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Schaltungsanordnung zur Informationsauswahl eines Festwertspeichers
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Informationsauswahl eines Festwertspeichers
mit weichmagnetischen induktiven Koppelelementen und eingelegten oder gefädelten
Programmdrähten zur Auswahl eines adressierbaren Informationswortes mit einer dreifachen
Gruppenauswahl.
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Es sind Festwertspeicheranordnungen bekannt, die mittels induktiver
Kopplung, kapazitiver Kopplung oder mit Haibleiterbauelementen arbeiten, wobei aber
nur Verfahren für induktive Kopplungssysteme vorgeschlagen werden. Diese wiederum
unterscheidet man in Speicher mit rein induktiver Kopplung ohne Ubertragereiemente
(vergl. Electronics, 3. Febr. 1969), in Speicher mit Rechteck-Ferritmaterialien
(vergl. Steinbuch, Handbuch der Nachrichtenverarbeitung, 2. Auflage, S. 568 ff)
und in Speicher mit weichmag netischen Koppelelementen (vergl. Steinbuch und Siemens-Bauteilinformation
R. Schmitt, Festwertspeicher mit ROM-Stäben), wobei Rechteck-Ferritkerne mit geschlossenen
Ringkernen grundsdtzlich zur Anwendung gelangen.
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Zu den weichmagnetischen vorbekannten Koppelelementen rechnen hauptsächlich
Ferrit-Ubertrogerringkerne, Ferrit-Stäbe oder Ferrit Ul-Kerne. Die Informationssignale
werden durch Fädeln bzw.
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Verlegen von Drähten Uber diese eingegeben und fest gespeichert.
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In diesen Fädelspeichern werden von einigen wenigen Drähten angefangen
bis zu mehreren hundert Drähten in der motrixartigen Anordnung der Koppelelemente
verlegt. Die Ferritkerne werden dabei in Reihen zu Kernen angeordnet. Jeder Födeldraht
führt durch alle Reihen der Matrix und ist durch die Kerne hindurchgefädelt, die
bei Anwahl ein Signal abgeben sollen. Eine Anzahl von Kernen je Reihe stellt dabei
jeweils die Länge eines Informationsblocks dar. Dieser wiederum wird als Wort bezeichnet
und besteht aus einer Reihe Bits. Ein solches Wort wird Uber eine Decodierschaltung
zur Informationsausgabe ausgewählt, Durch den Abfrage-Stromimpuls wird in jedem
von der ausgewählten Wortleitung durchfädelten Kern ein Leseimpuls in die Leseleitung
induziert. Die Leseirfipulse werdendabei in Leseverstarkern geformt und om Ausgang
der Schaltung angeboten, wobei die Kombination der angebotenen n Bits das gesuchte
Informationswort darstellt und eine Folge von angebotenen Worten als Programm bezeichnet
wird. Die Auswahl des bestimmten Fädeldrchtes erfolgt somit durch eine einfache
oder eine zweifache Decodierschaltung in multiplikativer Form, wobei die zweifache
Decodierung als Gruppenguswghl gekennzeichnet ist.
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Bei Rechteckferrit-Ringkernen schaltet beispielsweise ein Setzstromimpuls
alle Kerne, durch die der ausgewählte Draht hindurchgefädelt ist, auf positive Magnetisierung
und ein nachfolgender Löschstromimpuls setzt dabei nur die Kerne der Reihe zurück,
die vom Löschstromimpuls durchflossen werden. Von den so umschaltenden Kernen werden
in den Lesewicklungen Impulse induziert und alle Kerne mit gleicher Nummer werden
von der Lesewicklung in jeder Reihe durchgeschleift oder Uber Entkoppeldioden auf
einen gemeinsamen Punkt geführt. Bei einer anderen Art der Reihenauswahl wird wohrend
des Setzstromimpulses durch alle Löschdrdhte , mit Ausnahme der Reihe, ftir die
die Information abgefragt werden soll, ein Gegenstromimpuls gleicher Größe geschickt
und die entgegengerichteten, gleich großen Ströme heben sich bei diesem sog.
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Inhibitstrombetrieb auf, so daß nur die ausgewählte Reihe Impulse
in den Wicklungen induzieren kann. Desweiteren erfolgt bei den bekanntgewordenen
Festwertspeichern mit rein induktiver Kopplung eine Gruppenauswahl und der Inhalt
der aisgewöhlten Wortleitung wird parallel (z.B. durch 64 Bits) angeboten.
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Bei Festwertspeichern mit weichmagnetischen Koppelelementen wird im
ollgemeinen durch eine Gruppenauswahl (V x W) dus gewUnschi-e Wort mit Bits direkt
angesteuert. Dabei sind (V + W) Schaltstufen erforderlich, gegenüber (V + W + m)
Schaltstufen bei Verwendung von Rechteckferritkernen. Werden beispielweise
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Worte in einem Festspeicher untergelxrucht, so sind im ersten Fall mindestens (V
= 32) + (W = 64) = 96 Auswahlstufen erforderlich, während bei Rechteckferritkernen
nur (V = 16) + (W = 16) + (m = 8) = 40 Auswahlstufen nötig sind. Diese Reduzierung
ist durch AusnUtzen der Speichermöglichkeit in Rechteckferritkernen möglich. Bei
der Ubertragerkopplung lößt sich diese Methode aber nicht ohne weiteres verwenden.
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Durch die Praxis haben sich nun eine Reihe Nachteile herausgestellt,
indem beispielsweise bei diesen Schaltungen der relativ hohe Strom bedarf von 500
bis über 1000 mA störend in Erscheinung tritt.
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Außerdem können hierbei nur geschlossene Ringkerne verwendet werden,
durch die die Programmdrähte hindurchgefädelt werden müssen, wobei die scheinbaren
Vorteile einer Festwertspeicherung mit Rechieck-Ferritkernen bezüglich ihrer Störsicherheit,
größerer Leseamplitude aufgrund des definierten Umschaltverhaltens der Kerne sowie
kürzerer Zugriffszeit von untergeordneter Bedeutung anzusehen sind.
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Die Aufgabe und der Zweck des vorliegenden Erfindungsantrags wird
nun darin gesehen, vorgenannte Nachteile zu vermeiden, indem eine 3-D-Auswahlschaltung
für weichmagnetische Koppelemente vorge schlagen Übertrogerkopplung wird, welche
die Vorteil der einfacheren Ansteuerung mit den Vorteilen der ; verbindet.
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Es soll der Betrieb mit einem relativ geringen Strom betrieben werden,
wodurch die Kerne unmittelbar durch integrierte Schaltkreise angesteuert werden
und erreicht werden soll, daß der Betrieb weitgehend unabhängig wird von der Induktivitut,
d.h. von der Anzahl der von einem Draht durchlaufenden Kerne, und daß sich trotzdem
ein relativ großes Ausgangssignal eryibt. Aus diesem Grund wird ein Treiberstromimpuls
durch die ausgawählten Programmdröhte yeschickt, der die betroffenen Kerne magnetisiert.
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Aufgrund der großen Induktivitöt, die dem Treiberstromimpuis entgegenwirkt,
erfolgt die Aufmagnetisierung ansteigend in einer bestimmten Zeit, und beim Abschalten
des Treiberstromimpulses induzieren die magnetisierten Kerne in den zugehörigen
Lesewicklungen einen kurzen Impuls mit großer Amplitude. Der Umstand, daß die Ablesung
der Information erst am Impulsende erfolgt, wird ausgeglichen durch eine zeitlich
verschobene Ansteuerung. Damit ein rationelles Verlesen der Programmdrähte anstelle
des vorgenannten Durchfödelns durch Ringkerne erreicht wird, wodurch wiederum die
Herstellungskosten gesenkt werden, hat sich eine "offene" Födelung mit UI- oder
Stabkernen bestens bewährt.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß für den Programmdroht
eine zweifache Gruppenauswahl vorgesehen ist und eine dritte Auswahlmöglichkeit
fur das Informutionswort aus mehreren durch den
Programmdraht festgelegten
Worten erfolgt, wobei einerseits alle Leseleitungen der zu einem Wort gehörenden
Koppelelemente zu m Wortleitungen zusammengefaßt und nur die adressierte Wortleitung
auf ein Potential geringer oder ohne Vorspannung zuordnet ist, während die anderen
Wortleitungen auf ein Potential höherer Vorspannung zur Ausblendung der Lesesmpulse
der nicht adressierten Koppelelemente schaltbar sind und andererseits alle Leseleitungen
von Koppelelementen gleicher Nummern der vorhandenen m Worte über Entkoppelglieder
zur Potentialtrennung zusammengefaßt und einer Auswerteschaltung zugeleitet werden
in Die Erfindung wird nun anhand von den Zeichnungen dargestellten' Ausführungsbeispiel
naher erläutert.
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Es zeigen : Fig. 1 eine Schaltungsanordnung mit vorgeschaltetem Taktgenerator
und Schaltstufe mit einer Speiche anordnung einer ersten und zweiten Auswahlstufe
sowie veibundener dritten Stufe mit Lese- und Ausgangsverstärkerschaltung, Fig.
2 einen UI-Kern mit der Programmleitung für den Treiverstromimpuls und den Lesewicklungen
fUr den Strom, Fig. 3 die notwendigen Impulsfolge in Abhöngigkeit der Zeiteingabe.
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Gemäß den Figuren l und 2 wird ein Taktgenerator G von einen Startimpuls
g zu einem Zeitpunkt t in Pfeilrichtung, siehe g der Fig. 3, gestartet. Dabei wird
über eine Schaltstufe S der Fig. 1 ein Treiberstromimpuls s erzeugt und über die
erste Auswahlstufe W in Verbindung mit einer Entkoppeldiode F durch den ausgewöhlten
Programmdraht D und die zweite Auswahlstufe V geleitet. Zur Vermeidung unerwünschter
Stromverzweigungen ist für jeden Programmdraht eine Entkoppeldiode vorgesehen. Der
Treiberstromimpuls steigt, dabei je nach der zu Uberwindenden Induktivität, d.h.
der Anzahl vom Programmdraht D durchlaufenen Kerne, sägezahnförmig an, wie bei iD
nach der Fig. 3 strichpunktiert erläuternd dargestellt ist und magnetisiert dabei
die betrefçenden Kern Gleichzeitig wird der Strom von der Schaltstufe S der Fig.
1 auf einen vorgegebenen Wert begrenzt.
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Jeder Kern K, beispielsweise nach der Fig. 2 ein Ul-Kern, besitzt
eine Lesewicklung aus mehreren Drohiwindungen. Die Lesewicklungen 1 bis n der Fig.
1 aller Kerne eincr Reihe werden zusammengofaßi und an einem der Reihe zugehörigen
Ausgang 1 bis m der dritten Auswshisture Di angeschlossen. Die andere Seite der
Lesewicklung n wird spaltenweise Über eine Entkoppeldiode E für jede Lesewieklung
so zusammengefaßt, daß alle Kerne K gleicher Nummer 1 bis n auf einen von n Eingangen
L1 bis Ln der Lese-und Ausgangsverstärkerschaltung L wirken. Gleichzeitig sind die
Lesewicklungen
erfassend so geführt, = Kleiner daß die Stromimpulse mit gleicher Polarität an den
Eingang der Lcseverstärkcrschaltug gelangen. Nach Ablauf der Zeit, die zur genügenden
Aufmagnetisierung aller vom Programmdraht durchlaufenen Kerne K notwendig ist, wird
beim Zeitpunkt t = 4 der Fig. 3 der Treiberstromimpuls ip beendet.
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Aufgrund der auf diese Weise gespeicherten magnetischen Energie induzieren
alle vom Programmdraht durchlaufenen Kerne dabei in ihren Lesewicklungen einen Impulsstrom
iL nach der Fig. 2, der den bei U = 1 bzw. U = 2 liegenden Impulsstrom iL nach der
Fig. 3 gezeichneten Spannungsverlauf nimmt. Durch diesen "Zündspulenbetrieb ist
es möglich, mit einem relativ geringen Strom von 50 bis 200 mA die Kerne unmittelbar
durch integrierte Schaltkreise anzusteuern und trotzdem ein genüyend großes Lesesignal
zur Ansteuerung einfacher Leseverstörker bzw. zur indirekten Ansteuerung integrierter
Schaltungen zu erhalten. Daher ist es möglich, den der Erfindung zugrundeliegenden
Festwertspeicher als kompakte Baueinheit herste3-len zu können.
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Durch die Auswahlstufe M nach der Fig. 1 sind die Lesedröhte 1 bis
m auf eine Spannung U = 2 nach der Fig. 3 angehoben, die somit mit Sicherheit über
der induzierten Spannung der Lesewindungen liegt.
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Ausgenommen ist hierbei die gewählte Reihe aus 1 bis m Reizen nach
der Fi. 1, die dabei auf der Spannung U = 1 noch der Fig 3 gehal ten wird. Auf diese
Weise kann die Spannung U - 1 kleiner cis die
induzierte Lesespannung
aufgebaut werden. Die in Sperrichtung vorgespannten Entkoppeldioden E nach der Fig.
1 ermöglichen auf diese Weise nur den Leseimpulsen Durchgang zur Leseschaltung L,
wobei die Spannung U = 0 nach der Fig, 3 unterschritten wird, wie bei den Stromimpulsen
aus der mit U = 1 vorgespannten Reihe aufgezeigt ist.
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Die den Leseschaltungen L1 bis Ln gemäß der Fig. 1 nach geschalteten
n Speicher-Flip-Flops werden während des Treiberstromimpulses s (Fig. 3) zurückgesetzt
und erhalten nach t = 4 die neue Information über die Leseverstörker eingespeichert.
Dabei wird zu Beginn des Treiberstromimpulses s ein Signal s' (Fig. 1, 3) erzeugt,
welches während des Schaltvorganges bis zum Zeitpunkt t = 5 der neuen Information
anliegt und als Gültigkeitssperre für die nachfolgenden Schaltungen verwendet werden
kann. Die Adressen (Fig. 1) cii bis an der ersten Auswahlstufe W, die Adressen b1
bis bn der Auswahistufe M sowie cl bis cn der zweiten Auswahistufe V müssen vor
Beginn nach t = 0 (Fig. 3) des Treiberstromimpulses bis mindestens zum Ende der
Sperre nach t = 5 vorhanden sein, um eine eindeutige Auswahl des gewünschten Informationswortes
zu gewahrleisten.
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Als Funktionsbeispiel sei ein Festwertspeicher mit folgenden Informationsworten
aufgebaut : Erste Auswahl stufe W mit w = 16 Ausgänge, Zweite Auswahlstufe V mit
v = 32 Ausgänge, wobei diese zusammen nach w v = 16 x 32 = 512 Informationsdrähte
ergeben.
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Die Drähte führen dabei durch m = 8 Reihen zu je n = 16 Kerne, also
insgesamt m en = 8 16 = 128 Kerne, die wiederum eine Anzahl von w m v * m = 16 *
32 @ 8 = 4096 Worte zu je 16 Bits = 65 536 Bits ergeben.