DE812264C - Schaltung mit wenigstens einem Schalter zum Schliessen und Unterbrechen wenigstens einer Leitung, insbesondere fuer Fernmeldeanlagen - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 27. AUGUST 1951

p 26151 VIII a I Bio* D

ist als Erfinder genannt worden

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung mit wenigstens einem Schalter zum Schließen und Unterbrechen wenigstens einer Leitung. Sie hat den Zweck, solche Schaltungen, die z. B. häufig in Fernsprechsystemen verwendet werden müssen, ganz mit elektronischen Mitteln auszubilden.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Schaltung weist das Merkmal auf, daß der in die Leitung eingefügte Schalter aus einer in einer Entladungsröhre angeordneten Schaltbahn zwischen zwei Sekundäremissionsfangelektroden besteht, denen auf galvanischem Wege eine Gleichspannung zugeführt wird, wobei diese Schaltbahn beim Auftreffen der von der Kathode der Entladungsröhre erzeugten Elektronen auf die Sekundäremissionsfangelektroden geschlossen wird.

Die Erfindung wird an Hand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. ι stellt eine Schaltung zum gleichzeitigen ao Schließen und Unterbrechen zweier Leitungen, z. B. der Zweidrahtleitung einer Fernsprechverbindung, dar.

Zwischen den Leitungsteilen i^a und i* sowie zwischen den Leitungsteilen 2^a und 2^b ist eine Schaltbahn 3 bzw. 4 eingeschaltet. Diese Schaltbahnen werden von dem Raum zwischen zwei Fangelektroden 5 und 6 bzw. 5° und 6" gebildet, die Sekundäremissionseigenschaften aufweisen und in einer nicht dargestellten, mit einer Kathode 7 und einigen echematisch dargestellten gitterförmigen Elektroden 8, 8° und 9,9° versehenen Ent-

ladtmgsröhre untergebracht sind. Die Elektroden 8 und 8" sowie die Elektrode g und α" sind hier nicht nur elektrisch leitend verbunden, sondern auch mechanisch als ein Ganzes ausgebildet.
Die Fangelektroden sind galvanisch mittels Widerstände ι ο, 11 bzw. io°, ii^e mit einem Pluspol der Batterie 12 verbunden, während der Minuspol mit der Kathode 7 verbunden ist.

Werden den erwähnten gitterförmigen Elektroden passend gewählte Spannungen zugeführt, so werden die Elektroden 5, 5⁰ und 6, 6" von den von der Kathode 7 erzeugten Elektronenströmen ge^ troffen.

Wird nun z. B. den Klemmen 13" und 13* eine Wechselspannung, z. B. ein Gespräch, zugeführt, so tritt diese Spannung über die Trennkondensatoren 14⁰ und 14* an den Fangalektroden 5 und 5" auf. Die Trenmkondensatoren sollen dabei ausschließlich das Auftreten der Gleichspannung der Batterie 12 in den Leitungsteilen hintanhalten.

Steigt nun z. B. das Potential der Elektrode 5 an, wobei das der Elektrode 5" abfällt, so werden Sekundärelektronen von der Elektrode 6 zur Elektrode 5 wandern, während bei der Schaltbahn 4 Sekundärelektronen von der Elektrode 5⁰ zur Elektrode 6" fließen. Auf diese Weise wird also eine Verbindung zwischen den Leitungsteilen ι" und 1* l)zw. 2" und 2* vermittelt.

Es ist zu bemerken, daß die beiden Elektroden 5 und 6 bzw. 5⁰ und 6° vorzugsweise über Widerstände 10 und 11 bzw. io° und ii^a von gleicher Größe mit der gleichen Gleichspannung verbunden werden müssen, um zu vermeiden, daß eine der Elektroden stets ein höheres Potential hat als die andere, wodurch nur ein Sekundärelektronenstrom in einer einzigen Richtung auftreten könnte. Zur Vermeidung der Verzerrung der zu übertragenden Spannung ist es weiter erwünscht, daß die Sekundäremissionskennlinien der beiden Fangelektroden einer Schaltbahn gleich oder nahezu gleich sind.

Dies bedeutet, daß unter ganz gleich gewählten Bedingungen der Sekundäremissionskoeffizient, d. h. die Anzahl ausgelöster Sekundärelektronen je auftreffendes Elektron, für beide Elektroden gleich groß ist.

Bei der Schaltung nach Fig. 1 ist weiter zwischen jeder Schaltbahn und der Kathode noch eine gitterförmige Elektrode 15" bzw. 15* vorgesehen, die über Widerstände i6° und i6^ft mit einem Pluspol der Batterie 12 verbunden sind.

Die Anordnung einer solchen Elektrode und die ihr zugeführte Spannung sind derart gewählt, daß, wenn z. B. die Fangelektroden 5 und 6 das gleiche Potential haben und die Stromstärke zu einer jeden der Elektroden gleich groß ist, die Stromstärke, infolge der Sekundäremission, zu der Elektrode 15" j gleich dem auf die Elektrode auftreffenden Gesamtstrom ist.

Ist der innere Widerstand der Schaltbahn z. B.

infolge des Vorhandenseins einer Raumladung erhöht, so kann sich unter Zuhilfenahme dieser Elektrode 15" eine Verringerung des inneren Widerstands der Schaltbahn und gleichzeitig eine weniger verzerrte oder unverzerrte Übertragung ergeben, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist.

In Fig. 2 zeigt Kurve 1 die Beziehung zwischen der Sekundäremissionsstromstärke zu oder von der Fangelektrode 6 in Milliampere und den Spannungsunterschied zwischen den Elektroden 6 und 5 in Volt beim Fehlen der Elektrode 15".

Kurve 2 .zeigt die gleiche Beziehung beim Vorhandensein der Elektrode 15" an und Kurve 3 die Beziehung zwischen der Stromstärke zur Elektrode 15° in Milliampere und den Spannungsunterschied V₆-V₅.

Die Kurven sind bei einem Kathodsnstrom von 2 mA aufgetragen, wobei die Elektroden 5 und 6 eine Spannung von 200 V gegenüber der Kathode aufwiesen.

Die ohne Ausgleich des einfallenden Elektronen-Stroms aufgetragene Kurve 1 hat einen flacheren Verlauf als die mit Ausgleich aufgetragene Kurve 2, so daß im letzteren Fall der innere Widerstand der Schaltbahn sich als kleiner erweist, was unter anderem auf die Verringerung der Raumladung zurückzuführen ist.

Außerdem erstreckt sich die zuletzt erwähnte Kurve durch den Ursprung und weist einen längeren geraden Abschnitt als die Kurve 1 auf.

Der Verlauf der Kurve 3 ergibt, daß der Ausgleich des einfallenden Primärstroms von 2 mA nur vollständig erfolgt, wenn die Elektroden 5 und 6 die gleiche Spannung aufweisen. Steigt z. B. das Potential der Elektrode 6 an, so werden auch Sekuhdärelektronen zu dieser Elektrode wandern, wodurch die Anzahl der zur Elektrode 15⁰ wandernden Elektronen sinkt.

Zum Unterbrechen der Verbindung bei der Schaltung nach Fig. 1 wird eine hinreichend negative Spannung z. B. der Steuerelektrode 8, 8° zugeführt. Infolgedessen wird der Elektronenstrom unterdrückt, so daß sich die Schaltbahnen 3 und 4 öffnen. Auf der linken Seite der Schaltung liegt dann nur noch der von dem Leitungsteil i"', dem Trennkondensator 14°, den Widerständen 10 und io°, dem Trennkondensator 14⁶ und dem Leitungsteil 2" gebildete Kreis vor, da bei geöffneten Schaltbahnen diese Bahnen infolge der geringen Kapazität zwischen den Fangelektroden eine sehr hohe Impedanz für Wechselstrom aufweisen.

Der Wert der Widerstände 10, io°, 11 und ii^e soll vorzugsweise groß bemessen werden, da bei geschlossenen Schaltbahnen diese Widerstände einen Sonderverlust ergeben.

Es ist ersichtlich, daß zum Schließen und Unterbrechen nur einer Leitung die Aufnahme einer einzigen Schaltbahn in diese Leitung genügt.

Fig. 3 stellt eine Schaltung zum Schließen und Unterbrechen wenigstens einer von mehreren Leitungen dar. Eine nicht dargestellte, in Form einer Elektronenstrahlröhre ausgebildete Entladungsröhre enthält eine Anzahl von Fangelektrodenpaaren, die Sekundäremissionseigenschaften aufweisen, z. B. 16° und 16*, die je paarweise Schaltbahnen 17 bilden. Die Widerstände 18, durch die diese Elektroden mit dem Pluspol einer Spannungs-

quelle verbunden sind, s-'nd wenigstens paarweise gleich, können jedoch der Finfachheit halber alle gleich bemessen werden. Vor den Schaltbahnen können wieder gitterförmige, den Elektroden 15" und 15* der Fig. 1 entsprechende Elektroden angeordnet werden; sie sind hier aber nicht dargestellt.

JXis Öffnen und Schließen der Schaltbahnen wird unter Zuhilfenahme des Elektronenstrahlbündels 19 durchgeführt, das mit bekannten Mitteln erzeugt und unter Zuhilfenahme eines Ablenkplattenpaars 20 und 21 abgelenkt wird.

Die Ablenkplatte 21 kann z. B. auf einem gleichbleibenden Potential gehalten werden; wenn keine Spannung der Elektrode 20 zugeführt wird, trifft das Bündel in diesem Fall auf die Fangelektrode 22 auf.

Soll nun z. 15. eine Verbindung zwischen den Leitungsteilen 23" und 23* hergestellt werden, die gegebenenfalls wieder über Trennkondensatoren mit den Elektroden der zugehörigen Schaltbahn verbunden sein können, so wird der Ablenkplatte 20 eine solche Spannung zugeführt, daß das Bündel auf (lit; beiden Elektroden dieser Schaltbahn auftrifft.

Eine solche Schaltung eignet sich z. B. vorzüglich für VVählzwecke bei einem selbsttätigen Fernsprechsystem. Dabei wird gewöhnlich ein Gespräch über zwei Leitungen geführt, wobei weiter meist noch eine dritte Leitung für Prüf- und Signalzwecke vorhand-en ist. L^Tm nun drei Leitungen gleichzeitig schließen und unterbrechen zu können, wird eine Elektronenstrahlröhre mit flachem Bündelschnitt verwendet. Das Bündel erstreckt sich dabei in Fig. 3 senkrecht zur Zeichnungsebene über einen gewissen Abstand. Die drei gemeinsam zu öffnenden oder zu schließenden Schaltbahnen werden in diesem Fall in einer zur Zeichnungsebene senkrechten Richtung hintereinander angeordnet, so dal.l bei einer bestimmten Ablenkung des Bündels die Elektroden dieser Schaltbahnen gleichzeitig vom Bündel getroffen werden.

.Anstatt eines flachen Bündels kann auch eine Kathode verwendet werden, bei der drei getrennte Teile als solche wirksam sind, so daß, in einer zur Zeichnungsebene senkrechten Richtung gesehen, drei gesonderte Bündel entstehen, wobei jedes der Bündel auf eines der Fangelektrodenpaare auftrifft.

Wird die Schaltung zum Schließen und Unterbrechen einer einzigen von mehreren Leitungen verwendet, die sämtlich einen Leitungsteil gemeinsam haben, so kann dieser Teil mit einer Elektrode der in Fig. 4 mit 42 bezeichneten Gestalt verbunden werden. In diesem Fall sind am Umfang die mit den anderen Leitungsteilen verbundenen Fangelektroden 43 angeordnet, die gemeinsam mit der Fangelektrode 42 eine der Anzahl der Leitungen entsprechende Anzahl von Schaltbahnen bilden.

Um während der Änderung der Ablenkspannung zu vermeiden, daß eine oder mehrere nicht erwünschte Schaltbalmen geschlossen werden, ist es gemäß einer Ausführungsform der Erfindung empfehlenswert, Mittel vorzusehen, durch die das Elektronenstrahlbündel unterdrückt wird, solange dieses nicht auf die Fangelektroden der erwünschten Schaltbahn gerichtet ist.

Dies ist z. B. unter Zuhilfenahme der Schaltung nach Fig. 3 durchführbar.

Angenommen, daß das Elektronenstrahlbündel auf der Fangelektrode 22 die Ruhelage einnimmt und abgelenkt werden soll, bis die Schaltbahn 24 geschlossen wird.

Dem Punkt 25 wird eine Spannungserhöhung, die mit 26 bezeichnet ist, zugeführt, welche die gewünschte Größe der Ablenkung herbeiführen kann. Diese Spannungserhöhung wird über das Netzwerk 2"], 28, das eine differenzierende Wirkung hat und einen Spannungsimpuls 29 herbeiführt, der in Blockform dargestellten Schaltung 30 zugeführt. Diese Schaltung, die von bekannter Art ist, z. B. eine Triggerschaltung, liefert einen mit 31 bezeichneten Ausgangsspannungsimpuls mit negativen Vorzeichen. Dieser Impuls wird der Steuerelektrode 32 der Elektronenstrahlröhre zugeführt, wodurch das Bündel zeitweise unterdrückt wird.

Gewöhnlich ist das Auftreten des Spannungsimpulses 31 in bezug auf die Spannungsänderungen 26 und 29 etwas verzögert. Die Veränderung der Ablenkspannung an der Platte 20 muß jedoch während der Zeit des Auftretens des Löschimpulses 31 erfolgen. Dies kann bewirkt werden, indem die Spannungsveränderung im Purakt 25 über ein verzögerndes Netzwerk 33 der Ablenkplatte 20 zugeführt wird, wobei die Verzögerung entsprechend der in der Schaltung 30 auftretenden Verzögerung gewählt ist.

Solange die hergestellte Verbindung beibehalten werden soll, wird die Spannung im Punkt 25 konstant gehalten. Für den Zweck der Unterbrechung wird die Spannung auf den ursprünglichen Wert zurückgebracht, wie dies an der Stelle 34 angegeben ist. Dann tritt am Eingang der Schaltung 30 wieder eine Impulsspannung 35 auf, und infolgedessen entsteht erneut eine Sperrspannung für das Elektronenstrahlbündel.

Fig. 5 ist schließlich eine schemätische Teilansicht einer Elektronenstrahlröhre mit magneti- no sehen Ablenkmitteln, bei der zwischen den Schaltbahnen 36 und 37 und der nicht dargestellten Kathode der Röhre eine mit öffnungen 39 und 40 zum Durchlaß des Bündels versehene, plattenförmige Fangelektrode 38 vorhanden ist.

Eine solche Maßnahme ist besonders wertvoll, wenn das Bündel elektrostatisch fokussiert wird und ohne Ablenkung, also in der Ruhelage, gerade scharf an der Stelle 41 der Elektrode 38, also in der Mitte zwischen den beiden Schaltbahnen ist. Infolge der magnetischen Ablenkung sowohl nach der einen als auch nach der anderen Schaltbahn wird das Bündel beim Hindurchfallen durch die öffnungen 39 und 40 zerstreut in die Schaltbahn eintreten, wodurch also bewirkt wird, daß die beiden Fangdektroden einer Schaltbahn getroffen

werden und dennoch eine gewisse kleine Toleranz in der Ablenkung besteht.

Auch bei nichtelektrostatischer Fokussierung und auch bei Schaltbahnen, die einen größeren Abstand von der Ruhelage 41 des Elektronenstrahlbündels haben, bereitet die Anbringung der Elektrode 38 Vorteile, wenn das Bündel nahezu auf der Höhe der Elektrode fokussiert ist, da es dann auf der Höhe der Schaltbahnen 'bereits mehr oder weniger zerstreut ist; denn diese haben größeren Abstand von der Kathode.

Außerdem führen die verschiedenen öffnungen zu einer scharfen Trennung zwischen dem Einfallen und dem Nichteinfallen des Bündels auf die Elektroden einer Schaltbahn, und die benachbarten Schaltbahnen werden abgeschirmt.

Weist die Elektrode 38 ein höheres Potential als die Fangelektroden der Schaltbahnen auf, so kann diese Elektrode außerdem zum Ausgleich der Stromstärke des primär einfallenden Elektronenbündels verwendet werden.

Claims (10)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaltung mit wenigstens einem Schalter zum Schließen und Unterbrechen wenigstens einer Leitung, insbesondere für Fernmeldeanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß der in die Leitung eingefügte Schalter aus einer in einer Entladungsröhre untergebrachten Schaltbahn zwischen zwei Sekundäremissionsfangelektroden besteht, denen auf galvanischem Wege eine Gleichspannung zugeführt wird, wobei die Schaltbahn beim Auftreffen der von der Kathode der Entladungsröhre erzeugten Elektronen auf die Sekundäremissionsfangelektrode geschlossen wird.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundäremissionskennlinien der beiden Fangelektroden einer Schaltbahn gleich oder nahezu gleich sind und diese Fangelektroden über gleiche Widerstände mit der gleichen Gleichspannung gespeist werden.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kathode und den Fangelektroden eine mit einer solchen Gleichspannung gespeiste und derart angeordnete zusätzliche Elektrode vorgesehen ist, daß bei gleicher Stärke der von der Kathode erzeugten Elektronenströme zu beiden Fangelektroden der Elektronenstrom zu dieser zusätzlichen Elektrode gleich oder nahezu gleich der Summe der Stromstärken zu den beiden Fangelektroden ist.

4. Schaltung nach Anspruch 1, 2 oder 3 zum gleichzeitigen Schließen oder Unterbrechen zweier Leitungen, besonders der Zweidrahtleitung eines Fernsprechübertragungssysteins, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Leitungen eine Schaltbahn enthält und diese Schaltbahnen, die in einer Entladungsröhre mit einer einzigen Kathode untergebracht sind, unter dem Einfluß verschiedener von der Kathode erzeugter Elektronenströme geschlossen werden, wobei diese Elektronenströme durch wenigstens elektrisch verbundene Steuergitter gesteuert werden.

5. Schaltung nach Anspruch 1, 2 oder 3 zum Schließen und Unterbrechen wenigstens einer von mehreren Leitungen, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Leitungen eine Schaltbahn enthält und alle Schaltbahnen in einer in Form einer Elektronenstrahlröhre ausgebildeten, mit Ablenkmitteln versehenen Entladungsröhre untergebracht sind, wobei das Schließen einer Schaltbahn durch das unter Zuhilfenahme dieser Ablenkmittel vorgenommene Richten des Elektronenstrahlbündels auf die Fangelektroden der betreffenden Schaltbahn erfolgt.

6. Schaltung nach Anspruch 5 zum Schließen und Unterbrechen einer einzigen von mehreren Leitungen, die alle einen einzigen Leitungsteil gemein haben, der mit einer derart ausgebildeten Fangelektrode verbunden ist, daß zwischen dieser Elektrode und den mit den anderen Leitungsteilen verbundenen Elektroden eine der Zahl der Leitungen entsprechende Anzahl von Schaltbahnen gebildet wird.

7. Schaltung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, durch welche das Elektronenstrahlbündel während einer Veränderung der Ablenkung unterdrückt wird.

8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung zur Ablenkung des Elektronenstrahlbündels über ein verzögerndes Netzwerk den Ablenkelektroden der Elektronenstrahlröhre und auch einer Schaltung zur Erzeugung einer Impulsspannung mit negativer Polarität und die Ausgang&spannung dieser Schaltung einem Steuergitter der Elektronenstrahlröhre zugeführt wird.

9. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Schaltbahnen in einer in Form einer Elektronenstrahlröhre ausgebildeten, mit magnetischen Ablenkmitteln versehenen Entladungsröhre untergebracht sind und zwischen jeder Sdhaltbahn und der Kathode eine plattenförmige, mit einer öffnung zum Durchlaß des Bündels versehene Elektrode vorhanden ist.

10. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile der Leitung, in die eine Schaltbahn eingefügt ist, je über einen Kondensator imit der zugehörigen Sekundäremissionsfangelektrode dieser Schaltbahn verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Q 1334 8.