DE945159C - Verfahren zur Nachrichtenablesung an Elektronenspeicherroehren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nachrichtenablesung an Elektronenspeicherröhren, die eine Elektronenemissionskathode, ein Steuergitter, ein Beschleunigungsgitter sowie Speicherelemente zur Sekundärelektronenemission aufweisen, auf denen Nachrichten dadurch gespeichert werden können, daß diese Elemente, die von der Außenseite des Röhrenkolbens elektrisch unmittelbar zugänglich sind, auf geeignete Potentiale gebracht werden und die ferner eine oder mehrere Elektroden zum Auffangen des Primärelektronenstromes und des von den Speicherelementen ausgehenden Sekundäremissionsstromes aufweisen.

Eine Anzahl dieser Röhren kann im Hinblick auf ihre Speicherelemente parallel geschaltet sein. Es ist jedoch möglich, die in einer Röhre gespeicherte Nachricht getrennt abzulesen, ohne die anderen Röhren zu beeinflussen.

Das Verfahren nach der Erfindung ist hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, daß die Ablesung mit Hilfe des in den sogenannten bezeichneten, d. h. anfänglich auf Auffangelektrodenpotential befindlichen Speicherelementen auftretenden Ladestroms dadurch ermöglicht wird, daß der von der Kathode ausgehende Elektronenstrom mit Impulsen moduliert wird, die in einer bestimmten Form wieder an

der, Ausgangsklemme der bezeichneten Elemente, jedoch nicht an der Ausgangsklemme von auf Kathodenpotential blockierten Speicherelementen auftreten, wobei die modulierten Impulse derart geformt sind, daß die Röhre während der Impulspausen nichtleitend oder nahezu nichtleitend ist, daß die bezeichneten Speicherelemente während der Impulspausen nicht unter ein Potential entladen werden, das angenähert dem Potential der ersten, ίο dem Kathodenpotential folgenden Nullstelle auf der jeweiligen Sekundäremissionskennlinie dieser Elemente entspricht, und daß ferner der Elektronenstrom während der Impulsdauer in der Lage ist, jedes Speicherelement auf sein AnfangspotentiaL zurückzubringen, wobei der die Ablesung ermöglichende Ladestrom in den bezeichneten Elementen auftritt.

Die Erfindung· wird im folgenden im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigt Fig. ι eine schematische Ansicht einer Röhre, die zusammen mit der Erfindung verwendet wird,

Fig. 2 eine Stromspannungskennlinie für ein Speicherelement der in Fig. ι dargestellten Bauart, Fig. 3 ein Schaltbild zum Anschluß einer Speicherröhre,

Fig. 4 eine Stromspannungskennlinie eines Elementes, wie es in einer Schaltung gemäß Fig. 3 verwendet wird,

Fig. 5 eine abgeänderte Schaltungsanordnung für eine Speicherröhre und

Fig. 6 eine Stromspannungskennlinie für eine Speicherschaltung.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird die Arbeitsweise einer Speicherröhre, wie sie in den vorliegenden Schaltungen verwendet wird, zuerst beschrieben.

Eine solche Röhre enthält eine Glühkathode als Elektronenquelle und ein im allgemeinen negativ vorgespanntes Steuergitter, ein Beschleunigungsgitter und ein Auffanggitter, hinter dem in einem von dem Auffanggitter umschlossenen Raum eine • Anzahl Speicherelemente angeordnet sind. Fig. 1 zeigt die Röhre schematisch. Der von der Kathode k ausgehende Elektronenstrom wird von dem Steuergitter g_t gesteuert, von dem Beschleunigungsgitter g₂ beschleunigt und verläuft teilweise direkt zu dem Auffanggitter g_s und teilweise zu dem von der Auffangelektrode umschlossenen Raum, wo im Hinblick auf die dort angeordneten Speicherelemente folgendes geschieht: Solange diese Elemente Kathodenpotential haben, können sie nicht von Elektronen erreicht werden, so daß diese zu der Auffangelektrode zurückkehren. Sobald ein Element ein positives Potential aufnimmt, strömt ein Elektronenstrom zu diesem, der sich anfangs mit wachsender Spannung vergrößert, ein Maximum durchläuft und danach wieder abnimmt. Bei einer bestimmten Spannung, wenn der Sekundäremissionskoeffizient des Elementes gleich 1 ist, wird der Strom wieder Null und nimmt oberhalb dieser Spannung negative Werte an. Nach dem Durchlaufen eines Minimums bei weiter anwachsender Spannung geht der Strom wieder nach und durch Null bei einer Spannung, die gleich der Auf-. fangelektrodenspannung ist. Die Fig. 2 zeigt die Kennlinie eines solchen Speicherelements. Wenn ein Element über einen· ausreichend hohen. Widerstand an eine geeignete Spannung V₀ in solcher Weise angeschlossen ist, daß die Widerstandslinie Ra die Elementkennlinie in drei Punkten S_v S₂ und 6*3 schneidet, werden zwei stabile Schnittpunkte erhalten, d. h. S₁ und S₃. ^₁ entspricht dem gesperrten oder blockierten Zustand, bei dem das Elementpotential in der Nähe des Kathodenpotentials liegt, und S₃ dem ungesperrten Zustand, bei dem das Elementpotential in der Nähe des Auffangelektrodenpotentials liegt. Der Punkt S₂ ist labil. Die beiden stabilen Punkte S₁ und S₃ unterscheiden sich grundsätzlich. Im Punkt S₁ ist der innere Widerstand des Elements mit Bezug auf die Auffangelektrode sehr groß, und infolgedessen kann eine Modulation der Auffangelektrodenspannung das Element nicht beeinflussen. Im Punkt S_x ist im Gegensatz dazu der innere Widerstand des Elements mit Bezug auf die Auffangelektrode niedrig, und das Element kann der Modulation der Auffangelektrode folgen und eine Ausgangsspannung liefern. Die gleichen Verhältnisse gelten sinngemäß für die Schnittpunkte S₁, S₂' und S₃' einer benachbarten Widerstandslinie bei einer mit dem Schnittpunkt S₁ zusammenfallenden Anfangsspannung V₀ des Elements. Auf diese Weise ist es möglich, die ungesperrten Elemente in einer Speicherröhre zu unterscheiden und die auf diesen Elementen gespeicherte Nachricht abzulesen.

Dieses Verfahren zeigt jedoch gewisse Nachteile, wenn es erforderlich ist, eine Aufeinanderfolge von Nachrichten von einer Anzahl Sp eicher röhren abzulesen, die parallel mit Bezug auf ihre Speicherelemente in solcher Weise geschaltet sind, daß die durch denselben Index bezeichneten Elemente eine gemeinsame Ausgangsklemme haben. Sollte es zufällig der Fall sein, daß in einigen Röhren das durfh denselben Index bezeichnete Element nicht gesperrt ist, so ergibt sich, daß während des Ablesevorgangs an einer bestimmten Röhre die Ausgangsleistung dieses Elements durch den inneren Widerstand zwischen demselben Element und der Auffangelektrode in den anderen Röhren gedämpft wird, wobei der Widerstand als Nebenschluß wirkt, woraus sich ein unerwünschter Einfluß auf die Ausgangsspannung ergeben kann.

Dieser Nachteil kann durch das Verfahren nach der Erfindung vermieden werden. Dieses Verfahren ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß normalerweise alle Speicherröhren mit Ausnahme der einen Röhre, von der die gespeicherte Nachricht abgelesen werden soll, blockiert sind. Dies wird in geeigneter Weise dadurch erreicht, daß die Röhren in der abzulesenden Reihenfolge periodisch impulsmoduliert werden. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß es möglich ist, eine viel höhere Momentanleistung zu erreichen, was bereits aus der Impulstechnik allgemein bekannt ist.

Fig. 3 zeigt eine hierfür geeignete Schaltung. Das Auffanggitter und das Beschleunigungsgitter

erhalten eine konstante positive Gleichspannung. Das Steuergitter ^₁ hat eine Vorspannung, die zur Sperrung der Röhre ausreicht. Diese Vorspannung wird in solcher Weise eingestellt, daß die Röhre vollständig blockiert ist und nur Strom leiten kann, wenn positive Impulse über den Impulsübertrager dem Steuergitter zugeführt werden. Fig. 3 zeigt auch die Schaltung für ein Speicherelement. Das Element erhält über einen Widerstand Ra eine Spannung, die unter anderem dazu dient, das Element in gewisser Weise auf das Auffangelektrodenpotential zu bringen, d. h. das Element leitfähig zu machen, was hier nicht weiter erörtert werden soll. Während des Ablesevorgangs liegt diese Spannung unter dem Wert, der dem ersten Nulldurchgang der Elementkennlinie entspricht. In den folgenden Beispielen ist die erwähnte Spannung auf V₀ — 0 mit Bezug auf das Kathodenpotential gewählt worden. Ein zweiter Widerstand Ra' ist über einen Kondensator C an das Element angeschlossen und für die entsprechenden Elemente einer Anzahl Röhren gemeinsam vorgesehen, wobei die Ausgangsspannungen V₀ tg über ihm auftreten. Ra" ist im allgemeinen beträchtlich kleiner als Ra.

Zur Erklärung des Ablesevorgangs wird angenommen, daß das ungesperrte Element und damit •der Kondensator C auf dem Auffangelektrodenpotential am Ende eines Stromimpulses liegen (angenähert der Punkt C in Fig. 4, d. h. der Schnittpunkt der Elementkennlinie und der Widerstandslinie Ra). Durch Impulsunterbrechung und bei Sperrung des Röhrenstromes wird der Kondensator über den Widerstand Ra entladen. Die Spannung des Kondensators und damit das Potential des EIements fallen längs der Widerstandslinie Ra ab und würden nach einer gewissen Zeit den Wert Null erreichen, wenn der Röhrenstrom nicht angenähert wiederkehren würde, wenn die Kondensatorspannung den Punkt A erreicht hat.

Wenn die Vorderkante des Primärstromimpulses ausreichend steil ist, kann der kapazitive Widerstand des Kondensators C für den ersten Augenblick vernachlässigt werden. Somit ist der äußere Widerstand, der sich allein aus der Parallelschaltung von Ra und Ra' ergibt, in seiner Größe im wesentlichen gleich Ra', wenn Ra ^> Ra' ist. Das Element nimmt deshalb sogleich das Potential an, das dem Schnittpunkt zwischen der Widerstandslinie Ra' und der Elementkennlinie entsprechend dem Punkt B in Fig. 4 entspricht. Der Wert der über dem Widerstand Ra'- auftretenden. Ausgangsspannung, die bei V tg abgenommen wird, ist I_e · Ra'. Während der weiteren Dauer des Stromimpulses wird der Kondensator C wieder geladen, und die Elementspannung nimmt längs der Elementkennlinie wieder zu dem Ausgangspunkt C zu. Nach dem Ende des Stromimpulses wiederholt sich der Vorgang.

Die beiden, folgenden Bedingungen müssen bei der Entwicklung der Elementschaltung erfüllt sein: i. Der Punkt A muß in dem Bereich der Elementkennlinie liegen, bei dem der Strom negativ ist, so daß die gespeicherte Nachricht nicht verlorengeht,

d. h. das Verhältnis zwischen dem Impulsintervall und der Zeitkonstanten Ra · C darf einen bestimmten Wert nicht überschreiten.

2. Die Ladung, die während des Stromimpulses zu dem Element fließt, muß so groß sein, daß die Ladung, die wieder von .dem Kondensator C über den Widerstand Ra während des Impulsintervalles wegfließt, vollständig während der Impulsdauer ersetzt wird, d. h. bei einer gegebenen Elementkennlinie und bei einem gegebenen Ra · C darf die Impulsdauer nicht kurzer als ein bestimmter Wert sein. Um den höchst möglichen Ausgangsimpuls zu erhalten, wird die Lage des Punktes A in ,solcher Weise geeignet gewählt, daß der Schnittpunkt zwischen Ra' und der Elementkennlinie in dem Minimum dieser Kennlinie liegt.

Die Größe des Ausgangsimpulses für einen bestimmten Wert Ra' ist durch das Minimum der Elementkennlinie definiert, das wiederum von dem Raumladestrom in solcher Weise abhängt, daß sich die Elementkennlinie bei wachsendem Raumladestrom auf höhere Stromwerte erweitert. Es ist deshalb vorteilhaft, die Röhre während des Impulses in dem Steuergitterstrombereich zu betreiben.

Es ist jedoch nicht erforderlich, einen so hohen Strom während der gesamten Impulsdauer vorzusehen. Wenn man eine Anzahl Elementkennlinien mit dem Raumladestrom als Parameter betrachtet, ist es offensichtlich, daß sich alle Kurven bei dem Auffangelektrodenpotential, d. h. in der Nähe des Punktes C₁ schneiden. Dies bedeutet, daß es nichts ausmacht, längs welcher Elementkennlinie der Punkt C schließlich erreicht wird, und es ist zweckmäßig, den Strom soweit wie möglich nur an der Vorderkante des Stromimpulses zu vergrößern. Infolgedessen ist es nicht ratsam, dem Steuergitter genau rechteckige Impulse zuzuführen, sondern Im-.pulse, die eine Spitze an der Vorderkante haben. In dieser Weise kann die Belastung des Gitterkreises niedrig gehalten werden.

Fig. 6 zeigt dies, in einem Diagramm. Zwei Elementkennlinien sind dargestellt. Die Kurve 1 entspricht dem normalen Fälle mit normalem Raumladestrom. Die Kurve 2 entspricht jedoch dem erhöhten Raumladestrom atf der Vorderseite des Impulses. Zwischen diesen beiden Kurven kann eine Anzahl Kennlinien für alle anderen Zwischenwerte gezogen werden. Am Anfang des Impulses springt I_e von dem Punkte zu dem Punktf? auf der Kurve 2, und an dem Ausgangswidertand tritt der entsprechende Spannungsimpuls auf. Während der Ladung des Kondensators C kehrt der Röhrenstromimpuls langsam auf den Wert zurück, für den die Elementkennlinie 1 gilt. Die entsprechende Elementspannung kehrt von dem Punkt B auf einem geeigneten Wege längs der angenommenen Linien der Kurven (die der gestrichelten Linie an- 12c genähert entsprechen) zu der Kurve 1 und schließlich zu dem Punkt C zurück.

Fig. 5, die im wesentlichen der Fig. 3 entspricht, zeigt an dem Gitterimpulsübertrager die erwähnte Impulsform mit einer Spitze an der Vorderkante. Außerdem wird der äußere Widerstand Ra' durch

eine Induktivität dargestellt, die mit ihrer eigenen Wicklungskapazität einen Schwingungskreis bildet. Eine geeignet geschaltete Nebenschluß diode bewirkt, daß nur die erste positive Halbperiode der Schwingung des Kreises an der Ausgangsklemme auftritt. Es handelt sich bei Fig. 5 um eine Schaltung, die vorteilhaft zum periodischen Ablesen von Nachrichten von einer Anzahl parallel geschalteter Speicherröhren verwendet wird.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Nachrichtenablesung an Elektronenspeicherröhren, die eine Elektronenemissionskathode (k), ein Steuergitter (g), ein Beschleunigungsgitter (g₂) sowie Speicherelemente (e) zur Sekundarelektronenemission aufweisen, auf denen Nachrichten dadurch gespeichert werden -können, daß diese Elemente, die von der Außenseite des Röhrenkolbens elektrisch unmittelbar zugänglich sind,. auf geeignete Potentiale gebracht werden, und die ferner eine oder mehrere Elektroden (^₃) zum Auffangen des Primärelektronenstromes und des von den Speicherelementen ausgehenden Sekundäremissionsstromes aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß- die Ablesung mit Hilfe des in den sogenannten bezeichneten, d. h. anfänglich auf Auff angelektrodenpotential befindlichen Speicherelementen, auftretenden Ladestrom dadurch ermöglicht wird, daß. der von der Kathode ausgehende Elektronenstrom mit Impulsen moduliert wird, die in einer bestimmten Form wieder an der Ausgangsklemme der bezeichneten Elemente, jedoch nicht an der Ausgangsklemme von auf Kathodenpotential blockierten Speicherelementen auftreten, wobei die modulierenden-Impulse derart geformt sind, daß die Röhre während der Impulspausen nichtleitend oder nahezu nichtleitend ist, daß die bezeichneten Speicherelemente während der Impulspausen nicht unter ein Potential entladen werden, das angenähert dem Potential der ersten, dem Kathodenpotential folgenden Nullstelle auf der jeweiligen Sekundäremissionskennlinie dieser Elemente entspricht, und daß ferner der Elektronenstrom während der* Impulsdauer in der Lage ist, jedes Speicherelement auf sein Anfangspotential zurückzubringen, wobei der die Ablesung ermöglichende Ladestrom in den bezeichneten Elementen auftritt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicherelement, dessen Potential am Ende eines jeden Impulses angenähert dem Auffangelektrodenpotential entspricht, während der Impulspausen auf ein Potential entladen wird, das einem Punkt auf einer Belastungslinie des Elementstromkreises entspricht, welche die Sekundäremissionskennlinie dieses Elements in ihrem Minimum schneidet, wobei auf diese Weise die höchst -mögliche Ausgangsspannung erhalten wird, wenn der jeweils nächstfolgende Impuls erscheint.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Steuergitter der Speicherröhre zugeführte Impuls an seiner Vorderkante eine Spitze hat, so daß ein beträchtlich höherer Ausgangsimpuls an der Atisgangsklemme eines Elementes während des verhältnismäßig kurzen Ablesevorgangs mit Bezug auf die Impulsbreite erhalten und nur der spitze vordere Teil des Impulses zur Ablesung verwendet wird, wobei der übrige Teil des Impulses das Element auf sein ursprüngliches Potential zurückbringt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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