 V und die Eins-Klemme 50 V besitzen. Umgekehrt ist ein Flip-Flop im EIN-Zustand (binäre Eins), wenn seine linke Seite leitet und die Eins-Ausgangsklemme gegenüber der Null-Ausgangsklemme positiv ist.

In der Ausführung nach Fig. 5 ist die Null-Ausgangsklemme jedes Flip-Flops an das Gitter einer entsprechenden der Schaltröhren Fla bis F8a und die Eins-Ausgangsklemme jedes Flip-Flops mit dem Gitter einer der Schaltröhren Flb bis VSb verbunden. Die Verbindungen ziwschen den Schaltröhren und den konstanten Stromquellen sind dieselben, wie oben beschrieben. Bei Darstellung einer binären Null durch die Flip-Flops ist das Potential (100 V) an den Gittern der Röhren Fla bis F8a positiver als das Potential (50 V) an den Gittern der Röhren VIb bis VSb, daher sind die Röhren Fla bis F8a leitend und die Röhren Fl δ bis VSb gesperrt. Infolgedessen fließt wie im vorstehenden Falle für eine binäre Null der ganze Strom von den Stromröhren Fl bis F8 durch die Schaltröhren Fla bis VSa zu den Gegentaktwicklungen 18, 20.

Wenn jeder Trigger eine binäre Eins darstellt, haben in ähnlicher Weise die Gitter der Röhren VIb bis F8i> ein höheres Potential, und diese Röhren sind daher leitend, während die Röhren Fla bis VSb gesperrt sind. Der ganze Strom von den Stromröhren fließt nun durch die Schaltröhren Fl b bis VSb in die Gegentaktwicklungen 19 und 21.

Wie zuvor ist die Wirkung jedes Schaltröhrenpaars unabhängig von allen anderen Schaltröhren,

■60 und da für jedes Paar von Schaltröhren eine besondere Stromröhre vorgesehen ist, hängt der durch jede Hälfte der Gegentaktwicklungen fließende Gesamtstrom von der Kombination von Null- und Eins-Potentialen an den Ausgangsklemmen der Flip-Flops ab.

Die durch den Block 23 (Fig. 5) dargestellte F-Ablenkschaltung gleicht im Aufbau und in der Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen X-Ablenkschaltung und wird daher nicht beschrieben.

Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung eines Jochs mit Gegentaktwicklungen beschränkt. Es kann

auch ein Joch mit einfachen Wicklungen, d. h. ein Joch nach Fig. 2 und 3 ohne die Spulen 15,17,19 und 21, verwendet werden. Dann wird der Elektronenstrahlerzeuger in der Kathodenstrahlröhre zweckmäßigerweise exzentrisch angeordnet, so daß der Strahl nahe dem Rand des Schirms auftrifft, z. B. in der unteren linken Ecke, wenn das Joch keinen Strom führt. In den beiden in Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungen werden dann die Wicklungen 19 und 21 entfernt und die Anoden der Schaltröhren Vl b bis VSb direkt an die AnodenspannungB+ angeschlossen. Bei Verwendung eines Jochs mit einfachen Wicklungen müssen die Stromröhren offensichtlich einen doppelt so großen Strom liefern wie beim Gegentaktbetrieb.

Claims

Patentansprüche:

1. Durch ziffernmäßig dargestellte Eingangsgrößen steuerbare magnetische Ablenkschaltung für Kathodenstrahlröhren, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkspule (18, 20) bzw. das im Gegentakt zu betreibende Ablenkspulenpaar (18 bis 21) einer der beiden Koocdinatenrichtungen über eine Schalteranordnung (VIa bis VSa, VIb bis VSb) von einer Anzahl Stromquellen (Vl bis V S) eingeprägten Stromes beeinflußbar ist und daß die Schalteranordnung (VIa bis VSa, VIb bis VSb) derart von der Eingangsgröße (1 bis 8) steuerbar ist, daß die Durchflutung im Ablenkjoch (Fig. 2) der Kathodenstrahlröhre (C) einen dem jeweiligen Zahlenwert der Eingangsgröße (1 bis 8) eindeutig zugeordneten Wert erhält.

2. Anordnung nach Anspruch 1 für im binären Zahlensystem dargestellte Eingangsgrößen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Stromquellen eingeprägten Stromes (Vl bis VS) gleich der Stellenzahl der Eingangsgröße ist und die eingeprägten Ströme nach den Stellenwerten der Eingangsgröße abgestuft sind.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eingeprägte Strom jeder Stromquelle (VT) abhängig vom Ziffernwert der betreffenden Stelle der Eingangsgröße (1) durch einen von zwei Schaltern (VIa bzw. VIb) fließt.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (VIa bis VSa und VIb bis VSb) elektronisch steuerbar sind.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß nur die einen der beiden Ziffernwerte der Eingangsgröße zugeordneten Schalter (VIb bis VSb) von der Eingangsgröße direkt gesteuert werden, während die dem anderen Ziffernwert zugeordneten Schalter (Vla bis VSa) durch die an den direkt gesteuerten Schaltern auftretenden Potentiale betätigt werden.

6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Schaltergruppen (VIa bis VSa und VIb bis VSb) von den Potentialen an den Ausgängen einer Reihe von die Eingangsgröße speichernden Flip-Flop-Stufen (Tl bis Γ 8) gesteuert werden.

7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkjoch für jede Ablenkrichtung mit zwei Wicklungen entgegengesetzten Wickelsinnes (18, 20 und 19, 21) versehen ist, die jeweils von einer der beiden Schaltergruppen (Fla bis VSa und VIb bis VSb) beeinflußt wird.

8. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkjoch für jede Ablenkrichtung mit einer Wicklung (18 und 20) versehen ist, die von einer der beiden Schaltergruppen (VIb bis VSb) beeinflußt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen