DE1288134B

DE1288134B - Discriminator circuit for converting bipolar input signals into unipolar pulses

Info

Publication number: DE1288134B
Application number: DE1965I0029621
Authority: DE
Inventors: Seitzer Dieter; Kohn Gerhard
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1964-12-24
Filing date: 1965-12-17
Publication date: 1969-01-30
Also published as: FR1458857A; GB1085178A; CH415746A

Description

Die Erfindung betrifft eine Diskriminatorschaltung Information unmöglich wird. Um dem abzuhelfen, zur Umsetzung bipolarer Eingangssignale in entspre- hat man beispielsweise als bistabile Elemente Paare chende unipolare Impulse unter Verwendung einer von Tunneldioden verwendet (s. IBM Technical instabilen Kippschaltung mit zwei gleichsinnig zu- Disclosure Bulletin, Bd. 4, Nr. 6, November 1961), einander gepolten, hintereinandergeschalteten, je eine 5 wobei durch Verdoppelung der Schaltung eine ge-Dynatroncharakteristik besitzenden Bauelementen, wisse Sicherheit erreicht wird. Das folgende Diodenderen gemeinsamer Verbindungspunkt zur Zuführung paar erhält eine andere Ansprechschwelle, so daß das bzw. Ableitung der Signalpulse dient und zwischen zweite Paar die gelesene Information nur vom ersten deren Verbindungspunkt und dem Symmetriepunkt Paar übernimmt, wobei durch eine Rückführung das der Betriebsspannungsquelle ein für beide Bau- io erste Paar für die umgekehrte Polarität des nachelemente gemeinsamer Arbeitswiderstand liegt. folgenden Impulses blockiert wird.The invention relates to a discriminator circuit information becomes impossible. To remedy this to convert bipolar input signals into corresponding pairs, for example, bistable elements are used The corresponding unipolar pulses are used using one of tunnel diodes (see IBM Technical unstable flip-flop with two in the same direction to- Disclosure Bulletin, Vol. 4, No. 6, November 1961), polarized, one behind the other, one 5 each, with a ge-Dynatron characteristic by doubling the circuit owning components, know security is achieved. The following Diodenderen common connection point to feed pair receives a different threshold, so that the or derivation of the signal pulses is used and between the second pair the information read only from the first whose connection point and the symmetry point pair takes over, whereby the the operating voltage source a first pair for both components for the reverse polarity of the downstream element common work resistance is. following impulse is blocked.

Die Schaltung ist zur Anwendung in der Technik Es sind aus der USA.-Patentschrift 3 027 464, derThe circuit is for use in the art. It is known from U.S. Patent 3,027,464, U.S. Patent No. 3,027,464

der Rechenautomaten und Datenverarbeitungsanlagen schweizerischen Patentschrift 396 981 und der deut-the automatic calculators and data processing systems Swiss patent 396 981 and the German

sowie in der Regelungs- und Steuerungstechnik ge- sehen Auslegeschrift 1159505 Schaltungsanordnun-as well as in the regulation and control technology see interpretation document 1159505 circuit arrangement

eignet. Insbesondere dient sie zum Erkennen und 15 gen mit zwei gleichsinnig zueinander gekoppelten, insuitable. In particular, it is used to recognize and 15 conditions with two mutually coupled in the same direction, in

Auswerten der Lesesignale eines binären magne- Reihe geschalteten Tunneldioden bekanntgeworden,Evaluation of the read signals of a binary magne series-connected tunnel diode became known,

tischen Speichers. deren gemeinsamer Verbindungspunkt zur Zuführungtable storage. their common connection point to the feed

Die Arbeitsgeschwindigkeit schneller Rechen- bzw. Ableitung der Signalimpulse dient. Dabei ist maschinenspeicher, beispielsweise von magnetischen zum Teil ein für beide Tunneldioden gemeinsamer Dünnschichtspeichern, hängt weitgehend von der 20 Lastwiderstand vorgesehen (z. B. F i g. 3 der USA.-erreichbaren Arbeitsgeschwindigkeit der peripheren Patentschrift), und zwar zwischen dem Verbindungs-Einheiten wie der Ansteuerungskontrolle, der Lese- punkt beider Dioden und dem Symmetriepunkt der Verstärker und der logischen Schaltung ab. Denn die Betriebsspannungsquelle. Die Strom-Spannungsextrem kurzen Schaltzeiten der magnetischen Schich- Kennlinien dieser Anordnungen weisen drei stabile ten können nur dann im Sinne einer Verkürzung der 25 Punkte auf. Infolgedessen lassen sie sich prinzipiell Speicherzyklen ausgenutzt werden, wenn die periphe- zur Diskrimination bipolarer Signale verwenden, ren Einheiten ebenfalls mit extrem hohen Geschwin- wenn gewährleistet ist, daß die Schaltung jeweils kurz digkeiten zu arbeiten in der Lage sind. Die in den vor dem Auftreten des in seiner Polarität zu er-Leseleitungen beim Abfragen der Magnetschicht- kennenden Signals den mittleren stabilen Arbeitsspeicher induzierten Spannungssignale sind sehr 30 punkt einnimmt.The operating speed of faster computing or derivation of the signal pulses is used. It is machine memory, for example magnetic, in part a common one for both tunnel diodes Thin-film storage depends largely on the 20 load resistance provided (e.g. Fig. 3 of the USA.-achievable Operating speed of the peripheral patent), namely between the connection units like the activation control, the reading point of both diodes and the symmetry point of the Amplifier and the logic circuit. Because the operating voltage source. The current-voltage extremes short switching times of the magnetic layer characteristics of these arrangements show three stable ten can only then in the sense of a shortening of the 25 points. As a result, they can in principle Memory cycles are used if the peripheral signals are used to discriminate against bipolar signals, ren units also with extremely high speed if it is guaranteed that the circuit is short skills are able to work. The in the before the occurrence of the in its polarity to he-read lines the middle stable main memory when interrogating the signal that recognizes the magnetic layer induced voltage signals are very 30 point occupies.

schwach und oft von Störsignalen überlagert, so daß Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, beiweak and often superimposed by interfering signals, so that the object of the invention is now at

hohe Anforderungen an die zum einwandfreien einem Diskriminator der oben bezeichneten Art diesehigh demands on the problem-free discriminator of the type described above

Erkennen der gelesenen Informationen dienenden Anforderung in einfacher und sicherer Weise zuRecognition of the information that has been read, serving the requirement in a simple and secure manner

Schaltungen gestellt werden. Hier sind nun Diskrimi- gewährleisten.Circuits are made. Here are now discretionary guarantees.

natorschaltungen zweckmäßig, die das Vorhandensein 35 Bei den bekannten Schaltungsanordnungen ist dienatorschaltungen expedient, the presence 35 In the known circuit arrangements is the

von Information tragenden Stromimpulsen im Betriebsspannungsquelle als eine lediglich einfacheof information-carrying current pulses in the operating voltage source as a merely simple one

üblicherweise vorverstärkten Lesesignal feststellen Rechteckimpulse liefernde Impulsquelle ausgebildet,usually detect pre-amplified read signal formed a pulse source delivering square-wave pulses,

und diese so auswerten, daß sie eindeutige Ausgangs- Damit die Schaltung im Ruhezustand jeweils denand evaluate these in such a way that they have a unique output

signale an die nachfolgenden logischen Schaltungen mittleren Arbeitspunkt einnimmt, muß auf unbe-signals to the following logic circuits assumes the middle operating point, must be

weitergeben. 40 dingte Symmetrie geachtet werden, was unter Um-pass on. 40 conditional symmetry must be respected, which

Für eine bestimmte Art von magnetischen Dünn- ständen mit hohem Aufwand bei weiterhin verblei-For a certain type of magnetic thin state with great effort while still remaining

schichtspeichern typische Lesesignale bestehen z. B. bender relativer Unsicherheit verbunden ist.layer storage typical read signals exist z. B. bender is associated with relative uncertainty.

aus einem Wellenzug, der im wesentlichen aus zwei Demgegenüber ist die Erfindung dadurch gekenn-from a wave train, which consists essentially of two In contrast, the invention is characterized

aufeinanderfolgenden Stromimpulsen abwechselnder zeichnet, daß die Betriebsspannungsquelle durch einesuccessive current pulses alternately characterized that the operating voltage source by a

Polarität gebildet ist, wovon jedoch nur der erste 45 Impulsquelle gebildet wird, deren AusgangsimpulsPolarity is formed, of which, however, only the first 45 pulse source is formed, its output pulse

Impuls der einen Polaritätsrichtung eine binäre Infor- zu Beginn der Impulsdauer eine solche AmplitudePulse of one polarity direction a binary information at the beginning of the pulse duration such an amplitude

mation verkörpert. Wenn nun ein solcher z. B. positiv besitzt, daß beide Bauelemente mit Dynatron-mation embodies. If now such a z. B. has positive that both components with Dynatron

gerichteter erster Impuls die gelesene Information »1« charakteristik in ihren jeweiligen oberen Arbeitspunktdirected first impulse the read information "1" characteristic in its respective upper working point

bedeutet, so besteht die Gefahr, daß der nachfolgende geschaltet werden, und anschließend auf einenmeans, there is a risk that the next one will be switched, and then to one

negativ gerichtete Impulstrabant irrtümlicherweise 50 Amplitudenwert absinkt, bei dem der mittlerenegatively directed pulse satellite erroneously decreases 50 amplitude value at which the mean

das Vorhandensein einer weiteren Information »0« Arbeitspunkt der resultierenden Charakteristik beiderthe presence of further information "0" operating point of the resulting characteristics of both

vortäuscht. Die Schaltung muß deshalb in der Lage Bauelemente mit Dynatroncharakteristik eingenom-pretends. The circuit must therefore be able to incorporate components with dynatron characteristics.

sein, nur die Polarität der Anstiegsflanke des ersten, men wird.be, just the polarity of the leading edge of the first, men will.

die Information verkörpernden Impulses als Kriterium Die Zuführung der Eingangssignale muß dabeithe information embodied impulse as criterion The supply of the input signals must

zum Erkennen dieser Information auszuwerten und 55 zeitlich so gesteuert werden, daß keine Störung beievaluate to recognize this information and 55 timed so that no disturbance at

den Rückschwung des Trabantenimpulses oder der Einstellung des mittleren Arbeitspunktes eintretenthe backswing of the satellite pulse or the setting of the mean operating point occur

andere Besonderheiten des Wellenzuges zu ignorieren. kann. Dies läßt sich in einfacher Weise unter An-ignoring other peculiarities of the wave train. can. This can be done in a simple way under

Bisher gebrauchte Diskriminatorschaltungen für wendung entsprechender Taktgeberimpulse erzielen,Previously used discriminator circuits for applying appropriate clock pulses achieve,

bipolare Signale als Eingangsstufen eines Lese- Eine solche Schaltung ist ferner zur Anwendung inSuch a circuit is also used in bipolar signals as input stages of a read

Verstärkers enthalten beispielsweise Halbleiterbau- 60 der Regelungs- und Steuerungstechnik geeignet. DiesAmplifiers contain, for example, semiconductor components suitable for regulation and control technology. this

elemente, von denen ein Teil auf einen positiven, der gilt insbesondere für die Anwendung bei sehr emp-elements, some of which are positive, which applies in particular to the use of very sensitive

andere Teil auf einen negativen Impuls anspricht und findlichen Dreipunktreglern. Als Bauelemente mitother part responds to a negative impulse and sensitive three-point controllers. As components with

die ein verstärktes Signal abgeben. Es besteht nun die Dynatroncharakteristik können Elektronenröhren,which emit an amplified signal. There is now the Dynatron characteristic, electron tubes,

Gefahr, wenn keine besonderen Vorkehrungen ge- insbesondere Tetroden, Gasentladungsgefäße, magne-Danger if no special precautions, in particular tetrodes, gas discharge vessels, magnetic

troffensind, daß sowohl eines der Elemente anspricht, 65 tische Bauelemente oder Halbleiterbauelemente, wieIt is assumed that one of the elements responds, 65 table components or semiconductor components, such as

daß aber wegen des Rückschwunges des Impuls- Transistoren oder auch Kombinationen, aus den ge-but that because of the backswing of the pulse transistors or combinations, from the

trabanten jedoch auch das andere Element anspricht, nannten Elementen benutzt werden. Eine weiteresatellites, however, also address the other element, called elements are used. Another

womit ein einwandfreies Erkennen der gelesenen Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltung istwhich is a perfect recognition of the read application of the circuit according to the invention

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beim Aufbau von logischen Schaltungen auch mit ches die F-Achse kreuzt und bis zu einem Strom-When setting up logic circuits, the F-axis also crosses with ches and up to a current

ternärer Logik gegeben. Minimum im dritten Quadrant bei relativ kleinenternary logic given. Minimum in the third quadrant for relatively small ones

Ein besonderer Vorteil ergibt sich dann, wenn als negativen Spannungswerten reicht. Es folgt ein wei-Bauelemente mit Dynatroncharakteristik Tunnel- terer Abschnitt mit positiver Steigung, der durch den dioden Verwendung finden, da dann Eingangssignale 5 mit A bezeichneten Koordinatenursprung hindurch sehr geringer Amplitude angewendet werden können, in den ersten Quadranten übergeht und bis zu einem weil eine Vorspannung in der Größenordnung von Strom-Maximum bei relativ kleinen positiven Span-220 mV für die Lösung der gestellten Aufgabe voll- nungswerten reicht. Anschließend folgt ein viertes kommen ausreichend ist. Eine mit Tunneldioden Teilstück mit fallender Tendenz bis zu einem Strombestückte Diskriminatorschaltung, wie sie oben be- ίο Minimum im zweiten Quadranten bei relativ großen schrieben ist, ist dann in vorteilhafter Weise in der positiven Spannungswerten. Ein fünfter Abschnitt Lage, als Leseschaltung bei magnetischen Dünn- mit positiver Steigung kreuzt die F-Achse bei B und schichtspeichern zu dienen. In diesem Fall sind die setzt sich in den ersten Quadranten fort. Um gleiche Tunneldioden in Vorwärtsrichtung vorgespannt, wo- Empfindlichkeit für positive und negative Signale zu bei die Leseimpulse über Eingangsklemmen zugeführt 15 erreichen, ist die Charakteristik der Schaltung zweckwerden, die an den gemeinsamen Verbindungspunkt mäßig symmetrisch.A particular advantage arises when negative voltage values are sufficient. This is followed by a white component with a dynatron characteristic tunnel-ter section with a positive slope, which is used by the diode, since input signals 5 can then be used with a coordinate origin labeled A through very low amplitudes, merging into the first quadrant and up to one because one Bias voltage in the order of magnitude of the current maximum with a relatively small positive span of 220 mV is sufficient for the solution of the task at hand. This is followed by a fourth coming is sufficient. A discriminator circuit equipped with tunnel diodes with a decreasing tendency up to a current, as described above with relatively large minimums in the second quadrant, is then advantageously in the positive voltage values. A fifth section able to serve as a read circuit at magnetic thin with positive slope crosses the F axis at B and layered storage. In this case the continues into the first quadrant. In order to achieve equal tunnel diodes in the forward direction, where sensitivity for positive and negative signals to when the read pulses are supplied via input terminals 15, the characteristic of the circuit is intended to be moderately symmetrical at the common connection point.

der beiden Tunneldioden und an die mit der Impuls- Die Strom-Spannungs-Charakteristik / = /(F) nach quelle sowie mit Erde verbundene Kathode der einen F i g. 1 besitzt drei Teilstücke mit steigender Ten-Tunneldiode angeschlossen sind. Die Überhöhung der denz, zwischen denen jeweils ein Teilstück mit fallen-Amplitude des Spannungsimpulses der Impulsquelle ao der Tendenz eingefügt ist. Der differentielle Widerbeträgt dann in zweckmäßiger Weise etwa 25%. stand der Teilstücke mit fallender Tendenz ist nega-Damit ergibt sich eine extrem schnell ansprechende tiv. Beim Strom Null, d. h. auf der F-Achse, sind Diskriminatorschaltung, die den Umschaltgeschwin- nur drei stabile Arbeitspunkte möglich, die mit A, B digkeiten bei magnetischen Dünnschichten folgen und C bezeichnet sind. Die dazwischenliegenden kann. 25 Schnittpunkte der Charakteristik mit der Abszissen-of the two tunnel diodes and to the cathode of the one F i g connected to the pulse The current-voltage characteristic / = / (F) to source as well as to earth. 1 has three sections with rising ten tunnel diodes are connected. The increase in denz, between each of which a section with falling amplitude of the voltage pulse of the pulse source ao of the tendency is inserted. The differential counter is then suitably about 25%. The sections with a falling tendency are nega-This results in an extremely responsive tiv. At zero current, ie on the F-axis, there are discriminator circuits that allow the switching speed to only have three stable operating points, which are followed by A, B and C for magnetic thin films. The in-between can. 25 points of intersection of the characteristic with the abscissa

Bei Beginn eines Arbeitszyklus der erfindungs- Achse sind als stabile Arbeitspunkte der Schaltung gemäßen Diskriminatorschaltung wird also, wie oben nicht möglich, da sie auf Teilstücken der Kennlinie beschrieben, die Schaltung zunächst auf den mittleren mit negativem differentiellem Widerstand liegen.
Arbeitpunkt eingestellt. Danach werden die Lese- Es sei nun angenommen, daß sich die Schaltung signale als Eingangssignale zugeführt und lösen einen 30 im mittleren Arbeitspunkt A, dem Koordinaten-Schaltvorgang aus, bei welchem der Arbeitspunkt der Ursprung der Darstellung nach F i g. 1 befinde. Ein Diskriminatorschaltung je nach der Polarität der der Schaltung zugeführter kleiner positiver Strom Anstiegsflanke der Eingangssignale in eine der verschiebt den Arbeitspunkt im ersten Quadranten äußeren stabilen Lagen der instabilen Kennlinie ver- auf dem ansteigenden Ast der Kennlinie in Richtung schoben wird, wobei ein entsprechend der aus- 35 auf das Maximum hin. Bleibt dieser zugeführte Strom gelesenen binären Information (1 oder 0) polarisiertes unterhalb des Wertes Ii, so läuft nach Abklingen (positives oder negatives) Ausgangssignal entsteht. des zugeführten Stromimpulses die Schaltung wieder Ein anschließend folgendes Signal gegenüber dem in den Arbeitspunkt A zurück. Überschreitet der auslösenden Signal von umgekehrter Polarität ergibt Strom das Maximum von der Höhe/1, so wird der dann bei entsprechender Auslegung der Schaltung 40 anschließende Kennlinienteil mit negativem differenlcein Ausgangssignal. tiellem Widerstand unstetig durchlaufen, und dieAt the beginning of a working cycle of the axis of the invention, stable working points of the circuit according to the discriminator circuit will, as above, not be possible because they are described on sections of the characteristic curve, the circuit will initially be on the middle one with negative differential resistance.
Working point set. It is now assumed that the circuit signals are supplied as input signals and trigger a coordinate switching process in the middle operating point A , in which the operating point is the origin of the representation according to FIG. 1 located. A discriminator circuit, depending on the polarity of the small positive current supplied to the circuit, shifts the rising edge of the input signals into one of the outer stable positions of the unstable characteristic curve in the first quadrant shifts the operating point on the rising branch of the characteristic curve in the direction, with a corresponding to the out- 35 towards the maximum. If this supplied current read binary information (1 or 0) remains polarized below the value Ii, the output signal is generated after decay (positive or negative). of the supplied current pulse the circuit again A subsequently following signal compared to that in the operating point A back. If the triggering signal of opposite polarity results in the maximum of the level / 1, then the subsequent part of the characteristic curve with a negative differential output signal, if the circuit 40 is designed accordingly. tial resistance run through discontinuously, and the

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus Schaltung springt auf einen Punkt auf dem aufstei-Further advantages of the invention result from the circuit jumps to a point on the ascending

der nachfolgenden Beschreibung, die an Hand von genden fünften Ast der Charakteristik im erstenthe following description, which is based on the fifth branch of the characteristic in the first

Ausführungsbeispielen mit Hilfe der Zeichnungen Quadranten auf einen Wert, der um die AmplitudeEmbodiments with the help of the drawings quadrants to a value that is around the amplitude

die Erfindung näher erläutert und aus den Patent- 45 des eingespeisten Stromes über dem Arbeitspunkt B the invention explained in more detail and from the patent 45 of the fed current above the operating point B

ansprächen. Es zeigt liegt. Nach Abklingen des Stromimpulses bleibt dieaddress. It shows lies. After the current pulse has subsided, the remains

F i g. 1 die resultierende Charakteristik der erfin- Schaltung in dem stabilen Zustand, der dem Arbeits-F i g. 1 the resulting characteristic of the invention circuit in the stable state, which the working

dungsgemäßen Schaltung, punkt B entspricht. Da nun ein definierter positiverproper circuit, point B corresponds. Since now a defined positive

Fig. 2a, 2b die graphische Darstellung von Lese- Spannungszustand herrscht, ist ein entsprechendes2a, 2b, the graphical representation of the read voltage state prevails, is a corresponding one

Signalen aus Dünnschichtspeichern, 5° Ausgangssignal abnehmbar.Signals from thin-film memories, 5 ° output signal removable.

F i g. 3 die erfindungsgemäße tristabile Kipp- Folgt auf den ersten positiven Stromimpuls einF i g. 3 the tristable toggle according to the invention follows the first positive current pulse

schaltung, solcher mit negativer Amplitude, der jedoch in sei-circuit, those with negative amplitude, but which are

F i g. 4 eine graphische Darstellung zur Erläute- nem Wert unterhalb des Minimums /2 bleibt, soF i g. 4 remains a graphic representation to explain the value below the minimum / 2, see above

rung der Wirkungsweise der erfindungsgemäßen verharrt die Schaltung im oberen stabilen Zustand,tion of the mode of operation of the invention, the circuit remains in the upper stable state,

Kippschaltung, 55 d. h., sie kehrt nach Abklingen des negativen Strom-Toggle switch, 55 d. i.e., it returns after the negative current has subsided

F i g. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin- impulses in ihren Arbeitspunkt B zurück. Ist jedochF i g. 5 a further embodiment of the invention impulse returns to its working point B. But it is

dungsgemäßen instabilen Kippschaltung. der negative Stromimpuls größer als /2, wird auchproper unstable trigger circuit. the negative current pulse is greater than / 2, too

In F i g. 1 ist der grundsätzliche Verlauf der ge- das mittlere Gebiet der Charakteristik durchlaufen, forderten Strom-Spannungs-Kennlinie I = 1(V) in und die Schaltung geht in den unteren stabilen Zuwillkürlichen Einheiten dargestellt. Es können fünf 60 stand über, der nach Abklingen des eingespeisten aufeinanderfolgende Abschnitte mit im Vorzeichen negativen Stromimpulses durch den Arbeitspunkt C verschiedenem differentiellem Widerstand unterschie- gekennzeichnet ist.In Fig. 1 is the basic course of the running through the middle area of the characteristic, required current-voltage characteristic I = 1 (V) in and the circuit is shown in the lower stable arbitrary units. There can be five overhangs which, after the fed-in successive sections with a negative current impulse have a negative sign, are characterized by a differential resistance different from the operating point C.

den werden. Im dritten Quadranten beginnt die Entsprechende Betrachtungen können angestelltthe will. The corresponding considerations can begin in the third quadrant

Kennlinie mit positiver Steigung, kreuzt die F-Achse werden, wenn die Schaltung auf den mittleren Ar-Characteristic curve with a positive slope, the F-axis crosses when the circuit is switched to the middle ar-

bei Punkte und bildet im vierten Quadranten bei 65 beitspunkt/i eingestellt ist und ein negativ gerich-at points and forms in the fourth quadrant at 65 beitpunkt / i is set and a negative directional

relativ großen negativen Spannungswerten ein posi- teter Stromimpuls zugeführt wird. Ist er größer alsA positive current pulse is supplied to relatively large negative voltage values. Is it greater than

tives Strom-Maximum. Daran schließt sich ein Teil- das Minimum im dritten Quadranten und ein even-tive current maximum. This is followed by a part - the minimum in the third quadrant and an even-

stück der Kennlinie mit fallender Tendenz an, wel- tueller, nun positiver Rückschwung kleiner als daspiece of the characteristic curve with a falling tendency, a more circular, now positive backswing smaller than that

Maximum im vierten Quadranten, läuft die Schal- sprechenden Elementen des ersten Zweiges polaritung in die untere stabile Lage, die durch den Ar- siert. Der dritte Zweig wird durch einen ohmschen beitspunktC und eine definierte negative Spannung Widerstand gebildet, der besonderen Bemessungsgekennzeichnet ist, die die Grundlage für ein ab- Vorschriften genügen muß, die weiter unten an Hand nehmbares Ausgangssignal bilden kann. 5 der F i g. 4 erläutert werden. Die Eingangsstrom-Maximum in the fourth quadrant, the sound-speaking elements of the first branch run polarization into the lower stable position that arises through the ar- eas. The third branch is ohmic beitpunktC and a defined negative voltage resistance is formed, which is characterized by special rating which is the basis for an ab- must meet the requirements set forth below on hand can form acceptable output signal. 5 of FIG. 4 will be explained. The input current

In Fig. 2 sind nun die für eine Art von binären impulse/ werden dem einen gemeinsamen Anschlußmagnetischen Speichern typischen Lesesignale in punkt zugeführt, wo die Kathode der Tunneldiode zeitabhängiger Form als Spannungsimpulse F(i) dar- TDl mit der Anode der Tunneldiode TD 2 und dem gestellt. Das in die Leseleitungen des Speichers indu- Widerstand R verbunden sind. Die andere Seite der zierte Signal sei beispielsweise eine binäre »1«, wenn io Parallelschaltung ist geerdet. Die für die folgende der erste Impuls positiv und sein Trabant negativ Betrachtung zugrunde liegende Richtung der Spanist, entsprechend der Darstellung in Fig. 2a. Analog nung F ist als Pfeil neben dem WiderstandR einbestehe das »O«-Signal aus einer Folge eines nega- getragen.In Fig. 2 are now for a type of binary pulses / are fed to a common terminal magnetic storage typical read signals in point where the cathode of the tunnel diode time-dependent form as voltage pulses F (i) TDl with the anode of the tunnel diode TD 2 and put to. The inductor R are connected to the read lines of the memory. The other side of the ornamented signal is, for example, a binary "1" if the parallel connection is grounded. The direction of the span, on which the first pulse is positive and its satellite negative, is the basis for the following, as shown in FIG. 2a. Analogously to F, the "O" signal is carried as an arrow next to the resistor R as a sequence of a negative.

tiven Impulses mit einem positiven Trabanten gemäß Wie aus den Strom-Spannungs-Charakteristiken Fig. 2b. In ausgezogenen Linien sind nun die besten 15 der Fig. 4 ersichtlich ist, werden die symmetrischen erreichbaren Lesesignale angedeutet. Wie die ge- Tunneldioden beispielsweise mit 200 mV vorgestrichelten Linienzüge zeigen sollen, können jedoch spannt. Dünn ausgezogen sind die Kennlinien der die Lesesignale z. B. durch den Einfluß der Dämp- einzelnen Elemente dargestellt. Die Kennlinie der fung der Treibleitungen des Speichers in ihrer Ampli- Tunneldiode TD 2 ist gegenüber dem /-F-Achsentude verringert sein. Nicht gezeigt sind außerdem ao kreuz um die negative Vorspannung F2=—200 mV Impulsverformungen durch irgendwelche Störeffekte, nach links verschoben. Die Kennlinie der Tunnelnach denen es beispielsweise möglich ist, daß der diode TDl ist entsprechend der vereinbarten Beerste, die Information verkörpernde Impuls etwa zugsrichtung der Spannung (Pfeil in Fig. 3) um eine geringere Amplitude als der nachfolgende ent- 180° gedreht eingezeichnet und um die positive Vorgegengerichtete Trabant hat. Auch weitere Schwin- 35 spannung Vl = +200 mV nach rechts verschoben, gungen oder anders geformte Impulse, meist jedoch Der Strom-Maßstab der /-Achse ist auf den Höckermit geringerer Amplitude, können im Betrieb eines strom Ip der verwendeten Tunneldiode normiert, so magnetischen Speichers auftreten. daß der Höckerstrom im Diagramm mit der dimen-tive pulse with a positive satellite according to How from the current-voltage characteristics Fig. 2b. The best 15 of FIG. 4 can now be seen in solid lines, the symmetrical achievable read signals are indicated. How the tunnel diodes are supposed to show, for example with 200 mV pre-dashed lines, can, however, be tense. The characteristics of the read signals z. B. represented by the influence of the damping individual elements. The characteristic of the fung of the drive lines of the memory in their ampli-tunnel diode TD 2 is reduced compared to the / -F-Achsentude. Also not shown are ao crossed by the negative bias voltage F2 = -200 mV pulse deformations due to any interference effects, shifted to the left. The characteristic curve of the tunnels according to which it is possible, for example, that the diode TD1 is shown rotated 180 ° by a lower amplitude than the following 180 ° and rotated according to the agreed-upon pulse embodying the information the positive forward-facing Trabant has. Also other oscillating voltage Vl = +200 mV shifted to the right, slow or differently shaped pulses, but mostly the current scale of the / -axis is on the cusp with lower amplitude, can be normalized in the operation of a current Ip of the tunnel diode used, see above magnetic storage occur. that the hump current in the diagram with the dimen-

Die als Lesedetektor gebrauchte Diskriminator- sionslosen Zahl 1 bezeichnet ist. Als passives EIeschaltung soll nun einwandfrei nur die Information 30 ment hat der ohmsche Widerstand R als Kennlinie tragenden Signale feststellen und auswerten können. eine durch den Ursprung und durch den ersten und Es muß deshalb dafür Sorge getragen werden, daß dritten Quadranten gehende Gerade. Der Widerin der ausgeführten Schaltung der Wert/1 der Cha- standswert wird gleich dem Quotienten aus Vorrakteristik nach F i g. 1 sicher kleiner als das schlech- spannung und Höckerstrom gewählt, so daß für teste Nutzsignal und /2 größer als das größtmögliche 35 dieses Beispiel gilt: R = 200 mV/Ip.
Störsignal ist. Die der Schaltung zugeführten Strom- Um die Gesamt-Charakteristik der Schaltung zu impulse sind im allgemeinen proportional zu den in ermitteln, werden zunächst die Tunneldioden-F i g. 2 gezeigten Spannungsimpulsen anzusehen. Charakteristiken zu der gestrichelt eingetragenenThe non-discriminatory number 1 used as a reading detector is designated. As a passive electrical circuit, only the information should now be properly detected and evaluated by the ohmic resistor R as a characteristic curve carrying signals. a straight line going through the origin and through the first and It must therefore be ensured that the third quadrant is a straight line. The consistency of the circuit carried out, the value / 1, the state value is equal to the quotient from the preliminary statistics according to FIG. 1 selected to be smaller than the bad voltage and hump current, so that for the test useful signal and / 2 larger than the largest possible 35, this example applies: R = 200 mV / Ip.
Interfering signal is. The current supplied to the circuit To determine the overall characteristics of the circuit are generally proportional to the pulses in, the tunnel diodes F i g. 2 voltage pulses shown. Characteristics of the dashed line

Ein an sich passives Halbleiterbauelement, das Summenkennlinie TDl + TD 2 zusammengefaßt, jedoch zusammen mit einer geeigneten Vorspannung 40 Diese ist noch mit der Widerstandsgeraden zu kom- oder einem eingeprägten Strom aus einer Quelle als binieren, um die Strom-Spannungs-Charakteristik Energielieferant geeignet ist, wie ein aktives Element /(F) der Schaltung zu konstruieren. Wie aus der zu wirken mit einer Kennlinie, die in ihrem mittleren Figur ersichtlich, ergibt sich dank der gewählten Abschnitt einen negativen differentiellen Widerstand Dimensionierung des Parallelwiderstandes R als reaufweist, ist die Tunneldiode. Sie hat außerdem den 45 sultierende Kennlinie der Schaltung die stark aus-Vorteil, daß die das Schaltverhalten kennzeichnenden gezogene, fünffach geknickte Strom-Spannungs-Kippvorgänge außerordentlich rasch verlaufen, so Charakteristik I = I(V) der Fig. 1. Zur Verdeutdaß sehr schnelle Schaltungen damit aufgebaut wer- lichung sind im Diagramm noch die möglichen staden können, wie sie besonders erstrebenswert sind bilen Arbeitspunkte A, B und C der Schaltung einfür die Entwicklung peripherer Schaltkreise von 50 getragen.An inherently passive semiconductor component, the sum characteristic TDl + TD 2 combined, but together with a suitable bias voltage 40. This is to be combined with the resistance line or an impressed current from a source as a combination to make the current-voltage characteristic energy supplier suitable how to construct an active element / (F) of the circuit. How to act with a characteristic curve, which can be seen in its middle figure, results thanks to the selected section a negative differential resistance Dimensioning of the parallel resistance R as reauf shows, is the tunnel diode. It also has the 45 resulting characteristic curve of the circuit, the great advantage that the drawn, five-fold kinked current-voltage breakdown processes that characterize the switching behavior run extremely quickly, so characteristic I = I (V) of FIG. 1. To illustrate, very fast advertising constructed so lichung circuits are still in the diagram can Staden possible, as they are particularly desirable bilen operating points A, B and C of the circuit on for the development of peripheral circuits of 50 worn.

magnetischen Dünnschichtspeichern. Eine Besonder- Für praktische Anwendungen ist es naturgemäßmagnetic thin-film storage. A special For practical applications it is naturally

heit der Tunneldioden ist natürlich ihre Zweipol- umständlich, zwei getrennte VorspannungsquellenThe name of the tunnel diodes is of course their two-pole complex, two separate bias voltage sources

eigenschaft, d. h., Eingang und Ausgang der Schal- vorzusehen. Nach dem Schaltungsbeispiel der F i g. 5property, d. that is, to provide the input and output of the switchgear. According to the circuit example of FIG. 5

rung sind identisch, weshalb Vorkehrungen zum wird eine gemeinsame Vorspannungsquelle Fs ver-tion are identical, which is why precautions are taken to use a common bias source Fs

Trennen der Eingangs- und Ausgangssignale erfor- 55 wendet, an die zwei in Serie liegende TunneldiodenIt is necessary to separate the input and output signals to the two tunnel diodes in series

derlich sind. TDl und TD2 anschaltbar sind. Parallel zum Zweigthat are. TDl and TD2 can be switched on. Parallel to the branch

In Fig. 3 ist ein einfaches Schaltungsbeispiel mit mit den beiden Tunneldioden TDl und TD2 ist ein Tunneldioden gezeigt, das die geforderte Charakte- Spannungsteiler aus zwei in Serie liegenden Widerristik hat. Die Schaltung besteht aus der Parallel- ständenR1 und R2 geschaltet. Der WiderstandR schaltung dreier Zweige, von denen der erste Zweig 60 ist zwischen dem den beiden Tunneldioden gemeineine vorwärts vorgespannte Tunneldiode TD1 mit samen Anschlußpunkt an der Kathode TD1 und der ihrer in Reihe liegenden Spannungsquelle Vl ent- Anode TD 2 in der Mitte des erstgenannten Zweiges hält. Der zweite Zweig wird ebenfalls durch eine vor- und dem Mittelanschluß des Spannungsteilers aus wärts vorgespannte Tunneldiode TD2 gebildet zu- den WiderständenRl und R2 eingefügt. Es ist zu sammen mit ihrer in Reihe liegenden Spannungs- 65 bemerken, daß für dieses Schaltungsbeispiel die Diquelle F2. Diese zweite Tunneldiode und ihre Vor- mensionierungsvorschrift für den Widerstand anders Spannungsquelle sind jedoch bezüglich des Eingangs- lautet, weil hier auch noch die Teilwiderstände des stromes / in entgegengesetzter Richtung zu den ent- Spannungsteilers in den für die Erzielung der tri-In Fig. 3 a simple circuit example with the two tunnel diodes TD1 and TD2 is shown a tunnel diode that has the required character voltage divider of two withers in series. The circuit consists of the parallel stands R1 and R2 switched. The resistor R circuit of three branches, of which the first branch 60 is common between the two tunnel diodes a forward biased tunnel diode TD1 with the same connection point at the cathode TD1 and its series voltage source Vl ent- anode TD 2 in the middle of the first-mentioned branch holds. The second branch is also formed by a tunnel diode TD2 biased downwards from the center connection of the voltage divider and inserted into the resistors R1 and R2. It should be noted, together with their series voltage 65, that for this circuit example the source F2. This second tunnel diode and its pre-dimensioning rule for the resistor are different from the voltage source, however, with regard to the input, because here the partial resistances of the current / in the opposite direction to the

stabilen Strom-Spannungs-Charakteristik maßgeblichen Widerstand mit eingehen. Die Eingangsklemme 11 zum Zuführen der Stromimpulse/ des Eingangssignals ist mit dem den beiden Tunneldioden gemeinsamen Anschluß verbunden. Der andere Anschluß einer der beiden Tunneldioden, hier der Tunneldiode TD 2, ist mit der zweiten Eingangsklemme 12 verbunden. Gegebenenfalls ist die Schaltungsseite mit der zweiten Eingangsklemme (und Ausgangsklemme) 12 am Punkt 14 geerdet. Da Tunneldioden Zweipole sind, ist auch die Ausgangsklemme 13 mit dem den beiden Tunneldioden TD1 und TD 2 gemeinsamen Anschluß verbunden.stable current-voltage characteristics with significant resistance. The input terminal 11 for supplying the current pulses / the input signal is connected to the connection common to the two tunnel diodes. The other connection of one of the two tunnel diodes, here the tunnel diode TD 2, is connected to the second input terminal 12. If necessary, the circuit side with the second input terminal (and output terminal) 12 is grounded at point 14. Since tunnel diodes are two-pole, the output terminal 13 is also connected to the connection common to the two tunnel diodes TD 1 and TD 2.

Für die Bemessung der Widerstände gilt folgende Bedingung:The following condition applies to the dimensioning of the resistances:

20OmV _n R1-R2 20OmV
0,75/;? Rl + R2 1,25 Ip 20OmV _n R1-R2 20OmV
0.75 / ;? Rl + R2 Ip 1.25

Dabei bedeutet Ip den Höckerstrom der verwen- ao deten Tunneldioden. Sollte bei Verwendung abweichender Tunneldiodentypen die Vorspannung nicht mehr in der Größenordnung von 200 mV liegen, so sind sinngemäß korrigierte Werte einzusetzen. Der Widerstand R liegt nun in Serie mit den beiden parabgeschalteten Spannungsteiler-Widerständen R1 und R2. Die Bemessungsvorschrift dient besonders dazu, ein brauchbares Verhältnis der an Hand der Fig. 1 definierten Stromwerte /1 und /2 herzustellen. Gewisse Toleranzunsymmetrien sind ausgleichbar durch Verändern der Spannung Vs. Unsymmetrien der Schwellwerte, z. B. /1 in einer Schaltungshälfte und der analoge Wert IV in der anderen Hälfte der Schaltung, lassen sich durch geringfügiges Verändern des Spannungsteilerverhältnisses ausgleichen. An sich sollten die Tunneldiodenkennwerte und die Vorspannungen, also auch die Spannungsteiler-Widerstände unter sich jeweils gleich sein. Zum Ausgleich eventueller Kennlinienunterschiede der beiden verwendeten Tunneldioden sind zweckmäßig die Spannungsteiler-Widerstände Rl und R2 justierbar. Sie können beispielsweise als Potentiometer ausgeführt sein. Betrachtet man jedoch die Schaltungsgruppe, bestehend aus zwei Tunneldioden und drei Widerständen, als Schaltungsbaustein, der beispielsweise in Modul-Bauweise in der Art gedruckter Schaltungen hergestellt wird, so läßt sich während des Herstellungsprozesses das zweckmäßigste Widerstandsverhältnis hintrimmen und liegt dann, angepaßt an die eingebauten Tunneldioden, ein für allemal fest. Ip means the hump current of the tunnel diodes used. If, when using different types of tunnel diodes, the bias voltage is no longer in the order of magnitude of 200 mV, correspondingly corrected values must be used. The resistor R is now in series with the two par-disconnected voltage divider resistors R 1 and R2. The dimensioning specification serves in particular to establish a useful ratio of the current values / 1 and / 2 defined with reference to FIG. 1. Certain tolerance asymmetries can be compensated by changing the voltage Vs. Asymmetries in the threshold values, e.g. B. / 1 in one half of the circuit and the analog value IV in the other half of the circuit can be compensated for by slightly changing the voltage divider ratio. As such, the tunnel diode parameters and the bias voltages, including the voltage divider resistors, should each be the same. The voltage divider resistors R1 and R2 can expediently be adjusted to compensate for any differences in the characteristics of the two tunnel diodes used. You can for example be designed as a potentiometer. However, if you consider the circuit group, consisting of two tunnel diodes and three resistors, as a circuit component, which is manufactured, for example, in a modular design in the manner of printed circuits, the most appropriate resistance ratio can be trimmed during the manufacturing process and is then adapted to the built-in tunnel diodes , once and for all

Das Schaltungsbeispiel nach F i g. 5 kann zum Erkennen und Auswerten der Lesesignale eines binären magnetischen Speichers benutzt werden. Zur zeitlichen Trennung von Eingangs- und Ausgangs-Signalen, die ja praktisch das gleiche Klemmenpaar passieren müssen, wird die Vorspannungsquelle nur zeitweilig als zum Maschinenzyklus gehöriger Tastimpuls Vs eingeschaltet. Weiter ist Vorsorge getroffen, daß zu Beginn eines jeden Lesevorganges die Schaltung auf den mittleren Arbeitspunkt A eingestellt ist. Die Lesesignale werden als Eingangssignale dem Diskriminator zugeführt, wo sie einen Schaltvorgang oder Kippvorgang in der Weise auslösen, daß der Arbeitspunkt der Diskriminatorschaltung je nach der Polarität der Anstiegsflanke der Eingangssignale in eine der beiden äußeren stabilen Lagen (B oder C) der tristabilen Kennlinie verschoben wird.The circuit example according to FIG. 5 can be used to recognize and evaluate the read signals of a binary magnetic memory. For the temporal separation of input and output signals, which have to pass practically the same pair of terminals, the bias voltage source is only switched on temporarily as a key pulse Vs belonging to the machine cycle. Provision is also made that the circuit is set to the mean operating point A at the beginning of each reading process. The read signals are fed as input signals to the discriminator, where they trigger a switching process or a toggle process in such a way that the operating point of the discriminator circuit is shifted to one of the two outer stable positions (B or C) of the tristable characteristic curve, depending on the polarity of the rising edge of the input signals .

Das verstärkte Ausgangssignal, ein entsprechend der ausgelesenen binären Information (1 oder 0) polarisierter positiver oder negativer Impuls, erhält seine Energie ebenfalls aus dem von der Speichersteuerung der Rechenmaschine bereitgestellten Tastimpuls Vs. Um zu Beginn eines jeden Lesevorgangs sicherzustellen, daß die Diskriminatorschaltung zunächst in ihre Ausgangsstellung in der mittleren Lage entsprechend dem Arbeitspunkt A geht, weist der Tastimpuls Vs, wie in der F i g. 5 graphisch dargestellt, an seiner Anstiegsflanke eine Überspannungsspitze auf. Werte von etwa 25% Überspannung haben sich als zweckmäßig erwiesen. Durch die Überspannung werden die beiden Tunneldioden zunächst in ihren oberen stabilen Spannungszustand (ihrer eigenen Tunneldiodenkennlinie) geschaltet. Mit Absinken der Spannung Ks auf ihren Normalwert nehmen die Vorspannungen Vl und V 2 solche Werte an, daß die Schaltung sich auf den mittleren Arbeitspunkt A der tristabilen Kennlinie einstellt. Es muß nur mittels der Speichersteuerung dafür Sorge getragen werden, daß in diesem ersten Zeitraum kein Stromimpuls eingespeist wird, der den Einstellvorgang stören könnte. In dem folgenden Zeitraum, der etwa der Mitte des Tastimpulses entspricht, ist die Diskriminatorschaltung empfindlich für Lesesignale, welche den Kippvorgang in eine der äußeren stabilen Lagen der tristabilen Kennlinie bewirken. Der dann noch andauernde Tastimpuls liefert die Energie für das Ausgangssignal, das durch die Tunneldioden geschaltet wird.The amplified output signal, a positive or negative pulse polarized according to the binary information read out (1 or 0), also receives its energy from the key pulse Vs. provided by the memory control of the calculating machine Starting position in the middle position corresponding to the operating point A , the key pulse Vs, as in FIG. 5 graphically shows an overvoltage peak on its rising edge. Values of around 25% overvoltage have proven to be useful. As a result of the overvoltage, the two tunnel diodes are initially switched to their upper stable voltage state (their own tunnel diode characteristic). With the voltage drops to its normal value Ks bias voltages Vl and V2 such values assume that the circuit of the tristable characteristic set to the mean operating point A. Care only has to be taken by means of the memory control that no current pulse is fed in during this first period which could interfere with the setting process. In the following period, which corresponds approximately to the middle of the key pulse, the discriminator circuit is sensitive to read signals which cause the toggle process in one of the outer stable positions of the tristable characteristic curve. The key pulse, which then continues, supplies the energy for the output signal, which is switched by the tunnel diodes.

Obwohl die Diskriminatorschaltung nach der Erfindung an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, können offenbar von Fachleuten mannigfaltige Änderungen in der Form und in Einzelheiten und auch in der Anwendung vorgenommen werden, ohne dadurch den nachfolgend beanspruchten Geltungsbereich der Erfindung zu verlassen.Although the discriminator circuit according to the invention has been described on the basis of a preferred exemplary embodiment, can evidently from Various changes in form and details and also in application to those skilled in the art are made without thereby affecting the scope of the invention as claimed below to leave.

Claims

Patent claims:

1. Discriminator circuit for converting bipolar input signals into corresponding unipolar pulses using a tristable flip-flop circuit with two components connected in the same direction and connected in series, each with a dynatron characteristic, the common connection point of which is used to supply or derive the signal pulses and between their connection point and the point of symmetry of the operating voltage source an operating resistance common to both components is, characterized in that the operating voltage source (Fs) is formed by a pulse source whose output pulse at the beginning of the pulse duration has such an amplitude that both components with dynatron characteristics (TD 1, TD 2) in their respective upper Working point (Vl, V 2) are switched, and then drops to an amplitude value at which the mean working point (A) of the resulting characteristics of both components with dynatron characteristics (TD 1, T D 2) is taken.

2. Discriminator circuit according to claim 1, characterized in that the bias voltage when using tunnel diodes as components with dynatron characteristics (TDl, TD 2)

909 505/1459

a tunnel diode is in the order of 200 mV.

3. Discriminator circuit at least according to claim 1, characterized in that the operating voltage source consists of a bias voltage source (Vs) with a voltage divider (Rl, R2) connected in parallel therewith, the center tap of which is connected to the working resistor (R) .

4. Discriminator circuit according to claim 1 to 3, characterized by the use as

Read circuit in magnetic thin-film memories, in that the tunnel diodes (TD 1, TD 2) are biased in the forward direction, the read pulses are supplied via input terminals (11, 12) which are sent to the common connection point of the two tunnel diodes (TDl, TD 2) and to the the pulse source (Vs) and the earth connected cathode of a tunnel diode (TD 2) are connected, and the amplitude of the amplitude of the voltage pulse of the pulse source (Vs) is about 25%.

1 sheet of drawings