DE1021023B - Anordnung mit parallel geschalteten Transistoren, insbesondere fuer die Steuerung magnetischer Speichervorrichtungen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

In elektronischen Schnellrechenanlagen werden zur Speicherung von Angaben hauptsächlich remanent-magnetische Vorrichtungen, wie Magnetbänder, Magnettrommeln und Magnetkerne, benutzt. Die Angaben werden durch entsprechende Magnetisierung bestimmter Bereiche dieser Vorrichtungen gespeichert. Die Umwandlung der elektrischen Signale in die magnetische Wirkung erfolgt gewöhnlich, durch eine elektromagnetische Spule. So wird die Magnet-■■irommeloberfläche oder das Magnetband an der Spule, die meist Schreibkopf genannt wird, vorbeibewegt, während die Spule durch eine die zu speichernden Angaben darstellende Sfromfolge erregt wird. Die Strom-/olge besteht meist aus einer Reihe von Impulsen, die auf der vorbeigehenden magnetisierbaren Oberfläche kleine, scharf begrenzte magnetisierte Bereiche ery.tugen. Um die Speicherkapazität einer magnetisierbaren Oberfläche möglichst groß zu machen, ist es erforderlich, die magnetisierten Bereiche klein und scharf begrenzt zu erzeugen. Zu diesem Zweck müssen •lie Stromimpulse in der Spule mit hoher Frequenz wiederholt werden und dabei ausreichend steil verlaufen. Außerdem müssen die Spulen eine genügend iftringe Induktivität aufweisen. Dies führt zwecks Erzielung einer ausreichenden Magnetisierung zur Anwendung relativ hoher Stromstärken.

Die seit kurzem in Schnellrechenanlagen als Übertr,".r.;er und Verstärker verwendeten Transistoren eignen sich für solche Anlagen besonders gut, da sie ί-iiKii geringen Energie- und Platzbedarf haben. Dies i t angesichts der großen Anzahl solcher Vorrichtun-.'i'i-n in einer Großrecheiianlage ein sehr wesentlicher f^Junkt. Bei der Verwendung von Transistorschaltungen in solchen Rechenanlagen entstehen durch, die in'-her niedrigen zulässigen Ströme der Transistoren mit ausreichend hoher oberer Frequenzgrenze oder die viel zu niedrige Frequenzgrenze genügend großer Lei»tungstransisto>ren für die Verwendung als speisende Elemente der Magnetisierungsspuleii Schwierigkeiten.

Wenn man zur Erzielung einer höheren Stromstärke mehrere kleine Transistoren in üblicher Weise parallel schaltet, so ist in diesen Schaltungen die Verteilung der Belastung unter den parallel geschalteten Transistoren durch deren innere Widerstände bestimmt. Dies führt aber dazu, daß einer von den parallel geschalteten Transistoren infolge der Streuung der Kennlinien überbelastet wird, während andere nur sehr kleine Ströme führen. Eine zu hohe Stromführung eines Transistors hat außer einer möglichen Zerstörung desselben auch leicht die Folge, daß der Transistor in das Sättigungsgebiet des Kollektorstromes gerät, in dem die Ansprechzeit auf Signaländerungen an der Basiselektrode erheblich verlängert ist.

Anordnung
mit parallel geschalteten Transistoren,

insbesondere für die Steuerung
magnetischer Speichervorrichtungen

Anmelder:

IBM Deutschland

Internationale Büro-Maschinen

Gesellschaft m. b. H.,
Sindelfingen (Württ), Böblinger Allee 49

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 30. September 1954

Olin Lowe MacSorley, Poughkeepsie, N. Y.,

und Henry Erving Cooley,
Wappinger Falls, N. Y. (V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

Diese Schwierigkeiten zu beheben, ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe. Dies wird für eine Anordnung mit parallel geschalteten Transistoren dadurch erreicht, daß je ein jedem Transistor vorgeschalteter Strombegrenzer im Ein-Zustand eine gleichmäßige Belastungsverteilung unter den parallel geschalteten Transistoren erzeugt und im Aus-Zustand den Hauptstromweg nach Erde abzweigt. Eine Verringerung der Ansprechzeit wird vorteilhaft dadurch erreicht, daß die einzelnen Steuerelektroden der Transistoren im Aus-Zustand über einen Spannungsteiler eine für eine Abschaltung des Transistors gerade ausreichende Vorspannung erhalten. Die Toleranz dieser Vorspannung kann weiter dadurch verringert werden, daß die Diode des Strombegrenzers zugleich dazu verwendet wird, im Aus-Zustand das Emitterpotential auf Erdpotential zu begrenzen.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird von der Parallelschaltung mehrerer Transistoren Gebrauch gemacht. Es sind also die Eingangselektroden der Transistoren, an eine gemeinsame Eingangsklemme und die Ausgangselektroden der Transistoren parallel an eine gemeinsame Ausgangsklemme angeschlossen. Jeder der parallel geschalteten Transistoren ist erfindungsgemäß als Umkehrkreis angeordnet, der im Ruhezustand abgeschaltet ist. Zwischen Emitter und Erde jedes Transistors ist eine Diode in solcher Durchlaß-

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richtung angeordnet, daß der Emitter nicht positiver die Eingangsklemme 8 angelegtes Signalpotential von als das Erdpotential werden kann. In jedem Emitter- -- S Yo!t wird auf die Basis Ib weitergeleitet, so daß

kreis ist weiterhin ein Strombegrenzerwiderstand sie gegen Erde ebenfalls negativ λνπχΐ. Dadurch wird

geschaltet, so daß jeder einzelne Transistorausgangs- der Transistor sofort eingeschaltet,

strom wie auch der Gesamtausgangsstrom der par- 5 Alle drei parallel geschalteten Transistoren sprechen

allelen Transistoren gesteuert werden kann. in derselben Weise an, so daß bei Empfang eines Ein-

In einer Ausführungsform der Erfindung werden gangssignals an der Klemme 8 die Ausgangsströme

die Eingangssignale den einzelnen Transistoren über aller drei Transistoren durch den Verbindungspunkt

je eine /üC-Kopplung zugeführt, die so bemessen ist, 10 zur Spule 11 übertragen werden,

daß eine genaue Nachbildung des rechteckförmigen io Der jeweils mit dem Emitter in Reihe liegende

Eingangssignals gewährleistet ist. In einer anderen Widerstand 2 wirkt jetzt als Strombegrenzerwider-

Ausführungsform wird eine allen parallel geschalteten stand, da an ihm ein Spannungsabfall entsteht, der

Transistoren gemeinsame Transformatorkopplung für das Potential des Emitters Ic bei steigendem Strom

die Eingangssignale verwendet, um die Arbeitsweise in die Nähe des Signalpotentials der Basis bringt,

bei höheren Frequenzen zu verbessern und gleich- 15 Dadurch bleibt eine Steuerwirkung der Basis auf den

zeitig einen Impedanzausgleich mit dem Stromkreis im Emitter-Kollektor-Kreis fließenden Strom erhalten,

zu gestatten, der dem Verstärker Signale zuleitet. so daß sich ein fast ausschließlich durch die Größe des

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus Widerstands 2 bestimmter Stromfluß einstellt. Ins-

der Beschreibung nebst der zeichnerischen Darstellung besondere wird auf diese Weise eine Sättigung des

einiger Ausführungsformen. In 20 Transistors vermieden, so daß er weiterhin mit

Fig. 1 ist ein Schaltbild eines mit drei pnp-Tran- kürzester Zeitkonstante den Potentialänderungen an

sisto-ren ausgerüsteten erfindungsgemäßen Verstärkers der Basis folgt. Durch entsprechende Auswahl der

dargestellt; Strombegrenzerwiderstände kann der maximale Aus-

Fig. 2 stellt einen mit einer gemeinsamen Trans- gangsstrom für die einzelnen Transistoren bestimmt

formatoreingangskopplung versehenen Verstärker dar. 25 werden, so daß der Strom in der Spule 11 den Er-

Daß in den Beispielen gerade drei Transistoren fordernissen des Sehreibkopfes 12 entsprechend beparallel geschaltet sind, soll zur Erleichterung der messen werden kann. In der dargestellten Schaltung Veranschaulichung dienen und stellt keine Beschrän- liefert jeder Transistor etwa 16 niA. also insgesamt kung der Erfindung dar. etwa 48 inA für die Spule 11. Die Aufteilung der Ge-

Jeder der Transistoren 1 nebst seinen zugeordneten 30 samtbelastung unter den verschiedenen Transistoren 1

Schaltelementen gleicht den entsprechenden Gegen- kann also auch unabhängig von den inneren Impe-

stücken, und es sind daher für alle gleichwertigen danzen der Transistoren erfolgen. Die Umschaltung

Elemente gleiche Bezugszahlen verwendet. des dauernd aus der Batterie 4 fließenden Strome;;

Jeder Transistor 1 ist ein PNP-Schichttransistor zwischen der Diode 9 und den Transistoren 1 bringt mit einem Emitter 1 e, einer Basis 1 b und einem KoI- 35 weitere Vorteile mit sich. Einmal ist die Änderung lektorlc. Die Emitter Ie sind über je einen Wider- des Stromflusses aus Batterie 4 zwischen »Aus«- und stand 2 an eine Leitung 3 angeschlossen, die gegen »Ein«~Zustand der Anordnung relativ gering, so daß Erde durch eine Batterie 4 auf positives Potential auch bei einer großen Zahl solcher Anordnungen keine gelegt ist. Zwischen Emitter Ie und Erde ist eine großen ßelastungsschwankungen an dieser Batterie Diode 9 geschaltet, die mit ihrer Kathode an Erde 40 auftreten. Die geringe Änderung des Stromflusses liegt. Die Basis Ib ist über einen Widerstands und zwischen »Aus« und »Ein« bewirkt weiterhin, daß einen damit parallel geschalteten Kondensator 6 an der Einfluß der Streuimpedanzen des Stromweges die zur Signaleingangsklemmle 8 führende gemein- über Batterie 4 und Widerstände 2 auf eine Herabsame Leitung 7 angeschlossen. Außerdem ist die Ba- setzung der Umschaltgeschwindigkeit weitgehend sis 1 b über einen Widerstand 14 mit der auf positivem 45 ausgeschaltet wird. Bei Abschaltung des Eingangs-Potential liegenden Leitung 3 verbunden. Die Kollek- signals 8 wird die Basis 1 b sofort positiv gegen den toren 1 c sind an einem Punkt 10 zusammengeführt. Emitter 1 e, und die Stromleitung des Transistors 1 von dem aus eine Spule 11 eines Magnet-Schreib- hört auf. Dabei wird ein Anstieg der Emitterspannung kopfes 12 in Reihe mit der negativen Klemme einer über Erdpotential in positiver Richtung verhindert, Batterie 13 nach Erde durchlaufen wird. Ein Recht- 50 da die Diode 9 den Strom übernimmt. Damit ist der eckwellen-Signalgenerator 25 ist zwischen die Ein- Transistor bereit, auf ein weiteres Eingangssignal gangsklemme 8 und Erde geschaltet. Der Generator 25 anzusprechen.

liefert ein »Kein Signal «-Potential von OVoIt und ein In der Schaltung nach Fig. 2 sind die mit den

«Signals-Potential von 8 Volt. entsprechenden Elementen der Schaltung nach Fig. 1

Zunächst sei die Arbeitsweise eines einzelnen Tran- 55 übereinstimmenden mit gleichen Bezugszeichen gesistors besprochen. Die Batterie 4 treibt im »Kein kennzeichnet. Die Signale werden hier über die Klcm-Signal«-Zustand der Schaltung einen Strom über den men 15 und 16 an die Primärwicklung 17 eines TransWiderstand 2 und die in Durchlaßrichtung bean- formators 18 angelegt. Die Sekundärwicklung 19 ist spruchte Diode 9 nach Erde. Der mit der Anode der einerseits mit den Basiselektroden 1 δ direkt verbun-Diode9 verbundene Emitter Ie befindet sich daher 60 den, während das andere Ende der Wicklung 19 an auf Erdpotential. Der Emitter Ie kann zufolge der den Teilpunkt 23 eines aus den Widerständen 21 Diode 9 nur negatives Potential gegen Erde annehmen. und 22 gebildeten Spannungsteilers angeschlossen ist. da in der anderen Richtung die Diode 9 in Durchlaß- Eine Batterie 20 hält am Punkt 23 eine gegen Erde richtung beansprucht wird und ein Ansteigen des genügend hohe positive Spannung aufrecht, um die Emitterpotentials auf gegen Erde positive Werte ver- 65 Transistoren im Ruhezustand zu sperren. Da- Poteuhindert. Die Basis 16 erhält über den Spannungsteiler tial der Emitter It' wird dabei durch die von der aus den Widerständen 14 und 5 von der Batterie 4 Batterie 4 über die Widerstände 2 und die Dioden 9 eine geradeso hohe, positiv gegen Erde gerichtete nach Erde fließenden Ströme nahezu auf Erde ge-Vorspannung, daß der Transistor 1 praktisch keinen halten. Bei Empfang eines negativen Eingangssignals Strom in der Emitter-Kollektor-Strecke führt. Ein an 70 entsteht an der oberen Klemme der Sekundärwicklung

Claims (1)

5 6 19 ein gleich großer negativer Impuls, der die Tran- »Aus«-Zustand den Hauptstromweg nach Erde sistoren sofort in. den »Ein«-Zustand bringt. Auch abzweigt. hier begrenzen die Widerstände 2 den Stromzufluß 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- durch die jeweiligen Transistoren. Zur Veranschau- kennzeichnet, daß der Strombegrenzer aus einer lichuiig sind in der folgenden Tabelle die Werte der 5 Reihenschaltung eines Widerstandes (2) und einer Schaltelemente aufgeführt, mit denen die ernndungs- Diode (9) besteht, an deren Verbindungspunkt eine gemäßen Anordnungen erfolgreich gearbeitet haben: den gesteuerten Strom führende Transistorelek- Widerstand 2 3 ΚΩ trode C1 e> angeschlossen ist. Widerstand 5 10 K Ω °· Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, da- Widerstand 14 330 K P 10 durch gekennzeichnet, daß die einzelnen Steuer-Widerstand 21 ................. 4,7 K Ω elektroden (1 b) der Transistoren im »Aus«-Zu- Widerstand 22 ................. lOo' K Ω stand über einen Spannungsteiler (14, 5) eine für Batterie 4 45 V e*ne Abschaltung des Transistors gerade aus- ßatterie 13 15 V reichende Vorspannung erhalten. Batterie 20 45 V 15 "^ Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, da- Kondensator 6 .'...'..'..'..'...'.'.'.'. 680 pF durch gekennzeichnet, daß die Diode (9) des Strombegrenzers jeweils die Emitterelektrode (Ie) Obwohl hier PNP-Schichttransistoren gezeigt wor- so mit Erde verbindet, daß das Emitterpotential den sind, können unter Berücksichtigung entsprechend auf Erdpotential begrenzt wird, umgepolter Spannungen ebensogut npn-Transistoren 20 5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, da- verwendet werden. durch gekennzeichnet, daß die Steuerelektroden (1 b) aller Transistoren mit dem Signaleiiigang Patentansprüche: über -e dn RC_GU<td(Sj 6) gekoppelt sind.

1. Anordnung mit parallel 'geschalteten Tran- 6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, da-

sistoren, insbesondere für die Steuerung magne- 25 durch gekennzeichnet, daß die Kopplung zwischen

tischer Speichervorrichtungen, dadurch gekenn- dem Signaleingang (15,16) und den Steuerelektro-

zeichnet, daß je ein jedem Transistor vorgeschal- den(lö) der parallel geschalteten Transistoren aus

teter Strombegrenzer (2, 9) im »Ein«-Zustand eine einem einzigen Transformator (18) besteht, dessen

gleichmäßige Belastungsverteilung unter den par- Sekundärwicklung (19) an alle Steuerelektroden

allel geschalteten Transistoren erzeugt und im 30 (1 b) parallel angeschlossen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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