DE957252C - Elektronische Nachrichtenspeicherroehre mit Sekundaerelektronen emittierenden Elektroden - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 31. JANUAR 1957

T 5W7 VIII c j zig

Olaf Sternbeck, Älvsjö,

Die Erfindung betrifft eine elektronische Nachrichtenspei cherröhre mit Sekundärelektronen emittierenden Elektroden. Die gespeicherte Information kann während der Speicherzeit beliebig oft abgelesen werden.

Die bisher bekannten, sogenannten Registeroder Speicherröhren, d. h. Elektronenstrahlröhren zum Speichern von Zahlen in Form von elektrischen Impulsen in einem binären System, ermöglichen das »Einschreiben« und »Ablesen« von Information in Form von elektrischen Impulsen, die so als ein Impulszug am Ausgang erhalten werden, d. h. als eine Anzahl zeitlich gegeneinander verschobener Impulse. Diese Pulse können daher nur einzeln abgelesen werden. Diese Elektronenstrahlröhren arbeiten in der Hegel mit einem oder mehreren Elektronenstrahlen, die eine Anzahl Speicherelemente oder Speicherelektroden in einer gewissen Folge abtasten.

Es ist nun in gewissen Fällen wünschenswert, die gespeicherte Information in Form einer Mehrzahl gleichzeitiger Impulse über eine Mehrzahl Eingangs- bzw. Ausgangsleitungen zu entnehmen. Dies ist möglich mit den bereits bekannten magnetischen Trommeln mit einer Mehrzahl Einspiel- und Abspielköpfen, mit deren Hilfe man Infor-

mation durch stoßweise Magnetisierung von Oberflächenelementen der Trommel einschreibt bzw. mittels Abspielköpfe als gleichzeitig elektrische Impulse zurückspielt.

S Elektronenstrahlröhren mit den vorstehend geschilderten Eigenschaften werden in elektronischen Telefonsystemen, in denen zusammenhängende Nummern, z. B. die Telefonnummer des A- und B-Abonnenten, in einem binären Kode auf ίο einer Anzahl Leitungen als gleichzeitige Impulse dargestellt werden sollen, benötigt. In einem solchen System wird der Kode zweckmäßigerweise während einer Verbindung jede hundertfünfundzwanzigste Mikrosekunde gleichzeitig wiederholt, wobei gleichzeitige Verbindungen durch mehrere zeitlich untereinander verschobene Kodes dargestellt werden.

Die vorliegende Anordnung löst das genannte Problem, für welches bisher die genannte magne-20. tische Trommel benutzt wurde, mittels eines elektronischen Organs. Dieses zeichnet sich gegenüber der magnetischen Trommel durch konstruktive Einfachheit und schnelleres Arbeiten aus. Mit einem solchen Organ bleibt weiterhin die gespeicherte Information bis zu einem beliebigen Zeitpunkt zugänglich.

Die Impulsspeicherröhre enthält gemäß der Erfindung eine Kathode, ein Beschleunigungsgitter, eine aus zwei Teilen bestehende Sammelelektrode und eine Vielzahl sekundärielektronenemlttierender Speicherelektroden, die einzeln aus dem Röhrenhals herausgeführt und so angeordnet sind, daß sie von den von der Kathode emittierten Primärelektronen nahezu gleichmäßig getroffen werden, und jede Speicherelektrode ist so angeordnet, daß sie bei mindestens einem Spannungszustand der Röhre eine gewisse, den zu ihr fließenden Primärstrom übersteigende Sekundäremission hat.

Das Ausheizen der Röhre bei der Herstellung wird dann so geleitet, daß eine genügende Menge des elektronenemittierenden Materials von der Kathode auf jedes Speicherelement überdampft,.um die erforderliche Sekundäremission zu ermöglichen.

Während des Betriebes der Röhre wird dann das erwähnte elektronenemittierende Material durch Verdampfen vom Kathodenbelag her erneuert.

In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Röhre und einige Schaltungen dargestellt.

Fig. ι zeigt das Elektrodensystem einer Röhre von oben gesehen;

Fig. 2 zeigt eine andere Elektronenröhre im Schnitt von der Seite und von oben;

Fig. 3 zeigt ein Diagramm, darstellend den Strom, von einer Speicherelektrode in Abhängigkeit von der Spannung der Elektrode samt den Widerstandslinien eines mit dem Element verbundenen Belastungswiderstandes; Fig. 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des Elektrodensystems einer Röhre;

Fig. 5 bis 7 zeigen Beispiele verschiedener Schaltungen zum Speichern von elektrischen Impulsen mittels der beschriebenen Röhre.

Die in Fig. 1, 2 und 4 gezeigte Röhre enthält zwanzig Speicherelemente, ausgeführt als sekundäremittierende Elektroden. Die Zuleitungen zu diesen Elektroden sind einzeln aus dem Glaskolben herausgeführt. In der gezeigten Röhre wird die auf den Speicherelementen gespeicherte Information abgelesen, ohne daß die genannte Information zerstört oder beeinflußt wird. Mit anderen Worten, die gespeicherte Information ist immer wieder zur erneuten Ablesung verfügbar, bis sie schließlich zu einem beliebigen, frei verfügbaren Zeitpunkt gelöscht, wird, wonach die Röhre zur Speicherung neuer Information zur Verfügung steht. Ein wichtiges Charakterisitikum der Erfindung ist der Umstand, daß eine beliebige Anzahl Speicherelemente gleichzeitig sowohl zum Speichern wie zum Ablesen von Information benutzt werden kann. Diese Eigenschaft macht die beschriebene Röhre in der Telefontechnik und in elektronischen Rechenmaschinen brauchbar.

