DE1271177B - Schaltungsanordnung unter Verwendung eines magnetischen Kerns zur Realisierung der logischen Inversion - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al-36/18

1271177
P 12 71 177.2-31
19. Januar 1965
27. Juni 1968

In der Beschreibung zum Hauptpatent 1205 143 ist eine Schaltungsanordnung zur Realisierung der logischen Funktion EXKLUSIV-ODER beschrieben, bei der ein Magnetkern mit einer Hauptöflnung und zwei kleinen, diametral gegenüberliegenden Nebenöffnungen, und zwar der Eingangsöffnung und der Ausgangsöffnung, mit gleicher Schenkelstärke vorgesehen ist, die beiden, die beiden binären Eingangssignalen führenden Eingangswicklungen je um den Innenschenkel bzw. den Außenschenkel mit gleicher Windungszahl und entgegengesetztem Wicklungssinn geführt sind, die Ausgangswicklung in Form einer »8 «-Wicklung mit gleicher Windungszahl sowohl den Innenschenkel als auch den Außenschenkel der Ausgangsöffnung umschließt, eine zur Umschaltung des remanenten magnetischen Flusses im Kernmaterial um die Ausgangswicklung dienende Übertragungs-Vorbereitungswicklung durch die Ausgangsöffnung verläuft und eine den magnetischen Fluß um die Ausgangswicklung in den gelöschten Kernzustand zurückstellende Löschungswicklung durch die Hauptöffnung des Kerns verläuft.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, die mit der erwähnten aufbaumäßig identisch ist, die aber so betätigt wird, daß sie zur Realisierung der logischen Inversion als NICHT-Torschaltung anstatt als EXKLUSIV-ODER-Torschaltung arbeitet. Eine NICHT-Torschaltung, auch als Negations- oder Komplementärstufe bezeichnet, ist ein Schaltkreis, in dem das erzeugte Ausgangssignal das Komplement des Eingangssignals ist bzw. ein Signal ist, das dem Eingangssignal entgegengesetzt ist. Wenn das Eingangssignal also einer binären »1« entspricht, wird das Ausgangssignal eine binäre »0« sein, und umgekehrt.

Im einzelnen ist nach der Erfindung vorgesehen, die Schaltungsanordnung des Hauptpatents für die logische Inversion des an einer Eingangswicklung angelegten binären Signals anzuwenden, indem an der anderen Eingangswicklung der Schaltungsanordnung jeweils im Informationsrhythmus des zu invertierenden Signals die Information »1« angelegt wird.

Normalerweise lassen sich EXKLUSIV-ODER-Schaltungen nur mit außerordentlich großem Aufwand gewinnen, und die EXKLUSIV-ODER-Schaltung des Hauptpatents 1205143 ist, soweit ersichtlich, die erste, bei der dies ganz einfach mit einem konventionellen Ringkern ohne komplizierte Ringkernformgebung, wie zwei große Öffnungen, unsymmetrische Gestalt, Arme od. dgl., möglich ist.

Während nun üblicherweise NICHT-Schaltungen wesentlich leichter realisierbar sind als EXKLUSIV-Schaltungsanordnung unter Verwendung eines
magnetischen Kerns zur Realisierung der
logischen Inversion

Zusatz zum Patent: 1205 143

Anmelder:

AMP Incorporated,

Harrisburg, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. phil. G. B. Hagen, Patentanwalt,

8000 München-Solln, Franz-Hals-Str. 21

Als Erfinder benannt:
Lawrence Grebe Wiley,
Camp Hill, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. ν. Amerika vom 28. Januar 1964
(340728)

ODER-Schaltungen und es daher bisher widersinnig erschien, NICHT-Schaltungen, die ja nur einen Signaleingang haben, von EXKLUSIV-ODER-Schaltungen mit zwei Signaleingängen abzuleiten, beruht die Erfindung darauf, daß die besonders einfache Anordnung mit konventionellen Ringkernen gemäß dem Hauptpatent 1205 143 eine solche Ableitung einer NICHT-Schaltung aus einer EXKLUSIV-ODER-Schaltung doch sinnvoll erscheinen läßt. Dabei besteht der Vorteil, gleichartige und dabei doch noch einfache Schaltungselemente für verschiedene logische Funktionen einsetzen zu können.

Da in den meisten logischen Schaltungen mit Magnetringkernen die logische Funktion NICHT nur relativ selten auftaucht, lohnt es im übrigen nicht, für diese logische Funktion eine besondere Magnetkernform vorrätig zu halten, wenn man gemäß der Erfindung mit einfachen Datenübertragungskernen auskommen kann.

Zum besseren Verständnis der Erfindung sei nun im folgenden Bezug auf die Zeichnungen genommen. Es bedeutet

Fig. 1 eine Schaltzeichnung, die Negationsschaltung gemäß der Erfindung unter Verwendung eines

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mit mehreren Öffnungen versehenen magnetischen Die Wicklung Y wird in vorherbestimmten Zeitab-Kernes darstellt, ständen mit einem Stromimpuls erregt, der in seiner

Fig. 2 bis 2C Diagramme, die die Zustände des Amplitude gleich oder größer als das einer binären remanenten magnetischen Flusses des mit mehreren »1« entsprechende Signal ist. Wenn ein einer binären Öffnungen versehenen magnetischen Kernes der Tor- 5 »1« entsprechendes Signal in der Wicklung X ersohaltung nach F i g. 1 erläutern. zeugt wird, so unterstützen sich die durch die Er-

Die Schaltung nach F i g. 1 enthält einen mit meh- regung der Wicklungen X und Y erzeugten magnetoreren Öffnungen versehenen magnetischen Speicher- motorischen Kräfte, so daß der Kern in seinen vollkern 10. Das Material, aus dem der Kern hergestellt kommen eingestellten Zustand magnetischer Remaist, hat eine im wesentlichen rechteckige Hysteresis- ίο nenz geschaltet wird, der in Fig. 2A dargestellt ist, schleife. Der Kern hat eine mittlere Hauptöffnung 12, in der die Spalten gleich wie in F i g. 2 bezeichnet erne kleinere Eingangsöffnung 16 und eine kleinere sind, und die einen Zustand darstellt, in dem im gro-Ausgangsöfmung 14. Die kleineren Öffnungen liegen ßen und ganzen der gesamte remanente magnetische einander im Hinblick auf die Öffnung 12 diametral Fluß um die Öffnung 12 im Gegenuhrzeigersinn gegenüber. Jede kleinere Öffnung ist in der Mitte zwi- 15 (nach Fig. Ϊ) polarisiert ist. Wird der Wicklung Z sehen der Hauptöffnung 12 und dem äußeren Um- ein einer binären »0« entsprechendes Signal zugefang des Kernes 10 angeordnet. Das Kernmaterial führt, so treibt die Erregung der Wicklung Y den zwischen der Öffnung 16 und dem äußeren Umfang Kern in einen teilweise eingestellten Zustand, wie er des Kernes wird im folgenden als Schenkel 1 des in Fig. 2B angezeigt ist (die Spalten sind wieder wie Kernes, das Kernmaterial zwischen den Öffnungen 12 20 in Fig. 2 und 2A bezeichnet), in dem der rema- und 16 als Schenkel 2 des Kernes, das Kernmaterial nente magnetische Fluß im Schenkel 1 im Uhrzeigerzwischen den Öffnungen 12 und 14 als Schenkel 3 des sinn polarisiert bleibt, wohingegen der remanente Kernes, und das Kernmaterial zwischen der Öffnung magnetische Fluß im Schenkel 2 im Gegenuhrzeiger-14 und dem äußeren Umfang des Kernes als der sinn polarisiert wird und der remanente magnetische Schenkel 4 des Kernes bezeichnet werden. - 25 Fluß in den Bereichen der Schenkel 3 und 4, die

Eine erste Eingangswicklung X ist um den Sehen- nahe der Öffnung 14 liegen, im Uhrzeigersinn polarikel 2 des Kernes gewickelt. Eine zweite Eingangs- siert bleibt und der übrige Bereich dieses Flusses im wicklung Y ist um den Schenkel 1 des Kernes gewik- Gegenuhrzeigersinn polarisiert wird, kelt. Eine Löschwicklung 24, die durch die Öffnung Wird, wenn der Kern 10 sich in seinem gelöschten

12 hindurch verläuft, ist um den Kernkörper gewik- 30 Zustand (F i g. 2) befindet, der Wicklung X ein einer kelt, und ein Teil der Wicklung läuft durch die Öff- binären »1« entsprechendes Signal zugeführt, so wird nung 14. Eine Übertragungsvorbereitungswicklung der Kern in seinen vollkommen eingestellten Zustand 26 läuft ebenso durch die Öffnung 14. Eine Ausgangs- (Fig. 2A) von den infolge der Erregung der Wickwicklung Z ist mit einem Belastungsschaltkreis 18 lungen X und Y erzeugten magnetomotorischen Kräfvon hoher Impedanz verbunden und geht durch die 35 ten getrieben. Die Übertragungsvorbereitung 26 wird Öffnung 14. Die ist nach Art einer Acht um die dann erregt. Diese Erregung geschieht in einem der-Schenkel 3 und 4 mit der gleichen Anzahl von Win- artigen Sinn, daß die erzeugte magnetomotorische düngen um jeden Schenkel, aber in entgegengesetz- Kraft die Tendenz hat, das Kernmaterial um die Öfftem Wicklungssinn, gewickelt. nung 14 herum, d. h. dasjenige in den Schenkeln 3

Durch Erregung der Wicklung 24 durch eine (nicht 40 und 4 in den Polarisationszustand zu bringen, den gezeigte) Impulsquelle, die die Löschimpulse liefert, dieses Kernmaterial bereits einnimmt. Der Zustand des wird der Kern 10 in seinen gelöschten Zustand ma- Kernes bleibt demgemäß unverändert. Jetzt wird die gnetisoher Remanenz geschaltet, in dem im wesent- Löschwicklung 24 erregt und schaltet somit den Kern liehen der gesamte magnetische Fluß um die Haupt- in seinen gelöschten Zustand (F i g. 2), so daß die Poöffnung 12 im Uhrzeigersinn (nach F i g. 1) polari- 45 larisation des im wesentlichen gesamten remanenten siert ist. Der gelöschte Zustand magnetischer Rema- Flusses in den Schenkeln 3 und 4 umgekehrt wird, nenz des Kernes 10 soll die binäre Ziffer »0« dar- Da die Ausgangswicklung Z mit gleicher Anzahl von stellen. Windungen, aber im entgegengesetzten Wicklungs-

Dieser Zustand ist in Fig. 2 dargestellt. Jede sinn um die Schenkel 3 und 4 gewickelt ist, induziert Spalte ist durch das Bezugszeichen, das einen der 50 der in diesen Schenkeln umgeschaltete Fluß gleiche Schenkel der Kerne kennzeichnet, identifiziert. Die und entgegengesetzt gerichtete elektromotorische Pfeile deuten die Polarisationsrichtung des remanen- Kräfte in der Wicklung Z, so daß kein Signal an die ten magnetischen Flusses in diesem Schenkel an. Wie Belastung 18 gelangt. Die Zuführung eines einer biaus Fig. 2 zu ersehen, ist der magnetische Fluß in nären »1« entsprechenden Signals an die Wickjedem Schenkel im Uhrzeigersinn um die Öffnung 12 55 lung X hat also kein Ausgangssignal an der Wickpolarisiert, lung Z zur Folge.

Die Wicklungen X und Y werden synchron oder Befindet sich der Kern 10 in seinem gelöschten Zuasynchron in den in Fig. 1 eingezeichneten Sinn stand (Fig. 2) und wird dann ein einer binären »0« durch Stromimpulse erregt, die von einer (nicht ge- entsprechendes Signal der Wicklung X zugeführt, so zeigten) Signalquelle geliefert werden. Der Wick- 60 bewirkt dieses Signal keine wirksame magnetomotolungX wird entweder ein einer binären »1« oder ein rische Kraft im Kern 12. Das der Wicklung Y zugeeiner binären »0« entsprechendes Signal zugeführt. führte Signal treibt den Kern in einen teilweise einge-Das »1 «-Signal ist von genügender Amplitude, um stellten Zustand (Fig. 2B). Die Übertragungs-Vorden remanenten Fluß im Kern in vorherbestimmtem bereitungswicklung 26 wird jetzt erregt und treibt Ausmaß umzuschalten. Das »O«-Signal hat einen Wert, 65 den Kern in einen für die Übertragung vorbereiteten der ungenügend ist, um remanenten Fluß im Kern Zustand, der in Fig. 2C dargestellt ist (die Bezeichumzuschalten und kann auch lediglich dadurch darge- nungen der Spalten sind dieselben wie in den F i g. 2 stellt werden, daß die Wicklung X nicht erregt wird. bis 2B). Dabei wird die Polarisation des remanenten

Flusses in den der Öffnung 12 anliegenden Bereich des Schenkels 3 und dem der Öffnung 14 anliegenden Bereich des Schenkels 4 gegenüber dem teilweise eingestellten Zustand (Fig. 2B) umgekehrt. Die Wicklung 24 wird jetzt erregt, um den Kern wiederum in seinen gelöschten Zustand (F i g. 2) zu bringen, so daß im großen und ganzen der gesamte magnetische Fluß in dem Schenkel 4 in seiner Polarisation gegenüber dem übertragungsvorbereiteten Zustand (Fig. 2C) umgekehrt wird. Daher wird in der Wick- ίο lung Z eine elektromotorische Kraft induziert, die eine Erregung der Belastung 18 zur Folge hat. Wird also der Wicklung X ein einer binären »0« entsprechendes Signal zugeführt, so wird ein Ausgangssignal erzeugt, und dieses Ausgangssignal kann zur Darstellung der binären Ziffer »1« verwendet werden. Demgemäß funktioniert die beschriebene Schaltung bei der beschriebenen Betriebsweise als eine NICHT-Torschaltung bzw. als eine Schaltungsanordnung zur Verwirklichung der logischen Negation.

Die Ubertragungs-Vorbereitungswicklung kann ein Teil der Löschwicklung sein, wie das in der obenerwähnten Erfindung der Fall ist.

Wenn die Schaltungsanordnung mit einem anderen magnetischen Kern irgendwie zusammen verwendet wird, dessen Löschwicklung abwechselnd mit der Wicklung 24 erregt wird, kann die Lösohwicklung des anderen Kernes mit der Eingangswicklung Y verbunden werden, um diese Wicklung zu erregen.

Der Kern kann beispielsweise eine gesamte Flußkapazität von 20 Maxwell haben. Die Wicklungen X und Y können beispielsweise aus je einer Windung von lackisoliertem Kupferdraht der Größe Nr. 36 AWG bestehen. Die Wicklung Z kann jeweils zwei Wicklungen um jeden der Schenkel 3 und 4 von lackisoliertem Kupferdraht der Größe 38 AWG aufweisen. Die Wicklung 24 kann ebenso aus lackisoliertem Kupferdraht der Größe 36 AWG hergestellt sein und in drei Wicklungen durch die Öffnung 12 und in drei Wicklungen durch die Öffnung 14 gewickelt sein. Der Löschstrom, der der Wicklung 24 zugeführt wird, kann eine Amplitude von 2,2 Ampere aufweisen und jeder Impuls z. B. eine Zeitdauer von 4,5 Mikrosekunden haben. Der der Übertragungswicklung 26 zugeführte Strom hat beispielsweise eine Amplitude von 125 Milliampere, während jeder Puls 50 Mikrosekunden dauert. Bei einer derartigen Dimensionierung hat es sich herausgestellt, daß die Schaltungsanordnung innerhalb eines Temperaturbereiches von —50 bis +75⁰C bis zu mindestens einer Frequenz von 5 kHz betrieben werden kann.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Anwendung einer Schaltungsanordnung zur Realisierung der logischen Funktion EXKLUSIVODER, bei der ein Magnetkern (10) mit einer Hauptöffnung (12) und zwei kleinen, diametral gegenüberliegenden Nebenöffnungen, und zwar der Eingangsöffnung (16) und der Ausgangsöffnung (14), mit gleicher Schenkelstärke vorgesehen ist, die beiden, die beiden binären Eingangssignale führenden Eingangswicklungen (X, Y) je um den Innenschenkel (2) bzw. den Außenschenkel (1) mit gleicher Windungszahl und entgegengesetztem Wicklungssinn geführt sind, die Ausgangswicklung (Z) in Form einer »8 «-Wicklung mit gleicher Windungszahl sowohl den Innenschenkel (3) als auch den Außenschenkel (4) der Ausgangsöffnung (14) umschließt, eine zur Umschaltung des remanenten magnetischen Flusses im Kernmaterial um die Ausgangswicklung (Z) dienende Ubertragungs-Vorbereitungswicklung (26) durch die Ausgangsöffnung (14) verläuft und eine den magnetischen Fluß um die Ausgangswicklung in den gelöschten Kernzustand zurückstellende Löschungswicklung (24) durch die Hauptöffnung (12) des Kernes (10) verläuft, nach Patent 1205 143, für die logische Inversion (logische Funktion NICHT) des an einer Eingangswicklung (X) angelegten binären Signals unter im Informationsrhythmus des zu invertierenden Signals jeweils wiederholtem Anlegen der Information »1« an der anderen Eingangswicklung (Y) der Schaltungsanordnung.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Schweizerische Patentschrift Nr. 361 836;
   britische Patentschrift Nr. 981412;
   USA.-Patentschriften Nr. 2 927 220, 3 026 421,
   030 519;

   Technische Mitteilungen PTT, Nr. 6/1963, S. 217.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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