DE1067470B

DE1067470B - Schaltungsanordnung fuer logischen Funktionen folgende Schaltvorrichtungen

Info

Publication number: DE1067470B
Application number: DEE14827A
Authority: DE
Inventors: Arye Leib Freedman
Original assignee: Ericsson Telephones Ltd
Current assignee: Ericsson Telephones Ltd
Priority date: 1956-10-29
Filing date: 1957-10-23
Publication date: 1959-10-22
Also published as: NL221791A; US3121171A; GB823422A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Koinzidenzkreise für Schaltvorrichtungen.

Zuweilen ergibt sich ein Bedarf nach Vorrichtungen, welche in der Lage sind, die logischen Funktionen »und«, »r aus s« oder »Verneinung« bzw. »nichts«, und zwar in Ansprecherwiderung auf die Übermittlung von Betätigungsimpulsen nach diesen Vorrichtungen hin auszuüben bzw. diesen logischen Funktionen folgende Rechengeräte zu bewirken.

In den Berichten des »Institute of Radio Engineers«, Mai 1955, S. 570 bis 584, wird eine Schaltvorrichtung für das Ausüben der vorerwähnten Funktionen beschrieben, bei welcher ein ferromagnetische!' Kern mit Wicklungen versehen ist, welche im nachfolgenden als »x-Wicklungen« bezeichnet werden, nach welchen Schaltimpulse übermittelt werden. Weitere Wicklungen, welche im nachfolgenden als »^»-Wicklungen« bezeichnet werden, sind ebenfalls auf dem Kern vorgesehen, und weitere Schaltimpulsc werden nach den F-Wicklungen übermittelt. Das für den Kern verwendete ferromagnetische Material ist so gewählt, daß es eine rechteckige Hysteresekurve aufweist, und die Amplitude der Schaltimpulse ist so gewählt, daß sie ausreicht, um zu bewirken, daß der Magnetisierungszustand des Kernes umgekehrt wird. Bei der Verwendung der Schaltvorrichtung zum Ausüben von logischen Funktionen in einem Binärsystem wird der eine der Magnetisierungszustände als »0«-Zustand bezeichnet, während der andere als »1 «-Zustand bezeichnet wird.

Normalerweise entspricht der Zustand des Kernes dem »0«-Zustand. Die .#-Wicklungen sind derart vorgesehen, daß ein Schaltimpuls, welcher nach einer beliebigen Wicklung der ^-Wicklungen übermittelt wird, veranlaßt, daß der Magnetisierungszustand des Kernes gewechselt wird, um dem »1 «-Zustand zu entsprechen. Die ^-Wicklungen sind derart vorgesehen, daß ein Schaltimpuls, welcher nach einer beliebigen Wicklung der ^-Wicklungen übermittelt wird, den Magnetisierungszustand wieder nach »0« zurückbringt, falls er sich im »1 «-Zustand befinden sollte. Mit anderen Worten, die x- und v-Wicklungen rufen entgegengesetzte und gleiche Effekte hervor.

Somit wird, wenn angenommen wird, daß die Schaltvorrichtung sich im »0«-Zustand befindet, die Übermittlung von Schaltimpulsen nach einer Anzahl von x- und v-Wicklungen die Schaltvorrichtung nur dann in den »1 «-Zustand einstellen bzw. bringen, wenn die Anzahl der erregten .^-Wicklungen die Anzahl der erregten ^/-Wicklungen überschreitet.

Eine Ausgangswicklung ist auf dem Kern vorgesehen, um eine Ausgangsspannung immer dann abzuleiten, wenn der Magnetisierungszustand von »0« nach »1« wechselt.

Schaltungsanordnung

für logischen Funktionen

folgende Schaltvorrichtungen

Anmelder:
Ericsson Telephones Limited, London

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,
Siegen, Oranienstr. 14

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 29. Oktober 1956

Arye Leib Freedman, Beeston, Nottingham

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

Ein Nachteil einer derartigen Schaltvorrichtung besteht jedoch darin, daß es, wenn die Anzahl der x- und ^'-Wicklungen groß ist, schwierig ist, die Schaltimpulscffekte in ausreichend naher bzw. dichter Gleichmäßigkeit zu halten, um einen ungleichmäßigen Betrieb zu verhüten, wenn eine große Anzahl von Schaltimpulsen übermittelt wird.

Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß die Schaltimpulse gleichzeitig, übermittelt werden müssen und somit die Schaltvorrichtung ungeeignet ist zur Verwendung bei Systemen oder Anlagen, bei welchen nicht immer gleichzeitig auftretende Impulse vorhanden sind.

Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Schaltvorrichtung, durch welche die vorerwähnten Nachteile überwunden werden.

Durch die Erfindung wird eine Schaltvorrichtung geschaffen, welche zumindest zwei Kerne aufweist, die beide aus ferromagnetischem Material bestehen, welches eine rechteckige Hysteresekurve hat, wobei die Kerne jeweils mit Voreilwicklungen versehen sind, welche mit einem gemeinsamen Steuerkreis verbunden sind, der so eingerichtet ist, daß er den Magnetisierungszustand der Kerne in einen Normalzustand bringt, und wobei jeder der Kerne mit einer zugeordneten Eingangswicklung ausgestattet ist, welche auf den Durchgang eines Stromes von vorbestimmter Richtung und Amplitude durch diese Eingangswicklung hindurch den zugeordneten Kern in einen Alternativ-Magnetisierungszustand bringt, und wobei die

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Kerne weiterhin jeweils mit Ausgangswicklungen versehen sind, welche in Seriengegenschaltung zueinander angeschlossen sind, um einen Ausgangssteuerkreis zu bilden, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß bei Betrieb die entgegengesetzt auftretenden Impulse, welche im Ausgangssteuerkreis hervorgerufen werden, wenn die beiden Kerne jeweils aus dem vorenvähnten Alteruativzustand in den Normalzustand zurückgebracht werden, im wesentlichen die gleichen Amplituden haben. Für jeden Kern kann der Normalzustand zweckmäßigerweise als »O«-Zustand bezeichnet werden, während dieser Alternativzustand als »1 «-Zustand bezeichnet wird.

Auf die Erregung der Voreilwicklungen hin tritt ein Impuls im Ausgangssteuerkreis nur dann auf, falls die Anzahl der Ausgangswicklungen, in weichen Impulse des eines Vorzeichens hervorgerufen werden, unterschiedlich zu derjenigen Anzahl von Ausgangswicklungen ist, in welchen Impulse mit entgegengesetztem Vorzeichen hervorgerufen werden.

Die einzigen Ausgangsimpulse, welche benötigt werden, sind diejenigen, welche bei Erregung eier Voreilwicklungen auftreten. Somit sind gleichzeitig auftretende Impulse für den Betrieb bzw. die Tätigkeit der Schaltvorrichtung nicht erforderlich. Darüber hinaus kann, da die Voreilwicklungen von einer gemeinsamen Spannungsquelle her gespeist werden, unschwer die Anordnung so getroffen werden, daß die Amplituden der Impulse in den Voreilwicklungen identisch sind, wodurch die in den Ausgangswicklungen auftretenden Impulse unschwer so ausgebildet sein können, daß sie im wesentlichen identische Amplituden haben und daß sie unabhängig von den Amplituden der nach den Eingangswicklungen übermittelten Einstellimpulse sind.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert: werden, und zwar zeigt

Fig. 1 eine schaubildliche Wiedergabe eines »UND«- Gatters bzw. Koinzidenzgatters,

Fig. 2 eine schaubildliche Wiedergabe eines »2-aus-3«-Gatters, während

Fig. 3 eine schaubildliche Wiedergabe eines Gatters zum Ausüben der Funktion »Verneinung« bzw. »nichts« ist.

Das in Fig. 1 dargestellte »UND«-Gatter bzw. Koinzidenzgatter weist drei gleiche ferromagnetische Kerne X₁, X₂ und Y₁ von ringförmiger Gestalt auf. Die Kerne X₁, X₂ und Y₁ weisen jeweils Eingangswicklungen 10, 11 und 12, Ausgangswicklungen 13, 14 und 15 und Voreilwicklungen 16, 17 und 18 auf.

Die Eingangswicklungen sind jeweils mit drei Eingangssteuerkreisen 19, 20 und 21 verbunden, und die Voreilwicklungen, welche im wesentlichen identisch zueinander sind, sind in Reihenschaltung an eine gemeinsame Impulsquelle 22, welche »Voreil«-Impulse liefert, angeschlossen. Die Ausgangswicklungen 13 und 14 auf den Kernen X₁ bzw. X₂ sind in Reihenschaltung miteinander verbunden, während sie in Reihengegenschaltung· an die Ausgangswicklung 15 des Kernes Y₁ und in Reihenschaltung über einen Gleichrichter 23 an Ausgangsanschlüsse 24 angeschlossen sind. Die Eingangswicklungen weisen'ein ähnliches Schaltschema auf. Es wird üblicherweise vorgezogen, die Anordnung so zu treffen, daß die Eingangs wicklungen identisch sind, sie müssen jedoch nicht identisch sein, solange sie der Forderung genügen, in Ansprecherwiderung auf übermittelte Impulse die Umkehrung der Kernmagnetisierungszustände zu bewirken.

