DE834149C

DE834149C - Elektronenroehren-Schaltung

Info

Publication number: DE834149C
Application number: DEN1160A
Authority: DE
Original assignee: National Research Development Corp UK
Current assignee: National Research Development Corp UK
Priority date: 1949-06-22
Filing date: 1950-06-23
Publication date: 1952-03-17
Also published as: FR1021789A; BE496285A; US2651717A; CH306488A; GB670043A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Röhrenschaltungen, die eine Anzahl stabiler Betriebszustände besitzen und die mittels eines in geeigneter Weise zugeführten Impulszeichens von einem stabilen Betriebszustand in einen anderen stabilen Betriebszustand umgesteuert werden können. Solche Glühkathodenröhrenumsteuerschaltungen, die zwei stabile Betriebszustände besitzen, sind bekannt. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, Umsteuerschaltungen dieser allgemeinen Bauart darzustellen, die drei bzw. mehr stabile Betriebszustände besitzen. Solche Schaltungen, die beispielsweise drei stabile Gleichgewichtszustände besitzen, finden in Binärziffermaschinenschaltungen Anwendung, in welchen die Ziffern ο und 1 durch Impulszeichen entgegengesetzter Polarität dargestellt werden, während die Abwesenheit eines Impulszeichens an einer Zifferstelle eine Störung des Gerätes anzeigt.

Um eine Umsteuerschaltung zu erhalten, die eine Mehrzahl stabiler Betriebszustände aufweist, werden bei der vorliegenden Erfindung bestimmte Eigenschaften von Verstärkerschaltungen angewandt, in welchen spannungsabhängige bzw. nichtlineare Rückkopplungsschleifen enthalten sind, die nur innerhalb bestimmter Bereiche des Spannungspegels des Ausgangszeichens wirksam sind.

Gemäß einem Erfindungsmerkmal ist eine mindestens drei stabile Betriebszustände aufweisende elektrische Umsteuerschaltung vorgesehen, die aus einem direkt gekoppelten Verstärkungsglied, dessen Ausgangsimpulse eine bekannte Beziehung zu ihren Eingangsimpulsen haben, und zwei positiv wirkenden

Rückkopplungsschleifen besteht, die so geschaltet sind, daß sie in Abhängigkeit von Ausgangsimpulsen mit zwei verschiedenen Arbeitspegeln, die über und unter einem Ausgangsnennpegel liegen, eine positiv wirkende Rückkopplung ergeben, wodurch die Schaltung mittels eines Eingangszeichens so betrieben werden kann, daß dieselbe entsprechend einem Ausgangspegel, der zwischen den genannten Grundarbeitspegeln liegt bzw. entsprechend Ausgangspegeln, ίο die über dem oberen bzw. unter dem unteren der genannten Grundarbeitspegel liegen, einen innerhalb einer Mehrzahl stabiler Betriebszustände annimmt.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal sind eine weitere positiv wirkende Rückkopplungsschleife, die so geschaltet ist, daß sie in Abhängigkeit von einem Ausgangsimpuls, ausgehend von einem ihm zugeordneten Primärarbeitspegel, wirksam wird, der über dem oberen der genannten Grundarbeitspegel liegt, und eine negativ wirkende Rückkopplungsschleife vorgesehen, die so geschaltet ist, daß sie, wenn der Ausgangsimpuls einen ihm zugeordneten Sekundärausgangspegel, welcher zwischen dem oberen Grundausgangspegel und dem genannten Primärausgangspegel liegt, erreicht, der in diesem Augenblick wirksamen, positiv wirkenden Rückkopplungsschleife entgegenwirkt.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal ist bzw. sind eine oder mehrere weitere positiv wirkende Rückkopplungsschleifen, die so geschaltet sind, daß sie in Abhängigkeit von Ausgangsimpulsen an einem noch höher liegenden, ihnen zugeordneten Primärausgangspegel bzw. mehreren fortschreitend höher gestaffelten, ihnen zugeordneten Primärausgangspegeln wirksam werden und eine ebenso große Anzahl weiterer negativ wirkender Rückkopplungsschleifen vorgesehen, deren Schaltung so ist, daß dieselben bei einem bzw. mehreren Sekundärarbeitspegel bzw. -pegeln wirksam werden, deren jeder zwischen zweien der genannten Primärarbeitspegeln liegt. Jede Rückkopplungsschleife wirkt so, daß sie die algebraische Summe der bereits in der Schaltung befindlichen Rückkopplungen übersteigt, d. h. die Einbeziehung einer positiven Rückkopplungsschleife in die Schaltung erfolgt so, daß die Summe derselben über die ganze Schaltung größer als 1 ist, während die Einbeziehung einer negativen Rückkopplungsschleife in die Schaltung so erfolgt, daß die Gesamtsumme der Rückkopplung über die ganze Schaltung kleiner als 1 ist.

Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal ist eine zumindest drei stabile Betriebszustände aufweisende elektrische Umsteuerschaltung vorgesehen, die aus einer direkt gekoppelten Verstärkerschleife, deren Ausgangsimpulse in bekannter Beziehung zu ihren Eingangsimpulsen stehen, ferner aus mindestens zwei positiv wirkenden Rückkopplungsschleifen, die so geschaltet sind, daß sie in Abhängigkeit von Ausgangsimpulsen an fortschreitend höher gestaffelten, ihnen zugeordneten Primärarbeitspegeln wirksam werden, die alle über einem Nennausgangspegel liegen, und einer bzw. mehreren negativ wirkenden Rückkopplungsschleifen besteht, die so geschaltet sind, daß sie an einem bzw. mehreren Sekundärarbeitspegeln wirksam werden, die so liegen, daß jeweils ein Sekundärarbeitspegel zwischen zwei danebenliegenden Primärarbeitspegeln liegt.

Es ist klar, daß die verschiedenen vorher im einzelnen erwähnten Primär- und Sekundärarbeitspegel ebensogut auch so gelegt werden können, daß diese sowohl unter als auch über dem Nennausgangspegel liegen.

Das Wesen der Erfindung wird aus der nachfolgenden Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die Zeichnung gegeben ist, klarer verständlich, die sich auf eine erfindungsgemäße Umsteuerschaltung bezieht, die im wesentlichen zwei direkt gekoppelte, hintereinandergeschaltete Verstärker und eine kontinuierlich positiv wirkende Rückkopplungsschleife besitzt, die zwischen dem Ausgang des zweiten Verstärkers und dem Eingang des ersten Verstärkers liegt. Die Anwesenheit des zweiten Verstärkers ist für die Wirksamkeit der Erfindung im Prinzip nicht wesentlich; derselbe ist jedoch als praktisches Hilfsmittel in Form eines Phasenumkehrers vorgesehen, um das positiv rückgekoppelte Zeichen bei einem geeigneten Gleichstrompegel zu erhalten.

Fig. ι zeigt ein Blockschema der Umsteuerschaltung.

Af₁ und Af₂ sind direkt gekoppelte, phasenumkehrende Verstärker, deren jeder mit einen negativ wirkenden Kopplungsscheinwiderstand Zx ausgestattet ist; der Ausgangspunkt P des Verstärkers M₁ ist mit dem Eingang des Verstärkers M₂ über einen Ausgangsscheinwiderstand Zx verbunden. Die positiv wirkende Rückkopplung wird dadurch erhalten, daß der Ausgangspunkt Q des Verstärkers M₂ mit dem Eingang des Verstärkers M₂ über Scheinwiderstände Zy₁, Zy₂, Z'y_x und Z'y₂ verbunden ist. Diese Scheinwiderstände ergeben spannungsabhängige, positiv wirkende Rückkopplungsschleifen, wobei die Größe der Scheinwiderstände von der Ausgangsspannung Q abhängig ist; sie können hinsichtlich ihres Wertes in Abhängigkeit von der Spannung am Punkt Q entweder eine endliche oder eine unendliche Größe annehmen; die positiv wirkenden Rückkopplungsschleifen können als spannungsverzögert angesehen werden. Spannungsverzögerte negativ wirkende Rückkopplungsscheinwiderstände Zx₁, Zx₂, Z'X₁ und Z¹X₂ sind zwischen den Ausgang und den Eingang des Verstärkers Af₁ geschaltet. no

Es wird nunmehr erläutert, was passiert, wenn die Scheinwiderstände Zy₁, Zy₂, Z'y\ und Z'y₂ unendlich groß sind. Der weitere Kopplungsscheinwiderstand Zx ist so gewählt, daß er im Vergleich mit dem Ausgangsscheinwiderstand des Verstärkers M₁ einen hohen Wert hat und daß er die ursprünglich in diesem Verstärker herrschenden Bedingungen nicht verändert. Die Verstärker Af₁ und M₂ sind so konstruiert, daß unter diesen Bedingungen die Widerstände Zx₁, Zx₂, Z¹X₁ und Z'X₂ unendlich groß sind und über den Kopp- 120 ■ lungsscheinwiderstand Zx kein Strom in den Verstärker Af₂ hineinfließt. Dies entspricht einem stabilen Zustand, nämlich dem Ruhezustand. W'enn dem Verstärker Af₁ ein Eingangszeichen zugeführt wird, welches die Spannung am Punkt P verändert und welches die Spannung am Punkt Q infolgedessen um einen

wesentlichen Betrag verändert, wird in Zy₁, Zy₂, Z'y_x und ZJy₂ ein endlicher Scheinwiderstand wirksam werden. Es wird angenommen, daß die Spannung am Punkt Q sich in positiver Richtung verändert hat und daß als Ergebnis dessen der Scheinwiderstand Zy₁ einen endlichen Wert annimmt. In diesem Fall wird eine durchgehende Rückkopplungsschleife über den ganzen Stromkreis gebildet; durch geeignete Wahl der Werte Zx, Zy₁ und durch entsprechende Wahl

ίο des Verstärkungsgrades der Verstärker kann die Gesamtverstärkung über die Schleife positiv und größer als ι gemacht werden. Die Spannung bei Q wird infolgedessen durch die Rückkopplungswirkung der Schaltung weiter positiv getrieben und die Spannung am Punkt Q wird sich, wenn keine Maßnahme getroffen wird dies zu verhindern, in derselben Richtung ändern, bis der eine oder andere der Verstärker, wenn die Spannung bei Q sich an dem neuen Pegel stabilisiert hat, übersteuert ist. In der gleichen Weise kann ein mit Hilfe eines geeigneten Eingangszeichens ausgelöster erstmaliger negativläufiger Spannungswechsel bei Q die Schaltung durch die Rückkopplungswirkung über den Scheinwiderstand Z'y_x in einen stabilen Zustand versetzen, in welchem die Spannung bei Q in bezug auf den Ruhepegel einen negativen Pegel einnimmt.

