Schieberegisteranordnung Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schieberegisteranordnung mit sättigbaren Magnetker nen, wie es vorzugsweise in elektronischen Digital- Rechengeräten Verwendung findet.
Bei im Dualzahlensystern dargestellter Informa tion kommt es häufig vor, dass die Dualziffern um eine oder mehrere Stellen nach links oder nach rechts verschoben werden müssen. Werden zum Beispiel die Ziffern der Dualzahl<B>010110</B> um eine Stelle nach rechts verschoben, erhält man die Zahl<B>001011</B> und bei einer Verschiebung um eine Stelle nach links die Zahl<B>10 1100.</B> Für eine Verschiebung einer Folge mei stens durch e0 und<B> l </B> symbolisierter Dualziffern (eine solche Folge wird oftmals als Dualzahlenmuster bezeichnet) dienen Schieberegister, in denen beispiels weise durch zwei definierte Remanenzzustände von magnetischen Elementen (Magnelkernen)
die Werte <B> 0 </B> und<B> l </B> physikalisch realisiert werden.
Gemäss der vorliegenden Erfindung ist eine Schieberegisteranordnung mit mindestens einer aus mindestens zwei Zellen bestehenden Fortschaltkette, welche Zellen magnetische Elemente enthalten, die mittels zweier alternativ einnehmbarer Zustände zur Speicherung von binärer Information imstande sind, wobei jedes Element sowohl mit Schaltmitteln zur Eingabe von Information als auch mit Schaltmitteln zur Auslesung von Information versehen ist, dadurch gekennzeichnet,
01 dass Generatoren des Sperrschwinger typs mit sättigbaren Magnetkernen mit ihren Ein gangsklemmen an die der Auslesung dienenden Schalt mittel und mit ihren Ausgangsklemmen an die der Eingabe dienenden Schaltmittel in bestimmten Zellen angeschlossen sind, wobei die die Informationsüber tragung von Zelle zu Zelle bewerkstelligenden elektri schen Signale verstärkt werden.
Es ist ein Zweck der Erfindung, ein Schieberegi ster zu schaffen, bei welchem eine Information auch parallel abgelesen und auf eine oder mehrere Infor mation verarbeitende Vorrichtungen übertragen wer den kann.
Es ist ein weiterer Zweck der Erfindung, ein Schieberegister zu schaffen, bei welchem die Infor mation sowohl nach links als auch nach rechts ver schoben werden kann.
Es ist noch ein anderer Zweck der Erfindung, ein Schieberegister zu schaffen, welches innerhalb eines weiten Bereiches unabhängig von der Streuung der Eigenschaften der magnetischen Elemente -und der Sperrschwingerkreise ist.
Es ist ein zusätzlicher Zweck der Erfindung, ein Schieberegister zu schaffen, welches innerhalb eines weiten Bereiches unabhängig von den Speisespannun gen und Amplituden der Steuerimpulse ist.
Es ist ein weiterer Zweck der Erfindung, ein Schieberegister zu schaffen, welches innerhalb eines weiten Bereiches unabhängig von der Dauer der Steuerimpulse ist.
Es ist noch ein anderer Zweck der Erfindung, ein Schieberegister zu schaffen, bei welchem die daraus abgelesene Information in eine Impulsenergieform umgewandelt werden kann, welche für die Vorrich- tung, an welche die Information geleitet wird, am ge eignetsten ist.
Endlich besteht ein Zweck der Erfindung darin, ein Schieberegister zu schaffen, welches ermöglicht, durch einen einzigen Schiebeimpuls die Information um ein, zwei oder irgendeine gewünschte Zahl von Schritten zu verschieben.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Fig. <B>1</B> zeigt ein Schaltschema eines Schieberegi sters, das Information von links nach rechts verschie ben kann. Fig. 2 zeigt ein Schaltschema eines Schieberegi sters, das Information sowohl nach links als nach rechts verschieben kann.
Fig. <B>3</B> zeigt für zwei Schieberegister mit den zu gehörigen Stromkreisen die Steuerung von links nach rechts, eine rechts nach links und die Auswahl eines der Schieberegister.