Bei Betrieb bringt die Übermittlung eines Voreilimpulses nach den Voreilwicklungen 16, 17 und 18 alle Kerne in den »O«-Zustand, und die Anordnung ist so getroffen, daß der Kern Y_x vor dem Auftreten eines jeden Voreilimpulses in den »1 «-Zustand eingestellt bzw. gebracht wird. Dies kann entweder durch Übermittlung eines Signals in Form eines Impulses nach der Eingangswicklung 12 vor jedem Vorcilimpuls erreicht werden oder durch die Übermittlung

ίο eines Signals in Form von Gleichstrom in der Ein-· gangswicklung 12 und durch die Anordnung, daß der nach der Voreihvicklung 12 übermittelte Voreilimpuls ausreicht, um den Magnetisierungszustand des Kernes F₁ trotz der Anwesenheit von Gleichstrom in der Kiiigangswickhing 12 umzukehren.

Falls zeitlich vor der Übermittlung des Voreilimpulses von der Impulsquelle 22 her entweder der Kern X_i oder X₂ (jedoch nicht beide) durch die Übermittlung eines Impulses nach ihrer jeweiligen Eingangswicklung 10 oder 11 in den »1 «-Zustand gebracht wird, werden die Impulse, welche in der Ausgangswicklung 15 und in der Ausgangswicklung· 13 oder 14 auftreten, sich im wesentlichen gegeneinander aufheben. Falls andererseits die beiden Kerne X₁ und X₂ in den »1 «-Zustand eingestellt bzw. gebracht worden sind, tritt ein Impuls an den Ausgangsanschlüssen 24 auf die Übermittlung des Voreilimpulses hin auf. Der an den Ausgangsanschlüssen 24 auftretende Impuls hat eine entgegengesetzte Polarität als derjenige, welcher in der Ausgangswicklung 15 auftritt. Falls die beiden Kerne X₁ und X₂ sich im »O«-Zustand befinden, tritt auf das Erscheinen des Voreilimpulses ein Ausgangsimpuls an den Anschlüssen 24 auf, welcher eine Polarität hat, die entgegengesetzt zu derjenigen des letzterwähnten Ausgangsimpulses gerichtet ist.

Somit können durch geeignetes Polen des Gleichrichters 23 Ausgangsimpulse, welche auf Grund des Umstancles, daß die beiden Kerne X₁ und X₂ in den »1 «-Zustand eingestellt oder gebracht worden sind, auftreten, zum Auslöschen bzw. zum gegenseitigen Aufheben von Impulsen mit entgegengesetzt gerichteter Polarität gewählt werden, welche auf Grund des Umstandes auftreten, daß sich die Kerne .Y₁ und X₂ im »O«-Zustand befinden.

Das in Fig. 2 dargestellte »2-aus-3«-Gatter weist vier Kerne X₃, X₄, X₅ und F₂ auf, welche jeweils mit Eingangswicklungeh 25, 26, 27 und 28 ausgestattet sind, welche jeweils mit Eingangssteuerkreisen 29, 30, 31 und 32 verbunden sind. Die Kerne sind weiter jeweils mit Ausgangswicklungen 33, 34, 35 und 36 und Voreilwicklungen 37, 38, 39 und 40^: versehen. Die Ausgangswicklungen 33, 34 und 35 sind in Reihenschaltung miteinander verbunden, während sie in Reihenge.genschaltung an die Ausgangswicklung 36 und in Reihenschaltung über einen Gleichrichter 41 an die Ausgangsanschlüsse 42 angeschlossen sind. Die Voreilwicklungen sind in Reihenschaltung mit einer gemeinsamen Impulsquelle 43, welche die Voreilimpulse liefert, geschaltet, und bei Betrieb werden Voreilimpulse übermittelt, um dadurch die Kerne X₃, X₄, X₅ und F₂ in den »O«-Zustand einzustellen. Vor der Übermittlung eines jeden Voreilimpulses wird der Kern F₂ entweder durch die Übermittlung eines Impulses oder eines Gleichstromes vom Steuerkreis 32 her in den »1 «-Zustand gebracht. Eingangsimpulsc, welche durch die Steuerkreise 29, 30 und 31 nach den Wicklungen 25, 26 und 27 übermittelt werden, bringen jeweils die Kerne X₃, X₄ und X₅ in ihre »!«-Zustände. Falls zeitlich vor der Übermittlung eines Voreil-

Claims

impulses keiner der Kerne X3, Z4 und X5 in seinen »1 «-Zustand gebracht worden ist, wird auf die Übermittlung des Voreilimpulses ein Ausgangsimpuls in der Wicklung 36 hervorgerufen. Der Gleichrichter 41 ist so gepolt, daß dieser Impuls nicht nach den An-Schlüssen 42 übermittelt wird. Falls nur einer der Kerne Z3, Z4 und Z5 in seinen »1 «-Zustand eingestellt worden ist, tritt auf die Übermittlung des Voreilimpulses ein Ausgangsimpuls in einem Richtungssinne in der Wicklung 36 auf, während ein Ausgangs- impuls von entgegengesetzt gerichtetem Sinne in einer der A'Yicklungen 33, 34 und 35 auftritt, und die beiden Ausgangsimpulse heben sich gegenseitig auf, so daß kein Ausgangsimpuls an den Anschlüssen 42 hervorgerufen wird. Falls jedoch zwei der Kerne Z3, Z4 und Z3 in ihre »1 «-Zustände gebracht worden sind, wird ein Ausgangsimpuls mit einem derartigen Richtungssinn an den Anschlüssen 42 hervorgerufen, daß er durch den Gleichrichter 41 durchgelassen wird. Es ist offensichtlich, daß diese erfindungsgemäße Ausführungsform eine Erweiterung des Prinzips darstellt, welches bei dem in Fig. 1 dargestellten »UND«- Gatter verwendet wird, welches als ein »2-aus-2«- Gatter betrachtet werden kann. Im allgemeinen kann ein »r-aus-i«-Gatter (wobei r kleiner oder gleich s ist) mit .y Kernen versehen sein, welche Ausgangswicklungen aufweisen, welche miteinander in Reihen-Parallelschaltung verbunden und mit r—1 Kernen ausgestattet sind, welche Ausgangswicklungen aufweisen, welche miteinander in Reihenschaltung und mit den Wicklungen der j-Kerne in Reihen- bzw. Seriengegenschaltung verbunden sind. Das in Fig. 3 dargestellte Gatter, welches in der Lage ist, die Funktion A^erneinung« bzw. »nichts« auszuüben, ist das einfachste Beispiel eines derartigen Gatters und weist einen Kern Z6 und einen Kern F3 auf, welche jeweils mit Ausgangswicklungen 44 und 45 ausgestattet sind, welche in Reihengegenschaltung mit Ausgangsanschlüssen 51 verbunden sind. Die Anordnung ist so getroffen, daß der Kern F3 durch einen riingangssteuerkreis 46, welcher mit einer Eingangswicklung 47 verbunden ist, immer in den »!.«-Zustand gebracht wird, ehe jeder Voreilimpuls nach Voreilwicklungen 48 und 49 durch eine Impulsquelle 50 übermittelt wird. Somit tritt, falls der Kern Z0 durch einen Eingangssteuerkreis 52, welcher mit einer Eingangswicklung 53 verbunden ist, in den »1 «-Zustand gebracht worden ist, kein Impuls an den Ausgangsanschlüssen 51 auf die Übermittlung eines Voreilimpulses hin auf, da die Impulse, welche in den beiden Ausgangswicklungen 44 und 45 auftreten, sich gegenseitig aufheben. Bei den dargestellten Ausführungen sind die Voreilwicklungen in Reihenschaltung mit einer Lieferquelle von Voreilimpulsen verbunden, sie können aber ebenfalls beispielsweise in Parallelschaltung mit einer Voreilimpuls-Lieferquelle verbunden sein. P Λ T H N T A N S P R 0 CHE:

1. Schaltungsanordnung für eine logische Funktionen ausübende oder ihnen folgende Schaltvorrichtung mit einer Mehrzahl von Eingangswicklungen, denen Kerne aus ferromagnetischem Material, welches eine rechteckige Hysteresekurve hat, und ein Ausgangssteuerkreis zugeordnet sind, wobei die Schaltvorrichtung derart eingerichtet ist, daß Ausgangssignale im Ausgangssteuerkreis nur dann erscheinen, falls ein vorbestimmtes Signal nach den Eingangswicklungen hin übermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung zumindest zwei Kerne (Z₆, F₃) aus vorerwähntem Material aufweist, daß die Kerne jeweils mit Voreilwicklungen (48, 49) ausgestattet sind, welche an einen gemeinsamen Steuerkreis (50) angeschlossen sind, welcher derart eingerichtet ist, daß er den Magnetisierungszustand der Kerne in einen Normalzustand bringt, daß jeder Kern mit einer zugeordneten Eingangswicklung (53, 47) versehen ist, welche, auf den Durchgang von Strom mit vorbestimmter Richtung und Amplitude durch diese Eingangswicklung hindurch, den zugeordneten Kern in einen Alternativ-Magnetisierungszustand bringt, daß die Kerne ferner jeweils mit Ausgangswicklungen (44, 45) versehen sind, welche in Reihengegenschaltung miteinander verbunden sind, um einen Ausgangssteuerkreis zu bilden, und daß die Anordnung so getroffen ist, daß bei Betrieb die entgegengesetzt gerichteten Impulse, welche im Ausgangssteuerkreis immer dann hervorgerufen werden, wenn die beiden Kerne jeweils aus dem vorerwähnten Alternativzustand in den Normalzustand zurückgebracht werden, im wesentlichen gleiche Amplitude haben.

2. Schaltungsanordnung für eine Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung ein »r-aus-j«-Gatter darstellt und (r + s — 3) weitere Kerne aus vorerwähntem Material aufweist, daß jeder weitere Kern eine Voreilwicklung hat, welche mit dem gemeinsamen Steuerkreis verbunden ist, und ferner eine Eingangswicklung und eine Ausgangswicklung aufweist, welche in Reihenschaltung im Ausgangssteuerkreis eingeschlossen sind, bei welcher ί Ausgangswicklungen in Reihenhilfsschaltung zur einander und in Reihengegenschaltung zu den anderen »r — 1« Ausgangswicklungen geschaltet sind, und daß die Impulse, welche immer dann im Ausgangssteuerkreis hervorgerufen werden, wenn ein Kern aus seinem Alternativzustand durch den gemeinsamen Steuerkreis in seinen Normalzustand gebracht wird, im wesentlichen die gleiche Amplitude für alle Kerne haben.

3. Schaltungsanordnung für eine Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Voreilwicklungen in Reihenschaltung mit einem gemeinsamen Steuerkreis verbunden sind.

4. Schaltungsanordnung für eine Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Voreilwicklungen in Parallelschaltung mit einem gemeinsamen Steuerkreis verbunden sind.

5. Schaltungsanordnung für eine Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung eine Kombination mit Eingangssteuerkreisen bildet, welche jeweils mit den Eingangswicklungen verbunden sind und welche so eingerichtet sind, daß sie den Magnetisierungszustand der Kerne jeweils in die Alternativzustände bringen.

6. Schaltungsanordnung für eine Schaltvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Eingangssteuerkreise so eingerichtet ist, daß er ein Gleichstromsignal hervorruft, welches den Magnetisierungszustand seines zugeordneten Kernes in den Alternativzustand bringt, und daß der Steuerkreis so ausgebildet ist, daß er einen Impuls in der Voreilwicklung des vorerwähnten Kernes mit einer Amplitude hervorruft,

welche ausreichend ist, den Magnetisierungszustand des. Kernes in. den Normalzustand zurückzubringen. 7. Schaltungsanordnung für eine Schaltvorrichtung nach Anspruch 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssteuerkreise, welche mit den Eingangswicklungen der (r — 1). Kerne verbunden sind, welche die vorerwähnten anderen Or—1) Ausgangswicklungen aufweisen, alle jeweils so eingerichtet sind, daß sie Gleichstromsignale hervorrufen, welche den Magnetisierungszustand der (r — 1) Kerne in den Alternativzustand bringen.

8. Schaltungsanordnung für eine Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangssteuerkreis einen Gleichrichter aufweist, welcher in Reihenschaltung mit den Ausgangswicklungen verbunden ist.

9. Schaltungsanordnung für eine Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne aus Ferritmaterial bestehen und eine ringförmige Form haben.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 719 961.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen