DE971580C - Einrichtung zur Regenerierung von Impulsen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 19. FEBRUAR 1959

C 5899 Villa/21 a¹

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Regenerierung von Impulsen, die in einer elektronischen Rechenmaschine oder in jeder anderen mit Impulsen arbeitenden Maschine benutzt werden kann, in welcher die ursprünglich rechteckförmigen Impulse sich nach einer gewissen Laufstrecke verbreitern und eine mehr dreieckige Form annehmen oder jedenfalls eine Form, die eine längere Dauer besitzt als der ursprüngliche rechteckförmige Impulsverlauf. In der im folgenden betrachteten Maschine soll mindestens ein Impulsgenerator, der Impulse einer streng rechteckigen Kurvenform erzeugt, vorhanden sein, die als »Taktgeberimpulse« bezeichnet werden. Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung, in welcher die Koinzidenz, wenigstens während eines Teils der Impulsperiode eines Taktgeberimpulses und eines »verzerrten« Impulses zur Erzeugung eines neuen Impulses von ebenso einwandfreiem Verlauf, wie ihn die Taktgeberimpulse besitzen, benutzt wird.

Es sei bemerkt, daß in einer Maschine der in Frage stehenden Art wenigstens zwei Taktgeberimpulsreihen erzeugt werden, von denen die eine durch eine Phasenverschiebung von weniger als der

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Impulsperiode aus der anderen abgeleitet werden kann. Die verzerrten Impulse, welche ursprünglich mit den Signalen der ersten Taktgeberimpulsreihe in Koinzidenz waren, werden durch die Taktgebersignale einer zweiten Impulsreihe mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung regeneriert. Auf diese Weise wird die Verzögerung zwischen dem Anfang der verzerrten Impulse und dem Beginn der entsprechenden regenerierten Impulse gleich ίο der obenerwähnten Phasenverschiebung zwischen den Impulsreihen gemacht und beträgt noch weniger als eine Periodendauer der Taktgeberimpulse. Die Taktgebersignale, von denen im folgenden ausschließlich die Rede sein wird, sind diejenigen der genannten zweiten Impulsreihe und besitzen eine Verzögerung gegenüber den zu regenerierenden Impulsen.

Bekannt ist eine Anordnung mit Elektronenröhre, die zur Umsetzung eines dreieckförmigen so Eingangsimpulses (sägezahnförmig) in einen rechteckförmigen Ausgangsimpuls dient. Dabei können Amplitude sowie Breite der am Eingang empfangenen Impulse variieren, während die Ausgangsimpulse, die im genauen Synchronismus mit den «5 dreieckförmigen Eingangsimpulsen erzeugt werden, rechteckförmig, von beständiger Amplitude, aber wechselnder Breite sind.

Dagegen muß bei der vorliegenden Erfindung, ausgehend von verzerrten Impulsen, also von trapez- oder dreieckigen Impulsen, eine Regeneriervorrichtung rechteckige Ausgangsimpulse von beständiger Breite und Amplitude synchron mit Taktgeberimpulsen erzeugen, die ebenfalls rechteckig und von beständiger Breite und Amplitude sind. Während ein Taktgeberimpuls, der für sich auf die Vorrichtung übertragen wird, keinen Ausgangsimpuls hervorrufen muß, muß ein solcher Ausgangsimpuls beim Zusammenfallen eines verzerrten Impulses mit einem Taktgeberimpuls erzeugt werden, wobei dieses Zusammenfallen nicht für die volle Dauer des Taktgeberimpulses stattfindet, und zwar infolge der Verschiebung der im Verhältnis zu den Taktgeberimpulsen vorauseilenden verzerrten Impulse.

Es folgt daraus, daß Vorkehrungen zu dem Zweck getroffen werden müssen, daß der regenerierte Ausgangsimpuls dennoch bis zum Ende des entsprechenden Taktgeberimpulses verlängert wird, wenn die Spannungshöhe eines verzerrten Impulses vor dem Ende des zusammenfallenden Taktgeberimpulses unter einen bestimmten Spannungspegel sinkt. Infolgedessen betrifft die vorliegende Erfindung eine Einrichtung zur Wiederherstellung der ursprünglichen Rechteckform von auf einem Übertragungsweg verzerrten Impulsen bzw. zur Umsetzung von verzerrten Impulsen in neue unverzerrte Impulse mit rechteckförmigem Impulsverlauf mit Hilfe von Taktgeberimpulsen, die derart synchronisiert sind, daß sie wenigstens über einen Teil ihrer Dauer mit den verzerrten Impulsen zusammenfallen. Die Einrichtung umfaßt einen Impulsgenerator, der einen ersten Eingangskreis für die verzerrten Impulse, einen zweiten Eingangskreis für die Taktgeberimpulse mit rechteckförmigem Impulsverlauf und einen Ausgangskreis für die regenerierten Impulse besitzt, wobei dieser Generator erst dann voll wirksam wird, wenn gleichzeitig ein Taktgeberimpuls erzeugt wird und ein verzerrter Impuls einen bestimmten Spannungspegel erreicht hat. Um diesen bestimmten Span- nungspegel festzusetzen, ist dem ersten Eingangskreis ein Begrenzer zugeordnet. Ferner wird mittels einer Rückkopplung zwischen dem Ausgangskreis und dem ersten Eingangskreis die Einwirkung des verzerrten Impulses auf den Generator verlängert, wenn seine Amplitude unter diesen bestimmten Spannungspegel sinkt.

In der nachfolgenden Beschreibung wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels noch näher erläutert.

Fig. ι stellt ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dar;

Fig. 2 zeigt an Hand von Kurven den Verlauf der zugeführten Signale;

Fig. 3 ist eine verallgemeinerte schematische Darstellung des Erfindungsgedankens;

Fig. 4 zeigt die der Fig. 2 entsprechenden Kurven für die Anordnung nach Fig. 3.

In Fig. ι ist mit 1 die Elektronenröhre (hier eine Fünfpolröhre) des zur Regenerierung dienenden Vielpols bezeichnet. Die Kathode k ist mit dem Fanggitter g₃ zusammen an ein positives Potential V₁ angeschlossen, und zwar über die Sekundärwicklung S₂ eines Transformators tr₂. Das Schirmgitter g₂ liegt an einem positiven Potential + W₄, während das Steuergitter g_t über die Widerstände T₁ und r₂ an einem negativen Potential —v_% liegt. Die Anode ρ ist an eine Hochspannung + ht angeschlossen, und zwar über einen mit drei Wicklungen ausgerüsteten Transformator tr_x. Die Span- ¹Oo nungen V₁; v₂, v± und ht sind so gewählt, daß die Röhre unterhalb des Anfangspunktes der Anodenstrom-Gitterspannungskennlinie arbeitet, und zwar z. B. durch Wahl einer Gitterspannung, die unterhalb desjenigen Wertes liegt, bei welchem der Anodenstrom praktisch verschwindet. Durch den Transformator tr₂ oder über ein anderes Koppungsmittel werden die rechteckigen negativen Taktgeberimpulse bei t zugeführt und bei e die positiven verzerrten Impulse. Mit C₁, C₂ und C₃ sind Gleichrichterelemente bezeichnet, deren Aufgabe im folgenden noch erläutert werden wird. Eine Sekundärwicklung S₁ des Transformators tr_x liefert bei j die Ausgangsimpulse, während eine zweite SekundärwicklungJ₁', die an einer'Spannung—V₃ "5 und über C₃ am Verbindungspunkt von r₁ und r₂ liegt, die Rückkopplungsleitung darstellt. Die Spannung v_z kann gleich der Spannung v_z sein oder ihrem Absolutbetrag nach noch etwas größer gewählt werden, um einen Dauerstrom über den Gleichrichter C₃ zu vermeiden. Der Wicklungssinn der Rückkopplungs-Sekundärwicklung S₁ ist so gewählt, daß an T₁ die Spannungsimpulse mit positivem Vorzeichen auftreten und einen bestimmten von der Röhre 1 geforderten Wert überschreiten. ^la5 Der Gleichrichter C₃ verhindert die unmittelbare

Übertragung der bei e zugeführten und den Gleichrichter C₂ durchsetzenden Impulse an die Ausgangsklemmen s des Transformators W₁. Der Gleichrichter C₂ verhindert seinerseits das Eintreten der über die Rückkopplungswicklung und über den Gleichrichter C₃ übertragenen Impulse an die Klemme e.

Der Gleichrichter C₂ ist jedoch nicht bei jeder Schaltung notwendig, es hängt vielmehr von der ίο Art der Verbindung der Klemme e mit der Speiseeinrichtung ab, ob der Gleichrichter c₂ gebraucht wird.

Der Gleichrichter C₁ wirkt vermöge seines Anschlusses an Erde als Spannungsbegrenzer, so daß die Gitterspannung normalerweise den Wert Null nicht wesentlich übersteigen kann.

In Fig. 2 sind die Spannungen U₁ und U₂ dargestellt, welche an den Klemmen t und e auftreten, und zwar in Abhängigkeit von der Zeit. Der Impuls U₁ soll sich dabei mit der Taktgeberfrequenz wiederholen, während der verzerrte ImpulsM₂ bei jedem Taktgeberimpuls auftritt und regeneriert werden soll.

Die genaue Lage des Ruhestroms der Röhre auf der Kennlinie wird so gewählt, daß der Strom unterdrückt wird, wenn gleichzeitig eine negative Spannung an der Kathode k auftritt und eine gleich hohe oder höhere negative Spannung am Steuergitter g_v

Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende: Der verzerrte Impuls U₂ beginnt bereits vor dem Taktgebersignal. Solange nur der verzerrte Impuls vorhanden ist, tritt kein Anodenstrom auf, da das Gitterpotential allmählich vom Wert —V₂ auf den Wert Null ansteigt, der ungefähr im Punkt α erreicht wird, ohne dabei wegen der Begrenzung durch den Gleichrichter C₁ diesen Wert übersteigen zu können. Bei α beginnt der rechteckige Impuls U₁, und der Anodenstrom der Röhre nimmt daher sogleich einen konstanten Wert an, der einige Zeit aufrechterhalten bleibt. In der Zeitspanne von a bis b würde der Impuls U₂ das Gitterpotential noch erhöhen, jedoch überschreitet wegen der Begrenzung durch C₁ das Gitterpotential dabei den Wert Null nicht, und der Anodenstrom bleibt somit konstant.

Von b nach c nimmt der Wert von u₂ ab, jedoch wirkt die Rückkopplung zusammen mit einer gewissen Verzögerung in tr_x und c₃ (die durch Zwischenschaltung von nicht mitdargestellten Verzögerungselementen sich noch vergrößern ließe) im Sinne einer Aufrechterhaltung des Potentials am Steuergitter. Infolgedessen bleibt der Anodenstrom bis zum Punkt c konstant und fällt dann plötzlich auf Null ab. Der Anodenstrom der Röhre verläuft also rechteckförmig und invers zur Spannung U₁, welche die an den Klemmen s auftretende Spannung erzeugt. Wenn die Rückkopplung am Steuergitter vor dem Punkt b ebenfalls eine Spannung erzeugt, ⁶" so kann diese doch den Spannungsverlauf an den Klemmen s wegen der Begrenzerwirkung nicht beeinflussen. Wenn man annimmt, daß die Wirkung der Rückkopplung sehr schnell auftritt, so würde selbst ein kurzer Spannungsanstieg der Spannung U₂ über die Höhe α bis c nach dem Punkt α genügen, um die ^regenerierte Spannung aufrechtzuerhalten. Es kommt also nur darauf an, daß die Rückkopplungswirkung sich spätestens bei Punkt b bemerkbar zu machen beginnt.

Die Erfindung ist offenbar nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt, sondern die Schaltelemente in Fig. 1 können noch verschiedene andere Formen annehmen. So kann man z. B. statt der Gleichrichterelemente C₁, C₂ und C₃ auch Trokkengleichrichter oder Dioden setzen. Der Gleichrichter C₁ kann auch durch eine Elektronenröhre ersetzt werden und die Gleichrichter c₂ und c₃ durch Entkopplungswiderstände derart, daß für die verzerrten Signale und für die Rückkopplungsspannung verschieden hohe Eingangswiderstände entstehen. Der Ausgang s kann auch von der Rückkopplungswicklung J₁' des Transformators abgegriffen werden, der dann nur zwei Wicklungen zu erhalten braucht. Statt die Rückkopplungsspannung auf das Steuergitter ^₁ zurückzuführen, kann sie auch dem Schirmgitter g₂ zugeführt werden und ferner auch von einem in den Anodenkreis der Röhre einzufügenden reinen Widerstand abgegriffen werden sowie auf das Schirmgitter über ein die richtige Phase für die Rückkopplungsspannung herstellendes Glied übertragen werden. Das positive Taktgebersignal kann dem Steuergitter ^₁ auch ohne eine Begrenzung zugeführt werden, während das verzerrte Signal mit negativer Polarität und unter Anwendung einer Begrenzung der Kathode k zugeführt werden könnte usw. Alle derartigen Abwandlungen liegen innerhalb des Erfindungsgedankens.

Außerdem sei erwähnt, daß alle Anordnungen mit einer geraden Anzahl von Röhren, beispielsweise mit zwei Röhren (oder zwei in demselben Kolben angeordneten Elementen), in denen die Rückkopplungsspannung in der zweiten Röhre hergestellt wird und die Anode der zweiten Röhre und das Gitter der ersten Röhre erreicht, möglich sind. Dabei geht die Steuerung über eine große Kapazität vor sich, um die Anoden nur mit Widerständen und nicht mit Transformatoren zu belasten.

Um den Umfang des Erfindungsgedankens genau zu umreißen, sei auf die Fig. 3 Bezug genommen, in welcher mit a' ein Vielpol bezeichnet ist, der einerseits zwei Eingangsstellen f und e^f besitzt, von denen die eine für die Taktgebersignale und die andere für die zu regenerierenden Signale bestimmt ist, und welche ferner eine Ausgangsstelle s' ^X15 für die regenerierten Signale und eine dritte Eingangsstelle x' für die Rückkopplungsspannung aufweist. Bei e' ist ein Begrenzer c angeschlossen, und das verzerrte Signal wird über eine Impedanz s zugeführt. Bei / wird ein Rückkopplungssignal ^lao gewonnen, welches bei %' wiedereingeführt wird, nachdem es einer gewünschten Verzögerung, welche gegebenenfalls auch Null sein kann, unterworfen worden ist, die in dem schematisch angedeuteten Glied χ erzeugt werden kann. Es sei bemerkt, daß die Polaritäten der bei t und bei e zugsführten

Signale, die in Fig. 4 dargestellt sind, lediglich Ijeispielshalber angegeben sind und sich nur auf die Anordnung des Verstärkers a' beziehen. Die Wirkungsweise der Anordnung in Fig. 3 ist analog derjenigen in Fig. 1.

Der Vielpol a' kann auch statt mit Elektronenröhren im Sinne des Erfindungsgedankens beispielsweise mit Transistoren oder mit Anordnungen nach Art von magnetischen Verstärkern hergestellt werden.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zur Wiederherstellung der ursprünglichen Rechteckform von auf einem

   Übertragungsweg verzerrten Impulsen bzw. zur Umsetzung von verzerrten Impulsen in neue unverzerrte Impulse mit rechteckförmigem Impulsverlauf mit Hilfe von Taktgeberimpulsen, ao die derart synchronisiert sind, daß sie wenigstens über einen Teil ihrer Dauer mit den verzerrten Impulsen zusammenfallen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Impulsgenerator (a') vorgesehen ist mit einem ersten Eingangskreis (e) für die verzerrten Impulse, einem

   zweiten Eingangskreis (i) für die Taktgeberimpulse mit rechteckförmigem Impulsverlauf und einem Ausgangskreis (s) für die unverzerrten Impulse und daß der Generator erst dann voll wirksam wird, wenn gleichzeitig ein Taktgeberimpuls auftritt und die Amplitude eines verzerrten Impulses einen bestimmten Spannungspegel (ß) erreicht hat, wobei ein Begrenzer (c) dem ersten Eingangskreis derart zugeordnet ist, daß die Amplitude des verzerrten Impulses auf diesen bestimmten Spannungspegel (α) begrenzt wird, und wobei ferner die Wirkung des verzerrten Impulses auf den Generator durch eine Rückkopplung zwischen dem Ausgangskreis (s) und dem ersten Eingangskreis über den Augenblick bimaus, in welchem seine Amplitude unter dien bestimmten Spannungspegel (a) sinkt, verlängert wird.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator eine Elektronenröhre (i), insbesondere eine Pentode enthält, deren Elektroden so vorgespannt sind, daß sie normalerweise gesperrt ist, wobei die Sperrspannungen so gewählt sind, daß die Röhre bei gleichzeitiger Zuführung des Taktgeberimpulses und des verzerrten Impulses mit bestimmter Mindestamplitude an zwei geeignete Elektroden einen Impuls abgibt, welcher min-

   destens so lange dauert, wie die zugeführten Impulse gleichzeitig mit der bestimmten Mindestamplitude einwirken.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergitter (^₁) der Elektronenröhre (1) gegenüber der Kathode (k) eine solche negative Vorspannung besitzt, daß der Arbeitspunkt der Röhre sich normalerweise unterhalb des Knickes der Anodenstrom/Steuergitterspannungs-Kennlinie befindet, so daß die Röhre normalerweise gesperrt ist, und daß der Arbeitspunkt sich bei gleichzeitigem Auftreten der Impulse mit der bestimmten Mindestamplitude bis über den Kennlinienknick aufwärts so weit verschiebt, daß die Röhre leitend wird.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß negative Taktgeberimpulse der Kathode und positive, verzerrte Impulse dem Steuergitter zugeführt werden.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch ΐ,_ dadurch gekennzeichnet, daß ein Transformator (ir_t) mit zwei Sekundärwicklungen (s_v S₁) vorgesehen ist, dessen Primärwicklung in den Ausgangskreis des Impulsgenerators eingeschaltet und. dessen eine Sekundärwicklung (S₁) derart in den ersten Eingangskreis eingeschaltet ist, daß der von dieser Sekundärwicklung in den ersten Eingangskreis gelieferte Strom die gleiche Polarität wie die verzerrten Impulse besitzt.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verzerrten Impulse und die durch den Transformator übertragenen Impulse dem ersten Eingangskreis unter Zwischenschaltung von Gleichrichterelementen (c₂ und C₃) zugeführt werden, die so gepolt sind, daß einerseits ein Eintreten der verzerrten Impulse in den Rückkopplungskreis verhindert wird und andererseits die dem Rückkopplungskreis entnommenen Impulse nicht an die Quelle der verzerrten Impulse gelangen können.
7. 7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzer durch ein Gleichrichterelement (C₁) dargestellt wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Waveforms, McGran Hill Book, 1949, S. 247, bis 381, 48^,486, 517;

   USA.-Patentschrift Nr. 2 479 947;

   deutsche Patentschrift Nr. 720583;

   H. Richter, Elektrische Kippschwingungen, 1940, S. 74, 75; Proc. of the IRE, August 1949, S. 855 ff.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 609 528/358 5.56 (809 731/9 2.59)