DE1030070B

DE1030070B - Adder

Info

Publication number: DE1030070B
Application number: DEI12646A
Authority: DE
Inventors: John Wesley Horton; Arthur George Anderson
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1955-12-28
Filing date: 1956-12-28
Publication date: 1958-05-14
Also published as: FR1179248A

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft Addierwerke für mehrere, vorzugsweise maximal drei, gleichzeitige Eingangssignale. The invention relates to adding units for several, preferably a maximum of three, simultaneous input signals.

Für die binäre Addition einzelner Eingangsimpulse wurden bereits Anordnungen vorgeschlagen, die Schaltelemente mit unstetiger bzw. teilweise negativer Widerstandskennlinie, vorzugsweise spezielle Germaniumdioden (sogenannte Reeves-Dioden) mit solcher Charakteristik und besonders hoher Arbeitsfrequenzgrenze enthalten.For the binary addition of individual input pulses, arrangements have already been proposed that Switching elements with discontinuous or partially negative resistance characteristics, preferably special germanium diodes (so-called Reeves diodes) with such characteristics and a particularly high working frequency limit contain.

Gemäß der Erfindung umfassen nun auch Addierwerke für mehrere, vorzugsweise maximal drei, gleichzeitige, vorzugsweise binäre Eingangssignale außer einer Einrichtung zur Umwandlung der Eingangssignale in eine Eingangsspannung mit mehreren, vorzugsweise drei, entsprechenden Werten mehrere, vorzugsweise zwei Ausgangssignaleinrichtungen zur Bildung von den Eingangssignalen zugeordneten Kombinationen von Ausgangssignalen, von denen mindestens eine Ausgangssignaleinrichtung eine solche Vorrichtung mit teilweise negativer Widerstandscharakteristik enthält. Diese Vorrichtung kann entweder ebenfalls eine spezielle Kristalldiode mit dieser Eigenschaft (Reeves-Diode) oder eine Sekundäremissionspentode sein, bei der durch positive Rückkopplung der Sekundäremissionselektrode auf das Gitter eine ähnliche teilweise negative Widerstandscharakteristik erzielt wird. Die zweite Ausgangssignaleinrichtung kann entweder ebenfalls eine Reeves-Kristalldiode enthalten, die mit der ersten Diode über gemeinsame Schaltelemente zur gegenseitigen Beeinflussung parallel oder aber in Reihe geschaltet ist, oder sie umfaßt eine Elektronenröhre mit scharfem oberem Kennlinienknick.According to the invention, adders for several, preferably a maximum of three, now also include simultaneous, preferably binary, input signals apart from a device for converting the input signals into an input voltage with several, preferably three, corresponding values several, preferably two output signal devices associated with the formation of the input signals Combinations of output signals, of which at least one output signal device is one contains such a device with partially negative resistance characteristics. This device can either a special crystal diode with this property (Reeves diode) or a secondary emission pentode be, in which by positive feedback of the secondary emission electrode to the Grid a similar partially negative resistance characteristic is achieved. The second output signal device can either also contain a Reeves crystal diode that coincides with the first diode Connected in parallel or in series via common switching elements for mutual influencing is, or it comprises an electron tube with a sharp upper curve curve.

Die drei Eingangssignale entsprechen vorzugsweise zwei binären Summandenziffern und einer der nächstniedrigeren Binärstelle entstammenden binären Übertragsziffer; das eine Ausgangssignal stellt dann die zugehörige binäre Summenziffer und das zweite Ausgangssignal die binäre Übertragsziffer für die nächsthöhere Binärstelle dar.The three input signals preferably correspond to two binary summand digits and one of the next lower ones Binary carry digit derived from the binary digit; one output signal then represents the associated binary sum digit and the second output signal the binary carry digit for the next higher Binary digit.

Es werden drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens an Hand von Zeichnungen beschrieben. Von den Zeichnungen bedeutetThree exemplary embodiments of the inventive concept are described with reference to drawings. From the drawings means

Fig. 1 Schaltbild eines binären Addierwerkes für drei gleichzeitige Eingangsimpulse gemäß der Erfindung,Fig. 1 circuit diagram of a binary adder for three simultaneous input pulses according to the invention,

Fig. 2 A und 2 B unstetige Strom-Spannungs-Kennlinien der Germaniumdioden nach Fig. 1,FIGS. 2A and 2B show discontinuous current-voltage characteristics of the germanium diodes according to FIG. 1,

Fig. 3 Prinzipschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung, Fig. 3 basic circuit diagram of a second embodiment of the invention,

Fig. 4A und 4 B Strom-Spannungs-Kennlinien der Dioden nach Fig. 3,4A and 4B current-voltage characteristics of the Diodes according to Fig. 3,

Fig. 5 Schaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung,Fig. 5 circuit diagram of a third embodiment of the invention,

Anmelder:Applicant:

IBM Deutschland
Internationale Büro-MaschinenIBM Germany
International office machines

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

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 28. Dezember 1955Claimed priority:
V. St. v. America December 28, 1955

John Wesley Horton, New York, N. Y.,
und Arthur George Anderson, Riverdale, N. Y.John Wesley Horton, New York, NY,
and Arthur George Anderson, Riverdale, NY

(V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden(V. St. A.),
have been named as inventors

Fig. 6 A teilweise negative Widerstandskennlinie der Sekundäremissionsröhre nach Fig. 5,FIG. 6 A partially negative resistance characteristic curve of the secondary emission tube according to FIG. 5,

Fig. 6 B Impuls-Zeit-Diagramm der Anordnung nach Fig. 5.FIG. 6 B pulse-time diagram of the arrangement according to FIG. 5.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines binären Addierwerks für drei gleichzeitige binäre Eingangsimpulse verwendet zwei Schaltelemente 11 und 12 mit einem unstetigen Verlauf der Strom-Spannungs-Kennlinie, d. h. einem negativen Teil der Widerstandscharakteristik, wie sie sich nach Fig. 2 A bzw. 2B für die jeweiligen Belastungswiderstände ergibt. Der gestrichelte Teil dieser Kennlinien stellt den Bereich negativen Widerstandes dar. Diese Schaltelemente können aus jeder geeigneten Anordnung bestehen, beispielsweise spezielle Germaniumdioden mit solcher Kennlinie, sogenannte »Reaves «-Dioden, oder positiv rückgekoppelte Röhren- oder -transistorkreise ebenfalls bekannter Art mit entsprechender Charakteristik sein.The embodiment shown in Fig. 1 a binary adder for three simultaneous binary input pulses uses two switching elements 11 and 12 with a discontinuous course of the current-voltage characteristic, d. H. a negative part of the Resistance characteristic, as it results from Fig. 2A and 2B for the respective load resistances. The dashed part of these characteristic curves represents the area of negative resistance. These switching elements can consist of any suitable arrangement, for example special germanium diodes with such characteristic, so-called "Reaves" diodes, or positive feedback tube or transistor circuits also of a known type with corresponding characteristics be.

Die unteren Klemmen der Dioden 11 und 12 sind miteinander und über Widerstände 13 und 14 mit der Erde verbunden. Drei Eingangsklemmen 15 sind über einzelne Widerstände 16, 17 und 18 an den Verbindungspunkt der Widerstände 13 und 14 angeschlossen. Der Wert der Widerstände 16, 17 und 18 ist jedochThe lower terminals of the diodes 11 and 12 are connected to each other and via resistors 13 and 14 to the Connected to earth. Three input terminals 15 are connected to the connection point via individual resistors 16, 17 and 18 of resistors 13 and 14 connected. However, the value of resistors 16, 17 and 18 is

809 510/228809 510/228

beträchtlich höher als der des Widerstandes 14. Die Widerstände 14 und 16 bis 18 dienen zusammen als Summierschaltung zur Erzeugung eines Spannungsabfalls am Widerstand 14, der annähernd der Summe aller an die Eingangsklemmen 15 gelegten Eingangsspannungen entspricht. Natürlich kann im Rahmen der Erfindung an Stelle dieser Eingangsschaltung des gezeigten Ausführungsbeispiels auch irgendeine andere geeignete summierende Eingangsschaltung verwendet werden.considerably higher than that of resistor 14. Resistors 14 and 16-18 together serve as Summing circuit for generating a voltage drop across resistor 14, which is approximately the sum of all input voltages applied to input terminals 15. Of course, in the frame of the invention, instead of this input circuit of the exemplary embodiment shown, any other suitable summing input circuit can be used.

Die obere Klemme der Diode 11 ist mit einer Summenausgangsklemme 19 und über einen Widerstand 20 und eine durch die Batterie 21 dargestellte, durch Kondensator 22 überbrückte Vorspannungs-The upper terminal of the diode 11 is connected to a sum output terminal 19 and via a resistor 20 and a bias voltage represented by the battery 21 and bridged by capacitor 22

von deren Diodenstrom überwiegt und den zur Einschaltsprungstelle der Diode 11 (Fig. 2A) gehörenden Wert übersteigt, so daß in diesem Fall auch der Strom dieser Diode 11 auf seinen hohen Wert springt! Infolgedessen werden jetzt gleichzeitig negative Ausöi gangsimpulse sowohl an der Summenklemme 19 als auch an der Übertragsklemme 23 erzeugt. ι ,,of the diode current predominates and those belonging to the switch-on jump point of the diode 11 (FIG. 2A) Value, so that in this case the current of this diode 11 jumps to its high value! As a result, there are now negative Ausöi at the same time Output pulses generated both at the sum terminal 19 and at the carry terminal 23. ι ,,

Bei einem und bei drei binären Eingangsimpulse» entsteht demnach an der Ausgangsklemme 19 ein ίο negativer Ausgangsimpuls, der der binären Summre entspricht, und bei zwei und drei binären Eingangs«! impulsen an der Ausgangsklemme 23 ein den binärfen Übertrag in die nächsthöhere Binärstelle entsprechend der negativer Ausgangsimpuls. Diese binäre Addi^J With one and three binary input impulses "there is therefore a ίο negative output impulse at output terminal 19, which corresponds to the binary sum, and with two and three binary inputs"! pulses at the output terminal 23 a binary carry into the next higher binary digit corresponding to the negative output pulse. This binary Addi ^J

quelle mit Erde verbunden. Ähnlich ist die obere 15 tionswirkung entsteht durch die Parallelschaltung der Klemme der Vorrichtung 12 mit einer Übertrags-Aus- beiden Dioden 11 und 12 und ihre gleichzeitige bzw: gangsklemme 23 verbunden und über einen Wider- gegenseitige Beeinflussung mittels der gemeinsamen stand 24 und eine durch einen Kondensator 26 über- Widerstände 14 und 13. ; isource connected to earth. Similarly, the upper 15 tion effect arises from the parallel connection of the Terminal of the device 12 with a carry-out of both diodes 11 and 12 and their simultaneous or: connected output terminal 23 and via a mutual influencing by means of the common stood 24 and one through a capacitor 26 via resistors 14 and 13.; i

brückte Vorspannungsquelle 25 geerdet. Durch die Fig. 3 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel"Bridged bias source 25 grounded. 3 shows a modified embodiment "

Kondensatoren 22 und 26 sind die Dioden 11 und 12 20 der Erfindung, bei dem zwei Schaltelemente 31 und'Β2Γ parallel geschaltet. Durch geeignete Wahl der Wider- mit ebenfalls teilweise negativer Widerstandscharäk¹-stände20 und 24 und entsprechende Regelung der teristik über eine Eingangssignalquelle 33 in Reihe Vorspannungen 21 und 25 können die Strom-Span- geschaltet sind. Wie bei der Schaltung nach Figl ■!"■" nungs-Kennlinien der Dioden 11 bzw. 12 so eingestellt können diese Schaltelemente 31 und 32 aus jeder ge-¹' werden, daß für das Gesamtsystem eine gewünschte 25 eigneten Anordnung, z. B. einer »Reeves «-Diode, einem "«lzusammengesetzte Kennlinie gebildet wird. Dynatron oder einem positiv rückgekoppelten Röhren*Capacitors 22 and 26 are the diodes 11 and 12 20 of the invention, in which two switching elements 31 and '2' are connected in parallel. By suitable choice of the resistance, also with partially negative Widerstandscharäk -stände20 ¹ and 24 and appropriate regulation of the teristik over an input signal source 33 in series with bias voltages 21 and 25, the current chip can be connected. As with the circuit according to Figl ■! "■" voltage characteristics of the diodes 11 and 12, these switching elements 31 and 32 can be set from any ¹ 'that a desired 25 suitable arrangement for the overall system, for. B. a "Reeves" diode, a "" oil composite characteristic. Dynatron or a positive feedback tube *

Im Betrieb werden negative Spannungsimpulse, die den gleichstelligen Binärziffern 1 von maxial zwei binären Summanden und einem binären Übertrag entsprechen, an eine oder mehrere der drei Eingangsklemmen 15 gelegt. Bei Zuführung nur einer solchen Spannung hat der am Widerstand 14 erzeugte Spannungsabfall einen solchen Wert, daß die Spannung an der Diode 11 die in Fig. 2 A gezeigte Unstetigkeits-During operation, negative voltage pulses that have the same binary digits 1 out of a maximum of two binary summands and a binary carry to one or more of the three input terminals 15 laid. If only one such voltage is supplied, the voltage drop generated across resistor 14 has such a value that the voltage across the diode 11 has the discontinuity shown in FIG.

stelle übersteigt und infolgedessen der Diodenstrom 35 Erfindung ist, wird sie nicht näher beschrieben. Sie auf einen hohen Wert springt. Am Widerstand 20 ist durch einen Widerstand 34 überbrückt. Dem entsteht dadurch ein großer Spannungsabfall und Schaltelement 31, z.B. Diode Dl, ist eine Summen«-¹ somit ein negatives Ausgangssignal an der Summen- Ausgangsklemme 35 und dem Schaltelement 32, z.'B. -.|, ausgangsklemme 19. Der Spannungsabfall am Wider- Diode D 2, eine Übertrags-Ausgangsklemme 36, zuge^ stand 14 ist jedoch nicht hoch genug, um die Span- 4° ordnet. Die Ausgangsklemme37 ist mit der unteren? : nung an der Diode 12 bis zu der in Fig. 2 B angegebe- Klemme der Diode 32 verbunden. ·»■; ^!· ■:;:place and consequently the diode current 35 is the invention, it is not described in detail. It jumps to a high value. The resistor 20 is bridged by a resistor 34. This results in a large voltage drop and switching element 31, for example diode D1, is a sum " ^-1, thus a negative output signal at the sum output terminal 35 and the switching element 32, for example. -. |, output terminal 19. The voltage drop at the resistor D 2, a carry output terminal 36, assigned 14 is, however, not high enough to arrange the voltage 4 °. The output terminal37 is connected to the lower? : voltage at the diode 12 up to the indicated in Fig. 2B terminal of the diode 32 is connected. · »■; ^! · ■:;:

nen Sprungstelle zu erhöhen. Infolgedessen bleibt der Im Betrieb liefert die Eingangsquelle 33 ifit der '^:; to increase a jump point. As a result, the input source 33 supplies ifit der '^:;

Strom der Diode 12 klein (unterstes Kurvenstück der Anzahl der zugeführten Eingangssignale zunehmende ^: Current of diode 12 small (lowest curve segment increasing the number of input signals supplied ^:

oder -transistorkreis, bestehen, welche annähernd die . in Fig. 4A bzw. 4B dargestellten Strom-Spannungs-Kennlinien besitzt. ' · Die Impulsquelle 33 kann eine beliebige bekannte Anordnung zum Kombinieren mehrerer Eingangs«:, signale zu einem Summenstrom sein, dessen Wert davon abhängt, wie viele Eingangssignale gleichzeitigvorhanden sind. Da diese Quelle nicht Gegenstand deror transistor circuit, which are approximately the. has current-voltage characteristics shown in Fig. 4A and 4B, respectively. '· The pulse source 33 can be any known arrangement for combining multiple inputs. signals to a total current, the value of which depends on how many input signals are present at the same time are. As this source is not the subject of the

Fig. 2 B), so daß kein Ausgangssignal an der Übertragsklemme 23 entsteht.Fig. 2 B), so that no output signal is generated at the carry terminal 23.

Nun sei angenommen, daß zwei beliebigen Eingangsklemmen 15 gleichzeitig je ein negativer Spannungsimpuls zugeführt w'ird. Die dadurch am Widerstand 14 erzeugte Summenspannung übersteigt jetzt den zur Sprungstelle in Fig. 2 B angegebenen Wert, so daß infolgedessen der Strom der Diode 12 auf einen Betrag springt, der den Strom der Diode 11 im vorhergehenden Fall eines einzigen Eingangsimpulses wesentlich übersteigt. Dieser Diodenstrotn erzeugt einen Spannungsabfall am Widerstand 24, der als negativer Übertragsimpuls an der Ausgangsklemme 23 wirksam wird. Derselbe hohe Strom der Diode 12 erzeugt sofort an den Widerständen 13 und 14 einen großen Spannungsabfall, so daß die Spannung an der Ströme, und zwar einen ersten, zweiten oder dritten Strom wert entsprechend dem Vorhandensein eines, zweier oder dreier binärer Eingangssignale.It is now assumed that any two input terminals 15 each have a negative voltage pulse at the same time is supplied. The total voltage thus generated at resistor 14 now exceeds the value indicated for the jump point in Fig. 2 B, so that as a result, the current of the diode 12 to a Amount jumps that the current of the diode 11 in the previous case of a single input pulse significantly exceeds. This generates Diodenstrotn a voltage drop across resistor 24, which acts as a negative carry pulse at the output terminal 23 takes effect. The same high current of the diode 12 immediately produces one across the resistors 13 and 14 large voltage drop, so that the voltage across the currents, namely a first, second or third Current value according to the presence of one, two or three binary input signals.

Wenn nur eines der Eingangssignale vorhanden ist, hat der beide Dioden 31 und 32 in Reihe durchfließendeIf only one of the input signals is present, it has both diodes 31 and 32 flowing through in series

Strom aus der Quelle 33 seinen ersten Wert. <In sCurrent from source 33 has its first value. <In s

diesem Fall liegt dieser Stromwert gemäß Fig.: 4A oberhalb des oberen Knicks der Strom-SpannungS¹-Kennlinie der Diode 31, so daß ihm ein hoher Sü nungsabfall an dieser jetzt hochohmigen Diode spricht der als Summen-Ausgangssignal zwischen den Klemmen 35 und 36 wirksam wird. Derselbe Stromwert liegt gleichzeitig unterhalb des oberen Knicks der Kennlinie der Diode 32 nach Fig. 4B, so daß ihm ein nur kleiner Spannungsabfall an der jetzt niederohmigen Diode 32 entspricht, d. h. zwischen denIn this case, this current value is above the upper kink of the current-voltage ^{S 1 characteristic} curve of the diode 31, so that it is a high voltage drop at this now high-resistance diode, which acts as a sum output signal between terminals 35 and 36 will. The same current value is at the same time below the upper kink of the characteristic curve of the diode 32 according to FIG. 4B, so that it corresponds to only a small voltage drop across the now low-resistance diode 32, ie between the

Diode 11 unter den zur Abschaltsprungstelle 60 Klemmen 36 und 37 kein ÜbertragausgangssignalDiode 11 under the disconnection jump point 60 terminals 36 and 37 no carry output signal

(Fig. 2A) gehörenden Wert sinkt, diese Diode 11 also sperrt und somit die Wirkung der Eingangsimpulse auf die Diode 11 aufhebt. An der Summenausgangsklemme 19 entsteht infolgedessen jetzt kein Ausgangsimpuls. (Fig. 2A) associated value decreases, this diode 11 blocks and thus the effect of the input pulses on the diode 11 cancels. As a result, there is now no output pulse at the sum output terminal 19.

Wenn nun gleichzeitig drei negative Eingangsimpulse an die Klemmen 15 gelangen, so erzeugen sie am Widerstand 14 einen so großen resultierenden Spannungsabfall, daß er wieder die Diode 12 stark auftritt.If three negative input pulses are now applied to terminals 15 at the same time, they generate at the resistor 14 such a large resulting voltage drop that it again the diode 12 strongly occurs.

Wenn zwei Eingangssignale vorhanden sind, hat der gemeinsame Diodenstrom aus der Quelle 33 seinen zweiten Wert, der jetzt oberhalb des oberen Knicks in der Kennlinie der. Diode 32 nach Fig. 4B liegt und somit an letzterer einen großen Spannungsabfall zur Folge hat, der zwischen den Klemmen 36 und 37 als; Übertrags-Ausgangsimpuls auftritt. Da dieser Spannungsabfall wesentlich größer, also der innere Widep? When there are two input signals, the common diode current from source 33 has its own second value, which is now above the upper bend in the characteristic curve of the. Diode 32 of Fig. 4B is and thus at the latter a large voltage drop has the consequence that between the terminals 36 and 37 as; Carry output pulse occurs. Since this voltage drop is much greater, i.e. the inner widep?

leitend macht, aber jetzt die kompensierende Wirkung 70 stand der Diode 32 erheblich höher ist als bei dearmakes conductive, but now the compensating effect 70 stood the diode 32 is considerably higher than at dear

Diode 31 im vorhergehenden Fall eines einzigen Eingangssignals, so wird der gemeinsame Diodenstrom jetzt sofort wieder unter den unteren Knick in der Kennlinie der Diode 31 (Fig. 4A) gesenkt. Infolgedessen ist der Spannungsabfall an der jetzt niederohmigen Diode 31 sehr klein, d. h. zwischen den Ausgangsklemmen 35 und 36 kein Summenimpuls wirksam.Diode 31 in the previous case of a single input signal, it becomes the common diode current now immediately lowered again below the lower bend in the characteristic curve of the diode 31 (FIG. 4A). Consequently the voltage drop across the now low-resistance diode 31 is very small; H. between the output terminals 35 and 36 no sum pulse effective.

Nun sei angenommen, daß alle drei Eingangssignale vorhanden sind, so daß der von der Quelle 33 gelieferte gemeinsame Diodenstrom seinen dritten, höchsten Wert hat. Dieser Wert liegt oberhalb des oberen Knicks der Strom-Spannungs-Kennlinie sowohl der den 40 und 41 verbunden. Das Steuergitter 65 der Röhre 62 ist über ein Gleichrichterelement bzw. Diode 68 mit Erde verbunden und außerdem direkt an den Verbindungspunkt der Widerstände 66 und 67 angeschlossen, die zwischen der negativen Spannungsquelle 56 und Erde in Reihe geschaltet sind. Das Schirmgitter 69 dieser Röhre liegt an einer Spannungsquelle 70 verhältnismäßig hohen positiven Potentials, das Bremsgitter 71 ist mit der Kathode 63 verbunden.It is now assumed that all three input signals are present, so that the one supplied by the source 33 common diode current has its third, highest value. This value is above the upper one Kinks in the current-voltage characteristics of both the 40 and 41 are connected. The control grid 65 of the Tube 62 is connected to ground via a rectifier element or diode 68 and also directly to the Connection point of resistors 66 and 67 connected between the negative voltage source 56 and earth are connected in series. The screen grid 69 of this tube is connected to a voltage source 70 relatively high positive potential, the braking grid 71 is connected to the cathode 63.

Die Anode 72 der Röhre 62 ist über einen Widerstand 73 an die positive Spannungsquelle 70 und direkt an eine Übertrags-Ausgangsklemme 74 angeschlossen. Die Sekundäremissionselektrode (Dynode) 75 dieser Röhre ist über einen Widerstand 76 mit derThe anode 72 of the tube 62 is connected to the positive voltage source 70 and via a resistor 73 connected directly to a carry output terminal 74. The secondary emission electrode (dynode) 75 of this tube is connected to the via a resistor 76

Diode 31 (Fig. 4A) als auch der Diode 32 (Fig. 4B),Diode 31 (Fig. 4A) and the diode 32 (Fig. 4B),

so daß er an beiden jetzt hochohtnigen Dioden große 15 positiven Spannungsquelle 43 und ferner über dieso that he has a large 15 positive voltage source 43 on both now high-level diodes and also on the

Spannungsabfälle erzeugt, die als Summen-Ausgangs- Parallelschaltung eines Kopplungskondensators 77 undVoltage drops generated as a sum output parallel connection of a coupling capacitor 77 and

impuls zwischen den Klemmen 35 und 36 sowie als eines Widerstandes 90 mit dem Steuergitter 65 ver-impulse between terminals 35 and 36 and as a resistor 90 with the control grid 65

Übertrags-Ausgangsimpuls zwischen den Klemmen 36 bunden. Die Schaltelemente sind so gewählt, daß,Carry output pulse tied between terminals 36. The switching elements are chosen so that,

und 37 wirksam werden. wenn der Verbindungspunkt 52 etwa Erdpotential hat,and 37 take effect. when the connection point 52 has approximately earth potential,

Die in allen drei Fällen richtige Arbeitsweise dieses 20 die Kathode 63 ebenfalls etwa Erdpotential und dasThe correct operation in all three cases of this 20 the cathode 63 also about earth potential and that

zweiten Ausführungsbeispiels des Erfindungsgedankens beruht also auf der teilweise negativen Widerstandscharakteristik der Schaltelemente (z. B. Dioden) 31 und 32 sowie auf ihrer gegenseitigen Abhängigkeit infolge der Reihenschaltung.The second exemplary embodiment of the inventive concept is therefore based on the partially negative resistance characteristic of the switching elements (e.g. diodes) 31 and 32 as well as on their mutual dependence as a result of the series connection.

Fig. 5 zeigt das Schaltbild eines dritten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen binären Addierwerks. Es enthält zwischen einer positiven Spannungsquelle 43 und Erde eine Reihenschaltung aus drei Widerständen 39, 40 und 41 und einem Gleichrichterelement bzw. einer Diode 42. Vom Verbindungspunkt 47 zwischen den Widerständen 39 und 40 zweigt eine Reihenschaltung aus einem Kondensator 46 und den Widerständen 45 und 44 nach Erde ab. Drei Eingangsklemmen 48 sind über einzelne Widerstände 49, 50 und 51 mit dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 44 und 45 verbunden.Fig. 5 shows the circuit diagram of a third embodiment of the binary adder according to the invention. It contains a series circuit between a positive voltage source 43 and earth three resistors 39, 40 and 41 and a rectifier element or diode 42. From the connection point 47 between the resistors 39 and 40 branches a series circuit of a capacitor 46 and resistors 45 and 44 to earth. Three input terminals 48 are across individual resistors 49, 50 and 51 are connected to the connection point between the resistors 44 and 45.

Die Widerstände 44 und 49 bis 51 stellen die Eingangsschaltung dar, in der am Widerstand 44 ein der Steuergitter 65 ein zur Sperrung der Röhre 62 ausreichendes negatives Potential gegenüber Erde führt. Die Wirkungsweise der Übertrags-Ausgangsschaltung rechts vom Verbindungspunkt 52 in Fig. 5 ist durch deren Strom-Spannungs-Kennlinie (Fig. 6A) bestimmt. Zunächst sei angenommen, daß der Verbindungspunkt 52 gegenüber Erde negativ wird. Infolgedessen kann auch die Kathode 63 gegenüber Erde negativ werden, und zwar sinkt das Kathodenpotential so lange, bis es etwa dem des Steuergitters 65 gleicht. Dieser Vorgang ist durch Teil 81 der in Fig. 6 A gezeigten Kennlinie dargestellt, deren Koordinatenwerte die Ströme und Spannungen am Verbindungspunkt 52 bedeuten. Bei annähernder Potenvon Kathode 63 und Steuergitter 65The resistors 44 and 49 to 51 represent the input circuit in which the resistor 44 is one of the Control grid 65 leads to a sufficient negative potential to block the tube 62 relative to earth. The operation of the carry out circuit to the right of junction 52 in FIG. 5 is as follows determined by their current-voltage characteristic (Fig. 6A). First, assume that the connection point 52 becomes negative towards earth. As a result, the cathode 63 with respect to earth become negative, namely the cathode potential drops until it is approximately that of the control grid 65 equals. This process is represented by part 81 of the characteristic curve shown in FIG. 6A, the coordinate values thereof mean the currents and voltages at connection point 52. When approaching the potential of Cathode 63 and control grid 65

tialgleichheitequality

wird die Röhre 62 leitend und infolge der beginnenden Sekundäremission der Dynode 75 zur Anode 72 hin die erstere immer positiver. Diese Potentialänderung der Dynode 75 wird wechselstrommäßig über denthe tube 62 becomes conductive and as a result of the incipient secondary emission of the dynode 75 becomes an anode 72 towards the former more and more positive. This change in potential of the dynode 75 is alternating current over the

jeweiligen Anzahl negativer Eingangssignale an den 40 Kopplungskondensator 77 und gleichstrommäßig über Klemmen 48 entsprechender Spannungsabfall ent- den Widerstand 90 auf das Steuergitter 65 rückgesteht. Die verschiedenen Schaltelemente sind so be- koppelt. Diese positive Rückkopplung ist sehr wirkmessen, daß der Verbindungspunkt 52 zwischen den sam, und der ihr entsprechende kräftige Stromanstieg Widerständen 40 und 41 beim Fehlen negativer Ein- wird durch den Teil 82 der Kennlinie nach Fig. 6 A gangsimpulse an den Klemmen 48 nahezu Erdpoten- 45 dargestellt. Der Potentialanstieg des Steuergitters 65respective number of negative input signals to the 40 coupling capacitor 77 and direct current via A voltage drop corresponding to terminals 48 results from the resistor 90 on the control grid 65. The various switching elements are coupled in this way. This positive feedback is very effective, that the connection point 52 between the sam, and the corresponding strong current rise Resistors 40 and 41 in the absence of negative inputs is indicated by part 82 of the characteristic curve according to FIG. 6A output impulses at terminals 48 almost earth potential 45 shown. The rise in potential of the control grid 65

tial hat.has tial.

Zur Bildung eines Summen-Ausgangsimpulses ist eine Elektronenröhre 53 vorgesehen, vorzugsweise eine Triode mit scharfem oberem Kennlinienknick. Ihre Kathode 54 ist über einen Widerstand 55 mit einer negativen Spannungsquelle 56 und über einen Kondensator 57 mit Erde verbunden. Das Gitter 58 der Röhre 53 ist an den Verbindungspunkt zwischen Widerstand 41 und Diode 42 angeschlossen. Die wird auf etwa Erdpotential begrenzt durch die dann leitend werdende Diode 68.An electron tube 53 is provided, preferably for generating a sum output pulse a triode with a sharp upper curve kink. Your cathode 54 is connected via a resistor 55 a negative voltage source 56 and connected to ground via a capacitor 57. The grid 58 the tube 53 is connected to the connection point between resistor 41 and diode 42. the is limited to approximately earth potential by the diode 68, which then becomes conductive.

Inzwischen kehrt infolge des — entsprechend der steigenden Gitterspannung — anwachsenden Kathodenstroms die Kathode 63 auf ihren Normalwert, d. h. etwa Erdpotential, zurück. Der Teil 83 der Kennlinie von Fig. 6 A zeigt die Wirkung der normalen Kathodeneingangsimpendanz auf die relativen Werte von Strom und Spannung am Verbindungspunkt 52. WennIn the meantime, as a result of the increasing cathode current - corresponding to the increasing grid voltage - it returns the cathode 63 to its normal value, d. H. about earth potential, back. Part 83 of the characteristic of Figure 6A shows the effect of normal cathode input impedance on the relative values of Current and voltage at junction 52. If

Anode 59 der Röhre 53 ist über einen Widerstand 60 55 das steigende Potential der Kathode 63 etwa den WertAnode 59 of the tube 53 is via a resistor 60 55 the rising potential of the cathode 63 approximately the value

mit einer positiven Potentialquelle 43 und direkt mit einer Summen-Ausgangsklemme 61 verbunden. Die Schaltungselemente sind so bemessen, daß, wenn der Verbindungspunkt 52 nahezu Erdpotential hat, die Röhre 53 leitend ist und somit ihre Anode; 59 sowie die Ausgangsklemme 61 ein verhältnismäßig niedriges Potential führen.connected to a positive potential source 43 and directly to a sum output terminal 61. the Circuit elements are sized so that when the junction point 52 is near ground potential, the Tube 53 is conductive and thus its anode; 59 and the output terminal 61 a relatively low Lead potential.

Zur Erzeugung eines Übertrags-Ausgangsimpulses dient eine Röhrenanordnung mit einer teilweise negativen Widerstandscharakteristik. Gemäß Fig. 5 besteht diese Anordnung aus einer Sekundäremissionspentode 62. Ihre Kathode 63 ist über einen Widerstand 78 mit einer negativen Spannungsquelle 56 und über ein Gleichrichterelement bzw. eine Diode 64 mit desjenigen des Verbindungspunktes 52 erreicht hat, wird jedoch die Diode 64 nichtleitend, und daher erfolgt bei weiterem Ansteigen der Spannung keine Zunahme des Stromes mehr, was durch Teil 84 derKennlinie von Fig. 6 A dargestellt wird. Der Schaltungsteil mit der Sekundäremissionsröhre 62 hat demnach eine Strom-Spannungs-Charakteristik, bei der ein Teil, 82, einem negativen Widerstand entspricht.A tube arrangement with a partially negative one is used to generate a carry output pulse Resistance characteristic. According to FIG. 5, this arrangement consists of a secondary emission pentode 62. Your cathode 63 is connected to a negative voltage source 56 and via a resistor 78 has reached via a rectifier element or a diode 64 with that of the connection point 52, however, the diode 64 becomes non-conductive and therefore no increase occurs as the voltage continues to rise of the current, which is represented by part 84 of the characteristic curve of FIG. 6A. The circuit part with the secondary emission tube 62 accordingly has a current-voltage characteristic in which a part, 82, corresponds to a negative resistance.

Die Wirkungsweise der Gesamtschaltung nach Fig. 5 ergibt sich an Hand des Zeitdiagramms nach Fig. 6 B. In diesem stellt die Kurve 85 die als Spannungsabfall am Widerstand 44 erzeugte Eingangsspannung dar, wenn nacheinander einer, zwei und drei Eingangsklemmen 48 gleichzeitig negative Eingangs ·The mode of operation of the overall circuit according to FIG. 5 can be seen from the timing diagram 6 B. In this the curve 85 represents the input voltage generated as a voltage drop across the resistor 44 when one, two and three input terminals 48 simultaneously negative input

dem Verbindungspunkt 52 zwischen den Widerstän- 70 impulse zugeführt werden. Wenn nur ein einziger Ein-the connection point 52 between the resistors 70 pulses are supplied. If only a single one

gangsimpuls an irgendeiner Klemme 48 auftritt, so hat der am Widerstand 44 entstehende Spannungsabfall den durch Teil 85 a der Kurve 85 dargestellten kleinsten negativen Wert. Diese Spannung gelangt über Widerstand 45, Kondensator 46 und Widerstandinput pulse occurs at any terminal 48, so the voltage drop occurring across resistor 44 has the value represented by part 85 a of curve 85 smallest negative value. This voltage passes through resistor 45, capacitor 46 and resistor

40 an den Verzweigungspunkt 52, dessen bisheriges Erdpotential entsprechend sinkt und über Widerstand40 to branch point 52, whose previous earth potential drops accordingly, and via resistance

41 auch an das Gitter 58 der Röhre 53 fällt, die dadurch gesperrt wird. Infolgedessen steigt das Potential ihrer Anode 59 und somit auch der Summen-Ausgangsklemme 61, d. h., es entsteht ein Summen-Ausgangsimpuls gemäß Teil 86 a der Kurve 86 von Fig. 6 B. Das erniedrigte Potential des Punktes 52 gelangt über die Diode 64 auch an die Kathode 63 der Röhre 62. Da es jedoch oberhalb des Potentials des ^X5 Gitters 65, d. h. auf dem Kurvenzweig 81 der Fig. 6 A, liegt, bleibt die Röhre 62 gesperrt, liefert also an ihrer Klemme 74 keinen Übertrags-Ausgangsimpuls, wie der unmittelbar unter Teil 86 α der Kurve 86 liegende Teil der Kurve 87 zeigt.41 also falls on the grid 58 of the tube 53, which is thereby blocked. As a result, the potential of its anode 59 and thus also of the sum output terminal 61 increases, ie, a sum output pulse is generated according to part 86 a of curve 86 of FIG the cathode 63 of the tube 62. However, since it is above the potential of the ^X 5 grid 65, ie on the curve branch 81 of FIG the part of curve 87 lying immediately below part 86 α of curve 86 shows.

Wenn nun zwei beliebigen Eingangsklemmen 48 gleichzeitig negative Eingangsimpulse zugeführt werden, so entspricht die am Widerstand 44 erzeugte und an den Verzweigungspunkt 52 gelangende negative Spannung dem Teil 85 b der Kurve 85 in Fig. 6. Da sie den doppelten Wert des Teils 85 α der Kurve 85 hat, unterschreitet jetzt das Potential der Kathode 63 das des Gitters 65 und macht die Röhre 62 für die Dauer des Kurventeils 85 b leitend, so daß an der Klemme 74 ein negativer Übertrags-Ausgangsimpuls gemäß Teil 87 a der Kurve 87 erzeugt wird. Die stärker negative Spannung am Verzweigungspunkt 52 sperrt wieder die Röhre 53, so daß sich an ihrer Klemme 61 ein Ausgangsimpuls zu bilden beginnt entsprechend Teil 86 & der Kurve 86 in Fig. 6 B. Der rasch ansteigende Kathodenstrom der Röhre 62 läßt jedoch das Potential der Kathode 63 sowie des Verzweigungspunktes 52 und des Gitters 58 der Röhre 53 sofort wieder so hoch ansteigen, daß die Röhre 53 schnell wieder in ihren normalerweise leitenden Zu- ^o stand zurückkehrt, bevor sich an der Klemme 61 ein Summen-Ausgangsimpuls von wirksamer Länge ausbilden kann.If negative input pulses are now fed to any two input terminals 48 at the same time, the negative voltage generated at resistor 44 and reaching branch point 52 corresponds to part 85 b of curve 85 in FIG. 6. Since it is twice the value of part 85 α of the curve 85, the potential of the cathode 63 now falls below that of the grid 65 and makes the tube 62 conductive for the duration of the curve part 85 b , so that a negative carry output pulse according to part 87 a of the curve 87 is generated at the terminal 74. The stronger negative voltage at branch point 52 again blocks tube 53, so that an output pulse begins to form at its terminal 61 in accordance with part 86 & curve 86 in FIG. 6 B. However, the rapidly increasing cathode current of tube 62 leaves the potential the cathode 63 as well as the branch point 52 and the grid 58 of the tube 53 immediately rise again so high that the tube 53 quickly returns to its normally conductive state before a sum output pulse of effective length is at the terminal 61 can train.

Gelangen jedoch an alle drei Klemmen 48 gleichzeitig negative Eingangsimpulse, so tritt am Widerstand 44 und am Verzweigungspunkt 52 eine relativ große negative Spannung gemäß Teil 85 c der Kurve 85 auf. Diese Spannung des Punktes 52 sperrt wiederum die Röhre 53 und läßt somit an ihrer Ausgangsklemme 61 einen Summenimpuls entsprechend Kurventeil 86c entstehen. Dieselbe jetzt stark negative Spannung des Verbindungspunktes 52 leitet auch wieder das Leitendwerden der Röhre 62 ein, die demnach in der beschriebenen Weise an der Klemme 74 einen Übertrags-Ausgangsimpuls entsprechend Teil δ der Kurve 87 erzeugt. Das durch den Kathodenstrom dieser Röhre 62 sofort wieder erhöhte Potential ihrer Kathode 63 reicht in diesem Fall jedoch nicht aus, um die Potentialerniedrigung des Verbindungspunktes 52 infolge der Eingangsimpulse wieder auf- zuheben, so daß jetzt die Sperrung der Röhre 53 während der ganzen Eingangsimpulsdauer gemäß Kurventeil 85 c (Fig. 6) bestehenbleibt und demnach an der Klemme 61 jetzt ein voll wirksamer Summen-Ausgangsimpuls gleicher Länge entsprechend Kurventeil a (Fig. 6) entsteht.However, if negative input pulses arrive at all three terminals 48 at the same time, a relatively large negative voltage according to part 85 c of curve 85 occurs at resistor 44 and at branch point 52. This voltage at the point 52 in turn blocks the tube 53 and thus causes a sum pulse corresponding to curve part 86 c to arise at its output terminal 61. The same now strongly negative voltage of the connection point 52 also initiates the conduction of the tube 62, which accordingly generates a carry output pulse corresponding to part δ of the curve 87 at the terminal 74 in the manner described. The potential of its cathode 63, which is immediately increased again by the cathode current of this tube 62, is in this case not sufficient to cancel the potential lowering of the connection point 52 as a result of the input pulses, so that the blocking of the tube 53 during the entire input pulse duration according to the curve part 85 c (Fig. 6) remains and therefore a fully effective total output pulse of the same length is now produced at terminal 61 in accordance with curve part a (Fig. 6).

Die Ausgangsimpulse der Schaltung nach Fig. 5 entsprechen somit ebenfalls der binären Summe bzw. dem binären Übertrag, die sich durch Addition von einem, zwei oder drei durch Eingangsimpulse dargestellten binären Summanden ergeben, von denen normalerweise einer einen binären Übertrag aus der nächstniedrigen Binärstelle darstellt.The output pulses of the circuit according to FIG. 5 thus also correspond to the binary sum or the binary carry, which is represented by the addition of one, two or three input pulses binary summands, one of which is normally a binary carry over from the represents the next lower binary digit.

Obwohl die in den Zeichnungen dargestellten und vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Anordnungen zwei Vorrichtungen verwenden, von denen mindestens eine eine teilweise negative Widerstands-Charakteristik hat, ist die Erfindung nicht auf die Verwendung getrennter Vorrichtungen beschränkt. |Es würde z. B. im Rahmen der Erfindung liegen, Sas Paar von Vorrichtungen durch eine einzige Vorricl· tung zu ersetzen, welche etwa in der gleichen We;ise funktionieren kann. Als Beispiel für eine solche An^ Ordnung könnte ein einziger Transistor mit mehreren Kollektorelektroden verwendet werden, um funktionsmäßig zwei als einzelne Vorrichtung negativen Widerstandes dienende Transistoren oder Dioden gleich^ ; wertig zu ersetzen. ''Although those shown in the drawings and inventive arrangements described above use two devices, of which at least one has a partially negative resistance characteristic, the invention is not limited to that Use of separate devices restricted. | It would e.g. B. are within the scope of the invention, Sas Replacing a pair of devices with a single device, which is roughly the same can work. As an example of such an ^ 3rd order, a single transistor with multiple collector electrodes could be used to functionally two as a single negative resistance device serving transistors or diodes equal to ^; worth replacing. ''

Die erfindungsgemäßen Anordnungen können außer als binäres Addierwerk für drei binäre Eingänge * natürlich auch zur Erfüllung anderer logischer Funk«-:·~ tionen verwendet werden. Zum Beispiel könnte maß das logische Resultat »nicht beide« erreichen durch eine solche Bemessung der Dioden mit teilweise negativem Widerstand bzw. ihrer Belastungswiderstände, ι. daß die zweite Diode bei drei, aber nicht bei zwei Eingängen voll leitend wird. Die erste Diode wird Λ dann durch einen einzigen Eingang voll leitend gemacht und abgeschaltet, wenn die zweite Diode leitend wird. In diesem Fall wird einer Eingangsklemme,,.eine _:, konstante Spannung zugeleitet, und die anderefiiffcen Eingangsklemmen dienen als die beiden Signaleingänge. Nur die Summen-Ausgangsklemme wird dann für den einzigen Ausgang verwendet. Als weiteres Beispiel kann man ein logisches »und«- oder »oder«- Ergebnis erhalten durch Verwendung der Übertrags-Ausgangsklemme für den UND-Ausgang und der Summen-Ausgangsklemme für den ODER-Ausgang _; und durch eine solche Bemessung der Dioden mit teilweise negativem Widerstand oder ihrer Belastungs- _t, widerstände, daß durch das Leitendwerden der ÜJ>er- , trags-Diode die Summen-Diode nicht abgeschaltet,; wird. In diesem Fall werden nur zwei Einginge ver- . wendet.The inventive arrangements can save as binary adder for three binary inputs * course to meet other logical radio ": - · ~ tions are used. For example, measure could achieve the logical result “not both” by dimensioning the diodes with partially negative resistance or their load resistances, ι. that the second diode is fully conductive at three, but not at two inputs. The first diode is then made fully conductive by a single input and switched off when the second diode becomes conductive. In this case, an input terminal, a _,,:. Fed, constant voltage, and the anderefiiffcen input terminals serve as the two signal inputs. Only the sum output terminal is then used for the single output. As another example, a logical "and" or "or" result can be obtained by using the carry output terminal for the AND output and the sum output terminal for the OR output _; and by such dimensioning of the diode with negative resistance partially or its load _t, resistors that replaced by the Conduction of UEj>, carry-diode does not shut off the sums diode ,; will. In this case only two inputs are used. turns.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Adder for several, preferably a maximum of three, simultaneous input signals with one Device for converting the input signals into an input voltage with several, preferably three, corresponding values, characterized by several, preferably two output signal devices for forming combinations of output signals assigned to the input signals, of which at least one output signal device includes a device with partially negative resistance characteristics.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that that at least one output Sr signal device a crystal diode with partial negative resistance characteristic, so-called Reeves diode (11, 31) contains.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the one device with partially negative resistance characteristic a secondary emission pentode (62) with positive Feedback (90, 77) between secondary emission electrode (75) and control grid (65).

4. Arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the second output signal device also contains a crystal diode with partially negative resistance characteristics (Reeves diode 12, 32).

5. Arrangement according to claims 1, 2 and 4, characterized in that the two crystal diodes (11,12) are connected in parallel and mutually via common switching elements (13, 14) influence.

6. Arrangement according to claims 1, 2, 4 and 5, characterized in that the two Crystal diodes (31, 32) are connected in series.

7. Arrangement according to claims 1 and 3, characterized in that the second output signal device contains an electron tube (53) with a sharp upper curve kink.

8. Arrangement according to claims 1 to 7, characterized in that the three input signals (terminals 15, 48) correspond to two binary summand digits and a binary carry digit and an output signal (terminal 19, 35/36, 61) the binary sum digit and the second Output signal (terminals 23,36 / 37,74) represents the binary carry digit for the next higher binary digit.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings