DE1256259B - Leseschaltung fuer Speichermatrix - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

GlIc

Deutsche Kl.: 21 al - 37/60

Nummer: 1 256 259

Aktenzeichen: N 22801IX c/21 al

Anmeldetag: 23. Februar 1963

Auslegetag: 14. Dezember 1967

Die Erfindung betrifft eine Leseschaltung für ein magnetisches Speichersystem mit einem Verstärker.

Die Ausgangssignale einer magnetischen Speichermatrix enthalten nicht nur die die gelesenen Ziffern darstellenden Impulse, sondern auch Störimpulse, die durch die zur Steuerung des Arbeitens einer Speicheranordnung verwendeten Lese-, Schreib- und Einschaltsignale erzeugt werden. Darüber hinaus treten an den Ausgangsleitern, d. h. an den entsprechenden Klemmen der Leseleiter der Speicheranordnung, infolge der kapazitiven Kopplung zwischen dem Leseleiter und anderen mit den einzelnen Elementen der Speicheranordnung gekoppelten Leitern Spannungsschwankungen auf. Es ist deshalb die Aufgabe des Leseverstärkers, in einem Speichersystem die Störsignale zu unterdrücken und die eigentlichen Lesesignale zu übertragen und zu verstärken.

Ist die minimale Spannungsdifferenz zwischen den an den Leseverstärker angelegten hohen und niedrigen Lesesignalen genügend groß, dann ist es möglieh, einen gleichstromgekoppelten Verstärker als Leseverstärker zu verwenden, der auch bei hohen Impulsfrequenzen eine gute Verstärkungsstabilität besitzt. Bei den Speicherelementen der meisten Speicheranordnungen ist diese minimale Differenz der Ausgangsspannung zwischen hohen und niedrigen Signalen jedoch relativ gering, so daß ein reiner gleichstromgekoppelter Verstärker nicht verwendet werden kann. Wird jedoch andererseits zur Verstärkung der Lesesignale ein wechselstromgekoppelter Verstärker verwendet, dann muß die Zeitkonstante der kapazitiven bzw. induktiven Kopplungselemente genügend groß bemessen sein, um eine Verzerrung der Lesesignale zu vermeiden. Dies hat jedoch eine wesentlich geringere Frequenzempfindlichkeit des Verstärkers zur Folge, wodurch die Operationsgeschwindigkeit bzw. die Zykluszeit der diesem Leseverstärker zugeordneten Speicheranordnung wesentlich herabgesetzt wird.

In vielen Fällen beträgt das auf dem Leseleiter erzeugte Störsignal das Vielfache des an den Leseverstärker angelegten eigentlichen Lesesignals. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Leseleiter mit einer großen Anzahl von Speicherelementen in einer großen Speicheranordnung gekoppelt ist. In diesem Fall ist es erforderlich, die auf dem Leseleiter auftretenden Signale vor dem Anlegen an den Leseverstärker in ihrer Amplitude zu begrenzen. Durch das Einschalten eines Signalbegrenzers zwischen dem Leseleiter und dem Leseverstärker wird jedoch die Eingangsimpedanz des Verstärkers wesentlich herabgesetzt, wodurch die Speicher-Leseschaltung für Speichermatrix

Anmelder:

The National Cash Register Company,

Dayton, Ohio (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. A. Stappert, Rechtsanwalt,

Düsseldorf, Feldstr. 80

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 26. Februar 1962
(175 494)

elemente stark belastet werden. Um die unerwünschten Störsignale zu unterdrücken, wurden auch schon die verschiedensten Kopplungsmöglichkeiten des Leseleiters mit den Speicherelementen vorgeschlagen. Es wird darauf hingewiesen, daß der Leseverstärker sich innerhalb kürzester Zeit »regenerieren« muß, um sofort nach Auftreten eines Störsignals für die Aufnahme des eigentlichen Lesesignals bereit zu sein, da eine vollständige Unterdrückung der Störsignale in den Leseleitern nicht erreichbar ist. Es besteht die Möglichkeit, daß der Verstärker durch ein Störsignal, das wesentlich stärker als das eigentliche Lesesignal ist, kurz vor dem Auftreten des gewünschten Lesesignals derart übersteuert wird, daß sich der Verstärker in der noch zur Verfügung stehenden Zeit nicht regenerieren kann, um das Lesesignal einwandfrei zu übertragen und zu verstärken. Infolge der verschiedenen, der Störunterdrückung dienenden Kopplungsmuster des Leseleiters ist es erforderlich, daß der Leseverstärker sowohl für die Übertragung positiver als auch negativer Signale ausgelegt ist.

Es ist bereits eine Schaltung bekannt, durch die die genannten Schwierigkeiten dadurch beseitigt werden, daß eine Ausblendung der Lesesignale erfolgt, bevor diese an die erste Verstärker- und Gleichrichterstufe angelegt werden. Diese Schaltung hat jedoch den Nachteil, daß die in der Ausblendstufe erzeugten Störsignale zusammen mit den Lesesignalen verstärkt werden. Diese bekannte Schaltung kann deshalb nur dort verwendet werden, wo die Lesesignale eine bestimmte Mindestamplitude aufweisen. Bei sehr schnell arbeitenden, beispielsweise mit dünnen magnetischen Schichten ausgestatteten

709 708/276

3 4

Speichern beträgt die Amplitude der Lesesignale nur der dargestellten Speicheranordnung können 2/ Wör-

wenige Millivolt. Diese schwachen Signale können ter mit jeweils i Bits gespeichert werden. Die jeweils

von den Ausblendstörsignalen nicht zuverlässig unter- zu dem gleichen Wort gehörenden Speicherelemente

schieden werden. sind jeweils mit dem gleichen Lese-Schreib-Treiber-

Durch die Erfindung werden die eingangs ge- 5 leiter der Lese-Schreib-Treiberleitergruppe R₁ bis

nannten Schwierigkeiten beseitigt, ohne daß der der R_äi gekoppelt, während jeweils mit den gleichen

zuletzt genannten bekannten Schaltung anhaftende Bitstellen aller Wortelementgruppen der gleiche

Nachteil" auftritt. Demzufolge betrifft die Erfindung Zifferneinschalt-Treiberleiter E₁ bis E₁ gekoppelt ist.

eine Leseschaltung für ein magnetisches Speicher- Jedem Zifferneinschalt-Treiberleiter ist ein eigener

system mit einem Verstärker, an den die Lesesignale io Leseleiter und ein Leseverstärker zugeordnet. In

angelegt werden, und einem mit diesem Verstärker Fig. 1 sind lediglich der Leseverstärker und ent-

über "Wechselstromkopplungselemente gekoppelte sprechende Leseleiter für den Zifferneinschalt-

Auswerteschaltung. Das erfindungsgemäße Merkmal Treiberleiter E₁ gezeigt, doch sind selbstverständlich

besteht darin, daß die genannten Kopplungselemente für jeden der Zifferneinschalt-Treiberleiter E₂ bis E₁

mit einer vor dem Auftreten eines Lesesignals wirk- 15 (im folgenden kurz Einschalttreiberleiter genannt)

sam werdenden Regenerierschaltung verbunden sind. ähnliche Leseverstärker vorgesehen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines In Fig. 2 sind verschiedene Signalformen gezeigt,

Ausführungsbeispiels und der Zeichnungen näher die in den verschiedenen Leitern der Speichermatrix

erläutert. In den Zeichnungen zeigt auftreten: Der in einem ausgewählten der Treiber-

Fig. 1 ein Blockschaltbild des mit der Speicher- 20 leiterR₁ bis i?_2;- angelegte Lese-Schreib-Strom I^_w,

anordnung verbundenen Leseverstärkers, der an einen ausgewählten der Einschalttreiberleiter

Fig. 2 ein Zeitdiagramm, aus dem die verschie- E₁ bis E₁ angelegte Zifferneinschaltstrom I_n (im

denen in der Speicheranordnung auftretenden Signal- folgenden kurz Einschaltstrom genannt) und ein in

formen ersichtlich sind, dem betreffenden Leseleiter auftretender Strom /_s.

Fig. 3 ein Schaltbild der Vorverstärkerstufe mit 35 Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird während der Lese-

der Begrenzungsschaltung, phase R ein positiver und während der Schreibphase

Fig. 4 ein Schaltbild der Hauptverstärkerstufe mit W ein negativer Stromimpuls I_m an den ausgewähl-

der Regenerierschaltung und ten Treiberleiter R₁ bis R₂ j angelegt. Der Einschalt-

Fig. 5 ein Schaltbild der Ausblend- und Auswerte- treiberleiter erhält nur dann einen negativen Stromschaltung sowie eines zusätzlichen Verstärkers. 30 impuls I_E, wenn während der Schreibphase W eine

Als Beispiel für eine Speicheranordnung, die zu- »L« eingeschrieben werden soll. Es sei bemerkt, daß sammen mit dem Leseverstärker gemäß der vorlie- während eines Lese-Schreib-Zyklus der Speichergenden Erfindung verwendet wird, sei eine Anord- anordnung nur einer der Lese-Schreib-Treiberleiter nung magnetischer Elemente, wie z. B. Magnetkerne R₁ bis R._2I durch nicht gezeigte Schaltmittel aus- oder dünne magnetische Schichten, genannt, worin 35 gewählt wird.

die Gruppen der entsprechenden magnetischen EIe- In ähnlicher Weise wird in Abhängigkeit von den mente linear auswählbar und wortweise angeordnet während der Schreibphase eines Lese-Schreib-Zyklus sind. Eine Gruppe von Speicherelementen, z. B. eine in eine bestimmte Wortadresse einzuschreibenden Reihe dieser Elemente, ist so angeordnet, daß sie ein Ziffern an die Einschalttreiberleiter E₁ bis E₁ ein gegebenes Wort speichern kann, wobei jedes EIe- 40 Einschaltstrom angelegt oder nicht. Da jedem Lesement ein Bit dieses Wortes speichert. Jedes Speicher- verstärker nur ein Einschalttreiberleiter zugeordnet element dieser Gruppe ist mit einem gemeinsamen ist, tritt beim Anlegen eines Einschaltsignals an einen Lese-Schreib-Treiberleiter gekoppelt. Speicher- der anderen Einschalttreiberleiter ein sehr geringes elemente, die der gleichen Stelle eines Datenwortes oder gar kein Störsignal auf. Es sei jedoch darauf entsprechen, sind mit einem gemeinsamen Ziffern- 45 hingewiesen, daß, wenn ein mit einem Leseleiter geeinschalt-Treiberleiter gekoppelt. Die Magnetkerne koppeltes Speicherelement während eines Operationsbzw, die dünnen magnetischen Schichtelemente sind zyklus ein Lese-Schreib-Signal erhält, alle mit diesem bistabile Vorrichtungen, die durch geeignete Ströme Leseleiter gekoppelten Kerne einen Einschaltimpuls zwischen den beiden Zuständen »0« und »L« um- erhalten.

schaltbar sind. Die einzelnen Speicherelemente be- 50 Die in Fig. 2 gezeigte Signalform/_s des auf finden sich so lange im O-Zustand, bis sie während einem Leseleiter S auftretenden Signals veranschaueines Schreibzyklus in den L-Zustand geschaltet wer- licht ein hohes Nutzsignal (L-Signal), das in dem den. In dem letztgenannten Fall wird ein im L-Zu- Leseleiter erzeugt wird, wenn ein Speicherelement stand befindliches magnetisches Element während während der Lesephase eines Lese-Schreib-Zyklus vom eines Lesezyklus in den O-Zustand zurückgeschaltet, 55 L- in den O-Zustand geschaltet wird, und außerdem wobei ein auf dem Leseleiter erzeugter Impuls das ein niedriges Nutzsignal (O-Signal), das dann in dem Vorhandensein einer »L« in dem abgelesenen Kern Leseleiter erzeugt wird, wenn das Speicherelement angibt. Wird demgegenüber das magnetische Element nicht umgeschaltet wird, d. h., wenn es sich bereits im während eines Schreibzyklus im O-Zustand belassen, O-Zustand befindet. Während der Schreibphase eines dann wird er während eines Lesezyklus nicht um- 60 Lese-Schreib-Zyklus kann jedoch durch das Aufgeschaltet, so daß auch auf dem Leseleiter kein Aus- treten des Impulses auf dem Einschalttreiberleiter gangssignal auftritt. Dadurch wird das Vorhanden- ein Störsignal erzeugt werden, das das Vielfache des sein einer »0« in dem abgelesenen Element angezeigt. eigentlichen Lesesignals beträgt. Dies ist insbesondere

In der folgenden allgemeinen Beschreibung der dann der Fall, wenn jedem Leseleiter eine Vielzahl Erfindung wird auf F i g. 1 Bezug genommen, in der 65 von Speicherelementen zugeordnet ist, da der Leseein Teil einer Magnetkernspeichermatrix veranschau- leiter mit dem entsprechen Einschaltleiter über jedes licht ist, bei der in der Wortrichtung (Spalte) jeweils der Speicherelemente gekoppelt ist. Um die Einnur drei Speicherelemente dargestellt sind. Mittels schaltstörsignale zu vermindern, ist der Leseleiter

derart mit den Speicherelementen gekoppelt, daß sich die Störsignale gegenseitig zumindest teilweise aufheben, und zwar ist der Leseleiter durch jedes zweite Speicherelement in der einen Richtung und durch die restlichen Speicherelemente in der anderen Richtung durchgeführt. Eine solche der Störunterdrückung dienende Leseleiteranordnung ist in Fig. 1 dargestellt, und zwar für die Leseleiter der auf den Lese-Schreib-Treiberleitem R₁ bis Rj und R^₁ bis R₂1 befindlichen Speicherelemente. Eine vollständige Störunterdrückung kann jedoch nicht erreicht werden, da die einzelnen Speicherelemente nicht vollkommen gleich sind; bei einer größer werdenden Anzahl der mit einem Einschalttreiberleiter gekoppelten Speicherelemente steigt die Störspannung an. Aus diesem Grund müssen für sehr große Speicher zusätzliche Maßnahmen für die Störunterdrückung ergriffen werden.

Um eine weitere Verminderung der Einschaltstörsignale zu erreichen, sind die mit einem Einschalttreiberleiter gekoppelten Speicherelemente in zwei Gruppen geteilt, von denen jede einen eigenen Leseleiter besitzt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die mit dem Einschalttreiberleiter E₁ gekoppelten Speicherelemente in zwei Gruppen geteilt. Die diesen beiden Gruppen zugeordneten Leseleiter S₁ und S₀ sind so mit den Vorverstärkern des Lesesystems gekoppelt, daß die Störsignale auf den beiden Leseleitern einander entgegenwirken, wodurch eine weitere Verminderung der Einschaltstörsignale erreicht wird. Es sei darauf hingewiesen, daß durch diese weitere Anwendung zur Störsignalverminderung das Ablesen der eigentlichen Lesesignale nicht beeinträchtigt wird, da während eines Lese-Schreib-Zyklus nicht mehr als ein Speicherelement auf dem Einschalttreiberleiter E₁ umgeschaltet wird. Es sei auch noch bemerkt, daß dann, wenn die Anzahl der mit einem Einschalttreiberleiter gekoppelten Speicherelemente sehr hoch ist, diese Speicherelemente auch in mehr als zwei Gruppen eingeteilt werden können, denen jeweils ein Leseleiter in der oben beschriebenen, die Störunterdrückung bewirkenden Weise zugeordnet ist.

Außer der induktiven Kopplung zwischen dem Leseleiter und dem Einschalttreiberleiter besteht auch noch eine kapazitive Kopplung, die starke Störsignale auf dem Leseleiter zur Folge hat. Diese Störsignale müssen durch den Leseverstärker unterdrückt werden. Bei einem richtig angeordneten Leseleiter, bei dem die kapazitive Kopplung zwischen dem Leseleiter und dem Einschalttreiberleiter in beiden Richtungen etwa die gleiche ist, was zutrifft, wenn jeweils jedes zweite Speicherelement in umgekehrter Richtung mit dem Leseleiter gekoppelt ist, sind die durch die kapazitive Kopplung erzeugten Störpotentiale an beiden Leseleiterklemmen gleich groß, so daß das Nutzsignal der Spannungsdifferenz an beiden Klemmen entspricht. Um eine gemeinsame Störunterdrückung zu erreichen, sind die Leseleiter S₁ und S₂ mit dem Leseverstärker über Übertrager 10 bzw. Il derart gekoppelt, daß nur die Spannungsdifferenz an den Primärwicklungen derselben zu den Vorverstärkern 113 und 114 und anschließend zu der Begrenzerschaltung 115 übertragen wird. Die Polung der Wicklungen der beiden Übertrager 10 und 11 ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, entgegengesetzt gewählt, wodurch die Störverminderung für eine große Anzahl von mit einem Einschalttreiberleiter gekoppelten Speicherelementen in der oben beschriebenen Weise erreicht wird.

Obwohl durch die obengenannte Kopplungsweise der magnetischen Elemente die Einschaltstörsignale vermindert werden, sind solche Störsignale, wenn auch wesentlich vermindert, trotzdem noch vorhanden. Läßt man diese Störsignale den Leseverstärker unvermindert passieren, dann wird dieser Verstärker kurzzeitig blockiert, so daß unmittelbar

ίο darauffolgende Signale verzerrt übertragen werden. Es hat sich deshalb als zweckmäßig erwiesen, zwischen dem Leseleiter und dem Leseverstärker eine Begrenzungsschaltung vorzusehen, um zu verhindern, daß übermäßig starke Störsignale den Leseverstärker erreichen. Eine Signalbegrenzung kann jedoch nicht an der Lesewicklung durchgeführt werden, da, wie schon erwähnt, an dieser Stelle eine Begrenzungsschaltung die Eingangsimpedanz des Leseverstärkers vermindern würde, was eine zu starke Belastung der Speicherelemente zur Folge hätte. Bei der vorliegenden Erfindung ist allen Leseleitern jeweils ein getrennter Vorverstärker zugeordnet, und die Begrenzungsschaltung 115 kann somit zwischen dem gemeinsamen Ausgang der Vorverstärker 113 und 114 und die Hauptverstärkerstufe 111, wie aus Fig. 1 ersichtlich, eingeschaltet werden, wobei die Vorverstärker so ausgelegt sind, daß die Einschaltstörsignale ohne Verzerrung übertragen werden. Die Schaltungen der in der Vorverstärkerstufe 110 enthaltenen Vorverstärker 113 und 114 und der Begrenzungsschaltung 115 sind in Fig. 3 gezeigt und werden weiter unten näher beschrieben.

Infolge der besonderen Durchführungsart des Leseleiters durch die Speicherelemente erzeugt das eine Speicherelement ein positives Ausgangssignal, während ein benachbartes Element ein negatives Ausgangssignal auf dem Leseleiter erzeugt. Die Hauptverstärkerstufe muß deshalb so aufgebaut sein, daß sie bipolare Impulse aufnehmen und entsprechende unipolare Impulse abgeben kann. Auch die Vorverstärker und die Begrenzungsschaltung müssen für die Aufnahme und Übertragung bipolarer Impulse von dem Leseleiter geeignet sein, wobei die Begrenzungsschaltung sowohl die Amplitude der positiven als auch der negativen Impulse begrenzen muß. Um diese bipolaren Impulse ohne übermäßige Verzerrung gleichrichten und verstärken zu können, ist in der Hauptverstärkerstufe ein Phasenteiler 116 vorgesehen, der für jeden ankommenden Impuls eine positive und eine negative Phase liefert. Diese beiden Phasen werden durch Hauptverstärker 117 und 118 unabhängig voneinander verstärkt und dem Diodensummiernetzwerk einer Schwellenwertgleichrichterschaltung 120 zugeführt, so daß nur die verstärkten positiven Impulse der Auswerteschaltung 112 zugeführt werden.

Um sicherzustellen, daß sich die Hauptverstärker von einem vorangehenden Störsignal vor der Aufnahme eines Lesesignals möglichst schnell regenerieren, müssen die Hauptverstärker so dimensioniert sein, daß die Kopplungsschaltungen zwischen den Hauptverstärkern und der Schwellenwertgleichrichterschaltung eine möglichst kleine Zeitkonstante besitzen. Andererseits ist es jedoch auch erforderlich, daß die Kopplungsschaltungen im Vergleich zur Länge der zu übertragenen Impulse eine relativ große Zeitkonstante besitzen, um Verzerrungen der Impulse, die durch Ausgleichsschwingungen zu Be-

ginn und am Ende des Impulses entstehen könnten, zu vermindern. Obwohl es im Bereich der vorliegenden Erfindung liegt, daß die Hauptverstärker induktiv mit der Schwellenwertgleichrichterschaltung gekoppelt sind, wobei die Regenerierung der Hauptverstärker dadurch beschleunigt wird, daß Signale an eine sehr hohe Impedanz angelegt werden und den Belastungskreis in der Regenerationsperiode öffnen, kann dies jedoch zu hohen Spannungsschwingungen der Hauptverstärker und zu hohen Leistungsverlusten führen. Besteht andererseits eine kapazitive Kopplung zwischen den Hauptverstärkern und der Schwellenwertgleichrichterschaltung, dann kann die Regenerierung der Hauptverstärker dadurch beschleunigt werden, daß dem Kondensator eine niedrige Impedanz zugeschaltet wird. Aus diesem Grund wird als Kopplungsnetzwerk zwischen den Hauptverstärkern 117 und 118 und der Schwellenwertgleichrichterschaltung 120 der Hauptverstärkerstufe 111 vorzugsweise eine kapazitive Kopplung gewählt. Die Regenierung vor dem Auftreten eines Lesesignals wird durch Kurzschließen der Kopplungsnetzwerke erreicht, so daß sich diese über die Ausgangsimpedanz der zugehörigen Hauptverstärker entladen können. Die Hauptverstärker und die Kopplungsnetzwerke ebenso wie die Schwellenwertgleichrichterschaltung und die Regenerierschaltung 119 sind in Fig. 4 dargestellt und werden weiter unten näher beschrieben.

Nach der Gleichrichtung der bipolaren Impulse durch die Phasenteilung und das Diodensummiernetzwerk wird das entstehende unipolare Signal an die Auswerteschaltung 123 angelegt, die durch eine empfindliche Spannungsvergleichsschaltung gebildet wird, die von der Hauptverstärkerstufe durch eine Torschaltung 121 getrennt ist. Die verwendete Torschaltung 121 besteht aus einem Pufferverstärker, dessen Ausgangsklemme außer während eines kurzen Ausblendezeitintervalls mit einer negativen Spannung vorgespannt ist. Diese den Leseverstärker vervollständigenden Schaltungen sind in der Baugruppe 112 der Fig. 1 allgemein dargestellt, und ein spezielles Ausführungsbeispiel der Torschaltung 121 (Pufferverstärker), der Ausblendschaltung 122 und der Auswerteschaltung 123 (Sperrschwinger) sind in Fig. 5 veranschaulicht und werden später im einzelnen beschrieben. Die Leseverstärkerregenerierimpulse V_K und die Leseverstärkerausblendimpulse V_s sind in Fig. 2 in ihrer Beziehung zu dem während eines Lese-Schreib-Zyklus in dem Leseleiter auftretenden Lesesignal I_s angezeigt.

Spezielle Ausführungsbeispiele der entsprechenden Stufen bzw. Baugruppen des Leseverstärkers gemäß der Erfindung werden im folgenden an Hand der Fig. 3, 4 und 5 näher beschrieben.

Wie aus dem Block A der Fig. 3 ersichtlich, liegen die Leseleiter S₁ und S₂ an den Primärwicklungen der Übertrager 10 und 11. Die in den Sekundärwicklungen dieser Übertrager erzeugten Signale werden an die Basis jeweils eines npn-Transistors 12 bzw. 13 angelegt. Obwohl die Induktivität des Übertragers so bemessen ist, daß nur eine niedrige Frequenzwiedergabe erreicht wird, wird die Übertragerkopplungskapazität so vermindert, daß eine maximale Unterdrückung der Spannungsausschläge auf dem entsprechenden Leseleiter erzielt wird. Die Werte der Widerstände 14, 15 und 16 werden in Übereinstimmung mit der Eingangsimpedanz und der erforderlichen Frequenzwiedergabe der Vorverstärker gewählt, und die Kollektorspannungen der Transistoren 12 und 13 werden durch ein Potentiometer 17 eingestellt.

Die Vorverstärker verstärken das Ausgangssignal der Speicherelemente auf einen Spannungspegel, um eine zuverlässige Beschneidung dieser Signale am Kollektor der entsprechenden Vorverstärkertransistoren zu erreichen. In der Begrenzungsschaltung des Blockes B wird die Spannung an den Kollektoren der Vorverstärker durch die Begrenzungsdioden 21 und 22, die mit einer negativen Spannung einerseits und einer positiven Spannung andererseits verbunden sind, begrenzt. Die Begrenzungsspannungen werden durch eine temperaturunabhängige Zenerdiode 23 erzeugt, deren Vorspannungsschaltung einen npn-Transistor24 enthält. Der Vorspannungskreis verläuft vom Kollektor des Transistors 24 über den Widerstand 25 und die Zenerdiode 23 zu der + 15-V-Klemme einer Spannungsquelle. Dieser Stromkreis dient dazu, der Zenerdiode 23 eine Durchbruchsspannung zuzuführen, so daß die konstante Spannung am Widerstand 25 auch die Serienschaltung der beiden Kondensatoren 26 und 27, deren gemeinsamer Verbindungspunkt an der + 15-V-Klemme liegt, gelangt.

Nach der Begrenzung werden die Lesesignale zu der Hauptverstärkerstufe übertragen, die nun im folgenden an Hand der Fig. 4 näher beschrieben wird. Wie aus den obigen Ausführungen hervorgeht, werden der Hauptverstärkerstufe bipolare Impulse zugeführt, um diese zu verstärken und gleichzurichten, so daß diese ein unipolares Ausgangssignal mit einer minimalen Verzerrung liefert. Die ankommenden bipolaren Impulse werden zunächst einem Phasenteiler zugeführt, wonach jede Phase getrennt verstärkt und anschließend einem Diodensummiernetzwerk zugeführt wird. Wie aus Block C der Fig. 4 ersichtlich, werden die von den Vorverstärkern und der Begrenzungsschaltung der Fig. 3 kommenden Signale an die Basis des npn-Transistors 30, der zusammen mit einem weiteren npn-Transistor 31 einen Differentialverstärker bildet, angelegt. Das Potentiometer 32 dient zum Einstellen der Verstärkung dieses Differentialverstärkers. Wird der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 30 ein positives Signal zugeführt, dann entspricht die Änderung des Kollektor-Emitter-Stroms dieses Transistors der entgegengesetzten Änderung des Kollektor-Emitter-Stroms des Transistors 31, dessen Basis geerdet ist. Die Kollektoren der beiden Transistoren 30 und 31 sind über die Kondensatoren 33 und 34 mit zwei die Hauptverstärker darstellenden Rückkopplungsverstärkern gekoppelt.

Infolge der erforderlichen kurzen Regenerierungszeit des Ausgangskopplungsnetzwerks sind die beiden Hauptverstärker, wie in BlockD der Fig. 4 gezeigt, jeweils mit einem Serien-Parallelrückkopplungskreis ausgestattet, der eine niedrige Ausgangsimpedanz zur Folge hat. Die von dem in Block C gezeigten Phasenteiler gelieferten Signale werden an die Basen der pnp-Transistoren 40 und 41 angelegt, deren Kollektoren direkt mit den Basen der Transistoren 42 und 43 gekoppelt sind. Über Widerstände 44 und 45 sind die Kollektoren der Transistoren 42 bzw. 43 an die Emitter der Transistoren 40 bzw. 41 rückgekoppelt, während die Kollektorausgänge der Transistoren 42 und 43 über Kondensatoren 50 bzw. 51 mit

9 ίο

einer Schwellenwertgleichrichterschaltung gekoppelt 0,1 ,usec, wodurch ermöglicht wird, daß der etwa

sind. 0,3 usec dauernde Regenerierimpuls nach dem Auf-

Nach der Verstärkung werden die von den beiden treten eines Störimpulses, jedoch vor dem Auftreten

Hauptverstärkern kommenden Signale über die Dioden eines Lesesignals erscheint.

52 zusammengefaßt (Block E in Fig. 4) und gelan- 5 Nachdem das Lesesignal gleichgerichtet wurde,

gen an den Verbindungspunkt 53, der über die wird es über den Pufferverstärker in Block G (Fig. 5)

Diode 55 mit dem Spannungspegel an der Klemme zu der Auswerteschaltung übertragen. Der Pufferver-

64 in Block F, auf den die verstärkten Signale be- stärker hat die Aufgabe, die Rückkopplungsverstär-

grenzt werden sollen, verbunden ist. Der Phasen- ker von der Ausblendschaltung zu trennen und be-

teiler in Block C, die Rückkopplungsverstärker in io steht aus einer doppelten Emitterfolgeschaltung, die

Block D und die Summierdiodenschaltung in Block aus den pnp-Transistoren 70 und 71 gebildet wird.

E bilden somit einen Vollweggleichrichter. : Das vom Verbindungspunkt 53 der Schwellenwert-

Wie im vorangegangenen bereits erwähnt, treten gleichrichterschaltung kommende Signal wird an die

die verstärkten, an die Auswerteschaltung anzulegen- Basis des Transistors 70 angelegt, dessen Emitter mit

den Signale kurz nach dem Auftreten der Einschalt- 15 der Basis des Transistors 71 verbunden ist. Am Emit-

störsignale auf, die an den Kopplungskondensatoren ' ter dieses Transistors 71 wird das verstärkte Signal

50 und 51, deren Kapazität so bemessen ist, daß sie abgenommen.

Komponenten dieses Signals mit niedriger Frequenz Während der Ausblendzeitspanne wird dieses

durchlassen, eine erhebliche Gleichspannungspegel- Signal über die Diode 72 zu der Auswerteschaltung

verschiebung verursachen. Um eine solche Span^- 20 übertragen, die, wie aus Block H in F i g. 5 ersicht-

nungsverschiebung zu verhindern, müssen die Kon- lieh, aus einem Sperrschwinger besteht. Der Ausblend-

densatoren unmittelbar vor dem Auftreten des Lese- verstärker in Block / besteht aus einem pnp-Tran-

signals erneut auf die Begrenzungsspannung umgela- sistor 90, dessen Emitter auf einer Spannung von

den werden, so daß vorangegangene Vorgänge im — 8 V gehalten wird. Die Basis des Transistors 90 ist

Lesesverstärker keinen Einfluß auf die Signalaus- 25 ^o vorgespannt, daß sich der Transistor 90 normaler-

wertung haben. Diese Umladung der Kopplungs- weise in seinem Sättigungsbereich befindet, so daß

kondensatoren 50 und 51 auf die Begrenzungsspan- der Emitter des Transistors 71 in Block G der F i g. 5

nung wird dadurch erreicht, daß jeweils der eine normalerweise über den Widerstand 73 und die Diode

Belag der Kondensatoren über Regenerierschalter 74 an der Spannung von — 8 V liegt. Erscheint nun

unmittelbar mit der Begrenzungsspannung verbunden 30 entweder eine positive oder eine negative Spannung

wird, so daß sieh die Kondensatoren über die Aus¹ auf dem Leseleiter, dann bewirkt ein verstärktes und

gangsimpedanz der Rückkopplungsverstärker ent- gleichgerichtetes Signal eine Spannungsumkehr an

laden können. Es sei bemerkt, daß die entsprechen- der Begrenzungsdiode 55 in Block E der Fig. 4. Ist

den Lesesignale und Einschaltstörsignale, die in den kein Ausblendsignal vorhanden, dann bleibt der

beiden Rückkopplungsverstärkern verstärkt wurden, 35 Emitter des pnp-Transistors 71 auf dem Spannungs-

nicht gleichgerichtet wurden, so daß sich die beiden pegel von —8 V, so daß dieser Transistor gesperrt

Kopplungskondensatoren 50 und 51 unmittelbar vor bleibt. Wird jedoch von einer nicht gezeigten Aus-

dem Auftreten des Lesesignals, d. h. in der Zeit, in blendimpulsquelle über den Übertrager 91 ein Aus-

der sie entladen bzw. regeneriert werden sollen, ent- blendimpuls V_s an die Basis des npn-Transistors 90

weder in ihrem hohen oder in ihrem niedrigen Zu- 4° des Ausblendverstärkers angelegt dann wird der

stand, bezogen auf den Begrenzungsspannungspegel, Transistor 90 gesperrt und die Spannung am Emitter

befinden. des Transistors 71 steigt bis zu dessen Basisspannung

Im BlockF der Fig. 4 sind die durch den pnp- an. Unter diesen Umständen, d.h., wenn die Diode Transistor 60 bzw. den npn-Transistor 61 gebildeten 72 infolge der Signalamplitude und des Ausbiende-Regenerierverstärker gezeigt, die die Kondensatoren 45 impulses in Durchlaßrichtung vorgespannt ist, wird 50 und 51 mit dem genauen Spannungspegel kop- der auftretende Impuls von der + 15-V-Klemme pein, auf den die Kondensatoren vorgespannt wer- in Block G über den Widerstand 75 zu der Auswerteden. Der Kollektor des Transistors 60 ist mit dem schaltung in Block H übertragen. Der Widerstand 75 Verbindungspunkt 58 der Schwellenwertgleichrichter- ist so bemessen, daß der zu übertragende Impuls eine schaltung und über die Dioden 59 mit den Konden- 50 Amplitude besitzt, die ausreicht, den Sperrschwinger satoren 50 und 51 verbunden. Der Kollektor des während des Ausblendintervalls umzuschalten. Wird Transistors 61 ist in ähnlicher Weise mit dem Ver- während eines Ausblendimpulses ein eine »0« darbindungspunkt 56 der Schwellenwertgleichrichter- stellendes Signal angelegt, dann kommt ein Stromfluß schaltung und über die Dioden 57 mit den Konden- von der Basis des Transistors 70 in Block G der satoren 50 und 51 gekoppelt. Die Dioden 57 und 59 55 F i g. 5 über den Widerstand 54 in Block E der F i g. 4 haben die Aufgabe, die Transistoren 60 und 61 mit zu einer — 30-V-Klemme zustande, doch ist der Wert Ausnahme der Zeitspanne des Regeneriervorganges dieses Stromes so gering, daß an der Basis des Tranvon den Kopplungskondensatoren 50 und 51 zu sistors 70 kein nennenswertes Signal auftritt,
trennen. Wie aus Block H in Fi g. 5 ersichtlich, ist die Aus-

Bie Transistoren 60· und 61 arbeiten als Schalt- 60 werteschaltung ein monostabiler Sperrschwinger, bei

transistoren und werden durch Regeneriersignale, die dem die Basis des pnp-Transistors 80 geerdet und der

dem Leseverstärker von außen zugeführt werden, in Emitter mit der Primärwicklung 82 des Übertragers

ihren leitenden Zustand geschaltet. Die Regenerier- _; 81 verbunden ist. Die Induktivität der Wicklung 82

signale V_R werden über Übertrager 62 und 63 an die bestimmt die Breite des Ausgangssignals der Lese-

die Basis-Emitter-Strecke der entsprechenden Tran- 65 schaltung. Die Regenerierschaltung verläuft vom

sistoren angelegt. Da die Ausgangsimpedanz der Kollektor des Transistors 80 über die Sekundärwick-

Rückkopplungsverstärker nicht mehr als 200 Ω be- lung 83 des Übertragers 81. Das Ausgangssignal

sitzt, beträgt die /?C-Entladezeitkonstante etwa dieses Sperrschwingers wird an der Sekundärwick-

Il

lung 84 des Übertragers 81 abgenommen und an den Impulsverstärker in Block / angelegt. Dieser Impulsverstärker besitzt einen pnp-Transistor 100, dessen Kollektor die Primärwicklung eines Ausgangsübertragers 101 mit dem verstärkten unipolaren Ausgangslesesignal speist. Von der Sekundärwicklung dieses Übertragers 101 wird schließlich das gewünschte verstärkte Lesesignal abgenommen und beispielsweise einem Speicher-Flip-Flop zugeführt.

Daß bei der vorliegenden Erfindung ein wechsel- ίο stromgekoppelter Verstärker für eine Leseschaltung eines schnellarbeitenden Magnetkernspeichers verwendet werden kann, ist durch die besondere Schaltungsanordnung möglich geworden, durch die die Kopplungskreise zwischen dem Verstärker und der Auswerteschaltung vor dem Anlegen eines Lesesignals zwecks Verminderung der Ansprechzeit regeneriert werden.

Die vor den Verstärkern liegenden Kopplungskreise werden nicht entladen und erfahren demzufolge eine Gleichstrompegelverschiebung. Lediglich für das verstärkte, der Auswerteschaltung zugeführte Signal ist es erforderlich, daß es keine solchen Spannungsverschiebungen aufweist. Damit die gesamte niedrige Frequenzwiedergabe der Leseschaltung nicht durch die Zeitkonstante des Eingangsnetzwerkes, das aus dem Leseleiter, den Übertragern und der Verstärkereingangsimpedanz besteht, beeinflußt wird, ist es erforderlich, daß die Eingangsimpedanz so hoch gewählt wird, daß sich für das Eingangsnetzwerk eine kleine L//?-Zeitkonstante ergibt.

Bevor das Lesesignal der Auswerteschaltung zugeführt wird, wird das verstärkte Lesesignal an einen Gleichspannungs- bzw. Begrenzungspegel angelegt, und die Summe dieser Begrenzungsspannung und des Lesesignals wird mit der Schwellenwertspannung der Auswerteschaltung verglichen, d. h. mit der Spannung, die zum Umschalten der Auswerteschaltung erforderlich ist. Durch den in der vorliegenden Erfindung verwendeten Sperrschwinger und das die Torschaltung und die Ausblendschaltung enthaltende Kopplungsnetzwerk zwischen dem Verstärker und der Auswerteschaltung wird der Unsicherheitsbereich, oberhalb dem ein Signal die Auswerteschaltung bestimmt umschaltet und unterhalb dem ein Signal die Auswerteschaltung bestimmt nicht umschaltet, verhältnismäßig klein, so daß eine außergewöhnlich hohe Zuverlässigkeit der Auswerteschaltung erreicht wird.

Die erfindungsgemäße Leseschaltung ist auch für neue, sehr schnell arbeitende, magnetische Elemente, wie z. B. Dünnschichtspeicher und andere Elemente, die sich zur Zeit noch in der Entwicklung befinden, geeignet. Wenn kürzere Speicherzykluszeiten mit entsprechend verkürzten Lese- und Schreibzeiten verwendet werden, dann müssen auch die Regenerier- und Ausblendzeiten entsprechend verringert werden, was in der Leseschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung ohne weiteres möglich ist. Wird, bedingt durch eine Verkürzung des Operationszyklus, auch die Ausblendzeitspanne verkürzt, dann müssen Verzögerungen des Lesesignals, die durch den Verstärker oder die Lesewicklungen entstehen, ebenso vermindert werden, da große Schwankungen der Verzögerungszeit im Vergleich mit der Dauer des Ausblendimpulses die Wirkung der Ausblendschaltung zunichte machen. Schwankungen dieser Verzögerungszeiten werden bei der erfindungsgemäßen Leseschaltung durch die Art und Weise, in der die Leseleiter mit den Speicherelementen gekoppelt sind und durch die besondere, oben beschriebene Schaltung auf ein Minimum beschränkt.

Die Leseschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt eine sehr gute Verstärkungsstabilität sowie eine Frequenzwiedergabe und einen dynamischen Bereich, der auch für große Speicheranordnungen ausreicht. Die in Fig. 1 gezeigte Speicheranordnung enthält beispielsweise 10 000 Wörter mit je 13 Bits. Jedoch kann der erfindungsgemäße Leseverstärker auch für wesentlich größere Speicher verwendet werden, die die eingangs beschriebenen Abwandlungen aufweisen. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, arbeitet dieser mit Ferritkernen ausgestattete Speicher mit einem Lese-Schreib-Zyklus von 6 μδα; oder weniger.

Obwohl im vorangegangenen ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt und beschrieben wurde, ist die Erfindung jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt, sondern es liegen auch viele Änderungen und Abwandlungen im Bereich der Erfindung.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Leseschaltung für ein magnetisches Speichersystem mit einem Verstärker, an den die Lesesignale angelegt werden, und einer mit diesem Verstärker über Wechselstromkopplungselemente gekoppelten Auswerteschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Kopplungselemente (50, 51) mit einer vor dem Auftreten eines Lesesignals wirksam werdenden Regenerierschaltung (119) verbunden sind.

2. Leseschaltung nach Anspruch 1 unter Verwendung von Kondensatoren als Kopplungselemente, dadurch gekennzeichnet, daß die Regenerierschaltung (119) Schalterelemente (60, 61) enthält, durch die ein bestimmtes Potential (64) an die Verbindungspunkte zwischen jedem der Kopplungskondensatoren (50, 51) und der Auswerteschaltung (123) angelegt werden kann.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente (60, 61) der Regenerierschaltung über Entkopplungsdioden (57, 59) an die genannten Verbindungspunkte angeschlossen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»Elektronische Rechenanlagen«, 1961, Dezember, S. 246 bis 253.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

709 708/276 12.67 © Bundesdruckerei Berlin