Fig. 4 zeigt das Schaltschema zweier Schieberegi ster, welche vom gleichen Satz von Sperrschwinger- kreisen betätigt werden.
Fig. <B>5</B> zeigt das Schaltschema des Netzwerkes, das die übertragung vom Zwischenspeicher zum Register steuert.
In Fig. <B>1</B> sind die sättigbaren Magnetkerne<B>10, 11,</B> 12,<B>13</B> die Träger der Information. Auf diesen Ma gnetkernen sind Lesewicklungen 14,<B>15, 16, 17</B> sowie übertragungswicklungen <B>18, 19,</B> 20, 21 und Steuer wicklungen 22,<B>23,</B> 24,<B>25</B> und Wicklungen 134,<B>135,</B> <B>136</B> vorhanden. Die Lese-wicklungen 14,<B>15, 16</B> sind in Reihe geschaltet und mit einer Klemme<B>132</B> ver bunden.
Die Wicklungen 22,<B>23,</B> 24,<B>25</B> sind einen- ends mit Klemmen<B>26, 27, 28, 29</B> und andernends mit den einen Enden von Basiswicklungen 34,<B>35, 36, 37</B> von Transformatoren<B>30, 31, 32, 33</B> mit sättigbarem Kern verbunden. Die andern Enden der Basiswick lungen 34,<B>35, 36, 37</B> sind mit den Basiselektroden der Transistoren 46, 47, 48, 49 verbunden, deren Kollektoren mit den Kollektorwicklungen <B>38, 39,</B> 40, 41 der Transformatoren<B>30, 31, 32, 33</B> verbunden sind. Die Emitter der Transistoren sind geerdet.
Die Transformatoren<B>30, 31, 32, 33</B> bilden zusammen mit den Transistoren 46, 47, 48, 49 Sperrschwingerkreise bzw. Impulsgeneratoren, wie solche im schweizeri schen Patent Nr. <B>352711</B> angegeben sind. Die Kol- lektorwicklungen <B>38, 39,</B> 40, 41 bilden mit den Über- tragungswicklun,gen <B>19,</B> 20, 21 der Magnetkerne<B>11,</B> 12,<B>13</B> der nächsten rechten Stelle und mit Dioden 42, 43, 44, 45<B>je</B> einen übertragungskreis.
Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. <B>1</B> ist wie folgt: Der Remarenzzustand der Magnetkerne stellt in bekannter Weise Information dar. Jeder Magnetkern befindet sich in einem zweier möglicher Remanenz- zustände, welche<B>je</B> nach übereinkunft mit Null - oder Eins -Zustand bezeichnet werden. Wenn der Klemme<B>132</B> ein Impuls zugeführt wird, wird die Information aus den Magnetkernen abgelesen.
Dies cr <B>S</B> .e chieht wie folgt: Wenn die Ableseimpulse die Ma gnetkerne in den als Null -Zustand definierten Zu stand einzustellen bestrebt sind, dann wird ein Ma gnetkern, welcher vor der Zuführung des Impulses im Eins -Zustand war, seinen Magnetisierungszustand ändern, was die Induktion einer Spannung über alle Wicklungen auf dem betreffenden Magnetkern zur Folge hat.
Die in irgendeiner der Wicklungen 22,<B>23,</B> 24,<B>25</B> induzierte Spannung macht den Transistor 46, 47, 48, 49 des entsprechenden Sperrschwingers lei tend, welcher Transistor normalerweise durch eine an die Klemme<B>26, 27, 28, 29</B> angelegte Vorspannung gesperrt ist. Sobald der Transistor leitet, fliesst Strom durch die zugehörigen Kollektorwicklungen <B>38, 39,</B> 40, 41 zur Klemme<B>50.</B> Der Strom durch die Kollek- torwicklungen bewirkt eine Spannung in den zugehö rigen Basiswicklungen, welche die an die Klemmen <B>26, 27, 28, 29</B> angelegte Vorspannung überwindet und den Transistor noch stärker leitend macht.
