DE967109C - Anordnung zur Verstaerkung von Gleich- und Wechselspannungen und -stroemen - Google Patents

Description

Erteilt auf Grund des Ersten Hberleitungsgeseizes vom 8. Juli 1949

(WiGBl. S. 175)

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

AUSGEGEBEN AM 3. OKTOBER 1957

DEUTSCHES PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21a¹ GRUPPE 3371 INTERNAT. KLASSE H04n

/ 2895 Villa/21 al

Pierre Marie Gabriel Toulon, Paris

ist als Erfinder genannt worden

Interessengemeinschaft für Rundfunkschutzrechte e.V. (IGR),

Düsseldorf

Anordnung zur Verstärkung von Gleich- und Wechselspannungen

und -strömen

Patentiert im Gebiet der Bundesrepublik Deutschland vom 6. Januar 1942 an Der Zeitraum vom 8. Mai 1945 bis einschließlich 7. Mai 1950 wird auf die Patentdauer nicht angerechnet

(Ges. v. 15. 7. 1951)

Patentanmeldung bekanntgemacht am 13. November 1952 Patenterteilung bekanntgemacht am 19. September 1957 Die Priorität der Anmeldung in Frankreich vom 28. Juni 1939 ist in Anspruch genommen

Die Erfindung betrifft die aus vielen Einzelelementen zusammengesetzten Leuchtflächen an Fernsehempfangsanlagen, an welchen jedes einzelne Element elektrische Impulse erhält und diese in Helligkeitsschwankungen umsetzt. Diese Elemente sollen im folgenden kurz elektrooptische Elemente der Bildfläche genannt werden.

Um auf diese verschiedenen Elemente die Bildwechselimpulse zu verteilen, welche in rascher Folge ίο von einem einzelnen Leiter übermittelt werden,

dachte man ursprünglich, einen einzelnen Drehschalter zu benutzen; jedes einzelne Bildelement der Fläche müßte in diesem Fall an eine Kollektorlamelle geschaltet werden, welche eine Bürste überstreicht, die die Impulse übermittelt.

Für moderne Fernsehübertragungen, in welchen z. B. 400 Zeilen zu je 500 Bildpunkten bei 25 Bildwechseln je Sekunde übermittelt werden, wäre diese Lösung auf Grund der überaus großen Zahl der Kollektorlamellen und Verbindungskabel und der

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Umdrehungsgeschwindigkeit der Abnahmebürste unbrauchbar.

Um die Schaltung zu vereinfachen, wollte man ursprünglich zwei in Kaskade geschaltete Kollektoren benutzen; ein erster Kollektor, der sogenannte »Kollektor großer Geschwindigkeit«, sollte nur aus 500 Lamellen bestehen, dessen Bürste jedoch im oben angeführten Beispiel 400 · 25 = 10 000 Umdrehungen je Sekunde machen müßte. Dieser hätte die senkrechten Zeilen zu speisen. Jeder dieser Zeilen wäre dann ein zweiter Kollektor, der sogenannte »Kollektor geringer Geschwindigkeit« zugeordnet, der mit 400 Lamellen ausgerüstet worden wäre und nur 25 Umdr./Sek. zu machen hätte.

Abb. ι zeigt die grundsätzliche Schaltung dieser Anordnung für den besonders einfachen Fall eines Leuchtschirms mit nur zwei Zeilen zu je drei Bildelementen.

In dieser Abbildung sind die Bildpunkte der ersten Zeile mit 1, 2, 3, die der zweiten mit i', 2' und 3' bezeichnet. Der »Kollektor großer Geschwindigkeit« ist mit 4, die »Kollektoren geringer Geschwindigkeit« mit 5 bezeichnet. Beide Kollektoren werden vom Synchronmotor 6 angetrieben.

Auf Grund der überaus raschen Zeichenfolge, die beim Kollektor großer Geschwindigkeit notwendig ist, wird dieser durch eine Elektronenstrahlröhre oder durch einen statischen Verteiler mit nachgeschalteten Verstärkerröhren hergestellt. Um aber die Zeichnung möglichst zu vereinfachen, wird in dieser die Anlage durch einen einfachen mechanischen Kollektor versinnbildlicht.

Die Anordnung nach Abb. 1 vereinfacht wohl die Konstruktion einer Reihe von Kollektoren, dagegen kann in der Leitungszuführung keine Vereinfachung vorgenommen werden.

Um dies zu erreichen, wollte man an der Rückseite der Bildfläche eine Art Kreuzwechsel anbringen: Die senkrechten Schienen sollten den BiIdpunkten jeder Zeile zugeordnet und über die horizontalen Schienen mit diesen verbunden werden. Die senkrechten Schienen sind an die Lamellen (bzw. die Verteiler) des »Kollektors großer Geschwindigkeit« anzuschließen.

Die horizontalen Schienen sind an die Lamellen eines einzigen »Kollektors geringer Geschwindigkeit« zu schalten. Die Bürste dieses Kollektors ist an den Empfängerausgang zu schalten und führt die Verteilung der einzelnen Bildimpulse auf die verschiedenen Zeilen durch. Der Vorteil dieser Anlage besteht in der großen Ersparnis an Leitungen, welche von beispielsweise 200 000 auf 900 abnehmen, weiter ist nur ein einziger »Kollektor geringer Geschwindigkeit« notwendig.

Abb. 2 stellt diese Schaltung grundsätzlich dar; die Rechtecke 1, 2, 3 bedeuten die Bildpunkte der ersten Zeile, die Rechtecke 1', 2', 3' die Elemente der zweiten Zeile. Wie in der ersten Abbildung wurde mit 4 der »Kollektor großer Geschwindigkeit«, mit 5 der »Kollektor mit geringer Geschwindigkeit« bezeichnet.

In dieser Schaltung muß erreicht werden, daß jeder Bildimpuls nur an ein einziges Element der Bildfläche angeschlossen wird. An Hand der Schaltung nach Abb. 2 kann man sich leicht davon überzeugen, daß diese Bedingungen nicht eingehalten, Störströme zu den benachbarten Elementen nicht vermieden werden können; z. B. fließt der für Bildelement ι bestimmte Impuls auch durch die Elemente 2, 2' und i', die in Reihe geschaltet sind, wodurch sehr unangenehme Empfangsstörungen verursacht werden. Erfahrung und Überlegung zeigen jedoch, daß die Elemente durch zwischengeschaltete Gleichrichter wirksam entkoppelt werden können.

Im Rechteck 1' wurde als Beispiel ein derartiger Gleichrichter 6 in Reihe zu dem elektrooptischen Element 7 dargestellt. Vorteilhaft wird an dieses Element noch ein Speicher mit bestimmter Zeitkonstante angeschlossen.

Mit 8 wurde die Kapazität, mit 9 der Entladungswiderstand dieses Gliedes bezeichnet. Der Ladestrom wird dem Kondensator über den Gleichrichter zugeführt.

Dieser Speicher verlängert die Dauer des Bildimpulses weit über die Zeitspanne hinaus, die für die Übertragung eines Bildelementes zur Verfügung steht, so daß auch verhältnismäßig träge elektrooptische Elemente beim Aufbau der Bildfläche verwendet werden können. Weiter ist eine Verstärkung der an sich sehr schwachen Bildimpulse von Vorteil; zweckmäßig wird jedem Gleichrichter eine Verstärkerstufe mit Drei- oder Vierpolröhre vorgeschaltet.

Im Rechteck 2' wurde eine derartige Dreipolröhrenschaltung (Röhre 10), im benachbarten Rechteck 3' eine Vierpolröhre 11 dargestellt, in welcher das erste Gitter 12' an die Bildimpulse (Kollektor4), das zweite 12" an den Kollektors angeschlossen ist.

Bei Verwendung eines einzigen »Kollektors geringer Geschwindigkeit» müßten die Lamellen desselben sehr lang, die Abstände zwischen denselben außerordentlich schmal ausgeführt werden; daher wird zweckmäßig auch hier der mechanische Kollektor durch einen elektrostatischen Verteiler ersetzt, dessen Montierung wesentlich einfacher ist. In Abb. 3 sind diese Verbesserungen gegenüber Abb. 2 dargestellt. Als Verstärker vor den elektrooptischen Elementen wurde die Schaltung vom Rechteck2' gewählt, der Kollektors wurde durch einen statischen Verteiler ersetzt.

Die Bildimpulse, welche über die gemeinsame Leitung 22 zugeführt werden, sind auf verschiedene Schienen 23, 24, 25 verteilt. Die Schaltung dieses Verteilers wird als bekannt vorausgesetzt und hier nicht näher beschrieben. Die Impulse werden den Steuergittern der Vorverstärkerröhren aufgedrückt. In Abb. 3 sind diese Röhren für die Elemente 1, 2, 3 der ersten Zeile mit 26, 27, 28, die der zweiten Zeile mit 29,30, 31 bezeichnet. Es werden durchweg Dreipolröhren mit Glühkathode, Steuergitter und Anode verwendet. Die Anode der Röhre 26 ist mit dem Widerstand 32 abgeschlossen; das Speicherglied mit Zeitkonstante wird durch die Kapazität 33 und den Ableitwiderstand 34 dargestellt, das dem Element 1 parallel geschaltet ist.

Die Ruheanodenspannung an diesen Röhren ist negativ gegenüber der Kathode und wird aus der Gleichspannungsquelle 35 entnommen. Zum gegebenen Zeitpunkt wird über die Zuleitung 5 mittels kapazitiver Induktion ein positiver Spannungsstoß auf die Anode übertragen. Diese Spannung wird z. B. der Röhre 26 über die Kondensatoren 36 und

37 übermittelt. Der Verteiler, über den die Ladung der Kondensatoren für jede Röhre vorgenommen

ίο wird, ist in Abb. 3 durch den Vierphasenverteiler

38 angedeutet. Diese »Aktivierung« der Verstärkerröhren durch das Anlegen geeigneter Betriebsspannungen erfolgt über den Verteiler 38 in dem Augenblick, in welchem die Bildimpulse über die Leitungen 23, 24 und 25 den Steuergittern der betreffenden Röhren aufgedrückt werden. Die Dauer dieser Impulse wird durch deren Speicherung in den Kondensatoren 23^ 24" und 25" so weit verlängert, daß die Röhre voll ausgenutzt wird.

Sobald jedoch die Bildfläche aus einer großen Anzahl von Bildelementen (beispielsweise 200 000) zusammengesetzt ist, erscheint die oben beschriebene Schaltung wegen der hohen Röhrenzahl als praktisch undurchführbar.

Die vorliegende Erfindung hat nun den Zweck, wesentlich einfachere und sparsamere Verstärker zu schaffen als Hochvakuumröhren, und zwar werden diese neuen Verstärkeranordnungen durch Ladeströme ermöglicht, die durch den lufterfüllten Raum geleitet werden können. Diese neuen Verstärker werden im folgenden kurz als »Spitzenstromrelais« oder »Spitzenstromröhren« bezeichnet. Diese Röhren können als einfache Gleichrichter oder als Verstärker mit einem, zwei oder mehr Gittern ausgeführt werden. Die neuen Spitzenstromrelais können bei Luftdruck betrieben werden, brauchen daher nicht in ein luftleer gepumptes Gefäß eingeschlossen zu werden; weiter wird die Verdrahtung der Zuleitungen wesentlich vereinfacht und beim Aufbau viel an Raum gespart, da sie zu großen Gruppen vereinigt und in gleicher Weise auch wieder mühelos ausgebaut werden können. Bei der Verwendung in einerAnlage entsprechend Abb. 3 werden die Gittersteuerspannungen durch einen statisehen Verteiler zugeleitet; die »Aktivierung« erfolgt durch Zuführung der Anodenspannung oder einer Betriebsspannung an eine der Hilfselektroden. Zur Verdeutlichung des Erfindungsgedankens sollen die Zeichnungen mit Abb. 4 bis 9 dienen;

Abb. 4 zeigt das Spitzenstromrelais im lufterfüllten Raum;

Abb. 5 bringt eine Kennlinie des Relais;
Abb. 6 zeigt die Beschaltung einer Fernsehanlage mit Spitzenstromrelais;

Abb. 7 bringt eine Verbesserung dieser Schaltung, durch die die Verdrahtung vereinfacht wird; Abb. 8 stellt die zeitliche Spannungsverteilung an bestimmten Stellen der Schaltung von Abb. 7 dar;

Abb. 9 bringt Einzelheiten des rahmenförmigen Aufbaus der Relais.

Sämtliche Abbildungen stellen nur beispielsweise Ausführungen, keineswegs jedoch die einzig mögliche Verwirklichung des Erfindungsgedankens dar.

Die Entwicklung des neuen Relais geht von der physikalischen Erscheinung des sogenannten Spitzenstromes aus, der sich unter Atmosphärendruck zwischen einer leitenden Spitze und einer gegen die Spitze positiv vorgespannten leitenden Platte ausbildet.

Wird eine fein ausgezogene Metallspitze gegen Erde negativ aufgeladen (z. B. auf 6 kV), überzieht sich die Spitze mit einer Korona; aus dieser Korona entwickelt sich ein Gleichstrom, der den Betrag von 50 bis 80 μΑ leicht erreichen kann, wenn in geringer Entfernung von der Spitze (etwa 5 mm) eine ebene, mit Erdpotential verbundene Elektrode angebracht wird. Dieser Strom kann durch Gitter gesteuert werden, welche auf geeignetes Potential gebracht und dem Strom zwischen Spitze und Platte entgegengestellt werden.

Diese Gitter werden in einer beispielsweisen Ausführung aus sehr feinem Nickeldraht hergestellt (Drahtstärke etwa 50 μ); die Maschen betragen 0,64 mm² Fläche. Es besteht kein Bedenken, nach diesem Verfahren Mehrgitter-Spitzenstromrelais herzustellen.

Abb. 4 bringt das allgemein gültige Schaltungsschema eines solchen Relais, das besonders zur Ver- Stärkung im Fernsehgerät geeignet ist.

Der Punkt 13 liegt gegen Erde auf hoher negativer Spannung, die von der Batterie B₁ (—6 kV) entnommen wird.

Mit 16 ist das erste Gitter bezeichnet, das von der Kathodenspitze 5 mm entfernt ist. Der Augenblickswert der Spannung wird durch die äußere Erregung (14) bestimmt, die Ruhevorspannung von der Batterie B₂ entnommen.

17 ist ein zweites Gitter, das an Erdpotential liegt und vom ersten nur 0,5 mm entfernt angebracht ist.

Das dritte Gitter 18 ist von 17 ebenfalls nur um 0,5 mm entfernt, wird durch die Erregung 20 gesteuert und liegt an Erdruhepotential.

19 ist eine Sammelelektrode, die sogenannte Anode, von etwa 5 mm Durchmesser, die Entfernung von 18 beträgt 1 bis 2 mm. Durch die Batterie B₃ wird diese Elektrode auf + 1000 bis 2000 V gegen Erdpotential vorgespannt.

21 ist eine Ringelelektrode, die sich in der Höhe der Kathodenspitze in 1 bis 2 mm Abstand um die Spitze schließt und deren Vorspannung stufenweise geändert werden kann. Der Spitzenstrom wird demnach durch die Augenblickswerte der Spannung an den Gittern 16 und 18 gesteuert.

Abb. 5 stellt die statische Kennlinie des Spitzenstromrelais dar. Entlang der Abszissenachse sind die Spannungen (Ve) des Gitters 16 in Volt, entlang der Ordinate der Strom an der Sammelelektrode in μΑ aufgetragen. Als Parameter der Kurvenschar wurde die Spannung Vp an 18 (in V) gewählt.

Für die Fernsehempfangsanlage wird nur der Teil der Kennlinie benutzt, der innerhalb der gestrichelten Fläche ABCD liegt und in der der

Gitterstrom nach 18 praktisch verschwindet. In diesem Bereich nimmt der Spitzenstrom näherungsweise proportional zur Spannung an 16 zu. In diesem Bereich liegt Vp sowohl als auch Ve zwischen — ι oo und ο Volt.

Experimentell ergab sich eine mittlere Spitzenstromgeschwindigkeit von etwa 300 m/Sek. Daraus ergibt sich eine Verzögerung im Relais (Zeitspanne zwischen dem Eintreffen eines Impulses auf Gitter 16 oder 18 und der dadurch hervorgerufenen Änderung des Anodenstroms) von mindestens io~⁴ Sek. Für die Verwendung der Röhre im Fernsehgerät wird Gitter 16 an die Bildwechselspannungen, Gitter

18 an die »Aktivierungsimpulse« angeschlossen. Die Impulse der Stromstöße im Stromkreis der Anode

19 werden in der Kapazität eines Elektrometers gespeichert, das einen Teil des elektrooptischen Elements darstellt.

Für die gleiche Schaltung können auch Eingitterrelais verwendet werden, deren Gitter mit den Bildwechselimpulsen gesteuert werden, während die Aktivierungsimpulse an die Anode 19 geschaltet werden. Diese Ausführung, welche konstruktiv die geringeren Schwierigkeiten macht, wird den folgenden Ausführungen zugrunde gelegt.

Die Ringelektrode 21 (s. Abb. 4) übt ebenfalls einen Einfluß auf die Stärke des emittierten Spitzenstroms, doch verläuft die bezügliche Kennlinie wesentlich unregelmäßiger als die von Gitter 16 und 18. Der Emissionsstrom kann durch eine ausreichend hohe negative Spannung am Ring 21 vollständig abgedrosselt werden. Umgekehrt setzt bei Erhöhung der Spannung an 21 der Emissionsstrom unvermittelt ein. Die Sperrspannung wird zweckmäßig angelegt, wenn die Röhre an Betriebsspannung liegt, jedoch nicht in Betrieb gesetzt werden soll.

In Abb. 6 ist die der Abb. 3 entsprechende Schaltung bei Verwendung der neuen Spitzenstromrelais dargestellt.

In dieser Abbildung, welche den Aufbau im Schrägriß darstellt, wurden die Punkte, an welchen der Spitzenstrom emittiert, mit 39 bezeichnet; diese entsprechen demnach den Kathoden der Röhren in Abb. 3. Diese Punkte liegen gegenüber den Gittern 40 auf hohem negativem Potential. Die Spannung wird aus der Batterie 41 entnommen. Gitter und emittierende Spitzen liegen in je einer Ebene und werden von einem gemeinsamen Rahmen gehaltert. In geringer Entfernung von den ersten Gittern werden die Steuergitter angebracht; hinter diesen Gittern liegen die Anoden, welche die Emissionsströme aufnehmen.

Die gemeinsame Halterung für die positiv vorgespannten Schutzgitter ist mit 42, die Anoden mit 43 bezeichnet und auf einer gemeinsamen Isolierfolie 44 befestigt; die Vorspannung wird kapazitiv übertragen und vom Verteiler 5 zugeführt. Jede Anode 43 speist ein ihr zugeordnetes elektrooptisches Element; in Abb. 6 wurde nur eines derselben, 47, eingezeichnet. Zwischen dieses Element und der Anode ist ein Entkopplungswiderstand 46 eingeschaltet. Eine Kapazität 48 und ein Wider- I stand 49, welche parallel zum elektrooptischen Element liegen, verlängern die Dauer der Bildimpulse in der oben bereits erläuterten Weise (s. das Schema Abb. 2).

Die Widerstände 46 und 49 sind, ebenso wie die Kapazitäten 48, an der Folie 44 befestigt. Die Widerstände werden beispielsweise durch dünne Lagen eines schlecht leitenden Stoffes wie Aquadag hergestellt, der zwischen die Metallbelegungen auf die Folie 44 aufgebracht wird.

Wie aus Abb. 6 hervorgeht, zeigt dieser Aufbau eine wesentliche Vereinfachung gegenüber der Schaltung von Abb. 3; da jedes Relais sehr wenig Platz einnimmt, kann es unmittelbar hinter seinem elektrooptischen Element angebracht werden. Dadurch wird auch die Leitungszuführung ganz wesentlich vereinfacht. Der Preis für die Rohstoffe ist sehr niedrig, ebenso können die Herstellungskosten bemerkenswert niedrig gehalten werden, wenn die Relais nach einem in der Folge erläuterten Verfahren hergestellt werden.

Die Übertragung der Bildwechselimpulse auf die Elemente der Bildfläche geht in folgender Weise vor sich:

Der erste Impuls, der für das erste Element bestimmt ist, wird durch den »Verteiler für große Geschwindigkeit«, 4, auf das Gitter 42 übertragen und bestimmt dessen Vorspannung während einer Zeitspanne, die durch die Zeitkonstante einer zwischen Zuleitung und Erde angeschlossenen Kapazität bestimmt ist. Während dieser Zeit erhält die ersteAnode der erstenZeile, 43, mittels kapazitiver Induktion einen positiven Impuls, so daß der Stromstoß, der durch den einsetzenden Spitzenstrom ausgelöst wird und entlang 49 einen Spannungsabfall erzeugt, ausschließlich von der Stärke des Bildimpulses 43 abhängig ist. In dieser Weise gibt das erste elektrooptische Element das erste Bildsignal wieder, wobei die Dauer dieses Signals durch den parallel geschalteten Speicher 48 erhöht wird. Während dieser Zeit bleibt die Anode der zweiten (und aller übrigen) Zeile negativ geladen und ist daher, trotz der Steuerung am ersten Gitter, stromlos.

Der gleiche Vorgang wiederholt sich nach kurzer Zeit beim Eintreffen des zweiten Bildimpulses, das durch den Verteiler 4 auf die Gitter 42' übertragen wird. Während dieser Zeitspanne wird die Anode 43' positiv vorgespannt, so daß das zweite Signal verstärkt und an den Klemmen des zugeordneten elektrooptischen Elements gespeichert werden kann. Nachdem die erste Zeile durchgesteuert wurde, folgt das erste Element der zweiten Zeile. Bei dieser Steuerung ist vorgesehen, daß benachbarte Anoden der gleichen Zeile, z. B. 43, 43' usw., gleichzeitig Anodenstrom führen, da der Stromstoß infolge der Speicherungen ebenso lange andauern kann wie die Abtastung einer ganzen Zeile durch den Verteiler 4. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft die Vereinfachung der Leitungsführung, welche die Spitzenstromrelais mit dem Verteiler verbindet, der die »Aktionsströme« vermittelt. Dieser Verteiler ist in Abb. 3 und 6 mit 5 bezeichnet.

Da diese Aktivierung zum entsprechenden Zeitpunkt jedem einzelnen Spitzenstromrelais übermittelt werden muß, wäre an sich für jedes Relais eine Zuleitung (im obengenannten Beispiel demnach 2OO ooo Leitungen) notwendig.

Erfindungsgemäß wird nun eine bestimmte Anzahl benachbarter Anoden dieser Relais in Gruppen zusammengefaßt, welchen die »Aktivierungsströme« gleichzeitig übermittelt werden. So werden z. B. ίο nach Abb. 7 in einer Zeile von neun Relais je drei zu einer Gruppe zusammengefaßt. Den drei Gruppen wird der Anodenspannungsimpuls mit einer gegenseitigen Verzögerung übermittelt. An einem Schirm mit 500 Relais je Zeile werden beispielsweise 20 Gruppen zu je 25 Gliedern gebildet.

Entsprechend einer weiteren Entwicklung des vorliegenden Erfindungsgedankens können, bei Verwendung entsprechender Verzögerungsglieder, die gleichen Zuleitungen für mehrere Gruppen benutzt werden. Abb. 7 bringt das Schema der Leitungsführung, das in diesem Fall notwendig ist. Die Bildfläche enthält in diesem Beispiel nur vier Zeilen. Die drei Gruppen der ersten Zeile sind mit 60, 61, 62, die der zweiten Zeile mit 63, 64, 65, die der dritten Zeile mit 66, 67, 68 und die der letzten Zeile mit 69, 70, 71 bezeichnet. Hinter der Bildfläche werden die Zuleitungen in waagerechter Richtung an jede der Zeilen geführt. Die Zuleitungen tragen in Abb. 7 die Bezeichnung 50, 51, 52, 53, 54; ihre Zahl übertrifft die Zeilenzahl demnach um Eins. Zwischen jeder der übereinander angeordneten Gruppen jeder Zeile ist weiter eine senkrechte Leitungsschiene (55, 56, 57 in Abb. 7) angebracht. In Abb. 8 a ist der zeitliche Verlauf der Spannungen dargestellt, an welche die verschiedenen Leitungen angeschlossen sind. Man bezeichnete die Spannungen, welche mit dem statischen Verteiler 59 übermittelt werden, mit 51', 52' und 53'. Dieser Verteiler rotiert mit der Zeilenfrequenz. Die Spannungsmaxima der in Abb. 8 a dargestellten Impulse sind gegeneinander etwas verzögert.

Die Spannungen, die über die senkrechten Leitungsschienen 55, 56 und 57 zugeführt werden, werden durch den statischen Verteiler 59 übermittelt, der mit der Bildfrequenz rotiert. Der Verlauf dieser Spannungen ist in Abb. 8 b durch die voll ausgezogenen Linienzüge 55' und 56' dargestellt. Die Spannungen sind ebenfalls gegeneinander verzögert. Die Verzögerung ist gleich der Abtastdauer einer Zeile, dividiert durch die Anzahl Leiter, in die die Zeile unterteilt ist. Die gemeinsame Anodenspannungszuleitung, wie z. B. 60, wird über Kapazitäten gleichzeitig an zwei waagerechte Zuleitungen und an einen senkrechten Leiter angeschlossen.

In Abb. 7 wurden drei dieser Kapazitäten mit 72, 73 und 74 bezeichnet. Die Spannung, welche auf die gemeinsame Leitung 60 aufgedrückt wird, ist in Abb. 8 c als Linienzug 6o' dargestellt, welche die Resultierende aus den drei Linienzügen 51', 55' und 56' bildet. Die Resultierende aus 55' und 56' gibt den Linienzug 60", welche dieselbe Gestalt hat, wie die vorhergehenden. Durch entsprechende Wahl der beiden Übertragungskondensatoren 72 und 73 kann man diesen Spannungsverlauf auf den gleichen Höchstwert regeln, welchen die Spannungen 55'und 56' besitzen. DieResultierende aus 60" und 51' gibt den Linienzug 60'.

Der benachbarte Linienzug 61' wird auf analoge Weise wie 60', und zwar als Resultierende der Linienzüge 52' und 61" erhalten.

Das Verhältnis der Kapazitäten 72 zu 73 wird so gewählt, daß der Höchstwert von der induzierten Spannung 60", deren Schwingungszeit der Bildfrequenz entspricht, mit dem Höchstwert von 51' (Zeilenfrequenzwechselspannung) übereinstimmt. Entsprechend einem älteren Vorschlag erreicht man das dadurch, daß die Spannungen 60', 61'... miteinander übereinstimmen und zur Speisung jeder der aufeinanderfolgenden Gruppen von Relaisanöden geeignet sind. Daraus ergibt sich, daß die Relais sämtlicher Gruppen einer Zelle mit gegenseitig verzögerten Aktivierungsspannungen gespeist werden, obwohl nur zwei waagerechte Zuleitungen zur Verfügung stehen.

Der Vorteil dieser Anordnung ist aus dem stark vereinfachten Schaltschema der Abb. 7 nicht unmittelbar ersichtlich, in welchem nur 36 Elemente dargestellt werden. Besteht aber eine Bildfläche aus 200 000 Elementen, wird die ursprüngliche Zahl von 200 000 Zuleitungen auf 420 verringert, wenn die Elemente jeder Zeile in Gruppen zu je drei zusammengefaßt werden. Es wird nämlich die Zahl der benötigten senkrechten Leiter auf die Bildpunktzahl einer Zeile (im Beispiel 500) und die Zahl der waagerechten Leiter auf die Zeilenzahl (im Beispiel 400) vermindert. Hinzu kommen noch einige senkrechte Leiter 55, 56 (z.B. 20), deren Rolle in Abb. 7 erläutert ist. Es genügen also 400 + 20 = 420 Leiter zur Speisung des ganzen Bildschirmes, nachdem die Bildpunktimpulse vorher bereits durch den statischen Schnellverteiler 4 auf 500 Zuleitungen verteilt worden sind. Die notwendigen Kopplungskapazitäten stellt man auf einfache Weise durch metallene Überzüge auf den beiden Seiten einer gemeinsamen Isolierfolie her.

Der Gesamtstromaufwand einer Bildfläche mit 200 000 Elementen würde bei einem mittleren Ruhestrom von 80 μ A je Relais 16 A betragen, die Zuleitungen daher stark belasten. Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, macht man von den oben beschriebenen Ringelektroden (21 von Abb. 4) Gebrauch, die dauernd auf eine ausreichend hohe Sperrspannung gelegt werden. Über einen zusätzlichen Kontakt am Verteiler 5 wird diese Sperrspannung für die Relais, welchen jeweils die Aktionsspannungen zugeführt werden, aufgehoben. Der Erfindungsgedanke schließt weiter den konstruktiven Aufbau einer Vielzellenbildfläche für Großflächenwiedergabe ein, auf welchem die oben beschriebenen Spitzenstromrelais sowie Elektrometer als elektrooptische Elemente verwendet werden. Wird eine derartige Fläche mit den Ausmaßen von beispielsweise 5X4111² hergestellt (jedes Bildelement bedecke 1 cm² Fläche), wird die Arbeit durch das Gewicht und die Größe der einzelnen Be-

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standteile außerordentlich erschwert. Um die Herstellung größerer Serien zu erleichtern, wird die ganze Fläche in einzelne Felder aufgeteilt, die dann zusammengesetzt werden müssen. Jedes dieser quadratischen Felder besitzt 25 cm Kantenlänge und enthält demnach nur 625 Elemente in 25 Reihen. Die Steuer- und die Ringelektroden jeder Reihe sind leitend miteinander verbunden.

In Abb. 9 ist eine beispielsweise Ausführung eines solchen Feldes dargestellt. Abb. 9 a stellt einen Längsschnitt entlang der Achse einer Befestigungsschiene dar. Abb. 9 b ist ein Längsschnitt parallel zu einer Leitungsschiene, zur Zuführung der Kathodenpotentiale.

Wie in diesen Abbildungen dargestellt, besteht jedes Feld aus perforierten Isoliertafeln, welche entsprechend übereinander angeordnet sind. Die erste Tafel 75 isoliert die leitende Folie 76 ab, welche die Kathodenspitzen Jj trägt. Die nächste Tafel 78 dient als Zwischenlage, welche die Öffnungen der Folie 79 in entsprechendem Abstand von den Spitzen JJ hält. Auf dieser Tafel 79 sind dieRingelektroden angebracht, welche die Emission der Relais regeln. Sie werden als metallische Niederschläge aufgebracht und die waagerechten Reihen untereinander leitend verbunden.

In Abb. 9 c sind die Aussparungen an der Zwischenlage 78 im Grundriß dargestellt. Abb. 9 d stellt die Tafel 79 dar. Die leitenden Schichten sind durch Punktierung gekennzeichnet.

Hinter der Folie 79 ist eine zweite Zwischenlage der gleichen Ausführung wie 78 angeordnet; weiter ein Gitter 80, das über die ganze Fläche reicht. Auf diese folgen senkrechte Gitterstreifen 81, welche die gemeinsamen Elektroden einer ganzen Relaisreihe bilden. Abb. 9 ε zeigt diese Gitterstreifen 81 in Aufsicht. Hinter den Streifen liegt eine weitere Zwischenlage 78 und endlich eine Isolierfolie 82, welche sämtliche Anoden der Spitzenstromrelais dieses Feldes trägt. Die Anoden werden durch Metallniederschläge auf der Folie 82 gebildet. Die Anodenströme fließen von diesen Belegungen durch Ausnehmungen 86 der Folie. Abb. gi zeigt die Folie 82 in Aufsicht. Die leitenden Belegungen sind auch hier durch Punktierung der Flächen gekennzeichnet. Ersichtlich werden diese Anoden in Gruppen zu je vier zusammengefaßt, und zwischen jede dieser Gruppen ist ausreichend Platz für die Durchführung der Befestigungsbolzen vorgesehen. Hinter der dünnen Folie 82 wird eine weitere Isolierfolie 83 angebracht, auf der die Kapazitäten zur Übertragung der positiven Vorspannung angebracht sind. Diese Belegungen sind an Leiter angeschlossen, welche zum Verteiler 5 führen. Hinter der starken Folie 83 liegt eine dünne Folie 84, welche auf ihrer Vorderseite eine elektrostatische Abschirmung, auf der Rückseite die Zuleitungen zu den elektrooptischen Elementen trägt. Auf der gleichen Folie sind auch die Widerstände 46 und 49 sowie die Kondensatoren48 (Bezeichnung s. Abb. 6) angebracht. Die Ausnehmungen 86 führen dieFolien 82, 83 und 84 und ermöglichen den Stromdurchgang zu den elektrooptischen Elementen. Die leitenden Verbindungen werden durch metallene Niederschläge gebildet, welche an der Folie 84 angebracht werden und die bereits einen Teil des Verteilungsnetzes bilden.

Die oben beschriebenen Spitzenstromrelais können auch zur Verstärkung pulsierender Gleichströme oder reiner Wechselströme dienen und sind insbesondere für den Fernsprech- und Telegraphierbetrieb geeignet. Da der Emissionsstrom jedes einzelnen Relais sehr schwach ist, kann zur Verstärkung des Ausgangsstroms erfindungsgemäß eine größere Anzahl von Relais geschaltet werden.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Anordnungen zur Verstärkung von Gleichoder Wechselspannungen und -strömen, insbesondere von Fernsehempfangswechselspannungen, unter Verwendung von einer oder mehreren Elektrodengruppen, sogenannte Verstärker, welche auf verschiedenes Potential geladen und Träger eines Konvektionsstromes sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese Konvektionsströme durch Spitzenwirkung unter Atmosphärendruck zwischen zwei Elektroden erzeugt und durch Hilfselektroden statisch gesteuert werden.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Raum zwischen spitzenförmiger Kathode und plattenförmiger Anode eine oder mehrere ebene, aus feinem Draht hergestellte Gitterelektroden angeordnet werden.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß diese Gitterelektroden zur Steuerung des Spitzenstromes zwischen Kathode und Anode an geeignete Gleich- oder Wechselspannungen gelegt werden.

4. Anordnung nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Ebene normal zur Richtung des Emissionsstromes nahe der Kathodenspitze eine weitere, vorzugsweise ringförmige Hilfselektrode angebracht wird, welche gegen die Kathode auf eine beliebig wählbare Spannung geladen werden kann.

5. Anordnung nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungen an den Hilfselektroden derart bemessen werden, daß zwischen der Kathode und den nächstgelegenen Elektroden kein Strom fließt.

6. Anordnung nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Ver-Stärkung von Fernsehempfangsspannungen der Anodenruhestrom mittels einer Sperrspannung an einer Elektrode zeitweilig unterdrückt wird.

7. Anordnung nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die im An-Spruch 4 beschriebene Hilfselektrode zur Unterdrückung des Anodenruhestromes verwendet wird.

8. Anordnung nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung mehrerer Verstärker die Haupt- und Hilf s-

elektroden dieser Verstärker auf einen gemeinsamen Träger aufgebracht werden.

9. Anordnung nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem gemeinsamen Träger ein Teil der anzuschließenden Schaltelemente wie Ableitwiderstände, Kondensatoren u. ä. befestigt und angeschlossen werden.

10. Anordnung nach Anspruch 1 und folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Verstärker parallel geschaltet werden.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

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