DE907533C - Schaltung zum Umsetzen eines in einem veraenderlichen Potential bestehenden Signalkriteriums in den binaeren Kode von n Elementen, insbesondere fuer Rechenmaschinen - Google Patents

Description

S. 175)

AUSGEGEBEN AM 25. MÄRZ 1954

St 3989 Villa/21 α¹

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Umsetzen eines in einem veränderlichen Potential bestehenden Signalkriteriums in den binären Kode von η Elementen, insbesondere für elektronische Rechenmaschinen.

Eine derartige Schaltung, jedoch unter Verwendung von Relais, ist durch die niederländische Patentschrift 6o 297 bekannt. Diese an sich bekannte Schaltung ist jedoch infolge der Trägheit der Relais nicht verwendbar in elektronischen Rechenmaschinen und in Systemen für Impuls-Kode-Modulation. Bei den letztgenannten Systemen sind einige Vorrichtungen für den beabsichtigten Zweck bekanntgeworden, welche besonders konstruierte Elektronenstrahlröhren benutzen (Bell System Technical Journal, January 1948). In Schaltungen mit normalen Elektronenröhren wird eine bestimmte Zeit für die erwünschte Kodeumsetzung benötigt.

Der Zweck der Erfindung ist, eine Schaltung mit normalen Elektronenröhren zu schaffen. Gegenüber Spezialelektronenstrahlröhren ergibt sich hierdurch der Vorteil, daß in diesen Schaltungen die Zahl der Binärkodenelemente nicht beschränkt ist. Anderer-

seits erzielt man im Gegensatz zu den bekannten ' Schaltungen mit normalen Elektronenröhren den Vorteil, daß die Einstellgeschwindigkeit nur von den Eigenschaften der Röhren - der Schaltung abhängt und daß mit einfachen Mitteln eine stabile Kodeeinstellung bei einer leicht veränderlichen Signalspannung erzielt wird.

Ein weiterer Vorteil ist die Umkehrbarkeit der Schaltung, d. h. es kann eine Umsetzung von einem ίο linearen Kode in einen binären und umgekehrt stattfinden.

Demgemäß ist für die erfindungsgemäße Schaltung zum Umsetzen eines in einem veränderlichen-Potential bestehenden Signalkriteriums in den binären Kode von η Elementen und umgekehrt wesentlich, daß eine Reihe von η analogen Abteilungen vorgesehen ist, die aus einer Kippschaltung von zwei Röhren bestehen, die in dem leitenden Zustand gleiche Anodenströme führen und ao wobei die Anode der einen Röhre über einen Anodenwiderstand direkt mit der Zuführungsleitung einer Anodenspannungsquelle, während die Anode der anderen Röhre über einen Spannungsteiler mit dieser Zuführungsleitung verbunden ist, *5 wobei die Abzweigung des Spannungsteilers als Anodenspannungszuführungsleitung für die Röhren einer folgenden Abteilung dient, während der Verbindungspunkt des Anodenwiderstandes der ersten Röhre und des besagten Spannungsteilers über einen hochohmigen Widerstand mit dem Steuergitter der zweiten Röhre derselben Abteilung verbunden ist, so daß, wenn das allen Abteilungen gemeinschaftlich zugeführte Signalpotential einen derartigen Wert hat, daß der Leitungszustand der beiden Röhren umkippt, keine elektrische Rückwirkung auf vorhergehende Abteilungen erfolgt, sondern am Abzweigpunkt des Spannungsteilers eine Spannungsänderung auftritt, welche eine für alle folgenden Abteilungen gleiche Spannungsände-♦o rung des Steuergitters der zweiten Röhre zur Folge hat, wodurch der Leitungszustand der Röhren all dieser folgenden Abteilungen zurückkippt, und zwar derart, daß, wenn die Signalspannung zwischen den äußersten der besagten 2" Werte verändert wird, alle 2" möglichen Variationen des Leitungszustands der Röhren der Abteilungen durchlaufen werden, wobei die Spannungsänderungen am Anodenspeisepunkt der letzten Abteilung der Signalspannüng proportional sind, wenn sich die Widerstände der aufeinanderfolgenden Abteilungen entsprechend der Beziehung 2" : 2^η~^χ :... = 8:4:2:1 verhalten.

Die Steuerung der Kippschaltungen kann dadurch erfolgen, daß die Signalspannung dem Steuergitter der einen kippenden Röhre zugeführt wird und die durch den leitenden Zustand der vorangehenden Abteilungen bestimmte Vergleichsspannung dem Steuergitter der anderen kippenden Röhre einer Abteilung zugeführt wird.

Es ist auch möglich, die Signalspannung und die Vergleichs spannung als einander entgegenarbeitende Effekte dem Steuergitter der einen kippenden Röhre zuzuführen und das Steuergitter der anderen Röhre dieser Abteilung auf einer festen Spannung zu halten. Weiter werden Mittel angegeben, um die kippende Wirkung eines Röhrenelements in einer praktisch idealen Weise verlaufen zu lassen.

Mit einer Hilfsschaltung kann man eine vollkommen stabile Kodeeinstellung erzielen, die nach Fortfall des Signalkriteriums besteheribleibt.

Indem man in einer besonderen Weise den kippenden Effekt der Röhrenelemente benutzt, kann ebenso eine stabile Kodeeinstellung auf Signalspannungen erzielt werden, die nicht mehr als einen zuvor bestimmten festen Betrag aufwärts oder abwärts abändern. Dazu wird während der Kodeeinstellung die Signalspannung um diese Beträge vermehrt und vermindert.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Schaltbilder, die nur dasjenige zeigen, das für die Erläuterung der Erfindung notwendig ist, näher erörtert.

Fig. ι zeigt eine Kodierungsschaltung mit individueller Gittersteuerung;

Fig. 2 gibt die Kippschaltungscharakteristik der Röhren der Elemente wieder;

Fig. 2 a gibt die Kippschaltungscharakteristik von Fig. 2 zu ihrer näheren Erläuterung wieder;

Fig. 3 zeigt eine Kodierungsschaltung mit kombinierter Gitter Steuerung der Elemente;

Fig. 4 zeigt die \^rerwenduhg einer Verstärker-Schaltung in einem Element;

Fig. 5 zeigt eine Stabilrsierschaltung; Fig. 6 gibt eine Wiedergabeschaltung von linearen Kodes in binäre Kodes wieder.

Die Schaltung für das Umsetzen einer Spannungsindikation in einen binären Kode von η Elementen enthält η Elementarschaltungen, von denen in Fig. 1 drei gezeichnet sind, z. B. das M-. das M-I- und das κ-2-Element. Die Elementarschaltungen sind alle im Prinzip gleich, ausgenommen die Dimensioniierung der Widerstände. Die Röhren in allen Elementarschaltungen (Abteilungen), die ähnliche Funktionen erfüllen, tragen denselben Index. Der erste Buchstabe der Bezeichnung gibt die Abteilung an, in der man den Unterteil, also die Röhren der zugeordneten Abteilung, finden kann. Ein derartiges Bezeichnungsverfahren hat man auch für die Widerstände gewählt. Die Signalleitung, auf die das in binären Elementen zu analysierende Signalkriterium gegeben wird, wird an dem X-Punkt angeschlossen..

Wie bereits eingangs erwähnt, ist der Zweck der Erfindung, eine Schaltung mit normalen Elektronenröhren zu schaffen, und zwar eine solche, in welcher das Signalkriterium in einem bestimmten binären Kode und umgekehrt statisch gezwungen stattfindet und die Einstelldauer möglichst kurz ist. Hierbei ist unter statisch gezwungen zu verstehen, daß, wenn an Punkt X in Fig. 1 eine bestimmte Spannung gelegt wird, jede Abteilung elektrisch in einen bestimmten Zustand kommen wird. Dieser Zustand wird aufrechterhalten, solange die Spannung am Punkt X aufrechterhalten wird. Wird die Spannung weggenommen, so wird jede Abteilung in den Ausgangszustand zurückkehren, und zwar im Gegensatz zu der Wirkung eines bistabilen

Multivibrators, wo die Abteilung nur beim ersten Auftreten der Spannung am Eingang anspricht und darauf eine Stellung annimmt, welche weiter von dieser Spannung unabhängig ist und die sich nicht verändert, wenn die Spannung am Eingang weggenommen wird.

Die Steuergitter aller Röhren B₁ der Schaltung siind mitdem Punkt X verbunden. DieSteuergitter der Roh renJ3₂ sind allemdteinem zugehörigen Spannungsteiler Ri-R₆ verbunden, der diesen Steuergittern eine derart hohe, in bezug auf die Steuerleitung positive Spannung erteilt, daß diese Röhren sich beim Auftreten der Signalruhespannung alle in dem leitenden und alle Röhren B₁ sich in dem nichtleitenden Zustand befinden. Die Schaltung einer Abteilung enthält weiter noch eine dritte Röhre B_s, deren Anode mit den Kathoden der zugehörigen Röhren B₁ und B₂ verbunden ist. Diese Röhre S₃ ist mit einem Kathodenwiderstand R₅ versehen, der in Zusammenwirkung mit dem Spannungsteiler R₈-R₉ den Totalstrom durch diese Röhre konstant hält. Bei den Röhren B₁ und B₂ sind gegenseitig Schirmgitter und Anode durchgeschaltet, was zur Folge hat, daß sich entweder die eine oder die andere Röhre in dem leitenden Zustand befindet. Der Wechsel in der Leitfähigkeit der beiden Röhren B₁ und B₂ findet statt, wenn das Steuergitter der Röhre, die sich in dem nichtleitenden Zustand befindet, in Hinsicht auf das Steuergitter der im leitenden Zustand sich befindlichen Röhre um einen kleinen, aber festen Betrag Vj₁ positiv wird.

Die Kippcharakteristik dieses Unterteils ist in Fig. 2 angegeben.

Wenn z. B. zur Vereinfachung der Erklärung die Signalspannungen mit 1 Volt Differenz gewählt werden und die Spannung V^ + 0,2 Volt ist, während die. Signalruhespannung auf Erdpotential genommen wird, dann bilden die Signalspannungen die Reihe + 1 bis + 7 Volt. Die Spannung des Punktes CP₁ der »-2-Abteilung C beträgt in dem gewählten Zahlenbeispiel + Va Volt, so daß, wenn die Spannung des Punktes X vom Erdpotential bis zum ersten Signalkriterium von + 1 Volt zunimmt, die Leitfähigkeit der Röhren CB₁ und CB₂ sich ändert. Dies hat infolge der Gleichheit der Anodenströme keine Folgen in dem Leitungszustand der Röhren vorhergehender Abteilungen.

Die Vergleichsspannung des Punktes BP₁ des M-i oder hier der i?-Abteilung betrug +1 ViVoIt, so daß der Leitungszustand des Röhrenpaares BB₁ und BB₂ auf dem ersten Signalkriterium von + ι Volt nicht wechseln konnte. Das zweite Signalkriterium von + 2 Volt läßt die Röhre BB₁ in den leitenden Zustand kommen. Dieser Wechsel in der Leitfähigkeit der Röhren BB₁ und BB₂ hat abermals keine Folgen in den vorhergehenden Abteilungen, wohl aber in allen folgenden (n-2, «-3 usw.).

Die Spannung des Punktes CP₁ erhält einen höheren positiven Wert, weil der Anodenstrom der Röhre BB₂ Null geworden ist. Dies verursacht eine Zunahme der Spannung von allen Punkten P₁ aller folgenden Abteilungen mit 2 Volt. Der Punkt Cf₁ erhält dadurch eine Spannung von ± 2V2 Volt. Hierdurch kommt die Röhre CB₂ wieder in den leitenden Zustand. Dies hat keine Folgen im Zustand der Röhren der vorhergehenden Abteilungen. Ein Zuwachs der Signalspannung bis auf 3 Volt führt einen neuen Wechsel in der Leitfähigkeit der Röhren CB₁ und CB₂ herbei, während die Röhren BB₁ und BB₂ in demjenigen Leitungszustand bleiben, wie dieser beim zweiten Signalkriterium war.

Der Leitungszustand der Röhren B₁ und B₂ der «-Abteilung, in Fig. 1 der Abteilung A, kann infolge eines der drei ersten Signalkriterien nicht abgeändert werden, weil die Spannung des Punktes AP₁ + 3V2 Volt beträgt. Das vierte Signalkriterium von ± 4 \⁷olt bringt die Röhre AB₂ in den nichtleitenden und die Röhre AB₁ in den leitenden Zustand. Dies verursacht die Zunahme der Spannung des Punktes AP, und zwar derart, daß die Spannung des Punktes P₁ aller folgenden Abteilungen mit 4 Volt zunimmt bis + 5V2 Volt für die Abteilung B und + 4V2 Volt für die Abteilung C. Dies bringt die Röhren B₂ dieser Abteilungen wieder in den leitenden Zustand.

In gleicher Weise kehrt sich der Leitungszustand der Röhren CB₁ und CB₂ wieder beim fünften Signalkriterium von 5 Volt um. Hierbei bleibt der Leitungszustand der Röhren der Elemente A und B wie für das vierte Signalkriterium.

Infolge eines weiteren Zuwachses der Signalspannung bis auf 6 und 7 Volt erhält man die noch fehlenden \⁷'ariationen der Leitungszustände der Röhren der verschiedenen Abteilungen. Beim siebenten Signalkriterium hat der Leitungszustand aller Röhrenpaare in bezug auf den beschriebenen Ausgangszustand gewechselt. Umgekehrt kann ohne weiteres auch der erzielte Zustand beim siebenten Signalkriterium als Ausgangszustand benutzt werden.

Die Anzahl Abteilungen der Schaltung kann unter passender Abänderung der verschiedenen Widerstände ausgedehnt werden, indem man der in Fig. ι gezeichneten Schaltung gleiche Abteilungen zur rechten Seite hinzufügt.

Die Schaltung gemäß Fig. 1 hat noch eine Eigenschaft, welche vor allem bei der Anwendung in Impuls-Kode-Modulation-Systemen von beson- n₀ derem Nutzen ist. Die Amplitude des Sprechstroms wird in dergleichen Systemen in einem bestimmten Augenblick auf Größe geprüft und in einem binären Kode einer bestimmten Anzahl Abteilungen, die für normale kommerzielle Telephonie sieben betragen kann, umgesetzt. Diese Amplitude kann alle Werte zwischen Null und einem zuvor bestimmten Maximum annehmen. Bei der Umsetzung einer Amplitude in einem binären Kode kann es also vorkommen, daß diese in der Nähe der Wirkungsigrenze iao eines der Abteilungen liegt oder infolge einer geringen Variation dieser Spannung diese Wirkungsgrenze während der Sendung dieses Kodes vorbeigeht. Die Schaltung nach Fig. 1 beugt innerhalb bestimmter Grenzen der Abänderung der geprüften Sprechstromamplitude dergleichen Fehlern vor, in-

dem man in bei der Fig. ι nicht angegebener Weise die Signalspannung, bevor die Sendung des eingestellten Kodes stattfindet, mit einem Betrag von höchstens + und — V_k Volt abändert. Wenn die Signalspannung gerade einen derartigen Wert hat, daß die Steuergitterspannungen der Röhren B₁ und B₂ einer bestimmten Abteilung einander gleich sind, dann wird der Leitungszustand der beiden Röhren bei der Abänderung der ίο Signalspannung mit einem Betrag, der höchstens ± V_k ist, unverändert bleiben. Die Stellung von allen Schaltelementen ist dann beständig, solange die Signalspannung über einen Betrag von nicht mehr als Vj. zu- oder abnimmt. Es ist nämlich bei der bisherigen Beschreibung von Fig. ι vorausgesetzt worden, daß die Spannung an den Punkten CP_x, BP₁ und AP₁ jeweils +VaVoIt, +1V₂VoIt und + 3Va Volt beträgt. Bei der Betrachtung der zweiten Abteilung sei vorausgesetzt, daß die Einao gangsspannung am Punkt X von 1 Volt (Punkt E in Fig. 2 a) bis auf rVaVolt (Punkt L) zugenommen hat. Jetzt haben die Gitter der beiden Röhren BB₁ und BB₂ die gleiche Spannung, weshalb nichts geschieht. Es geschieht auch noch nichts, wenn die Spannung des Punktes X mit einem kleineren Betrag als V_h zu- oder abnimmt; desgleichen geschieht auch in den anderen Abteilungen nichts.

Wenn die Signalspannung um einen zwischen Null und V₁. liegenden Betrag V_m niedriger als die Vergleichsspannung dieser Abteilung (Fig. 2) ist, so wird infolge der Herabsetzung der Signalspannung um den Betrag Vj₁ der Leitungszustand der Röhren B₁ und B₂ dieser Abteilung sich ändern, wenn sich die Röhre B₁ in dem leitenden und die Röhre B₂ in dem nichtleitenden Zustand befindet. Es wird dann eine größere Beständigkeit der Leitungszustände der Röhren erzielt, weil die Signalspannung nach dieser Einstellung um einen Betrag Vj₁ + V_m zunehmen muß, um wieder eine Änderung im Leitungszustand in derselben Abteilung zu bewirken, während eine -Änderung im Leitungszustand der anderen Röhrenelemente nur auftreten kann, wenn die Signalspannung um einen Betrag abnimmt, der dem kleinsten Unterschied zwischen zwei Vergleichsspannungen V% von verschiedenen Röhrenelementen, gesteigert um V_k —V_m (Fig. 1), gleich ist.

Die Röhrenschaltung einer Abteilung nimmt infolge der Änderung der Signalspannung um einen Betrag ± V_k auch den beständigsten Leitungszustand ein, wenn die Signalspannung außerhalb der Kippgrenzen einer Abteilung liegt.

Wenn man bei der Stabilitätsbetrachtung nur mit einer Abnahme der Signalspannung während des Kodierungsprozesses zu rechnen braucht, kann die Stabilität noch größer werden, indem man die Signalspannung während der Kodierung mit einem Spannungsbetrag zwischen V₁. und 2 V_k abnehmen läßt.

So Die Grundschaltung nach Fig. 1 beruht auf der Tatsache, daß die Kathodenspannung der Röhren I B₁ und B₀ gleichsam mit derjenigen Röhre mitläuft, j welche die höchste positive Steuergitterspannung | ; hat. Die eine Röhre, B₂, kann also, abhängig von dem Leitungszustand der vorhergehenden Ab-J teilungen, eine ganze Reihe von Vergleichs^ ^: spannungen für die Röhre B₁ anzeigen, wobei die Röhre B₃ für die Konstanterhaltung des Stromes, welcher gegebenenfalls durch den betreffenden Widerstand R₃ fließt, notwendig ist.

Eine Variation der Schaltung nach Fig. 1 ist in Fig. 3 dargestellt worden. Die Vergleichsspannung, die von der über den Widerstand R₃ der vorigen Abteilung erhaltenen Anodenspannung abgeleitet ; wird, ebenso wie die Signalspannung werden über hohe Widerstände R₆ und R₇ mit dem Steuergitter der Röhre B₂ in der Weise verbunden, daß zur Erzielung der Kippwirkung der beiden Röhren B₁ und B₂ das Steuergitter der Röhre B₁ mit einem hochohmigen, aus Widerständen i?₈ ! und R₉ bestehenden Potentiometer, das von einer Abzweigung des Schirmgitterwiderstandes R₁ der Röhre B₂ gespeist wird, verbunden ist.

Um die für beide Röhren notwendige Gleichheit ■ der Anodenströme in dem leitenden Zustand zu j sichern, sind die Fanggitter der beiden al's Pent-] ode ausgeführten Röhren B₁ und B₂ mit einstellbaren Abzweigungen des Spannungsteilers R₁₁ verbunden.

Die Wirkung der Abteilung nach Fig. 3 wird nunmehr wie folgt beschrieben: Wenn für die Signalruhespannung z. B. Erdpotential gewählt wird, während die Spannungskriterien um 2 Volt voneinander differieren, dann wird, sofern sich alle Röhren B₂ bei der Signalruhespannung in leitendem Zustand befinden, die Röhre B₁ bei der Signalruhespannung eine negative Steuergitterspannung von V2 Volt in bezug auf das Steuergitter der Röhre B₂ haben.

Um mit Sicherheit den Leitungszustand der Röhren B₁ und B₂ wechseln zu lassen, muß die totale Steuerspannung der Röhre B₁ in Hinsicht auf die Steuergitterspannung der Röhre B₂ ¹^VoIt positiv sein, was bei gleichen Widerständen R₆ und R₇ bedeutet, daß die Abänderung der Signalspannung 2 Volt betragen soll, und zwar in negativem Sinne. Hierbei wird vorausgesetzt, daß die Widerstände R₆ und R₁ aller Abteilungen so hochohmig sind, daß eine Abänderung der Signal spannung keine Abänderung der Potentiale der no Kopplungspunkte der Widerstände R₃ herbeiführt, und umgekehrt, daß eine Abänderung der Potentiale dieser Punkte keine Rückwirkung auf die Signalspannung hat.

Die Abänderung der Signalspannung von Erd- 115-potential nach —2 Volt führt keine Änderung des Leitungszustands in anderen als in der Abteilung C herbei; auch hat die Änderung des Leitungszustands der Röhren B₁ und B₂ dieser Abteilung infolge der Gleichheit der Anodenströme dieser Röhren keine Rückwirkung auf die vorhergehenden Abteilungen,

Ein Zuwachs der Signalspannung bis auf —4 Volt bringt die Röhre B₂ der Abteilung B in den nichtleitenden und die Röhre B₁ in den leitenden Zustand. Die Steuergitterspannung der

Röhre BB₁ ist von den Widerständen BR₈ und BR₉ derart eingestellt, daß das Steuergitter der Röhre BB₂ bei der — 4-Volt-^JSignalspannung in bezug auf das Steuergitter der Röhre BB₁ ¹Zz Volt negativ wird.

Indem Signalruhezustand ist das Steuergitter der Röhre BB₂ ιVaVoIt positiv in bezug auf das

Steuergitter der Röhre BB₁.
Die Spannung des Punktes BP₂ wird dadurch,

ίο daß die Röhre BB₂ auf das zweite 4-Volt-Signalkriterium nichtleitend wird, gleichfalls um 4VoIt positiver, so daß die Steuerspannung der Röhren B₂ aller folgenden Abteilungen einer Abänderung unterliegt. Die Steuerspannung der Röhre CB₂ kommt wieder auf Erdpotential (die Signalruhespannung), so daß die Röhre CB₂ wieder in den leitenden und die Röhre CB₁ in den nichtleitenden Zustand zurückkehrt.

Das dritte Signalkriterium von —6 Volt führt keine Änderung in dem Leitungszustand der Abteilung B mehr herbei. Der Leitungszustand der Röhren der Abteilung C ändert sich wieder, so daß sich beim dritten Signalkriterium die Röhren B₁ der Abteilungen B und C im leitenden

»5 Zustand befinden.

Der leitende Zustand der Röhren der Abteilung A kann erst auf dem vierten Signalkriterium von —8 Volt sich ändern. Bei der Signalruhespannung hat das Steuergitter der Röhre AB₂ eine Spannung von + 3V2 Volt in bezug auf das Steuergitter der Röhre AB₁, so daß bei einer Signalspannung von —8 Volt und gleichen Widerständen R₆ und R₇ die Steuergitterspannung der Röhre AB₂ entsteht, welche in bezug auf die der Röhre AB₁ VsVoIt negativ ist.

Die Spannung des Punktes AP₁ wird infolge des Wechsels in der Leitfähigkeit der Röhren AB₁ und AB₂ um 8 Volt mehr positiv, so daß die Steuergitterspannung der Röhren BB₂ und SC₂ um 4 Volt positiver wird. Das Steuergitter der Röhre BB₂ wird dadurch 1V2 Volt positiv in bezug auf das Steuergitter der Röhre BB₁, während das Steuergitter der Röhre CB₂ in bezug auf das Steuergitter der Röhre CB₁ Vz Volt positiv wird. Der Leitungszustand der Abteilungen B und C stimmt für das vierte Signalkriterium mit der Signalruhestellung überein. Die Steuergitterspannungen dieser Abteilungen stimmen gleichfalls damit überein.

Das fünfte Signalkriterium von —10 Volt verursacht wieder die Rückkehr der Röhre CB₁ in den leitenden Zustand, während der Leitungszustand der Abteilungen^ und B unverändert bleibt, bis im siebenten Signalkriterium alle Röhren B₁ in den leitenden und alle Röhren B₂ in den nichtleitenden Zustand gekommen sind. Umgekehrt kann auch dieser letzte Zustand als Signalruhezustand betrachtet werden, wobei die Signalkriterien als positive Spannungen in bezug auf den neuen Signalruhezustand genommen werden müssen. Ebenso wie dies für die Schaltung der Fig. ι der Fall war, kann das Signalkriterium auch als eine Spannung aus einer kontinuierlichen Reihe zwischen Null und · einem bestimmten Maximalwert gegeben werden, welcher in der für diese Figur schon beschriebenen Weise wieder ein stabiles Kodekriterium liefern kann.

Die Kippschaltungen nach den Fig. 1 und 3 können mit den meisten Röhren nicht derart ausgeführt werden, daß die Kippcharakteristik von Fig. 2 hinsichtlich der Beständigkeit des Anodenstromes der Röhren an die Kippgrenzen genügend angenähert wird. Wenn nämlich die Spannung am Punkt X (Fig. 1) von ο auf 1 Volt gesteigert wird (von A bis E in Fig. 2 a), so wird am Punkt D die Röhre CB₁ von dem nichtleitenden in den leitenden Zustand übergehen; zugleich geht die Röhre CB₂ von dem leitenden in den nichtleitenden Zustand über. Der Arbeitspunkt wird sich dann von A über B, C, D, E, F nach G bewegen. Wenn nun die Spannung am Punkt X von 1 Volt bis auf ο abnimmt, so wird sich der Arbeitspunkt über G, F, H, B nach A bewegen (Fig. 2 a). Es hängt von den Röhren ab, inwieweit eine Annäherung an diese Kennlinie erfolgt. Weiterhin ist es die Absicht, zur Vermeidung von totem Gang den Teil BD in Fig. 2 a so eng wie möglich zu machen, um dadurch die Schaltelemente bei Spannungszunahme D und bei Spannungsabnahme H möglichst dicht zusammenzubringen. Im beschriebenen Fall liegt zwischen diesen beiden Schaltmomenten bzw. zwischen diesen beiden Grenzen eine Spannung von 2 F^oIt. Durch Verwendung der ersten Röhre als Verstärkerröhre werden nun diese Grenzen schneller überschritten, womit ein genügend kleiner toter Gang erhalten wird.

In der Fig. 4 ist die Schaltung nach Fig. 3 mit einer Verstärkerröhre B₄ erweitert worden. Die Kathode dieser Röhre ist z. B. mit Erde, die Anode über den Widerstand R₁₅ mit dem positiven Pol einer Anodenspannungsquelle verbunden, während das Steuergitter einerseits über den Widerstand R₇ mit dem Signalleiter nnd andererseits über den Widerstand! R₆ mit dem Anodenspeisepunkt der diesbezüglichen Abteilung verbunden ist. Die Anode der Röhre B_i gibt mittels des Spannungsteilers i?_le R₁₇ die verstärkte Totalsteuerspannung an das Steuergitter der Röhre B₂ weiter. Sowohl mit der Prinzipschaltung nach Fig. ι als auch mit derjenigen nach Fig. 3 kann no man in dieser Weise eine für alle praktischen Zwecke genügend scharfe Kippcharakteristik erhalten.

Die Prinzipschaltung nach Fig. 3 hat in bezug auf diejenige nach Fig. 1 den Vorteil, daß die Kippwirkungen der verschiedenen Röhrenschaltungen stets unter denselben Umständen stattfinden, und nicht bei einer willkürlich hohen Kathodenspannung der Röhren B₁ und B₂. Dadurch kann eine genauere und beständigere Einstellung des Ganzen erzielt werden. Ein Nachteil, der jedoch weniger von Bedeutung ist, liegt in der Tatsache, daß die Eingangsspannungen der Schaltung nach Fig. 3 zum Erzielen der gleichen Wirkung wie in Fig. 1 zweimal so hoch sein müssen. Indem man der Schaltung nach Fig. 5 eine Reihe von

Abteilungen nach einem der vorhergehenden Schaltbilder hinzufügt, kann eine vollkommen stabile Kodeeinstellung auf dem ursprünglichen Signalkriterium erzielt werden, welche nach Fortfall des Signalkriteriums aufrechterhalten bleibt.

Die Fig. 5 zeigt die Reihenschaltung der Widerstände i?₃ von »-Abteilungen, einen Spannungsteiler R₁, der zwischen dem letzten Widerstand R₃ und dem negativen Pol der Batterie geschaltet ist, eine Röhre B₅, die je nach den Umständen mit einem Anodenwiderstand R₂ und bzw. oder einem Kathodenwiderstand i?₄ versehen ist, während nach Bedarf ein hochohmiger, mit der Anode verbundener Ausgangswiderstand R₅ oder ein hochohmiger, mit der Kathode verbundener Ausgangswiderstand R₆ angebracht worden ist. Der Ausgang dieser Schaltung über den Widerstand R₀ wird mit der Signalleitung aus Fig. 1 verbunden, während bei Anwendung der Schaltung nach Fig. 5 auf der Prinzipschaltung nach Fig. 3 der Ausgang über den Widerstand R₅ mit der Signalleitung dieser Schaltung verbunden werden muß. Die Spannungsvariation am Ende der Reihenschaltung der Widerstände R₃ ist in 2" einzelnen Sprüngen der Signalspannung proportional. Der Anzapfungspunkt des Spannungsteilers R₁ ändert sich dieser Spannungsvariation proportional. Mittels der bezeichneten Röhrenschaltung wird am Ausgang über den Widerstand R₀ eine Spannung erzeugt, die der Signalspannung gleich ist, wenn diese in 2" unterschiedenen Werten gegeben wird, wie das für die Prinzipschaltung nach Fig. 1 nötig ist, während am Ausgang R₅ die gleiche Spannung eingestellt werden kann, wie dies für die Prinzipschaltung nach Fig. 3 nötig ist.

Die Signalspannung wird bei den Schaltungen der Fig. 1 und 3 in einer relativ niederohmigen Weise erzeugt. Die Kodierung wird eingestellt, und die Hilfsvorrichtung nach Fig. 5 gibt über den hochohmigen Widerstand R₅ oder R₆ eine Haltespannung zurück, die dem Nominalwert der Signalspannung für die betreffende Kodeeinstellung der Kodierschaltung gleich ist.

Wie schon aus der Bemerkung für Fig. 5 hervorgeht, eignen sich die erfindungsgemäßen Schaltungen zugleich zum Zurückführen einer binar kodierten Spannung auf die ursprüngliche Spannung. Die Spannungsabänderung am Ende der Widerstandsreihe R₃ bezeichnet auf einem bestimmten Maßstab die Schwingweite der Signalspannung.

Hiermit ist die Spannung am Punkt CP₂ von Fig. ι gemeint. Wenn die Spannung am Punkt X mit i-Volt-Schritten von ο bis auf 7"VoIt zunimmt, so nimmt die Spannung am Punkt CP₂ in 2-Volt-Schritten bis auf 14 Volt zu.

In Fig. 3 soll die Spannung am Punkt X in 2-Volt-Schritten von ο bis auf —14 Volt abnehmen. Die Spannung am Punkt CP₂ ändert sich dann in 2-Volt-Schritten um einen Betrag von 14VoIt₁

In der Schaltung von Fig. 3 ist der Maßstab zur Bezeichnung der Schwingweite der Signalspannung mit ι : ι angenommen. Eine ununterbrochen verlaufende Siignalspannung kann selbstverständlich nur .auf eine der 2ⁿ einzelnen, gegenseitig um einen gleichen Betrag verschiedenen Spannungen zurückgeführt werden.

In Fig. 6 hat man eine Wiedergabeschaltung für die Zusammensetzung der ursprünglichen Signalspannung aus einem binären Kode gezeichnet. Die Schaltung ist geeignet, um von einer Empfangsvorrichtung, welche einen in zeitlicher Reihenfolge eingehenden binären Kode zerlegt, gesteuert zu werden.

Die hintereinanderfolgenden Röhrenschaltungen sind normale Kippschaltungen, die mit einer Spannung oder einem Spannungsstoß auf das Steuergitter der einen Röhre eines Paares in die Arbeitsstellung gebracht und mit einem Spannungsstoß auf das Steuergitter der andern Röhre wieder in die Ruhestellung zurückgebracht werden können, In den Schaltungen zum Umschalten von linearen Kodes in binäre Kodes nach den Fig. 1 und 3 durchläuft der Anodenstrom jeder Abteilung den Widerstand R₃ aller vorigen Abteilungen, ohne daß dieser Strom durch den Widerstand R₃ der vorigen Abteilung einen für die Schaltung positiven Effekt verursacht. Die Schaltung für die Wiedergabe von binären Kodes in lineare Kodes kann derart aufgebaut werden, daß diese Wirkung nicht auftritt; die Widerstände i?₃ der hintereinanderfolgenden Abteilungen sind dann in einer bestimmten Weise gewählt, wobei angenommen ist, daß alle Ströme aller Röhren in dem leitenden Zustand einander gleich sind.

Die Widerstände R₃ müssen dann in den Verhältnissen '1:1:2:4:8... 2"~² gewählt werden. Gerechnet von dem positiven Pol der Anodenspannungsquelle an ist dabei der Wert der Abteilung, gehörend zum ersten Widerstand .R₁, der der folgenden Abteilung 2, darauf 4 usw., im Gegensatz zu den Kodierungsschaltungen nach der Fig. 1 und 3, worin die erste Abteilung, von dem positiven Pol der Anodenspannungsquelle an zählend, den Wert 2", die darauffolgendte 2ⁿ~^l usw. hat. Diese Variante der Wiedergabeschaltung hat den Vorteil, daß in den Widerständen A₃ nur Ströme fließen, die einen Beitrag zur erwünschten Spannung liefern.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   ΐ. Schaltung zum Umsetzen eines in einem veränderlichen Potential bestehenden Signalkriteriums in den binären Kode von η Elementen, wobei jede Kombination der besagten 11 Elemente einem der 2" verschiedenen Werte des besagten Potentials entspricht, welche Werte sich wie eine arithmetische Reihe verhalten, insbesondere für elektronische Rechenmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihe von η gleichen, aus einer Kippschaltung ■mit zwei Röhren (B₁, B₂) bestehenden Abteilungen vorgesehen ist, deren Röhren im leitenden Zustand gleiche Anodenströme führen,

   daß in jeder Abteilung die Anode der einen Röhre (JJ₁) über einen Anodenwiderstand (B₂) und die Anode der anderen Röhre (B₂) über einen Spannungsteiler (i?₄, i?₃) miteinander verbunden sind und daß von den so entstandenen Verbindungspunkten derjenige der ersten Abteilung unmittelbar an die Anodenspannungsquelle und derjenige der folgenden Abteilungen jeweils an den Abzweigpunkt des Spannungsteilers (R₁, R₃) einer vorhergehenden Abteilung angeschlossen ist und daß ferner der Verbindungspunkt jeder Abteilung über einen hochohmigen Widerstand (R₁) mit dem Steuergitter der zweiten Röhre (B₂) derselben Abteilung verbunden ist, so daß, wenn das allen Abteilungen gemeinschaftlich zugeführte Signalpotential einen derartigen Wert hat, daß der Leitungszustand der beiden Röhren einer Abteilung umkippt, keine elektrische Rückwirkung auf vorhergehende Abteilungen erfolgt, sondern am Abzweigpunkt des Spannungsteilers eine Spannungsänderung auftritt, welche eine für alle folgenden Abteilungen gleiche Spannungsänderung des Steuergitters der zweiten Röhre (B₂) zur Folge hat, wodurch der Leitungszustand der Röhren all dieser folgenden Abteilungen zurückkippt, und zwar derart, daß, wenn die Signalspannung zwischen den äußersten der besagten 2" Werte verändert wM, alle 2" möglichen Variationen des Leistungszaistands der Röhren der Abteilungen durchlaufen werden, wobei die Spannungsänderungen am Anodenspeisepunkt der letzten Abteilung der Signalspannung proportional sind, wenn sich die Widerstände (R₃) der aufeinanderfolgenden Abteilungen entsprechend der Beziehung 2" : 2"-¹ :... = 8:4:2:1 verhalten.
2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungszustände der Röhren der 11 Abteilungen, wenn diese als binäre Kombinationen fixiert werden, ein veränderliches Potential am Ende des charakteristischen Widerstands (R₃) der letzten Abteilung zur Folge haben, dessen Wert dabei 2" Glieder einer arithmetischen Reihe durchläuft.
3. 3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergitter der ersten Röhren (B₁) gemeinschaftlich mit der Signalleitung verbunden sind, während die. Steuergitter der zweiten Röhren (B₂) aller Abteilungen über einen verhältnismäßig hohen Widerstand mit dem Anodenspeisepunkt und außerdem über einen individuellen, verhältnismäßig hohen Widerstand mit dem negativen Pol der Anodenspannungsquelle verbunden sind.
4. 4. Schaltung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergitter der ersten Röhren (F₁) der Abteilungen mit der Abzweigung eines festen Spannungsteilers auf der Anodenspannungsquelle verbunden sind, während die Steuergitter der zweiten Röhren (B₃) jedes für sich über einen individuellen, verhältnismäßig hohen Widerstand zusammen mit der Signalleitung und über einen anderen " verhältnismäßig hohen Widerstand mit dem Anodenspeisepunkt der gleichen Abteilung verbunden sind.
5. 5. Schaltung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verstärkerröhre zwischen der Steuerspannungsquelle und dem Steuergitter der Röhren (B₂) der Abteilungen geschaltet ist.
6. 6. Schaltung nach Anspruch 1 bis 5, insbesondere nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine für die ganze Vorrichtung gemeinschaftliche Röhre (B₅) vorgesehen ist, deren Steuergitter mit der Abzweigung eines Spannungsteilers verbunden ist, der zwischen dem negativen Pol der Anoden-Spannungsquelle und dem Anodenspeiseausgang der letzten Abteilung geschaltet ist, während die Signalleitung über einen verhältnismäßig hohen Widerstand entweder mit der Anode oder mit der Kathode dieser Röhre verbunden ist, welche Röhre im ersten Fall über einen Widerstand mit dem positiven Pol der Anodenspannungsquelle und im zweiten Fall über einen Widerstand mit dem negativen Pol der Anodenspannungsquelle verbunden ist, und zwar derart, daß der Signalleitung eine Spannung zurückgegeben wird, welche denjenigen von 2" unterschiedenen Werten hat, der am nächsten bei der angelegten Signalspannung liegt, so daß die Zustände aller η Abteilungen der Schaltung beim Wegnehmen des Signalkriteriums im eingestellten Kode festgehalten bleiben.
7. 7. Schaltung zum Umsetzen eines binären Kodes von η Elementen in ein, Ausgangspotential, das 2" verschiedene, der Kombination dieser η Elemente entsprechende Werte annehmen kann, welche Werte sich wie die Glieder einer arithmetischen Reihe verhalten, dadurch gekennzeichnet, daß die hintereinanderfolgenden, Abteilungen aus einer Röhre mit einem Widerstand oder Spannungsteiler im Anodenkreis bestehen, dessen mit der Anode verbundenes Ende bzw. dessen mit der Anode verbundener Anzapfungspunkt mit der von der Anode des folgenden Röhrenelements abgekehrten Seite des Widerstandes bzw. des Spannungsteilers gekoppelt ist, wobei die Werte der gemeinschaftlich von Strömen der aufeinanderfolgenden Röhren durchlaufenen Widerstände sich wie 1:1:2:4:8:... 2ⁿ~² verhalten, so daß die Spannung am Ende dieser Reihenschaltung von gemeinschaftlichen Widerständen dem Wert der Variation des Leitungszustandes der verschiedenen Röhren proportional ist.
8. 8. Schaltung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Abteilungen eine kippende Einstellung der beiden Röhren (B₁ und B₂) haben und die Wirkung dieser Röhren iss auf einen bestimmten Betrag über oder unter

   der bei Steuergitterspannungsgleichheit der | Kodierungseinstellung mit diesem bestimmten beiden Kippröhren zugeführten Steuerspannung Betrag erhöht oder herabgesetzt wird, die Ab- oder auf einer bestimmten, bei kombinierten teilungen den beständigsten Zustand in Hin-Steuerwirkungen auf treten den Spannung liegen, j sieht auf die Signalspannungsänderungen einso daß, wenn die Signalspannung während der j nehmen.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

   © S861 3,54