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DE1212155B - Elektrischer Speicher - Google Patents

Elektrischer Speicher

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Publication number
DE1212155B
DE1212155B DED43535A DED0043535A DE1212155B DE 1212155 B DE1212155 B DE 1212155B DE D43535 A DED43535 A DE D43535A DE D0043535 A DED0043535 A DE D0043535A DE 1212155 B DE1212155 B DE 1212155B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
solid
switches
state
electrical storage
inputs
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DED43535A
Other languages
English (en)
Inventor
Dipl-Ing Bent Scharoe Pedersen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Danfoss AS
Original Assignee
Danfoss AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Danfoss AS filed Critical Danfoss AS
Priority to DED43535A priority Critical patent/DE1212155B/de
Priority to BE658951A priority patent/BE658951A/xx
Priority to SE1154/65A priority patent/SE312356B/xx
Priority to FR3771A priority patent/FR1423253A/fr
Priority to NL6501309A priority patent/NL6501309A/xx
Priority to US430398A priority patent/US3445823A/en
Priority to GB4974/65A priority patent/GB1085572A/en
Publication of DE1212155B publication Critical patent/DE1212155B/de
Pending legal-status Critical Current

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Description

DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Deutsche Kl.: 21 al-37/60
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
D43535IXc/21al
5. Februar 1964
10. März 1966
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Speicher, bei dem elektrische, kombinierte Verbindungen zwischen einem oder mehreren Eingängen und einem oder mehreren Ausgängen hergestellt, diese Verbindungen wieder gelöst und durch anders kombinierte Verbindungen ersetzt werden können.
Bei vielen Anwendungszwecken in der Steuerungstechnik, bei Rechenanlagen u. dgl., ist es erwünscht, bestimmte elektrische Verbindungen herzustellen und diese elektrischen Verbindungen für eine mehr oder weniger lange Zeit dauerhaft aufrechtzuerhalten, also zu speichern, und später wieder zu löschen. Hierfür gibt es zahlreiche Beispiele: Das Programmieren einer Rechenmaschine, das Einrichten einer automatisch gesteuerten Werkzeugmaschine, das Umsetzen eines Dezimalsystems in ein binäres Zahlensystem u. dgl.
Generell kann man sagen, daß jede digital arbeitende Apparatur aus einer Anzahl Registerelementen besteht, die zusammen mit den Eingangssignalen den Zustand des Systems definieren. Bei der Funktion des Systems ist die Sequenz im voraus bestimmt, in der Zustände aufeinanderfolgen sollen. Die Information hierfür gibt eine Speicherung im System, sei es in einem Arbeitsspeicher, in einem Permanentspeicher und in einer Verdrahtung, die einem Permanentspeicher ungefähr äquivalent ist. Ein System kann aus einer willkürlichen Kombination der drei genannten Teile aufgebaut werden.
Die Herstellung eines permanenten Speichers ist somit ein recht fundamentales Problem. Sehr oft wünscht man einen halbpermanenten Speicher, wobei unter »halbpermanent« zu verstehen ist, daß der Speicher seine Information behält, bis diese durch eine Änderung von außen in einfacher Weise, wie Auswechslung einer Schaltungstafel, Auswechslung einer Lochkarte oder durch eine rein elektrische Steuerung geändert wird.
Ein permanenter Speicher wird prinzipiell so aufgebaut wie F i g. 1 zeigt. Die waagerechten Leitungen 10 entsprechen z. B. den Wörtern und die senkrechten Leitungen 11 z. B. den Bits. Wünscht man ein Wort auszulesen, wird die entsprechende Leitung 10 mit einer Spannung oder einem Strom beaufschlagt. Die Leitung ist an den Kreuzungspunkten über Impedanzen 12 mit den Bit-Leitungen 11 verbunden, wobei die Impedanzen 12 zwei Werte annehmen können, entsprechend Ziffer 0 oder 1. Die Impedanz 12 kann ein Widerstand, ein Kondensator oder eine induktive Kopplung sein und ist vorzugsweise in einer Richtung bevorzugt leitend. Es gibt davon verschiedene Ausführungsformen.
Elektrischer Speicher
Anmelder:
Danfoss A/S, Nordborg (Dänemark)
Vertreter:
Dr.-Ing. U. Knoblauch, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Kühhornshofweg 10
Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Bent Schar0e Pedersen, Arhus
(Dänemark)
Um eine Kopplung zu anderen Wörtern zu vermeiden, müssen die Verstärker 13, die an den Bit-Leitungen 11 angeschlossen sind, eine Eingangsimpedanz von 0 Ohm haben und/oder die Kopplungselemente 12 müssen in einer Richtung schlechter koppelnd sein. Eine sehr häufig angewandte Kopplung ist die Verwendung einer Diode für den Ziffernwert 1 und einer Diode für den Ziffernwert 0. Wird ein Kontakt in Reihe mit der sowohl für den Wert 1 als auch für den Wert 0 vorgesehenen Diode geschaltet und z. B. von einer Lochkarte gesteuert, erhält man einen halbpermanenten Speicher.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen halbpermanenten Speicher zu schaffen, bei dem die elektrischen Verbindungen ohne große Mühe auf elektrische Weise dauerhaft hergestellt und ebenso leicht wieder gelöscht werden können.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß alle Eingänge mit allen Ausgängen durch je einen Festkörperschalter verbunden sind, der beim Anlegen eines über dem Schwellenwert liegenden Steuerimpulses der Spannung bzw. Feldstärke vom hochohmigen in den niederohmigen Zustand und bei Belastung mit einem über einem Stromschwellenweri liegenden Löschimpuls wieder zurückschaltet, und daß eine Eingabevorrichtung vorgesehen ist, die eine beliebige Auswahl der Festkörperschalter mit einem Steuerimpuls zu versorgen gestattet.
Bei diesem Speicher sind alle möglichen elektrischen Verbindungen bereits vorgezeichnet. Ob sie wirksam werden, hängt davon ab, ob der zugehörige Festkörperschalter in den hochohmigen oder in den niederohmigen Zustand gebracht worden ist. Man kann also die Verbindungen vollelektrisch herstellen
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und aufheben. Dabei bleiben aber die Festkörperschalter in ihrer ursprünglichen Lage, so daß das Eingeben und Löschen nur momentane Impulse erfordert, trotzdem aber der eingegebene Verbindungsweg unverändert bleibt.
Besonders vorteilhaft ist es, daß ein an sich bekanntes, in einer Richtung bevorzugt leitendes Element, z. B. ein Gleichrichter, in Reihe mit dem Festkörperschalter liegt. Hierdurch ist es möglich, Verstärker mit einer ähnlichen Impedanz wie bisher zu benutzen, wobei aber die Dioden fest eingeschaltet sind, und es ist möglich, die einzelnen Kreuzungspunkte durch elektrische Impulse zu schalten.
Ein besonders einfacher Aufbau ergibt sich, wenn die Eingabevorrichtung eine Spannungsquelle aufweist, deren einer Pol über einen oder mehrere Schalter an einen oder mehrere Eingänge und deren anderer Pol gleichzeitig über einen oder mehrere Schalter an einen oder mehrere Ausgänge anschließbar ist. Durch die Zuordnung je eines Eingangsschalters und eines Ausgangsschalters ist dann ein Festkörperschalter definiert, der durch die Spannung einen Umschaltimpuls erhält. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den einzelnen Festkörperschaltern je eine gesonderte Zuleitung zu geben, über die die Steuerspannung bzw. -feldstärke zugeführt wird.
Bei den bisher entwickelten Festkörperschaltern der für die Erfindung brauchbaren Art hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Löschimpuls durch einen über einem Schwellenwert liegenden Strom zu bilden. Man kann dann beim Löschen jeden der im niederohmigen Zustand befindlichen Festkörperschalter auswählen und in den hochohmigen Zustand zurückführen. Wesentlich einfacher ist es jedoch, eine Löschvorrichtung mit einer Stromquelle vorzusehen, deren einer Pol mit allen Eingängen (oder Ausgängen) gleichzeitig und deren anderer Pol mit allen Ausgängen (oder Eingängen) gleichzeitig oder nacheinander verbindbar ist. Auf diese Weise wird momentan oder in einem kurzen Durchgang der gesamte Speicher gelöscht.
Aus Gründen der Erläuterung ist einerseits der Ausdruck »Spannungsquelle« und andererseits der Ausdruck »Stromquelle« benutzt worden. Da es im ersten Fall für das Eingeben auf eine brauchbare Spannung und weniger auf den Strom ankommt, kann der Innenwiderstand der Spannungsquelle hoch sein. Im zweiten Fall kommt es jedoch auf einen relativ hohen Strom und weniger auf die Spannung an. In diesem Fall sollte der Innenwiderstand der Stromquelle möglichst klein sein.
Zur Erzielung optimaler Erfolge empfiehlt sich die Verwendung von Festkörperschaltern, die überwiegend aus Tellur mit einem Zusatz eines Elements aus der Gruppe IV des Periodischen Systems bestehen. Diese Festkörperschalter sind für Gleich- und Wechselstrom geeignet. Sie haben im hochohmigen Zustand einen Widerstand von mehreren Megohm, sind also praktisch nichtleitend, und haben im niederohmigen Zustand einen Widerstand von 1 Ohm und weniger, bilden daher keinen nennenswerten Verbraucher. Als Beispiel sei ein Festkörperschalter aus im wesentlichen 90% Tellur und 10% Germanium genannt.
Ein besonderer Vorteil dieser Festkörperschalter ist es, daß sie äußerst klein ausgebildet werden können. Ferner besteht die Möglichkeit, alle Festkörperschalter zu einem gemeinsamen flächenförmigen Element zu vereinigen, das auf der einen Seite die Schar der Eingangsleitungen und auf der anderen Seite die quer dazu verlaufende Schar der Ausgangsleitungen trägt. Jeder einzelne Festkörperschalter wird dann durch den zwischen zwei Leitungen der beiden Scharen liegenden Teil des flächenförmigen Elements dargestellt.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigt
Fig. 1 das bereits erwähnte Prinzipbild eines Speichers,
F i g. 2 ein erfindungsgemäßes Schaltungselement für die Kreuzpunkte,
Fig. 3 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Speichers,
F i g. 4 einen Teilquerschnitt durch einen plattenförmigen Speicher und
Fig. 5 eine Draufsicht auf den Speicher der F i g. 5 in Höhe der Linie A-A.
In F i g. 2 ist ein Schaltungselement für die Kreuzpunkte gezeigt, das aus einem Festkörperschalter 14 und einer Diode 15 besteht. Die Diode kann unter Umständen wegfallen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist ein Speicher veranschaulicht, der sieben Eingänge 16 und drei Ausgänge 17 besitzt. Zu jedem Eingang gehört eine Eingangsleitung 18, zu jedem Ausgang eine Ausgangsleitung 19. Jede Eingangsleitung ist mit jeder Ausgangsleitung über ein Festkörperschaltungselement 20 gemäß F i g. 2 verbunden. Es sei angenommen, daß die weiß belassenen Festkörperschalter im hochohmigen Zustand sind, also sperren, während die schraffiert oder schwarz ausgefüllten Festkörperschalter im niederohmigen Zustand sind, also leiten. Dann wäre der veranschaulichte Speicher in der Lage, Umrechnungen aus einem Dezimalsystem in ein binäres System vorzunehmen. Zu diesem Zwecke sind den Eingängen 16 die Dezimalzahlen 1 bis 7 zugeordnet, während den Ausgängen die binären Zahlen 00I2 bis 10O2 zugeordnet sind. Leitet man nun einen Steuerimpuls über den Eingang für die Dezimalzahl 3 zu, so kann man diesen Steuerimpuls an den drei Ausgangsleitungen entsprechend den Binärzahlen 0 · 10O2, 1 · 01O2, 1 · 00I2, was der Dimensionszahl 011 entspricht, abnehmen.
Während der Speicher bei diesem Ausführungsbeispiel eine einfache Umwandlung bewirkt, kann man ihn in anderen Fällen als Verteiler benutzen, beispielsweise wenn an die Eingänge Steuerbefehle aus einer Maschinen-Steuervorrichtung angelegt werden und an die Ausgänge verschiedene Betätigungsvorrichtungen dieser Maschine angeschlossen sind. Ähnliches gilt für das Programmieren einer Rechenmaschine.
Jedem Eingang 16 bzw. jeder Eingangsleitung 18 ist ein Schalter 21 zugeordnet. Jedem Ausgang 17 bzw. Ausgangsleitung 19 ist ein Schalter 22 zugeordnet. Die Schalter 21 liegen an dem einen Pol einer Spannungsquelle 23, die Schalter 22 an deren anderem Pol. Schließt man eine bestimmte Kombination von Schaltern 21 und 22, so werden bestimmte Festkörperschalter 20 durch den Spannungsimpuls vom hochohmigen in den niederohmigen Zustand übergeführt. Dargestellt ist das Einschalten der Festkörperschalter 20, die für die Umrechnung der Dezimalzahl 1 in die Binärzahl 001 benötigt werden.
Will man die eingespeicherten Verbindungswege wieder löschen, benutzt man eine Stromquelle 24 mit zwei Metallschienen 25 und 26. Legt man die eine Metallschiene 25 auf die Eingangsleiter 18 und die andere Metallschiene 26 auf die Ausgangsleiter 19, so kann durch sämtliche Festkörperschalter, die sich im niederohmigen Zustand befinden, der zum Umschalten in den hochohmigen Zustand erforderliche Löschstrom fließen.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 sind die Eingangsleiter 18 in einen Isolierkörper 27 gebettet, während die Ausgangsleiter 19 in einen zweiten Isolierkörper 28 gebettet sind. Zwischen den beiden Leiterscharen befindet sich eine Schicht 29 aus dem die Festkörperschalter bildenden Material. Da sich der das Umschalten in den niederohmigen Zustand bewirkende Spannungsimpuls nur in einem gewissen Bereich 30 zwischen zwei Leitern auswirkt, erfolgt das Umschalten auch nur innerhalb dieser Bereiche, so daß die einzelnen Festkörperschalter innerhalb der gesamten Materialschicht 29 eindeutig durch die Kreuzungspunkte der Leiter 18 und 19 definiert sind.
Die Materialschicht, die beispielsweise aus Tellur und Germanium in den eingangs geschilderten Prozentsätzen besteht, kann aufgedampft, gesintert, aus einer Schmelzlegierung ausgehärtet oder auf andere Weise erzeugt sein. Selbstverständlich kommen auch andere Festkörperschalter für den vorliegenden Anwendungszweck in Frage, die die eingangs geschilderten Eigenschaften besitzen.

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Elektrischer Speicher, bei dem elektrische, kombinierte Verbindungen zwischen mehreren Eingängen und mehreren Ausgängen hergestellt, diese Verbindungen wieder gelöst und durch andere kombinierte Verbindungen ersetzt werden können, dadurch gekennzeichnet, daß alle Eingänge mit allen Ausgängen durch je einen Festkörperschalter verbunden sind, der beim Anlegen eines über einem Schwellenwert liegenden Steuerimpulses der Spannung bzw. Feldstärke vom hochohmigen in den niederohmigen Zustand und bei Belastung mit einem über einem Schwellenwert liegenden Löschimpuls wieder zurückschaltet, und daß eine Eingabevorrichtung vorgesehen ist, die eine beliebige Auswahl der Festkörperschalter mit einem Steuerimpuls zu versorgen gestattet.
2. Elektrischer Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein an sich bekanntes, in einer Richtung bevorzugt leitendes Element, z. B. ein Gleichrichter, in Reihe mit dem Festkörperschalter liegt.
3. Elektrischer Speicher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingabevorrichtung eine Spannungsquelle aufweist, deren einer Pol über einen oder mehrere Schalter an einen oder mehrere Eingänge und deren anderer Pol gleichzeitig über einen oder mehrere Schalter an einen oder mehrere Ausgänge anschließbar ist.
4. Elektrischer Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Löschimpuls durch einen über einem Schwellenwert liegenden Strom gebildet wird.
5. Elektrischer Speicher nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Löschvorrichtung mit einer Stromquelle vorgesehen ist, deren einer Pol mit allen Eingängen (oder Ausgängen) gleichzeitig und deren anderer Pol mit allen Ausgängen (oder Eingängen) gleichzeitig oder nacheinander verbindbar ist.
6. Elektrischer Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Festkörperschalter überwiegend aus Tellur mit einem Zusatz eines Elements aus der Gruppe IV des Periodischen Systems bestehen.
7. Elektrischer Speicher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle Festkörperschalter zu einem gemeinsamen flächenförmigen Element vereinigt sind, das auf der einen Seite die Schar der Eingangsleitungen und auf der anderen Seite die quer dazu verlaufende Schar der Ausgangsleitungen trägt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
609 537/271 3.66 © Bundesdruckerei Berlin
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