DE1129737B - Koinzidenzschaltmatrix - Google Patents

Description

Es sind Koinzidenzschaltmatrizes mit einer Mehrzahl von Magnetkernen in einer Matrixschaltung bekannt, die je aus magnetischem Werkstoff mit stabilen Remanenzeigenschaften bestehen, in einer bestimmten Richtung vormagnetisiert werden sowie eine Ausgangswicklung und eine Mehrzahl von Eingangswicklungen tragen. Bei einer derartigen Matrix ist im allgemeinen eine erste und zweite Gruppe von Magnetverstärkern vorgesehen, die mit den einzelnen Eingangswicklungen in den Zeilen und Spalten der Matrixanordnung verbunden sind, um den Kernen eine magnetisierende Kraftwirkung entgegen der Richtung der Vormagnetisierung zu geben und wobei jeder Magnetverstärker mindestens eine Eingangswicklung und eine Leistungswicklung trägt.

Es ist ferner bekannt, als Treiber für eine Schaltmatrix Magnetverstärker zu verwenden und auf diese Weise bestimmte Wicklungen zur Herstellung elektrischer Verbindungen zu benutzen. Es ist auch bereits bekannt, zwei oder mehrere Magnetverstärker gleichzeitig zu beaufschlagen, wenn ein bestimmter Kern in der Matrix selektiv ausgewählt werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einer Schaltmatrix, wie sie beispielsweise in Rechenmaschinen und Meßwertübertragungsanlagen verwendet wird, den selektiv gewählten Leitungen der Matrix Treiberströme zuzuführen, welche die Forderung der absoluten Koinzidenz erfüllen.

Es sind zwar statische Matrixspeicherschaltungen mit Magnetkernen bekannt, die durchaus als Koinzidenzschaltmatrizes anzusprechen sind, denen aber praktisch nur die Aufgabe zugrunde liegt, die Gesamtzahl der erforderlichen letzten Treiberstufen zu reduzieren. Zur Erreichung dieses Ziels wird eine Anzahl von Matrizes so zusammengeschaltet, daß durch die erstgenannten Matrizes ein Paar Treibermatrizes selektiv gesteuert wird, welches dann eine weitere Matrix steuert.

Es gehört ferner zur Aufgabe der Erfindung, in der Schaltmatrix Vakuumröhren unter allen Umständen zu vermeiden.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine mit allen Leistungswicklungen verbundene Impulsquelle alle Verstärker gleichzeitig speist, wobei eine Quelle für Signalimpulse und Signalmittel zur wahlweisen Zuführung der Signalimpulse zu den Eingangswicklungen der Magnetverstärker vorgesehen sind, derart, daß Signalimpulse selektiv, aber gleichzeitig in ausgewählte Magnetverstärker gelangen, und wobei die Auswahl eines Schaltkerns durch die gleichzeitige Anwendung von Signalimpulsen in den Eingangsspulen derjenigen Magnetverstärker erfolgt,

Anmelder:

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

Vertreter: Dr.-Ing. F.Mayer, Patentanwalt,
Berlin-Dahlem, Hüttenweg 15

Joseph Douglas Lawrence jun.,

Oreland, Pa. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

welche die entsprechenden Zeilen und Spalten, in denen die Magnetkerne liegen, steuern.

Die Koinzidenzschaltmatrix nach der Erfindung weist vorzugsweise eine Anzahl horizontaler Leitungen und eine Anzahl vertikaler Leitungen auf, in deren Kreuzungspunkten jeweils ein magnetischer Kern liegt, wobei jede Leitung für sich einen Serienkreis bildet und jeweils in ihrer Reihe auf jedem Kern eine Magnetisierungswicklung enthält, und jeder Kern noch eine Vormagnetisierungswicklung trägt.

Gemäß einem weiteren Erfmdungsgedanken besitzt jeder Magnetverstärker einen Kern, auf den eine Ausgangsspule, gegebenenfalls mit einem Gleichrichter in Reihe mit der dazugehörigen vertikalen Leitung, bzw. eine Ausgangsspule, gegebenenfalls mit einem Gleichrichter in Reihe mit der dazugehörigen horizontalen Leitung angeordnet ist.

Der durch die Erfindung erzielte technische Fortschritt besteht darin, daß man mit der Koinzidenz- schaltmatrix nach der Erfindung erstmalig ein Mittel in die Hand bekommt, das Treiben und Synchronisieren in Form einer kombinierten Wirkung zu erzielen, wie sie bei Koinzidenzschaltmatrizes angestrebt wird, bei denen diese Wirkung von einem einzigen Element in Gestalt eines impulsgesteuerten Magnetverstärkers ausgeht. Ein wesentlicher Vorteil der neuen Matrix besteht in der erheblichen Vereinfachung der gesamten Stromkreisanordnungen und in der besseren und vorteilhafteren Wirkung der neuen Schaltung. Beim Erfindungsgegenstand entfällt ferner die Anwendung von Vakuumröhren, die bekanntlich immer noch gelegentlich ausfallen, und außerdem

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erhält man mit dem Erfindungsgegenstand tatsächlich eine absolut genaue Synchronisierung der Treibeffekte.

In der nun folgenden Beschreibung soll die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Koinzidenzschaltmatrix nach der Erfindung dargestellt ist, im einzelnen näher erläutert werden. In der Zeichnung ist

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes;

Fig. 2 zeigt einen der Kerne mit seinen Wicklungen;

Fig. 3 ist eine Hysteresisschleife des Kernmaterials des Kerns von Fig. 2,

Fig. 4 eine Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Wechselströme quadratischer Wellenform der Generatoren PP-I und PPI der Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Anzahl horizontaler Leitungen H und eine Anzahl vertikaler Leitungen V wiedergegeben. An jedem Kreuzungspunkt befindet sich ein Kern 10. Jede horizontale Leitung bildet einen Serienkreis und enthält in jeder horizontalen Reihe auf jedem Kern 10 eine Spule (Wicklung) H. In ähnlicher Weise stellt jede vertikale Leitung einen Serienkreis dar und enthält in jeder vertikalen Reihe auf jedem Kern 10 eine Spule (Wicklung) V. Außerdem trägt jeder Kern eine Vormagnetisierungswicklung B, und die Vormagnetisierungswicklungen sind alle miteinander und mit einer Vormagnetisierungsstromquelle 29 in Reihe geschaltet. Eine Ausgangswicklung O auf jedem Kern kann einen Gleichrichter in Reihenschaltung mit der Stromquelle aufweisen, wenn Ausgangssignale nur in einer Richtung gewünscht werden; d. h., der Gleichrichter 28 kann natürlich auch weggelassen werden.

Jede vertikale Leitung besitzt einen Magnetverstärker, die alle schematisch dargestellt sind, aber nur einer ist mit Bezugsziffern versehen. Die zu diesem Magnetverstärker gegebenen Erläuterungen gelten für sämtliche Magnetverstärker. Die Ausgangsspule 11 des Magnetverstärkers liegt in Reihe mit der zugehörigen vertikalen Leitung und ist auf einen Kern gewickelt, dessen Material eine im wesentlichen rechteckige Hysteresisschleife besitzt. Die Erregerwicklung 12 auf diesem Kern liegt in Reihe mit der Stromquelle PP-I, die einen Wechselstrom quadratischer Kurvenform erzeugt, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist. Ferner ist noch eine Signalwicklung 13 vorhanden, die in Reihe mit der Stromquelle PP-2 liegt, die ebenfalls einen Wechselstrom quadratischer Kurvenform liefert.

Wie Fig. 1 und 4 zeigen, durchläuft die Wechselstromkurve PP-2 die positiven Halbwellen immer dann, wenn die Wechselstromkurve PP-I die negativen Halbwellen durchläuft. Da aber noch ein Gleichrichter 27 vorhanden ist, so können nur die positiven Halbwellen der Stromquelle PP-2 durch die Wicklung 13 fließen. Sollte der Wunsch bestehen, die zweite vertikale Leitung für Schaltzwecke auszuwählen, so wird das obere oder freie Ende der Wicklung 13 über irgendeinen geeigneten Schalter oder einen anderen elektrischen Stromkreis geerdet. Dies bewirkt, daß die nächste positive Halbwelle der Stromquelle PP-2 einen Strom durch die Spule 13 fließen läßt. Hierauf kommt der Kern 9 auf negative Remanenz. Während der nächsten positiven Halbwelle der Stromquelle PP-I fließt ein positiver Stromimpuls durch die Spule 12 und bringt den Kern wieder auf positive Remanenz. Dieser Vorgang bewirkt eine rasche Änderung des Flusses in dem Kern 9 und dieser induziert infolgedessen eine Spannung in der Wicklung 11. Diese Spannung hat die richtige PoIarität, um einen Strom durch den Gleichrichter 26 in die zu der vertikalen Leitung gehörigen Wicklungen fließen zu lassen, die sich auf jedem Kern 10 der zweiten vertikalen Reihe von Kernen befindet. Wie bereits erwähnt, genügt dieser Vorgang allein nicht,

ίο Spannungen in den Ausgangswicklungen O der Kerne 10 der zweiten vertikalen Reihe von Kernen zu induzieren. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß der Vormagnetisierungsstrom durch die Vormagnetisierungsspulen B diesen Kern nicht nur negativ gesättigt hat, sondern ihm eine sehr große negative Vormagnetisierung von der durch den Vektor 30 in Fig. 3 dargestellten Größe gegeben hat. Der die Vertikalwicklungen V auf den Kernen durchfließende Strom kompensiert genau die große negative Vor-

zo spannung 30 und bringt die Kerne 10 auf negative Remanenz zurück. Dieser Vorgang induziert aber noch keine Spannung in den Ausgangswicklungen O, weil die Flußänderung sehr klein ist, wenn der Kern von negativer Sättigung auf negative Remanenz übergeht, wie dies hier der Fall wäre. Daraus folgt, daß sämtliche Kerne 10 der ausgewählten vertikalen Reihe auf negativer Remanenz sind, ausgenommen denjenigen Kern, der in der ausgewählten horizontalen Reihe liegt. Unter der Annahme, daß die fünfte horizontale Reihe von oben die ausgewählte Reihe ist, hat diese eine Eingangsspule 16 in Reihe mit der Stromquelle PP-2. Dazu gehört die Ausgangsspule 14 in Reihe mit dem Gleichrichter 17, der auch mit der fünften horizontalen Leitung in Reihe liegt. Die Magnetisierungswicklung 15 liegt in Reihe mit der Stromquelle PP-I. Wäre die Spule 16 entweder über einen einfachen Schalter oder irgendeinen Bestandteil einer elektrischen Einrichtung geerdet, und würde diese Erdung ungefähr im gleichen Zeitpunkt erfolgen, in dem das freie Ende der Wicklung 13 geerdet wird, so fließt die gleiche positive Welle der Stromquelle PP-2, welche den Kern 9 ummagnetisiert, auch durch die Spule 16 und bringt den Kern 25 auf negative Remanenz zurück. Die nächste positive Halbwelle der Stromquelle PP-I fließt durch die Spule 15 und bringt den Kern 25 auf positive Remanenz zurück, woraus sich eine sehr große Flußänderung in dem Kern 25 und damit eine große induzierte Spannung in der Spule 15 ergibt. Diese Spannung hat die richtige Richtung, um einen Strom durch den Gleichrichter 17 zu treiben und damit auch durch die fünfte horizontale Leitung mit allen Spulen H auf den Kernen 10 dieser horizontalen Reihe. Infolgedessen entfallen auch auf den besonderen Kern 23, der zufällig sowohl in der ausgewählten vertikalen Reihe als auch in der ausgewählten horizontalen Reihe liegt, Ströme, welche die Spulen # und V durchfließen, und da beide Ströme im wesentlichen gleich groß und entgegengesetzt dem Vormagnetisierungsstrom in Spule B gerichtet sind, ist der Vormagnetisierungsstrom mehr als kompensiert und der Kern wird plötzlich auf positive Sättigung gebracht. Beim Durchgang von negativer zu positiver Sättigung geht er durch einen ungesättigten Teil der Hysteresisschleife hindurch; infolgedessen entsteht eine sehr rasche Flußänderung, die eine hohe Ausgangsspannung in der Ausgangsspule O induziert. Die Kerne 9, 10 und 25 sollten ebenso wie alle an-

deren Kerne vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise aus irgendeinem bekannten Material bestehen, das eine im wesentlichen rechteckige Hysteresisschleife ergibt.

Zusammenfassend ist zu sagen, daß selbstverständlieh ein Ausgangssignal von irgendeiner beliebigen gewünschten Ausgangsspule O von den Erregereingängen der Magnetverstärker erzeugt werden kann, die gerade die zugehörigen horizontalen und vertikalen Leitungen speisen, die sich an dem Kern für die ausgewählte Ausgangswicklung O kreuzen.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Koinzidenzschaltmatrix mit einer Mehrzahl von Magnetkernen in einer Matrixschaltung, die je aus magnetischem Werkstoff mit stabilen Remanenzeigenschaften bestehen, in einer bestimmten Richtung vormagnetisiert werden sowie eine Ausgangswicklung und eine Mehrzahl von Eingangswicklungen tragen, wobei eine erste und zweite Gruppe von Magnetverstärkern vorgesehen ist, die mit den einzelnen Eingangswicklungen in den Zeilen und Spalten der Matrixanordnung verbunden sind, um den Kernen eine magnetisierende Kraftwirkung entgegen der Richtung der Vormagnetisierung zu geben, und wobei jeder Magnetverstärker mindestens eine Eingangswicklung und eine Leistungswicklung trägt, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit allen Leistungswicklungen (12, 15) verbundene Impulsquelle (FP-I) alle Verstärker gleichzeitig speist, wobei eine Quelle (PP-2) für Signalimpulse und Signalmittel zur wahlweisen Zuführung der Signalimpulse zu den Eingangswicklungen (13, 16) der Magnetverstärker (9, 25) vorgesehen sind, derart, daß Signalimpulse selektiv, aber gleichzeitig in ausgewählte Magnetverstärker gelangen, und wobei die Auswahl eines Schaltkerns durch die gleichzeitige Anwendung von Signalimpulsen in den Eingangsspulen derjenigen Magnetverstärker erfolgt, welche die entsprechenden Zeilen und Spalten, in denen die Magnetkerne liegen, steuern.

2. Koinzidenzschaltmatrix nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Anzahl horizontaler Leitungen (H) und eine Anzahl vertikaler Leitungen (V), in deren Kreuzungspunkten jeweils ein magnetischer Kern (z. B. 10 oder 23) liegt, wobei jede Leitung für sich einen Serienkreis bildet und jeweils in ihrer Reihe auf jedem Kern eine Magnetisierungswicklung enthält und jeder Kern noch eine Vormagnetisierungswicklung (B) trägt.

3. Koinzidenzschaltmatrix nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Magnetverstärker einen Kern besitzt, auf dem eine Ausgangsspule (11) gegebenenfalls mit einem Gleichrichter (26) in Reihe mit der dazugehörigen vertikalen Leitung (F) bzw. eine Ausgangsspule (14) gegebenenfalls mit einem Gleichrichter (17) in Reihe mit der dazugehörigen horizontalen Leitung (H) angeordnet ist.

4. Koinzidenzschaltmatrix nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Vormagnetisierungswicklungen (B) der Kerne miteinander und mit einer Vormagnetisierungsstromquelle (29) in Reihe geschaltet sind.

5. Koinzidenzschaltmatrix nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch Signalwicklungen (13, 16), die in Reihe mit einem Gleichrichter (27, 24) liegen und aus einer Stromquelle (PP-2) gespeist werden, die einen Wechselstrom quadratischer Kurvenform liefert.

6. Koinzidenzschaltmatrix nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Auswahl eines der Magnetverstärker das obere freie Ende der zugehörigen Signalwicklung geerdet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 776 419, 2 729 755,
734 187;

»RC A Review«, 1952, Heft 2, S. 183 bis 201;
»Electronics«, 1953, H. April, S. 146 bis 149;
»Electronics«, 1956, Juli, S. 138 und 139;
»Proc. of the I. R. Ε.«, Mai 1955, S. 570 bis 584.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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