DE1158113B - Anordnung mit Magnetkernen mit annaehernd rechteckiger Hysteresisschleife zur UEbertragung und Verarbeitung von binaeren Informationen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit Magnetkernen mit annähernd rechteckiger Hysteresisschleife zur Übertragung und Verarbeitung von binären Informationen, bei welcher zwei aufeinanderfolgende Magnetkernstufen über eine Verbindungsschleife verbunden sind, die eine Serienschaltung von einer Ausgabewicklung einer Stufe, einem Gleichrichter, einer Eingabewicklung der folgenden Stufe und einer Steuerspannungsquelle enthält und die Steuerspannungen in aufeinanderfolgenden Schleifen abwechselnd gegeneinander versetzt sind.

Bei bekannten Magnetkernverschiebeketten trägt jeder Kern eine Eingabewicklung, eine Ausgabewicklung und eine Steuerwicklung. Zwei aufeinanderfolgende Stufen sind über einen in sich geschlossenen Verbindungskreis gekoppelt, der an keiner äußeren Spannungsquelle liegt. Die Fortschaltung der Information hängt von der Intensität der den Steuerwicklungen zugeführten Stromimpulse ab, weshalb · diese Anordnungen als stromgesteuerte Verschiebeketten bezeichnet werden können. Die binären Informationswerte erscheinen dabei auf den Kernen aller Stufen stets in der gleichen Form.

Bei derartigen Anordnungen ist es bekannt, in jeder Stufe zwei Magnetkerne vorzusehen, deren Wicklungen derart zusammengeschaltet sind, daß sich die Störimpulse gegenseitig aufheben, während sich die Nutzimpulse addieren. Dadurch soll es ermöglicht werden, verhältnismäßig mangelhafte Magnetkerne zu verwenden. Für die Übertragung der Information verhalten sich die beiden Kerne jeder Stufe aber wie ein einziger Magnetkern, so daß die prinzipielle Arbeitsweise der stromgesteuerten Verschiebeketten unverändert bleibt.

Der Aufbau und der Betrieb solcher stromgesteuerter Verschiebeketten sind mit gewissen Schwierigkeiten verbunden. Damit einerseits die Information einwandfrei über alle Stufen der Kette übertragen wird, müssen die den Steuerwicklungen zugeführten Steuerimpulse möglichst rechteckig und konstant sein. Die Belastung der Impulsquelle ist aber in weiten Grenzen veränderlich, da sie von der jeweils gespeicherten Folge von Binärziffern abhängt. Es müssen deshalb Stromquellen mit sehr hohem Innenwiderstand vorgesehen werden, die praktisch nur durch Röhrenschaltungen realisiert werden können. Da der Energiebedarf für die Steuerung von Magnetkernverschiebeketten groß ist, müssen die Impulsquellen beträchtliche Ausmaße haben.

Gemäß einem älteren Vorschlag werden diese Nachteile weitgehend durch ein anderes Steuerungsprinzip beseitigt. Hierbei wird die Steuerwicklung fort-

Anordnung mit Magnetkernen mit annähernd

rechteckiger Hysteresisschleife

zur Übertragung und Verarbeitung

von binären Informationen

Anmelder:
S. E. A. Societe d'Electronique

et d'Automatisme,
Courbevoie, Seine (Frankreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz

und Dr. rer. nat. G. Hauser, Patentanwälte,

München-Pasing, Ernsbergerstr. 19

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 24. Juli 1957 (Nr. 743 985)

^3O gelassen, und eine Wechselspannung wird in die Verbindungsschleife zwischen zwei Stufen so eingeprägt, daß der von ihr hervorgerufene Strom sowohl über die Ausgabewicklung des einen Kerns als auch über die Eingabewicklung des folgenden Kerns fließt. Die Wirkung dieser Spannung wird durch die unterschiedliche Impedanz der Ausgabewicklung in Abhängigkeit von dem Magnetisierungszustand des zugehörigen Kerns beeinflußt. Man kann daher diese Anordnungen als spannungsgesteuerte Verschiebeketten bezeichnen. Die Form der Wechselspannung ist für den Betrieb unerheblich; sie ist vorzugsweise sinusförmig.

Ziel der Erfindung ist die Weiterbildung dieser vorgeschlagenen älteren Anordnungen.

Gemäß der Erfindung besteht diese Weiterbildung darin, daß jede Magnetkernstufe zwei Magnetkerne enthält, daß aufeinanderfolgende Stufen durch zwei Verbindungsschleifen verbunden sind, die zur Steuerspannungsquelle parallel liegen, und daß die Serienschaltung jeder Verbindungsschleife die Ausgabewicklung eines der beiden Kerne der einen Stufe, die Eingabewicklung eines der beiden Kerne der M-

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genden Stufe und eine Rückstellwicklung des anderen geradzahligen und die ungeradzahligen Schleifen Kerns dieser Stufe enthält. erregt werden, d. h. eine Spannung in der Durchlaß-

Wie bei den zuvor geschilderten bekannten Anord- richtung des Gleichrichters empfangen. Dies bedeutet nungen sind auch beim Erfindungsgegenstand in jeder also, daß jede zweite Schleife in der Phase (1) und die Stufe zwei Magnetkerne vorhanden, deren Wicklun- 5 dazwischenliegenden Schleifen in der Phase (2) von gen in bestimmter Weise zusammengeschaltet sind; der angelegten Wechselspannung erregt werden, im übrigen bestehen aber grundsätzliche Unterschiede Alle Kerne sind miteinander identisch und be-

hinsichtlich Aufbau, Steuerung und Wirkungsweise. sitzen die in Fig. 2 dargestellte, nahezu rechteckige Während bei der bekannten Schaltung zwischen zwei Hysteresisschleife. Für jeden Kern lassen sich zwei Stufen nur eine einzige Verbindungsschleife vorhan- io getrennte Betriebsphasen annehmen, und zwar eine den ist, so daß der bei der Ummagnetisierung eines »Eingabephase« und eine »Ausgabephase«. In der Kerns induzierte Strom zwangläufig über beide Ein- Eingabephase wird die Information in den Kern eingabewicklungen und beide Ausgabewicklungen fließen geschrieben; in der Ausgabephase wird sie von dem muß, sind beim Erfindungsgegenstand zwischen zwei Kern abgelesen und auf den folgenden Kern gebracht. Stufen zwei parallel geschaltete Verbindungsschleifen 15 Zwischen den beiden Phasen ist die Information auf vorgesehen, und die in diese Schleifen eingeprägte dem Kern gespeichert. Dabei befindet sich der Kern gemeinsame Steuerspannung kann, je nach dem entweder in dem Magnetisierungszustand + Φ_τ (posi-Magnetisierungszustand der zugehörigen Kerne, in den tive Remanenz) oder in dem Magnetisierungsbeiden Schleifen verschiedene Ströme hervorrufen. zustand — Φ_Γ (negative Remanenz). Der eine Magne-

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung bleiben alle 20 tisierungszustand ist daher dem Wert 1 der Binär-Vorteile der spannungsgesteuerten Verschiebeketten information zugeordnet, während der andere Magneerhalten; insbesondere kann zur Steuerung eine ein- tisierungszustand dem Wert 0 zugeordnet ist. fache sinusförmige Wechselspannung dienen. Dar- Vor einer Ausgabephase kann also ein Kern ent-

über hinaus tritt die Wirkung ein, daß jede Binär- weder im Zustand — Φ_Γ oder im Zustand + Φ_τ sein, ziffer in jeder Stufe sowohl in der richtigen als auch 25 In der Ausgabephase schickt die der nachfolgenden in der komplementären Darstellung vorhanden ist. Verbindungsschleife zugeführte Spannung einen Strom Dies ist für viele Anwendungsfälle vorteilhaft und durch die Ausgabewicklung Ν des abzulesenden ermöglicht auch die Durchführung logischer Ver- Kerns. Dieser Strom sucht den Kern in jedem Fall in knüpfungen in den einzelnen Stufen der Kette. Ferner einen vorbestimmten Magnetisierungszustand, hier ist die Belastung der Steuerspannungsquellen, unab- 30 z. B. in den Zustand — cP_r zu bringen. Wenn der abhängig von der gespeicherten Ziffernfolge, stets kon- zulesende Kern bereits in diesem Zustand ist, tritt auf stant. . ihm keine Flußänderung ein, so daß seine Ausgabe-

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der wicklung N praktisch widerstandslos ist. Daher ist der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt Strom in der Verbindungsschleife nur durch den Wert

Fig. 1 eine ältere Ausführung einer spannungs- 35 des Belastungswiderstandes begrenzt, der durch die gesteuerten Magnetkernverschiebekette, Eingabewicklung η des folgenden Kerns dargestellt

Fig. 2 eine idealisierte Hysteresisschleife eines wird. Wenn dagegen der Kern vor dem Ablesen im sättigbaren Magnetkerns, der bei der erfindungs- Magnetisierungszustand + Φ_Γ war, wird er durch den gemäßen Anordnung Verwendung findet, Strom während der Ausgabephase in den Magneti-

Fig. 3 einen Abschnitt der erfindungsgemäßen 40 sierungszustand — Φ_Γ ummagnetisiert. Während der Kette für die Übertragung und Verarbeitung von bi- Ummagnetisierung ist der Strom in der Verbindungsnären Informationen, schleife auf den Wert IJW_n begrenzt wenn /,. der

Fig. 4 eine besondere Ausführungsart einer Kette, Koerzitivstrom und W_n die Windungszahl der Ausbei welcher symmetrische dreischenklige Kerne ver- gabewicklung N sind.

wendet werden, und 45 Beim Ablesen eines Kerns kann also je nach der

Fig. 5 ein Beispiel einer logischen Stufe gemäß der darauf gespeicherten Information in der Verbindungs-Ausführungsart nach Fig. 3, die zur Durchführung schleife entweder ein »starker« Strom fließen, der nur logischer Elementaroparationen zwischen getrennten durch den Widerstand der Eingabewicklung des fol-Informationsziffern geeignet ist und in jede Kette der genden Kerns begrenzt ist, oder ein »schwacher« in Fig. 3 oder 4 gezeigten Art an jeder Stelle einge- 50 Strom, der auf den Wert IJW_n begrenzt ist. führt werden kann, an der eine logische Operation Die Ausgabephase eines Kerns ist zugleich die Eindurchgeführt werden soll. gabephase des folgenden Kerns. Dieser befindet sich

Bei der in Fig. 1 dargestellten älteren Magnet- vor der Eingabephase stets in dem Magnetisierungskernverschiebekette sind die aufeinanderfolgenden zustand — Φ,., da er durch seine vorausgegangene Magnetkerne über Verbindungsschleifen in Kaskade 55 Ausgabephase auf jeden Fall in diesen Zustand gegeschaltet. Alle Schleifen sind gleich aufgebaut, und bracht worden ist.

nur die Schleifen (I) und (II) sind in dem Schaltbild Wenn während der Eingabephase ein starker Strom vollständig sichtbar. Jede Verbindungsschleife ent- in der vorangehenden Verbindungsschleife fließt, hält die Ausgabewicklung N eines Kerns und die Ein- bringt er den Kern in den Magnetisierungsgabewicklung η des folgenden Kerns. Diese Wicklun- 60 zustand + Φ_Γ; dabei ist der Strom auf den Wert IJW_n gen liegen in Serie mit einem Gleichrichterelement D, begrenzt, wenn W_n die Windungszahl der Eingabez. B. einer Diode, an den Zuführungsklemmen einer wicklung η ist. Wenn dagegen während der Eingabe-Wechselspannung, deren zeitlicher Verlauf nicht un- phase in der Verbindungsschleife ein schwacher bedingt sinusförmig sein muß (sie kann ebensogut Strom IJW_n fließt, darf er den Kern nicht ummagnerechteckig, trapezförmig, sägezahnförmig usw. sein). 65 tisieren. Diese Bedingung ist offensichtlich erfüllt, Diese Spannung wird mit einer Phasenverschiebung wenn IJW_n < IJW_n oder W_n > W_n. um eine Halbperiode von Schleife zu Schleife an die Es ist also zu erkennen: Wenn ein Kern vor der

Verschiebekette angelegt, so daß abwechselnd die Ausgabephase im Zustand — Φ_Γ ist, fließt beim Ab-

lesen in der Verbindungsschleife ein starker Strom, und der folgende Kern wird in den Zustand + Φ_τ ummagnetisiert. War dagegen der Kern im Zustand + Φ_η fließt beim Ablesen ein schwacher Strom, und der folgende Kern bleibt im Zustand — Φ_Γ Die Information muß bei der Verschiebung natürlich ihren Wert behalten, und deshalb kehrt sich die Zuordnung der beiden Magnetisierungszustände zu den Binärwerten 1 und 0 von Kern zu Kern um. Dies ist aber kein Nachteil, weil die Zuordnung völlig willkürlich wählbar ist.

Wenn in der geschilderten Verschiebekette beim Ablesen eine Ummagnetisierung stattfindet, können folgende Störerscheinungen auftreten:

1. Die Spannungshalbwelle ist zu Ende, bevor der Fluß in dem abgelesenen Kern den Wert — Φ_Τ erreicht hat; dann wird der Ausgangszustand nicht wiederhergestellt, und das folgende Signal kann fehlerhaft sein.

2. Der Fluß — Φ_Γ wird erreicht, bevor die Spannungshalbwelle zu Ende ist; dann steigt der Strom in der Verbindungsschleife plötzlich auf einen hohen Wert, der eine teilweise Flußänderung in dem folgenden Kern hervorruft, wodurch die Gefahr einer Übertragung eines fehlerhaften Signals von diesem Kern aus entsteht.

Theoretisch ist also ein idealer Betrieb mit der zuvor beschriebenen Verschiebekette nur dann möglich, wenn die Steuerspannung genau an die Eigenschaften der verwendeten Magnetkerne angepaßt is· und während des Betriebs streng konstant gehalten wird. Ferner kann dieser ideale Betrieb nur erreicht werden, wenn die Eigenschaften der Magnetkerne bestimmtem Grade die einander widersprechenden Bedingungen beim Ablesen und bei der Rückstellung beseitigt werden.

Zu diesem Zweck ist es vorgesehen, die Rückstellung eines Kerns mit einer Eingabephase zu verbinden, indem jede Stufe einer Übertragungskette durch zwei Magnetkerne gebildet wird, von denen jeder eine Eingabewicklung in Serie mit einer Rückstellwicklung des anderen Kerns besitzt. Eine solche Kette besteht also in Wirklichkeit aus zwei Kanälen für die Fortschaltung der Ziffern, von denen der eine Kanal den Signalen der Ziffer 1 und der andere den Signalen der Ziffer 0 zugeordnet ist; beide Kanäle arbeiten gemeinsam über die gesamte Länge der Kette. Jedes Signal der Ziffer 1 und jedes Signal der Ziffer 0 besitzen umgekehrte Wirkungssinne hinsichtlich der Flußänderungen in jedem Kern, jedoch besteht stets jede Wirkung für sich allein. In einer solchen Kette ist das Signal der Ziffer 1 durch einen Impuls auf dem einen Kanal und das Signal der Ziffer 0 durch einen Impuls auf dem anderen Kanal dargestellt. Die entgegengesetzte Wirkung dieser beiden Signale auf einem Empfangskern erzeugt ein Feld, das im einen Fall positiv und im anderen Fall negativ ist. Die beiden komplementären Signale werden notwendigerweise in jeder Stufe wiedergegeben.

Fig. 3 zeigt einen Abschnitt einer solchen Doppelkette. Jede Stufe enthält einen Kern des einen Kanals, nämlich M₁, M₂, M₃ und einen Kern M₁', M₂', M₃' des anderen Kanals. Jeder Kern ist mit einer Ausgabewicklung N und mit zwei Wicklungen /J₁ und Ji₂ für die Kerne M bzw. n(, «,' für die Kerne M' versehen. Die Wicklungen n_x und H₁' sind die Eingabewicklungen und die Wicklungen n₂ und n/ die Rück

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keine Streuung zeigen und wenn die Magnetkerne 35 Stellwicklungen, die in den Eingabephasen zur Wir- und die Dioden frei von Alterungserscheinungen sind kung kommen. Für eine einfache Übertragungskette

ist kann man annehmen, daß die Windungszahl der Wicklungen η bei beiden Kernen gleich ist, jedoch natürlich kleiner als die Windungszahl jeder Wick-

und keine Temperaturabhängigkeit zeigen. Es offensichtlich, daß diese Bedingungen nur schwer erfüllt werden können.

In der Praxis wird jedoch eine einfache Über- 40 lungiV, und daß diese Windungszahlen bei allen

tragung von Informationen in einer Verschiebekette auch noch unter Bedingungen erhalten, die sich von dem zuvor geschilderten idealen Zustand ziemlich weit entfernen. Allerdings ist bei den praktischen Arbeitsbedingungen, welche die beste Betriebssicherheit ergeben, der eine Binärwert durch einen Stromimpuls dargestellt, der kürzer als im idealen Bereich ist, und der andere Binärwert ist durch einen Impuls ausgedrückt, der noch kürzer, aber nicht vemachlässigbar ist. Dieser Sachverhalt ist bei einer einfachen Verschiebekette ohne wesentlichen Nachteil, wird aber bei Anordnungen störend, die logische Verknüpfungen durchführen sollen. In diesem Fall wird es nämlich schwierig, beKernen konstant sind.

Eine Verbindungsschleife enthält dann für den oberen Kanal in der Schaltung nach Fig. 3 in Serie zwischen den Zuführungsklemmen für die Steuerwechselspannung eine Wicklung N, eine Diode D, eine Wicklung n_t und eine Wicklung n₂'. Eine Schleife enthält im unteren Kanal in Serie mit den gleichen Klemmen eine Wicklung N, eine Diode D, eine Wicklung n₂ und eine Wicklung«/. Die Wicklungen η sind so gewickelt, daß ein von der oberen Diode kommender Strom, der durch H₁ und n₂' hindurchh di K M d M' i d Zd +

geht, die Kerne M und M' in den Zustand + Φ_τ zu bringen sucht und daß ein von der unteren Diode kommender Strom, der durch die Wicklungen Ji₁' und

stimmte Kombinationen der von verschiedenen Ver- 55 «2 geht die gleichen Kerne in den Zustand — Φ_τ zu

schiebeketten kommenden Informationen durchzufüh- bringen sucht. ren, und auch die Verbindung der Verschiebeketten mit Organen, die bei der Auswertung der Signale nach unterschiedlichen Prinzipien arbeiten, wird erschwert.

Es ist offensichtlich, daß diese Einschränkung sich in erster Linie daraus ergibt, daß das Ablesen des Kerns für den gleichen Kern auch gleichzeitig die Rückstellung bedeutet. In der nachstehend beschriebenen Anordnung wird dieser Nachteil dadurch beseitigt, daß die beiden Funktionen zeitlich getrennt und in den Ketten die entsprechenden technischen Maßnahmen getroffen werden, wodurch wenigstens in Die Wirkungsweise dieser Anordnung läßt sich dann folgendermaßen zusammenfassen, wenn jedesmal von der Ankunft des Signals an der ersten in der Kette von Fig. 3 gezeigten Stufe ausgegangen wird: "~aj Das Signal X ist O, d. h. ein schwacher Strom, verbunden mit einem Signal 3Γ = 1, d. h. einem starken Strom, wobei diese Signale in der Phase (1) der Steuerspannung ankommen. Diese Signale bringen die Kerne M₁ und M₁' in den Zustand —Φ_τ oder suchen sie dort zu halten, unabhängig von den ursprünglichen Zuständen der beiden Kerne.

In der Phase (2) versucht der in der Schleife (I)
fließende Strom den KeHiM₁ im Zustand—Φ_τ
zu halten. Beim Ablesen entsteht also ein starker Strom in dieser Schleife, der komplementär
zu dem eingegebenen Signal Z = O ist. Dagegen
versucht der in der Schleife (Γ) fließende Strom
den Kern M₁ von — Φ_τ nach + Φ_Γ zu bringen.
Dieser Strom ist also auf den Wert von I⁰IW_n
begrenzt und daher ein schwacher Strom, der

schwach, so wird der Kern in der folgenden Ausgabephase vollständig in den Zustand — Φ_τ gebracht. Es ist also zu erkennen, daß die geschilderte Bemessung der Steuerspannung keinen Nachteil für den Betrieb der Kette darstellt. Wenn eine Reihe von Ziffern 1 aufeinanderfolgt, wird der Kern nie ganz bis in den Zustand — φ_τ ummagnetisiert, so daß die durchlaufene Hysteresisschleife kleiner als die Sättigungsschleife ist. Da die Verlustenergie in dem Magnetkomplementär zu dem zugeführten Signal Z = 1 10 kern gleich der Fläche der durchlaufenen Hysteresisist. schleife ist, kann somit eine Einsparung an mittlerer

b) Das dem Kern M₁ zugeführte Signal Z ist 1, Energie erreicht werden. Für die praktisch vorhand. h. ein starker Strom, der mit dem Signal denen Magnetstoffe bewirkt ferner die Verringerung Z = O, d, h. schwacher Strom verbunden ist, der Flußänderung ohne Änderung der Frequenz, d. h. wobei die Signale in der Phase (1) ankommen. 15 also die Verringerung der Geschwindigkeit der Fluß-Diese Signale bringen die Kerne M₁ und M₁' in änderung, eine Verengung der dynamischen Hystereden Zustand + Φ_τ oder halten sie dort, unab- sisschleife des Kerns und damit eine erneute Herabhängig von ihren ursprünglichen Zuständen. setzung der Verlustenergie in jeder Magnetisierungs-In der Phase (2) ist der in der Schleife (I) periode. Bei der gleichen Frequenz kann man also fließende Strom dann durch das Umplappen des ao größere Kerne ohne übermäßigen Verlust verwenden, Kerns M₁ begrenzt und daher ein Signal mit während man bei gleicher Kerngröße umgekehrt die schwachem Strom, komplementär zu dem züge- Betriebsfrequenz der Anordnungen erhöhen kann, führten Signal Z=I. Der Strom in der Schleife Eine technologische Abänderung der Verschiebe-(T) ist stark, da er nicht begrenzt ist, und daher kette nach Fig. 3, die eine Vereinfachung des komplementär zudem zugeführten Signal Z = O. 25 Wickeins und Verdrahtens ergibt, ist in dem Schalt-Für jedes zugeführte Doppelsignal Z, Z wird also bild von Fig. 4 dargestellt. Hierbei werden spezielle von einer Stufe stets das komplementäre Signal Z, Z Kerne mit drei Schenkeln verwendet, von denen dann abgegeben. Diese Bedingung setzt sich automatisch jeder ein Paar von getrennten Kernen der Anordnung über die ganze Länge der Verschiebekette fort. In nach Fig. 3 ersetzt. Diese Kerne sind mit M_A, M₃ dem oben angeführten Fall a) werden also in der ent- 30 und M_c bezeichnet. Jeder von ihnen trägt auf zwei sprechenden Phase (2) die Kerne M₂ und M₂' durch Schenkeln, die symmetrisch zu einem dritten Schenkel den starken Strom der Schleife (I) in den Zustand liegen, zwei Wicklungen N der zuvor genannten Art + Φ_Γ gebracht, und in der folgenden Phase (1) wer- und auf dem Mittelschenkel eine Doppelwicklung n-n den die Kerne M₃ und M₃' durch den starken Strom mit Mittelanzapfung, die an eine Steuerspannungsin der Schleife (IT) in den Zustand — Φ_Γ gebracht 35 klemme derjenigen Schleife angeschlossen ist, in der usw. In dem obigen Fall b) werden in der betreifen- der Kern den Empfangskern bildet. Die Wicklung n-n den Phase (2) die Kerne M₂ und M₂' in den Zustand dient gleichzeitig zur Eingabe und zur Rückstellung — Φ_Γ gebracht und die Kerne M₃ und M₃' in der fol- und spielt also die Rolle eines Wicklungspaares H₁-H₂' genden Phase (1) in den Zustand + Φ_τ usw. bzw. H₂-H₁ der Anordnung von Fig. 3, da jede HaIb-Da die paarweise zusammengefaßten Schleifen 40 wicklung η in der gleichen Richtung auf den einen (I-T), (H-H') ... der Verschiebekette nach Fig. 3 und den anderen der magnetischen Kreise eines derstets komplementäre Informationen übertragen, ist artigen Kerns einwirkt, jedoch in entgegengesetzten der von der Steuerspannungsquelle für jedes Schleifen- Wirkungssinnen, je nachdem, ob der zugeführte paar gelieferte Strom stets gleich, da er die Summe Strom von der oberen oder der unteren Verbindungseines starken Stroms und eines schwachen Stroms ist. 45 schleife herkommt. Dagegen wirkt, wie ebenfalls aus Dieser Strom ist also unabhängig von der Informa- dem Schaltbild zu erkennen ist, die Wicklung N des tion, die tatsächlich von einer Stufe zu der folgenden oberen Schenkels auf die zugehörige Masche des übertragen wird. Magnetkreises in dem entgegengesetzten Wirkungs-Die geschilderte Wirkungsweise der Verschiebe- sinn ein, wie die Wicklung N des unteren Schenkels kette ist in folgender Hinsicht noch zu ergänzen. Ein 50 auf die andere Masche des Magnetkreises, beim Ablesen eines Kerns in einer Verbindungs- Der Betrieb der Verschiebekette von Fig. 4 bleibt schleife erhaltener schwacher Strom entsteht dadurch, unverändert gegenüber dem Betrieb der Verschiebedaß der von der Steuerwechselspannung erzeugte kette von Fig. 3. Es ist zu bemerken, daß außer der Strom durch die Flußänderung des Kerns in der Vereinfachung der Verdrahtungen und der Wicklun-Schleife begrenzt wird. Wenn der Kern vollständig 55 gen auch eine größere Kompaktheit der Anordnung ummagnetisiert ist, bevor die betreffende Phase der erzielt wird. Da ferner die Induktion sich niemals Steuerwechselspannung beendet ist, tritt in der gleichzeitig in dem gesamten Kern umkehrt, ist die Schleife ein Störstrom auf. Diese Erscheinung kann Erwärmung geringer als bei einer Verschiebekette dadurch vermieden werden, daß die Größe und mit zwei getrennten Kernen der in Fig. 3 gezeigten Dauer der Spannung in dieser Phase so bemessen 60 Art, so daß sich eine bessere Möglichkeit für die Anwerden, daß der Kern während der Ausgabephase Wendung bei hohen Frequenzen ergibt. Da bei den nicht vollständig ummagnetisiert wird. Der Kern wird erfindungsgemäßen Verschiebeketten jede Informaalso nach Beendigung dieser Phase nicht vollständig tionsziffer in jeder Phase der Steuerwechselspannung in den Zustand —Φ_Γ gebracht sein. Wenn bei der gleichzeitig in der direkten und in der komplemenfolgenden Eingabe dem gleichen Kern ein starker 65 tären Form zur Verfügung steht, eignet sich das Strom zugeführt wird, so kann er natürlich ohne System besonders gut zur Durchführung von logischen Schwierigkeit wieder in den Zustand + Φ_Γ gebracht Elementaroperationen mit Veränderlichen, die von werden; ist dagegen der Strom in der Eingabephase getrennten Verschiebeketten geliefert werden. Es ist

bekannt, daß jede logische Elementaroperation bei geeigneter Wahl der direkten und der komplementären Formen auf eine Disjunktion der Veränderlichen zurückgeführt werden kann.

Jedoch ist der Betrieb einer Stvie, die eine Disjunktion von Signalen dieser Art ergibt, nicht notwendigerweise symmetrisch. Da einer der Kerne, auf dem eine Operation dieser Art durchgeführt wird, beim Ablesen nicht vollständig zurückgestellt wird, muß wenigstens eine der Veränderlichen in der komplementären Form gegenüber der Form erscheinen, in welcher sie in der Kombination der gewünschten Disjunktion auftritt. Aus Symmetriegründen kann es dann vorteilhaft sein, jede bei einer solchen Kombination auftretende Veränderliche in komplementärer Form erscheinen zu lassen, obwohl dies an sich nicht zwingend ist. Dies wird beispielsweise in der Anordnung von Fig. 5 gezeigt. Diese Anordnung beschränkt sich auf die Disjunktion von zwei Veränderlichen in einer Stufe, jedoch ist die Ausdehnung auf eine größere Anzahl von Veränderlichen an sich offensichtlich. Es ist ein Kernpaar M, M' dargestellt, das die Disjunktionsstufe bildet, jedoch kann man dafür auch einen dreischenkligen Kern der in Fig. 4 gezeigten Art verwenden.

In der Anordnung von Fig. 5 werden die zugeführten Veränderlichen über Übertragungsdioden zugeführt, die natürlich die Dioden der Verbindungsschleifen zwischen den Abzweigungen der verschiedenen Verschiebeketten und dem betreffenden logischen Operator sein können. Man kann jedoch diese Schleifen auch vollständig getrennt halten, indem man die Kerne M und M' mit ebensoviel Wicklungspaaren n-n' versieht, wie Veränderliche verknüpft werden sollen. Diese an sich offensichtliche Variante ist nicht gezeigt; sie würde den Nachteil aufweisen, daß eine größere Anzahl von Wicklungen auf jeder der logischen Stufen gewickelt werden müßte. In der Anordnung von Fig. 5 empfängt die Wicklung H₁ des Kerns M zusammen die beiden Signale der Veränderlichen, die getrennt den Klemmen 10 und 11 zugeführt werden. Diese Wicklung H₁ liegt in Serie mit der Rückstellwicklung H₂' des Kerns M'. Die Wicklungen H₁ und H₂' haben beispielsweise gleiche Windungszahlen. Ferner werden die gleichen Veränderlichen, jedoch in komplementären Formen an die Eingangsklemmen 12 und 13 angelegt, die über die gezeigten Dioden mit den Wicklungen H₁' und H₂ der Kerne M' und M verbunden sind, die beispielsweise die gleichen Windungszahlen besitzen, wobei jedoch diese Windungszahl kleiner als die der Wicklungen H₁ und H₂' ist. Durch die verschiedene Bemessung der Windungszahlen kann die Art der durchzuführenden logischen Verknüpfung gewählt werden. Abgesehen von der Zahl der Eingänge für die Veränderlichen, unterscheidet sich ein logischer Operator von einer normalen Verschiebestufe nur durch diese Unterschiede in den Windungszahlen.

Die Ausgabewicklungen N haben beispielsweise die gleichen Windungszahlen, und sie sind mit den Ausgangsklemmen 14 und 15 und einer Klemme zur Zuführung einer Steuerspannung verbunden, deren Phase entgegengesetzt zu der Phase der Steuerspannung für die Zuführung der Veränderlichen ist. Diese Ausgänge führen natürlich zu wenigstens einer Stufe zur weiteren Aufnahme des Ergebnisses der Operation. Bei der zuvor angegebenen Asymmetrie der Windungszahlen der Wicklungen H₁, H₂' und H₂, H₁' können beispielsweise die Veränderlichen a, b den Klemmen 10 und 11 in direkter Form und jden Klemmen 12 und 13 in komplementärer Form S, F zugeführt werden. Die Stufe arbeitet dann als Oder-Schaltung, wobei das Signal beim Ablesen an der Klemme 15 die Darstellung der logischen Summe a + b ergibt, und an der Klemme 14 die komplementäre Darstellung (HTF), die offensichtlich gleich der Darstellung des logischen Produkts (a · b) ist. Hierzu

ίο ist es erforderlich, daß die Signale a = 1 und b = 0, die den Signalen ä = 0 und F=I zugeordnet sind, oder umgekehrt die Signale a = 0 und b = 1, die den Signalen Έ = 1 und F = O zugeordnet sind, an den Kernen Amperewindungen der gleichen Richtung erzeugen müssen, wie es bei den Signalen a = 1 und 6 = 1, die den Signalen a = 0 und b = 0 zugeordnet sind, der Fall wäre; dagegen muß die Kombination a = 0 und b = 0, verknüpft mit Έ = 1 und 6 = 1, Amperewindungen entgegengesetzter Richtung gegenüber den ersten erzeugen.

Wenn die beiden Signale α und b an den Klemmen 10 und 11 die Werte 0 mit schwachen Strömen darstellen, haben sie keine Wirkung auf den vorherigen Zustand der Kerne M und M', aber die Signale a und F, die die Ziffern 1 darstellen, sind starke Ströme, die die Kerne M und M' im Zustand — Φ_τ lassen oder sie in diesen bringen. Wenn die beiden Signale α und b starke Ströme sind, was die Ziffer 1 bedeutet, und umgekehrt die Signale ä und F schwache Ströme, also Ziffern 0 sind, werden die Kerne M und M' in den Zustand + Φ_Γ gebracht oder in diesem Zustand belassen.

Wenn nun nur das eine der beiden Signale α und 6 stark ist, was für dieses die Binärziffer 1 und für das andere die Binärziffer 0 bedeutet, so ist der Strom des komplementären Signals zu dem Signal 0 an diesem Eingang der Veränderlichen bei 12 oder 13, je nach Lage des Falls, stark. Infolge der Asymmetrie der Windungszahlen ist es der starke Strom in H₁ und H₂', der den starken Strom in H₁' und H₂ überwindet, so daß die beiden Kerne M und M' in den Zustand + Φ_Γ gebracht oder in diesem Zustand gelassen werden.

Die beschriebene Anordnung ist also ein logischer Operator, der die Disjunktion der Veränderlichen durchführt. Wenn die Eingabewicklungen in beiden Fällen gleiche Windungszahl hätten, würde die Anordnung in dem betrachteten letzten Fall in den Ruhezustand gebracht werden, und sie hätte dann schließlich nur als Operator für die Koinzidenz der Ziffern 1 der zugeführten Veränderlichen gearbeitet.

Bei der beschriebenen Ausführung dagegen liefert

die Schaltung jedesmal dann, wenn sie das Signal α an der Klemme 10 und das Signal F an der Klemme 11 empfängt, die Signale {a + F) bei 15 und (ö~+T), also (S-6) bei 14, und wenn die Anordnung das Signal ä bei 10 und das Signal 6 bei 11 empfängt, liefert sie bei 15 das Signal (a+b) und bei 14 das Signal (a-F); wenn sie schließlich die Signale ä und F bei 10 und 11 empfängt, liefert sie bei 15 und 14 die Signale (αΤ£) bzw. (a ■ 6).

Wenn in einer solchen Verschiebekette schließlich die Verbindungen in einer Verbindungsschleife umgekehrt würden, [z. B. wenn in Fig. 3 die Schleife (I) an den Wicklungen H₁' und H₂ und die Schleife (I') an den Wicklungen H₁ und H₂' enden würde], erhält man ein Ergebnis, das in der Terminologie der logischen Verknüpfungen als »Negation« oder »Kom-

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plementierung« bezeichnet wird: Von dieser Inversion an übertragen die beiden Kanäle die umgekehrten Darstellungsformen der Ziffern, d. h. also die Komplemente der Werte der Veränderlichen gegenüber dem in der Kette zuvor liegenden Abschnitt.

Claims (9)

1. Patentansprüche:
   1. Anordnung mit Magnetkernen mit annähernd rechteckiger Hysteresisschleife zur Übertragung und Verarbeitung von binären Informationen, bei welcher zwei aufeinanderfolgende Magnetkernstufen über eine Verbindungsschleife verbunden sind, die eine Serienschaltung von einer Ausgabewicklung einer Stufe, einem Gleichrichter, einer Eingabewicklung der folgenden Stufe und einer Steuerspannungsquelle enthält und die Steuerspannungen in aufeinanderfolgenden Schleifen abwechselnd gegeneinander versetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Magnetkernstufe zwei Magnetkerne enthält, daß aufeinanderfolgende ao Stufen durch zwei Ve>rbindungsschleifen verbunden sind, die zur Steuerspannungsquelle parallel liegen, und daß die Serienschaltung jeder Verbindungsschleife die Ausgabewicklung eines der beiden Kerne der einen Stufe, die Eingabewicklung eines der beiden Kerne der folgenden Stufe und eine Rückstellwicklung des anderen Kerns dieser Stufe enthält.
2. 2. Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahlen der Eingabewicklungen auf den beiden Kernen einer Stufe gleich sind und daß die Windungszahlen der Rückstellwindungen auf den beiden Kernen ebenfalls gleich sind.
3. 3. Anordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahl der Rückstellwicklungen kleiner als. diejenigen der Eingabewicklungen ist.
4. 4. Anordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Windungszahl der Rückstellwicklungen gleich derjenigen der Eingabewicklungen ist.
5. 5. Anordnung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Stufe die Eingabewicklung des einen Kerns mit der Rückstellwicklung des anderen Kerns zu einer Wicklung zusammengefaßt ist, die von den Magnetflüssen beider Kerne durchsetzt ist.
6. 6. Anordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung logischer Verknüpfungen in einer solchen Magnetkernstufe die Windungszahl der Eingabewicklung des ersten Kerns einer Stufe kleiner als diejenige der Eingabewicklung des zweiten Kerns dieser Stufe ist und daß die Windungszahl der Rückstellwicklung des ersten Kerns größer als diejenige der Rückstellwicklung des zweiten Kerns ist.
7. 7. Anordnung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der beiden zu der Stufe führenden Verbindungsschleifen mehrere zu einer Oder-Schaltung verknüpfte Eingänge liegen.
8. 8. Anordnung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dieser Stufe mehrere Gruppen von Eingabe- und Rückstellwicklungen vorgesehen sind, die in getrennten Verbindungsschleifen liegen.
9. 9. Anordnung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Magnetkerne zu einem Kern mit gemeinsamem Mittelschenkel zusammengefaßt sind, der die beiden zusammengefaßten Wicklungen trägt, während die beiden Ausgabewicklungen auf getrennten Schenkeln angeordnet sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 930 242.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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