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Impulsformer mit einer Glimmrelaisröhre Die Erfindung betrifft eine
Schaltungsanordnung, die es ermöglicht, Eingangssignale mit beliebigem Flankenverlauf
in Ausgangssignale mit steiler Anstiegsflanke umzuformen. Solche Impulse werden
beispielsweise zum Anstoßen von rückgekoppelten Kippschaltungen oder als Zündimpulse
bei Zählschaltungen, Registern u. dgl. mit Gasentladungsröhren benötigt. Insbesondere
betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung dieser Art, welche jeweils dann
einen Ausgangsimpuls abgibt, wenn die Amplitude des Eingangssignals einen vorgegebenen
Wert überschreitet. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bereits eine größere Anzahl von
Schaltungen mit Elektronenröhren bzw. Transistoren bekanntgeworden.
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Im Hinblick auf gewisse vorteilhafte Betriebseigenschaften der sogenannten
Glimmrelaisröhren (Kaltkathodenröhren), wie z. B. ihre hohe Lebensdauer und Zuverlässigkeit,
das Entfallen der Heizung und die hohen zulässigen Betriebsspannungen bzw. erzielbaren
Ausgangsspannungen, will die Erfindung einen Impulsformer schaffen, der im Gegensatz
zu den oben erwähnten Schaltungen die gestellte Aufgabe unter Verwendung einer Glimmrelaisröhre
löst. Bekanntlich zeigen Kaltkathodenröhren bereits an sich ein bistabiles Verhalten,
wobei der übergang von dem einen Leitfähigkeitszustand in den anderen von den individuellen
Werten der Zünd- und Brennspannung abhängt. Dieses Verhalten bildet daher die Grundlage
vieler Schaltungen mit Glimmrelaisröhren, welche eine Schalt- oder Speicherfunktion
ausüben. Die betreffenden Schaltungen sind jedoch nicht zur Lösung der vorliegenden
Aufgabe bestimmt bzw. geeignet.
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Beispielsweise wurde eine Schaltung vorgeschlagen, bei welcher die
ankommenden Impulse über denKontakt eines mechanischen oder elektrischen, beispielsweise
durch den Impulssender selbst gesteuerten Umschalters auf ein im Stromkreis einer
Glimmentladungsröhre liegendes Relais einwirken, dessen Kontakt mit einem zweiten
Kontakt des Umschalters im Impulsausgangskreis angeordnet ist, wobei die Kontakte
so geschaltet sind, daß im Betriebsruhezustand die Ausgangsklemmen ohne Rücksicht
auf den Zündzustand der Glimmröhre stets kurzgeschlossen sind. Die Glimmröhre steht
mit einem Zeitverzögerungskreis in Verbindung, derart, daß die Zündimpulse über
einen veränderbaren Vorwiderstand an einen zwischen der Kathode und der Zündelektrode
liegenden Kondensator gelangen. Der langsame Flankenanstieg der Kondensatoraufladung
bewirkt die gewünschte Impulsverzögerung. Die vorgeschlagene Schaltung dient zur
zeitlichen Veränderung des Einsatzes der Flanken von bereits steilflankigen Impulsen
oder Impulsgruppen, also zur Lösung einer anderen Aufgabe als der der Erfindung
zugrunde liegenden. Außerdem wird die Form der Ausgangssignale nicht durch den Entladungsvorgang
der Glimmröhre bestimmt, sondern durch Relaiskontakte.
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Das Wesen des erfindungsgemäßen Impulsformers, bei welchem in an.
sich bekannter Weise das Ausgangssignal an einer im Entladungsstromkreis einer Glimmrelaisröhre
liegenden Belastungsimpedanz auftritt, besteht darin, daß parallel zu der aus der
Hauptentladungsstrecke der Röhre und der Belastungsimpedanz bestehenden Reihenschaltung,
welche den Impulseingang dieser Stufe bildet, ein im wesentlichen aus Ohmschen Widerständen
bestehender Spannungsteiler angeordnet ist, dessen Abgriff mit der Starterelektrode
der Röhre verbunden und dessen Teilerverhältnis so gewählt ist, daß die Zündung
erst stattfindet, wenn die Spannung an der Hauptentladungsstrecke einen gewünschten,
im allgemeinen wesentlich über der Starter-Zündspannung liegenden Wert überschreitet.
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Eine vorteilhafte weitere Ausbildung der Erfindung besteht darin,
daß der Spannungsteiler - und damit die genannte Reihenschaltung aus Glimmrelaisröhre
und Belastungsimpedanz - parallel zur Anoden-Kathoden-Strecke einer mit einem Arbeitswiderstand.
versehenen Verstärkerröhre angeordnet sind, und daß das umzuformende Signal dem
Steuergitter dieser Röhre zugeführt wird. Diese Schaltungsanordnung eignet sich
besonders zur Herstellung positiver Ausgangsimpulse.
'-" Werden
negative Ausgangsimpulse gewünscht, so wird die Kombination der Glimmrelaisröhren-Schaltung
mit einer Verstärkerröhre vorzugsweise derart gestaltet, daß der Spannungsteiler
selbst als Arbeitswiderstand in den Anodenstromkreis der Röhre eingefügt ist. Auch
hier wird das umzuformende Signal zunächst dem Steuergitter der Verstärkerröhre
zugeführt, die in an sich- bekannter Weise eine Vergrößerung der Amplitude bewirkt
und die Polarität des Aignals tünkehrt." Die Zeichnung bezieht sich auf zwei Ausführungsbeispiele
von Impulsformern, die die erfindungsgemäßen Merkmale aufweisen und eine nähere
Erläuterung der Erfindung gestatten. Der Impulsformer nach Fig. 1 gibt positive
Impulse ab, während jener nach Fig. 2 besonders zur Herstellung negativer Impulse-geeignet
ist. -Der in Fig. 1 dargestellte Impulsformer enthält eine Hochvakuumtriode 1 und
eine Glimmrelaisröhre 2. Das Gitter der Röhre 1 liegt über einen Ableitwiderstand
3 am Bezugspotential und ist über einen Trennkondensator 4 mit der Eingangsklemme
5 verbunden. Der Arbeitswiderstand öführt- zum positiven Pol einer Stromquelle 7.
Mit einem durch einen Kondensator 8 entkoppelten Kathodenwiderstand 9 wird der Arbeitspunkt.
der. -Röhre -1. -festgelegt, und zwar derart, daß die Röhre im Ruhezustand, also
ohne Eingangssignal, Strom führt. Durch den-Spannungsabfall am Widerstand 6 liegt
dabei die Anodenspannung unter der Anodenbrennspannung der Glimmrelaisröhre 2. Der
eigentliche Impulsformer besteht aus der schon genannten_. Glimmrelaisröhre; 2,
ihrer Belastungsimpedanz 10 und einem. Spannungsteiler. mit den Widerständen
11 und 12: Die Belastungsimpedanz 10 ist hier, als regelbarer Spannungsteiler
ausgebildet, in die Kathodenleitung eingefügt. Der Abgriff führt zur Ausgangsklemme
13 des Impulsformers. Der Spannungsteiler 11,12 liegt parallel zur Röhre 2 und ihrer
Belastungsimpedanz 10; sein Abgriff ist mit der Starterelektrode verbunden. @ Ferner
ist die Anode der Ghmmrelaisröhre 2 galvanisch mit der Anode der Verstärkerröhre
1 verbunden: Der Spannungsteiler 11, 12 und die Reihenschaltung 2, 10 liegen somit
im wesentlichen parallel zur Anoden-Kathoden-Strecke der Hochvakuumröhre 1, da der
Einfluß der Kathodenglieder 8, 9 in diesem Zusammenhang vernachlässigt werden kann.
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Wird an das Gitter der Röhre 1 ein Eingangssignal 14 -gelegt, dessen
Amplituden nach negativen Warten ansteigen, so wind der Anodenruhestrom der Röhre
und damit der Spannungsabfall am Anodenwiderstand 6 kleiner. Man kann den Arbeitspunkt
der Röhre 1 in bekannter Weise so wählen, daß bei den gegebenen Amplituden des Eingangssignals
eine völlige Sperrung der Röhre möglich ist, doch ist dies im Rahmen der Erfindung
nicht notwendig. Die Spannung an den Anoden der Röhren 1 und 2 und über den hochohmigen
Spannungsteiler 11, 12 auch die Teilspannung am Starter der Röhre 2 steigen an.
Die Werte der Widerstände 11 und 12 sind nun so gewählt, daß die Starterzündspannung
erst dann erreicht wird, wenn die Gesamtspannung einen gewünschten Wert überschreitet.
Sobald dies eintritt, zündet die Röhre 2, und an ihrem Kathodenwiderstand 10 tritt
ein positiver Spannungsprung 15 a mit sehr steiler Anstiegsflanke auf. Wenn dann
die Amplitude des Eingangssignales am Gitter der Röhre 1 wieder zurückgeht, steigt
der Spannungsabfall am Widerstand 6. Dementsprechend verkleinert sich die Anodenspannung,
und wenn die Anodenbrennspannung der Röhre 2 unterschritten wird, erlischt auch
deren Hauptentladungsstrecke.
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Durch. die erfindungsgemäße Ausbildung des Impulsformers
-hat man .also bei entsprechender Bemessung des Spannungsteilers 11,12 die
Möglichkeit, die Spannung an der Hauptentladungsstrecke der Glimmrelaisröhre 2 vor
dem Einsetzen der Entladung auf einen Wert ansteigen zu lassen, der wesentlich über
der Zündspannung der Starterelektrode liegt. Dadurch erreicht man einen optimalen
Flankenanstieg der an Klemme 13 auftretenden Ausgangsspannung 15, und zwar unabhängig
von der Flankensteilheit der Eingangssignale bzw. von der Frequenz ihrer periodischen
Anteile. Die Ermittlung und Einstellung des günstigsten Tellerverhältnisses wird
besonders einfach, wenn man den Abgriff des Spannungsteilers 11, 12 veränderbar
ausbildet.
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Selbstverständlich könnte man, falls die, Amplituden des Eingangssignales
groß genug sind, auf die Verstärkerröhre 1 und die zugehörigen Bauelemente auch
verzichten und das Eingangssignal unmittelbar oder mittels eines Übertragers den
Anschlüssen des Spannungsteilers 11, 12 zuführen. Es ist ferner möglich, aber zur
erfindungsgemäßen Funktion nicht erforderlich, die in Fig. 1 gezeigte Schaltung
durch die gestrichelt dargestellten Kondensatoren 16 und 17 zu ergänzen. Dadurch
kann man in bekannter Weise gegebenenfalls das Zünden der Röhre 2 erleichtern bzw.
einen noch größeren Ausgangsimpuls erzielen.
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Die in Fig. 2 dargestellte Schaltungsanordnung erzeugt negative Ausgangsimpulse.
Hierzu liegt die Belastungsimpedanz 10 an der Anode der Glimmrelaisröhre 2 und ist
mit dem Bezugspotential verbunden. Dementsprechend liegt nicht der negative, sondern
der positive Pol der Stromquelle 7 am Bezugspotential. Die Kathode der Verstärkerröhre
1 ist potentialmäßig tiefgelegt und durch einen Kondensator 18 entkoppelt. Das Steuergitter
ist mittels einer Batterie 19 so weit negativ vorgespannt, daß die Röhre
im Ruhezustand, d. h. ohne Eingangssignal, gesperrt ist. Der Abgriff des Spannungsteilers
ist hier regelbar an dem einen Teilwiderstand 11' angebracht. Bei dieser Schaltung
ist also der Spannungsteiler 11,12 als Anodenwiderstand in den Stromkreis der Röhre
1 eingefügt. Er liegt; mit anderen Worten, nicht parallel, sondern in Serie zur
Anoden-Kathoden-Strecke der Verstärkerröhre 1.
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Wird in der Schaltung nach Fig. 2 an das Gitter der Röhre 1 ein positives
Eingangssignal 20 gelegt, so beginnt bei Überschreitung der negativen Gittervorspannung
die Röhre Strom zu führen. Dadurch geht die an ihrer Anode und an der Kathode der
Glimmrelaisröhre 2 herrschende Spannung vom Bezugspotential nach negativen Werten.
Sobald zwischen der Glimmrelais-Kathode und dem Abgriff des Widerstandes 11' die
Starterzündspannung überschritten wird, zündet die Glimmrelaisröhre, und an der
Ausgangsklemme 13 tritt gegenüber dem Bezugspotential ein Ausgangssignal 21 mit
steilem Spannungssprung 21a auf. Wenn mit der Verkleinerung der Amplitude des Eingangssignales
die am Spannungsteiler abfallende Spannung den Wert der Anodenbrennspannung der
Röhre 2 unterschreitet, erlischt deren Entladung, und die Ausgangsspannung geht
auf Null zurück. Auch bei diesem Schaltungsbeispiel können gegebenenfalls die in
Fig. 2 gestrichelt gezeichneten Kondensatoren 22
undi'oder 23 eingefügt
werden, ohne daß aber dadurch die grundsätzliche Wirkungsweise der Schaltung sich
ändert.
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Wenngleich die Erfindung an Hand zweier spezieller Ausführungsbeispiele
erläutert wurde, ist ihre Verwirklichung selbstverständlich nicht an den Rahmen
dieser Beispiele gebunden. Der eigentliche, aus der Glimmrelaisröhre, der Belastungsimpedanz
und dem Spannungsteiler bestehende Impulsformer kann, wie bereits erwähnt, auch
für sich allein verwendet werden oder Bestandteil von Kombinationen mit anderen
Schaltungselementen bzw. Schaltungsstufen sein.