Der mechanische Aufbau der Speicherröhre geht aus Fig. i, die das sehr schematisierte Elektrodensystem im Schnitt rechtwinklig zur Kathodenachse zeigt, hervor. Die Röhre enthält eine indirekt geheizte Oxydkathode 1, umgeben in relativ kleinem Abstand von einem Gitter 2, durch das die Elektronen beschleunigt werden. Die Gittervorspannung ist etwas positiv gegenüber der Kathode. Konzentrisch mit der Kathode 1 und dem Gitter 2 ist ein weiteres Gitter 3 angeordnet, das innerhalb der Röhre mit einem zylindrischen Metallschirm, z. B. aus Nickelblech, verbunden ist. Dieser Schirm befindet sich auf einem höheren, positiven Potential, z. B. + 150 Volt, als das Gitter 2 und dient zusammen mit dem Gitter 2 als Sammelelektrode für die aus den Speicherelemeniteni 11 bis. 20 und 21 bis 30 befreiten Sekundärelektronen. Die letztgenannten Elemente können z. B. aus zwischen dem Sammelgitter 3 und Sammelschirm 31 befindlichen Nickeldrähten bestehen.

Fig. 2 zeigt Einzelheiten der Röhre. 1, 2 und 3 bezeichnen, wie vorher, Kathode, erstes und zweites Gitter. Gitter 3 ist mit dem Schirm 31 verbunden. 5 bezeichnet ein Gitter. Die anderen Elektroden sind jeweils mit durch den Röhrensockel 8 führenden Stiften 9 verbunden. In Fig. 2 sind nur die Speicherelementen, 20, 21 und 30 mit Nummern bezeichnet. Die beiden Gitter 2 und 3 sind hier Drahtspiralen, können aber ebensogut als Stabgitter ausgeführt sein, und das Röhrensystem ist zwischen einer oberen und einer unteren Glimmerscheibe 7 montiert. Der Röhrenkolben ist mit 4 bezeichnet.

Das Gitter 2 ist in der vorstehend beschriebenen Röhre gegenüber der Kathode etwas positiv vorgespannt. Es ist möglich und manchmal wünschenswert, zwischen diesem Gitter und Kathode ein weiteres, gegenüber der Kathode negativ vorgespanntes Gitter, in Fig. 1 mit 80 bezeichnet, anzuordnen. Ein solches Gitter ermöglicht die energielose Steuerung der Röhre.

Die Anwendung der in Fig. 1 und 2 gezeigten Röhre als Speicherröhre beruht auf der Dynatron-

charakteristik der Speicherelemente 11 bis 30. In Fig. 3 ist der von einem Speicherelement 11 bis 30 entnommene Strom J_e als Funktion der Vorspannung V_e dieses Elementes dargestellt. Als Information kann man beispielsweise ein Gleichspannungssignal, das einem Speicherelement über einen Widerstand zugeführt wird, benutzen. Die Geraden A-C-D-B und A¹^-B¹ sind Widerstandskennlinien für den genannten Widerstand für zwei Werte der erwähnten Gleichspannung..

War die Röhre zu Beginn stromlos, so wird sich das betrachtete Speicherelement auf einem Potential befinden, das gleich dem von· außen her zugeführten Potential ist. Dieses. Potential ist hier als niedrig und nahe dem Kathodenpotential, z. B. als das im Punkte D¹ in Fig. 3 gezeigte Potential, angenommen. Wenn nunmehr ein Kathodenstrom in der Röhre fließt und das an dem Widerstand befindliche Potential unverändert gehalten wird (Punkt D¹), so wird das Elementpotential auf den Punkt A¹, den ersten stabilen Punkt der Charakteristik, sinken. Wird das von außen her dem Widerstand zugeführte Potential erhöht, z. B. bis zu dem dem Punkte D entsprechenden Werte, so hat dies riur eine unbedeutende Wirkung auf das Potential des betrachteten Speicherelementes, das nur bis zum Punkt A der Charakteristik steigt. Es ist offensichtlich, daß das Elementpotential unter der vorstehend gemachten Annahme, daß das zugeführte Potential im Augenblick, als der Kathodenstrom zu fließen begann, niedrig war, auf einem Wert nahe dem Kathodenpotential verbleibt.

