DEI0006728MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 19. Dezember 1952 Bekanntgemacht am 15. November 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

PATENTANMELDUNG

KLASSE 21a¹ GRUPPE INTERNAT. KLASSE H03k

I 6728 Villa/21a

Maurice Charles Branch, London

ist als Erfinder genannt worden

International Standard Electric Corporation, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt, Stuttgart-Zuffenhausen,

Hellmuth-Hirth-Str.

Elektronische Schaltungsanordnung für Informationsspeicher

Die Priorität der Anmeldung in Großbritannien vom 20. Dezember 19Sl ist in Anspruch genommen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Abfrage von mittels einer Gasentladungs- oder Vakuumelektronenröhre gespeicherten binären Informationen, bei welcher der für die gespeicherte Information charakteristische Schaltzustand dieser Röhre in einem ihr zugeordneten Ausgangskreis beim Zuführen eines Prüfimpulses an eine ihrer Elektroden festgestellt wird.

Es sind bereits elektronische Schaltungsanordnungen zur Speicherung von Nachrichteninhalten auf binärer Basis bekannt. Der durch den Einspeichervorgang veränderte Schaltzustand eines Speicherelementes, z. B. einer Gasentladungs- oder Vakuumelektronenröhre, ist sofort bei der Einspeicherung feststellbar. Es sind aber auch Speicheranordnungen dieser Art bekannt, bei welchen der Speicherinhalt erst durch Anlegen eines Prüfimpulses, der eine Stromverstärkung in der Speicherröhre hervorruft, festgestellt wird. Derartige Anordnungen haben aber den Nachteil, daß entweder, wenn zur Geringhaltung des beim Prüfen auftretenden Stromes der im

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Kathodenkreis der Speicherröhre liegende Widerstand gegenüber dem Widerstand, welcher vor der Speicherelektrode liegt, groß gemacht wird, bereits beim Speichervorgang ein Ausgangsimpuls an der Kathode abgegeben wird. Versucht man diesen Nachteil dadurch zu vermeiden, daß der Widerstand im Kathodenstromkreis klein gewählt und dadurch der an der Kathode auftretende Impuls gering gehalten wird, so stellt sich beim ίο Prüfen ein .sehr großer Strom in der Röhre ein, durch welchen eventuell die Grenzwerte der Röhren überschritten werden.

Erfindungsgemäß wird eine Anordnung vorgeschlagen, welche die erwähnten Nachteile dadurch vermeidet, daß im Kathodenzweig der Gasentladungs- oder Vakuumelektronenröhre eine spannungsabhängige Widerstandskombination derart liegt, daß das Kathodenpotential bei geringer Stromführung der Röhre stabilisiert wird und nur bei einer unter Einwirkung des Prüfimpulses verstärkten Stromführung ansteigt, wobei der Widerstand der Kombination einen Festwert annimmt, so daß nur bei Abfragung einer eingespeicherten Information ein definierter Ausgangsimpuls entsteht.

Die Erfindung wird an Hand der Figuren erklärt. Hierbei zeigt

Fig. ι eine bekannte Schaltung,
Fig. 2 eine Schaltung gemäß der Erfindung,
Fig. 3 die Anwendung der Erfindung für eine viergliedrige Speichereinrichtung unter Verwendung der Schaltelemente in Fig. i,

Fig. 4 ein impulsgesteuertes Speicherelement,
Fig. 5 eine Variante der Anordnung gemäß Fig-4,

Fig. 6 ein einzelnes Glied eines binären Zählers, welcher für die Verbindung zwischen den einzelnen Stufen gasgefüllte Röhren benutzt,

Fig. 7 ein einzelnes Glied eines binären Zählers, Fig. 8 eine weitere Schaltungsanordnung zur Impulszählung und

Fig. 9 eine andere Ausführungsform der Erfindung.

Die in Fig. ι dargestellte bekannte Schaltung zeigt die Anwendung einer einzelnen gasgefüllten Kaltkathodenröhre als Speicherelement.

Die Anode dieser Röhre liegt über den Widerstand R ι an +13OVoIt, ihre Kathode über den Widerstand i?2 an —50 Volt und ihre Steuerelektrode wird über den Widerstand R 3 gespeist.

Der Eingang wird normalerweise an Erdpotential geführt, damit die Gitter-Kathoden-Spannung im Ruhezustand die Röhre nicht zünden kann. Das zu speichernde Schaltkennzeichen wird durch ein positives Potential dargestellt, welches an den Eingang I und von dort an die Steuerelektrode (Gitter) über Widerstand R 3 gelegt wird. Dieses Potential reicht aus, um die Röhre ausschließlich über die Strecke zwischen Steuerelektrode und Kathode zu zünden. Wenn an der Röhre ein Impuls durch Anlegen an den Eingang I gespeichert wird, ist die Dauerspannung nach den Impulsen so gewählt, daß die Strecke zwischen Kathode und Steuerelektrode gezündet bleibt. Der Stromfluß zwischen Kathode und Steuerelektrode ist in der Größenordnung von einigen Mikroampere, so daß die Auswirkung dieses Stromflusses vernachlässigt werden kann.

Bei einer derartigen Speicherschaltung ist es wünschenswert, festzustellen, ob das entsprechende Schaltkennzeichen in der Röhre aufgenommen ist. Aus diesem Grunde wird ein positiver Impus P an die Anode über den Gleichrichter MR 1 gelegt. Dieser Impuls und die normale Anodenspannung können die Röhre nicht zünden, bevor eine Zündung zwischen Steuergitter und Kathode erfolgt ist. Aus diesem Grunde kann der Impuls die Röhre nur dann zünden, wenn die Speicherung bereits aufgenommen ist. Wenn über die Hauptstrecke zwischen Anode und Kathode die Entladung erfolgt ist, fließt ein stärkerer Strom über die Widerstände R1 und R2. Außerdem wird die Spannung am oberen Ende des Widerstandes R 2 erhöht, so daß ein positiver Impuls an der Kathode entsteht. Jedoch wird an der Kathode kein solcher Impuls erzeugt, wenn zwischen Steuerelektrode und Kathode vorher keine Entladung stattgefunden hat. Die normale Spannung zwischen Anode und Kathode liegt unter der Brennspannung, so daß die Hauptzündstrecke erlischt, sobald der Impuls beendet ist: Die Tatsache, daß der Impuls P in der Röhre sichtbar gemacht werden konnte, ist ein Zeichen für seine Speicherung.

Um einen kräftigen Ausgangsimpuls zu bekommen, wenn der Impuls P auf die Röhre gegeben wird, sollte der Widerstand R 2 größer sein als der Widerstand, welcher vor dem Gleichrichter MR ι liegt. Im .praktischen Betrieb ist es schwierig, ein günstiges Verhältnis zwischen den Werten der Widerstände in Fig. 1 herzustellen, um einen kräftigen Ausgangsimpuls bei niedriger Brennspannung zu erhalten.

Die Anordnung in Fig. 2 vermeidet diese Nachteile dadurch, daß der Kathodenwiderstand R 2 an einer Spannung liegt, die negativer ist als diejenige in Fig. i. In Fig. 2 sind am Ende des Widerstandes R 2 —100 Volt angelegt. Die Kathode ist ebenfalls mit einem Gleichrichter MR 2 verbunden, der ein weniger negatives Potential als der Widerstand R2 führt, nämlich —50 Volt. Dieser Gleichrichter dient dazu, die Kathode auf —50 Volt zu stabilisieren, so daß die Kathodenspannung nicht unter diesen Betrag sinken kann. Das bedeutet, daß beim Ansteigen der Kathodenspannung auf weniger als —50 Volt der Widerstand der Kathode gleich dem inneren Widerstand des Gleichrichters MR2 ist. Wenn die Kathodenspannung über — 5OiVoIt steigt, ist der Gleichrichter MR 2 gesperrt.

Wie vorher erwähnt, zündet das Speicherkriterium auf der Strecke Steuerelektrode-Kathode, und wenn der Stromfluß an der Kathode dabei einige Mikroampere beträgt, bleibt das Potential an der Kathode praktisch unverändert. Wenn der Impuls an den Eingang P angelegt wird, so zündet die Röhre nur, wenn vorher zwischen Steuerelekj trode und Kathode eine Entladung stattgefunden

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hat. Der Strom fließt daher über Widerstand R i, die Hauptzündstrecke und Widerstand R 2. Dieser Stromfluß verursacht eine Spannung an der Kathode der Röhre, welche über —SoVoIt änsteigt, also positiver wird, und dadurch den Gleichrichter Mi? 2 sperrt. Bei Verwendung von Trockengleichrichtern nimmt dieser während des Sperrvorganges einen hohen Widerstand an. Somit ist der wirkliche Widerstand an der Kathode gleich

ίο dem Wert von R 2.

Der Ausgangsimpuls entsteht wie vorher in Fig. ι über dem Widerstand R2, jedoch ist es bei der Anordnung in Fig. 2 möglich, den Widerstand R 2 wesentlich höher festzusetzen, als dies bei der Anordnung in Fig. 1 möglich ist. Die Ursache liegt darin, daß der Gleichrichter MR 2 einen Effekt hervorruft, welcher der veränderlichen Belastung der Kathode Rechnung trägt. Somit ist es möglich, einen stärkeren Ausgangsimpuls zu erhalten und dabei die Spannungsgrenzen innerhalb der Röhre einzuhalten.

In Fig. 3 ist eine vierstufige Speicherschaltung mit den Röhren Vi bis V4 gezeigt. Jedes Glied dieser Speicherkette ist gemäß der Schaltung in Fig. ι ausgebildet. Jede Röhre hat mit ihrer Kathode über den Gleichrichter MR 3 Zugang zu einer gemeinsamen Kathodenleitung, an welcher der Widerstand R4 und der Gleichrichter MR 2 liegen. Die gemeinsame Kathodenschaltung ist genauso angeordnet wie die Kathodenschaltung für die Röhre in Fig. 2. Der Gleichrichter MR 2 wirkt als Reguliergleichrichter für jede der Röhren Vi bis V4.

Jede Röhre Vx bis V4 hat einen eigenen Eingang, nämlich A bis D, und die Röhren werden jeweils auf ihre Vorspannung geprüft, so daß sie bei den einlaufenden Impulsen in den verschiedenen Zeitpunkten P ι bis P 4 zünden. Bei jeder Röhrenfunktion ist die gemeinsame Leitung über den Widerstand R4 und den Gleichrichter MT? 2 wirksam.

Eine typische Anwendung einer solchen Schaltung ist die Speicherung einer dekadischen Ziffer auf binärer Basis. In diesem Fall stellt eine Röhre, deren Vorbereitungsstrecke zwischen Steuerelektrode und Kathode gezündet hat, die binäre Ziffer 1 dar, und eine Röhre, über deren Vorbereitungsstrecke keine Entladung stattgefunden hat, kennzeichnet die binäre Ziffer O. Wenn eine solche Schaltung, die eine Vielzahl solcher Röhren enthält, nach dem Einspeichervorgang abgefragt wird, entsteht an dem Ausgangspunkt O eine Impulsreihe, welche den kodierten Wert der Ziffer auf binärer Basis darstellt. Die Reihenfolge des Abprüfens kann in der Weise variiert werden, daß die Impulsreihe die Ziffern mit dem höchsten oder niedrigsten Wert beginnend aussendet.

Fig. 4 zeigt ein einfaches impulsgesteuertes Speicherelement, wobei ein am Punkt P angelegter Impuls als Anodenspeisung dient, jedoch nur dann wirksam wird, wenn die Hilfsstrecke (Kathode-Gitter) vorher gezündet hat.

Fig. 5 zeigt ein Speicherelement mit am Ausgang angeordnetem Widerstand i? 5 und parallel dazu liegendem Gleichrichter MR4. Während an dem linken Ende dieses Gleichrichters im Ruhezustand der Röhre ein verhältnismäßig negatives Potential liegt, in diesem Fall —50 V, wird eine Reihe von positiven Impulsen an den Punkt/ angelegt und parallel über den Gleichrichter MR 4 geführt, so daß keine Ausgangsimpulse entstehen. Wenn jedoch die Röhre gezündet hat, bleibt sie gezündet, wenn der Zündimpuls an Punkt / gelegt wird. Der Gleichrichter MR4 wird durch die Kathode zu einer Widerstandserhöhung veranlaßt, d. h. gesperrt, und die Impulsreihe an Punkt / wird über den Widerstand R 5 zum Ausgang abgesetzt. Der Widerstand R 5 hat dabei einen Wert zwischen dem Durchlaß- und Sperrwiderstand des Gleichrichters Mi?4. Die Kathodenschaltung in Verbindung mit dem Widerstand i? 2 und dem Gleichrichter MR 2 arbeitet in der gleichen Weise wie die in Fig. 2 beschriebene Schaltung.

Die Anordnung gemäß Fig. 6 zeigt ein einzelnes Glied einer binären Zählkette, bei welcher die gasgefüllte Röhre B 3 als Kopplungselement zwischen den einzelnen Speichergliedern benutzt wird. Bei dieser Schaltung werden die Steuerimpulse an den Punkt E angelegt und verlaufen über den Kondensator C ι zu den Steuerelektroden der beiden Röhren. Jeder an den Punkt E angelegte Impuls schaltet die Entladung der Röhre um. Die Röhre B 2 ist vor Inbetriebnahme der Speichereinrichtung durch nicht gezeigte Schaltmittel gezündet.

Ein angelegter Impuls veranlaßt die Zündung einer im Ruhezustand befindlichen Röhre, und die 95 ■ Senkung ihrer Anodenspannung verursacht einen negativen Impuls, der an die Anode der anderen Röhre über den Kondensator C 2 angelegt wird. Dieser negative Impuls löscht die vorher gezündete Röhre.

Der erste angelegte Impuls zündet die Röhre Bx, welche die Röhre B 2 zum Erlöschen bringt. Dies hat keinen Einfluß auf die Kopplungsröhre B 3, da die Anode dieser Röhre mit der Anode der Röhre B 2 verbunden ist. Bei dem Zünden der Röhre B 2 wird die Anodenspannung der Röhre B 1 unterhalb der Zündspannung gehalten, so daß beim Eintreffen des Steuerimpulses die Röhre B 3 nicht zünden kann. Sogar während des Impulses kann die Röhre B 3 nicht zünden, da die Zeitkonstante des Kondensators C 3 und der Widerstände R 6 und Ry so bemessen ist, daß sich der Kondensator C3 nicht so viel verändert, um die Röhre B 3 am Ende des Impulses zu zünden.

Der zweite angelegte Impuls zündet die Röhre B 2 und löscht die Röhre B1. Somit sind zwei Impulse eingetroffen, die binäre Stufe ist auf die Nullstellung geschaltet, und ein Vorbereitungsimpuls ist notwendig. Nunmehr hat der Kondensator C 3 seine Ladung geändert, so daß der Impuls außer der Röhre B 2 auch die Röhre B 3 zündet. Der Steuerimpuls für die nächste Stufe wird der Kathode der Röhre B 3 entnommen.

Die Schaltung der Röhre B 3 ist gleich derjenigen der'Röhre in der Schaltung gemäß Fig. 2. ■ Hierbei wird ein Impuls hindurchgelassen, wenn sich die Schaltung in Nullage befindet, d. h. wenn

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die Anode der Röhre B 2 positiv ist und der Kondensator C 3 Zeit genug hatte, sich zu ändern, und ein Impuls an die Steuerelektrode der Röhre B 3 gelegt wird. Bei ungeraden Impulsreihen zündet zwar die Vorbereitungsstrecke der Röhre B 3,

. was jedoch keinen Einfluß auf die Ausgangssteuerung hat. Bei geradzahligen Impulsreihen findet eine Entladung über die Hauptzündstrecke statt. Somit arbeitet die Röhre B 3 in derselben Weise wie die Röhre in Fig. 2.

' Die Fig. 7 ' zeigt einen binären Zähler, bei welchem der Vorbereitungsimpuls der Kathode der Röhre B 2 entnommen wird, welche vorher gezündet hat. Wie vorher erwähnt, zündet beim ersten Impuls die Röhre B 1, löscht die Röhre B 2, und der zweite Impuls zündet die Röhre B 2, wodurch die Röhre B 1 gelöscht wird. Das plötzliche Ansteigen der Kathodenspannung verursacht den Auslöseimpuls. Die Röhre B 2, arbeitet daher nur in derselben Weise, wie in Fig. 1 gezeigt.

Wenn in der Schaltung der Fig. 7 die Kathodenspannung der Röhre zur-Erzeugung des Auslöseimpulses stabilisiert wird, läßt sich, ähnlich wie bei der Schaltung gemäß Fig. 6, die Form der Ausgangsimpulse verbessern.

In Fig. 8 ist eine Zählkette mit Steuer- und Vorspannungsimpulsen dargestellt, welche einen gemeinsamen Anodenwiderstand R 8 besitzt. Eine Röhre ist anfangs gezündet und jedes Mal, wenn ein Impuls an die Gitter von allen Röhren gelegt wird, wird diejenige Röhre gezündet, welche unmittelbar hinter der vorher gezündeten Röhre liegt. Die vorher gezündete Röhre wird, dabei gelöscht, weil die Spannung über den gemeinsamen Vorwiderstand R 8 abfällt. In dieser Schaltung wird der Steuerimpuls auf die Kathode der vorhergehenden Röhre über den Gleichrichter Mi?5 und auf die Steuerelektrode der nächsten Röhre gegeben, wodurch eine höhere Steuerspannung entsteht. Die Verbindung des Mittelpunktes zwischen den Widerständen R 7 und R10 über den Gleichrichter MR6 nach Erde-sorgt für die Vorspannung der Steuerelektrode. Wenn der Gleichrichter MR 7 fehlt und an der Kathode wieder eine kleinere Spannung liegt, wird der Impuls unterdrückt, wenn die Vorbereitungsstrecke nur in Abhängigkeit vom Kondensator C 3 gezündet hat. Jedoch bei Zugrundelegung der Anordnung von Fig. 8 wird durch diesen Gleichrichter Mi? 7 ein solch unerwünschter Impuls wirksam unterdrückt. Die Wirkungsweise der Kathodenschaltung von Fig. 8 ist die gleiche wie in Fig. 2.

Obwohl die Anordnungen der Fig. 2 und 8 als Sperrgleichrichter die bekannten Trockengleichrichter benutzen, wäre es auch möglich, geheizte Röhren oder spannungsabhängige Widerstände zu verwenden. In Fig. 9 ist ein Beispiel der Erfindung gezeigt, bei welchem als Sperrelement die Elektronenröhre T ι benutzt wird.

. Die Gitterkathodenanordnung wird als Diode benutzt, wobei das Gitter an einer Spannung von — 50 Volt liegt und die Ausgangsimpulse von der Anode abgenommen werden.

Bei der gasgefüllten Röhre V 5 wird die Vorbereitungsstrecke gezündet, um die Impulse hindurch- zulassen, welche von den Punkten Pa bis Pd ausgewählt wurden. Jeder dieser Impulse veranlaßt beim Durchlaß ein Ansteigen des Kathodenpotentials der Röhre T1. Bei den angegebenen Spannungen führt die Röhre T. 1 im Ruhezustand an der Kathode ungefähr —50 Volt. Wenn ein positiver Impuls an der Kathode erscheint, wird die Röhre abgeschaltet, um dadurch einen positiven Ausgangsimpuls zu erzeugen, In dieser Schaltung wird die Triode T1 auch als Impulsverstärker benutzt.

Obwohl sich die beschriebenen Schaltungsanordnungen auf Kaltkathodenröhren beziehen, sind diese Anordnungen auch mit elektronischen Röhren denkbar.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Schaltungsanordnung zur Abfrage von mittels einer Gasentladungs- oder Vakuumelektronenröhre gespeicherten binären Informationen, bei welcher der für die gespeicherte Information charakteristische Schaltzustand dieser Röhre in einem ihr zugeordneten Ausgangskreis beim Zuführen eines Prüfimpulses an eine ihrer Elektroden festgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Kathodenzweig (Fig. 2) der Gasentladungs- oder Vakuumelektronenröhre eine spannungsabhängige Widerstandskombination (—■ 100 V, i?2, M R 2, —50 V) derart liegt, daß das Kathodenpotential bei geringer Stromführung der Röhre (Speicherung, Kathode-Gitter gezündet) stabilisiert wird und nur bei einer unter Einwirkung des Prüfimpulses (P) verstärkten Stromführung (Kathode-Anode gezündet) ansteigt, wobei der Widerstand der Kombination einen Festwert (i?2, MR-2 gesperrt) annimmt, so daß nur bei Abfragung einer eingespeicherten Information ein definierter Ausgangsimpuls entsteht.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode der Röhre am Abgriff eines zwischen zwei spannungsführenden Punkten verschiedenen negativen Potentials (z.B. —50 V und —100 V) liegenden Spannungsteilers liegt, dessen am höheren Potential liegender Teilwiderstand aus einem spannungsabhängigen Widerstand mit Gleichrichterkennlinie besteht, der so gepolt ist, daß er vom Querstrom in Durchlaßrichtung durchflossen wird, wenn kein oder nur ein sehr geringer Strom in der Zuführung zum Abgriff des Spannungsteilers fließt.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als spanrnungsabhängiger Widerstand ein Trockengleichrichter verwendet wird.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als spannungsabhängiger Widerstand die Gitter

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   Kathodenstrecke einer Elektronenröhre (T ι in Fig. 9) benutzt wird, bei welcher das negative Potential (—100 V) an der Kathode und das weniger negative Potential (—50 V) am Gitter liegt und bei welcher die Ausgangsimpulse an. der Anode abgenommen werden, wenn die Röhre (T 1) beim Ansteigen des Kathodenpotentials der Speicherröhre (V 5) gesperrt wird.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2 oder 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für mehrere Speicherröhren (Vi bis V4 in Fig. 3) ein gemeinsamer Ausgangskreis mit spannungsabhängiger Widerstandskombination (R 4, MR 2, 0 in Fig. 3) vorgesehen ist, an den jede einzelne Röhre mit ihrer Kathode über einen Entkopplungsgleichrichter (Mi? 3) angeschaltet wird.
6. 6. Schaltungsanordnung mit gasgefüllten Speicherröhren nach Anspruch 1 und 2 oder ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die binären Informationen durch diesen zugeordnete Entladungen zwischen Gitter und Kathode gespeichert werden,, und daß beim Anlegen von positiven Prüfimpulsen an die Anoden der einzelnen Speicherröhren jeweils eine Hauptentladung zwischen Anode und Kathode auftritt, wobei an der Kathode ein Impuls erzeugt wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   USA.-Patentschriften Nr. 2 426 278, 2 533 739.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen