DE1142452B - UEbertragungsschaltung mit Magnetkernen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Übertragungsschaltung zur Weitergabe einer in einem sättigbaren Magnetkern, dessen remanenter Fluß nahezu gleich seinem Sättigungsfluß ist, gespeicherten Information in Form eines beim Ummagnetisieren des Magnetkernes auftretenden Stromimpulses an einen weiteren Magnetkern oder eine andere Last. Derartige Schaltungen werden in elektronischen Geräten zur digitalen Datenverarbeitung häufig verwendet, insbesondere in sogenannten Schieberegistern und den mit diesen verwandten Schaltungen, wie Frequenzteilern, Impulsverteilern und logischen Schaltungen.

Ein Schieberegister besteht aus einer Anzahl von zur Kette hintereinandergeschalteten Speicherstufen, von denen jede eine Informationseinheit speichern kann. Durch einen gemeinsamen Schiebeimpuls wird der Inhalt jeder Stufe auf die nächstfolgende übertragen und damit die in dem Register enthaltene Information um eine Stufe weiterbewegt. Die einzelnen Verschiebungen können nach Bedarf beliebig langsam und bis zu einer oberen Grenze beliebig schnell aufeinanderfolgen. Die Eingabe der Information geschieht entweder am Anfang der Kette serienweise oder parallel an mehreren Stufen. Ähnlich kann die Information am Ende der Kette oder an einer beliebigen anderen Stufe serienweise oder an mehreren Stufen parallel entnommen werden. Das Schieberegister kann als Speicher mäßiger Kapazität verwendet werden, seine größte Bedeutung hat es aber als Verbindungsglied zwischen Systemen verschiedener Arbeitsgeschwindigkeit oder verschiedener Arbeitsweise (serienparallel).

Verbindet man das Ende der Kette mit ihrem Anfang, so kann eine einmal eingebrachte Information beliebig oft in dem so entstandenen Ring umlaufen. Eine solche Anordnung kann in bekannter Weise als Impulsverteiler oder Ringzähler bzw. Frequenzteiler dienen. Sorgt man dafür, daß eine Übertragung von Information zwischen mehreren Speicherstufen nur unter bestimmten Voraussetzungen stattfinden kann, so lassen sich aus derartigen Stufen logische Grundschaltungen bilden, die dann in bekannter Weise zu Rechen- und Steuernetzen zusammengesetzt werden können.

Derartige Schieberegister können vorteilhaft mit Magnetkernen mit ausgeprägter Hystereseschleife aufgebaut werden. Anordnungen, in denen die Speicherfunktionen von solchen Magnetkernen übernommen werden, sind bekannt. Die Speicherkerne tragen je eine Eingangs-, eine Ausgangs- und eine Schiebewicklung. Jede Ausgangswicklung ist mit der Eingangswicklung des nächstfolgenden Kernes verbunden. Die Übertragungsschaltung mit Magnetkernen

Anmelder:
IBM Deutschland

Internationale Büro-Maschinen

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

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 16. August 1955 (Nr. 528 594)

Louis Allen Russell, Poughkeepsie, N. J. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

Magnetkerne, die eine binäre Eins gespeichert enthalten, befinden sich in einem von zwei Remanenzzuständen entgegengesetzter Polarität, die den Remanenzpunkten auf der Grenzhystereseschleife des Magnetmaterials entsprechen. Die Kerne, die eine binäre Null enthalten, befinden sich in dem anderen Zustand. Wird ein Magnetkern, der eine Eins enthält, durch einen Schiebeimpuls in den Zustand Null gesetzt, so entsteht an seiner Ausgangswicklung eine Spannung, die einen Strom durch die Eingangswicklung des nächstfolgenden Magnetkernes treibt. Der Wicklungssinn der beiden Wicklungen ist nun so gewählt, daß dieser Strom den zweiten Kern in den Zustand Eins bringt. Die Information ist damit um eine Stufe verschoben worden.

Da ein Magnetkern nicht gleichzeitig Information aufnehmen und abgeben kann, muß dafür gesorgt werden, daß sich zwischen den informationstragenden Kernen immer ein Kern im Zustand Null befindet, der dann als Zwischenspeicher dient. Das kann man dadurch erreichen, daß man die Magnetkerne in zwei Gruppen teilt, die Kerne mit ungeraden Nummern von einem ersten und die Kerne mit geraden Nummern von einem zweiten Schiebeimpuls beeinflußt und die Information am Anfang der Kette gleichzeitig mit den zweiten Schiebeimpulsen eingibt. Es sind auch Schiebeketten bekannt, bei denen zwischen den einzelnen Speicherkernen Kondensatoren als Zwischenspeicher bzw. Verzögerungsglieder eingeschaltet sind.

