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Leseschaltung mit erhöhter Ablesegesehwindigkeit für_den .
eine magnetisierbare
Oberfläche spurweise
abtastenden,
bewickelten
Lesekopf eines Oberflächenspeichers Die Erfindung betrifft eine Leseschaltung
mit erhöhter Ablesegeschwindigkeit für den eine magnetisierbare Oberfläche spurweise.abtastenden,
-bewickelten Lesekopf eines Oberflächenspeichers, indem binäre Informationen in
Gestalt lückenlos-aneinander anschließender, entsprechend der Art der zu speichernden
Bits unterschiedlicher Magnetisierungen aufgezeichnet sind, und bei dem die in der
Lesekopfwieklung induzierten Spannungen, durch einen nachgeschalteten
| Verstärker verstärkt, über eine Weichenschaltung einer bi- |
| e |
| stabilen Kippschaltung mit zwei Steuereingängen zugeführt |
werden, die in jeder ihrer stabilen Lagen dem Schaltungsausgang eine der jeweiligen
Lage zugeordnete Spannung zuleitet und von deren Steuereingängen bei einer Änderung
der Verstärkerausgangsspannung, abhängig von der Richtung dieser Spannungsänderung,
entweder der eine oder andere von der Weichenschaltung mit einer vom Ruhewert abweichenden;
eine Umschaltung der Kippschaltung bewirkenden Spannung beaufschlagt wird.
| Bei einer solchen Einrichtung wird in der Wicklung des als |
| Magnetkopf ausgebildeten Lesekopfes nur dann eine Spannung |
| -induziert, wenn eine-Stelle-abgetastet wird,: .an der :der
- |
| -Charakter der gespeicherten Zeichenelemente=.sich-ändert.. |
| Zwischen zwei aufeinanderfolgenden -:Registrierungen =gleich- |
| artiger- Zeichenelemente-ändert-eich die vom- Kopf - abge- |
| tastet-Magaetisierungnichtf es:wircdemnach-in...diesem |
| Fall keine Spannung in der-- Wicklung des-Kopfes,--induziert.
:. |
| Die-in der Lesekopfwicklung-induzierte Spännung.hat eine |
| -. &--.- _ . |
| erste Richtung, wenn von Registrierungen von Zechenele- |
| menteri -der-ersten Art-auf -Registrierungen-- von,=lehenele- |
| meisten der zweiten-Art übergegangen wird, und die-.umge- |
| kehrte Richtung, wenn. der Übergang im entgegengesetzten |
| Sinne- erfolgt-. - Die im Kopf-erregten Impulse entsprechen
so- |
| mit nicht den ursprünglich-registrierten Zeichenelementen. |
| Erst die Kippschaltung stellt diese Zeichenelemente wieder |
| her. Die vom Magnetkopf gelieferten Impulse-steuern-die |
| Kippschaltung beispielsweise dadurch, daß sie über eist- |
| gegengesetzt gerichtete gleichrichtende=Schaltungen, ent- |
| sprechend ihrem jeweiligen Vorzeichen, entweder dem einen |
| oder dem anderen Steuereingang der Kippschaltung zugeleitet |
| werden, wobei bei.Kippachaltungen die, wie es üblich ist, |
| an den Steuereingängen auf Impulse-gleicher Richtung an- - |
| sprechen, in jeweils einem der beiden Steuereingänge eine |
| Umkehrschaltung vorgesehen werden muß,. - - |
| Die in der Lesekopfwicklung induzierten Impulse sind: sehr |
| sehwach. Eine Trennung der positiven und negativen Impulse |
| ist- erst möglich, nachdem sie verstärkt worden sind. |
| Zu diesem Zwecke<:werden. schon Wechseletromverstärker -ange-
. |
| wandt:- n solcher--Wechselstromverstärker: liefert an seinemm |
| Ausgang ,positive und negätlve:_ Impulse, '.die-,---den- vom
Magnet- |
| kopf dem Verstärker zuieleiteten |
| mit .-verschiedenem |
| Vorzeichen eutsprechen@@Diese.,"rstärkten Impulse-,können , |
| . mühelos.mittels '"G3eichtichter getrennt werden. und denlbei--; |
| den YSteuereingängewI'r@-;Kippschaltung .Zugeleitet werden:
: - . |
| Die Wahr e°"#nr:=eines',Wechselstromverstärkers; zur. Verstär-#
- |
| kung-eifti.Kägnetkopf gelieferten Impulse hat --jedoch ver" |
| shdz`@251'teile : Inn allgemeinen-verfügt eine--Einrichtung |
| der id E:ge '#stehenden" Art,. beispie'1sweise@. ein Trommel-, |
| speicher," über eine -.Anzah. Magnetköpfe,-. die wahlweise
mit |
| demselben Verstärket zusammenarbeiten missen. Deshalb ist |
| zwischen den Magnetköpfen- und, dem Verstärker ein elektro- |
| niseher Wahlschalter; - beispielsweise= ein. Matrixschalter, |
| angeordnet:- Jedesmal-wenn-ein#-svlcher elektronischer Schal- |
| ter eine Verbindüng-- herstellst,.:. erregt,. er jedoch Impulse,
der- |
| en Amplitude wesentlich größer'sein kann .als die Amplitude |
| der im Magnetkd";nduziei-ten- Impulse. Auch diese zusätz- |
| lich erregtgn4npulse: weder aber- dem Eingang des Ver- |
| stärkers zugeleitet. Sie laden die Kopplungskondensatoren |
| in den Weohselstromkopplungskreisen, die sich zwischen den |
| aufeinanderfolgenden Stufen des Verstärkers befinden, bis |
| auf verhältnismäßig hohe Spannungen auf-:- Damit-,diese Span- |
| nungen den Verstärker nicht während einer zu langen Zeit |
| sperren, müssen die Kopplungskreise leine kleine. Zeitkon- |
| stante haben. Wechselstromkopplungskreise m@a:ener,kleinen |
| Zeitkonstante arbeiten jedoch, als differentferpnde Kreee. |
Nach jedem von dem Verstärker gelieferten Impuls erregen sie durch
Differentiation einen zweiten Impuls mit entgegengesetztem Zeichen. Dieser zweite
Impuls, darf aber unter keinen Umständen eine von dem ursprünglichen Leseimpuls
hervorgerufene Zustandsänderung der Kippschaltung wieder aufheben. Dadurch ist eine
mögliche Verkleinerung der Zeitkonstantenbegrenzt, so daß auch im günstigsten Fall
der Verstärker noch verhältnismäßig lange nach der Durchführung einer Schalthandlung
im Matrixschalter oder in einem sonstigen elektronischen Wahlschalter gespertt_bleibt.
