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Ein Parametron ist eine bistabile Einrichtung, in welcher die Binärwerte
L und 0 durch Pakete eines hochfrequenten Signals dargestellt werden. Eine L besteht
z. B. aus einem Paket von sinusoidalen Schwingungen, die mit einer Bezugsfrequenz
in Phase sind. Eine 0 kann dann durch ein entsprechendes Paket von Schwingungen
dargestellt werden, dessen Phase um einen bestimmten Wert, z. B. um 180°, zur Bezugsfrequenz
verschoben ist. Die meisten Parametrons arbeiten derart, daß das Steuersignal, normalerweise
auch ein Paket hochfrequenter Schwingung, kurz vor dem Einschalten einer Trägerfrequenz
in den Kreis eingekoppelt wird. Die sich aufbauende Phase hängt dann von der Phase
des Steuersignals ab. Sobald der stationäre Amplitudenwert erreicht ist, steht ein
Signal mit voller Energie für die weitere Verwendung so lange zur Verfügung, wie
das Trägerfrequenzpaket andauert. Mit anderen Worten, dieses durch das Steuersignal
verursachte Signal hört nicht mit dem Abklingen des Steuersignals auf.
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In derRegel besitzt dieBezugsfrequenz den Wert 2f, während die vom
Steuersignal erregte Schwingung die Frequenz f besitzt. Man spricht hier von subharmonischer
Resonanz. Diese kommt dann zustande, wenn in einem Schwingungskreis ein Parameter;
normalerweise eine Induktivität mittels eines hochfrequenten Signals, periodisch
variiert wird. Theoretisch könnte diese Variierung mechanisch erfolgen. In hochfrequenztechnischen
Anwendungen ist dies jedoch nicht praktisch, und es wird deshalb zu nichtlinearen
Induktivitäten gegriffen, deren Größe auf elektrischem Weg beeinflußt werden kann.
Es ist breits vorgeschlagen worden, zu diesem Zweck dünne magnetische Filme zu verwenden.
Da jedoch es sehr schwer hält, dünne magnetische Filme innerhalb eines gewissen
Toleranzbereichs herzustellen, weisen parametrische Einrichtungen mit Magnetfilmen
unerwünschte Verschiedenheiten auf, die es praktisch unmöglich machen, solche in
Schaltungen für elektronische Rechenmaschinen zu verwenden.
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Bei nichtlöschenden Speicherzellen ist es bekannt, zwei dünne Filme
zu verwenden, wobei einer aus einem weichmagnetischen und der andere aus einem hartmagnetischen
Material besteht (USA. Patent 3 015 807). Der hartmagnetische Film dient zur Speicherung
der Information in Form eines bestimmten Remanenzzustandes. Durch den Magnetisierungszustand
des hartmagnetischen Films wird auch derjenige des weichmagnetischen Films beeinfiußt.
Um festzustellen, was für eine Information (0 oder L) die Speicherzelle enthält,
kann der Magnetisierungszustand des weichmagnetischen Films mittels Anlegen eines
magnetischen Feldes festgestellt werden. Dieses Feld ist so bemessen, däß es den
Zustand des weichmagnetischen Films, nicht aber jenen des hartmagnetischen Films
vorübergehend zu verändern vermag. Durch diese Änderung wird ein Signal in eine
Leseleitung induziert, dessen Natur den Schaltzustand der Speicherzelle anzeigt:
Nach dem Verschwinden des den Speicher »abfragenden« Feldes nimmt die weichmagnetische
Schicht den von der hartmagnetischen Schicht bestimmten Magnetisierungszustand wieder
an. Auf diese Weise kann Information aus der Speicherzelle ausgelesen werden, ohne
däß dieselbe dabei gelöscht wird.
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Die unter dem Handelsnamen Bicore bekannten Speicherelemente werden
am Aufsatz »A Non-destructive Readout Film Memory« von Richard J. Petschauer und
Rodney D. Turnquist in den Proceedings of the Western-Joint Computer Conference,
Mai 1961, S. 411 bis 425 (»Journal of Applied Physics«, supplement) eingehend beschrieben.
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Die vorliegende Erfindung macht von der Tatsache Gebrauch, daß der
Magnetisierungszustand eines dünnen Films von einem weiteren dünnen Film beeinflußbar
ist. Aufgabe der Erfindung ist es jedoch ein Parametron, das einen Resonanzkreis
aufweist, der aus einem mit einem Leiter gekoppelten dünnen Magnetfilm besteht,
ohne irgendwelche mechanische Eingriffe abstimmbar zu machen. Dies erreicht die
Erfindung dadurch, daß ein weiterer Magnetfilm auf dem dünnen Magnetfilm angebracht
ist und ein mit dem weiteren Magnetfilm gekoppelter Leiter vorgesehen ist, an den
eine regelbare Stromquelle anschließbar ist, um den remanenten Magnetismus des weiteren
Magnetfilms so einzustellen, daß dessen Magnetfeld nach Abschaltung der Stromquelle
mit einer solchen Intensität auf den Magnetfilm der Induktivität einwirkt, daß der
gewünschte Abstimmzustand eintritt.
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Dank der Abstimmbarkeit der beschriebenen Einrichtung ist es bei deren
Verwendung in parametrischen Geräten möglich, diese in einer Schaltung aufeinander
abzustimmen. So kann beispielsweise durch die Abstimmung erreicht werden, daß die
Ausgangsamplitude einer ersten parametrischen Einrichtung doppelt so groß ist wie
jene einer zweiten, was für die Lösung gewisser schaltungstechnischer Probleme,
z. B. im Gebiet der Majoritätslogik, sehr erwünscht ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigt F i g.1 eine schematische Darstellung einer Einrichtung mit variabler Permeabilität
mit zwei Magnetfilmen, F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Parametrons
gemäß der Erfindung, in welchem die Einrichtung mit variabler Permeabilität Verwendung
findet.
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In F i g. 1 ist mit der Bezugsziffer 12 ein dünner Magnetfilm bezeichnet.
Dieser Film besteht vorzugsweise aus einer Nickel-Eisen-Legierung, welche unter
dem Handelsnamen Permaloy bekannt ist. Es ist dies eine Legierung, die ungefähr
81'% Nickel und 19% Eisen enthält und die Eigenschaft besitzt, keinen magnetostriktiven
Effekt aufzuweisen. Dieser Film kann beispielsweise mit dem im USA.-Patent 2 900
282 beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Die bevorzugte Filmdicke beträgt
10 000 Angström oder weniger. Beim Aufdampfen in einem magnetischen Feld entsteht
ein anisotroper Film, der eine Vorzugsachse 16 aufweist. Die Vorzugsachse ist die
bevorzugte Richtung, in der sich die Magnetisierung der Schicht einzustellen sucht.
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Auf dem Film 12 ist ein weiterer Magnetfilm 10 angebracht. Zweckmäßigerweise
wird der Film 10 so gewählt, daß er eine größere Koerzitivkraft aufweist als Film
12, z. B. eine fünfmal größere. Zu diesem Zweck kann der Film 12 dicker gewählt
werden als der Film 10. Film 12 besteht vorzugsweise aus einer Legierung,
die aus 80 bis 95% Kobalt und dem Rest aus Eisen gebildet ist. Brauchbar ist aber
z. B. auch eine Legierung, die aus ungefähr 30% Kobalt, 40% Eisen und 30% Nickel
besteht. Beim Ausführungsbeispiel gemäß der F i g. 1 ist die Vorzugsachse 14 des
Magnetfilms 10 parallel zur Vorzugsachse 16 des
Magnetfilms 12 ausgerichtet.
Es ist jedoch für gewisse Anwendungen der Einrichtung möglich, die Vorzugsachsen
der beiden Filme 10, 12 anders, z. B. rechtwinklig zueinander anzuordnen. Auf dem
Magnetfilm 10 oder in unmittelbarer Nähe desselben ist ein Leiter 34 angebracht,
der an eine Stromquelle 36 anschließbar ist. Die Zeichnung zeigt ferner schematisch
ein Gerät 37 zur Messung der Permeabilität.
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Um die Einrichtung abzustimmen, wird zweckmäßigerweise zuerst der
Magnetfilm 10 auf geeignete Weise gesättigt. Dies kann durch einen nicht
eingezeichneten Leiter geschehen, der mit Gleichstrom beschickt wird, um eine Magnetisierung
in der durch den Pfeil 18 angedeuteten Richtung zu erzielen. Hierauf wird der Film
10 durch einen Gleichstrom in der Leitung 34, welcher ein magnetisches Feld HT erzeugt,
teilweise entmagnetisiert. Das Ausmaß der Entmagnetisierung hängt von der Stärke
des durch die variable Gleichstromquelle 36 gelieferten Stroms ab. Dieser Strom
wird erhöht, bis das Meßgerät 37 die gewünschte Permeabilität anzeigt.
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Bei der teilweisen Entmagnetisierung des Films 10 entstehen in diesem
Bezirke 30, 32, welche eine der ursprünglichen Magnetisierung entgegengesetzte Magnetisierung
aufweisen.
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Durch die Veränderung der Magnetisierung des Films 10 wird auch die
von diesem auf den Film 12 ausgeübte Beeinflussung geändert, was sich durch eine
Drehung des Magnetisierungsvektors dieses Films 12 bemerkbar macht..
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Daß die Permeabilität des Films 12 durch den Film 10 beeinfiußbar
ist, ergibt sich aus der Tatsache, daß die Permeabilität keine Konstante ist; ihr
Wert hängt von der magnetisierenden Feldstärke ab. Die Permeabilität,u wird als
Änderung der Flußdichte B pro Änderung der Feldstärke H definiert oder, anders
ausizedrückt,
Im vorliegenden Fall wird die Feldstärke H durch das innere Feld H12 des Films 12
und das auf dieses einwirkende Feld Hl. des Films 10 gebildet. Es gibt somit
wobei das ± Zeichen angibt, ob die beiden Felder zusammen oder einander entgegenwirken.
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In F i g. 2 ist ein Parametron dargestellt, welches von der in F i
g. 1 gezeigten Einrichtung Gebrauch macht. Die Filme 10 und 12 haben hier jedoch
vorzugsweise eine kreisförmige Oberfläche. Die Bezugsziffer 16 repräsentiert wiederum
die Vorzugsachse des Films 12.
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Wie in F i g. 1 ist die an die Gleichstromquelle 36 anschließbare
Abstimmleitung mit der Bezugsziffer 34 gekennzeichnet. Ein an eine Gleichstromquelle
60 anschließbare Windung 58, die senkrecht zur Vorzugsachse 16 verläuft, ist vorgesehen,
um vor der Abstimmung der Permeabilität den Film 12 zu sättigen.
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Der Pumpsignalgenerator 42 ist über den geschlossenen Schalter 44
und den Filter 46 an die Wicklung 40 angeschlossen, die rechtwinklig zur Vorzugsachse
16 verläuft. Die Eingangssignalquelle 48 ist über den Widerstand 54 an die Wicklung
50 angeschlossen, die parallel zur Vorzugsachse 16 verläuft und zusammen mit dem
Kondensator 52 einen Schwingkreis bildet. Die Anschlüsse 56 dienen zum Abgreifen
des Ausgangssignals des Parametrons.
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Das Parametron nach F i g. 2 arbeitet wie folgt: Von der Quelle 48
wird ein Eingangssignal mit der Frequenz f an den Schwingkreis 50, 52 angelegt.
Hierauf wird der Schalter 44 geschlossen, der eine Bezugsfrequenz 2 f von der Quelle
42 an die Wicklung 40 anlegt. Dadurch wird die Induktivität der aus der Wicklung
40 und dem Film 12 und/oder 10 gebildeten Einrichtung ständig zwischen zwei Werten
geändert. Das Verändern der Induktivität zieht eine Arbeitsleistung nach sich, und
es kann daher auf diese Art Kreisenergie zugeführt werden. Dies hat zur Folge, daß
die durch das Eingangssignal in dem aus der Wicklung 50 und dem Kondensator 52 gebildeten
Schwingkreis verursachten Oszillationen aufrechterhalten und verstärkt wird. Sie
dauern auch an, wenn das Eingangssignal abgeschaltet wird. Die Phase dieser Oszillationen
hängt von der Phase des Eingangssignals ab. Das Ausgangssignal des Parametrons kann
an den Anschlüssen 56 abgegriffen werden.
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Ist eine Abstimmung des Parametrons erforderlich, so wird zuerst die
Windung 58 an die Gleichstromquelle 60 kurzzeitig angeschlossen, um den Film 10
zu sättigen. Hierauf erfolgt eine teilweise Entmagnetisierung des Films 10 durch
ein in der durch Windung 34 erzeugtes Magnetfeld. Zu diesem Zweck ist die Stromquelle
36, welche reguliert werden kann, an die Windung 34 anschließbar, bis das Parametron
die gewünschten Eigenschaften besitzt.