-
Einrichtung zum Vergleichen der Momentanwerte von zwei voneinander
unabhängigen Spannungen Die Erfindung betrifft Einrichtungen zum Vergleichen der
Momentanwerte von. zwei voneinander unabhängigen Spannungen, wobei diese Einrichtungen
aus einer Vergleichsvorrichtung zur Ableitung einer Steuerspannung, die zu jedem
Zeitpunkt von der Differenz zwischen den Momentanwerten der beiden zu vergleichenden
Spannungen abhängt, und aus Vorrichtungen bestehen, die auf die Steuerspannung ansprechen,
deren Wert jenseits eines vorher bestimmten Wertes liegt.
-
In einer bekannten Einrichtung der erwähnten Art liefert ein differenzierender
Kreis eine Spannung, die gleich der Differenz zwischen der von einem Entnahmekreis:
gelieferten Spannung und der von einem Demodulator gelieferten Spannung ist. Da
die Anordnung in solcher Weise arbeitet, daß die von dem Demodulator gelieferte
Spannung der von dem Entnahmekreis gelieferten Spannung zu folgen sucht, hat die
von dem differenzierenden Kreis gelieferte Differenzspannung nur relativ kleine
Amplitude. Eine Begrenzung der abgeleiteten Steuerspannung erfolgt nicht, da die
beiden zu vergleichenden Spannungen in einem solchen Abhängigkeitsverhältnis stehen,
daß sie nur wenig differieren können. In Fällen, in denen für die Spannungsvergleiche
gleiche Empfindlichkeit für alle Werte der zu vergleichenden Spannungen erforderlich
ist, reicht die Genauigkeit der bekannten Anordnung für zufriedenstellenden Betrieb
nicht aus.
-
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung der erwähnten
Art, mit der die Momentanwerte von zwei voneinander unabhängigen Spannungen mit
der Genauigkeit verglichen werden können, die bei einem Codiergerät einer Impulscodemodulationsanlage
erforderlich ist und die zur Erzeugung eines Impulscodezeichens verwendbar ist.
-
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Vergleichsvorrichtung
die Steuerspannung so: begrenzt, daß der mögliche- Wertebereich der Steuerspannung
klein gegen den möglichen Wertebereich der Differenz zwischen den beiden zu vergleichenden
Spannungen ist, und daß die auf die Steuerspannung ansprechende Vorrichtung zwei
gittergesteuerte Elektronenröhren mit einem gemeinsamen Kathodenwiderstand;, einem
Weg zum Zuführen der Steuerspannung an ein Steuergitter einer dieser Röhren und
eine Vorrichtung aufweist, um eine gleichmäßige Vorspannung an das Steuergitter
der anderen Röhre zu liefern, wobei die Anordnung dieser beiden Röhren so getroffen
ist, daß sie einen Kreis mit zwei stabilen Betriebszuständen bilden, der den einen
oder anderen dieser Zustände, in deren jedem die eine Röhre leitend und die andere
Röhre gesperrt ist, in Abhängigkeit von dem Wert der Steuerspannung zum Zeitpunkt
des Vergleichs annimmt und dadurch an seinem Ausgang eine vom Größenverhältnis des
Wertes der Steuerspannung und der gleichmäßigen Vorspannun:g der. anderen Röhre
abhängige Binäraussage liefert. Die Steuerspannung der darauf ansprechenden Vorrichtung
wird über eine Kathodenverstärkerstufe zugeführt. Ein von einer Vorrichtung gelieferter
negativ gerichteter Spannungsimpuls, der zur periodischen Überlagerung der Steuerspannung
an die Vorrichtung angelegt wird, die auf die Steuerspannung anspricht, wirkt derart,
daß die Röhre, an welche die Steuerspannung angelegt ist, bei seinem Auftreten gesperrt
wird, während bei dem Aufhören dieses Impulses der Kreis mit zwei Betriebszuständen
entweder in diesem Zustand bleibt oder in den anderen Zustand abhängig von dem Wert
der Steuerspannung wechselt. Vorzugsweise ist die Röhre, an welche die Steuerspannung
angelegt ist, mittels Widerstand und Kapazität derart an das Steuergitter der anderen
Röhre angekoppelt, daß der Wechsel aus dem Zustand, in dem die Röhre, an welche
die Steuerspannung angelegt wird, gesperrt ist, in den Zustand unterstützt wird,
in dem sie leitend ist. Der Widerstands-Kapazitäts-Kopplungsweg zwischen den beiden
Röhren der auf die Steuerspannung, ansprechenden Vorrichtung weist vorzugsweise
eine Kathodenverstärkerstufe auf.
Eine Anordnung der Einrichtung
nach der Erfindung wird nun als Beispiel im Zusammenhang mit der Zeichnung beschrieben.
-
Fig. 1 zeigt das Schaltbild der Einrichtung, während Fig. 2 zwei Wellenformen
darstellt.
-
Die Einrichtung nach Fig.l arbeitet als Zerteilungsteil einer Impulscodemodulationsanlage,wobei
die Spannungen parallel zu den beiden Kondensatoren 1 und 2 eine Anzahl von Malen
während der Codierungsperiode jeder Prob des Eingangszeichens verglichen werden
und bestimmt wird, ob die Spannung an dem Kondensator 1 größer als die Spannung
an dem Kondensator 2 ist, oder umgekehrt. Eine Elektrode jedes Kondensators 1 und
2 ist direkt geerdet, während den Kondensatoren 1 und 2 über die Röhren 3 und 4
Strom zugeführt werden kann.
-
Die spannungführenden Elektroden der beiden Kondensatoren 1 und 2
sind über Gitterdämpfungswiderstände 5 und 6 mit den Steuergittern 7 und 8 einer
Doppeltriodenel-ektronenröhre 9 verbunden, die durch zwei einzelne Trioden 11 und
12 gebildet wird, die eine gemeinsame Kathode 13 haben. Eine Pentodienelektronenröhre
14 ist in dem gemeinsamen Kathodenkreis der Trioden 11 und 12 vorgesehen. Selbstverständlich
kann die Röhre durch zwei getrennte Trioden ersetzt werden, die einen gemeinsamen
Kathodenkreis haben.
-
Die Röhre 9 ist so eingerichtet, daß jede der einzelnen Trioden 11
und 12 einen verhältnismäßig kleinen Anlaufgitterspannungsbereich hat. Mit anderen
Worten, bei jeder dieser Röhren 11 und 12 ist unter normalen Betriebsbedingungen
die Anlegung einer verhältnismäßig kleinen negativen Vorspannung an ihr Steuergitter
7 bzw. 8 erforderlich, um in den Sperrzustand, zu gelangen. Wenn die beiden Einzelröhren
11 und 12 leitend sind, bewirkt jede relative Spannungsänderung an dem Gitter 7
bzw. 8 eine Spannungsänderung der Kathode 13. jede Änderung der Momentananodenspannung
der Röhre 11 erzeugt ein Steuerzeichen, das von der Differenz zwischen den Momentanspannungen
an den Kondensatoren 1 und 2 abhängt, wobei diese Röhre einen Anodenbelastungswiderstand
15 hat.
-
Falls nun die Spannungen parallel zu den Kondensatoren 1 und 2 gleich
sind, hat die Anodenspannung der Röhre 11 einen bestimmten Wert, und wenn die beiden
Spannungen in gleicher Weise geändert werden, tritt praktisch keine Änderung der
Anodenspannung auf, da der gemeinsame Kathodenwiderstand 10 der Röhren 11 und 12
einen verhältnismäßig großen Wert hat. Wenn jedoch z. B. die Spannung an dem Kondensator
1 ansteigt oder die Spannung an dem Kondensator 2 abfällt, ist eine Erhöhung des
Span= nungsabfalles an dem Widerstand 15 mit einem sich daraus ergebenden Spannungsabfall
der Anode 16 vorhanden.
-
Ein Kondensator 17 ist zwischen die Anode 16 der Röhre 11 und
das Steuergitter 18 einer Triodetielektronenröhre 19 geschaltet, die als
Kathodenverstärkerstufe arbeitet. Jede Änderung der Anodenspannung der Röhre 11,
d. h. die Steuerspannung, wird somit über den Kondensator 17 dem Steuergitter 18
zugeführt. Vermöge ihrer kleinen Gitterbereichkennwerte sucht die Röhre 9 den möglichen
Wertebereich der Anodenspannung der Röhre 11 mit dem Ergebnis zu begrenzen, daß
sich die Steuerspannung nur über einen viel kleineren Wertebereich ändern kann als
die Spannungen an den Kondensatoren 1 und 2. Die Steuerspannung hängt somit von
der Differenz zwischen den Spannungen an den Kondensatoren 1 und 2 ab, obgleich
sie im wesentlichen von den tatsächlichen Werten dieser Spannungen unabhängig ist.
In dem beschriebenen Beispiel können die Spannungen an den Kondensatoren 1 und 2
über Bereiche von 40 bzw. 20 Volt variieren, während sich die Steuerspannung über
einen Bereich von nur 2 Volt ändern kann. Wie bereits erwähnt wurde, ist es erforderlich,
daß der Widerstand 10 in dem Kathodenkreis der Röhre 9 verhältnismäßig groß ist.
Dieser Bedingung wird dadurch genügt, daß die Pentodenelektronenröhre 14 vorgesehen
wird, die so geschaltet ist, daß sie als konstante Stromquelle arbeitet. Die Klemme
22, die mit dem Bremsgitter 23 der Röhre 14 verbunden ist, wird normalerweise auf
der Spannung der negativen Speiseleitung 23 a. gehalten, aber damit das Codierungsgerät
unter allen Bedingungen genau arbeitet, wird die Röhre 14 am Ende jeder Codierungsperiode
durch die Anlegung einer negativen Vorspannung an die Klemme 22 nichtleitend gemacht.
-
Wie bereits erwähnt wurde, wird die Steuerspannung dem Steuergitter
18 einer Triode 19 zugeführt, und eine Diodenelektronenröhre 24 ist zur Wiederherstellung
des Gleichspannungsniveaus des Ausgangs von der Kathodenverstärkerstufe vorgesehen,
die von der Röhre 19 gebildet wird. Die an einem Widerstand 25 entwickelte Spannung
wird der Spannung hinzugefügt, die an dem Widerstand 26 in dem Kathodenkreis der
Röhre 19 entsteht, und die resultierende Spannung wird an das Steuergitter 27 einer
Pentodenelektronenröhre 28 angelegt. Der Widerstand 25 ist parallel zu einer Diodenelektronenröhre
29 geschaltet und wird von der Sekundärwicklung 31 eines Impulsübertragers 32 gespeist.
Die Röhre 28 und eine weitere Pentodenelektronenröhre 33 sind mit einem gemeinsamen
Kathodenwiderstand 34 versehen.
-
Eine Dauervorspannung wird an das Steuergitter 35 der Röhre 33 von
einem Potentiometer 36 angelegt, und die Anode 37 der Röhre 28 wird durch Widerstand
und Kapazität wirksam an das Gitter 35 angekoppelt. Tatsächlich sind eine Kathodenverstärkerstufe,
die von einer Triodenelektronenröhre 38 gebildet wird, und ein Widerstand 39 in
diesem Weg zwischen der Anode 37 und dem Steuergitter 35 vorgesehen, wobei eine
in ähnlicher Weise wie die Röhre 24 arbeitende Diodenelektronenröhre 41 derart angeordnet
ist, daß der positivere Pegel der an das Steuergitter 35 angelegten Spannungswellenform
durch das Pot.entiometer 36 bestimmt wird.
-
Der durch die Röhren 28 und 33 gebildete Kreis hat zwei Betriebszustände,
wobei in jedem dieser Betriebszustände eine der Röhren 28 oder 33 leitet und die
andere sperrt. Dieser Stromkreis ist so eingerichtet, daß er den einen oder den
anderen seiner beiden Zustände in Abhängigkeit davon annimmt, ob die Steuerspannung,
die durch die von der Röhre 19 gebildete Kathodenverstärkerstufe verläuft, größer
oder nicht größer als die an das Gitter 35 angelegte Vorspannung ist. Jedesmal,
wenn ein Vergleich der Spannungen an den Kondensatoren 1 und 2 bewirkt werden soll,
wird ein Abfrageimpuls an die Primärwicklung 42 des Impulsübertragers 32 angelegt.
Tatsächlich wird ein Zeichen, daß die Wellenform gemäß Fig. 2, a), hat, zwischen
die Klemmen 43 und 44 mit dem Ergebnis angelegt, daß die in Fig. 2, b), dargestellte
Spannungswellenform an dem Widerstand 25 entsteht.
-
jeder negativ gerichtete Impuls 45 bewirkt, daß die Röhre 28 gesperrt
wird, so daß der von den Röhren 28 und 33 gebildete Stromkreis den Betriebszustand
annimmt, in dem die Röhre 33 leitend ist. Bei dem Aufhören jedes Impulses 45 bleibt
dieser Stromkreis entweder
in diesem Zustand oder wechselt in seinen
anderen Zustand in Abhängigkeit von dem relativen Wert der an dem Widerstand 26
entwickelten Steuerspannung und der an das Gitter 35 angelegten Vorspannung. Die
Umschaltung von dem Zustand, in dem die Röhre 28 gesperrt ist, in den Zustand, in
dem sie leitend ist, wird mittels der Ankopplung über die Röhre 38 unterstützt.
-
Um zu verhindern, daß der von den Röhren 28 und 33 gebildete Kreis
mit zwei Betriebszuständen von einem Zustand in -den anderen zwischen aufeinanderfolgend:en
Impulsen 45 wechselt, ist die Wellenform der Fig. 2, b), so ausgebildet, daß eine
kleine positiv gerichtete Spitze oder Zacke 46 am Ende jedes Impulses 45 infolge
des Streuinduktivitätsringes in dem Übertrager 42 vorhanden ist.
-
Die dem Steuergitter 35 zugeführte Vorspannung wird durch das Potentiometer
36 so eingestellt, daß bei Gleichheit der Spannungen an den Kondensatoren 1 und
2 eine gleiche Möglichkeit vorhanden ist, daß der von den Röhren 28 und 33 gebildete
Stromkreis einen seiner beiden Betriebszustände nach einem Impuls 45 annimmt.
-
Die beschriebene Einrichtung hat einen symmetrierten Ausgang an den
Klemmen 47 und 48 und es wird bemerkt, daß die Spannung an jeder der Klemmen 47
bzw. 48 nur einen der beiden Werte zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen 45 abhängig
von den relativen Momentanspannungen an den Kondensatoren 1 und 2 zu dem letzten
Vergleichszeitpunkt haben kann. Der Impulscodeausgang des Codierungsgerätes, von
dem die oben beschriebene Einrichtung den: Zerteilungsteil bildet, wird von der
Klemme 49 abgenommen, und die Kathodenverstärkerstufe, welche die Röhre 38 einschließt,
dient als Pufferstufe zwischen der Ausgangsklemme 49 und der Röhre 28.
-
Die oben beschriebene Einrichtung hat eine praktisch unendliche Eingangsimpedanz,
so daß sie während des Codierens die Spannungen an den Kondensatoren 1 und 2 nicht
merklich beeinflußt.