Die dadurchverloren gehende Zeit kann länger sein als die Dauer einer vollständigen
Umdrehung der Trommel in einem Trommelspeicher. Dies setzt die Operationsgeschwindigkeit
des Speichersystems stark herab.
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Zeitverluste der beschriebenen Art treten-nicht auf; wenn ein Gleichstromverstärker
für die Verstärkung der in den Magnetköpfen erregten Impulse angewandt wird, da
die Kopplungskreise der aufeinanderfolgenden Stufen in einem Gleichstromverstärker
keine Kopplungskondensatoren enthalten. Die _ Ausgangsspannungen eines Gleichstromverstärkers
sind aber einem `Gleichspannungspegel-überlagert, der infolge der Drift dieser Verstärker
sich so stark ändern kann, daß eine sichere Trennung der. Impulse entgegengestzten
Vorzeichens mit den bekannten Mitteln nicht mehr möglich ist.
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Ziel der Erfindung ist; die Anwendung: eines Gleichstromverstärkers.
zur Trennung der Impulse zu ermöglichen, ohne daQ-die
Drift die
Trennung der Impulse in ungünstigem Sinne beeinflußt. Zu diesem Zwecke ist die erfindungsgemäße
Schaltung in solcher Weise ausgeführt, daß der Verstärker (107) ein Gleichstromverstärker
ist, dem ein Verzögerungsnetzwerk (110, 111) mit einer gegenüber der Dauer eines
Bits großen Zeitkonstante nachgeschaltet ist und die Weichenschaltung (120, 121,
122; 118, 119, 125) zwei "oder"-Gatter (120, 121, 122; 118, 119, 125) mit je zwei
Eingängen enthält, deren Ausgang (123, 124) jeweils mit einem Steuereingang (123,
124) der Kippschaltung (127) verbunden ist und von deren Eingängen jeweils einer
(118, 120) dem Verzögerungsnetzwerkausgang (116) und der andere dem Verstärkerausgang
(117) nachgeschaltet ist, und daß von den beiden "oder"-Gattern bei dem von ihnen
durchgeführten Vergleich der an ihren beiden Eingängen jeweils auftretenden Spannungen
das eine Gatter (1l9, 118, 125) bei einer die Spannung an dem dem Verzögerungsnetzwerk
nachgeschalteten Eingang übersteigenden und das andere (120, 121, 122) bei einer
die Spannung an dem dem Verzögerungsnetzwerk nachgeschalteten Eingang unterschreitenden
Spannung an dem dem Verstärkerausgang (117) ohne Zwischensbhaltung des Verzögerungsnetzwerkes
nachgeschalteten Eingang c.-.ne Änderung der von ihm dem jeweiligen Steuereingang
der Kippschaltung (127) zugeführten Ausgangsspannung zuläßt.
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Die Zeitkonstantei der Kopplungskreise eines Gleichstromverstärkers
werden von den kleinen Streukapazitäten dieser Kreise bestimmt und sind daher klein.
Demzufolge verlaufen die Einschwingvorgänge, die im Verstärker infolge der Schalthandlungen
im elektronischen Wahlschalter zwischen Verstärker und Magnetköpfen auftreten, sehr
schnell.
Die Änderungen des'Gleichspannungspegels, dem die verstärkten
Impulse überlagert werden, verlaufen, insoweit sie von der Drif t verursacht werden,
sehr langsam, sodaß die Ausgangsspannung des Netzwerkes mit großer Zeitkonstante
immer diesem Pegel der Ausgangsspannung des Verstärkers entsprechen wird. Wenn die
Ausgangsspannung des Verstärkers oder eine von dieser Ausgangsspannung abgeleitete
Spannung mit der Ausgangsspannung des Netzwerkes oder einer von dieser Spannung
abgeleiteten Spannung verglichen wird, können also die Spannungsänderungen, die
von den zwei möglichen Änderungen der Magnetisierung der Speicheroberfläche verursacht
werden, mühelos und mit Sicherheit unterschieden werden.
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Die Trennung der positiven und negativen Impulse wird gemäß weiterer
Erfindung vorzugsweise mittels einer Schaltung ausgeführt, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß jeder der beiden Steuereingänge der Kippschaltung in der-Weichenschaltung
über einen Widerstand jeweils mit einem Punkt festen Potentials und über zwei zusammen
mit dem Widerstand ein "oder"-Gatter bildende gleichgerichtete Dioden mit die zu
vergleichenden Spannungen führenden Punkten verbunden ist, daß das dem einen Steuereingang
zugeordnete konstante Potential stets höher und das dem anderen Steuereingang zugeordnete
konstante Potential stets tiefer als das Potential der die zu vergleichenden Spannungen
führenden Punkte liegt und daß von den Dioden eines "oder"-Gatters immer zumindest
jeweils eine leitend ist.
Die verwendeten Diodenschaltungen werden
meistens als "oder"-Schaltungen bzw. "oder"-Gatter bezeichnet, obwohl auch eine
Nomenklatur bekannt ist, gemäß der solche Schaltungen, abhängig von dem Vorzeicher
der angelegten Spannungen, "oder"-Schaltungen bzw. -Gatter oder "und"-Schaltungen
bzw. Gatter genannt werden.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung
dargestellt. Es zeigen: Figur 1 ein erstes schematisches Ausführungsbeispiel einer
erfindungsgemäßen Leseschaltung, Figur 2 und.3 schematische Ausführungsbeispiele
vcn erfindungsgemäßen mit Transistorverstärkern arbeitenden Leseschaltungen, Figur
4 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Leseschaltung, in der ein Teil der
erforderlichen Verstärkung von Wechselstromverstärkern geliefert wird.
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Figur 1 zeigt eine Schaltung zum Lesen eines Trommelspeichers, bei
der ein Verstärker 107 jeweils mit einem Magnetkopf verbunden werden kann, von denen
eine Anzahl vorhanden ist.
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Der Trommelspeicher ist von einer in der elektronischen Rechenmaschinentechnik
üblichen Art. Die Figur ve:@°,.tnschau-
| licht zwei der Magnetköpfe 101 und 103. Jeder dieser Köpfe |
| der |
| enthält einen Eisenkern mit einem in der Nähet sich bewegen- |
den Trommeloberfläche befindlihen Luftspalt. Jeder Kern trägt eine Wicklung 102
bzw. 104, in der von den magnetischen Registierungen auf der Trommeloberfläche Spannungen
induziert werden. Ein Ende jeder dieser Wicklungen ist geerdet,
das
andere Ende ist mit einem Eingang eines elektronischen Wahlschalters 105 verbunden.-Jeder
Magnetkopf tastet eine Spur auf der Trommel ab. Die Magnetisierung einer solchen
Spur hat einen bestimmten Wert, wenn Zeichenelemente der einen Art in dieser Spur
registriert sind und etwa denselben Wert,-aber entgegengesetzter Richtung, wenn
Zeichenelemente der anderen Art in der Spur registriert sind. Zwischen den Registrierungen
aufeinander folgender Zeichenelemente befinden sich keine Zwischenräume,. in denen
die Magnetisierung einen dritten Wert hat. In der Wicklung 102 auf dem Magnetkopf
101 wird demzufolge ein Spannungsimpuls mit einer bestimmten Amplitude und einem
bestimmten Vorzeichen induziert, wenn unter dem Kopf eine Stelle vorbeiläuft, an
der eine Registrierung von Zeichenelementen der einen Art sich in eine Registrierung
von Zeichenelementen der anderen Art ändert, während ein Impuls mit etwa derselben
Amplitude, jedoch mit entgegengesetztem Vorzeichen induziert wird, wenn eine Änderung
der Registrierung in umgekehrtem-Sinne auftritt. Solange aufeinanderfolgende Registrierungen
Zeichenelemente derselben Art darstellen, wird keine Spannung in der Wicklung induziert.
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Der elektronische Wahlschalter 105 ist ein Schalter bekannter Art
und braucht demnach nicht beschrieben zu werden. Er kann beispielsweise ein mit
Dioden oder Transistoren arbeitender Schalter sein. Es sei angenommen, daß es ein
Diodensohalter ist. Muß die von dem Magnetkopf 101 abgetastete Spur abgelesen werden,
so@wird die Wicklung 102 von der Wahlvorrichtung 105 . mit dem Eingang des Verstärkers
107 verbunden. Damit ein bestimmter
Weg durch diesen Sehälter
105 leitend wird, müssen 'bestimmte Dioden im Schalter mittels Steuerspannungen
leitend gemacht werden. Diese Steuerspannungen beeinflussen die Gleichspannung am
Ausgang des Schalters 105 und dadurch den Gleichspannungspegel, dem die im Magnetkopf
induzierten Impulse überlagert werden, bevor sie den Verstärker 107 erreichen. Die
einzelnen Diodencharakteristiken sind aber keineswegs identisch und überdies noch
temperaturabhängig, so daß der obenerwähnte Gleichspannungspegel Änderungen unterliegen
kann, die in Bezug auf die Amplitude der in den Wicklungen der Magnetköpfe induzierten
Spannungen verhältnismäßig groß sind. Infolge dieser Pegeländerungen wird bei einer
direkten Gleichstromkopplung zwischen dem Wahlschalter und dem Verstärker die Eingangsspannung
rasch den brauchbaren Arbeitsbereich des Verstärkers überschreiten, wenn -dieser
Arbeitsbereich nicht wesentlich größer ist als der doppelte Amplitudenwert der zu
übertragenden Impulse.
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Ein derart großer Arbeitsbereich ist jedoch unerwünscht, weil er den
Verstärker verteuert. Deshalb befindet sich zwischen dem Wahlschalter 105 und dem
Gleichstromverstärker 107 ein Kondensator 1ü6, der eine Gleichstromtrennung bewirkt.
Dieser Kondensator verleiht dem Eingangskreis eine bestimmte Zeitkonstante. Es muß
somit zwischen einer Schalthandlung im Diodenschalter und dem ersten auf diese Handlung
folgenden zu übertragenden Impuls ein genügend langes Intervall liegen, damit die
Einschwingvorgänge in dem Kreis mit Kondensator 106 beim Empfang des Impulses abgeklungen
sind. Überdies wird der Kondensator differentierend wirken.
Andererseits
ist jedoch nur eine einzige Wechselstromkopplung im ganzen System vorhanden, während
niedrige Widerstände in dem Kopplungskreis nur die Verstärkung der Eingangsstufe
beeinträchtigen. Damit ist es möglich, eine niedrige Zeitkonstante für diese Wechselstromkopplung
dadurch zu erzielen, daß die Widerstände klein gewählt werden, ohne die Kapazität
des Kondensators so klein zu machen, daß die Differentiation, die überdies nur bei
dieser einen Wechselstromkopplung auftritt, als störend empfunden wird. Alle weiteren
im Verstärker 107 befindlichen Kopplungskreise sind Gleichstromkopplungen, die keine
Kondensatoren enthalten. Am Ausgang 108 des Verstärkers 107 sind die verstärkten,
von einem der Magnetköpfe über den Schalter 105 dem Verstärker zugeleiteten Impulse
einem Gleichspannungspegel überlagert, der sich wegen der Verstärkerdrift verhältnismäßig
stark ändern kann. Diese Ausgangsspannung wird in erster Linie einem Netzwerk zuz
geleitet, das einen Widerstand 109 in Reihenschaltung mit einer Parallelschaltung
eines Kondensators 110 und eines Widerstandes 111 enthält. Die Zeitkonstante dieses
Netzwerkes ist mindestens gleich einem großen Vielfachen der Dauer eines auf der
Speichertrommel registrierten Bits. Die Spannung am Kondensator 110 entspricht demzufolge
dem Mittelwert der Ausgangsspannung des Gleichstromverstärkers 107 und demnach dem
Gleichspannungspegel, dem die vom Verstärker 107 verstärkten Impulse überlagert
sind. Die Spannung am Kondensator 110 liegt am Gitter eines Kathodenfolgers
113 mit dem Kathodenwiderstand 112. An dem mit der Kathode dieses Kathodenfolgers
verbundenen Ausgang 116 liegt demnach eine Spannung, die dem Mittelwert der Ausgangsspannung
des Verstärkers
107 entspricht. Die Ausgangsspannung des Verstärkers
107 wird überdies direkt dem Gitter eines zweiten Kathodenfolgers 115 mit dem Kathodenwiderstand
114 zugeleLet. An dem mit der Kathode dieses Kathodenfolgers verbundenen Ausgang
117 erscheint demzufolge ein.: Reproduktion der Ausgangsspannung des Verstärkers
107, die die verstärkten Impulse mitumfaßt. Aufgabe der beiden Kathodenfolger 113
und 115 ist es zu verhindern, daß die verhältnismäßig niedrigen Impedanzen hinter
diesen beiden Kathodenfolgern vor den Kathodenfolgern liegende Schaltungen beeinflussen.
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Die Ausgänge 116 und 117 der beiden Kathodenfolger sind über "oder"-Schaltungen
mit den Steuerkreisen 123 und 124 einer Kippschaltung 127 verbunden, in dem Sinne
aber, daß die eine "oder"-Schaltung auf Spannungserhöhungen anspricht und die andere
auf Spannungssenkungen. Das obere Ende des Widerstandes 122 ist mit einem Punkt
verbunden, dessen Potential unter allen Umständen höher liegt-als das Ausgangspotential
des Verstärkers 107. Daneben ist das untere Ende des Widerstandes 125 mit einem
Punkt verbunden, dessen Potential unter allen Umständen niedriger ist als das Ausgangspotential
des Gleichstromverstärkers 107.
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Es sei vorläufig angenommen, daß der Verstärker keinen Impuls empfange.
Am Ausgang 108 liegt dann eine Spannung, die dem Gleichspannungspegel entspricht,
dem die verstärkten Impulse überlagert werden. Die Potentiale an den Ausgängen 116
und 117 der beiden Kathodenfolger entsprechen diesem_
Pegel
und haben demnach den gleichen Wert. Das untere Ende des Widerstandes 125 hat ein
niedrigeres Potential, so daß angenommen werden kann, daß die beiden Dioden 118,
119 leitend sind. Sie leiten demzufolge dem Eingang 124 ein Potential zu, das dem
Mittelwert der Ausgangsspannung des Verstärkers entspricht. Außerdem ist das Potential
am oberen Ende des Widerstandes 1.22 höher als der erwähnte Gleichspannungspegel,
so daß die beiden Dioden 120, 121 auch leitend sind und das Potential am Steuereingang
123 ebenfalls dem erwähnten Pegel entspricht. Daher wird die Kippschaltung 127 nicht
beeinflußt. Wird nun angenommen, daß dem Eingang des Verstärkers ein solcher Impuls
zugeleitet werde, daß am Ausgang des Verstärkers ein positiver Impuls dem Ruhepegel
überlagert wird, so hat wegen der großen Zeitkonstante des Netzwerkes 109, 110,
111 dieser positive Impuls keinen wahrnehmbarem Einfluß auf die Spannung am Ausgang
dieses Netzwerkes, so daß auch das Potential am Ausgang 116 des Kathodenfolgers
113 sich nicht ändert. Die Zeitkonstante des den Kathodenfolger 115 enthaltenden
Kreises ist aber klein, so daß der positive Impuls am Ausgang 117 erscheint. Das
Potential des Steuereingangs 123 kann trotzdem nicht höher werden als das unveränderte
Potential der Leitung 116, weil die Diode 120 bei jedem Versuch, das Potential des
Steuereingangs 123 zu erhöhen,_ leitend bleibt und eine direkte Verbindung zwischen
dem Steuereingang 123 und der Leitung 116 aufrechterhält. Die , Diode 121 wird gesperrt,
so daß die Leitung 117 mit erhöhtem Potential vom Eingang 123 getrennt wird. Die
Durchlaßrichtung der Diode 1,19 ist aber der Durchlaßrichtung der Diode 121
entgegengesetzt,
so daß die Diode 119 auch während des Auftretens des positiven Impulses leitend
und die elektrische Verbindung zwischen der Leitung 117 und dem Steuereingang 124
erhalten bleibt und das Potential dieses Eingangs erhöht wird. Dabei wird die Diode
118 gesperrt, damit@das niedrige Potential am Punkt 116 keinen Einfluß ausüben kann.
Wegen des Auftretens des erhöhten Potentials am Eingang 124 kippt die Kippschaltung
127, d. h. sie ändert ihren Zustand. Diese Kippschaltung leitet dem Ausgang 128
eine von ihrem jeweiligen Zustand abhängige Spannung zu, die in ihren Änderungen
den Registrierungen auf der Trommeloberfläche entspricht. Der positive Impuls am
Steuereingang 124 kippt die Kippschaltung in einen Zustand, in dem.sie dem Ausgang
127, 128 ein Potential zuleitet, das dem Zeichenelement entspricht, das in der Registrierung
auf die vom Magnetkopf abgetastete und vom Impuls dargestellte Änderung der Magnetisierung
der Trommeloberfläche folgt. Wird dem Verstärker ein Impuls mit solchem Vorzeichen
zugeleitet, daß am Ausgang 108 . ein negativer Impuls dem Ruhepotential überlagert
wird, so beeinflußt auch dieser negative Impuls die Spannung am Ausgang 116 nicht;
er wird aber, ebenso wie der positive Impuls, vom Kathodenfolger 115 dem Ausgang
117 übertragen.
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Das Potential der Leitung 124 wird trotzdem nicht niedriger als das
Potential der Leitung 116, weil trotz jedes Versuches, das Potential des Ausgangs
124 zu vermindern, die Diode 118 leitend bleibt, während die Diode 119 die Verbindung
mit der Leitung 117 mit vermindertem Potential unterbricht. Der negative Impuls
durchläuft aber die Diode 121 und vermindert dadurch das Potential am Steuereingang
123,
wobei die Diode 120 gesperrt wird, so daß das Potential am
Punkt 116 keinen Einfluß auf das Potential des Steuereingangs 123 ausüben kann.
Dieser negative Impuls führt eine umgekehrte Zustandsänderung der Kippschaltung
herbei, weswegen diese Kippschaltung ihrem Ausgang ein Potential liefert, das einem
Zeichenelement der anderen Art entspricht. Da eine Kippschaltung meistens an beiden
Steuereingängen auf Impulse mit demselben Vorzeichen anspricht und die vom Verstärker
den Steuereingängen gelieferten Impulse grundsätzlich ein verschiedenes Vorzeichen
haben, muß meistens in einem der beiden Steuereingänge eine Phasenumkehrschaltung,
wie bei 126 angedeutet, vorhanden sein. Die Kippschaltung 127 spricht offensichtlich
auf negative Steuerimpulse an, weshalb die Phasenumkehrschaltung sich im Steuereingang
124 befindet. Figur 2 zeigt die Schaltung eines ähnlichaz, jedoch in diesem Falle
mit Transistoren arbeitenden Systems. In der Figur ist nur der Teil der Schaltung
gezeigt, der dem in Figur 1 zwischen gestrichelten Linien liegenden Teil entspricht.
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Die Klemme 201 ist der Ausgang eines elektronischen Schalters, der
die Verbindung zwischen dem Verstärker und einem Magnetkopf herstellt. An dieser
Klemme erscheinen die von dem Magnetkopf gelieferten Spannungen. Der Trennkondensator
202 leitet diese Spannung dem Eingang B eines Transistorenverstärkers mit Gleichstromkopplung
zu, der drei in Kaskade geschaltete Transistoren umfaßt. Abgesehen von dem Gleichspannungspegel
entspricht die Spannung am Punkt B vollständig der Spannung am Punkt A. Der Transistorverstärker
ist in Üblicher Weise ausgeführt und erfordert demnach keine weitere Erklärung.
Die Emitterwiderstände jeder der ersten beiden
Stufen sind von
einem kleinen Kondensator, wie bei 205 angedeutet, überbrückt. Diese kleinen Kondensatoren
kompensieren zum größten Teil den ungünstigen Einfluß der Eigenschaften der Transistoren
auf die Verstärkung der höheren Frequenzen. Außerdem ist eine Zenerdiode 206 zwischen
Erde und den Emitterwiderstand der letzten Stufe des Verstärkers geschaltet. Diese
Zenerdiode ändert die Speisespannung des Emitterkreises um einen konstanten, vom
Strom praktisch unabhängigen Betrag. Dies ist deshalb zweckmäßig, weil infolge der
Gleichstromkopplungen das Basispotential des Transistors in jeder Stufe etwas niedriger
ist als das Basispotential des \ Transistors der vorhergehenden Stufe. Ohne weitere
Maßnahmen müsste dann-der Kollektorwiderstand in der letzten Stufe in Bezug auf
den Emitterwiderstand merklich kleiner sein als in den vorhergehenden Stufen, so
daß auch die Verstärkung der letzten Stufe niedriger sein würde. Wird aber das Speise-,
potential des Emitterkreises der letzten Stufe mittels einer Zenerdiode 206 vermindert,
so kann auch der Emitterwiderstand kleiner sein und demzufolge die Verstärkung,höher
bleiben.
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Ein ähnlicher Effekt könnte dadurch erzielt werden, daß-die aufeinanderfolgenden
Stufen verschiedene Speisespannungen erhalten, was aber komplizierte Speisevorrichtungen
erfordern würde.
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Die Spannung am Ausgang des Gleichstromtransistorverstärkers wird
einem R-C-Kreis mit dem Widerstand 211 und dem.Kondensator 212 zugeleitet. Die Zeitkonstante
dieses Kreises ist groß in bezug auf die Dauer eines Zeichenelementes. Die Spannung
am Kondensator 212 entspricht demnach dem Mittelwert
der Ausgangsspannung
des Verstärkers und wird mittels eines Transistorverstärkers in Kollektorschaltung
215 mit dem Emitterwiderstand 217 der Leitung 225 zugeleitet. Über den Abgriffpunkt
209 eines Spannungsteilers mit den Wider- -ständen 208 und 210 wird außerdem eine
der Ausgangsspannung des Verstärkers entsprechende,Spannung der Basis eines zweiten
Transistorverstärkers in Kollektorschaltung 214 zugeleitet. Die Verbindung zwischen
dem Abgriffpunkt und der Basis hat eine sehr niedrige Zeitkonstante. Dieser Transistor
leitet mittels seines Emitterwiderstandes 213 der Leitung 220 eine Spannung zu,
die der Ausgangsspannung des Verstärkers, die verstärkten Impulse miteinbegriffen,
entspricht. Die Ausgänge 220 und 225 sind mittels zweier für Impulse mit entgegengesetztem
Vorzeichen als "oder"-Schaltungen wirkende Schaltungen mit den Steuereingängen 222
und 227 einer nichtgezeigten Kippschaltung verbunden. Die Dioden 221 und 223 der
oberen "oder"-Schaltung sind über einen Widerstand 219 und die Leitung 218 geerdet,
so daß die obere "oder"-Schaltung mit einem Potential gespeist wird, das unter allen
Umständen höher ist als die möglichen Potentiale der Leitungen 220 und 225. Andererseits
ist die "oder"-Schaltung mit den Dioden 224 und 226 über den Widerstand 228 und
die Leitung 229 mit der negativen Klemme der Speisespannungsquelle des ganzen Transistorverstärkers
verbunden, so daß das der unteren "oder"-Schaltung zugeleitete Potential in jedem
Falle niedriger ist als die möglichen Potentiale der Leitungen '-220 und 225.
Es
sei angenommen, daß der Transistorverstärker einen 'positiven Impuls liefere. Dieser
Impuls beeinflußt das Potential des'Punktes 225 nicht, er erscheint aber am Punkt
220, der demzufolge ein höheres Potential erhält als der Punkt 225. Infolge dieses
höheren Potentials ist die Diode 224 leitend. Dies erhöht das Potential am Steuereingang
227 der Kippschaltung, ohne daß das niedrige Potential der Leitung 225'diese Änderung
verhindern kann, weil das erhöhte
| Potential des Steuereingangs 227 die Diode 226 sperrt. Umge- |
| en |
| kehrt ist infolge des niedriger Potentials des Punktes 225 |
die Diode 223 leitend, so daß der Steuereingang 222 das konstante Potential der
Leitung 225 beibehalten wird. Dadurch wird die Diode '221 gesperrt, so daß der positive
Impuls das Potential des Steuereingangs 222 nicht beeinflussen kann. Liefert der
Verstärker am Punkt 209 einen negativen Impuls, -so wird vorübergehend auch das
Potential der Leitung 220 niedriger als das Potential der Leitung 225. Die Diode
224 ist dann gesperrt, so daß kein Einfluß auf das Potential des. Steuereingangs
227 ausgeübt wird. Die Diode 221 ist aber leitend, so daß das Potential des Steuereingangs
222 er-
niedrigt wird und der Impuls diesem Steuereingang zugeführt wird,
während die Diode 223 gesperrt ist, damit das höhere Potential des Punktes
225 diese Impulszufuhr nicht stören kann.
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Die Steuerung des Transistors 215 erfordert einen kleinen Basiastrom,
der durch den Widerstand 211 fliessen muss. Demzufolge entspricht die Spannung am
Kondensator 212 nicht völlig dem Mittelwert des Potentials des Ausganges 207. Die
Schaltung mit dem Transistor 214 führt eine ähnliche,
wenn
auch nur kleine Potentialänderung herbei. Sind die Basis des Transistors 214 und
der Kreis mit der großen Zeitkonstante mit demselben Punkt, beispielsweise mit dem
Punkt 207, direkt verbunden, so wird der Pegel, dem die vom Transistor 214 übertragenen
Impulse überlagert werden, nicht gleich dem von dem Transistor 215 der Leitung 225
zugeleiteten Potential sein. Dies braucht die ordnungsgemäße Wirkung des Systems
noch nicht zu beeinträchtigen, da die Dioden eine bestimmte Spannungsänderung benötigen,
um leitend oder gesperrt zu werden, trotzdem ist aber die von diesem Spannungsunterschied
hervorgerufene Unsymmetrie_unerwünscht. Dieser unerwünschte Zustand kann in verschiedener
Weise behoben werden, von denen eine in der gezeigten Schaltung angewandt worden
ist: Der Transistor 215 hat eine andere Charakteristik als die Transistoren im Verstärker
und der Transistor 214, und zwar ist er ein NPN-Transistor anstelle eines PNP-Transistors.
Demzufolge fließt ein Strom von dem Punkt 207 über den Widerstand 211 zur Transistorbasis,
und das Potential der oberen Klemme des Kondensators 212 ist etwas niedriger als
das durchschnittliche Potential des Ausgangs 207 des Verstärkers. Das Potential
der Leitung 225 ist unter diesen Umständen auch etwas niedriger als das Potential
der Leitung 220. Damit der Einfluß des Spannungsverlustes im Widerstand 211 aufgehoben
wird, sind in der gezeigten Schaltung die Basis des Transistors 214 in Kollektorschaltung
und der. Kreis mit großer Zeitkonstante mit verschiedenen Abgriff- . punkten eines
Spannungsteilers im Ausgangskreis des Verstärkers verbunden. Der Kreis mit großer
Zeitkonstante liegt an einem Abgriffpunkt, dessen Potential um soviel höher ist
als das Potential des mit der erwähnten Basis verbunden Abgriffpunktes,
daß
im Ruhezustand die Potentiale der Leitungen 220 und 225 gleich groß sind oder wenigstens
einen wesentlich kleineren Unterscheid aufweisen. Vorzugsweise wird die Lage des
Abgriffpunktes 209 derart gewählt, daß auch den Spannungsverlusten in den beiden
in Kollektorschaltung arbeitenden Transistoren Rechnung getragen ist. In der Schaltung
gemäß Figur 2 sind diese Spannungsverluste entgegengesetzt gerichtet und haben eine
solche Richtung, daß sie ohne Kompensation durch geeignete Wahl der genannten Abgriffstelle
den Unterschied zwischen den Ruhepotentialen der Leitungen 220 und 225 noch vergrößern
würden. Um die Verstärkung des Verstärkers soviel wie möglich auszunutzen, wird
der Kreis mit großer-Zeitkonstante bei 207 mit dem vollen Wert der Ausgangsspannung
des Verstärkers verbunden, während die Basis des Transistors in Kollektorschaltung
214 mit einem Abgriff -punkt 209 des Spannungsteilers 208, 210 im Ausgangskreis
dieses Verstärkers verbunden ist. Die in Figur 2 gezeigte Methode zur Kompensation
des Spannungsverlustes, der von dem Basisstrom des Transistors im Widerstand des
Kreises mit großer Zeitkonstante hervorgerufen wird, ist selbstverständlich nicht
die einzig mögliche. Alle Varianten haben jedoch das Eine gemeinsam, daß sie mittels
eines Spannungsteilera'oder mehrerer Spannungsteiler die Ruhepotentiale der beiden
Eingänge der "oder"-Schaltungen gleich oder wenigstens nahezu gleich machen. Wird
beispielsweise angenommen, daß in der Schaltung nach Figur 2 der Transistor 214
durch einen NPN-Transistor ersetzt sei, dessen
Emitterwiderstand
mit der negativen Klemme der Speisespannungsquelle verbunden sein muß, während die,Hasis
dieses Transistors mit demselben Punkt des Ausgangskreises des Gleichstromverstärkers
verbunden sei wie das Netzwerk mit großer Zeitkonstante, so wird im Ruhestand das
Emitterpotential des erwähnten Transistors höher sein als das Emitterpotential des
Transistors hinter dem Netzwerk mit großer Zeitkonstante. In dieser Schaltung kann
der Spannungsverlust im Widerstand des Netzwerkes mit großer Zeitkonstante dadurch
kompensiert werden, daß die der Leitung 220 entsprechende Leitung nicht direkt mit
dem Emitter des NPN-Transistors, der den Transistor 214 ersetzt, sondern mit einem
Abgriffpunkt eines Spannungsteilers, der diesen Emitter mit der negativen Klemme
der Speisespannungsquelle verbindet und den Emitterwiderstand darstellt, verbunden
ist. Figur 3 zeigt eine andere Schaltung, in der die in Kollektorschaltung arbeitenden
Transistoren alle derselben Art sind, nämlich PNP-Transistoren. Zur Förderung der
Übersichtlichkeit der Zeichnung sind die letzten beiden Ziffern von Verweisungs-
` zeichen in Figur 2 und Figur 3, die sich auf entsprechende Teile beziehen, einander
gleich. Der Steuereingang 322, über den die negativen Impulse übertragen werden,
ist der Ausgang t.>irft "oder"-Schaltung 319r 321, 323. Der eine Eingang dieser
Schaltung ist mit dem Emitter des Transistors 315, der den Mittelwert der Spannung
liefert, verbunden; der zweite Eingang liegt am Emitter des Transistors 314, der
ohne Zwischen-" schaltung eines Netzwerkes mit großer Zeitkonstante mit dem Ausgang
307 des Gleichspannungsverstärkers verbunden ist und
der also auch
die verstärkten Impulse überträgt. Der Basisstrom des Transistors 315 fließt über
den Widerstand 311 zum Ausgang des Verstärkers, so daß das Basispotential dieses
Transistors 315 höher ist als das Potential des erwähnten Verstärkerausganges 309.
Das Basispotential des Transistors 314 erfährt keine derartige Änderung. Trotzdem
ist es erwünscht, daß die Ausgangspotentiale der beiden Verstärker in Kollektorschaltung
314 und 315 im Ruhestand einander nahezu gleich sind. Zu diesem Zwecke sind die
Basis des Transistors 314 und das Netzwerk mit großer Zeitkonstante 311, 312 mit
verschiedenen Abgriffpunkten eines Spannungsteilers 308, 310 im Ausgangskreis des
Gleichspannungsverstärkers verbunden. Damit der Verstärker möglichst gut ausgenützt
wird, ist die Basis des Transistors 314 im Punkt 307 direkt mit dem Kollektor des
letzten Transistors im vorhergehenden Verstärker verbunden, während der Widerstand
311 des Netzwerkes mit großer Zeitkonstante mit einem Abgriffpunkt 309 des Spannungsteilers
308, 310 im Ausgangskreis dieses Verstärkers. verbunden ist. Es wäre auch möglich,
die Basis des Transistors 314 und den Eingang des Kreises mit großer Zeitkonstante
311, 312 mit demselben Punkt des Ausgangskreises des vorhergehenden Verstärkers
zu verbinden, aber die Leitung-325 nicht direkt mit dem Emitter des Transistors
314 zu verbinden, sondern mit einem geeigneten Abzweigpunkt des Widerstandes 313.
-
Obwohl im beschriebenen System die Drift praktisch keinen Einfluß
mehr auf die Trennung der der Kippschaltung zuzuleitenden Impulse hat, ist trotzdem
eine zu große Drift
nicht erwünscht, weil infolge dieser Drift
der Verstärker aus dem günstigsten Arbeitsbereich herauskommen könnte. Damit der
Verstärker immer in seinem günstigsten Bereich bleibt, wird das Netzwerk mit großer
Zeitkonstante vorzugsweise als Teil eines negativen Rückkopplungskreises mit großer
Zeitkonstante eingesetzt. In den Figuren 2 und 3 speist zu diesem Zwecke die Emitterspannung
des Transistors hinter dem Netzwerk mit großer Zeitkonstante einen Spannungsteiler
mit einem mit der Basis des Eingangstransistors des Verstärkers verbundenen Abgriffpunkt.
Die Rückkopplungsleitung ist in Figur 2 mit 230 und in Figur 3 mit 330 bezeichnet.
Die auf diese Weise geschaffene negative Rückkopplung ist zu träge, um die Verstärkung
der Impulse zu beeinflussen; sie verhindert aber Änderungen des Pegels, dem die
Impulse überlagert sind. Erfindungsgemäß ist ein Gleichstromverstärker ein geeignetes
Hilfsmittel, um positive und negative Impulse bis zu einer solchen Amplitude zu
verstärken, daß eine Trennung dieser Impulse mittels für Spannungsrichtungen empfindlicher
Schaltungen ausführbar ist. Diese Amplitude ist kleiner als die Amplitude, die eine
Kippschaltung zu ihrer Steuerung erfordert. Es wäre möglich, die Impulse mittels
des Gleichstromverstärkers so weit zu verstärken, daß die Kippschaltung direkt auf
die getrennten Impulse ansprechen kann. Dies ist aber nicht empfehlenswert, weil
selbst in einer erfindungsgemäßen Schaltung ein Gleichstromverstärker mit sehr großer
Verstärkung noch gewisse Nachteile aufweist. Vorzugsweise verstärkt derkeichstromverstärker
die Impulse nicht weiter, als für eine zweckmäßiäe Trennung der Impulse mit
entgegengesetztem
Vorzeichen erforderlich ist und enthält jeder der beiden Steuereingänge der Kippschaltung
einen separaten Wechselstromverstärker, der die getrennten Impulse bis zu der für
die Steuerung der Kippschaltung erforderlichen Amplitude verstärkt. Nach der Trennung
bildet die Anwendung eines Wechselstromverstärkers keine Nachteile mehr, weil eine
Kippschaltung im allgemeinen an ihren Eingängen nur auf Impulse eines bestimmten
Vorzeichens anspricht und sie gegebenenfalls von der Differentiation im Wechselstromverstärker
herrührende Impulse mit umgekehrtem Vorzeichen nicht zur Kenntnis nimmt. Nötigenfalls
können die durch Differentiation hervorgerufenen Impulse mittels gleichrichtender
Schaltungen.unterdrückt werden, da in jedem Steuereingang nur Steuerimpulse einer
Art zu fliessen brauchen. Figur 4 zeigt eine Schaltung , in der die Steuereingänge
der Kippschaltung mit Wechselstromverstärkern versehen sind. Der Gleichstromverstärker
ist mit 407 bezeichnet. Die Ausgangsspannung des Verstärkers ist einem Netzwerk-440
mit großer Zeitkonstante und zwei "oder"-Schaltungen 441 und $42 zugeleitet. Die
"oder"-Schaltungen vergleichen die Ausgangsspannung des Verstärkers mit der Ausgangsspannung
des Netzwerkes. Die eine "oder"-Schaltung überträgt einen Impuls, wenn die Ausgangsspannung
des Verstärkers erhöht wird, die andere, wenn diese Spannung erniedrigt wird. Die
Ausgänge der beiden "oder"-Schaltungen sind mit den Steuereingängen der Kippschaltung
427, die die Zeichenelemente wiederherstellt, verbunden. Jeder dieser Steuereingänge
enthält einen Wechselstromverstärker 44-3, 444. Einer dieser beiden Verstärker kehrt
die Phase um und ändert somit das Vorzeichen der übertragenen
Impulse.
Der andere Verstärker tut dies nicht. Welcher der beiden Verstärker die Phase umkehrt,
wird von der Polarität der Impulse, auf die die Kippschaltung anspricht, bestimmt.
Selbstverständlich sind eine 'Reihe von Abwandlungen der erfindungsgemäßen Schaltung
möglich. Die Verstärker brauchen keineswegs Transistorverstärker zu sein. Auch brauchen
die für Spannungsrichtungen empfindlichen Schaltungen keine "oder"-Schaltungen zu
sein. Andere für Spannungsrichtungen empfindliche Schaltungen sind auch -anwendbar-,
beispielsweise Schaltungen, die mit gittergesteuerten Elektronenröhren oder Transistoren
arbeiten.
| einer |
| Wenn in der obigen Beschreibung von einertanderen Spannung |
| "Entsprechenden" Spannung die Rede ist, dann bedeutet dies, |
daß diese-Spannung mittels eines Spannungsteilers, mittels eines Kathodenfolgers,
mittels eines Transistorverstärkers in Kollektorschaltung oder auch mittels einer
Kombination dieser Vorrichtungen von der anderen Spannung abgeleitet wird. In der
Schaltung gemäß Figur 2 wird beispielsweise die zu vergleichende Spannung der Zeitung
220 mittels eines Spannungsteilers 208, 210 und eines Transistörverstärkers in Kollektorsch
altung 214 von der Ausgangsspannung des Gleichstromverstärkers abgeleitet; sie entspricht
demnach der erwähnten Ausgangsspannung. In ähnlicher Weise wird die der Ausgangsspannung
des Verstärkers entsprechende Spannung, die in der Schaltung gemäß Figur 3 dem Netzwerk
mit-großer Zeitkonstante 311, 312 zugeleitet wird, mittels des Spannungsteilers
308, 310 von der Ausgangsspannung des Gleich-
Stromverstärkers
abgeleitet, während die der Zeitung 320 zugeleitete Spannung mittels des Transistorverstärkers
in Kollektorschaltung 315 von der Ausgangsspannung des Netzwerkes mit großer Zeitkonstante
abgeleitet wird. Außerdem werden in den nicht abgebildeten, jedoch in der Beschreibung
besprochenen Ausführungsbeispielen die den "oder"-Schaltungen zugeleiteten Spannungen
in bestimmten Fällen mittels eines Transistorverstärkers in Kollektorschaltung und
eines Spannungsteilers im Emitterkreis dieses Verstärkers von einer anderen Spannung
abgeleitet.