DE1089012B - Impulsschaltkreis mit zwei sich in entgegengesetzten Zustaenden befindlichen Magnetkernen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft einen Impulsschaltkreis, insbesondere ein Gatter, welches auf jeden dem Schaltkreis zugeführten Eingangsimpuls hin entweder sperrt oder einen verstärkten Ausgangsimpuls abgibt.

Bei gewissen Vorgängen, z. B. in Rechenanlagen, ist es zweckmäßig, daß auf einen Ausgangsleiter infolge eines aus einer ununterbrochenen Folge elektrischer Impulse bestehenden Eingangssignals entweder keine oder ein oder mehrere verstärkte Impulse gegeben werden können, wobei der Ausgang durch zweierlei Steuerimpulse gesteuert wird. Es sind eine Reihe von Impulsgattern, Schaltern und ähnlichen Anordnungen zur gesteuerten Schaltung elektrischer Impulse bekannt. Diese Anordnungen sind jedoch mit verschiedenen Nachteilen behaftet, wie beispielsweise Impulsdämpfung, Unfähigkeit, nach Abklingen eines Steuersignals die Impulsgatterfunktion weiter auszuüben, so daß während der ganzen Periode, während der Impulse entweder durchgelassen oder gesperrt werden sollen, ein konstant anliegendes Steuerpotenial erforderlich ist, ferner eine sehr große Anzahl von Bauteilen, nachlassende Speicherfähigkeit, hoher Energieverbrauch und großer Raumaufwand.

Die vorliegende Erfindung bringt ein Impulsgatter, das nur aus kleinen kristallinen Festkörperelementen besteht und einen sehr geringen Stromverbrauch hat und Impulszüge beliebiger Länge ohne Anwendung eines konstant anliegenden Steuerpotentials schaltet und umsetzt. Die Übertragungs- oder Schaltwirkung wechselt infolge eines einzigen kurzzeitigen elektrischen Impulses jederzeit vom geöffneten in den geschlossenen Zustand, oder umgekehrt; außerdem besitzt die Einrichtung einen unabhängigen Speicher, der die Übertragung beliebig lang wirksam oder unwirksam erhält. Der Speicher reagiert auf einen Steuerimpuls und hält dann den Impulsübertragungskanal offen oder geschlossen, bis ein weiterer Steuerimpuls mit anderer Wirkung erscheint. Die Einrichtung arbeitet ähnlich wie ein Selbsthalterelais, welches erregt wird und so lange in diesem Zustand bleibt, bis eine Rückstellung erfolgt. Allerdings enthält die erfindungsgemäße Einrichtung keine beweglichen oder unhandlichen Teile, ist wesentlich schneller in ihrer Wirkungsweise als ein Relais und bringt außerdem auf dem Ausgangsleiter einen gegenüber dem Eingangsimpuls verstärkten Ausgangsimpuls hervor, falls ein solcher nicht unterdrückt wird.

Der erfindungsgemäße Impulsschaltkreis besteht aus zwei Magnetkernen, von denen der eine, wie an sich bekannt, mit einer Treiberwicklung und einer Vormagnetisierungswicklung induktiv verkoppelt ist. Der auf der Vormagnetisierungswicklung ständig fließende Strom hält den Kern normalerweise in dem einen der beiden magnetischen Zustände. Der Kern kann durch Impulsschaltkreis

mit zwei sich in entgegengesetzten
Zuständen befindlichen Magnetkernen

Anmelder:

The National Cash Register Company,
Dayton, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dr. A. Stappert, Rechtsanwalt,
Düsseldorf, Feldstr. 80

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 14. März 1958

Anlegen eines genügend großen, die Vormagnetisierung überwindenden Impulses an die Treiberwicklung umgeschaltet werden. Nach Abklingen dieses Treiberimpulses bringt die Vormagnetisierung den Kern in seinen ursprünglichen magnetischen Zustand zurück. Die Erfindung geht aus von einem Impulsschaltkreis mit zwei sich in entgegengesetzten Zuständen befindlichen Magnetkernen, die jeweils mit einer Treiber- und einer Lesewicklung versehen sind; sie ist dadurch gekennzeichnet, daß der eine Kern mit einer Gegenwicklung induktiv verkoppelt ist und infolge eines an die Treiber- und/oder Gegenwicklung angelegten Impulses von einem ersten in einen zweiten Zustand geschaltet wird, wodurch in der Lesewicklung ein Signal induziert wird, daß ein erstes durch dieses Signal umschaltbares Schaltelement vorgesehen ist, daß der zweite Kern, der mit einer ihn in dem zweiten Zustand haltenden Vormagnetisierungswicklung versehen ist, mit der Gegenwicklung induktiv verkoppelt und seine Treiberwicklung an den Ausgang des ersten Schaltelementes angeschlossen ist, das bei Umschaltung durch einen Eingangs- und/oder Gegenimpuls der Treiberwicklung einen Treiberimpuls zuführt, so daß der zweite Kern entgegen seiner Vormagnetisierung in den ersten Zustand umgeschaltet wird, sofern auf der Gegenwicklung kein Gegenimpuls mit der Polarität der Vormagnetisierung vorhanden ist; und sie ist ferner gekennzeichnet durch ein zweites Schaltelement, das bei Nichtvorhandensein eines Gegenimpulses durch eine in der Lesewicklung des zweiten Kernes induzierte Spannung umgeschaltet wird, sobald die Vormagnetisierung die Rückschaltung des Kernes in den zweiten Zustand beim Abklingen des an der Treiber-

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wicklung liegenden Impulses bewirkt, und durch eine Wie schon erwähnt, würde der Impuls in Wicklung 26

Ausgangswicklung, die mit dem Ausgang des zweiten keine wesentliche Umschaltung des Kerns 22 bewirken,

Schaltelementes verbunden und mit mindestens mit wenn dieser sich im »1 «-Zustand befindet; es würde

dem ersten Kern induktiv verkoppelt ist und auf der dann auch keine Transistortastspannung in Wicklung

ein Ausgangsimpuls nur dann erscheint, wenn kein 5 27 induziert, und der Transistor 20 würde gesperrt

das zweite Schaltelement umschaltender Gegenimpuls bleiben. Durch einen aufwärts gerichteten Impuls

vorhanden ist, und dieser Ausgangsimpuls in bezug würde der Transistor unabhängig von dem Zustand

auf den Eingangsimpuls verstärkt wird und den ersten des Kerns ebenfalls nichtleitend werden, da die dabei

Kern in den ersten Zustand zurückbringt. in Wicklung 27 induzierte Spannung eine Polarität

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeich- io aufweisen würde, die der zum Leitendmachen des

nung beschrieben, die ein Schaltbild einer bevorzugten Transistors erforderlichen entgegengesetzt ist.

Ausführungsform des Impulsschaltkreises zeigt. Die Ausgangswicklung 28 des Kerns 22 wird im all-

Diese Einrichtung enthält zwei Transistoren 20 und gemeinen nur mit aufwärts gerichteten Impulsen be-

21 und zwei bistabile Magnetkerne 22 und 23. Die legt. Durch die Wicklung 29 und einen Leiter 34, der

Kerne sind symbolisch durch Rechtecke dargestellt 15 ^an den Kollektor des Transistors 20 angeschlossen ist,

und mit einer entsprechenden Anzahl von jeweils mit fließt dessen Kollektorstrom, wie angezeigt, aufwärts

dem entsprechenden Kern induktiv verkoppelten Wick- über einen Strombegrenzungswiderstand 35 zu einer

lungen ausgestattet. So sind auf Kern 22 Wicklungen negativen Klemme36 einer Stromquelle37, deren posi-

24 bis 28 und Kern 23 Wicklungen 29 bis 33 angeord- tive Klemme auf Erde liegt. Ein Steuerstrom fließt ab-

net. 20 wärts durch die Wicklung 24 des Kerns 22 über einen

Die bistabilen Magnetkerne 22 und 23 können gleich Leiter 38 durch die Wicklung 30 des Kerns 23 und oder ähnlich und von vorzugsweise ringförmiger Aus- durch einen Widerstand 39 zu einer negativen Klemme führung sein und aus einem Material mit rechteckiger 40 einer Stromquelle, z. B. 37. Ein Kernvormagneti-Magnetisierungskennlinie bestehen. Durch geeignete, sierungsstrom fließt beständig von Erde über einen den entsprechenden Wicklungen zugeführte Ströme 25 Leiter 41 abwärts durch die Wicklung 31 des Kerns oder Impulse lassen sie sich von einem Zustand in den 23 und einen Widerstand 42 zu einer negativen anderen umschalten. Die beiden Zustände eines Kerns Klemme 43 einer Stromquelle, z.B. 37.
seien mit »0« und »1« bezeichnet, wobei es gleich- Der Transistor 21 wird in Emitterschaltung begültig ist, welche Polarität einer der beiden Bezeich- trieben und ist, wie angezeigt, über Leiter 44 und 45 nungen zugeordnet ist, solange diese Bezeichnung ein- 30 mit der Wicklung 33 verbunden, so daß die Umschalheitlich beibehalten wird. tung des Kerns 23 von »0« auf »1« durch einen ab-

Jeder der beiden Kerne 22 und 23 besitzt zweierlei wärts gerichteten Strom z. B. in Wicklung 31 eine mit ihm verkoppelte Wicklungen, wie dies durch die Transistortastspannung in der Lesewicklung 33 indu-Richtung der Pfeile in Fig. 1 angegeben ist. In dem ziert und den genannten Transistor zum Leiten bringt, vorliegenden Ausführungsbeispiel fließen durch die 35 Der Vormagnetisierungsstrom durch Wicklung 31 hält Wicklungen mit nach oben gerichteten Pfeilen, z. B. den Kern 23 normalerweise im Zustand »1« oder Wicklungen 25, 28 für Kern 22, Impulse, die den Kern bringt ihn nach einer durch einen aufwärts gerichteten vom »1«- in den »0«-Zustand, durch die Wicklungen Impuls durch Windung 29 bewirkten Umschaltung in 24, 26 und 27 solche, die den Kern vom »0«- in den den »O«-Zustand selbsttätig dahin zurück. Fließt so- »1 «-Zustand schalten. Auch der Kern 23 ist, wie die 40 mit ein Impuls aufwärts durch Wicklung29 und schalauf- und abwärtsgerichteten Pfeile anzeigen, mit tet den Kern 23 entgegen der Vormagnetisierung in zweierlei Wicklungen zu seiner Umschaltung aus- Wicklung 31 in den »0«-Zustand, so wird in Wicklung gestattet. Befindet sich ein Kern bereits in dem Zu- 33 eine Spannung von einer Polarität induziert, die stand, in welchem er durch einen bestimmten Impuls den Transistor 21 nicht leitend zu tasten vermag. Ist gebracht wurde, so ereignet sich nichts, da sich der 45 jedoch dieser Treiberimpuls abgeklungen, so bringt Kern schon im Bereich der magnetischen Sättigung der Vormagnetisierungsstrom den Kern 23 in den Zubefindet. Im anderen Falle schaltet ein sonst ungehin- stand »1« zurück, und die in Wicklung 23 induzierte derter Impuls oder Strom den Kern in den entgegen- Spannung tastet den Transistor 21 leitend. Der Ausgesetzten Zustand. gangsimpuls fließt dann vom Kollektor durch einen

Es können auch nicht ringförmige Kerne verwendet 50 Leiter 46, die Wicklung 32, wobei der Vormagneti-

werden. Außerdem können die Wicklungen aus vielen, sierungsstrom bei der Umschaltung des Kerns 23

aus einer oder nur aus einer Teilwindung bestehen unterstützt wird, weiter durch einen Leiter 47 auf-

oder noch anderer Art sein. Sie müssen jedenfalls so wärts durch die Wicklung 28 des Kerns 22 und einen

angeordnet sein, daß eine genügende elektromagne- Begrenzungswiderstand 49 in einen Ausgangsleiter 50.

tische Verkopplung mit dem entsprechenden Kern be- 55 Der Ausgangsimpuls des Transistors 21 muß nicht

steht. durch eine Wicklung, z. B. 32, des Kerns 23 lauf en

Wird ein bistabiler Magnetkern von dem einen in und dadurch die Umschaltung des Kerns in den Zu-

den anderen Zustand geschaltet, so hängt die Polarität stand »1« unterstützen, doch läßt sich dadurch zweck-

der in einer mit dem Kern induktiv verkoppelten mäßigerweise die Größe des konstanten Vormagnetl·

Wicklung induzierten Spannung von der Richtung des 60 sierungsstroms verringern.

Zustandwechsels, d.h. ob von »0« auf »1«, oder um- Unter Zugrundelegung der vorangegangenen Begekehrt, ab. Wenn also Kern 22 infolge eines z.B. an Schreibung wird nunmehr die Arbeitsweise des Gatters AVicklung 26 angelegten, abwärts gerichteten Impulses erläutert. Soll dieses dem Impulseingangsleiter 51 zuvon »0« auf »1« geschaltet wird, so wird in Lesewick- geführte Impulse übertragen, so wird Kern 22 durch lung 27 eine Spannung induziert. Wie gezeigt, sind die 65 einen aufwärts gerichteten, durch Wicklung 25 Basis und der Emitter des Transistors 20 an die laufenden Steuerimpuls in den »0«-Zustand gebracht. Enden der Wicklung 27 angeschlossen, und zwar in Der nächste auf dem Leiter 51 erscheinende Impuls der Weise, daß die Polarität der induzierten, von dem schaltet den Kern 22 in den Zustand »1« zurück und abwärts gerichteten Impuls in Wicklung 26 herrüh- tastet dabei den Transistor 20 leitend. Der verstärkte renden Spannung den Transistor 20 zum Leiten bringt. 70 Ausgangsimpuls läuft vom Kollektor des Transistors

20 über den Leiter 34 und die Wicklung 29 und schaltet entgegen der Vormagnetisierung den Kern 23 in den »O«-Zustand. Wenn der Impuls abklingt und der Vormagnetisierungsstrom die Umschaltung des Kerns 23 in den »1 «-Zustand beginnt, wird der Transistor 21 leitend. Der Ausgangsimpuls des Transistors 21 fördert die Rückführung des Kerns 23 in den Zustand »1«, fließt durch Wicklung 28, wodurch Kern 22 wiederum in den »O«-Zustand gebracht wird, und über den Ausgangsleiter 50 und stellt eine verstärkte Umsetzung des Eingangsimpulses auf Leiter 51 dar. Hierauf beginnt der nächste Impuls auf Leiter 51 denselben Vorgangszyklus. Die zyklische Übersetzung der Impulse wird bis zu einer Unterbrechung fortgesetzt.

Diese fortlaufende Impulsübersetzung wird durch Tastung der Gegenwicklung 24 mit einem abwärts gerichteten Impuls beendet, der den Kern 22 in den »1 «- Zustand versetzt und den Transistor 20 leitend tastet und der ferner durch Wicklung 30 abwärts fließt und dabei gleichzeitig die durch den Ausgangsimpuls des Transistors 20 beabsichtigte Umschaltung des Kerns 23 in den »0«-Zustand unterdrückt. Somit kann der Ausgangsimpuls des Transistors 20 den Transistor 21 nicht zum Leiten bringen, so daß letzterer keinen den Kern 22 in den »0«-Zustand schaltenden Ausgangsimpuls hervorbringt. Die auf Leiter 51 ankommenden Impulse können dann den im Zustand »1« befindlichen Kern 22 nicht mehr beeinflussen, und der Durchgang der Impulse bleibt so lange unterbrochen, bis ein Steuerimpuls durch Wicklung 25 den Kern 22 in den »O«-Zustand bringt und dadurch wiederum eine zyklische Übertragung der Impulse einleitet. Es liegt auf der Hand, daß das Anlegen eines Steuerimpulses an Wicklung 25 die Einrichtung zur Übertragung von auf Leiter 51 ankommenden Impulsen wirksam macht und daß infolge jedes Eingangssignals die Einrichtung ein verstärktes Ausgangssignal auf Ausgangsleiter 50 hervorbringt. Des weiteren kann dann die Übertragung von Impulsen sofort durch Anlegen eines Gegenimpulses an Wicklung 24 unterbrochen werden. Bei Anlegen eines Gegenimpulses an Wicklung 24 entsteht auch dann kein Ausgangsimpuls, wenn gleichzeitig ein Eingangsimpuls auf Wicklung 25 gegeben wird, da der Gegenimpuls die Umschaltung des Kerns 23 durch den Kollektorimpuls in Wicklung 29 verhindert.

Während in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung p-n-p-Transistoren verwendet wurden, ist es ohne weiteres möglich, bei entsprechendem Vertauschen der Verbindungsklemmen auch andere Arten von Transistoren zu benutzen. Es eignen sich besonders Transistoren mit hoher Verstärkung, da bei diesen die Dämpfung während der Impulsübersetzung vermieden wird. Da nur kristalline Festkörperelemente Anwendung finden, treten nur ganz geringe Energieverluste auf, und die ganze Einrichtung kann auf sehr kleinem Raum untergebracht werden, da keine beweglichen oder geheizten Elemente vorhanden sind.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Impulsschaltkreis mit zwei sich in entgegengesetzten Zuständen befindlichen Magnetkernen,

60 die jeweils mit einer Treiber- und einer Lesewicklung versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Kern (22) mit einer Gegenwicklung (24) induktiv verkoppelt ist und infolge eines an die Treiber- (26) und/oder Gegenwicklung (24) angelegten Impulses von einem ersten (»0») in einen zweiten Zustand (»1«) geschaltet wird, wodurch in der Lesewicklung (27) ein Signal induziert wird, daß ein erstes durch dieses Signal umschaltbares Schaltelement (20) vorgesehen ist, daß der zweite Kern (23), der mit einer ihn in dem zweiten Zustand (»1«) haltenden Vormagnetisierungswicklung (31) versehen ist, mit der Gegenwicklung (24) induktiv gekoppelt und seine Treiberwicklung (29) an den Ausgang des ersten Schaltelementes (20) angeschlossen ist, das bei Umschaltung durch einen Eingangs- und/oder Gegenimpuls der Treiberwicklung (29) einen Treiberimpuls zuführt, so daß der zweite Kern (23) entgegen seiner Vormagnetisierung in den ersten Zustand (»0«) umgeschaltet wird, sofern auf der Gegenwicklung (24) kein Gegenimpuls mit der Polarität der Vormagnetisierung vorhanden ist, ferner gekennzeichnet durch ein zweites Schaltelement (21), das bei Nichtvorhandensein eines Gegenimpulses durch eine in der Lesewicklung (33) des zweiten Kernes (23) induzierte Spannung umgeschaltet wird, sobald die Vormagnetisierung die Rückschaltung des Kernes in den zweiten Zustand (»1«) beim Abklingen des an der Treiberwicklung (29) liegenden Impulses bewirkt, und durch eine Ausgangswicklung (28, 32), die mit dem Ausgang des zweiten Schaltelementes

(21) verbunden und mit mindestens mit dem ersten Kern (22) induktiv verkoppelt ist und auf der ein Ausgangsimpuls nur dann erscheint, wenn kein das zweite Schaltelement (21) umschaltender Gegenimpuls vorhanden ist, und dieser Ausgangsimpuls in bezug auf den Eingangsimpuls verstärkt wird und den ersten Kern (22) in den ersten Zustand (»0«) zurückbringt.

2. Impulsschaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Kern (22) mit einer Übertragungswicklung (25) versehen ist, die mit diesem induktiv verkoppelt und mit einer Quelle von Übertragungsimpulsen mit einer Polarität verbunden ist, die die Umschaltung des einen Kernes

(22) in den ersten Zustand (»0«) vor dem Anlegen von Treiberimpulsen an die Treiberwicklung (26, 51) dieses Kernes gestattet.

3. Impulsschaltkreis nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schaltelement (20) ein Transistor ist, an dessen Basis und Emitter die Lesewicklung (27) des einen Kernes (22) und an dessen Kollektor die Treiberwicklung (29) des anderen Kernes (23) angeschlossen ist, und daß das zweite Schaltelement (21) ein weiterer Transistor ist, dessen Basis und Emitter mit der Lesewicklung (33) und der Kollektor mit der Ausgangswicklung (28, 32) verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 691 155.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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