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Magnetkem-Koinzidenzgatter In der elektronischen Technik können viele
Schaltaufgaben mit Hilfe von sogenannten Koinzidenzgattern gelöst werden. Solche
Gatter haben zwei oder mehr Eingänge, aber nur einen Ausgang. Nur wenn an allen
Eingängen einer solchen Anordnung gleichzeitig ein Eingangssignal anliegt :oder
artgelegt worden ist, soll ein Ausgangssignal abgegeben werden. Koinzidenzgatter
werden deshalb häufig auch als »Und«-Gatter bezeichnet. Meist werden Koinzidenzgatter
mit Hilfe von Halbleiterdioden oder Transistoren aufgebaut. In Einrichtungen jedoch,
die als Informationsspeicher und für sonstige Zwecke Magnetkerne aus magnetischem
Material mit annähernd rechteckiger Hystereseschleife verwenden, ist @es oft zweckmäßig
und vorteilhaft, auch die Gahterschaltungen mit Magnetkernen aus Material mit annähernd
rechteckiger Hysterereschleife zu realisieren.
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Es sind bereits Gatterschaltungen bekannt, die aus Magnetkernen mit
rechteckiger Hystereseschleife aufgebaut sind. Bei diesen bekannten Gatterschaltungen
wird aber die sogenannte I/2-Koinzidenz oder I/3-Koinzidenz usw. angewandt, d. h.
jede Eingangsleitung führt bei einer Gatterschaltung mit n Eingängen den n-ten Teil
des zur Ummagnetisierung eines Magnetkernes notwendigen Stromes. Solche Koinzidenzgatterschaltungen
haben aber den großen Nachteil, daß die Dimensionierung der Teilströme mit wachsender
Anzahl der Eingänge der Gatterschaltung sehr schwierig wird. Da sich die Hystereseeigenschaften
des magnetischen Materials mit der Temperatur ändern, sind solche Anordnungen außerdem
nur in einem engen Temperaturbereich anwendbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gattersehaltung unter
Verwendung von magnetischem Material mit rechteckiger Hysterereschleife zu schaffen,
die die oben aufgezeigten Nachteile der bekannten Gatterschaltungen ,nicht aufweist.
Dies wird dadurch .erreicht, daß eine der Anzahl der Eingänge entsprechende Anzahl
von Magnetkernen vorgesehen ist, die außer mit einer Rückstell- und einer Ausgangswicklung
mit einer allen Kernen gemeinsamen Eingangswicklung und mit Ausnahme eines Magnetkernes
mit je einer weiteren Eingangswicklung versehen sind, deren Wicklungssinn zum Wicklungssinn
der allen Magnetkernen gemeinsamen Eingangswicklungen entgegengesetzt ist, und daß
die Ausgangswicklungen der eine zweite Eingangswicklung tragenden Magnetkerne gleichsinnig
parallel und mit der Ausgangswicklung des keine zweite Eingangswicklung tragenden
Magnetkernes gegensinnig in Reihe geschaltet sowie. mit einem Element mit einseitiger
Durchlaßcharakteristik verbunden sind. Gegenüber den bekannten Magnetkernkoinzidenzgabtern
können den Eingängen der Gatterschaltumg gemäß der Erfindung, d. h. den Eingangswicklungen
der Magnetkerne, Ströme beliebiger Größe zugeführt werden. Die Ströme haben nur
die Bedingung zu erfüllen, daß sie genügend groß sind, um einen Magnetkern umzumagnetisieren
und daß mindestens der Strom, der der allen Kernen gemeinsamen Eingangswicklung
zugeführt wird, zu dem Zeitpunkt abgeklungen ist, zu dem der eventuelle Ausgangsimpuls
mittels eines Rückstell- (Takt-) Pulses erzeugt wird. Somit entfallen alle kritischen
Dimensionierungsbedingungen bezüglich der Stromstärken in den Eingangswicklungen,
wie sie bei den bekannten Schaltungsanordnungen unvermeidbar sind.
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An Hand der F i g. 1 bis 3 werden der Aufbau sowie die Wirkungsweise
von zwei Schaltungsanordnungen gemäß der Erfindung näher erläutert.
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In F i g. 1 ist ein sogenanntes Zweifach-Koinzidenzgatter dargestellt.
Es besteht aus den beiden Magnetkernen K 1 und K 2. Der Magnetkern K 1 besitzt die
vier Wicklungen W l, W2, W 3 und W4, während der Magnetkern K2 nur drei Wicklungen,
und zwar die Wicklungen W2, W 3 und W 4 trägt. Diese Wicklungen sind
mit den entsprechenden Wicklungen des Magnetkernes K 1 hintereinander geschaltet.
Der Wicklungssinn der Wicklungen W 2 und W 3 ist dabei auf beiden Kernen jeweils
gleich, während der Wicklungssinn der Wicklung W 4 des Magnetkernes K
1 entgegengesetzt ist zum Wicklungssinn der entsprechenden Wicklung des Kernes
K2.
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Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung
gemäß der Erfindung ist in F i g. 2 eine Hystereseschleife des für die Magnetkerne
verwendeten Materials dargestellt worden.
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Insgesamt können vier Betriebsfälle der Anordnung unterschieden werden:
1.
Die Wicklungen W 1 und W 2 sind stromlos. Ein an die Rückstellwicklung
W 3 angelegter Taktimpuls T magnetisiert beide Magnetkerne aus dem Zustand »0« in
den Zustand »3«. Dabei tritt in keinem der beiden Magnetkerne K 1 und K 2 eine merkliche
Flußänderung auf, und in keiner der Ausgangswicklungen W 4 wird eine merkliche Spannung
induziert.
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2. Die Wicklung W I führt Strom während die Wicklungen W 2 stromlos
sind. Tritt in diesem Zustand ein Taktimpuls T auf den Wicklungen
W 3 auf, so wird der durch den Strom über die Wicklung W l. schon bis zum
Punkt 3 ausgesteuerte Magnetkern K I bis zum Punkt 4 weiter magnetisiert, während
gleichzeitig der Magnetkern K 2 aus dem Zustand 0 etwa bis zum Punkt 3 der Hystereseschleife
magnetisiert wird. Die Flußänderungen sind wiederum sehr klein, und es entsteht
keine Ausgangsspannung an den Ausgangswicklungen W4.
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3. In der Wicklung W 1 sowie in den Wicklungen W 2 fließt Strom. In
diesem Fall liegt also Stromkoinzidenz vor. Der Strom in der Wicklung W 1 umfließt
den Magnetkern K1 in negativer, der Strom in der Wicklung W 2 dagegen in positiver
Richtung. Die beiden Ströme heben sich in ihrer Wirkung auf den Magnetkern K1 auf,
und der Magnetkern K1 bleibt im Zustand 0. Der Magnetkern K2 wird dagegen durch
den über die Wicklung W 2 fließenden Strom zum Zustand 0 über den steil ansteigenden
Teil der Hystereseschleife etwa bis zum Punkt 2 magnetisiert und fällt nach Abklingen
des Stromes auf den positiven Remanenzpunkt (Punkt 1. der Hystereseschleife) zurück.
Dabei wird zwar in der Wicklung W 4 des Magnetkernes K2 ein Impuls induziert. Dieser
Impuls kann aber in dem Ausgangskreis A keinen Strom hervorrufen, weil in Reihe
mit den Ausgangswicklungen ein Richtleiter G geschaltet ist. Wenn an die in Reihe
geschalteten Ausgangswicklungen W4 ein Element mit einseitiger Durchlaßcharakteristik,
wie z. B. ein Schalttransistor, angeschaltet ist, kann dieser Richtleiter G wegfallen.
Der nächste Taktimpuls T, der die Magnetkerne in negativer Richtung umfließt, kann
an dem Magnetisierungszustand des Magnetkernes KI nichts ändern. Dagegen wird der
Magnetkern K2 vom Punkt 1 der Hystereseschleife ausgehend über den steil abfallenden
Teil bis zum Punkt 3 magnetisiert. Nach Abklingen des Taktimpulses T kehrt der Magnetkern
K2 in den Punkt 0
der Hystereseschleife zurück. Die beim Übergang vom Punkt
1 über den Punkt 3 zum Punkt 0 in der Wicklung W 4 des Magnetkernes
K2 induzierte Spannung verursacht einen Stromfluß über die Wicklung 4 der
beiden Magnetkerne und den Gleichrichter G sowie den angeschlossenen Ausgangskreis
A. Die Wicklung W 4 des Magnetkernes K I setzt diesem Strom keinen merklichen Widerstand
entgegen, weil in dem Magnetkern KI keine wesentliche Flußänderung hervorgerufen
wird.
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4. Die Wicklung W 1 ist stromlos, während über die Wicklung W2 der
beiden Magnetkerne ein Strom fließt. Durch den Strom über die Wicklungen W 2 werden
beide Magnetkerne aus dem Zustand 0 über den Zustand 2 in den Zustand 1 gebracht.
In den Wicklungen W4 beider Kerne werden dadurch Spannungsimpulse induziert, die
sich aber infolge des entgegengesetzten Wicklungssinnes der beiden Wicklungen W4
gegenseitig aufheben und deshalb nach außen nicht zur Wirkung kommen können. Ebensowenig
tritt eine Wirkung nach außen hin auf, wenn die beiden Magnetkerne K1 und K2 durch
den nachfolgenden Taktimpuls T wieder in ihren Zustand 0 zurückmagnetisiert werden.
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Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung liefert also dann und
nur dann einen Ausgangsimpuls, wenn an ihren beiden Eingängen E1 und E2 zuvor gleichzeitig
ein Signal angelegt worden ist, d. h. sowohl in der Wicklung W 1 als auch in den
Wicklungen W 2 gleichzeitig ein Strom geflossen ist. In allen anderen Fällen wird
dagegen kein Ausgangssignal von der Schaltungsanordnung abgegeben. Die Schaltungsanordnung
gemäß der Erfindung erfüllt also die Bedingung »Und«.
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Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung wurde
an Hand der F i g. 1, die ein sogenanntes Zweifach-Koinzidenzgatter zeigt, erläutert.
Nach dem gleichen Prinzip können auch Koinzidenzgatter mit mehr als zwei Eingängen
aufgebaut werden. Als Beispiel ist in F i g. 3 ein sogenanntes Dreifach-Koinzidenzaatter
dargestellt. Sein Aufbau ist äquivalent dem der Anordnung nach F i g. 1. Es ist
nämlich ein;. der Anzahl der Eingänge entsprechende Anzahl von Magnetkernen K1,
K2 und K3 vorgesehen, die außer mit der Rückstell-bzw. Taktwicklung W3 und den Ausgangswicklungen
W 4 mit einer allen Magnetkernen gemeinsamen Eingangswicklung b1'2 und mit Ausnahme
des Magnetkernes K3 mit je einer Eingangswicklung W1 versehen sind. Die Wirkungsweise
dieser Schaltungsanordnung entspricht im wesentlichen der der Schaltungsanordnung
in F i @@. 1, so daß auf deren Erläuterung verzichtet werden kann.