DE1106098B

DE1106098B - Schaltungsanordnung fuer Halbaddierer

Info

Publication number: DE1106098B
Application number: DES54975A
Authority: DE
Inventors: John Presper Eckert Jun
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Unisys Corp
Priority date: 1956-09-21
Filing date: 1957-09-03
Publication date: 1961-05-04
Also published as: GB845687A; FR1179881A; US2959687A

Description

DEUTSCHES

kl. 42 m 14

INTERNAT. KL. G 06 f

PATENTAMT

ANMELDETAG:

B EKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUS LE GE S CHRIFT:

S 54975 IX/42m

3. SEPTEMBER 1957

4. MAI 1961

Es ist bereits bekannt, zur Ausführung verschiedener logischer Operationen mit wenigen, identisch gleichen Baueinheiten auszukommen. Die Erfindung bezweckt, einen Halbaddierer mit Transistoren aufzubauen und hierbei nur eine relativ einfache Einheit von Bauelementen zu verwenden. Dies erreicht die Erfindung dadurch, daß die unter sich austauschbaren drei Schalteinheiten des Halbaddierers je aus einem einzigen magnetischen Kern mit einer Eingangswicklung und zwei Sekundärwicklungen und zwei Transistoren besteht, deren erste und zweite Elektroden jeweils an den Enden einer Sekundärwicklung angeschlossen sind und daß je eine Steuerstromquelle mit der Eingangswicklung des Kernes der ersten und der zweiten Schalteinheit verbunden ist, so daß jede dieser Steuerstromquellen individuell die Leitfähigkeit eines anderen Paares von Transistoren steuert und daß schließlich die zweiten und dritten Elektroden von Transistoren, die verschiedenen Kernen zugeordnet sind, in Reihe geschaltet sind und an die Eingangswicklung des Kernes der dritten Schalteinheit angeschlossen sind, so daß dieser Stromkreis, dessen Leitfähigkeit gemeinschaftlich von beiden Steuerstromquellen gesteuert wird, als Signalstromquelle zur Beeinflussung des leitfähigen Zustandes der Transistoren der dritten Schalteinheit dient.

Die Erfindung verwendet somit zum Aufbau eines Halbaddierers äußerst einfach ausgebildete Schalteinheiten, welche wenig Platz beanspruchen. Jede Schalteinheit besteht aus einem Transformator, dessen Kern eine Eingangswicklung und zwei Sekundärwicklungen trägt, die je mit einem Transistor verbunden sind. Infolge der transformatorischen Steuerung der beiden Transistoren jeder Schalteinheit besteht für die Ausbildung des Eingangskreises jeder Schalteinheit weitgehende Freiheit.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 ein als binärer Halbaddierer ausgebildetes elektrisches Netzwerk und

Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Fig. 1.

Die Wirkungsweise eines Halbaddierers besteht darin, eine Summe »1« und einen tibertrag »0« zu bilden, wenn nur einer der möglichen Eingänge beschickt wird. Bei gleichzeitiger Abwesenheit der beiden möglichen Eingänge wird die Summe »0« und der Übertrag »0« erzeugt. Bei gleichzeitiger Anwesenheit der beiden möglichen Eingänge wird eine Summe »0« und ein Übertrag »1« erzeugt. Der Halbaddierer nach Fig. 1 umfaßt die Kerne40, 41 und 42, welche die Eingangswicklungen 43, 44 und 45 tragen. Die Eingangswicklungen 43 und 44 sind mit den Eingabeanschlüssen 46 α und 46 b verbunden, welche die mit Λ Schaltungsanordnung für Halbaddierer

Anmelder:

Sperry Rand Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Weintraud, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Mainzer Landstr. 134-146

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 21. September 1956

John Presper Eckert jun., Gladwyne, Pa. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

und B bezeichneten Eingänge des Halbaddierers bilden, Der Kern 40 trägt ein Paar Ausstoßwicklungen 47 und 48, welche mit Transistoren 49 und 50 verbunden sind. Der Kern 41 trägt ein Paar Ausstoßwicklungen 51 und 52, die mit Transistoren 53 und 54 verbunden sind, und der Kern 42 trägt ein Paar Ausstoßwicklungen 55 und 56, die mit den Transistoren 57 und 58 verbunden sind.

Die Transistoren 50 und 54 der ersten und zweiten Schalteinrichtung sind parallel geschaltet, so daß die Transistoren 50 und 54 einen Puffer bilden, der mit einem Ende einer Summenlast 59 verbunden ist. Die Transistoren 49 und 53 der ersten und zweiten Schalteinheit sind in Reihe miteinander geschaltet, so daß die beiden Transistoren 49 und 53 als Schleuse arbeiten, deren Ausgang über eine Leitung 60 mit der Eingangswicklung 45 der dritten Schalteinheit verbunden ist. Der Transistor 57 der dritten Schalteinheit ist der Summenlast 59 parallel geschaltet, während der Transistor 58 der dritten. Schalteinheit mit der Übertraglast 61 verbunden ist. Eine Stromquelle 62 ist vorgesehen, deren Wirkungsweise nachstehend erläutert wird.

Angenommen, keine Eingangssignale werden an einen der Eingangsanschlüsse 46 α und 46 h eingegeben. In diesem Falle sind alle Transistoren 49-50, 53-54 und 57-58 nichtleitend, so daß weder an der Last 59 noch an der Last 61 ein Signal erscheint. Damit ist der Fall 1 der Tabelle nach Fig. 3 B verwirklicht. Bei

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Eingabe eines Eingangssignals an dem Anschluß A 46 a werden beide Transistoren 49 und 50 leitend. Über den Transistor 49 gelangt kein Signal zu der Eingangswicklung 45, weil der Transistor 53, der in Reihe mit dem Transistor 49 liegt, nichtleitend ist. Die Leitfähigkeit des Transistors 50 bewirkt die Schließung eines Reihenstromkreises, welcher die Stromquelle 62, einen Strombegrenzungswiderstand R, die Summenlast 59 und den Transistor 50 enthält, so daß ein Signal an der Summenlast 59 erscheint. An der Übertraglast 61 erscheint jedoch kein Signal, weil der Transistor 58 nichtleitend ist, und infolgedessen ist der Fall 2 der Tabelle 3 B verwirklicht. Die entsprechende Wirkung tritt ein, wenn an dem »^«-Eingang des Anschlusses 46 b ein Signal angelegt wird. In diesem Fall ist der Transistor 54 leitend und vervollständigt den Stromkreis zu der Summenlast 59, so daß der Fall 3 der Tabelle nach Fig. 2 verwirklicht ist.

Bei der gleichzeitigen Eingabe von »Λ«- und »ß«- Signalen an den Anschlüssen 46 a und 46 & werden alle Transistoren 49, 50, 53 und 54 leitend. Der Schleusenausgang, der durch die gleichzeitige Leitfähigkeit der Transistoren 49 und 53 zustande kommt, bewirkt ein Signal in der Eingangswicklung 45, wodurch die Transistoren 57 und 58 auch leitend gemacht werden. Die Leitfähigkeit der Transistoren 50 und 54 ist bestrebt, einen Stromkreis über die Summenlast 59 zustande zu bringen. Da aber der Transistor 57 jetzt leitend ist, bildet dieser Transistor 57 einen Kurzschluß zu der Summenlast 59, so daß der Strom von der Stromquelle 62 durch den Transistor 57 an der Last 59 vorbeigeleitet wird. Dadurch erscheint kein Signal an der Summenlast 59. Die Leitfähigkeit des Transistors 58 vervollständigt einen Reihenstromkreis von der Stromquelle 62 über die Übertraglast 61, wodurch ein Signal an der Übertraglast 61 erscheint. Infolgedessen "ist der Fall 4 der Tabelle nach Fig. 2 verwirklicht.

Wie ersichtlich, kann der logische Stromkreis eines Halbaddierers in einfacher Weise durch die Verbindung der Schalteinheiten nach der Erfindung verwirklicht werden. Dieser logische Stromkreis ist durch geeignete Verbindung identischer Schalteinheiten zustande gekommen, wobei die miteinander verbundenen Schalteinheiten sowohl eine Schleusen-wie eine Pufferfunktion ausüben. Diese Tatsache, nämlich die Gleichartigkeit der Schalteinheiten, welche miteinander verbunden werden, um die gewünschten logischen Funktionen auszuüben, stellt einen beträchtlichen Vorteil gegenüber anderen Einrichtungen dar, bei denen mehrere verschiedene Schaltkreiskonstruktionen erforderlich waren, um den gewünschten logischen Effekt hervorzurufen.

In den beschriebenen Beispielen der Erfindung sind Transistoren der PNP-Type verwendet worden. Dies ist jedoch für die Verwirklichung der Erfindung nicht zwingend. Es können ebensogut NPN-Transistoren verwendet werden bei geeigneter Anpassung der verschiedenen Potentiale. Darüber hinaus ist in den verschiedenen Stromkreisen die Ausstoßwicklung mit dem Emitter und der Basis jedes Transistors verbunden worden, während die schließenden Kontaktpunkte die Emitter und Kollektor des Transistors umfassen. Obwohl diese besondere Ausbildung der Schaltung in hohem Maße wünschenswert ist, sind doch Abwandlungen der einzelnen Verbindungen der Transistorelektroden und der Schaltpunkte und Wicklungen möglich, ohne aus dem Rahmen der Erfindung zu fallen.

Die Beschreibung der Ausführungsbeispiele dient nur zur Illustration der Erfindung und beschränkt die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen.

Claims

Patentansprüche:

1. Halbaddierer mit Transistoren, deren leitfähiger Zustand durch Signale gesteuert wird, welche individuell an die ersten und zweiten Elektroden jedes der Transistoren angelegt werden und deren zweite und dritte Elektroden in Ausgangskreisen liegen, die entsprechend der auszuführenden logischen Funktion geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbaddierer aus drei unter sich identischen Schalteinheiten aufgebaut ist, die gegeneinander austauschbar sind und von denen jede der Schalteinheiten aus einem einzigen magnetischen Kern mit einer Eingangswicklung (43, 44, 45) und zwei Sekundärwicklungen (47,48; 51,52; 55,56) und zwei Transistoren (49, 50; 53, 54; 57, 58) besteht, deren erste und zweite Elektroden jeweils an den Enden einer Sekundärwicklung angeschlossen sind, daß je eine Steuerstromquelle (46 a, 46 b) mit der Eingangswicklung des Kernes der ersten und der zweiten Schalteinheit verbunden ist, so daß jede dieser Steuerstromquellen individuell die Leitfähigkeit eines anderen Paares von Transistoren steuert und daß die zweiten und dritten Elektroden von Transistoren (49, 53), die verschiedenen Kernen zugeordnet sind, in Reihe geschaltet sind, so daß die Leitfähigkeit dieses Stromkreises gemeinschaftlich von beiden Steuerstromquellen gesteuert wird und diese in Reihe liegenden Transistoren an die Eingangswicklung (45) des Kernes der dritten Schalteinheit angeschlossen sind und als Signalstromquelle zur Beeinflussung des leitfähigen Zustandes der Transistoren (57, 58) dieser Schalteinheit dienen.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Transformator einen Kern aus einem magnetisierbaren Material mit einer im wesentlichen rechteckigen Hysteresisschleife enthält.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Transformator einen Kern aus magnetisierbarem Material mit einer praktisch linearen Hysteresissehleife enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften:

»Arithmetic Operations in Digital Computers«, D. van Nostrand Comp., New York, 1955, S. 85;

»Proc. I.R.E.«, Januar 1956, S. 43 bis 55; Februar 1956, S. 154 bis 162; Juni 1953, S. 721; Oktober 1953, S. 1300 bis 1313;

»Electronics«, Heft Juni 1955, S. 132 bis 136; »Electronics«, Heft Juli 1956, S. 138 bis 139;

»Waveforus« MIT Rad. Lab. Series, McGran Hill Book Comp., New York 1949, S. 375 bis 376;

»Computer Development at the National Bureau of Standards Washington DC«, 1955, insbesondere S. bis 32.

In Betracht gezogene ältere Patente: DBP 1 021 603.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen