DE1085363B

DE1085363B - Kettenschaltung mehrerer bistabiler Schaltungselemente

Info

Publication number: DE1085363B
Application number: DEI15828A
Authority: DE
Inventors: Andrew Ernest Brennemann Jun
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1957-12-27
Filing date: 1958-12-24
Publication date: 1960-07-14
Also published as: GB889722A; FR1230473A; US3098159A; NL234587A

Description

DEUTSCHES

In Geräten der elektrischen Meß- und Regeltechnik und in programmgesteuerten elektronischen Rechenmaschinen und anderen Geräten zur automatischen Datenverarbeitung werden zum Zählen und Verteilen von Impulsen häufig sogenannte Zählketten verwendet. Eine Zählkette ist meist eine Kettenschaltung mehrerer bistabiler Schaltungselemente, in welcher abwechselnd die geradzahligen und ungeradzahligen bistabilen Schaltungselemente zum stufenweisen Verschieben einer in ihnen beispielsweise als Einzelimpuls gespeicherten Information durch Taktimpulse erregt werden.

Gegenstand der Erfindung ist eine solche Zählkette, welche einfacher aufgebaut ist als die bisher bekannten derartigen Anordnungen und ohne die bisher zum Sperren unerwünschter Impulse erforderlichen stromrichtungsabhängigen Koppelglieder auskommt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in einer solchen Kettenschaltung jedes bistabile Schaltungselement der Kette mit dem folgenden und dem zwei Stufen vorhergehenden Schaltungselement im Zustand »Null« gehalten und das folgende Schaltungselement durch den Taktimpuls in den Zustand »Eins« gebracht wird, wenn das betrachtete Schaltungselement sich im Zustand »Eins« befindet. In einer solchen Anordnung kann die gespeicherte Information nur aus einem Impulspaar oder höchstens aus mehreren Impulspaaren, die einen bestimmtenMindestabstand voneinander haben, bestehen, so daß in den Fällen, in denen an eine Reihe von Ausgängen nacheinander je ein Impuls abgegeben werden soll, jeweils zwei benachbarte bistabile Schaltungselemente auf die Koinzidenz zweier Impulse abgefühlt werden müssen.

Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht jedes bistabile Schaltungselement der Kette aus zwei sogenannten Kryotrons, in welchen jeweils der Leitfähigkeitszustand eines Leiters bei tiefer Temperatur durch die Feldstärkeänderung eines von einer auf den Leiter einwirkenden Steuerspule erzeugten Magnetfeldes zwischen dem supraleitenden und dem normalleitenden Zustand umsteuerbar ist. Dabei werden die beiden Kryotrons jedes Schaltungselements in an sich bekannter Weise jeweils in Reihe mit der Steuerspule des anderen Kryotrons über ein zweites Kryotron und die Steuerspulen zweier weiterer Kryotrons in zwei parallelen Pfaden an eine Stromquelle gelegt und die weiteren Schaltungselemente so geschaltet, daß die Steuerspulen der beiden weiteren Kryotrons eines der beiden parallelen Pfade zu dem zweiten Kryotron des gleich benannten Pfades des in der Kette zwei Stufen vorhergehenden Schaltungselementes und zu dem zweiten Kryotron des anders benannten Pfades des in der Kette folgenden Schaltungselementes gehören. Schließt man weiterhin die beiden weiteren Kryotrons des anderen der beiden parallelen Pfade j eweils in Reihe mit einem entsprechenden Kryotron der beiden benachbarten Schaltungselemente Kettens chaltung
mehrerer bistabiler Schaltungselemente

Anmelder:

IBM Deutschland

Internationale Büro-Maschinen

Gesellschaft m. b. H.,
Sindelfingen (Württ.), Tübinger Allee 49

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. Dezember 1957

Andrew Ernest Brennemann jun.,
Poughkeepsie, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

an je einen Ausgang an und legt parallel zum zweiten Kryotron des anderen der beiden parallelen Pfade ein weiteres, von den Taktimpulsen beeinflußbares Kryotron, so hat man eine Schaltung mit Kryotrons, die von den Ausgängen her gesehen wie eine Zählkette arbeitet und wesentlich einfacher aufgebaut ist als bekannte Zählketten mit Kryotrons.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 die Schaltung nach der Erfindung mit Kryotrons, Fig. 2 das dazugehörige Impulsdiagramm und
Fig. 3 eine UND-Schaltung, welche an Stelle der UND-Schaltungen in Fig. 1 verwendet werden kann.

Fig. 1 zeigt das Ausführungsbeispiel der Erfindung. Mit den Buchstaben A, B, C₁D und E sind jeweils die fünf Kryotrons eines bistabilen Schaltungselements bezeichnet. Jedes Kryotron enthält mindestens einen umsteuerbaren Leiter, welcher bei der Betriebstemperatur in Abwesenheit eines Magnetfeldes supraleitend ist, und mindestens eine Steuerspule, welche das den (oder die) umsteuerbaren Leiter beeinflussende Magnetfeld erzeugt. Ein Kryotron ist in Fig. 1 als Quadrat dargestellt. Die senkrechten Leitungen führen dabei zu den umsteuerbaren Leitern und die waagerechten Leitungen zu den Steuerspulen des Kryotrons. Zum Beispiel enthält das Kryotron C₃ drei getrennte umsteuerbare Leiter, welche von einer Steuerspule 11 bzw. drei hintereinandergeschalteten Steuerspulen beeinflußt werden.

In Fig. 1 sind vier gleichartig aufgebaute Stufen der Kette dargestellt, dabei sind sich entsprechende Elemente

009 550/191

durch einen Index unterschieden. Durch jede Stufe fließt einer der Ströme % bis i_it die von getrennten Stromquellen geliefert werden. Der Strom i₃ z. B. fließt durch einen von zwei parallelen Pfaden. Ein Pfad verläuft über die Leitung 10, das Kryotron S₃, die Steuerspule 11 des Kryotrons C₃, die Leitung 12 und über die Parallelschaltung der Kryotrons E₃ und D₃ zur Masse, der andere über das Kryotron A₃, die Spule 13 des Kryotrons A₁, die Leitung 14, die Spule 15 des Kryotrons B₃ und das Kryotron C₃ zur Wicklung 16 des Kryotrons -E₄.

Die Kryotrons D und E bilden zusammen eine UND-Schaltung. An Stelle der beiden getrennten Kryotrons kann ein einziges Kryotron treten, das nach Fig. 3 zwei Steuerspulen 16 und 17 trägt, wenn die beiden Steuerspulen so ausgelegt sind, daß sie das Kryotron nur bei gleichzeitiger Erregung in den normalleitenden Zustand überführen können. In Fig. 1 trägt das Kryotron D₃ die Spule 17, welche die Taktimpulse P₁ führt, und das Kryotron E₃ die Spule 16, welche vom Strom i₂ durchflossen wird, wenn die Stufe 2 im Zustand »Eins« ist.

Entsprechend der erwähnten Zusammenschaltung der Ausgangskreise zweier benachbarter Stufen werden jeweils zwei in der Kette aufeinanderfolgende Stufen gleichzeitig abgefragt. Dazu werden alle Ausgangskreise mit ihrem Anschluß 18 an eine gemeinsame Stromquelle gelegt. Dann können die Ausgangsströme an den Klemmen 20, 21 und 22 abgenommen werden. An der Klemme 21 entsteht z. B. nur dann ein Signal, wenn sowohl das Kryotron C₂ als auch das Kryotron C₃ supraleitend sind. Das ist der Fall, wenn beide Stufen 2 und 3 im Zustand »Eins« sind.

In Fig. 2 zeigen die beiden ersten Zeilen den Verlauf der Taktimpulse P₁ und P₂, welche abwechselnd an aufeinanderfolgende Stufen angelegt werden. Die weiteren fünf Zeilen stellen den Verlauf der Ströme Z₁ bis i₄ und des Stromes i₅ der hier nicht gezeigten fünften Stufe dar.

Zunächst seien die Stufen 1 und 2 im Zustand »Eins« und die Stufen 3 und 4 im Zustand »Null«. Dann fließen die Ströme % und i₂ durch die Kryotrons C₁ bzw. C₂ und die Ströme i₃ und I₁ durch die Kryotrons B₃ bzw. B₁. Wenn jetzt der Taktimpuls P₁ an die Spulen 17 der Kryotrons D₁ und D₃ angelegt wird, gelangen diese Kryotrons in den normalleitenden Zustand, also in den widerstandsbehafteten Zustand. In der Stufe 1 hat dies weiterhin keine Wirkung, da diese Stufe schon im Zustand »Eins« ist, so daß durch das Kryotron D₁ kein Strom fließen kann. Die Stufe 3 jedoch ist im Zustand »Null«. Da weiterhin Stufe 2 im Zustand »Eins« und damit das Kryotron E₃ normalleitend ist, fließt durch das Kryotron D₃ der Strom i₃. Durch den Taktimpuls P₁ wird das Kryotron D₃ normalleitend, und der vorher durch das Kryotron B₃ fließende Strom i₃ wird jetzt von dem Pfad mit dem Kryotron C₃ übernommen, so daß die Stufe 3 in den Zustand »Eins« gelangt. Der Strom i_s fließt gleichzeitig durch die Steuerspule 13 des Kryotrons A₁ der Stufe 1 und macht dieses normalleitend. Dadurch übernimmt jetzt der Pfad mit dem Kryotron B₁ den Strom i_v und die Stufe 1 gelangt in den Zustand »Null«. Jetzt befinden sich die Stufen 2 und 3 im Zustand »Eins«, d. h., die Information wurde durch das Anlegen des Taktimpulses P₁ um eine Stufe verschoben.

Während vorher das Ausgangssignal an der Klemme 20 auftrat, ist es jetzt an der Klemme 21 abzunehmen. Durch Anlegen des Taktimpulses P₂ kann jetzt die Stufe 2 auf »Null« und die Stufe 4 auf »Eins« gesetzt werden. Auf diese Weise wird die Information in der Kette verschoben.

Claims

Patentansprüche:

1. Kettenschaltung mehrerer bistabiler Schaltungselemente, in welcher abwechselnd die geradzahligen und ungeradzahligen bistabilen Schaltungselemente zum stufenweisen Verschieben einer in ihnen gespeicherten Information durch Taktimpulse erregt werden, dadurch gekennzeichnet, daß jedes bistabile Schaltungselement (S₃, C₃) der Kette mit dem folgenden (S₄, C₄) und dem zwei Stufen vorhergehenden (S₁, C₁) Schaltungselement derart verbunden ist, daß das zwei Stufen vorhergehende Schaltungselement (B₁, C₁) im Zustand »Null« gehalten und das folgende Schaltungselement (S₄, C₄) durch den Taktimpuls (P₂) in den Zustand »Eins« gebracht wird, wenn das betrachtete Schaltungselement (S₃, C₃) sich im Zustand »Eins« befindet.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes bistabile Schaltungselement (S₃, C₃) der Kette aus zwei Kryotrons (S₃ und C₃) besteht, in welchen jeweils der Leitfähigkeitszustand eines Leiters bei tiefer Temperatur durch die Feldstärkeänderung eines von einer auf den Leiter einwirkenden Steuerspule (15 bzw. 11) erzeugten Magnetfeldes zwischen dem supraleitenden und dem normalleitenden Zustand umsteuerbar ist, daß die beiden Kryotrons (S₃ und C₃) jedes Schaltungselements (S₃, C₃) in an sich bekannter Weise jeweils (S₃ bzw.C₃) in Reihe mit der Steuerspule (11 bzw. 15) des anderen Kryotrons (C₃ bzw. S₃) über ein zweites Kryotron (E₃ bzw. A₃) und die Steuerspulen (11 bzw. 13 und 16) zweier weiterer Kryotrons (C₃ bzw. A₁ und E₄) in zwei parallelen Pfaden (S und C) an eine Stromquelle (i₃) gelegt sind, und daß die Steuerspulen (13 und 16) der beiden weiteren Kryotrons (A₁ und S₄) eines (C) der beiden parallelen Pfade (S und C) zu dem zweiten Kryotron (^₁) des gleich benannten Pfades (C) des in der Kette zwei Stufen vorhergehenden Schaltungselements (S₁, C₁) und zu dem zweiten Kryotron (S₄) des anders benannten Pfades (S) des in der Kette folgenden Schaltungselementes (S₄, C₄) gehören.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden weiteren Kryotrons (z. B. zwei der umsteuerbaren Leiter des Kryotrons C₃) des anderen (S) der beiden parallelen Pfade (S und C) jeweils in Reihe mit einem entsprechenden (C₂ bzw. C₄) Kryotron der beiden benachbarten Schaltungselemente (S₂, C₂ bzw. S₄, C₄) an je einen Ausgang (18 und 21 bzw. 18 und 22) angeschlossen sind.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum zweiten Kryotron (E₂) des anderen (S) der beiden parallelen Pfade (S und C) ein weiteres, von den Taktimpulsen (P₁) beeinflußbares Kryotron (D₃) gelegt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen