DE1063206B - Bistabile Vorrichtung mit zwei Magnetverstaerkern - Google Patents

Description

Die Erfindung beschäftigt sich mit bistabilen Vorrichtungen nach Art der Flip-Flop-Schaltungen und umfaßt speziell solche Anordnungen, die magnetische Verstärker enthalten.

Bistabile Anordnungen stellen einen der grundlegenden Kreise dar, die heute in vielen elektronischen und elektrischen Anwendungen, besonders in Rechenmaschinen, benutzt werden. Eine Form einer bistabilen Anordnung wird als Flip-Flop-Schaltung bezeichnet; solche Anordnungen sind durch die Tatsache gekennzeichnet, daß sie zwei Eingangsleitungen aufweisen. Ein in der einen Leitung auftretender Impuls oder ein Eingangssignal gegebener Polarität stellt die Vorrichtung auf einen stabilen Zustand ein, ein weiterer Impuls oder ein Eingangssignal derselben Polarität in der anderen Leitung bewirkt, daß die Vorrichtung auf einen zweiten stabilen Zustand überwechselt. Hierbei ist folgendes zu beachten: Wenn die Anordnung erst einmal infolge eines in einer der beiden Leitungen auftretenden Eingangssignals einen gegebenen stabilen Zustand angenommen hat, dann kehren weitere mit der gleichen gegebenen Polarität in derselben Leitung auftretende Signale die Anordnung nicht auf den anderen stabilen Zustand um; zum Eintritt eines solchen Wechsels ist dagegen ein Signal in der anderen Leitung erforderlich.

Bisher wurden bistabile Anordnungen oder Flip-Flop-Schaltungen mit Vakuumröhren gebaut. Während eine solche Schaltung im allgemeinen brauchbare Ergebnisse liefert, bringt die Verwendung der Vakuumröhre verschiedene Nachteile mit sich. Zunächst nehmen solche Vakuumröhrenschaltungen einen relativ großen Raum ein, was die Anordnung der Einzelteile erheblich erschwert. Außerdem werden Vakuumröhrenschaltungen leicht beschädigt, wodurch das ganze System relativ empfindlich wird, und schließlich treten in solchen Kreisen im normalen Arbeitsablauf Betriebsstörungen auf, was schwierige Probleme der Instandhaltung und der hierzu erforderlichen Kosten mit sich bringt. .

Um Betriebsstörungen möglichst auszuschalten, wurde auch vorgeschlagen, magnetische Verstärker als bistabile Anordnung zu verwenden. Magnetische Verstärker haben aber im allgemeinen andere Eigenschaften als Röhrenverstärker, so·' daß ein einfacher Ersatz der einen Verstärkerart durch die andere nicht möglich ist.

Gemäß der Erfindung ist die bistabile Vorrichtung, die zwei Magnetverstärker enthält, derart ausgebildet, daß der Ausgang des ersten Verstärkers mit dem Eingang des zweiten. Verstärkers verbünden und der Ausgang des zweiten Verstärkers an den Eingang des ersten Verstärkers' angeschlossen ist und daß eine Quelle von Steuersignalen (Setzimpulse, Rücksetz-Bistabile Vorrichtung mit zwei Magnetverstärkern

Anmelder:

Sperry Rand Corporation, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt, Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Henry William Kaufmann, Montclare, Pa: (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

impulse) wahlweise mit dem Eingang des einen oder des anderen Verstärkers derart verbunden wird, daß der von einem der beiden Verstärker gelieferte Ausgangsstrom selektiv unterbunden werden kann, so daß, wenn der eine Verstärker ein Ausgangssignal erzeugt, der Ausgang des anderen Verstärkers gesperrt ist, und daß ein Steuersignal, welches dem ein Ausgangssignal liefernden Verstärker zugeführt wird, diesen in einen Zustand bringt, in dem kein Ausgangssignal entsteht, während der andere Verstärker ein Ausgangssignal erzeugen kann.

Die magnetischen Verstärker sind vorzugsweise als Komplementärverstärker ausgebildet.

Es empfiehlt sich, in die Verbindungen zwischen den Verstärkern Entkopplungseinrichtüngen zu legen.

Es ist ferner zweckmäßig, die Anordnung so zu treffen, daß die Steuersignalquellen zwei voneinander unabhängige Eingangsleitungen enthält, die je mit einem der magnetischen Verstärker verbunden sind. Ferner kann je eine getrennte Ausgangsleitung an die beiden Verstärker angeschlossen sein, so daß den beiden Verstärkern getrennte Ausgangssignale' entnommen werden können.

Bei einer Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes tragen die Kerne der Verstärker, die eine im wesentlichen rechteckige Hysteresisschleife aufweisen, je sowohl eine Arbeitswicklung als auch eine Signalwicklung, wobei mit jeder Arbeitswicklung Einrichtungen zur Erzeugung von regelmäßig wiederkehrenden Arbeitsimpulsen verbunden sind und die Arbeitswicklungen der beiden Verstärker jeweils mit den Signal wicklungen des anderen Verstärkers verbunden sind; außerdem können Eingangsschaltungen vorge-

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sehen sein, die den Signälwicklungen äußere Steuer- Punkt 13 auf dem positiven Teil der Kurve analog ist.

signale selektiv zuführen. Zunächst soll die Arbeitsweise einer Vorrichtung er-

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Vorrich- läutert werden, die einen Kern mit einer Hysteresis-

tung gehen aus der folgenden Beschreibung von Aus- schleife gemäß Fig. 1 enthält; es sei angenommen, daß

führungsbeispielen hervor, die in den Zeichnungen 5 eine Wicklung auf dem Kern angebracht oder auf ihn

dargestellt sind. ... gewickelt ist. Angenommen, der Kern befindet sich

Fig; 1 zeigt eine idealisierte Hysteresisschleife¹ eines anfangs im Arbeitspunkt 10 (positive Remanenz), ein

magnetischen Materials, das in den Kernen der ma- Strom wird durch die Kernwiicklung geschickt und

gnetisehen Verstärker benutzt werden kann, die die verursacht eine magnetisierende Kraft in der positiven

vorliegende bistabile Anordnung enthält; io i7-Richtung, d.h. in einer Richtung,, die dazu neigt,

Fig. 2 zeigt eine Schaltskizze eines einfachen ma- die Ausbeute an Induktionsfluß in derselben Richtung

gnetischen Komplementärverstärkers; zu verstärken; dann sucht der Kern seine Magneti-

• Fig. 3 [A, B und C) zeigt Wellenbilder, die die sierung vom Punkt 10 ( + B₁.) zum Punkt 11 ( + B_s) zu

Wirkungsweise der in Fig. 2 dargestellten Anordnung verändern. Während dieses Arbeitszustandes wird der

erläutern; 15 Induktionsfluß durch die Wicklung nur relativ wenig

Fig. 4 zeigt ein Prinzipschaltbild einer bistabilen verändert, und die Wicklung besitzt deshalb nur eine

Anordnung gemäß vorliegender Erfindung; relativ niedrige Impedanz; daher fließt eine der Wick-

Fi'g. 5 zeigt eine Schaltskizze zum Kreis der bi- lung innerhalb dieses Arbeitszustandes zugeführte

stabilen Anordnung der Fig. 4, und Energie ungehindert durch diese hindurch. Wenn also

Fig. 6 (die Wellenbilder 1 bis 6 einschließlich) zeigt 20 an ein Ende der Wicklung ein Verbraucher ange-

Wellenbilder, die die Wirkungsweise der in den Fig. 4 geschlossen wird und ein Impuls durch die Wicklung

und 5 dargestellten bistabilen Anordnung erläutern. geschickt wird, der den Kern vom Punkt 10 zum

Die Beschreibung beginnt mit Fig. 1. Man sieht, daß Punkt 11 zu steuern sucht, erscheint praktisch die gedie in den magnetischen Verstärkerstufen dieser bi- samte im Impuls enthaltene Energie in der Ausgangsstabilen Anordnung angewandten Kerne nach Möglich- 25 leistung. Wird der Kern dagegen irgendwie vom keit eine im wesentlichen rechteckige Hysteresis- Punkt 10 (+B_r) zum Punkt 13 (—B_r) vor der Anschleife aufweisen. ^: legung eines in Richtung »+H« magnetisierenden

Solche Kerrie lassen sich aus einer Vielzahl von Impulses »umgeklappt«, so sucht der Kern auf die

Materialien herstellen, zu denen verschiedene Ferrite Anlegung eines solchen Impulses .hin, seine Magneti-

und verschiedene Arten magnetischer Bänder gehören. 30 sierung vom Punkt 13 (-B₁.) in der Gegend der

Diese Materialien können einer verschiedenartigen Punkte 12 oder 11 zu verändern. Während dieses be-

Wär.mebehandlung unterworfen werden, um ihnen ge- sonderen Arbeitszustandes wird der Fluß durch die

wünschte Eigenschaften zu verleihen. Zur großen Wicklung stark verändert, deshalb setzt die Wicklung

Mannigfaltigkeit der anwendbaren Materialien kommt dem angelegten-Impuls eine relativ hohe Impedanz ent-

hinzu, daß die Kerne der im folgenden zu besprechen- 35 gegen. Die Folge davon ist, daß, wenn sich der Kern

den magnetischen Verstärker in einer Anzahl ver- anfangs im Punkt -B₁. befindet, praktisch die gesamte

schiedener geometrischer Formen hergestellt werden der Wicklung zugeführte Energie dazu verwendet

können, solchen mit geschlossenem und solchen mit wird, die Magnetisierung des Kerns vom Punkt 13

offenem magnetischem Pfad-. Beispielsweise sind topf- zum Gebiet des Punktes 12 zu erhöhen, wobei nur sehr

förmige Kerne, aus einzelnen Materialstreifen zu- 40 wenig von dieser Energie tatsächlich durch die Wick-

sammengesetzte Kerne oder Ringkerne möglich. Des- lung fließt und eine brauchbare Leistung liefert. Je

halb versteht es sich, daß die Erfindung nicht auf nachdem also, ob sich der Kern anfangs im Punkt 10

irgendwelche besondere geometrische Kernformen oder ( + B₁.) oder im Punkt 13 (-B₁.) befindet, wird einem

auf ein ■ besonderes Kernmaterial beschränkt ist und in Richtung »+/-/« angelegten Impuls eine niedrige

daß die angegebenen Beispiele rein erklärender Art 45 oder eine hohe Impedanz entgegengesetzt, und der

sind. In der folgenden Beschreibung wurde ein stab- Impuls wird entweder eine relativ große oder eine

förmiger Kern angewandt, weil sich ein solcher Kern relativ kleine Leistung liefern. Diese Überlegungen

bequem darstellen läßt und weil sich auf ihm die erwiesen sich bei der Konstruktion eines einfachen

Richtungen der Wicklungen leicht zeigen lassen. Außer- magnetischen Verstärkers, wie ihn die Fig. 2 zeigt,

dem bezieht sich die folgende Beschreibung auf den 50 als sehr wertvoll.

Gebrauch solcher Materialien, deren Hysteresisschleife Die Beschreibung wendet sich nun dem in Fig. 2 im wesentlichen mit der in Fig. 1 dargestellten über- dargestellten Stromkreis und den Wellendiagrammen einstimmt, und zwar wiederum aus Gründen der be- der Fig. 3 (A bis C) zu. Man sieht, daß ein gemäß quemen Beschreibungsmöglichkeit. Keine dieser ver- vorliegender Erfindung angordneter magnetischer Verlangten Eigenschaften ist jedoch unbedingt notwendig, 55 stärker einen Kern 20 enthält, der eine Hysteresisviele Veränderungen im Kernmaterial und in der Ge- schleife aufweist, die im wesentlichen mit der in Verstalt des Kerns-wenden sich dem Fachmann ohne bindung mit Fig. 1 besprochenen Hysteresisschleife weiteres darlegen. übereinstimmt. Die P'unkte A, B und C der Fig. 2 be-■ Die Hysteresisschleife der Fig. 1 enthält ver- ziehen sich auf die entsprechenden Wellenformen der schiedene P'unkte, die für den Arbeitsablauf kenn- 60 Fig. 3. Der Kern 20 trägt zwei Wicklungen, eine zeichnend sind; den Punkt 10 ( + B₁.), der eine Stelle Wicklung 21, die normalerweise Arbeits- oder positiver Remanenz veranschaulicht, den Punkt 11 Leistungswicklung genannt wird, und eine Wicklung (+Βς), der die positive Sättigung bezeichnet, den 22, die als Signal-oder Eingangswicklung bezeichnet Punkt 12, der etwa in der Mitte zwischen positiver wird. Ein Ende der Arbeitswicklung 21 ist über eine Remanenz, und positiver Sättigung liegt, aber eine 65 Diode D 4, die gemäß der Schaltskizze gepolt ist, mit Stelle bezeichnet, deren Sättigungsgrad etwas unter- . einer Eingangsklemme 23 verbunden, die durch eine halb der völligen Sättigung des Kerns liegt, den Impulsreihe mit positiven und negativen Halbwellen ■Punkt 12 ( — B_r), der die negative Remanenz be- gemäß Fig. 3, A, gespeist wird. Aus Gründen der zeichnet, und den Punkt 14, der in der Mitte zwischen folgenden Besprechung besitzen die Arbeitsimpulse in — B_r und — B_s liegt (negative Sättigung) und dem 7^r> der Figur einen Mittelwert von OVoIt und enthalten

Halbwellen zwischen + und — V Volt. Gemäß Fig. 2 und 3 und unter der Annahme, daß sich der Kern 20 anfangs im Punkt der positiven Remanenz (Punkt 10 der Fig. 1) befindet, fließt ein im Zeitintervall t₁ bis t₂ an der Eingangsklemme 23 wirkender, aus einer positiven Halbwelle bestehender Arbeitsimpuls durch die Diode D 4, durch die relativ niedrige Impedanz der Wicklung 21 schließlich zu einem Verbraucher 24. Am Ende der Zeit i₂ und unter der Voraussetzung, daß keine anderen Eingangssignale vorhanden sind, fällt die Magnetisierung des Kerns auf den Arbeitspunkt 10 zurück und verbleibt in diesem Punkt, bis ein weiterer aus einer positiven Halbwelle bestehender Arbeitsimpuls, der zwischen den Zeiten t₃ und t_i wirkt, den Kern wiederum zur positiven Sättigung (Punkt 11 der Fig. 1) erregt und wiederum im Punkt 24 eine Leistung liefert. Wenn also keine anderen Eingangs-¹ signale auftreten und der Kern 20 sich anfangs im Punkt +B_r befindet, liefern aufeinanderfolgende positive Halbwellen der Arbeitsimpulse im Punkt 24 aufeinanderfolgende Leistungssignale.

Es sei indes angenommen, daß innerhalb des Zeitraums t₂ bis i₃ ein Eingangssignal gemäß Fig. 3, C, angelegt wird. Dieses Eingangssignal fließt durch die Diode Dl und die Signalwicklung 22. Wie aus Fig. 2 klar wird, erzeugt dieser Eingängsimpuls im Kern 20 eine in Richtung »— H« magnetisierende Kraft, insofern nämlich, als die Wicklung 22 entgegengesetzt zur Wicklung 21 gewickelt ist. Deshalb verursacht ein im Zeitintervall i₂ bis t_z angelegter Eingangsimpuls, daß die Magnetisierung des Kerns entgegen dem Uhrzeigersinn vom Punkt 10 ( + B_r) in das Gebiet des Punktes 14 gemäß Fig. 1 umgekehrt wird. Am Ende der Zeit t_s befindet sich der Kern im Arbeitspunkt 13 ( — B_r) in Vorbereitung auf den Empfang der nächsten positiven Halbwelle eines Arbeitsimpulses. Dieser nächste Arbeitsimpuls, der innerhalb des Zeitraums i₃ bis i₄ an der Eingangsklemme 23 erscheint, findet in der Wicklung 21 eine relativ hohe Impedanz vor und deshalb wird der größte Teil der in dem in der Zeit t₃ bis i₄ auftretenden Arbeitsimpuls enthaltenen Energie dazu verwendet, die Magnetisierung des Kerns auf das Gebiet um P'unkt 12 zu erhöhen, statt eine brauchbare Leistung zu liefern. Wie sich aus einer näheren Betrachtung der Fig. 3 ergibt, verhindert ein im Zeitraum t₂ bis i₃ angelegter Eingangsimpuls das Auftreten eines brauchbaren Leistungsimpulses im Zeitraum i₃ bis i₄. Somit dient das System als Komplementärsystem. Wenn (gemäß Fig. 3) im Zeitintervall t_i bis t₅ kein weiterer Eingangsimpuls angelegt wird, tritt im Zeitintervall i₅ bis i₆ wiederum ein Leistungsimpuls auf; denn da die im Zeitintervall i₃ bis t_i auftretende positive Arbeitsimpulshalbwelle den Kern wieder auf den Punkt seiner positiven Remanenz einstellte, findet die nächste im Intervall t₅ bis t₆ auftretende positive Arbeitsimpulshalbwelle den Kern in diesem Arbeitspunkt vor und erregt ihn zur positiven Sättigung, wobei die verlangte Leistung geliefert wird.

Im Anschluß an die vorausgegangene Besprechung sind einige Nebenüberlegungen zu erwähnen. Zunächst verändert eine Energie, die infolge einer an der Klemme 23 erscheinenden positiven Halbwelle eines Arbeite impulses durch' die Wicklung 21 fließt, den Induktionsfluß im Kern 20; durch diese Änderung des Flusses wird in der Signalwicklung 22 eine Spannung induziert. Diese induzierte Spannung ist an der Kathode von D₁ negativ, an der Kathode von D₅ positiv; obwohl ihr Betrag nur sehr klein ist, muß trotzdem verhindert werden, daß in der unteren Wicklung 22 infolge dieser kleinen induzierten Spannung ein Strom fließt. Die Verbindung des Vorschaltwiderstandes R₂ mit der Diode D₅ gewährleistet dies, indem · sie dem an die Verbindung des Vorschaltwider-Standes R₂ mit der Diode D₅ angeschlossenen Unteren' Ende der Wicklung 22 das Potential des angelegten Arbeitsimpulses vermittelt, sobald der Arbeitsimpuls positiv ist. Da die Grundspannung der an die Klemme 25 angelegten Eingangsimpulse (und der bei Fig. 4

ίο und 5 zu besprechenden Rückkopplungsimpulse) OVoIt beträgt, kann kein Strom fließen. Somit ist die induzierte Spannung unterdrückt und kann sich nicht fehlerhaft auf die Wirkungsweise der Anordnung auswirken. ·

Angenommen, der Kern 20 befindet sich im Punkt — B_n Dann steuert, wie gesagt, ein aus einer positiven Halbwelle bestehender Arbeitsimpuls den Kern von seiner negativen Remanenz in das Gebiet der positiven Sättigung, und die Wicklung 21 besitzt einen hohen induktiven Widerstand, so daß der in der Wicklung 21 fließende Strom nur sehr gering ist/ Obwohl kein nennenswerter Leistungsimpuls auftritt, ist die Änderung des Induktionsflusses groß; deshalb wird in der unteren Wicklung 22 eine relativ große Spannung induziert. Die Sperrwirküng des R₂-D₅-Kreises läßt jedoch keinen Strom in der unteren Wickelung 22 fließen, wenn diese Wicklung weniger Windungen enthält als die Arbeitswicklung 21. Es ist in der Technik bekannt, daß diese Beziehung zwischen

den Windungszahl'en der Wicklungen bestehen muß, wenn durch den Verstärker ein Spannungsgewinn erzielt werden soll.

Weiterhin ist zu erwähnen, daß in D₁ nur ein vernachlässigbar kleiner Strom fließen kann, sobald der Arbeitsimpuls (gemäß Fig. 3, A) negativ wird (f₂ bis f₃, i₄ bis t₅ usw.). (Deshalb wurde angenommen, daß der Sperrwiderstand der einzelnen Dioden unendlich und der Durchlaßwiderstand Null ist; Wenn dies auch nicht genau stimmt, so sind diese Annahmenjedoch brauchbar, ohne das Verständnis der An-' Ordnung wesentlich zu beeinflussen.) Obwohl auf das Erscheinen einer negativen Halbwelle eines Arbeitsimpulses an der Klemme 23 hin kein Strom durch die Diode D₄ fließt, fließt noch ein Strom im i?₂-Z3₅-Kreis;

... V

die Größe dieses Stromes beträgt genähert -=- (wenn V

-"■2

die Spannungsgröße des Arbeitsimpulses ist). Dieser Strom dient dazu, das Ende der unteren Wicklung 22/ das an die Verbindung von R₂ und D₅ angeschlossen ist, ungefähr auf dem Potentialniveau der Erde zu halten. Während dieser Zeitintervall, nämlich während der Wirksamkeit der negativen Halbwellen der Arbeitsimpulse, kann die Anordnung demnach ah der Klemme 25 ein Eingangssignal aufnehmen. Der vollständige Kreis, den ein Eingangssignal durchläuft, führt somit von der Klemme 25 durch die Diode D₁ und durch die Wicklung 22 zur Verbindung des Vor-· Schaltwiderstandes R₂ mit der Diode D₅; diese Verbindung befindet sich annähernd auf dem Potential-

niveau der Erde. Auch hier ist zu· betonen, daß der Strom, der infolge eines an der Klemme 25 auftretenden Eingangsimpulses fließt, genügend magnetisierende· Kraft erzeugen muß, um die Magnetisierung des Kerns 20 von der positiven Remanenz zur negativen.

Remanenz innerhalb der Periode des Eingangsimpulses umzukehren. Der Wert dieses Stromes darf nicht

größer sein als -=-; dies läßt sich jedoch durch ge-

²
eignete Wahl der Größe des Vorschaltwiderstandes R₂ leicht erreichen.

Eine weitere Überlegung besagt folgendes: Selbst wenn, sich der Kern 20 anfangs an seinem negativen Remanenzpunkt befindet (infolge der vorhergegangenen Anlegung eines Eingangssignals an die Klemme25), verursacht ein aus einer positiven Halbwelle bestehender Arbeitsimpuls einen kleinen Strom in der Wicklung 21 und einen kleinen Leistungsimpuls an der Klemme 24, indem er die Magnetisierung des Kerns von der Stelle negativer Remanenz zur Stelle positiver Remanenz umkehrt. Diese geringe Leistung wird als »Nebenleistung« bezeichnet und sollte möglichst unterdrückt werden. Dies läßt sich erreichen, indem man einen Vorschaltwiderstand R₁ zwischen eine Spannungsquelle — V₂ und das untere Ende der Wicklung 21 schließt und die Diode D₃ zwischen das untere Ende der Arbeitswicklung 21 und die Erde schaltet. Der Widerstand R₁ wird so gewählt, daß ein Strom von — V₂ durch R₁ und durch die Diode D₃ zur Erde fließt; die Stärke dieses Stromes ist der Stärke des aus den Nebenimpulsen bestehenden Stromes gleich. Somit unterdrückt die Verbindung des Vorschaltwiderstanides R₁ mit der Diode D₃ den kleinen Strom, der die sogenannte Nebenleistung liefert, während sie das Auftreten der größeren Ausgangsleistung, die entsteht, wenn kein Eingangssignal wirksam ist, an der Klemme 24 nicht verhindert.

Eine Zusammenfassung def vorausgegangenen Besprechung besagt folgendes: Der Kreis der Fig. 2 stellt einen magnetischen Komplementärverstärker dar. Dieser Verstärker liefert Leistungsimpulse, solange ihm während der Wirksamkeit der negativen Halbwellen der angelegten Arbeitsimpulse kein Eingangssignal zugeführt wird; dagegen erscheint unmittelbar auf die Anlegung eines solchen Eingangsimpulses hin kein Leistungsimpuls mehr. Dem Fachmann ist es klar, daß der magnetische Verstärker auch so angeordnet werden kann, daß die Eingangsimpulse jeweils innerhalb der Wirksamkeit der positiven Halbwellen der angelegten Arbeitsimpulse' auftreten und die Ausgangsleistung des Verstärkers innerhalb der Wirksamkeit der negativen Halbwellen der Arbeitsimpulse geliefert wird. Dies geschieht durch Umsteuerung der verschiedenen Dioden und durch geeignete Veränderungen'der benutzten Potentiale. Solche Veränderungen im Aufbau sollen in den Bereich der vorliegenden Erfindung fallen. Magnetische Verstärker der Oben beschriebenen Art eignen sich gut zur Anwendung in der bistabilen Anordnung der vorliegenden Erfindung.

Nun zu Fig. 4. Fig. 4 zeigt gemäß der vorliegenden Erfindung eine bistabile Anordnung nach Art einer FJip-Flop-Schaltung, die magnetische Verstärker gemäß Fig. 2 enthält. Unmittelbar unter der Figur sind die in der Figur benutzten Zeichen erklärt. Die bistabile Anordnung der vorliegenden Erfindung enthält einen magnetischen Komplementärverstärker, A₀₁, der mit 10 bezeichnet ist. Der Ausgang dieses Verstärkers ist .über einen Puffer 11 mit dem Eingang eines weiteren Komplementärverstärkers, A₀₂, verbunden, der mit 12 bezeichnet ist. Die Leistung des Komplementärverstärkers 12 erscheint am Einstellausgang 14, und ein Teil dieser Einstelleistung wird durch eine Leitung,15, einen Puffer 16 zum Eingang des magnetischen Verstärkers 10 zurückgeführt. Daneben kann ein Einstelleingarigssignal auch.über einen Puffer 17 an den Eingang des Verstärkers 10 gelegt werden, und ein Rückstelleingangssignal kann über einen weiteren Puffer 18 an den Eingang des Verstärkers 12 angelegt werden. Leistungsimpulse, die am Verstärker 10 entstehen, werden durch eine Leitung 13 abgeleitet, die zur Aufnahme der Rückstelleistung dient. Nun zur Wirkungsweise des in Fig. 4 dargestellten Prinzipschaltbildes. Es wird vorausgesetzt, daß sich der Komplementärverstärker 12 im Arbeitszustand befindet, daß also am Einstellausgang 14 Leistungsimpulse auftreten zum Zeichen dafür, daß dem Eingang des Verstärkers 12 keine Eingangssignale zugeführt werden. Die Leistungsimpulse des Verstärkers

12 werden über eine Leitung 15 und einen Puffer 16 ίο zum Eingang des magnetischen Verstärkers 10 zurückgeleitet, und diese an den Verstärker 10 angelegten Eingangssignale verhindern gemäß obiger Beschreibung das Auftreten von Leistungsimpulsen an diesem Verstärker. Also treten in der Leitung 13, die zur Aufnähme der Rückstelleistung dient, keine Leistungsimpulse auf, und dem Eingang des Verstärkers 12 werden über den Puffer 11 ebenfalls keine Leistungsimpulse zugeführt. Somit entsteht ein erster stabiler Zustand, in dem Leistungssignale in der Leitung für die Einstelleistungsimpulse 14, jedoch nicht in der Leitung für die Rückstelleistungsimpulse 13 auftreten. Wenn nun dem Rückstelleingang auf obenerwähnte Weise ein Eingangssignal zugeführt wird, fließt dieses Eingangssignal durch den Puffer 18 zum Eingang des magnetischen Verstärkers 12. Das Erscheinen eines solchen Rückstelleingangssignals veranlaßt, daß der magnetische Verstärker 12 an die Leitung 14 keine Leistungsimpulse mehr liefert und daß dem Eingang des Verstärkers 10 keine Signale mehr rückgeführt werden. Das Fehlen solcher Eingangssignale am Verstärker 10 veranlaßt das Auftreten eines Leistungsimpulses in der Leitung für die Rückstelleistungsimpulse 13. Diese Leistungsimpulse fließen ebenfalls durch einen Puffer 11 zum Eingang des Verstärkers 12, wodurch sie den Verstärker 12 in gesperrtem Zustand belassen. Die Anlegung eines Rückstelleingangssignals über den Puffer 18 führt somit auf einen zweiten stabilen Zustand der bistabilen Anordnung der Fig. 4, einen Zustand, in dem in der Leitung für die Einstelleistungsimpulse 14 keine Leistungsimpulse auftreten, in der Leitung für die Rückstelleistungsimpulse

13 dagegen Leistungsimpulse vorhanden sind. Wenn nun wiederum ein Einstelleingangsimpuls über den Puffer 17 an den Eingang des magnetischen Ver-

45. stärkers 10 angelegt wird, bremst dieser Eingangsimpuls die Erzeugung von Leistungsimpulsen in diesem Verstärker 10 ab. Somit können dem Verstärker 12 keine Eingangssignale mehr zugeführt werden, was indes wieder zum Auftreten von Leistungsimpulsen in der Leitung für die Einstelleistungsimpulse 14 führt. Die Folge davon ist, daß sich die bistabile Anordnung wiederum auf ihren ersten stabilen Zustand einstellt. ■

Die tatsächliche Ausführung der in Fig. 4 gezeigten Prinzipschaltung zeigt die Fig. 5; wie man aus einer näheren Betrachtung dieser Figur sieht, enthält diese Anordnung zwei magnetische Komplementärverstärker der in Fig. 2 dargestellten Art, die gemäß Fig. 4 mit-

. einander verbunden sind. Die an die beiden magnetischen Komplementärverstärker der Fig. 5 angelegten Arbeitsimpulse haben gegeneinander verschiedene Phasen, die Phasen A und B. Diese Phasendifferenz bedeutet, daß dem einen Verstärker eine positive Arbeitsimpulshalbwelle zugeführt wird,, während zur gleichen Zeit an den anderen Verstärker eine negative Halbwelle eines Arbeitsimpulses angelegt wird. Der Grund für diese Phasendifferenz ergibt sich ohne weiteres aus einer Betrachtung der in Fig. 6 dargestellten Wellenbilder. In bezug auf diese Wellenbilder sei erwähnt, daß sie mit Zahlen von 1 bis 6 einschließ-

lieh bezeichnet wurden. Die Fig. 5 enthält eingekreiste Nummern 1 bis 6, die die jeweiligen Punkte des Kreises bezeichnen, in denen diese Wellenformen auftreten. Auch hier muß betont werden, daß zwar in der Darstellung Eingangsimpulse während der Wirksamkeit der negativen Halbwellen der entsprechenden Arbeitsimpulse auftreten, daß die Eingangssignale jedoch auch während der Wirksamkeit der positiven Halbwellen der Arbeitsimpulse auftreten können, wenn der Stromkreis geeignet verändert wird; somit treten dann Leistungssignale während der Wirksamkeit der negativen Halbwellen der Arbeitsimpulse auf.

Zum Studium der Wellenbilder der Fig. 6: Die Wellenbilder 1 und 2 zeigen die Arbeitsimpulse der Phase A und der Phase B₁ entsprechend an zwei Verstärker angelegt, die Kerne I und II gemäß Fig. 5 enthalten. Angenommen, der linke Verstärker der Fig. 5 (der den magnetischen Kern I enthält) ist in einem Arbeitszustand (d. h. keine Eingangsimpulse sind in ihm wirksam); dann erscheinen in den Zeitintervallen t_x bis t₂, t₃ bis t_i und t₅ bis f₆ beispielsweise Rückstellleistungsimpulse, die mit der Anlegung positiver Halbwellen von Arbeitsimpulsen der Phase A zusammenfallen. Diese Rückstelleistungsimpulse werden durch die Diode D₁₁ geschickt und vor dem Vorschaltwiderstand R₃ abgezweigt. Außerdem speisen sie über die Diode D₆ die Signalwicklung des magnetischen Verstärkers II und verhindern somit wegen der zwischen den an die beiden Verstärker angelegten Arbeitsimpulsen bestehenden Phasendifferenz, daß der Verstärker mit dem Kern II eine Leistung liefert. Dies folgt aus der Tatsache, daß die vom magnetischen Verstärker I herrührenden Rückstelleistungsimpulse aus einer Reihe von Impulsen besteht, die der Signalwicklung des magnetischen Verstärkers II jeweils in den Zeitintervallen zugeführt werden, in denen die negativen Halbwellen der Arbeitsimpulse mit der PhaseS wirksam sind. Angenommen, im Zeitintervall t₆ bis i₇ wird gemäß der Figur der Signalwicklung des magnetischen Verstärkers I ein Einstelleingangssignal zugeführt; dann wird nach obiger Besprechung hierdurch der magnetische Verstärker I gesperrt. Folglich erscheint innerhalb dieses Zeitintervalls J₇ bis t_s kein Eingangsimpuls an der Signal wicklung des Verstärkers II, und der Verstärker II beginnt, in den Zeitintervallen i₈ bis i₉, f₁₀ bis t_n usw. Leistungsimpulse zu liefern. Diese Leistungsimpulse werden über die Diode D₂ rückgekoppelt und verhindern somit weiterhin das Auftreten von Leistungsimpulsen am magnetischen Verstärker I und gewährleisten somit, daß der magnetische Verstärker II so lange Leistungsimpulse liefert, bis ihm ein Rückstelleingangssignal gegeben wird. Die Wellenform 6 der Fig. 6 zeigt einen solchen Rückstelleingangsimpuls. Angenommen, dieser Impuls erscheint gemäß der Figur im Zeitintervall t_n bis i₁₂, dann tritt am magnetischen Verstärker II innerhalb des Zeitintervalls f₁₂ bis i₁₃ kein Leistungsimpuls auf; es wird also dem magnetischen Verstärker I in diesem Intervall i₁₂ bis f₁₃ kein Eingangssignal zugeführt, und dieser magnetische Verstärker I beginnt von neuem, Rückstelleistungsimpulse zu liefern, und zwar in den Zeitintervallen f₁₃ bis i₁₄ usw. Was die verschiedenen Teile des Kreises der Fig. 5 anbelangt, so entspricht die Diode D₁ dem Puffer 17 der Fig. 4, die Diode D₇ entspricht dem Puffer 18 der Fig. 4, und die Diode D₆ entspricht dem Puffer D₁₁ der Fig. 4. Ähnlich entsprechen Vorschaltwiderstand R₁ und Diode D₈ dem obenerwähnten, zur Unterdrückung der Nebenleistung dienenden, aus dem Vorschaltwiderstand R₁ und der Diode D₃ bestehenden Kreis; ferner entspricht der Spannungspfad R₅ bis D₁₀ dem oben besprochenen Spannungspfad R₂ bis D₅. Wie sich aus einem Vergleich der Teile der Fig. 5 mit der Schaltung der Fig. 2 ergibt, stimmen die beiden in Fig. 5 : .angewandten magnetischen Verstärker miteinander völlig überein und sind durch geeignete Puffer gemäß Fig. 4 miteinander gekoppelt. Der Kreis der Fig. 5 ist doppelseitig symmetrisch, und abgesehen von der Phasendifferenz, die zwischen den angelegten Arbeitsimpulsen besteht, ist die Wirkungsweise des magnetischen Verstärkers mit dem Kern I genau die gleiche wie die des magnetischen Verstärkers mit dem Kern II. In diesem Zusammenhang ist noch darauf hinzuweisen, daß die Arbeitsimpulse der Phasen^ und B in Fig. 4 jeweils mit ΦIP und Φ2Ρ bezeichnet sind. Die Anbringung der Vorschaltwiderstände R₃ und R₆ zeigt, wie der Kreis belastet werden kann, um entsprechende Rückstell- und Einstellimpulse zu erhalten. Die.Dioden D₁₁ und D₁₂, die mit den Widerständen R₃ und R₆ gekoppelt sind, dienen dazu, den bistabilen Kreis der Fig. 5 gegen die Leistungsimpulse anderer Kreise abzuschirmen, deren Leistungsimpulse nämlich mit der Leistung . des bistabilen Kreises gekoppelt sein, können., Diese Dioden D₁₁ und D₁₂ isolieren außerdem dieBelastungs-

widerstände R₃ und R₆ gegen den.an den zur Unterdrückung der Nebenleistung dienenden Dioden D₃ und D₈ jeweils auftretenden kleinen Spannungsabfall. In der Praxis können die verschiedenen Dioden D₁ bis D₁₂ die Form von Germaniumkristallen haben (in

den Arten IN34 und IN48 usw.). Bei Anwendung einer solchen Konstruktion ist die gesamte bistabile Anordnung außerordentlich widerstandsfähig in ihrer Konstruktion und läßt sich in sehr geringer Größe herstellen.

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Claims (9)

1. Patentansprüche:

   1/Bistabile Vorrichtung mit zwei. Magnetverstärkern, die Kerne aus einem magnetischen Material mit Remanenzeigenschaften enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des ersten Verstärkers (I) mit dem Eingang des zweiten Verstärkers (II) verbunden ist und der Ausgang des zweiten Verstärkers an den Eingang des ersten Verstärkers angeschlossen ist und daß^ eine Quelle von Steuersignalen (Setzimpulse, Rücksetzimpulse) wahlweise mit dem Eingang des einen oder des anderen Verstärkers derart verbunden wird, daß der von einem der beiden Verstärker gelieferte Ausgangsstrom selektiv unterbunden werden kann, so daß, wenn der eine Verstärker ein Ausgangssi'gnal erzeugt, der Ausgang des anderen Verstärkers gesperrt ist, und daß ein Steuersignal, welches dem ein Ausgangssignal liefernden Verstärker zugeführt wird, diesen in einen Zustand bringt, in dem kein Ausgangssignal entsteht, während der andere Verstärker ein Ausgangssignal erzeugen kann.
2. 2. Bistabile Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne der Verstärker eine im wesentlichen rechteckige Hysteresisschleife aufweisen.
3. 3. Bistabile Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Verstärker als Komplementärverstärker ausgebildet sind.
4. 4. Bistabile Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen zwischen den Verstärkern Entkopplungseinrichtungen (D₂, D₆) enthalten.

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5. 5. Bistabile Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignalquelle zwei voneinander unabhängige Eingangsleitungen (4., 6) enthält, die je mit einem der beiden magnetischen Verstärker verbunden sind,
6. 6. Bistabile Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß je eine getrennte; Ausgangsleitung (3 bzw. 5) an die beiden Verstärker angeschlossen ist, so daß den beiden Verstärkern getrennte Ausgangssignale entnommen wer- iq den können,
7. 7. Bistabile Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne je sowohl eine Arbeitswicklung als auch eine Signalwicklung tragen, daß mit jeder Arbeitswicklung Einrichtungen (\, Z) zur Erzeugung von regelmäßig wiederkehrenden Arbeitsimpulsen verbunden sind, daß die Arbeitswicklungen der beiden Verstärker jeweils mit den Signalwicklungen des anderen Verstärkers verbunden sind und daß Eingangsschaltungen (A₁ Β_χ·_χ 6, D₁) vorgesehen sind, die. den Signal wicklungen der Verstärker äußere Steuersignale selektiv zuführen.
8. 8. Bistabile Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen swj- sehen den Arbeitswicklungen und den Signalwicklungen eine Diode (D₂, D₉) zur Entkopplung aufweisen, daß zwei getrennte Verbraucher (R₉₁ R₆) die Ausgangssignale von den betreffenden Magnetverstärkern aufnehmen und daß weitere Entkopplungseinrichtungen (D_n, D₁₉) zwischen den Arbeitswicklungen und den Verbrauchern liegen,
9. 9. Bistabile Vorrichtung nach Anspruch 7 oder g_; dadurch gekennzeichnet, daß die der Arbeitswieklung des einen Verstärkers zugeführten Arbeitsimpulse sich in der Phasenlage von den Arbeitsimpulsen unterscheiden, die der Arbeitswicklung des anderen Verstärkers zugeführt werden-

   IQ. Bistabile Vorrichtung nach Ansprüchen 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an die Arbeits- 4q impulsquelle Verbindungen mit einer Reihenimped'anz. (R₂, R_&) und einer Diode (D₅, D_i0) angeschlossen sind und daß die Signalwicklungen je mit dem Verbindungspunkt der Impedanz und der Diode verbunden sind,

   11, Bistabile Vorrichtung nach Ansprüchen 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsimpulsquelle Einrichtungen enthält, die einen Zug von regelmäßig wiederkehrenden, im wesentlichen rechteckigen Impulsen einer bestimmten Phasenlage der einen Arbeitswicklung zuführen, und daß sie Mittel zur Erzeugung eines weiteren Zuges von regelmäßig wiederkehrenden im wesentlichen rechteckigen Impulsen einer anderen Phasenlage enthält, die der anderen Arbeitswicklung zugeführt werden.

   12, Bistabile Vorrichtung nach Ansprüchen 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsleitungen, über Entkopplungseinrichtungen (D₁, D₁) mit dem einen Ende der betreffenden Signalwicklung verbunden sind.

   13, Bistabile Vorrichtung nach Ansprüchen 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Signale über die Eingangsschaltung zugeführt werden, während die Arbeitsiropulse eine vorbestimmte Polarität aufweisen, so daß ein Ausgangssignal an dem Verbraucher auftritt, während die Arbeitsimpulse dem Verstärker mit einer anderen Polarität zugeführt werden.

   14, Bistabile Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle der den Verstärkern zugeführten Arbeitsimpulse sowohl positiv als auch negativ verlaufende Impulse liefert, daß die äußeren Steuersignale zugeführt werden, während die dem Verstärker zugeführten Arbeitsimpulse negativ sind, so daß Ausgangssignale an den magnetischen Verstärkern während der positiven Werte der Arbeitsimpulse an den Verstärkern erhalten werden,

   15, Bistabile Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Steuersignale den magnetischen Verstärkern während eines positiven Wertes der Arbeitsimpulse zugeführt werden, so daß Ausgangssignale an den magnetischen Verstärkern während der negativen Werte der Arbeit.simpulse erhalten werden,

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   USA.-Patentschriften Nr, 2 729 754, 2 647 999.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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