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Elektronisches Speicherelement Es sind bereits elektronische Speicherelemente
bekannt, die nur dann das an ihrem Eingang anstehende Signal speichern, wenn außer
dem Speichersignal ein Speicherbefehl gegeben wird. Es sind dies Speicherelemente,
die mit dynamischen Kopplungen arbeiten und dadurch nur Impulse verarbeiten können.
Derartige Elemente haben den weiteren Nachteil, daß sie empfindlich gegen Störimpulse
sind. Im Gegensatz zu diesen bekannten Elementen bezieht sich die Erfindung auf
Schaltungsanordnungen, deren Eingangssignale keinen besonderen Forderungen unterliegen,
d. h., die Elemente arbeiten auch dann einwandfrei, wenn die Eingangssignale
sehr langsam von »einem Zustand (z. B. »0«) in den anderen (z. B. »L«) übergehen.
Die erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen entsprechen teilweise Speicherelementen
mit dominierendem Lösch-, teilweise Speicherelementen mit dominierendem Speicherverhalten.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein elektronisches Speicherelement,
dem an gesonderten Eingängen als Gleichspannungen unterschiedlichen Potentials auftretende
Speichersignale und Speicher- und Löschbefehle zugeführt werden und das aus steuerbaren
Verstärkerelementen besteht. Die Erfindung besteht darin, daß an den Eingang eines
zweistufigen Schaltverstärkers mit vorzugsweise zwei Ausgängen unterschiedlicher
Wertigkeit eine als Potentialschieber ausgebildete Oder- oder Und-Stufe angeschaltet
ist, daß an diese Stufe mindestens zwei mit den Signalen und Befehlen beaufschlagte
und als Eingabe- und Haltestufe ausgebildete Und- oder Oder-Stufen angeschaltet
sind, daß ein Ausgang des Schaltverstärkers auf eine der durch die äußeren Befehle
beeinflußten Und- oder Oder-Stufen zurückgeführt ist und daß der Schaltverstärker
mit den vorgeschalteten Stufen und diese untereinander galvanisch gekoppelt sind.
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Es wurde bereits ein elektronisches Speicherelement mit wahlweise
dominierendem Speicher- oder Löschverhalten vorgeschlagen, bei welchem eine aus
zwei Transistoren gebildete Schaltung mit zwei Ausgängen unterschiedlicher Wertigkeit
verwendet wird, wobei an den Eingang eine Oder-Stufe angeschaltet ist. Dieser Oder-Stufe
ist eine Nicht-Stufe vorgeschaltet. An diese Nicht-Stufe ist eine zweite Oder-Stufe
angeschaltet, wobei eine Diode dieser Oder-Stufe mit einem Ausgang der Transistorschaltung
verbunden ist. Die der Transistorschaltung vorgeschaltete Oder-Stufe wird wahlweise
als Eingabestufe oder als Kopplungsstufe mit Löschung benutzt. Die zweite, der Nicht-Stufe
vorgeschaltete Oder-Stufe hat die Funktion einer Haltestufe und Löschung oder einer
Haltestufe und Eingabe. Der Nachteil des vorgeschlagenen Speicherelementes besteht
darin, daß bei Eingabe von Signalen in das Speicherelement der vorher an einem Ausgang
anstehende Wert stets erst gelöscht werden muß und daß darauf erst die Durchschaltung
des am Eingang anstehenden Signals erfolgt.
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Die Erfindung wird mit weiteren vorteilhaften Ausbildungen an Hand
von in den Fig. 1 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispielen näher
erläuterL Gleiche Elemente tragen in den Figuren gleiche Bezugszeichen.
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Die Schaltungsanordnung nach der Fig. 1 besteht aus einer ersten
Und-Stufe &, die als Eingabestufe bezeichnet sei, da ihr sowohl das Speichersignal
(Klemme S) als auch der Speicher- und Löschbefehl (Klemmen t und
1) zugeführt werden. Das Speichersignal S bzw. die Speicher- und Löschbefehle
t, 1 sind Gleichspannungen, die entweder das Potential der Klemme -Ub Volt
oder etwa das der Klemme 0 Volt haben. Das Potential - ub sei mit
L und das Potential 0 Volt mit 0 bezeichnet. Die Und-Stufe
& besteht aus den drei Dioden 1, 2, 3 und dem-Widerstand
4. Es ist eine weitere Und-Stufe & vorgesehen, die aus den Dioden
5, 6, 7 und dem Widerstand 8 besteht. Die Diode 7 ist mit der
Diode 3 der Und-Stufe & verbunden. Die Diode 6 ist an eine
Klemme t geführt, an der stets der negierte Wert von t auftritt. Die Diode
5 stellt eine Rückführungsdiode dar. Den beiden Und-Stufen &, &
ist eine Oder-Stufe V nachgeschaltet, die aus den Dioden 9,
10 und
den Widerständen 11, 12 besteht. Der Widerstand 11 kann gegebenenfalls
auch entfallen und stellt lediglich einen Strombegrenzungswiderstand dar. An die
Oder-Stufe V ist ein Schaltverstärker
N geschaltet, der
aus den beiden Transistoren 13, 14 besteht, die über den Widerstand
15 gleichspannungsgekoppelt sind. Die Außenwiderstände des Verstärkers
N sind mit 16, 17 bezeichnet. Die Basiselektroden sind über die Widerstände
12, 18 an. positives Potential +ub geschaltet. Jede Verstärkerstufe
13, 14 hat einen Ausgang A bzw. B. Die Kollektorelektrode des Transistors
14 ist mit der Und-Stufe & über die bereits oben erwähnte Diode
5
verbunden.
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Die Schaltungsanordnung zeichnet sich durch folgende Vorteile aus.
Das Speicherelement speichert das am Eingang der Klemme S anstehende Speichersignal
L oder 0 erst, wenn der Speicherbefehl t = L ist. Ist gespeichert,
so bleibt auch nach Verschwinden von t = L (t wird dann also
= 0) der von S aufgenommene Wert (L oder 0) gespeichert. An
S liegende weitere Speichersignale haben keinen Einfluß auf das Speicherelement,
solange t = 0 ist. Das gespeicherte Signal S kann also beliebig lange
gespeichert werden. Tritt ein Löschbefehl 1 = 0 auf, was dem Löschbefehl
1 = L (1 ist der negierte Löschbefehl), also vorhanden,
entspricht, so wird der Ausgang A auf jeden Fall gelöscht, unabhängig davon,
ob der Speicherbefehl t = 0 oder L ist.
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Nachstehend soll die Wirkungsweise erläutert werden, wobei angenommen
sei, daß der Löschbefehl 1 = 0, also 1 = L sei, d. h., es soll
nicht gelöscht werden. Ferner sei angenommen, daß durch den letzten Speichervorgang
der Wert L gespeichert wurde, so daß dieser Wert jetzt am AusgangA steht. Am Ausgang
B steht entsprechend der Wert 0.
Schließlich sei noch angenommen, daß der
Speicherbefehl t jetzt den Wert 0 hat und an der Klemme S
das Speichersignal
0 liegt. Die Werte sind in die Schaltung eingetragen. Ist t =
0, so ergibt sich für t = L.
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Am Eingang der Dioden 1, 2, 3 der Und-Stufe
&
liegen somit die Werte OOL. An deren Ausgang ergibt sich der Wert
0. Der Wert würde sich auch nicht ändern, wenn beispielsweise an
S der Wert L liegen würde. Solange der Speicherbefehl t nicht L wird, kommt
das an S anstehende Speichersignal nicht zur Wirkung.
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Am Eingang der Dioden 5, 6, 7 der Und-Stufe K
ergibt
sich folgender Zustand: Diode 5 = L, weil der Ausgang a # L ist. Diode
6 = L, da t = L ist, und Diode 7 = L, da diese
mit der Klemme 1 = L verbunden ist. Am Ausgang der Und-Stufe K ergibt
sich somit der Wert L. Am Eingang der Dioden 9, 10 der Oder-Stufe V stehen
die Werte 0 und L an. Das ergibt am Ausgang der Oder-Stufe V den Wert L.
Dieser liegt am Eingang der ersten Verstärkerstufe 13. An deren Ausgang tritt
der Wert 0 auf, der wegen der galvanischen Kopplung auch am Eingang der zweiten
Verstärkerstufe 14 auftritt, so daß schließlich an deren Ausgang A der Wert
L liegt, wie auch gefordert ist.
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Es war angenommen, daß am AusgangA vom letzten Speichervorgang der
WertL stehen sollte. Offensichtlich hat sich dieser Wert nicht geändert, trotzdem
der Speicherbefehl t = 0 geworden ist und sich auch das SpeichersignalS vom
WertL auf den Wert 0 geändert hat. Änderungen der Werte des Speichersignals
S im jetzigen Zustand der Anordnung haben auf diese wegen Speicherbefehl
t = 0 eben gar keinen Einfluß. Es sei nun angenommen, es wird ein
Speicherbefehl t = L gegeben. In diesem Fall müßte das anstehende
Speichersignal S = 0 gespeichert werden und am.Ausgang A auftreten.
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Wird t= L, so ergibt sich am Ausgang der Und-Stufe& der
Wert 0. An der Klemme t der Und-Stufe&' tritt der negierte Wert von t,
also 0 auf. Damit ergibt sich am Ausgang der Und-Stufe & der Wert
0. Am Ausgang der Oder-Stufe V tritt der Wert 0 auf. Dieser Wert wird
über die Stufen 13, 14 übertragen, so daß am Ausgang A an Stelle des
bisherigen Wertes L oder Wert 0 steht. Damit steht nun auch am Eingang der
Diode 5 der Und-Stufe & der Wert 0. Selbst wenn jetzt wieder
der Speicherbefehl t = 0 und entsprechend t = L wird, bleibt der gespeicherte
Wert 0 am Ausgang A erhalten. In diesem Fall wird der Ausgang der
beiden Und-Stufen &,
&, = 0.
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Steht nunmehr das Speichersignal S = L am Eingang der Und-Stufe
&, so hat dieses wegen t = 0
keine Wirkung auf die Anordnung. Erst
wenn t = L
wird, ergibt sich am Ausgang der Und-Stufe
& der Wert L. Trotzdem t seinen Wert von L auf 0 geändert hat,
bleibt am Ausgang der Und-Stufe &! der Wert 0 bestehen. Das ergibt am
Ausgang der Oder-Stufe V den Wert L, der am Ausgang der Stufe 13
den Wert
0 und am Ausgang A den Wert L ergibt.
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Das Speichersignal S L ist also gespeichert. Wird t
= 0 und damit t L, so wird der Ausgang der Und-Stufe
& = 0, der Ausgang der Und-Stufe & = L. Das ergibt
am Ausgang der Oder-Stufe V = L. Der Wert L am Ausgang A bleibt
damit unverändert.
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Wird der Löschbefehl 1 = 0, was einem Löschbefehl
1 = L entspricht, so wird der Ausgang der Und-Stufe & = 0. Der
Eingang der Diode 7 der Und-Stufe K wird wegen 1 = 0 gleichfalls
0. Damit wird auch der Ausgang der Und-Stufe &# = 0, so daß auch
der Ausgang der Oder-Stufe V = 0 wird. Damit wird der am Ausgang
A stehende Wert L gelöscht und wird 0. der Wert bleibt auch #
0, wenn der Löschbefehl 1 wieder L wird.
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Eine Löschung des am Ausgang A stehenden Wertes tritt auch
auf, wenn der Speicherbefehl t # L ist. Unabhängig, was an der Klemme
S ansteht, also der Wert 0 oder L, wird beim Speicherbefehl t =
L -ÜÜd Löschbefehl 1 = 0 der Ausgang der Und-Stufe
& = 0.
Unabhängig davon, was am Eingang der Dioden 5
und
6 steht, wird wegen der Kopplung der Diode 7
mit der Klemme
1 der Ausgang der Und-Stufe &
stets den Wert 0 haben. Beide
Ausgänge der Und-Stufen &, K = 0 ergibt jedoch Löschung
des am Ausgang A stehenden Wertes. Am Ausgang B der Anordnung steht stets
der negierte Wert von Ausgang A an. B kann gegebenenfalls auch entfallen.
Durch Einfügen des Widerstandes 19, der für den Schaltverstärker eine Mittkopplung
bedeutet, erhält letzterer Schaltverhalten (Bistabilität). Die Anordnung hat offensichtlich
dominierendes Löschverhalten.
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Die Fig. 2 zeigt eine etwas abgewandelte Anordnung, die dominierendes
Speicherverhalten besitzt. Der Löschbefehl 1 beeinflußt hier die Und-Stufe
&.
Auf die Und-Stufe & wirkt nur das Speichersignal
S
und der Speicherbefehl t ein.
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In der Anordnung nach der Fig. 1 wurde bei einem Löschbefehl
1 = 0 auf jeden Fall der am Ausgang A stehende Wert gelöscht, unabhängig
davon, ob der Speicherbefehl t = L oder 0 war. Bei der Anordnung
nach
der Fig. 2 wird nur gelöscht, wenn der Löschbefehl 1 = 0 und der Speicherbefehl
t = 0 ist. Bei t = L wird also nicht gelöscht.
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Es sei angenommen, es wurde gerade der Wert L gespeichert, so daß
dieser am Ausgang A (Fig. 2) steht. Der Speicherbefehl t sei 0 geworden.
An der Klemme S stehe das Speichersignal L an. An der Diode
5 ergibt sich L, an t = L, an 1 = L,
an S = L
und an t = 0. Der Ausgang der Und-Stufe
& ist = 0, der der Und-Stufe &' = L. Das ergibt
am Ausgang der Oder-Stufe V = L, und damit bleibt der Wert L am Ausgang
A unverändert. Am Ausgang B kann der Wert 0 abgenommen werden. Wird
1 = 0,
so wird der Ausgang der Oder-Stufe V = 0 und damit auch
der Wert am Ausgang A. Der Ausgang A
wird also durch den Löschbefehl
1 = 0 gelöscht, wenn der Speicherbefehl t = 0. Ist der Speicherbefehl
t =L, so ergibt sich am Ausgang der Und-Stufe & = L. Am
Ausgang der Und-Stufe K ergibt sich der Wert 0. Das ergibt an dem
Ausgang der Oder-Stufe den Wert L, und damit wird der Wert L gespeichert und steht
am Ausgang A. Es sei bemerkt, daß der Löschbefehl 1 = 0 ist,
der bei t = 0 den Einfluß der Löschung des am Ausgang A stehenden
Wertes hatte. Jetzt ist t jedoch = L, und 1 = 0 hat keinen
Einfluß auf den gespeicherten Wert. Bei dieser Anordnung wird also nur gelöscht,
wenn 1 = 0
und t = 0 ist. Die Anordnung hat somit dominierendes
Speicherverhalten.
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Die Fig. 3 zeigt eine weitere Anordnung mit dominierendem Löschverhalten,
bei der der Löschbefehl jedoch nicht einer der Und-Stufen, sondern der Oder-Stufe
zugeführt wird.
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Bei t = 0 wird am Ausgang der Und-Stufe &
stets der
Wert0 auftreten, unabhängig vom gerade anS liegenden Wert. Wurde gerade der WertL
gespeichert, also AusgangA = L, so ergibt sich wegen t = L
am Ausgang der Und-Stufe &' der Wert 0. Das ergibt am Ausgang der Oder-Stufe
V den Wert 0.
Am Ausgang der Verstärkerstufe 14 tritt der Wert 0
auf,
und entsprechend wird der Wert L am Ausgang A gehalten. Wird nun t
= L und damit t = 0,
so ergibt sich am Ausgang der Und-Stufe
& der Wert L und am Ausgang der Und-Stufe K der Wert
0. Das ergibt am Ausgang der Oder-Stufe V den Wert L und damit auch am Ausgang
B. Der Ausgang A hat dann den Wert 0, was dem Speichersignal
S = 0 entspricht. Ist das Speichersignal S = 0
und t
= L, so wird am Ausgang A der Wert L auftreten. Der Wert
S = 0 entspricht S = L, also Speichersignal vorhanden.
Soll der Wert L am AusgangA gelöscht werden, so wird der Löschbefehl 1 =
L über die Diode 20 gegeben, die ein Teil der Oderstufe V darstellt. Am Ausgang
dieser Stufe tritt der Wert L auf, der den Wert L des Ausganges A
löscht
(6).
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Die Fig. 4 zeigt wieder eine Anordnung mit dominierendem Speicherverhalten.
In den Rückführungskreis der Und-Stufe K ist hier eine weitere aus den Dioden
21, 22 und dem Widerstan d 23 bestehende Oder-Stufe V' eingefügt, wobei der
Löschbefehl 1
dieser Stufe zugeführt wird. Diese Stufe sei daher als Löschstufe
bezeichnet. Es sei angenommen, daß t=O, S=L, t=Lund l= 0 sei. Es seifernerL
gespeichert worden, so daß jetzt dieser Wert am Ausgang A liege. Am Ausgang
der Und-Stufe & ergibt sich dann der Wert 0. Am Ausgang der Oder-Stufen
21, 22, 23 liegt wegen Ausgang der Verstärkerstufe 14 = 0 und wegen
1 = 0 der Wert 0. Damit hat auch der Ausgang der Und-Stufe
& und der der Oder-Stufe V den Wert 0. Wie gefordert, liegt am
Ausgang A der Wert L. Tritt nun ein Löschbefehl 1 = L auf,
so wird der Ausgang der Und-Stufe & = L.
Damit wird auch der Ausgang
der Oder-Stufe V = L,
und der Ausgang A wird 0, d. h., der Wert
L ist gelöscht.
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Der Löschbefehl 1 = L ist jedoch ohne Einfluß, wenn
der Speicherbefehl t = L ist. Es sei angenommen, an S stehe
der Wert L an, t sei # L. t wird dann 0. Der Ausgang A sei
L und der Löschbefehl 1
sei zunächst = 0. Am Ausgang der Und-Stufe
& tritt der Wert L auf und am Ausgang der Und-Stufe K der Wert
0. Am. Ausgang der Oder-Stufe V tritt dann der Wert L auf, und am Ausgang
B tritt entsprechend der Wert L auf. Tritt jetzt der Löschbefehl 1
= L auf, wobei der Speicherbefehl t # L noch wirkt, so ändert dies nichts
am Zustand der Und-Stufe &'. Am Eingang der Diode 5 lag wegen Ausgang
B = L bereits der Wert L. Der Löschbefehl 1 der Stufe V ist
auch L und ändert somit am Zustand der Und-Stufe &' nichts. Offensichtlich hat
der Löschbefehl 1 = L nur einen Einfluß auf die Anordnung, wenn der
Speicherbefehl t = 0 ist.
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Die Fig. 5 zeigt eine Anordnung, bei der an Stelle der als
Oder-Stufe ausgebildeten Löschstufe eine Und-Stufe &' verwendet wird. Die Anordnung
hat gleichfalls wieder dominierendes Speicherverhalten. Die Löschstufe &" besteht
aus den Dioden 24, 25
und dem Widerstand 26. Der Ausgang dieser Stufe
ist an eine der Oder-Stufe V zugeordnete Diode 27
geschaltet. Die Diode
25 ist mit der Diode 6 verbunden, an beiden wirkt der Speicherbefehl
t. Die eingezeichneten Werte zeigen, daß das anliegende Speichersignal
S bei einem Speicherbefehl t = 0 und t = L keinen Einfluß
auf die Anordnung hat, unabhängig davon, ob das Signal S = L oder
0 ist. Am Ausgang A steht der gespeicherte Wert L an. Erscheint der
Löschimpuls 1 = L, so wird wegen der Kopplung der Löschstufe K' mit
der Diode 27 der Ausgang der Oder-Stufe V der Wert = L und damit der
Ausgang A = 0. Dieser Wert bleibt auch bestehen, da der Ausgang der
Verstärkerstafe 14 dadurch L geworden ist, was am Ausgang der Und-Stufe& den
WertL ergibt, wie es zwecks Haltung des Wertes 0 am Ausgang A auch
erforderlich ist. Der Löschbefehl 1 = L kann wieder 0 werden,
ohne daß sich etwas ändert. Der Ausgang der Oder-Stufe V bleibt nach wie vor
= L. Ist der Speicherbefehl t # L, so hat der Löschbefehl
1 = L keinen Einfluß, da der Ausgangswert der Oder-Stufe V bereits
durch den Speicherbefehl t = L den Wert L hat. Der Löschbefehl
1 = L hat also nur Einfluß, wenn der Speicherbefehl t =
0 ist.
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Bei den nachfolgend beschriebenen Anordnungen ist an den Eingang des
Schaltverstärkers stets eine Und-Stufe angeschaltet, und an diese zwei oder drei
Oder-Stufen und in einem Falle ist in den Rückführkreis als Löschstufe eine Und-Stufe
vorgesehen.
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Wie aus der Fig. 6 ersichtlich, werden nunmehr zwei Oder-Stufen
V', V" die Speichersigaale und Speicher- und Löschbefehle zugeführt. Die
Oder-Stufe V' stellt die Eingabestufe und die Oder-Stufe V" die Haltestufe dar.
Diesen Oder-Stufen ist die Und-Stufe &... nachgeschaltet, die wiederum
mit dem Eingang des Schaltverstärkers N verbunden ist. Die Oder-Stufe
Y' besteht aus den Dioden 30, 31
und dem Widerstand
32, die Oder-Stufe Y' besteht aus den Dioden 33, 34 und dem Widerstand
35. Die Und-Stufe &"" besteht schließlich aus den Dioden 36,
37,
38 und dem Widerstand 39. Der Löschbefehl 1
ist dabei an die Diode
38 geführt, der ein weiterer Widerstand 40 vorgeschaltet ist (Oder-Stufe
mit einem Eingang). Es sei angenommen, die eingezeichneten Werte ständen in der
Anordnung an. Wird jetzt t = L und damit t = 0, so ergibt sich
am Ausgang der Eingabestufe V' der Wert 0. Damit ergibt sich am Ausgang der
Und-Stufe &"" der Wert 0. Der bisher anstehende Wert L am Ausgang
A ist in den Wert 0 umgewandelt. Dieser hält sich auch, da der Ausgang
der Haltestufe V... auf jeden Fall den Wert 0
ergibt, so daß am Ausgang
der Und-Stufe &"' gleichfalls der Wert 0 herrscht und damit auch am Ausgang
A. Soll dieser Wert gelöscht werden, so muß der Löschbefehl
1 =O werden, was dem Löschbefehl 1 = L entspricht. In diesem
Falle wird der Ausgang der Und-Stufe &"' stets =t 0 und damit der Wert
0 des Ausganges A gelöscht. Es erscheint der Wert L. Dabei ist es
unabhängig, ob der Speicherbefehl t = L oder 0 ist. Gelöscht
wird auf jeden Fall. Die Anordnung hat also dominierendes Löschverhalten.
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Die Fig. 7 zeigt eine Anordnung, bei der drei Oder-Stufen
V', V", V"*"* verwendet werden, wobei eine als Löschstufe (V"") ausgebildet
ist. Die Anordnung stimmt bis auf die Einfügung der als Löschstufen ausgebildeten
und aus den Dioden 41, 42 und dem Widerstand 40 bestehenden Oder-Stufe V...
mit der Anordnung nach der Fig. 6 überein, jedoch hat die Anordnung nach
Fig. 7 dadurch dominierendes Speicherverhalten. Gelöscht wird nur, wenn der
Speicherbefehl t = 0 und der Speicherbefehl t = L
ist.
Ist t # L und t = 0, so hat der Löschbefehl 1 =
0
entsprechend 1 # L keinen Einfluß.
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Bei der Anordnung nach der Fig. 8 ist in Jen Rückführungskreis
vom Schaltverstärker N und Oder-Stufe V" eine als Löschstufe ausgebildete
Und-Stufe &... angeordnet, die aus den Dioden 43, 44 und dem Widerstand
45 besteht. Die Anordnung hat dadurch wieder, im Gegensatz zur sonst gleichen Anordnung
nach der Fig. 6, dominierendes Speicherverhalten.