Der Trans- formatorkern wird während dieses Vorganges im we sentlichen bis zu seiner Sättigung magnetisiert, wo nach die an die Basisseite übertragene Energie nicht ausreicht, um den Strom durch den Transistor weiter zu erhöhen. In diesem Augenblick sinkt die Spannung an der Basis, und der Transistor wird gesperrt. Die aufgespeicherte magnetische Energie wird hierbei frei gegeben, und eine positive Spannung an der Basis treibt den betreffenden Transistor momentan weit in den Sperrbereich.
Die in dem Transformatorkern auf gespeicherte Energie wird durch die Wicklungen<B>19,</B> 20, 21 auf den Kernen<B>11,</B> 12 bzw. <B>13</B> in die nächste Stelle nach rechts geleitet und bewirkt, dass der be treffende Kern in den Eins -Zustand geschaltet wird. Am Ende des Zyklus ist somit die aus einem der Magnetkerne<B>10, 11,</B> 12,<B>13</B> abgelesene Information um einen Schritt nach rechts auf den nächsten Ma gnetkern übertragen worden. Die Dioden 42, 43, 44, 45 verhindern die Energieübertra,-ung vom Transfor mator zu den Magnetkernen der nächsten Stelle wäh rend der Zeit, in welcher die Transistoren leiten.
Die Wicklung<B>18</B> des Magnetkernes<B>10</B> kann dazu dienen, Information in Serie in das Register einzu führen. Dies geschieht in der Weise, dass die Beauf- schlagung der Wicklung in übereinstimmung mit der einzuführenden Kombination von Nullen und Einsen (vielfach als DuaJzahlenmuster bezeichnet) Stelle für Stelle sukzessive erfolgt und die Aufteilung der Dual- zahlensymbole auf die einzelnen Zellen des Schiebe registers durch Anlegen von Schiebeimpulsen erfolgt. Für das parallele Einschreiben und Lesen können die Wicklungen<B>18,</B> 134,<B>135, 136</B> benutzt werden.
Die im Schieberegister gehaltene Information kann<B>je</B> einer zusätzlichen Wicklung der Transformatoren<B>30,</B> <B>31, 32, 33,</B> den Kollektoren oder Basiselektroden der Transistoren oder alternitiv den Wicklungen auf den Magnetkernen entnommen werden.
Die Belastung des Sperrschwingers kann sehr gross sein, ohne dass eine störende Beeinflussung des Schiebevorganges erfolgt, was mit der Tatsache zusammenhängt, dass eine Be lastung des Sperrschwingers wohl zu einer Verände rung des durch den Transistor fliessenden Stromes führen kann, jedoch wird zufolge Sättigung des Trans- forinators diese Veränderung die im Transformator gespeicherte Energie nicht wesentlich beeinflussen, da das Abstellen des Sperrschwingers stets ungefähr beim ,
leichen Wert der magnetischen Erre-IU ng stattfindet.
Die Wicklung<B>18</B> kann an den Kollektor des Tran sistors 49 (über die Diode 45) angeschlossen werden, wenn ein Zirkulieren des Symbolmusters erzielt wer den<B>soll.</B>
Fig. 2 zeigt ein Schieberegister, bei welchem die Information sowohl nach links als auch nach -rechts verschoben werden kann. Zu diesem Zweck ist auf den Magnetkernen<B>10, 11,</B> 12,<B>13 je</B> eine übertra- "ungswickluno, a 51, 52, 53 bzw. 54 angebracht, welche die Energieübertragung von einem der Transfor <B>-</B> mato- ren <B>30, 31, 32,
33</B> auf den nächsten Magnetkern nach links ermöglicht. Die Wahl, ob die temporär in den Transformatoren<B>30,</B> 21,<B>32, 33</B> gespeicherte Infor mation auf die nächsten Magnetkerne nach rechts oder nach links übertragen wird, erfolgt durch zwei zusätzliche Kerne<B>55</B> und<B>56.</B> Auf diesen Schaltker nen sind zwei Paare von entgegengesetzt gewickelten Wicklungen<B>57, 58</B> bzw. <B>60, 59</B> vorhanden, die in Reihe mit den Lesewicklungen 14,<B><I>15,</I> 16, 17</B> ge schaltet und an Klemmen<B>63,</B> 64 angeschlossen sind.
Die übertragungswicklungen <B>51, 52, 53,</B> 54 sind in Reihe mit einer weiteren auf dem Schaltkern<B>55</B> an geordneten Wicklung<B>61</B> und die übertragungswick- Jungen <B>19,</B> 20, 21 in Reihe mit einer auf dem Kern<B>56</B> angeordneten Wicklung<B>62</B> geschaltet.
Das Schieberegister nach Fig. 2 arbeitet in der folgenden Weise: Wenn an die Klemme<B>63</B> ein Schaltimpuls ange- Jegt wird, wird der Kern<B>55</B> in den Null -Zustand und der Kern<B>56</B> in den Eins -Zustand eingestellt. Wird an die Klemme 64 ein Schaltimpuls angelegt, so wird der Kern<B>55</B> in den Eins -Zustand und der Kern<B>56</B> in den Null -Zustand eingestellt.
Die Wick lungen<B>61</B> und<B>62</B> der im Eins -Zustand befind lichen Kerne<B>55</B> bzw. <B>56</B> bilden für die Energie impulse, welche von den Transformatorenkernen <B>30,</B> <B>31, 32, 33</B> auf die Registerkerne<B>10, 11,</B> 12,<B>13</B> zu übertragen sind, eine hohe Impedanz, so dass über diese Wicklungen keine Energie übertragen wird.
Die Wickluti.- n<B>61</B> und<B>62</B> der im Null -Zustund be- le findlichen Kerne<B>55</B> und<B>56</B> dagegen bilden für die zu übertragenden Impulse einen Kurzschluss, und die Energie wird über diese Wicklung auf die Register- keine übertragen.
Ein an die Memme<B>63</B> angelegter Schaltimpuls wird somit eine Übertragung der tem porär in den Transformatoren<B>30, 31, 32, 33</B> gespei cherten Information nach links über die Wicklung<B>61</B> bewirken, und ein an die Klemme 64 an-elegter Schaltimpuls wird eine Übertragung der Information vom Transformator<B>30, 31, 32, 33</B> über die Wick lung<B>62</B> bewirken. In den Übertragungskreisen zu den Schiebewicklungen <B>51, 52, 53,</B> 54 sind zusätzliche Dioden<B>65, 66, 67, 68</B> vorhanden, um während der Zeitdauer, da die Transistoren leiten, Energieübertra gungen von den Sperrschwin..ern nach links auf die Wicklungen<B>51, 52, 53,</B> 54 zu verhindern.
Fi-. <B>3</B> zeigt eine Schaltung für die Steuerung von zwei Schiebereggistern, welche<B>je</B> eine Verschiebung nach links oder nach rechts auszuführen gestatten. Die beiden Schieberegister sind nicht gezeigt; sie können jedoch (yleich wie in Fig. 2, jedoch ohne Schaltkerne <B><I>55,</I> 56</B> "ausgebildet sein. Die Schaltung nach Fig. <B>3</B> weist vier Magnetkerne<B>93,</B> 94,<B>95, 96</B> auf, auf denen sich<B>je</B> vier Wicklungen<B>97-112</B> befinden, die mitein ander verbunden und einenends an zwei Klemmen <B>113,</B> 114 und andernends an vier Klemmen<B>1<I>1</I>5, 116,</B> <B>117, 118</B> angeschlossen sind.
Die Klemme<B>113</B> wird mit den Lesewicklungen 14,<B>15, 16, 17</B> des einen Schieberegisters und die Klemme 114 mit den Lese wicklungen 14,<B>15, 16, 17</B> des andern Schieberegi sters verbunden. An die Klemmen<B>115, 116, 117,</B> <B>118</B> können Schaltimpulse angelegt werden. Ferner ist an jedem der Magnetkerne<B>93,</B> 94,<B>95, 96</B> noch<B>je</B> eine Wicklung<B>137, 138, 139,</B> 140 angeordnet, wel che Wicklungen einenends gemeinsam und mit einer Klemme 141 und andernends mit Klemmen 142, 143, 144 bzw. 145 verbunden sind. Die Klemme 141 ist mit der Verbindungsleitung der Wicklungen<B>38,</B> <B>39,</B> 40, 41 der Transformatoren der beiden Schiebe register verbunden.
Die Klemme 142 ist mit den Wicklungen<B>51, 52, 53,</B> 54 des einen Schieberegisters, die Klemme, 143 mit den Wicklungen<B>19,</B> 20, 21 des gleichen Schieberegisters, die Klemme 144 mit den Wicklungen<B>51, 52, 53,</B> 54 des andern Schieberegi sters und die Klemme 145 mit den Wicklungen<B>19,</B> 20, 21 desselben Schieberegisters verbunden.
Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. <B>3</B> ist wie folgt: Wenn an die Klemme<B>115</B> ein Schaltimpuls an gelegt wird, so werden über die Wicklungen<B>97, 101</B> und<B>110</B> die Magnetkerne<B>93,</B> 94 und<B>96</B> in den Eins -Zustand und über die Wicklun.g <B>106</B> der Ma- gnelkem <B>95</B> in den Null -Zustand eingestellt. Über die Wicklung<B>139</B> des Magnetkernes<B>95</B> und die Klemme 144 findet eine Linksschiebung im zweiten Schieberegister statt.
Wird an die Klemme<B>116</B> ein Schaltimpuls angelegt, so werden über die Wicklun gen<B>99, 103</B> und<B>108</B> die Magnetkeme <B>93,</B> 94 und<B>95</B> in den Eins -Zustand und über die Wicklun#g 112 der Magnetkern<B>96</B> in di-,n Null -Zustand eingestellt. über die Wicklung 140 dieses Kernes<B>96</B> und die Klemme 145 findet eine Rechtsschiebung im zweiten Schieberegister statt.
Bei einer Impulszuführung an die Klemme<B>117</B> werden über die Wicklungen<B>109,</B> <B>105</B> und<B>98</B> die Magnetkerne<B>93, 95</B> und<B>96</B> in den Eins -Zustand und über die Wicklung 102 der Ma gnetkern 94 in den Null. -Zustand eingestellt. über die Wicklung<B>138</B> dieses Kernes 94 und die Klemme 143 findet eine Rechtsschiebung im ersten Schiebe register statt.
Ferner werden bei einer Beaufschlagung der Klemme<B>118</B> über die Wicklungen.<B>111, 107</B> und 104 die Magnetkerne 94,<B>95</B> und<B>96</B> in den Eins - Zustand und über die Wicklung<B>100</B> der Magnetkern <B>93</B> in den Null -Zustand eingestellt, so dass über die Wicklung<B>137</B> dieses Kernes<B>93</B> und die Klemme 142 eine Linksschiebung im ersten Schieberegister statt findet.
In Fig. 4 ist eine Anordnung gezeigt, welche zwei Schieberegister enthält, welche beide eine Schiebung nach rechts ermöglichen. Das erste Schieberegister weist einen Satz von sättigbaren Magnetkernen<B>10,</B> <B>11,</B> 12,<B>13</B> mit Wicklungen 14,<B>15, 16, 17</B> bzw. <B>18,</B> <B>19,</B> 20, 21 bzw. 22,<B>23,</B> 24,<B>25</B> bzw. 134,<B>135, 136</B> auf.
Ferner weist"das zweite Schieberegister einen Satz von sättigbaren Magnetkernen<B>119,</B> 120, 121, 122 mit Wicklungen<B>123,</B> 124,<B>125, 126</B> bzw. <B>128,</B> <B>129, 130, 131</B> bzw. 146, 147, 148, 149 bzw. <B>150,</B> <B>151, 152</B> auf. Diese beiden Schieberegister sind mit einem Satz von gemeinsamen Sperrschwingerkreisen verbunden, die Transformatoren<B>30, 31, 32, 33</B> mit Wicklungen<B>3</B> 4,<B>3 5, 3 6, 3 7</B> bzw. <B>3 8, 3 9,</B> 40, 41 und Transistoren 46, 47, 48, 49 aufweisen.
Zwei weitere Mag,netkerne <B>55, 56</B> mit Wicklungen<B>69, 70</B> bzw. <B>71,</B> <B>72</B> bzw. <B>73,</B> 74 sind vorhanden, um zu kontrollieren, zu welchem Register die verschobene Information zu rückkehren soll. Wenn an die Klemme<B>133</B> ein Schalt impuls angelegt wird, so wird der Magnetkern<B>55</B> in den Null -Zustund und der Magnetkern<B>56</B> in den Eins -Zustand eingestellt. Gleichzeitig wird die In formation aus den Magnetkernen<B>119,</B> 120, 121, 122 des zweiten Schieberegisters abgelesen und auf die Sperrschwingerkreise übertragen bzw. in den Trans formatoren<B>30, 31, 32, 33</B> gespeichert.
Die in einem Transformator gespeicherte Energie wird darauf durch die Wicklung<B>123,</B> 124,<B>125, 126</B> des Magnetkernes <B>119,</B> 120, 121, 122 der nächsten rechten Zelle zu geleitet, wobei die Wicklung<B>73</B> einen Kurzschluss bil det. Dagegen bildet die Wicklung 74 auf dem Magnet kern<B>56</B> eine hohe Impedanz und verhindert, dass die in den Transformatoren<B>30, 31, 32, 33</B> gespeicherte Energie auf die Magnetkerne des ersten Schieberegi sters übertragen wird.
Wird an die Klemme<B>132</B> ein Sclialtimpuls gegeben, so wird der Magnetkern<B>56</B> in den Null -Zustand und der Magnetkern<B>55</B> in den Eins -Zustaii-d eingestellt und gleichzeitig die Infor mation aus den Magnetkernen<B>10, 11,</B> 12,<B>13</B> des ersten Schieberegisters abgelesen und auf die Sperr- schwingerkreise übertragen.
Die in den Transforinato- ren <B>3 0, 3 1, 3</B> 2,<B>3 3</B> temporär gespeicherte Energie wird darauf auf die Magnetkerne<B>10, 11,</B> 12,<B>13</B> des ersten Schieberegisters unter Rechtsschiebung übertragen, wobei die Wicklung 74 des Magneetkernes <B>56</B> einen Kurzschluss bildet, während die Wicklung<B>73</B> des Magnetkernes<B>55</B> verhindert, dass die Energie in das zweite Register gelangt.
In den Stromkreisen zu den Wicklungen<B>123,</B> 124,<B>125, 126</B> der Magnetkerne <B>119,</B> 120, 121, 122 des zweiten Schieberegisters sind Dioden<B>153,</B> 154,<B><I>155,</I> 156</B> vorhanden, um während der Zeit, während die Transistoren leiten, Energie übertragung von den Sperrschwingern auf die Wick lungen<B>123,</B> 124,<B>125, 126</B> zu verhindern.
Fig. <B>5</B> zeigt den übertragungskreis zwischen zwei zur temporären Speicherung dienenden Transformato ren<B>3 1</B> und<B>32</B> und einem Registerkern 12. Der Schalt- kein, welcher die Registerwahl oder die Wahl für Rechts- oder Linksschiebung steuert, ist weggelassen. Das Zeichen Z in der übertragungsschleife zwischen dem Transformator<B>31</B> und dem Kein 12 kann eine Diode sein, wie es in den Fig. <B>1,</B> 2 und 4 gezeigt ist.
Die Diode kann durch einen Widerstand ersetzt sein, welcher gross genug sein muss, um eine einwandfreie Betätigung des Sperrschwingers bzw. Impulsgenera- tors zu gewährleisten, jedoch nicht zu gross sein soll, da der Schaltstrom während der übertragung von dem Transformator auf die Magnetkerne höher sein muss als die Schaltwelle des Magnetkernes. Es kann auch ein Kondensator für die Verkettung des Energie flusses benutzt werden.
In diesem Fall wird während der aktiven Periode des Zyklus, das heisst zur Zeit, da die Transistoren leiten, eine gewisse Energiemenge auf dem Kondensator gespeichert, welche sich bei ihrem Freiwerden zu der in dem Transformator ge speicherten Energie addiert. Auch kann anstelle der Diode eine Indluktanz benutzt werden, in welchem Fall Energiespeicherung in der Induktanz erfolgt. Der Kopplungsgrad kann durch passende Wahl der Induk- tanz geregelt werden. Schliesslich kann das Kopplungs- n,etz auch durch zusätzliche Wicklungen auf den Transformatoren<B>31</B> und<B>32</B> gebildet werden.