Ist hingegen das dem Speicherelement von außen her zugeführte Potential, während die Röhre stromlos ist, hoch, z. B. entsprechend dem Punkte D in Fig. 3, so wird auch das Elementpotential hoch verbleiben (Punkt D). Läßt man hiernach einen Kathodenstrom fließen und hält das Potential am Widerstand auf dem hohen Werte (Punkt B¹), so steigt das Elementpotential bis zum Punkte B der Charakteristik, dem zweiten stabilen Punkt der Charakteristik, der nahe dem Kollektorpotential gelegen ist. Wird nun das dem Widerstand von außen her zugeführte Potential erniedrigt, z. B. bis zum Punkte D¹, so wird das Elementpotential nur unbedeutend, nämlich bis zum Punkte B¹, erniedrigt. Auch in diesem Falle verbleibt das Elementpotential auf dem vorherigen Werte stehen, solange die Röhre Strom führt.

Das Potential des Speicherelementes kann demnach nur zwei Werte annehmen, nämlich einmal den niedrigen Wert (Punkt A-A¹) nahe dem Kathodenpotential und zum zweiten den hohen Wert (B-B¹) nahe dem Kollektorpotential, unabhängig davon, wie das von außen zugeführte Gleichspannungssignal variiert. Welchen von diesen beiden Werten es annimmt, hängt von dem Werte des genannten Gleichspannungssignals in dem Augenblick ab, in dem der Röhrenstrom zu fließen: beginnt, d. h. von dem Werte, der in das in Frage kommende Element »eingeschrieben« wird. Das Ablesen der gespeicherten Information, d. h. die Feststellung, welches der Elemente 11 bis 30 in der beschriebenen Röhre sich auf hohem Potential (Punkt B oder B¹) oder niedrigem Potential (Punkt A oder A¹) befindet, kann z. B. folgendermaßen geschehen: Der Widerstand zwischen einem auf Kathodenpotential befindlichen Element und der Sammelelektrode 3, 31 ist sehr groß, praktisch unendlich, da die Kapazität zwischen diesen beiden Elektroden klein ist und keine Primärelektronen dieses Speicherelement erreichen und Sekundärelektronen, die die Sammelelektrode erreichen und einen Strom zwischen diesen beiden Elektroden darstellen wurden, dort befreien können.

Andererseits ist der Widerstand zwischen einem auf Kollektorpotential (Punkt B) befindlichen Element und der Sammelelektrode verhältnismäßig klein, da, sobald sich das Sammelelektronenpotential ändert, ein Strom zwischen diesen beiden Elektroden fließt. Wenn eine Wechselspannung an diiie Samimelekktrodle 3, 31 gefegt wird, so wird praktisch keine Spannung an den Elementen, die sich auf Kathodenpotential (Punkt A) befinden, erscheinen, während ein kräftiges Wechselspannungssignal an den Elementen, die sich auf Samimeklektrodenpotenitiial befinden (Punkt B), auftreten wird.

In der in Fig. 1 und 2 gezeigten einfachen Röhre beeinflußt das Potential jedes Speicherelementes die Charakteristik des nächstgelegenen. Diese Beeinflussung ist im vorliegenden Röhrentyp von untergeordneter Bedeutung. Man kann jedoch diesen Einfluß durch eine komplizierte Konstruktion, wie sie z. B. in Fig. 4 gezeigt ist, verringern.

In Fig. 4 sind die Elemente 11 bis 20 und 21 bis 30 durch das mit Schirmen 81 versehene Sammelgitter 3_a, 3₆ elektrostatisch voneinander abgeschirmt. Auf diese Weise werden Fächer gebildet, die durch die Schirme 81 voneinander abgeschirmt sind. Die letztgenannten Schirme werden z. B. dadurch erhalten, daß das Sammelgitter mit ausgebogenen Lappen versehen wird. Das Gitter 3_a, 3_& ist im Gegensatz zu dem in Fig. 2 gezeigten Spiralgitter ausgebildet als oben und unten zusammenhängende Zylinderhälften (durch gerade Linien in Fig. 4 angedeutet), welche mit Fenstern für jedes Speicherelement 11 bis 30 versehen sind. Die letztgenannten haben hier dachrinnen- oder ähnliche Form und bilden den Boden in jedem Fach.

In der in Fig. 1 und 2 gezeigten Röhre werden alle Operationen für die in der Röhre enthaltenen Speicherelemente gleichzeitig vorgenommen. Es ist jedoch wahrscheinlich, daß man bei gewissen Anwendungen wünscht, z. B. das Einschreiben von Information jedesmal für nur eine Gruppe von Elementen vorzunehmen, z. B. für zehn Elemente von den zwanzig in Fig. 1 gezeigten. Es ist natür- izs Hch möglich, die gemeinsamen Elektroden in eine zweckmäßige Anzahl Teile, z. B. zwei, aufzuteilen und die verschiedenen Teile zum Beeinflussen solcher verschiedenen Gruppen von Speicherelementen zu benutzen. Eine solche Ausführungs- lag form der Röhre ist in Fig. 4 angedeutet. Dort sind

die Speicherelemente in zwei Gruppen 11 bis 20 und 21 bis 30 aufgeteilt, denen jeweils eine Kollektorhälfte 3_fl und Zb und eine Gitterhälfte 2, und 2_Ö zugeteilt ist.

Eine Röhre der im Anschluß an Fig. 1, 2 und 4 beschriebenen Form hat eine große Anzahl praktischer Anwendungsmöglichkeiteni. Um dies· zu beleuchten und die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Röhre deutlicher zu erklären, soll im folgenden eine Anzahl Schaltungen, die eine solche Röhre benutzen, im Zusammenhang mit den Fig. 5 bis 7 der Zeichnung beschrieben werden.

Die in Fig. 5 gezeigte Schaltung für die Röhre enthält drei Speicherröhren· 45, 46 und 47. Jede Röhre enthält eine Kathode," ein erstes Gitter, ein Sammelgitter 3 und vier Speicherelemente 11, 12, 13 und 14. Die letztgenannten sind über getrennte Leitungen-und Widerstände 33, 34, 35 und 36 mit den Eingangsklemmen 41, 42, 43 und 44, denen die Impulse, die in der Röhre gespeichert werden sollen, zugeführt werden, verbunden. Die genannten Eingangsklemmen sind gemeinsam für jede der drei gezeigten Röhren 45, 46 und 47. Die Speicherelemente sind weiterhin verbunden mit getrennten, jedoch für das Element in verschiedenen Röhren gemeinsamen Ausgangsleitungen 51, 52, 53 und 54. Das Gitter 2 in jeder Röhre ist mit einer getrennten Eingangsklemme 37, 38 und 39, und das Gitter 3 ist über einen Widerstand mit einer gemeinsamen Ausgangsklemme 40 verbunden. Die Sammelgitter sind ferner über Kondensatoren mit getrennten Kontaktstiften eines Verteilers 50 verbunden. Die Ausgangsleitungen 54 sind endlich mit dem Multivibrator 32 verbunden, dessen Ausgangsleitung mit 49 bezeichnet ist. In der in Fig. 5 gezeigten Schaltung geschieht das Einschreiben von .Information folgendermaßen: Vor dem Einschreiben sei das Potential an den Eingangsklemmen 41 bis 44 ungefahr Null, und das Gitter 2 in den Röhren 45 bis 47 habe über die Klemmen 37 bis 39 eine positive Vorspannung, z. B. + 10 Volt. Ein Strom wird daher in allen Röhren 45 bis 47 fließen, und sämtliche Speicherelemente in diesen Röhren haben das Potential Null. Mit anderen Worten: Die Elemente werden auf diesem Potential festgehalten. Die gewünschte Speicherspanriung wird alsdann als ein Gleichspannungssignal den Klemmen 41 bis 44 zugeführt. Da die Speicherung in der Röhre im binären Zahlensystem stattfinden soll, muß den Klemmen 41 bis 44 einer von zwei verschiedenen Spannungswerten zugeführt werden. Im vorliegenden Falle ist angenommen, das diese beiden verschiedenen Werte einmal positiv, z. B. 100 Volt, und zum anderen Kathodenpotential, d. h. ο Volt, sind. Beim Anlegen der genannten Spannungen geschieht nichts in den Röhren, denn diese führen unter den gegebenen Umständen Strom. Es sei nun weiter angenommen, daß· man wünscht,.die an. den Klemmen41 bis 44 liegende Information, nämlich +, o, o, +, in der ersten Röhre 45 zu speichern. Zu diesem Zwecke wird das Gitter 2 einen Augenblick an Kathodenpotential (oVolt) gelegt und dadurch der Strom unterbrochen. Die Elektroden 1.1 bis 14 in dieser Röhre werden daher die Potentiale annehmen, die an den Klemmen 41 bis 44 liegen. Im hier betrachteten Falle erhalten die Elektroden 11 und 14 ein hohes positives Potential, während die Elektroden 12 und 13 das Potential ο bekommen. Danach wird das Gitter 2 wieder an ein positives Potential (10 Volt) gelegt. Dadurch fließt wieder Strom durch die Röhre. Die verschiedenen Elektroden werden nun ungefähr die Potentiale beibehalten, auf die sie durch die Schreibpotentiale an den Klemmen 41 bis 44 gebracht worden sind, d. h. das Potential der Elektroden 11 und 14 verbleibt hoch und das der Elektroden 12 und 13 niedrig. Die Potentiale der beiden erstgenannten sekundäremittierenden Elektroden werden so im Punkt B in Fdgl 3 liegen, die der beiden letztgenannten im Punkt A. Mit anderen Worten, die genannten Elektroden verbleiben in Übereinstimmung mit den den Einschreibklemmen zugeführten Spannungen an ihre entsprechenden Potentiale gebunden. Die Elektroden 11 bis 14 behalten die Potentiale +,0,0, + bei, solange das Gitter 2 positiv (10 Volt) ist, womit in der betrachteten Röhre 45 die gewünschte Information oder Zahlenkombiiniation auf diesen Elementen go gespeichert ist. Sobald die positive Spannung (10 Volt) wieder an dem Gitter 2 liegt, kann die Einschreibspannung von den Klemmen 41 bis 44 entfernt werden. Diese Klemmen sind somit wieder frei zum Einschreiben von Information in irgendeine der Röhren 46 und 47, ohne daß die in der Röhre 45 gespeicherte Information gelöscht oder verzerrt wird. Es sei angenommen, daß in der Röhre 46 die Information +, ο, ο, ο und in der Röhre47 <ü^e Informationo, +, +, + gespeichert ist.

Die zum Einschreiben von Information erforderliche Einschreibzeit wird in der in Fig. 5 gezeigten Anordnung durch, die Werte der Widerstände 33 bis 36 und Kondensatoren 66 bestimmt.

Die in den Röhren 45 bis 47 gespeicherte Information kann beliebig oft über die Leitungen 51 und 54 abgelesen werden. Die Information wird somit als ein dem Potential der Speicherelemente 11 bis 14 in den Röhren 45 bis 47 entsprechender Impuls auf jeder der Leitungen 51 bis 54 in der Weise, daß den auf positiven Potential liegenden Elementen ein Impuls und den auf Kathodenpotential liegenden Elementen kein Impuls in diesen Leitungen entspricht, erhalten. Der Widerstand zwischen Sammelelektrode 3 und positivem (+) Element 11 bis 14 ist niedrig, und zwischen Sammelelektrode und den Elementen auf Kathodenpotential (o) ist hoch. Zur Ablesung werden z. B. kurze negative Impulse (z. B. — 20 Volt) über den Verteiler 50 der Sammelelektrode zugeführt. Der Verteiler 50, der aus Elektronenröhren oder einem sogenannten Trochotron bestehen kann, führt der Reihe nach negative Pulse den Sammelelektroden 3 der verschiedenen Röhren bis 47 zu. Wenn auf diese Weise negative Impulse den S ämmelelektroden 3 zugeführt wer-

den, erhält man gleichartige Impulse auf den Ausgangsleitungen 51 bis 54. Eine Erniedrigung des Kollektorpotentials verursacht nämlich, daß eine geringere Anzahl der aus den positiven sekundäremittierenden Elektronen 11 bis 14 ausgelösten Elektronen von der weniger positiven Sammelelektrode aufgenommen werden. Da eine große Anzahl dieser zurückkehrenden Elektronen zusammen mit den Primärelektronen zu den Elektroden 11 bis 14 gehen, wird deren Potential während der Dauer des Impulses erniedrigt. Dies gilt natürlich nur für diejenigen der Elemente, die im betrachteten Augenblick positives Potential haben. So wird also ein Strom von den Elektroden 11 und 14 in der Röhre 45 über die entsprechenden Ausgangsleitungen 51 und 54 fließen. Von der positiven Elektrode 11 in der Röhre 46 werden, wenn der Verteiler 50 beim nächstfolgenden Schritt ein negatives Potential mit der Sammelelektrode dieser Röhre verbindet, ein negativer Impuls an die Leitung 51 abgegeben, während kein Impuls von den auf Kathodenpotential befindlichen Elementen 12 bis 14 in dieser Röhre 46 an die entsprechenden Leitungen 52 bis 54 abgegeben wird. Entsprechend werden im darauffolgenden Ablesungszeitpunkt für die nächste Röhre 47 von den positiven Elementen 12 bis 14 Impulse ausgehen, aber keine von der auf Kathodenpotential befindlichen Elektroden. Wenn hingegen der Sammelelektrode 31 positive Impulse zugeführt werden, erscheinen, während der Dauer dieser Impulse, positive Impulse auf den Leitungen 51 bis 54, die den Elektroden n bis 14 entsprechen; aber keine werden von den auf Kathodenpotential befindlichen Elektroden ausgehen.

Die beschriebene Ablesung kann beliebig oft wiederholt werden, ohne daß die in den verschiedenen Röhren gespeicherte Information zerstört wird. Auf diese Weise erscheint auf jeder

4.0 der Ausgangsleitungen S1 bis 54 ein Impulszug, der der auf jedem Element der Röhren gespeicherten Information entspricht. Gleichzeitige Impulse auf den Leitungen 51 bis 54 stellen offensichtlich die in dieser Röhre gespeicherten Informationen dar. Auf diese Weise stellt die Anwesenheit (+) oder Abwesenheit (o) eines Impulses in einem gewissen Zeitpunkt den für die Information gewählten Kode dar.

Der Einschreibungsvorgang in der Röhre 47 wird die übrigen Röhren 45 und 46 nicht beeinflussen, da diese während des Einschreibens in die Röhre 47 positives Potential am Gitter 2 haben. Während des Einschreibens in die Röhre 47 kann das Ablesen der in den Röhren 45 und 46 früher gespeicherten Information vorgenommen werden, ohne daß das Schreibpotential, welches an die Klemmen 41 bis 44 zwecks Einschreibung in die Röhre 47 gelegt wird, irgendwie stört, unter der Voraussetzung, daß das Schreibpotential an den genannten Klemmen nicht unnötig hoch oder die Widerstände 33 bis 36 zu niedrig sind.

Auf Grund einer gewissen gegenseitigen Einwirkung zwischen den verschiedenen Elementen innerhalb einer Röhre und auf Grund des Einschreibvorganges in eine der anderen Röhren werden jedoch die über die Leitungen 51 bis 54 ausgehenden Impulse eine etwas verschiedene Amplitude haben. Der innere Widerstand über die Strecke Sammelelektrode—Element ist in der Schaltung nach Fig. 5 etwa 20 bis 100 Kiloohm für positive Elemente und über 20 Megohm für Elemente auf Kathodenpotential. Der innere Widerstand für das positive Element hängt unter anderem von der in die Röhre eingeschriebenen Kodekombination, von den Betriebsspannungen und -strömen der Röhre und von den Sekundäremissionseigenschaften des Elementes ab. Die erwähnte Ungleichheit der verschiedenen Impulse untereinander macht es notwendig, diese auf irgendeine Art zu normalisieren. Zu diesem Zweck ist z.B. mit jeder Ausgangsleitung 51 bis 54 ein Verstärker verbunden, dessen Zweck es ist, diese Impulse so umzuformen, daß sie gleiche Amplitude und Dauer haben. Ein Beispiel eines solchen Verstärkers ist in Fig. 5 gezeigt, wo mit der Leitung 54 ein einstufiger Multivibrator verbunden ist. Die von diesem über die Ausgangsleitung 49 erhaltenen Impulse können dadurch abgekürzt werden, daß man der Klemme 48 einen Abschlußimpuls (z. B. +5 Volt) zuführt. Mit anderen Worten: Man erreicht mittels eines solchen Verstärkers, daß die Länge der auskommenden Impulse unabhängig von der Länge der verteilten Impulse wird. Dies kann von Wichtigkeit sein, wenn man ein Trochotron als Verteiler 50 verwendet.

Die Löschung der in den Röhren 45 bis 47 gespeicherten Information kann dadurch geschehen, daß man Nullpotential an die Gitter 2 über die Klemmen 37 bis 39 legt und dadurch die Röhren stromlos macht. Da es vom Gesichtspunkt der Lebensdauer aus 'nicht wünschenswert ist, die Röhren längere Zeit stromlos zu halten, kann man, anstatt die unbenutzten Röhren stromlos zu machen, einen Nullkode einschreiben (z. B. alle Elemente auf Kathodenpotential halten). Dies geschieht dadurch, daß man sämtliche Klemmen 41 bis 44 auf Nullpotential legt, das Gitter 2 momentan erdet (Potential o), und danach dieses Gitter mit einer positiven Spannung (+ 10 Volt) verbindet. Hierdurch werden die Röhren in den Ausgangszustand mit dem Potential ο an allen Speicherelementen 11 bis 14 zurückgebracht.

Außer den im Zusammenhang mit Fig. 5 beschriebenen Methoden zum Einschreiben mit Gleichspannung an den Klemmen 41 bis 44 zwecks Speicherung mit konstantem Strom und wiederholter Auslesung mittels Impulse an der Sammelelektrode 3 bestehen noch mehrere andere Möglichkeiten. So können die Röhren 45 bis 47 normalerweise ohne Strom arbeiten, den man dann nur impulsweise fließen läßt. Dadurch erhält man automatisch Ausgangsimpulse von den positiven Elementen. Während der stromlosen Zeit halten die Kondensatoren 66 in den Ausgangsleitungen die Elemente auf Potential. Die Stromimpulse

werden in diesem Falle beinahe dreieckig. Auch das Einschreiben kann mittels Impulse über die Kondensatoren 66 geschehen. Diejenige Röhre wird dann Information speichern, die während des Impulses Strom führt. Für das Auslesen gibt es ebenfalls mehrere andere Möglichkeiten.

In Fig. 6 ist die Schaltung einer Röhre gezeigt, in der das Auslesen der gespeicherten Information mittels Zuführung verschiedener Tonfrequenzen, ίο einer für jedes Speicherelement ii, 12... in der Röhre geschieht. Die Anordnung in Fig. 6 unterscheidet sich von der in Fig. 5 gezeigten dadurch, daß die Impulse von der Sammelelektrode abgenommen werden. Das Einschreiben von Information geschieht auf gleiche Weise wie in Fig. 5, d. h. dadurch, daß man eine positive Spannung oder die Spannung Null an die Eingangsklemmen 41, 42 .. legt. Das Löschen der gespeicherten Information erreicht man., wie schon früher beschrieben, durch ao Änderung der Spannung am Gitter 2. Die verschiedenen Speicherelemente 11, 12 usw. der Röhre 45 sind über Kondensatoren 66 mit Klemmen verbunden, die mit 61 bis 65 bezeichnet sind. Jeder einzelnen dieser Klemmen wird eine bestimmte Tonfrequenz zugeführt, welche dauernd angeschlossen bleibt. Zum Auslesen der gespeicherten Information wird, ebenso wie in Fig. 5, die Eigenschaft der beschriebenen Röhre, daß der innere Widerstand zwischen Kollektor 3 und positiven' Elementen niedrig ist, benutzt. Die Röhre arbeitet offensichtlich (in dem in Fig. 6 gezeigten Beispiel) wie eine Kopplungsanordnung mit fünf Schließkontakten mit einem gemeinsamen Pol (der Sammelelektrode 3). Das Schließen eines Kontaktes in dieser Anordnung entspricht demnach dem Bringen eines korrespondierenden Elementes 11, 12 usw. auf Kollektorpotential, das Öffnen dem Bringen eines Elementes auf Nullpotential. Für die positiven Elemente wird somit der Stromkreis von den entsprechenden Eingangsklemmen 61 bis 65 über das Element zur Sammelelektrode 3 geschlossen, wodurch die den entsprechenden Klemmen zugeführten Tonfrequenzen die Ausgangsleitung 55 erreichen. Über die letztgenannten Leitungen erhält man so eine Mischung von Tonfrequenzen, die diejenigen Frequenzen enthalten, die den positiven Elementen entsprechen, aber keine Frequenzen, die den auf Kathodenpotential liegenden entsprechen. Diese Tonfrequenzen kann man auf verschiedene Weise indentifizieren und zu Kopplungszwecken ausnutzen. Die Schaltung nach Fig. 6 kann offensichtlich in einem Telefonsystem mit Register für Tonfrequenzsignalisierung benutzt werden.

Man kann für ein solches Register auch ein Verfahren anwenden, das in gewisser Beziehung den Gegensatz zu dem soeben in Zusammenhang mit Fig. 6 geschilderten bildet. Die Tonfrequenz spannung könnte in diesem Falle der Sammelelektrode über die Leitung 55 zugeführt werden und über die individuellen Leitungen 61 bis 65 abgenommen werden, wobei man in Analogie zur Anordnung nach Fig. 5 Ausgangsimpulse der gleichen Frequenz auf den einzelnen Leitungen erhält.

Die Schaltung nach Fig. 6 kann man noch auf andere Weise benutzen, wenn der den Kollektor mit seiner Vorspannung verbindende Widerstand

10 groß ist. Wenn nämlich die Elemente 11 und 14 positiv sind, kommt beim Auslesen nämlich eine Verbindung der Klemme 64 über das Element 14 zum Kollektor 3 und weiterhin über das Element

11 mit der Klemme 61 zustande, da ja der Widerstand zwischen der Sammelelektrode 3 und den positiven Elementen klein, der Widerstand zwischen Sammelelektrode und den übrigen Elementen 12, 13 und 15 aber groß ist. Eine solche Verbindung, die auf diese Weise zwischen den Elementen 11 und 14 zustande kommt, kann man zur Überführung eines Telefongespräches benutzen.

Eine andere Auslesungsmethode für die gespeicherte Information erhält man, wenn man die Potentialdifferenz zwischen Kollektorpotential und auf Kathodenpoteti'tial befindlichen Elementen ausnutzt, z. B. zum kontinuierlichen Offenhalten von Elektronenröhren oder zum Betreiben'von Glimmtrioden. Eine solche Methode ist in Fig. 7 gezeigt. Das Einschreiben und Löschen von Information geschieht in dieser Schaltung ebenso wie in der in Fig. 5 gezeigten.

In der Anordnung gemäß Fig. 7 wird das Potential der verschiedenen Speicherelementen bis 13 mit Hilfe einer an jede Ausgangsleitung 51 bis 53 angeschlossenen Elektronenröhre (von denen nur eine, mit 73 bezeichnete, in der Figur gezeigt ist) wahrgenommen. Es sei angenommen, daß die in der Röhre 45 registrierte Information +, o, + ist, so daß die Elemente 11 und 13 ein hohes, nahe dem Kollektorpotential liegendes und das Element 12 ein niedriges, nahe dem Kathodenpotential liegendes Potential haben. Der Röhre 45 werden zwecks Auslesung der Information keine Impulse zügeführt, und an den Eingangsklemmen 37 zum Gitter 2, 75 zum Kollektor 3 und 74 liegt jeweils ein kleines positives Potential (z. B. + 10 Volt), ein hohes positives Potential (z. B. +150 Volt) und ein kleines negatives Potential (z.B. —12 Volt). Zwischen jedem Element 11 bis 13 und dessen Ausgangsleitung 51-53 liegt ein Widerstand 70 bis 72, und in Serie mit diesem Widerstand ist jedes Element weiterhin über seinen Widerstand 6y bis 69 mit einer gemeinsamen Klemme 74 verbunden. Mit anderen Worten: In die Ausgangsleitung jedes Elementes ist ein Spannungsteiler eingesetzt, dessen eines Ende mit dem Element verbunden ist und daher Kathodenpotential oder ein hohes positives Potential hat und dessen anderes Ende mit der Klemme 74 verbunden ist und daher ein kleines negatives Potential erhält. Im vorliegenden Falle sind die Werte der Widerstände 70 bis 72 im Verhältnis zu denen der Widerstände 67 bis 69 so gewählt, daß die zwischen den Widerständen liegenden und mit den Leitungen 51 bis 53 verbundenen Punkte eine kleine positive Spannung erhalten, wenn das jeweilige Element positiv, und eine kleine negative Spannung, wenn das jeweilige Element ein negatives Potential hat. Jede Ausgahgsleitung 51 bis S3 ist mit dem Gitter ihrer Elektronenröhre

73 verbunden, wodurch die Gittervorspannungen auf den Leitungen 51 bis 53 von positiven Elementen positive Werte und von negativen Elementen negative Werte erhalten. Die negativen Spannungswerte an den Leitungen 51 bis 53 sind so gewählt, daß die Röhre 73 für solche Werte gesperrt ist, d. h. es kann kein Anodenstrom fließen·.

Die Röhre oder der Verstärker 73 hat in der Gitterleitung zwei Eingangsklemmen yß und yy, denen ein Impuls oder eine kontinuierliche Spannung zugeführt wird. Wenn die Röhre gesperrt ist, erhält man über die in der Anodenleitung liegenden Ausgangsklemmen 78 und 79 keinen Impuls oder Strom. Wenn die Röhre Strom führt, d. h. wenn das Potential an der entsprechenden Leitung 51 bis 53 positiv ist, erhält man hingegen Impulse oder Spannung über die Klemmen 78 und 79. Die Spannung jeder über die Klemmen 78 und 79 über jede der Leitungen 51, 52 oder 53 angeschlossenen Röhren 73 wird offensichtlich durch die in der in Frage stehenden Röhre gespeicherte' Information dargestellt.

Weiterhin wird jede Strom- oder Spannungsänderung an einer Elektrode eine Stromänderung zu den positiven Elementen, aber keine entsprechend hohe zu den auf Kathodenpotential liegenden hervorrufen. Es bestehen noch mehrere andere Möglichkeiten, um den Unterschied zwischen positiven und auf Kathodenpotential liegenden Elementen nutzbar zu machen, als .die in Fig. 5 bis 7 gezeigten. Die in Fig. 5 gezeigte Anordnung, welche eine Änderung der Sammelelektrodenspannung benutzt, ist jedoch eine der wirkungsvollsten. Die periodische Ifnpulsgabe des Kollektors hat jedoch den Nachteil, daß die Kapazität zwischen der Sammelelektrode 3 und den Elementen. 11 bis 14 (die etwa 0,8 pF je Element sein kann) die Impulse beeinflußt. Es hat sich aber gezeigt, daß dieser 'Einfluß bei Impulslangem über 0,5 Mikrosekumdien von geringer Bedeutung ist. Auch in der in Fig. 6 gezeigten Schaltung ist diese Kapazität von Einfluß. In der Schaltung nach Fig. 7, die keine Impulse benutzt, ist sie jedoch ohne Bedeutung.

Für kürzere als die erwähnten Impulslängen ist, falls man keine Neutralisierung der Kapazitäten vornehmen kann, Pulsen mittels des Kathodenstromes oder der Kathodenspannung vorzuziehen.

In die geschilderte Röhre kann nach Belieben

jede gewünschte Anzahl von Speicherelementen an Stelle der im Beispiel gezeigten eingeführt werden.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Elektronische Nachrichtenspeicherröhre mit Sekundärelektronen emittierenden Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Kathode (1), ein Beschleunigungsgitter (2), eine aus zwei Teilen bestehende Sammelelektrode (3, 31) und eine Mehnzahil sekutidärelektronenemittierender Speieherelektroden (11 bis 30), die einzeln aus dem Röhrenkolben herausgeführt und so angeordnet sind, daß sie von den von der Kathode ausgesandten Primärelektronen nahezu gleichmäßig getroffen werden, enthält, und daß jedes einzelne Speicherelement so angeordnet ist, daß es bei mindestens einem Spannungszustand der Röhre - eine gewisse 'Sekundäremission hat, welche höher ist als der Primärstrom.
2. 2. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, in welcher die Anzahl der Beschleunigungsgitter und/oder Sammelelektroden größer ist als Eins, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Beschleunigungsgitter (2_tt, 2₆) und/oder jede der Sammelelektroden (3_a, 3_&, 3 i_a) 3I₆) so angeordnet sind, daß sie mit einer bestimmten Gruppe von Speicherelementen zusammenwirken.
3. 3. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelelektroden (3, 31) so angeordnet sind, daß sie die verschiedenen Speicherelektroden (11 bis 30) voneinander abschirmen, zu dem Zweck, eine gegenseitige Einwirkung der elektrischen Felder um diese Speicherelektroden zu verhindern. .
4. 4. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelelektrode aus einem Stab- oder Spiralgitter (3), angeordnet zwischen den Speicherelektroden (11 bis 30) und der Kathode (1), und einem innerhalb der Röhre mit dem genannten Gitter verbundenen Metallschirm (31), der von der Kathode her gerechnet hinter den Speicherelektroden liegt, besteht.
5. 5. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelelektrode aus einem Metallblech (3), versehen mit gegenüber jeder Speicherelektrode offenen Fenstern, die zwischen den Speicherelektroden und der Kathode angeordnet ist, und einem mit dem genannten Blech innerhalb der Röhre verbundenen Metallschirm (31), der von der Kathode aus gerechnet hinter den Speicherelektroden liegt, besteht und daß radial angeordnete Äbschirmbleche (81) zwischen jedem einzelnen der Fenster zum Zwecke der Abschirmung angrenzender Speicherelektroden voneinander angeordnet sind.
6. 6. Elektronenstrahlröhre nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzliches Gitter (80) zwischen dem Beschleunigungsgitter (2) und der Kathode (1) angeordnet ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: ETZ, 1952, Ausgabe A, Bd. 73, Heft 15.

   Hierzu 2 BIaM Zeichnungen

   © «9 576/409 7.56 (609 777 1.57)