Beim Ummagnetisieren eines Magnetkernes wird in jeder seiner Wicklungen eine Spannung induziert. Soll also ein Magnetkern eine gespeicherte Eins an den

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folgenden Kern abgeben, so wird nicht nur an seiner Ausgangswicklung die erwünschte Spannung induziert, sondern es entsteht auch an seiner Eingangswicklung eine Spannung, welche den vorhergehenden Kern in den Zustand Eins zu bringen trachtet. Auch der Kern, der die Information aufnehmen soll, erzeugt beim Ummagnetisieren in den Zustand Eins an seiner Ausgangswicklung eine unerwünschte Spannung, welche den auf ihn folgenden Kern in den Zustand Null zu bringen trachtet. Befindet sich dieser bereits in diesem Zustand, so stellt seine Eingangswicklung für den fließenden Strom nur einen kleinen Widerstand dar, und der Kern, der die Information aufnehmen soll, wird stark belastet.

In allen bisher bekannten Schieberegistern mit Magnetkernen wird das Wirksamwerden dieser unerwünschten Spannungen durch das Einschalten von Dioden in den Ubertragungskreis zwischen zwei Speicherkernen verhindert. Meist wird zur Verhütung einer Übertragung der Information in Rückwärtsrichtung eine Diode, eventuell über einen Widerstand, parallel zu jeder Eingangswicklung geschaltet und zur Verringerung der Belastung des Kernes, welcher die Information aufnehmen soll, eine Seriendiode in Reihe zu jeder Ausgangswicklung gelegt.

Die Dioden, welche für die Verwendung in solchen Schieberegistern geeignet sind, benötigen eine relativ hohe Sperrspannung. Da sie weiterhin nur mit kleinen Stromstärken belastet werden dürfen, müssen die Magnetkerne relativ hochohmige Wicklungen erhalten, d. h. Wicklungen mit vielen Windungen, die dann nur auf großen Kernen untergebracht werden können. Auch zur Übertragung der zur Deckung der beträchtlichen Verluste in den Dioden benötigten Leistung sind große Kerne erforderlich, so daß man meist auf Kerne aus metallischem Eisen, beispielsweise auf Bandringkerne, zurückgreifen muß. Schließlich verbietet die Wärmeentwicklung in den Dioden und in den großen Kernen einen gedrängten Aufbau solcher Schieberegister.

Erfindungsgemäß werden nun die Nachteile der bekannten Schieberegister mit Magnetkernen und der mit ihnen verwandten Schaltungen dadurch vermieden, daß in ihren Stufen oder allgemein in Übertragungsschaltungen zur Weitergabe einer in einem sättigbaren Magnetkern, dessen remanenter Fluß nahezu gleich seinem Sättigungsfluß ist, gespeicherten Information in Form eines beim Ummagnetisieren des Magnetkernes auftretenden Stromimpulses an einen weiteren Magnetkern oder eine andere Last das Übertragungsglied zwischen dem zum Speichern verwendeten Magnetkern und der Last, welches das Wirksamwerden unerwünschter Impulse bei der Weitergabe der Information verhindert, ein Magnetkern mit zwei stabilen Remanenzzuständen entgegengesetzter Polarität ist und daß der zum Speichern verwendete Magnetkern eine ausgeprägte Schwellwertdurchflutung aufweist. Der das Übertragungsglied bildende Magnetkern, an dessen Material geringere Anforderungen gestellt werden, kann dabei entweder als Serienimpedanz oder als Übertrager geschaltet werden.

In den Schaltungen gemäß der Erfindung ist man an kein Impedanzniveau gebunden und kann daher die Wicklungen mit wenigen Windungen ausführen. Dadurch kann man kleinere Kerne und vor allem die vorteilhaften Ferritkerne verwenden. Solche Schaltungen lassen sich sehr billig und wegen der geringen Verluste sehr gedrängt aufbauen.

An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung im folgenden näher beschrieben.

Fig. 1 ist das Schaltbild eines Schieberegisters mit Magnetkernen gemäß der Erfindung in einer Ausführungsform;

Fig. 2 zeigt die relative Lage der in der Schaltung nach Fig. 1 verwendeten Impulsreihen;

Fig. 3 zeigt zwei typische Hystereseschleifen für ferromagnetische Materialien; die ausgezogene Kurve

ίο stellt die Hystereseschleife des für die Speicherkerne benötigten Rechteckmaterials mit ausgeprägter Schwellwertdurchflutung dar und die gestrichelt gezeichnete Kurve diejenige des Materials für die Koppelkerne; Fig. 4 ist das Schaltbild einer gegen das Schieberegister nach Fig. 1 abgeänderten Anordnung;

Fig. 5 ist das Schaltbild eines ähnlichen Schieberegisters, in welchem die Kerne zur Erreichung größerer Arbeitsgeschwindigkeiten durch einen Gleichstrom vormagnetisiert werden;

Fig. 6 ist das Schaltbild eines Schieberegisters nach Fig. 4, in welchem die Anzahl der Wicklungen auf den Speicherkernen verringert worden ist;

Fig. 7 ist das Schaltbild einer anderen Ausführungsform des Schieberegisters gemäß der Erfindung und Fig. 8 schließlich das Schaltbild einer Einzelstufe, an Hand dessen das in der Anordnung nach Fig. 7 verwendete Prinzip der Impulsübertragung näher erläutert wird.
In Fig. 1 ist ein Schieberegister mit vier Stufen dar-

gestellt, dessen Übertragungsglieder ohne Dioden aufgebaut sind. Jede Stufe enthält zwei Magnetkerne, vorzugsweise Ferritkerne, mit ausgesprochener Hystereseschleife. Der Speicherkern S soll eine möglichst rechteckige Hystereseschleife besitzen, während die Hystereseschleife des Koppelkernes T nur zwei stabile Remanenzpunkte entgegengesetzter Polarität aufzuweisen braucht. Der Steuerkern S ist mit einer Steuerwicklung 10 und mit einer Schiebewicklung 11 versehen, der Koppelkern rbesitzt eine Eingangswicklung 12, eine Ausgangswicklung 13 und eine Rückstellwicklung 14. Jede dieser Wicklungen ist an einem Ende zur Kennzeichnung des Wickelsinnes mit einem Punkt versehen. Im folgenden ist dem Remanenzzustand, den der Kern einzunehmen trachtet, nachdem er durch einen in das bezeichnete Ende seiner Wicklung hineinfließenden Strom magnetisiert worden ist, die binäre Null zugeordnet und dem entgegengesetzten Remanenzzustand die binäre Eins.
Die Steuerwicklung 10 dient dem Speicherkern S sowohl als Eingangs- als auch als Ausgangswicklung. Sie ist mit der Ausgangswicklung 13 des zugehörigen Koppelkernes T und der Eingangswicklung 12 des Koppelkernes der nächsten Stufe über einen Widerstand 15 in Reihe geschaltet.

Für den Betrieb der Anordnung werden vier verschiedene Stromimpulse benötigt. Die Schiebewicklungen 11 aufeinanderfolgender Speicherkerne S werden wechselweise von den Impulsen IA und IB aus den Stromquellen A und B durchflossen, und zwar magnetisiert der Impuls IA die Speicherkerne der ungerad bezifferten Stufen und der Impuls IB diejenigen der Stufen mit geraden Nummern. Ähnlich werden die Rückstellwicklungen 14 aufeinanderfolgender Koppelkerne T wechselweise von den Impulsen ID und IC aus den Stromquellen D und C durchflossen. Die Reihenfolge der von den Tmpulsgeneratoren A, B, C und D gelieferten Stromimpulse ist aus Fig. 2 ersichtlich.

In der dargestellten Form arbeitet das Schieberegister als Verzögerungskette. Die Information wird am Eingang in Serie eingegeben und erscheint am Ausgang um eine der Anzahl der Stufen entsprechende Zahl von Impulsen verzögert. Soll das Schieberegister als Zählkette betrieben werden, so können die Eingangs- und Ausgangsklemmen miteinander verbunden werden. Dadurch entsteht ein geschlossener Ring, in welchem eine einmal eingebrachte binäre Eins beliebig oft umlaufen kann. Diese kann dazu verwendet werden, um Flop-Trigger die Impulsgeneratoren derart zu steuern, daß eine Impulsfolge abwechselnd A, C- und B, D-Stromimpulse auslöst. Für den Ausgangs- bzw. Über-

Zum Zeitpunkt ti (Fig. 2) befinden sich die Kerne 52 und Tl im Zustand Eins. Jetzt tritt der Stromimpuls IC auf und fließt in das bezeichnete Ende der Rückstellwicklung 14 des Koppelkernes T2 hinein und setzt diesen Kern in den Zustand Null zurück. Der dadurch in der die Kerne Tl, Sl und Tl verbindenden Koppelschliefe fließende Strom will den Speicherkern 51 in den Zustand Eins bringen, vermag ihn aber nicht umzumagnetisieren, da noch der Stromimpuls IA umlaufende Eins io fließt. Die übertragene Energie wird im Widerstand 15 über einen Flip- vernichtet. Eine Übertragung der Information in Rückwärtsrichtung ist damit verhindert.

Die Rückmagnetisierung des Koppelkernes Tl verursacht weiterhin einen Stromfluß in dem Kreis, tragsimpuls dieses Ringzählers kann ein Koppelkern T 15 welcher die Wicklungen der Kerne Tl, Sl und Γ3 vermit einer zusätzlichen Ausgangswicklung versehen bindet. Dieser Strom will die Kerne T3 und 52 nach werden. Bringt man Ausgangswicklungen auf weiteren Null setzen. Der Koppelkern T3 ist bereits in diesem Speicher- oder Koppelkernen auf, so kann man den Zustand. Um nun zu verhindern, daß der Speicher

Ringzähler
verwenden.

Fig. 3 zeigt zwei typische Hystereseschleifen in der üblichen Darstellung: magnetische Induktion B als Funktion der angelegten magnetischen Feldstärke H. Die Speicherkerne 5 besitzen etwa die ausgezogene Hystereseschleife, bei der die remanente Induktion fast die Sättigungsinduktion erreicht. Die Hystereseschleife hat praktisch Rechteckform, so daß die Koerzitivkraft einen ausgesprochenen Schwellwert darstellt. Die Koppelkerne T können die gleiche Hystereseschleife haben, brauchen aber nur, wie bereits erwähnt, eine Hystereseschleife von der gestrichelt dargestellten Art zu besitzen.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise des Schieberegisters der Fig. 1 sei angenommen, daß sich der Speicherkern 51 zunächst im Magnetisierungszustand Eins befindet, dem willkürlich der Remanenzpunkt b in Fig. 3 zugeordnet ist, und sämtliche anderen Kerne sich im Zustand Null (Punkt a) befinden.

Zur Zeit ti (Fig. 2) beginnt der Stromimpuls IA den Speicherkern 51 vom Zustand Eins (Punkt b) in den Zustand Null (Punkt a) umzumagnetisieren, da der Strom in das mit dem Punkt gekennzeichnete Ende der Schiebe wicklung 11 hineinfließt. Als Folge der auftretenden Flußänderung wird in der Steuerwicklung 10 des Speicherkernes 51 eine Spannung induziert, welche einen Strom im Gegenuhrzeigersinn durch die die Wicklungen der Kerne Tl, Sl und Tl verbindende Schleife treibt. Ein Teil dieser Spannung geht durch den Spannungsabfall am Widerstand 15

auch als Impulsverteiler oder Zeitgeber kern 52 ummagnetisiert wird und damit die ge-

speicherte Information verlorengeht, wird der Koppelkern so langsam ummagnetisiert, daß die an seiner Ausgangswicklung 13 entstehende Spannung durch den Widerstand 15 nur einen Strom treiben kann, der

kleiner ist als /₀ = - ■ D₀, wenn D₀ die der Koerzitivkraft entsprechende Schwellwertdurchflutung und η die Windungszahl der Steuerwicklung 10 des Speicherkernes ist.

Die Rückmagnetisierung des Koppelkernes Tl geschieht zwischen den Zeitpunkten ti und t3. Der folgende Teilschritt, der den aus zwei Teilschritten bestehenden Arbeitsschritt vollendet, besteht darin, daß zwischen den Zeitpunkten t4 und ?5 der Speicherkern 52 durch den Stromimpuls IB nach Null zurückmagnetisiert wird, wodurch die Kerne T3 und 53 in den Zustand Eins gebracht werden, und zwischen den Zeitpunkten /5 und t6 der Koppelkern T3 durch den Stromimpuls ID zurückgesetzt wird. DerUbertragungsvorgang während des zweiten Teilschrittes ist mit dem für den ersten Teilschritt beschriebenen identisch.

Bei Verwendung des Schieberegisters als Verzögerungskette ist die Information zu Beginn jedes Arbeitsschrittes in den Speicherkernen der ungeradzahligen Stufen enthalten, sämtliche anderen Kerne, die Speicherkerne der geradzahligen Stufen und die Koppelkerne, befinden sich im Zustand Null. Im ersten Teilschritt wird die Information in die Speicherkerne der darauffolgenden geradzahligen Stufen verschoben und im zweiten Teilschritt von dort in die-

verloren, an der Eingangswicklung 12 des Koppel- 50 jenigen der darauffolgenden ungeradzahligen Stufen,
kernes Tl liegt aber doch eine genügend große Die Zwischenschaltung der Speicherkerne der gerad-

Spannung, um diesen Kern vom Zustand Null in den Zustand Eins zu bringen. An der Ausgangswicklung 13 des Koppelkernes Tl entsteht nur ein zu vernachlässigender Spannungsabfall, da der am markierten Ende der Wicklung eintretende Ubertragungsstrom den Koppelkern Tl in den Zustand Null bringen will, der Kern sich aber bereits in diesem Zustand befindet. Während der Ummagnetisierung des Koppelkernes Tl von Null nach Eins wird an seiner Ausgangswicklung 13 eine Spannung induziert, die einen Strom im Gegenuhrzeigersinn durch die Schleife treibt, welche die Wicklungen der Kerne Tl, Sl und T3 verbindet. Dieser Strom will die Kerne 52 und T3 in den Zustand Eins bringen. Die Steuerwicklung 10 besitzt aber eine größere Windungszahl als die Eingangswicklung 13, so daß nur der Speicherkern 52 ummagnetisiert wird.

zahligen Stufen als HilfsSpeicher ist notwendig, da ein Speicherkernnicht gleichzeitig eine Information abgeben und aufnehmen kann.

Besitzen neben den Speicherkernen 5 auch die Koppelkerne T eine praktisch rechteckige Hystereseschleife (ausgezogene Kurve der Fig. 3), so können die Impulsgeneratoren C und D zu einem Impulsgenerator E zusammengefaßt werden, der Stromimpulse IR sowohl zwischen denZeitpunkten ti und i3 als auch zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 durch die in Serie geschalteten Rückstellwicklungen 14 aller Koppelkerne T sendet. Eine solche Anordnung ist in Fig. 4 gezeigt. Da die geradzahligen Koppelkerne zwischen den Zeitpunkten i5 und i6 und die ungeradzahligen Koppelkerne zwischen den Zeitpunkten ti und /3 sich im Zustand Null befinden, erzeugen die Stromimpulse IR wegen der rechteckigen Hysterese-

schleife der Koppelkerne keine störenden Impulse. Offenbar ist es nicht einmal notwendig, daß die Hystereseschleife der Koppelkerne rechteckig ist, sondern nur, daß das Verhältnis remanente Induktion zu Sättigungsinduktion groß ist. Die Stromquelle E kann auch eine Gleichstromquelle sein, die zur Rückstellung der Koppelkerne in diesen eine konstante Vormagnetisierung erzeugt. Dann brauchen an die Hystereseschleife der Koppelkerne keine sehr hohen

670 Milliamperewindungen, so daß die Vorspannwicklungen 20 und 21 im Ruhestand eine Vormagnetisierung von 0,82 D₀ erzeugten. Während des Ubertragungsvorganges erhielten die Speicherkerne S eine Durchflutung von 4,85 D₀ und während des Rücksetzens die Koppelkerne T eine Durchflutung von 2,16 D₀. Die sich dabei ergebenden Ummagnetisierungszeiten waren 2 bzw. 8 Mikrosekunden.

Wegen der geringen Größe der Kerne trachtet man

Anforderungen mehr gestellt zu werden, dann genügt io im allgemeinen, die Anzahl der Wicklungen je Kern wieder eine Hystereseschleife der in Fig. 3 gestrichelt so klein wie möglich zu halten. In Fig. 6 ist eine dargestellten Art. Anordnung gezeigt, in welcher die Speicherkerne S

Die für das Rücksetzen der Koppelkerne in den nur noch eine Wicklung 30 tragen, welche die Funk-Zustand Null erforderliche Zeit bestimmt in erster tionen der Wicklungen 10 und 11 übernimmt. Der Linie die höchste erreichbare Arbeitsfrequenz. Ver- 15 Impulsgenerator A ist an das mit einem Punkt gewendet man Koppelkerne mit rechteckiger Hysterese- kennzeichnete Ende der Wicklung 30 aller Speicherschleife oder mit großem Verhältnis remanente kerne S der ungeradzahligen Stufen und der Impuls-Induktion zu Sättigungsinduktion und versieht man generator B ähnlich an die Wicklung 30 aller Speichersämtliche Kerne mit einer Gleichstromvormagneti- kerne S der geradzahligen Stufen angeschlossen. In sierung einer solchen Größe, daß die Arbeitspunkte a 20 dieser Anordnung wird die Rückübertragung des beim

und b für die Zustände Null und Eins in der in Fig. 3 gezeigten Weise in die Punkte al und b\ verschoben werden, so kann man die Koppelkerne wesentlich schneller ummagnetisieren. Eine weitere Verbesserung

Rücksetzen des Koppelkernes T entstehenden Impulses auf den vorhergehenden Speicherkern 5 durch die als Gegenimpulse wirkenden Stromimpulse IA und IB direkt verhindert, während in den bisher

Anordnung kann der Impulsgenerator E wieder durch eine Gleichstromquelle ersetzt werden, wie es bereits im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben wurde.

Eine weitere Schieberegisteranordnung, in welcher zur Verhinderung unerwünschter Impulsübertragung das Grundprinzip der Verwendung einer der Koerzitivkraft entsprechenden Schwellwertdurchflutung im Speicherkern angewendet wird, ist in Fig. 7 gezeigt.

erzielt man durch die Verwendung von Magnet- 25 beschriebenen Anordnungen dies über die in dem material mit höherer Koerzitivkraft bzw. von Magnet- Speicherkern erzeugte Durchflutung geschah. In dieser kernen mit höherer Schwellwertdurchflutung, da dann
im Übertragungskreis große Ströme zulässig sind und
daher die zum Rücksetzen erforderliche Zeit verringert
wird. 30

Fig. 5 zeigt eine Anordnung für ein Schieberegister,
in der sämtliche Kerne durch die Gleichstromquelle DC
mit einer positiven Vormagnetisierung versehen werden.
Der Gleichstrom IDC fließt an dem nicht mit einem
Punkt gekennzeichneten Ende der Vorspannwicklungen 35 Die Speicherkerne S besitzen eine rechteckige Hyste-20 der Koppelkerne Γ und der Vorspannwicklungen 21 reseschleife, während die Koppelkerne Γ nur ein der Speicherkerne S hinein und magnetisiert die Kerne relativ geringes Verhältnis von remanenter Induktion in Richtung auf den Zustand Eins vor. Dadurch zu Sättigungsinduktion aufzuweisen brauchen. Die können die Koppelkerne T schneller in den Zustand Speicherkerne sind mit drei Wicklungen versehen, Null (Punkt al) zurückgesetzt werden, da die Vor- 40 nämlich mit einer Eingangswicklung 31, einer Ausmagnetisiemng die Speicherkerne S, die eben in den gangswicklung 32 und einer Schiebewicklung 33. Die Zustand Eins gebracht wurden, in diesem Zustand zu Schiebewicklungen 33 aufeinanderfolgender Speicher halten trachtet. Wenn nur die Speicherkerne mit einer kerne werden in der bereits beschriebenen Art wechsel-Vormagnetisierung versehen werden, so brauchen die weise von den Impulsgeneratoren A und B erregt. Die Koppelkerne offensichtlich keine rechteckige Hysterese- 45 Ausgangswicklung 32 jedes Speicherkernes S ist mit

schleife zu besitzen.

In Versuchsschaltungen wurden die beschriebenen Anordnungen mit den im folgenden angegebenen Werten betrieben. Da die Werte für die einzelnen

der Eingangswicklung 31 des nächstfolgenden Speicherkernes über einen Widerstand 34 und eine Wicklung 35 des zugehörigen Koppelkernes T verbunden. Jeder Koppelkern T besitzt weiterhin eine Rückstellwick-

Elemente in gewissem Umfange schwanken können, 50 lung 36, welche ständig von einem Gleichstrom IDC soll die angegebene Dimensionierung nur als Beispiel aus der Gleichstromquelle DC durchflossen wird.

Da der Gleichstrom IDC in das gekennzeichnete Ende der Wicklung 36 eintritt, trachtet er, den Koppelkern Γ in den Zustand Null (Punkt α in Fig. 3)

dienen.

Die Speicherkerne S und die Koppelkerne T waren
Ringkerne aus Magnesium-Mangan-Ferrit mit einem
Außendurchmesser von 2,5 mm, einem lnnendurch- 55 zu bringen und ihn dort zu halten. In diesem Zustand messer von 1,8 mm und einer Dicke von 5,3 mm. Um stellt die Wicklung 35 für einen Strom, der in das diese verhältnismäßig große Dicke zu erreichen, legt
man sieben einzelne Kerne von je 0,76 mm Dicke auf

einander und bewickelt sie als eine Einheit. Die

gekennzeichnete Ende der Wicklung eintritt, einen niedrigen Widerstand dar. Für einen Strom entgegengesetzter Richtung und einer solchen Größe, daß er Wicklungen 10,11,13 und 14 hatten je zehn Windungen 60 den Koppelkern Γ in den Zustand Eins ummagneti- und die Wicklungen 12, 20 und 21 je fünf Windungen. siert, wirkt sie dagegen wie ein hoher Widerstand. Der Widerstand 15 hatte 10 Ohm.
Mit diesen Werten waren z. B. in der Anordnung

nach Fig. 5 folgende Stromstärken erforderlich: für

Zu Beginn eines Arbeitsschrittes möge der Speicherkern S2 eine binäre Eins und sämtliche anderen Speicherkerne eine binäre Null enthalten. Der Stromin

die Stromimpulse IA und IB 380 Milliampere, für die 65 impuls IB tritt in das gekennzeichnete Ende der

Stromimpulse IC und ID 200 Milliampere und für den Schiebewicklung 33 des Speicherkernes S2 ein und

Gleichstrom IDC 110 Milliampere. Die Schwellwert- magnetisiert diesen Kern in den Zustand Null um. Die

durchflutung D₀ beträgt für den angegebenen Kern dadurch auftretende Flußänderung erzeugt an der

Ausgangswicklung 32 eine Spannung, welche einen Strom im Uhrzeigersinn durch die Schleife treibt, die die Ausgangswicklung 32 des Speicherkernes 52 über die Wicklung 35 des Koppelkernes Tl und den Widerstand 34 mit der Eingangswicklung 31 des Speicherkernes 53 verbindet. Dieser Übertragungs-Stromimpuls fließt in das mit dem Punkt gekennzeichnete Ende der Wicklung 35 hinein und findet diese Wicklung in dem Zustand niedrigen Widerstandes vor. In die Eingangswicklung 31 tritt er am unmarkierten Ende ein und setzt daher den Speicherkern 53 in den Zustand Eins.

Während der Speicherkern 53 in den Zustand Eins gelangt, entsteht an seiner Ausgangswicklung 32 eine Spannung, die einen Strom im Gegenuhrzeigersinn durch die zugehörige Schleife treibt. Dieser Strom wird durch die Wicklung 35 des Koppelkernes Γ3 auf einen kleinen Wert begrenzt, da der Koppelkern durch ihn in den Zustand Eins gebracht wird. Dadurch wird die Belastung der Ausgangswicklung 32 des Speicherkernes 53 klein gehalten. Der Speicherkern 54 wird von dem Strom nicht störend beeinflußt, da er bereits von dem in gleicher Richtung wirkenden Stromimpuls IB durchflossen wird.

Beim Ummagnetisieren des Speicherkernes 52 entsteht auch in der Schleife, welche die Wicklungen der Kerne 51, 7Ί und 52 verbindet, ein Strom, welcher den Speicherkern 51 in den Zustand Eins bringen will. Wenn die Windungszahl der Ausgangs wicklung 32 groß ist gegen die der Eingangswicklung 31, so ist der Einfluß dieses Stromes auf den Speicherkern 51 nur gering, so daß keine rückwärtige Übertragung der Information stattfindet.

Nachdem der Speicherkern 52 in den Zustand Null und der Speicherkern 53 in den Zustand Eins gebracht und damit die Information um eine Stufe verschoben worden ist, befindet sich der Koppelkern T3 im Zustand Eins. Er muß nach Null zurückgesetzt werden, bevor die Information um eine weitere Stufe, d. h. in den Speicherkern 54, verschoben werden kann. Die Rückmagnetisierung des Koppelkernes T3 wird durch den Gleichstrom IDC bewirkt, der durch die Rückstellwicklung 36 fließt. Das Zurücksetzen geschieht so langsam, daß die an der Wicklung 53 des Koppelkernes T3 entstehende Spannung so klein ist, daß der durch sie erzeugte, im Gegenuhrzeigersinn durch die Ausgangswicklung 32 des Speicherkernes 53 fließende Strom eine Durchflutung im Speicherkern 53 erzeugt, die kleiner ist als die SchwellwertdurchflutungZ)₀, so daß der Speicherkern 53 nicht nach Null zurückgesetzt wird. Wie in Fig. 7 gezeigt, können auf den Koppelkernen T Entnahmewicklungen 40 aufgebracht werden. An diesen Wicklungen entsteht jedesmal ein Spannungsimpuls, wenn die Koppelkerne von einem Remanenzzustand in den anderen gebracht werden. Diese Entnahmewicklungen benötigt man, wenn man das Schieberegister als Impulsverteiler oder als Frequenzteiler verwenden will.

Zur näheren Erläuterung des in den beschriebenen Anordnungen verwendeten Prinzips der Steuerung der Impulsübertragung durch Magnetkerne ist in Fig. 8 eine einzelne Steuereinheit dargestellt.

Der Speicherkern 5 muß eine praktisch rechteckige Hystereseschleife besitzen, während der zugehörige Koppelkern T nur zwei stabile entgegengesetzte Remanenzzustände aufzuweisen braucht. Wie bereits erwähnt, können jedoch beide Kerne aus einem Material mit rechteckiger Hystereseschleife bestehen.

Der Speicherkern 5 trägt eine Steuerwicklung 50 und eine Schiebewicklung 51, der Koppelkern T eine Steuerwicklung 52 und eine Rückstellwicklung 53. Die Steuerwicklungen 50 und 52 besitzen entgegengesetzten Wicklungssinn und sind über den Widerstand 55 mit der Last 54 in Reihe geschaltet. Die Rückstellwicklung 53 des Koppelkernes T wird von der Stromquelle 56 und die Schiebewicklung 51 des Speicherkernes 5 von dem Impulsgenerator 57 gespeist. Die

ίο Stromquelle 56 kann sowohl ein Impulsgenerator als auch eine Gleichstromquelle sein. Die Information, die gespeichert und später an die Last 54 abgegeben werden soll, wird entweder vom Impulsgenerator 60.4 über die Eingabewicklung 58 dem Speicherkern 5 oder vom Impulsgenerator 605 über die Eingabewicklung59 dem Koppelkern T zugeführt.

Beide Kerne 5 und T mögen sich zunächst im Zustand Null befinden. Dann magnetisiert ein vom Impulsgenerator 60A an die Eingabe wicklung 58 gelieferter Eingangsimpuls den Speicherkern 5 in den Zustand Eins. Beim Ummagnetisieren entsteht an seiner Steuerwicklung 50 eine Spannung, welche einen Strom im Gegenuhrzeigersinn durch die Last 54, den Widerstand 55 und die Steuerwicklung 52 des Koppelkernes T treibt. Ein Teil der Spannung geht am Widerstand 55 verloren. Die an der Steuerwicklung 52 abfallende Spannung hat jedoch eine solche Größe und Richtung, daß sie den Koppelkern T in den Zustand Eins bringt. Der Spannungsabfall an der Last 54 ist dabei zu vernachlässigen. Anschließend wird der Koppelkern T durch den von der Stromquelle 56 an die Rückstellwicklung 53 gelieferten Strom so langsam nach Null zurückgesetzt, daß die an der Steuerwicklung 52 entstehende Spannung in dem Speicherkern 5 nur eine Durchflutung erzeugt, die kleiner ist als dessen Schwellwertdurchflutung. Jetzt befindet sich der Speicherkern 5 im Zustand Eins und der Koppelkern T im Zustand Null.

Ein Schiebeimpuls vom Impulsgenerator 57 an die Schiebewicklung 50 magnetisiert den Speicherkern 5 in den Zustand Null zurück. Die an seiner Steuerwicklung 50 entstehende Spannung treibt einen Strom über die Steuerwicklung 52 des Koppelkernes T durch die Last 54. Da der Koppelkern sich im Zustand Null befindet, stellt seine Steuerwicklung 52 für diesen Strom nur einen kleinen Widerstand dar, und die an der Steuerwicklung 50 entstandene Spannung liegt hauptsächlich an den Klemmen der Last 54, so daß die in dem Speicherkern 5 enthaltene Information an die Last 54 abgegeben wird.

Wird der Eingangsimpuls nicht auf den Speicherkern 5, sondern auf den Koppelkern T gegeben, und zwar von dem Impulsgenerator 605 an die Eingabewicklung 59, so wird der Koppelkern T und durch die an seiner Steuerwicklung 52 auftretende Spannung auch der Speicherkern 5 vom Zustand Null in den Zustand Eins gebracht. Der Strom aus der Stromquelle 56 setzt den Koppelkern anschließend langsam zurück. Der nächstfolgende Schiebeimpuls vom Impulsgenerator 57 magnetisiert den Speicherkern wieder in den Zustand Null zurück, und die Information wird in derselben Weise an die Last 54 abgegeben, wie es oben für den Fall der Eingabe auf den Speicherkern 5 beschrieben wurde.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Übertragungsschaltung zur Weitergabe einer in einem sättigbaren Magnetkern, dessen rema-

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nenter Fluß nahezu gleich seinem Sättigungsfluß ist, gespeicherten Information in Form eines beim Ummagnetisieren des Magnetkernes auftretenden Stromimpulses an einen weiteren Magnetkern oder eine andere Last, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied zwischen dem zum Speichern verwendeten Magnetkern (S) und der Last, welches das Wirksamwerden unerwünschter Impulse bei der Weitergabe der Information verhindert, ein Magnetkern (T) mit zwei stabilen Remanenzzuständen entgegengesetzter Polarität ist und daß der zum Speichern verwendete Magnetkern (S) eine ausgeprägte Schwellwertdurchflutung aufweist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das Übertragungsglied bildende Magnetkern (T) als Serienimpedanz geschaltet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das Übertragungsglied bildende Magnetkern (T) als Übertrager geschaltet ist.

4. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auch der

remanente Fluß des das Übertragungsglied bildenden Magnetkernes (Γ) nahezu gleich seinem Sättigungsfluß ist.

5. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Speichern verwendete Magnetkern (S) oder auch der das Übertragungsglied bildende Magnetkern(T) durch einen Gleichstrom vormagnetisiert ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der das Übertragungsglied bildende Magnetkern (T) durch einen konstanten Gleichstrom rückstellbar ist.

7. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wicklung (30) auf dem zum Speichern verwendeten Magnetkern (S) sowohl zum Ummagnetisieren dieses Magnetkernes als auch zum Abgeben des dabei entstehenden Impulses dient.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 930 242;
Electronics, September 1954, S. 174 bis 178.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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