DE1149055B - Elektronische Schalteinrichtung mit Magnetkernen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft elektronische Schalteinrichtungen und solche Einrichtungen enthaltende Schaltungen.

In der folgenden Beschreibung wird häufig auf magnetische Kerne Bezug genommen. Unter dem Ausdruck »magnetischer Kern« wird ein ringförmiger magnetischer Kern aus einem Material verstanden, das eine im wesentlichen rechteckige Hysteresisschleife hat. Solche Kerne können entsprechend dem oberen oder unteren Ende der Hysteresisschleife in der einen oder anderen von zwei Richtungen magnetisiert werden.

Nachstehend wird ein in der einen Richtung magnetisierter Kern als im »Einstellzustand« befindlich bezeichnet und, wenn er in der anderen Richtung magnetisiert ist, als im »Wiedereinstellzustand« befindlich bezeichnet.

Magnetkernspeicher in der Form einer Matrix aus magnetischen Kernen, die auf dem Gebiet der elektronischen Rechenmaschinen wohlbekannt sind, benötigen elektrische Schalteinheiten, die auf ein Eingangssignal ansprechend ein Ausgangssignal in Form eines Stromimpulses von bestimmter Amplitude abgeben, um den Magnetkernspeicher zu schalten. Es ist, wenn möglich, auch üblich, die Schalteinheiten in Reihe zu schalten, um so ein Schieberegister zu erhalten, das beim Eingang einer Impulsfolge von sogenannten Schaltimpulsen einen einzigenAusgangsimpuls nacheinander zu einer Vielzahl von Ausgangskanälen führt.

Es sind bereits elektronische Schaltkreise, die mit Magnetkernspeichern benutzt werden können, bekannt, die einen einzelnen Magnetkern aufweisen. Wenn jedoch solche Schalteinheiten in einem Schieberegister verwendet werden sollen, ist es notwendig, Speicherorgane für jede Einheit vorzusehen, welche die Informationen speichern, während der nächste Kern im Schaltkreis von der zuvor in ihm gespeicherten Information geräumt wird. Zur Erzielung dieser Speicherung ist es bekannt, einen Transistor in den Schaltkreis zu legen und den gesamten Speichereffekt des Transistors dazu zu verwenden, den Ausgangsimpuls zu verlängern. Der Transistor muß dabei im Sättigungsbereich betrieben werden, wodurch die Geschwindigkeit, mit der der Transistor geschaltet werden kann, herabgesetzt wird.

Es ist auch bekannt, eine solche Speicherung durch einen weiteren Magnetkern in jeder Schalteinheit zu bewirken, doch ist bei dieser bekannten Schaltung eine weitere, mit der ersten Impulsfolge verflochtene zweite Folge von Schaltimpulsen zum Schalten der weiteren Magnetkerne notwendig.

Elektronische Schalteinrichtung
mit Magnetkernen

Anmelder:

Ferranti Ltd.,
Hollinwood, Lancashire (Großbritannien)

Vertreter: Dr. B. Quarder, Patentanwalt,
Stuttgart O, Richard-Wagner-Str. 18

_tg Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 28. Januar 1959 (Nr. 3004)

Charles Hodgson, Cheadle, Cheshire

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektronische Schalteinheit mit einem Ausgang zu schaffen, der einen Magnetkernspeicher betreiben läßt und der so beschaffen ist, daß verschiedene Schalteinheiten in Serie geschaltet werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine elektronische Schalteinheit mit einem ersten Magnetkern, der eine Einstellwicklung, eine Wiedereinstell-Wicklung und eine Ausgangswicklung aufweist, und mit einem positiven Rückkopplungszweig mit einem zwischen der Ausgangswicklung und der Einstellwicklung des ersten Magnetkerns liegenden Transistor, dadurch gelöst, daß ein zweiter Magnetkern mit einer Einstellwicklung, einer Wiedereinstellwicklung und einer Ausgangswicklung vorgesehen ist, dessen Wiedereinstellwicklung mit Eingangsklemmen zum Empfang eines Eingangsimpulses verbunden und dessen Ausgangswicklung in Reihe mit der Ausgangswicklung des ersten Kernes geschaltet ist, und daß ein Ende der Einstellwicklung des ersten Kernes mit einer Ausgangsklemme verbunden ist, wobei im Betrieb der Transistor den Stromfluß in der Einstellwicklung des ersten Kernes so steuert, daß der erste Kern eine längere Zeit zum Umschalten von der einen in die andere Stellung benötigt als der zweite Kern.

309 597/26?

Die Schalteinrichtung kann auch einen Widerstand einschließen, welcher parallel zu der Ausgangswicklung des ersten Kernes geschaltet ist.

Auch kann eine elektronische Schaltanordnung eine Mehrzahl der beschriebenen Schalteinrichtungen aufweisen, welche Schalteinrichtungen aufeinanderfolgend angeordnet sind, wobei die Wiedereinstellwicklungen der zweiten Kerne der Einrichtungen in Reihe zueinander geschaltet sind und wobei mit Ausnahme der ersten Einrichtung der Reihenfolge die Einstellwicklung des zweiten Kernes in jeder Einrichtung in Reihe mit der Einstellwicklung des ersten Kernes der vorhergehenden Einrichtung der Reihenfolge geschaltet ist.

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben, in welcher

Fig. 1 ein Schaltungsschema einer Schalteinrichtung ist,

Fig. 2 ein Schaltungsschema einer Schaltanlage mit den in Fig. 1 gezeigten Schalteinrichtungen ist und

Fig. 3 ein Schaltungsschema einer abgeänderten Ausführungsform der in Fig. 1 gezeigten Schalteinrichtung ist.

Die elektronische Schalteinrichtung nach Fig. 1 der Zeichnung weist einen zweiten Magnetkern 1, welcher eine Einstellwicklung 2, eine Wiedereinstellwicklung 3 und eine Ausgangswicklung 4 besitzt, und einen ersten Magnetkern 5 auf, welcher eine Einstellwicklungö, eine Wiedereinstellwicklung 7 und eine Ausgangswicklung 8 hat. Ein Ende der Ausgangswicklung 4 des zweiten Magnetkernes 1 ist an eine Klemme 9 angeschlossen und das andere Ende mit einem Ende der Ausgangswicklung 8 des ersten Magnetkernes 5 verbunden. Das andere Ende der Ausgangswicklung 8 ist an die Basis eines Transistors 10 geschaltet. Der Kollektor des Transistors 10 ist mit einem Ende der Einstellwicklung 6 verbunden, deren anderes Ende an eine Ausgangsklemme 11 gelegt ist. Der Emitter des Transistors 10 ist an eine Klemme 12 angeschlossen. Die Einstellwicklung 2 ist an Klemmen 13 und 14, die Wiedereinstellwicklung 3 an Klemmen 15 und 16 und die Wiedereinstellwicklung 7 an Klemmen 17 und 18 angeschlossen.

Im Betrieb der Einrichtung sind die Kerne 1 und 5 an der Basis des Transistors 10 auftritt und mehr Kollektorstrom fließt. Diese kumulative Wirkung setzt sich fort, bis der ganze Strom der konstanten Strom liefernden Einrichtung durch den Transistor 10 fließt. Nachdem der Kern 1 durch den Eingangsimpuls wiedereingestellt worden ist, bleibt der Transistor 10 infolge der kontinuierlichen Änderung des Zustandes des Kernes 5 weiterhin leitend. Wenn der Kern 5 gesättigt ist, d. h. sich in dem Einstellzustand befindet, tritt keine weitere Ausgangsspannung an der Ausgangswicklung 8 auf und der Transistor 10 hört daher plötzlich auf zu leiten.

Damit die Zeitspanne, in welcher der Transistor 10 leitet, genau bestimmt werden kann, kann ein Widerstand 19 (in gestrichelten Linien gezeigt) parallel zur Ausgangswicklung 8 gelegt sein. Die an der Wicklung 8 auftretende Ausgangsspannung bewirkt einen Stromfluß durch die Wicklung 8 und den Widerstand 19 in der Richtung, in welcher die Geschwindigkeit der Zustandsänderung des Keines 5 herabgesetzt wird. Die von dem Kern 5 zur Erreichung der Sättigung benötigte Zeit ist daher von der Größe des Widerstandes 19 abhängig.

Das von der Ausgangsklemme 11 abgenommene Ausgangssignal der Einrichtung ist daher ein Stromimpuls bestimmter Amplitude, der besonders für das Steuern eines Magnetkernspeichers geeignet ist.

Nachdem der Schaltvorgang beendet ist, wird der Kern 5 dadurch in seinen Wiedereinstellzustand geändert, daß ein passender Strom durch die Wiedereinstellwicklung 7 über die Klemmen 17 und 18 geleitet wird. Alternativ kann während der ganzen Betriebszeit ein passender Vorspannungsstrom durch die Wiedereinstellwicklung 7 hindurchgehen, so daß der Kern 5 unmittelbar, nachdem der Transistorstrom aufgehört hat zu fließen, zurückgestellt wird. Die Einrichtung ist dann für einen weiteren Schaltvorgang bereit.

Bisweilen sind elektronische Schaltanlagen erforderlich, die auf einen Impulsreiheneingang ansprechen und nacheinander einen einzelnen Impulsausgang auf eine Mehrzahl von Ausgangskanälen übertragen. Solche Anlagen, welche bisweilen als Schieberegister bekannt sind, sind für das Steuern von gewissen

normalerweise in ihrem Wiedereinstellzustand und 45 Arten Magnetkemspeichern besonders nützlich.

der Transistor 10 ist durch eine an die Klemme 9 angelegte Vorspannung im nichtleitenden Zustand gehalten. An die Klemme 12 ist eine Einrichtung angeschlossen, welche dem Emitter des Transistors 10 einen konstanten Strom zuführt, sobald der Transistör 10 leitend ist.

Um die Einrichtung für einen Schaltvorgang vorzubereiten, wird der Einstellzustand des Kernes 1 geändert, indem ein passender Strom über die Klemmen 13 und 14 durch die Wicklung 2 hindurchgeführt wird. Danach wird über die Klemmen 15 und 16 ein Schaltimpuls auf die Wiedereinstellwicklung 3 gegeben, der bewirkt, daß der Kern 1 sich in seinen Wiedereinstellzustand ändert und dabei einen Spannungsausgangsimpuls in der Ausgangswicklung 4 erzeugt. Der Spannungsausgangsimpuls gelangt von der Ausgangswicklung 8 auf die Basis des Transistors 10 und macht ihn leitend. Der Ausgangsstrom vom Kollektor des Transistors 10 fließt über die Einstellwicklung 6 zur Ausgangsklemme 11 und bewirkt hierbei, daß der Kern 5 beginnt, sich in den Einstellzustand zu verändern. Dies bewirkt, daß eine weitere Ausgangsspannung an der Ausgangswicklung 8 und daher In Fig. 2 ist eine Schieberegisteranlage gezeigt, welche eine einzelne Eingangsklemme IP und eine Folge von zwanzig Ausgangskanälen OPC1, OPC 2 bis OPC 20 hat. Die Anlage weist eine Folge von zwanzig Schalteinrichtungen SUl, SU2 bis 5*720 auf, von denen jede der vorstehend beschriebenen Schalteinrichtung gleicht.

Die Wiedereinstellwicklungen 3 jeder Einrichtung SUl bis SU 20 sind in Reihe mit der Eingangsklemme IP geschaltet. Die Basis des Transistors 10 in jeder Einrichtung ist über die Wicklungen 8 und 4 an eine Vorspannung angeschlossen, und der Emitter des Transistors 10 einer jeden Einheit ist mit einer Einrichtung 20 verbunden, die einen konstanten Strom an irgendeinen in leitendem Zustand befindlichen Transistor liefert. Die Einrichtung 20 weist eine Diode 21 auf, über die der Strom fließt, wenn kein Transistor leitend ist. Die Wiedereinstellwicklungen 7 aller Einrichtungen sind miteinander in Reihe und an eine (nicht gezeigte) Vorspannungsquelle geschaltet. Mit Ausnahme der Einrichtung 5171 ist die Einstellwicklung 2 des Kernes 1 in jeder Einrichtung in Reihe mit der Wiedereinstellwicklung 6

des Kernes 5 der vorhergehenden Einrichtung der Reihenfolge geschaltet.

Im Betrieb befinden sich die zwei Kerne 1 und 5 in jeder Einrichtung normalerweise im Wiedereinstellzustand, und der Transistor 10 in jeder Einrichtung wird normalerweise durch die an die Basis gelegte Vorspannung im nichtleitenden Zustand gehalten. Um die Schaltung für einen nachfolgenden Schaltvorgang vorzubereiten, wird der Kernl der Einheit SUl durch Hindurchleiten eines passenden Stromes durch die Wicklung 2 in den Einstellzustand geändert. Der Kern 1 der Einrichtung SUl ist daher der einzige Kern in der Anlage, welcher sich in dem Einstellzustand befindet. Danach wird der vorderste Impuls einer Reihe von Impulsen, die nachstehend als Schiebeimpulse bezeichnet werden, auf die Wiedereinstellwicklung 3 jeder Einrichtung gegeben. Dieser vorderste Schiebeimpuls hat keine Wirkung auf den Kern in jeder der Einrichtungen SU 2 bis SU 20, da sich alle im Wiedereinstellzustand befinden.

Der Kern 1 in der Einrichtung SUl wird jedoch durch den vordersten Schiebeimpuls aus dem Einstell- in den Wiedereinstellzustand geändert. Dabei wird ein Ausgangsspannungsimpuls an der Ausgangswicklung 4 erzeugt. Danach ist die Wirkungsweise der Einrichtung SUl gleich der der im vorherigen Beispiel beschriebenen Einrichtung. Bei dieser Anlage gelangt jedoch das Ausgangssignal von der Einrichtung SU1 über die Wicklung 2 auf den Kern 1 der Einrichtung SU 2. Daher wird der Kern 1 der Einrichtung SU 2 — vorausgesetzt, daß der Transistor 10 der Einrichtung SUl nach dem Aufhören des vordersten Schiebeimpulses fortfährt zu leiten — in den Einstellzustand geändert.

Die Größe des Widerstandes 19 wird so gewählt, daß der Kern 5 erst gesättigt wird, nachdem der Schiebeimpuls aufgehört hat. Der Kern 1 der Einrichtung SU 2 wird daher während des letzten Abschnittes des Ausgangsimpulses von der Einrichtung SUl in den Einstellzustand geändert.

Wenn der zweite Schiebeimpuls auf die Eingangsklemme IP übertragen wird, ist der einzige Kern, auf den er eine Wirkung ausübt, der Kern 1 der Einrichtung SU 2. Dieser Kern wird daher wiedereingestellt, und die Einrichtung SU 2 arbeitet in gleicher Weise wie die Einrichtung SUl und liefert einen Ausgangsimpuls zum Ausgangskanal OPC 2, ändert gleichzeitig den Kernl der EinrichtungSU3 in den Einstellzustand (bereit für den dritten Schiebeimpuls), und auf diese Weise betätigen aufeinanderfolgende Schiebeimpulse aufeinanderfolgende Einrichtungen, bis alle zwanzig Einrichtungen betätigt worden sind.

Unmittelbar nachdem der Transistor 10 in jeder Einrichtung aufgehört hat zu leiten, wird der Kern 5 durch den durch die Wiedereinstellwicklung 7 fließenden Vorspannungsstrom in den Wiedereinstellzustand zurückgestellt. Die Einrichtung ist somit in ihren normalen Zustand zurückgestellt, bereit für die nächste Betätigung, und für das Einleiten eines weiteren nachfolgenden Schaltvorganges ist es nur notwendig, den Kernl in der Einrichtung5171 in Bereitschaft zu stellen, damit die nächste Reihe von Schiebeimpulsen auf die Eingangsklemme IP übertragen werden kann.

Bei einer typischen Anwendung der vorstehenden Anlage bestand das Eingangssignal aus einer Reihe von Rechteckimpulsen mit einer Dauer von je IVg Mikrosekunden. Der Kern 1 jeder Einrichtung ändert seinen Zustand in einer Mikrosekunde, und der Kern 5 jeder Einrichtung änderte seinen Zustand etwas langsamer, wobei der Transistor 10 in jeder Einrichtung während ungefähr 3Vg Mikrosekunden leitete. Während des letzten Teiles dieser Zeitspanne wurde der Kern 1 der nächsten Einheit der Reihenfolge aus dem Wiedereinstellzustand in den Einstellzustand, bereit für den nächsten Schiebeimpuls, geändert.

Fig. 3 der Zeichnung zeigt eine Abänderung der vorstehend beschriebenen Einrichtung, bei welcher der Kernl eine aus zwei Wicklungen2A und 2B bestehende Einstellwicklung hat, die an Klemmen 13^4, 135, 14 A und 14 B angeschlossen sind. Die Wicklungen 2 A und 2 B sind so angelegt, daß der Kern 1 beim Stromdurchgang durch beide in Reihe miteinander geschaltete Wicklungen eingestellt werden kann, jedoch beim Durchgang des gleichen Stromes durch nur eine der Wicklungen nicht in seinem Einstellzustand geändert wird. Die Einrichtung kann somit benutzt werden, um einen logischen UND-Vorgang auszuführen, da, wenn die zwei Wicklungen 2 A und 2 B nicht in Reihe geschaltet sind, die Einrichtung so angeordnet werden kann, daß der Kern 1 nur eingestellt (und die Einrichtung betätigt) werden kann, wenn zwei Ströme an die zwei Wicklungen geleitet werden.

Das in Fig. 2 gezeigte Schieberegister kann mit dieser abgeänderten Form der Schalteinrichtung aufgebaut werden, in welchem Fall nur eine der Wicklungen 2 A oder 2 B in Reihe mit der Einstellwicklung des ersten Kernes der vorhergehenden Einrichtung der Folge geschaltet ist. Das Ausgangssignal der vorhergehenden Einrichtung reicht dann nicht aus, um den ersten Kern einzustellen, außer wenn ein separater Strom in der anderen der zwei Wicklungen fließt. Die Betätigung des Schieberegisters kann dann in irgendeiner Stufe angehalten werden, ohne einen zweiten Kern in irgendeiner Einrichtung durch Unterbrechen des in der anderen der zwei Wicklungen fließenden Stromes im Einstellzustand zu lassen.

Die beschriebene Schieberegisteranlage ist nicht die einzige Anlage, bei welcher Schalteinrichtungen der in bezug auf Fig. 1 und 3 beschriebenen Art benutzt werden können. Das Schieberegister ist nur als Ausführungsbeispiel angeführt.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektronische Schalteinrichtung mit einem ersten Magnetkern, der eine Einstellwicklung, eine Wiedereinstellwicklung und eine Ausgangswicklung aufweist, und mit einem positiven Rückkopplungszweig mit einem zwischen der Ausgangswicklung und der Einstellwicklung des ersten Magnetkernes liegenden Transistor, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Magnetkern (1) mit einer Einstellwicklung (2), einer Wiedereinstellwicklung (3) und einer Ausgangswicklung (4) vorgesehen ist, dessen Wiedereinstellwicklung mit Eingangsklemmen (15, 16) zum Empfang eines Eingangsimpulses verbunden und dessen Ausgangswicklung (4) in Reihe mit der Ausgangswicklung (8) des ersten Kernes (5) geschaltet ist, und daß ein Ende der Einstellwicklung (6) des ersten Kernes (5) mit einer Ausgangsklemme (11) verbunden ist, wobei im Betrieb der Transistor

(10) den Stromfluß in der Einstellwicklung (6) des ersten Kernes (5) so steuert, daß der erste Kern (5) eine längere Zeit zum Umschalten von der einen in die andere Stellung benötigt als der zweite Kern (1).

2. Elektronische Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand (9) parallel zu der Ausgangswicklung des ersten Kernes (5) geschaltet ist.

3. Elektronische Schalteinrichtung nach An-Spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellwicklung (2) des zweiten Kernes (1) durch zwei getrennte Wicklungen (2 A, 2B) gebildet ist.

4. Elektronische Schalteinrichtung mit einer Mehrzahl von Schalteinrichtungen nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen in einer Reihenfolge angeordnet sind, wobei die Wiedereinstellimpulse der zweiten Kerne der Einrichtungen in Reihe miteinander geschaltet sind und wobei mit Ausnähme der ersten Einrichtung der Reihenfolge die Einstellwicklung des zweiten Kernes in jeder Einrichtung in Reihe mit der Einstellwicklung des ersten Kernes in der vorhergehenden Einrichtung der Reihenfolge geschaltet ist.

5. Elektronische Schaltanlage mit einer Mehrzahl von Schalteinrichtungen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen in einer Reihenfolge angeordnet sind, wobei die Wiedereinstellwicklungen der zweiten Kerne der Einrichtungen in Reihe zueinander geschaltet sind und wobei mit der Ausnahme der ersten Einrichtung in der Reihenfolge eine der zwei die Einstellwicklung des zweiten Kernes in jeder Einrichtung bildenden Wicklungen in Reihe mit der Einstellwicklung des ersten Kernes in der vorhergehenden Einrichtung der Reihenfolge geschaltet ist, wodurch im Betrieb die andere der zwei Wicklungen an eine getrennte Stromzufuhr angeschlossen werden kann, so daß jede Schalteinrichtung eine logische UND-Funktion ausführen kann.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1042014,1037509, 047 842.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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