Dieser Vorgang wird jedoch begrenzt, bevor eine Übersteuerung der Verstärker eintritt, um die Ausgangsspannungspegel in den umgesteuerten Stabilitätszuständen der Schaltung genau festzulegen. Diese Begrenzung wird durch eine der weiteren negativ wirkenden, spannungsabhängigen Rückkopplungsimpedanzen Zx₁, ZX₂, Z¹X₁ und Z'χ ₂ erreicht, die jeweils dann einen endlichen Wert annimmt, wenn sich die Spannung am Punkt P um einen gegebenen Betrag ändert. Die Scheinwiderstände Zx₁ und Zx₂ sind so gewählt, daß dieselben einen endlichen Wert annehmen, wenn die Spannung am Punkt P sich um einen gegebenen Betrag in einer Richtung geändert hat, während die Scheinwiderstände Z¹X₁ und Z'X₂ so gewählt sind, daß dieselben im Fall einer Spannungsänderung einer bestimmten Größe in umgekehrter Richtung wirksam werden. Die auf diese Weise ausgelöste negativ wirkende Rückkopplung vermindert den Verstärkungsgrad des Verstärkers Af₁ in einem genügenden Ausmaß, um den Gesamtverstärkungsgrad kleiner als 1 zu machen; eine weitere Änderung der Spannung am Punkt P bzw. Q wird infolgedessen verhindert, und die Schaltung ist in diesem Zustand vollkommen stabil.

Die Wirkungsweise der in der Fig. 1 dargestellten Schaltung wird nunmehr unter Bezug auf Fig. 2 beschrieben. Die Scheinwiderstände Zx₁, Zx₂ und Zy_x, Zy₂ wirken bei Ausgangspegeländerungen in einer Richtung, während die anderen Scheinwiderstände Z¹X₁, Z'x₂, Z'y_x und Z'y₂ im Fall von Ausgangsp'egeländerungen in entgegengesetzter Richtung wirksam werden.

Fig. 2 stellt die Änderung des sich ergebenden Rückkopplungsstromes i am Eingang des ersten Verstärkers M₁ dar, wenn die Ausgangsspannung Vp durch die Zuführung eines Eingangszeichens, welches als Strom betrachtet werden kann, der dem Eingangspunkt zugeführt bzw. von diesem abgeführt wird, zum Eingang des Verstärkers Af₁ veranlaßt wird, sich zu ändern. Die Spannung Vp wird hinsichtlich ihrer Größe proportional und hinsichtlich ihrer Richtung entgegengesetzt dem Vorzeichen der Ausgangsspannung am Punkt Q gerichtet sein; eine dieser Spannungen kann dazu benutzt werden, den umgesteuerten Zustand der Schaltung anzugeben und infolgedessen die statische Form der mittels der Schaltung aufgezeichneten Nachricht darzustellen.

Wie oben beschrieben, besteht ein stabiler Zustand der Schaltung dann, wenn der Eingangsstrom gleich O ist und Vp sich an einem Nennausgangspegel befindet, der als einem Nulleingang entsprechend festgelegt ist, und der in diesem Beispiel gleich O ist, da die negativ wirkenden Rückkopplungsimpedanzen Zx₁, Zx₂, Z¹X₁, Z'x₂ und die positiv wirkenden Rückkopplungsimpedanzen Zy₁, Zy₂, Zy₁ und Z'y₂ auf Grund der sich aus der Rückkopplung ergebenden Gittervorspannungen, die dazu benutzt werden, die Arbeitsspannungen dieser Schleifen festzulegen, in der Tat unendlich groß sind. Ein Eingangs- bzw. Zeichen- 8g strom !,„, der nunmehr jdem Eingang zugeführt wird, wird einen Rückkopplungsstrom i_jb auslösen, der in der Rückkopplungsschleife fließt und den Eingangsstrom neutralisiert. Dieser Zustand hält an, solange der Verstärkungsgrad des Verstärkers sehr hoch ist. Dieser Rückkopplungsstrom wird in diesem Zustand der Schaltung nur durch den Rückkopplungsscheinwiderstand fließen und in diesem einen Spannungsabfall Zx ij_b auslösen, der sich als endlicher Wert von Vp darstellt.

Die Beziehung zwischen deni Strom i_ib und der Spannung Vf folgt nunmehr der Linie O-A in Fig. 2 und besteht weiter, bis Vp den Wert Vp₁ erreicht, d. h. den oberen Grundarbeitspegel. Die Spannung am Punkt Q, welche über dem Arbeitspegel des Schein-Widerstandes Z^₁ liegt, ist dann gleich —Vp₁. Der gesamte Rückkopplungsstrom if_b teilt sich nun zwischen den Scheinwiderständen Zx und Zy₁. Der Rückkopplungsstrom durch den Scheinwiderstand Zy₁ hat jedoch eine entgegengesetzte Richtung zu demjenigen, der durch den Scheinwiderstand Zx fließt, wobei beide von dem Punkt Q abgeleitet sind und wobei der Scheinwiderstand Zy₁ einen kleineren Wert aufweist als der Scheinwiderstand Zx und die Wirkung so sein wird, als wenn eine" positiv wirkende Rück- no kopplung stattfinden würde, so daß die Beziehung zwischen Vp und i_}b nunmehr der Kurve AB folgt, deren Neigung sich aus der Addition des Kurvenastes OA zu dem fallenden Ast der punktierten Kurve AB ergibt, die die Änderung des Rückkopplungsstromes im Scheinwiderstand Zy₁ mit der Spannung darstellt.

Das Ansteigen der Größe Vp von Vp₁ aus entlang der Kurve A B erfolgt durch Aufschaukelung selbsttätig und wird sich infolgedessen so lange fortsetzen, iao bis am Punkt B die Sekundärarbeitsspannung Vp₂ des Scheinwiderstandes Z^₁ erreicht wird, worauf der Scheinwiderstand Z^₁ zur Wirkung kommt, und zwar parallel zu Zx und Zy₁. Die Änderung des Rückkopplungsstromes in Zx₁ mit der Spannung folgt der ias punktierten Kurve b. d. Die Wirkung dieses zu den

Scheinwiderständen Zx und Zy₁ hinzugefügten Scheinwiderstandes ist die, daß der Kurve Rückkopplungsstrom — Spannung eine noch mehr positive Neigung gegeben wird. Beim Nichtvorhandensein irgendeiner Änderung des Stromes »,·„ findet der ganze Übergang von A über B und C zum Punkt S sprungartig statt, was dieselbe Wirkung hat, als wie wenn die Änderung längs der punktierten Linie ^4-S des Diagramms stattfinden würde. Am Punkt S sind die Zustände wiederum stabil, wobei dieselben durch einen Gleichgewichtszustand zwischen dem Eingangsstrom t,„ und dem Gesamtrückkopplungsstrom ij_b gekennzeichnet sind. Wenn dieser Zustand erreicht ist, und wenn i_in weiterhin erhöht wird, so daß iß den Punkt D erreicht, entsprechend Vp = Vp₃, wird die Primärarbeitsspannung Vp₃ des Scheinwiderstandes Zy₂ erreicht, und es findet ein weiterer Sprung statt, der den Scheinwiderstand Zx₂ zur Wirkung bringt und der in der Schaltung die Zustände auslöst, die am Punkt T der

ao Kurve herrschen.

Wenn nun andererseits mit dem Zustand der Schaltung, der durch den Punkt S gekennzeichnet ist, begonnen wird, wird i_in erhöht, und if_b und Vp folgen der durch die LinieD-B dargestellten Beziehung,

as bis am Punkt B die Arbeitsspannung des Scheinwiderstandes Zx₁ durchlaufen ist, in umgekehrter Richtung, so daß dieses Scheinwiderstandsschleifenstück unwirksam wird. Die Zustände der Schaltung wechseln nun sprunghaft auf diejenigen, die durch den Punkt U der Kurve dargestellt sind, wobei die Vorgänge beim Übergang von A nach S gleich dem oben beschriebenen Vorgang sind, während jedoch in diesem Fall sich die Wirkung daraus ergibt, daß die Rückkopplungsschleifen nacheinander wirken können.

Der soeben beschriebene negativläufige Vorgang kann auf den positivläufigen Vorgang ausgedehnt werden, wobei jede Stufe in der negativläufigen Folge durch die Einschaltung der im negativen Sinn rückbeeinflußten Impedanzteile Z¹X₁, Z'X₂, Z'y_x und Z'y₂ dargestellt wird.

Es ist zu sehen, daß die Schaltung fünf stabile Zustände umfaßt, die durch die positiv geneigten Linienzüge C F' E', D' C B', A'OA₁ BCD und EFG gekennzeichnet sind. Innerhalb jedes dieser Bereiche werden die in der Schaltung ausgelösten Zustände durch den Wert des Eingangsstromes i_in bestimmt, der größenordnungsmäßig gleich dem Strom y_b und diesem entgegengesetzt gerichtet ist. Damit die Schaltung als Umsteuerschaltung arbeitet, ist Vorsorge getroffen, daß jeder dieser Bereiche den Zustand iß gleich O mit einschließt, so daß bei Abwesenheit eines Umschaltimpulses die Schaltung in irgendeinem der den Punkten F', C, O, C und F der Kurve entsprechenden Zustände stabil sein wird. Jeder dieser Punkte stellt einen Wert von Vp dar, der den betreffenden stabilen Zustand kennzeichnet. Entsprechende Veränderungen des Eingangsstromes können, wie oben angegeben, die Schaltung Von irgendeinem dieser stabilen Zustände in irgendeinen anderen Zustand derselben versetzen.

Bei einer Schaltung dieser Art ist es in vielen Fällen ratsam, den Zustand O in bezug auf über dem Ruhepegel liegende Zustände als Normalzustand zu behandeln, auf welchen die Schaltung nach Gebrauch zurückgeführt wird. Es kann auf diese Weise erreicht werden, daß die Schaltung aus jedem Zustand, in welchem sie sich gerade befinden kann, durch Außerbetriebsetzung der Rückkopplungsschleife Q in diesen Nullzustand zurückversetzt wird. _%

Eine Ausführung des Systems nach Fig. 1 in der Praxis ist in Fig. 3 dargestellt. Die beiden direkt gekoppelten Verstärkerstufen werden durch Röhren V₁ und V₃ gebildet; mit diesen Röhren hängen Kathodenverstärkerstufen F₂ und V₄ zusammen, die jeweils bei niedrigem Scheinwiderstand Ausgangsimpulse aus den Verstärkerstuien zur Verfügung stellen. Die Kathodenspannungen der Röhren V₂ und F₄ rühren von einer geeigneten negativen Potentialquelle her, während die Kathoden der Röhren F₂ und F₄ die Ausgangspunkte bilden, von welchen die Spannungspegel, die mittels der Umsteuerschaltung erzeugt werden, abgegriffen werden. Dem Verstärker F₁ wird über den Widerstand R 6, der die Kathode der Röhre F₂ mit dem Gitter der Röhre F₁ koppelt, eine direkte negativ wirkende Rückkopplung gegeben; eine gleiche direkte negativ wirkende Rückkopplung stellt der Widerstand R ig in bezug auf den Verstärker V₃ dar. Die spannungsabhängigen, positiv wirkenden Rückkopplungsschleifen werden dadurch gebildet, daß das Gitter von F₁ über Dioden D₃ und D₄ mit Punkten verbunden ist, die geeignete Gleichspannungspotentiale aufweisen und deren Potential sich im gleichen Rhythmus wie die Kathodenspannung der Röhre F₄ ändert. Für die Verstärkerstufe F₁ bilden Dioden D₁ und D₂, die das Gitter der Röhre F₁ mit an entsprechenden Gleichspannungen liegenden Punkten verbinden, deren Potential sich gleichzeitig mit demjenigen der Röhre F₂ ändert, spannungsabhängige, positiv wirkende Rückkopplungsschleifen. Der Ausgang der Verstärkerstufen F₁ und F₂ ist mit dem Eingang der Verstärkerstufen F₃ und F₄ über einen Widerstand R 13 verbunden.

Im Ruhezustand ist die Spannung an der Kathode der Röhre F₂ (Punkt P der Fig. 1) im wesentlichen dieselbe wie die Spannung am Gitter der Röhre V₁, die sich beispielsweise auf —2VoIt einstellen wird. In gleicher Weise wird sich die Gitterspannung der Röhre V₃ ebenso auf etwa —2 Volt einstellen, und es wird infolgedessen kein Strom durch den Kopplungswiderstand R 13 fließen. Keine der beiden Dioden wird infolgedessen leiten.

Wenn ein endlich kleiner Strom + Δ Ι nunmehr dem Gitter der Röhre F₁ zugeführt wird, wird die Kathodenspannung der Röhre F₂ sich um einen Betrag — R 6 · Δ I ändern, um diese Änderung auszugleichen. Die sich daraus an dem Kopplungswiderstand R 13 ergebende Potentialdifferenz wird infolgedessen das Zufließen eines Stromes von

— R6- Δ I

R 13

zum Gitter der Röhre F₃ zur Folge haben, der seinerseits wieder in der Kathode von V₄ eine Spannungs-

(+ R6- Δ I) ■ R ig , , ,,,

änderung von hervorrufen wird.

Wenn die Widerstände R 6, R 13 und R 19 unter sich größenordnungsmäßig gleich sind, werden die Spannungen der Kathoden von F₂ und F₄ sich infolgedessen im Gegentakt ändern. Wenn der Spannungsabfall Δ I ■ R ία. die Sperrspannung am Widerstand R 24 (5 Volt) überschreitet, die der Diode D₄ zugeführt wird, wird dieselbe leitend, und der Strom wird in positiv wirkendem Rückkopplungssinn zum Gitter der Röhre F₁ fließen. Wenn die Anordnung so getroffen wird, daß der Widerstand R 21 in der positiv wirkenden Rückkopplungsschleife gleich ¹I₁₀Rb ist, dann wird unter diesen Bedingungen der Verstärkungsgrad von der Kathode der Röhre F₄ zur Kathode der Röhre F₂ gleich 10 sein. Dies bedeutet, daß in diesem Fall ein positiver Verstärkungsgrad vorhanden ist, der, über die ganze Schaltung gemessen, größer als 1 ist, und daß die Spannung an der Kathode von F₄ infolgedessen fortfährt, sich in positiver Richtung zu ändern, und die Spannung an der Kathode von F₂ fortfährt, sich in negativer Richtung zu ändern. Diese Änderung setzt sich fort, bis die Spannungsänderung an der Kathode der Röhre F₂ die Sperrspannung am Widerstand R 12 (etwa 30 Volt) übersteigt und die Diode D₁ veranlaßt wird, leitend zu werden. Der Verstärkungsgrad der Stufen F₁ und F₂ wird dann beträchtlich vermindert, und die positive Rückkopplungswirkung wird abgestoppt, wobei sich die Schaltung in einem stabilen Zustand befindet.

Wenn ursprünglich dem Gitter der Röhre F₁ ein negativer Strom zugeführt worden wäre, würde eine ähnliche Wirkung eingetreten sein, jedoch würde in diesem Fall die Diode D₃ leitend geworden sein, woraus sich eine positiv wirkende Rückkopplung ergeben hätte, wenn die an dem Widerstand R 27 anliegende Sperrspannung durch die negative Ausschwingung der Kathodenspannung der Röhre F₄ überstiegen worden wäre, und die Diode D₂ würde leitend geworden sein, wodurch eine Rückkopplungsbegrenzung erzielt worden wäre, wenn die Spannung an der Kathode von F₂ sich in genügendem Maße in positiver Richtung geändert haben würde, um die Sperrspannung am Widerstand R 9 zu übersteigen. Wenn die Schaltung auf einen der oben beschriebenen Zustände umgesteuert ist, kann dieselbe durch Unterbrechung der positiven Rückkopplungsschleife in derselben Weise in ihren Ruhestand zurückgeführt werden. Die Unterbrechung der positiv wirkenden Rückkopplungsschleife kann in einfacher Weise dadurch erzielt werden, daß über entsprechende Dioden der Kathode der Diode D₃ ein positiver und der Kathode der Diode D₄ ein negativer Impuls zugeführt wird. Natürlich wird nur einer dieser Impulse notwendig sein, um die Rückkopplungsschleife zu uriterbrechen, jedoch wird die gleichzeitige Zuführung beider Impulse sicherstellen, daß die Schaltung ohne Rücksicht auf ihren jeweiligen Schaltzustand in ihren ursprünglichen Zustand zurückversetzt wird.

Die Art, in welcher die Schaltung durch Stromzuführung zum Gitterkreis der Röhre F₁ umgesteuert wird, ist in Fig. 3 nicht angegeben; in der Praxis ist es einfacher, die Schaltung in einer Richtung durch Zuführung eines negativen Spannungsimpulses zum Gitter der Röhre F₁ umzusteuern und die anderen Zustände durch Zuführung eines negativen Spannungsimpulses zum Gitter der Röhre F₃ zu schalten. Diese Vorgänge sind insofern leicht ausführbar, als zwei Umsteuerröhren, üblicheiweise Trioden, vorgesehen sind, deren Anoden jeweils mit den Gittern der Röhren F₁ und F₃ verbunden sind. Die Gitter dieser Röhren werden normalerweise gut unterhalb einer Vorspannung gehalten, die ihrem ausgeschalteten Zustand entspricht, beispielsweise auf —50 Volt gegen Erde, jedoch wird die Vorspannung, wenn das Umschalten der Schaltung gewünscht wird, durch einen geeigneten Schaltimpuls angehoben. Die Umschaltwirkung wird durch Zurückführung der Kathodenspannung der umschaltenden Röhren auf geeignete Potentiale gesteuert. Die Anordnung wird so getroffen, daß die Kathodenspannung einer der Röhren auf beispielsweise — 30 Volt gegen Erde zurückgeführt wird, während die Kathodenspannung der anderen Röhre auf beispielsweise 4- 30 Volt gegen Erde zurückgeführt wird, wenn die Umschaltung in einer Richtung gewünscht wird. S₅

Wenn die Umsteuerröhren sodann mit ihren Gittern durch denselben zugeführte Impulse geschaltet werden, wird nur die Röhre leiten, deren Kathodenspannung auf —30 Volt zurückgeführt ist; dies wird bewirken, daß das Gitter der Röhre F₁ bzw. das der mit derselben verbundenen Röhre F₃ negativ wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektrische Umsteuerschaltung mit mindestens drei stabilen Betriebszuständen, die eine direkt gekoppelte Verstärkerschaltung enthält, deren Ausgang eine bekannte Beziehung zu ihrem Eingang hat, dadurch gekennzeichnet, daß sich in derselben mindestens zwei positiv wirkende Rückkopplungsschleifen befinden, die so geschaltet sind, daß sie in Abhängigkeit von Ausgangsimpulsen an zwei verschiedenen Grundarbeitspegeln, die jeweils über und unter einem Nennausgangspegel liegen, eine positiv wirkende Rückkopplung ergeben, wodurch die Schaltung mittels eines Eingangszeichens so gesteuert werden kann, daß sie einen von einer Anzahl stabiler Betriebszustände entsprechend einem Ausgangspegel annimmt, der zwischen den genannten Grundarbeitspegeln liegt bzw. entsprechend einem Ausgangspegel, der über dem oberen bzw. unter dem unteren der genannten Grundarbeitspegel liegt.

2. Elektrische Umsteuerschaltung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in derselben eine weitere positiv wirkende Rückkopplungsschleife vorgesehen ist, die so geschaltet ist, daß sie in Abhängigkeit von einem Ausgangsimpuls an einem demselben zugeordneten Primärarbeitspegel, der über dem unteren der genannten Grundarbeitspegel liegt, wirksam wird, und daß außerdem eine negativ wirkende Rückkopplungsschleife vorgesehen ist, deren Schaltung so ist, daß sie der positiv wirkenden Rückkopplungsschleife entgegenwirkt, wenn der Ausgang einen ihm zugeordneten Arbeitspegel erreicht, der zwischen dem

oberen Grundarbeitspegel und dem genannten Primärarbeitspegel liegt, wodurch die Schaltung mittels eines Eingangszeichens so gesteuert werden kann, daß sie einen von einer Anzahl stabiler Betriebszustände annimmt, die jeweils einem Ausgangspegel entsprechen, der zwischen den genannten Ausgangspegeln liegt bzw. mehreren Ausgangspegeln entsprechen, die unter dem unteren Grundarbeitspegel liegen bzw. einem Ausgangspegel entsprechen, der zwischen dem Sekundärarbeitspegel und dem genannten Primärarbeitspegel liegt bzw. Ausgangspegeln entsprechen, die über dem genannten Primärarbeitspegel liegen.

3. Abwandlung der Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärarbeitspegel und der Sekundärarbeitspegel jeweils so liegt, daß beide unter dem unteren Grundarbeitspegel liegen, wodurch die Schaltung mittels eines Eingangszeichens so gesteuert werden kann, daß sie einen von einer Anzahl stabiler Betriebszustände annimmt, die jeweils einem Ausgangspegel entsprechen, der zwischen den genannten Grundarbeitspegeln liegt bzw. mehreren Ausgangspegeln entsprechen, die über dem genannten oberen Grundarbeitspegel liegen bzw. einem Ausgangspegel entsprechen, der zwischen dem Sekundärausgangspegel und dem Primärarbeitspegel liegt bzw. mehreren Ausgangspegeln entsprechen, die unter dem genannten Primärarbeitspegel liegen.

4. Elektrische Umsteuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere weitere positiv wirkende Rückkopplungsschleifen vorgesehen sind, deren Schaltung so ist, daß sie in Abhängigkeit von Ausgangsimpulsen an einem noch höheren, ihnen zugeordneten Primärarbeitspegel bzw. fortschreitend höher gestaffelten, ihnen zugeordneten Primärarbeitspegeln wirksam werden und daß eine ebenso große Zahl weiterer negativ wirkender Rückkopplungsschleifen vorgesehen ist, die so geschaltet sind, daß sie an einem oder mehreren Sekundärarbeitspegel bzw. -pegeln in Tätigkeit kommen, deren jeder zwischen zweien der genannten Primärarbeitspegel liegt, wodurch die Schaltung durch ein Eingangszeichen so gesteuert werden kann, daß dieselbe einen von einer Anzahl stabiler Betriebszustände annimmt, der jeweils einem Ausgangspegel entspricht, der zwischen den genannten Grundausgangspegeln liegt bzw. der mehreren Ausgangspegeln entspricht, die unter dem unteren Grundausgangspegel liegen bzw. mehreren Ausgangspegeln entspricht, die zwischem jeden Sekundärarbeitspegel und dem nächsthöheren Primärarbeitspegel liegen bzw. einem Ausgangspegel entspricht, der über dem höchsten Primärarbeitspegel liegt.

5. Abwandlung der Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Primärarbeitspegel und die genannten Sekundärarbeitspegel unter dem unteren Grundarbeitspegel liegen, wodurch die Schaltung mittels eines Eingangszeichens so gesteuert werden kann, daß dieselbe einen von einer Anzahl stabiler Zustände annimmt, der jeweils einem Ausgangspegel entspricht, der zwischen den genannten Grundausgangspegeln liegt bzw. mehreren Ausgangspegeln entspricht, die über dem oberen der genannten Grundausgangspegel liegen bzw. mehreren Ausgangspegeln entspricht, die zwischen jedem der Sekundärarbeitspegel und dem nächstniedrigeren Primärarbeitspegel liegen bzw. der einem Ausgangspegel entspricht, der unter dem untersten Primärarbeitspegel liegt.

6. Elektrische Umsteuerschaltung mit zumindest drei stabilen Betriebszuständen, bestehend aus einer direkt gekoppelten Verstärkerschaltung, deren Ausgang eine bekannte Beziehung zu ihrem Eingang hat, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei positiv wirkende Rückkopplungsschleifen, die so geschaltet sind, daß sie in Ab- hängigkeit von Ausgangsimpulsen an fortschreitend höher gestaffelten, ihnen zugeordneten Primärarbeitspegeln wirksam werden, die alle über einem Nennausgangspegel liegen, und daß eine oder mehrere negativ wirkende Rückkopplungsschleifen vorgesehen sind, die so geschaltet sind, daß sie an einem oder mehreren Sekundärarbeitspegeln wirksam werden, die so liegen, daß jeweils ein Sekundärarbeitspegel zwischen je zwei benachbarten Primärarbeitspegeln liegt, wodurch die Schaltung mittels eines Eingangszeichens so gesteuert werden kann, daß dieselbe einen von einer Anzahl stabiler Betriebszustände annimmt, der jeweils einem Ausgangspegel entspricht, der unter dem unteren bzw. untersten der genannten Primärarbeitspegel liegt bzw. der einem Ausgangspegel entspricht, der zwischen jedem der Sekundärarbeitspegel und dem nächsthöheren Primärarbeitspegel liegt bzw. der einem Ausgangspegel entspricht, der über dem höheren der bzw. dem höchsten der Primärarbeitspegel liegt.

7. Abwandlung der elektrischen Umsteuerschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärarbeitspegel und der oder die Sekundärarbeitspegel alle so liegen, daß dieselben unter dem genannten .Nennausgangspegel liegen, wodurch die Schaltung mittels eines Eingangszeichens so gesteuert werden kann, daß sie einen von einer Anzahl stabiler Betriebszustände annimmt, der jeweils einem Ausgangspegel entspricht, der über dem höheren der bzw. dem höchsten der Primärarbeitspegel liegt bzw. der einem Ausgangspegel entspricht, der zwischen jedem der Sekundärarbeitspegel und dem nächstniedrigeren der Primärarbeitspegel liegt bzw. der einem Ausgangspegel entspricht, der unter dem unteren der bzw. dem untersten der Primärarbeitspegel liegt.

8. Elektrische Umsteucrschaltung nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere weitere negativ wirkende Rückkopplungsschleifen vorgesehen sind, die so geschaltet sind, daß sie wirksam werden, wenn der Ausgang einen Pegel erreicht, der über (und/oder unter) dem bzw. den von dem genannten Nennausgangspegel am wei-

testen entfernt liegenden Arbeitspegel bzw. -pegeln liegt, an welchem eine positive Rückkopplungsschleife wirksam wird, wodurch dieser positiv wirkenden Rückkopplung entgegengewirkt wird und ein Endzustand in Form eines oder mehrerer stabiler Ausgangspegel hergestellt wird.

9. Elektrische Umsteuerschaltung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Verstärkerschaltung eine lineare, negativ wirkende Rückkopplungsverstärkerschaltung enthält, wobei die genannte positiv wirkende Rückkopplungsschleife bzw. -schleifen (und die negativ wirkende Rückkopplungsschleife bzw. -schleifen) eine stetige Rückkopplung sicherstellen.

10. Elektrische Umsteuerschaltung nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Verstärkerschaltung eine erste Verstärkerstufe (M₁) und eine zweite Verstärkerstufe (M₂) enthält, die über einen Kopplungsscheinwiderstand (Zx) in Serie geschaltet sind und daß weitere Kopplungsscheinwiderstände (ebenfalls Zx), deren jeder größenordnungsmäßig diesem Scheinwiderstand (Zx) angeglichen ist, jeweils zwischen die Ausgänge und Eingänge jeder Verstärkerstufe geschaltet sind, wodurch das Potential am Schaltungsausgang der ersten Verstärkerstufe (M₁) in bezug auf den Schaltungseingang und das Potential am Schaltungsausgang der zweiten Verstärkerstufe (M₂) in bezug avf den Schaltungseingang größenordnungsmäßig gleich und hinsichtlich des Vorzeichens entgegengesetzt gerichtet gemacht wird.

11. Elektrische Umsteuerschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die genannte erste Verstärkerstufe (M₁) als auch die genannte zweite Verstärkerstufe (M₂) aus je einer Glühkathodenverstärkerstufe (F₁ bzw. F₃) und einer Kathodenfolgestufe (F₂ bzw. V₄) besteht, wobei jede Kathodenfolgestufe (F₂ bzw. F₄) je eine niederohmige Rückkopplungsschleife (R6, R5 usw.) enthält.

12. Elektrische Umsteuerschaltung nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten positiv wirkenden Rückkopplungsschleifen nur unter bestimmten' Bedingungen leitende Glieder (Zy₁, Zy₂, Z'y\, Z'y₂) enthalten, deren jedes so gesteuert wird, daß es dann in Tätigkeit kommt, wenn der ihm zugeordnete Ausgangsarbeitspegel durchgelassen wird.

13. Elektrische Umsteuerschaltung nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten negativ wirkenden Rückkopplungsschleifen nur unter bestimmten Bedingungen leitende Glieder (Zx₁, Zx₂, Z¹X₁, Z'x₂) enthalten, deren jedes so gesteuert wird, daß es dann in Tätigkeit kommt, wenn der ihm zugeordnete Sekundärausgangsarbeitspegel durchgelassen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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