DE1067618B - Mehrstufige Anordnung zur Speicherung und Stellenverschiebung in Rechenmaschinen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1067 ANMELDETAG:

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGE S CHRIFT:

AUSGABE DER
PATENTSCHRIFT:

UBP 1067618 kl. 42 m 14

INTERNAT. KL. G 06 f 3. MÄRZ 1954

22.OKTOBER 1959 7. APRIL 1960

stimmt Oberein mit auslegeschrift

1067 618 (I 8349 IX/42 m)

In elektrischen Rechenmaschinen, insbesondere elektronischen Rechenmaschinen, werden Speicher benutzt, um Faktoren, Ergebnisse oder Zwischenergebnisse für kürzere oder längere Zeit zu speichern. Als Speicherelemente werden z. B. Kondensatoren vorgesehen, die durch ihren Ladungszustand den gespeicherten Wert darstellen. Da die Kondensatoren ihre Ladung nur kurze Zeit erhalten können, werden häufig an Stelle dieser Speicher elektronische Schalter mit zwei Schaltstellungen, bistabile Kippschaltungen, als Speicherelemente verwendet, bei denen die beiden Schaltstellungen ζ. B. den beiden Binärziffern Null und Eins zugeordnet sind. Es sind weiterhin sogenannte Schieberegister oder -speicher bekannt, d. h. Speicher mit mehreren Speicherelementen, die derart miteinander verbunden sind, daß bei Zuführung eines Schiebeimpulses jeder in einem Speicherelement gespeicherte Wert in das benachbarte Speicherelement übertragen wird, so daß der Gesamtwert um eine Stelle versetzt erscheint. Es sind besondere Vorkehrungen bei diesen Speichern erforderlich, weil jede Stufe nicht nur dem Schiebeimpuls (der die Entnahme aus den Speicherelementen bewirkt), sondern auch einem von einer benachbarten Stufe eintreffenden, dem Schiebeimpuls entgegenwirkenden Impuls ausgesetzt ist.

Als Kopplungsglieder für die einzelnen Speicherelemente werden daher Kondensatoren verwandt, die als Zwischenspeicher oder Verzögerungsglieder wirken und Impulse auf benachbarte Stufen erst dann übertragen, wenn ein Schiebeimpuls zu Ende ist. Um die Schaltsicherheit weiter zu erhöhen, wird bei manchen Ausführungen die Hinterflanke des Schiebeimpulses dazu benutzt, den Zeitpunkt der Weiterleitung des im Zwischenspeicher gespeicherten Wertes mitteis einer als Schalter wirkenden Diode genau zu bestimmen.

Ein Mangel dieser Anordnung besteht darin, daß die Auiladung des Kondensators schon beginnt, während die Stufe umgeschaltet wird, deren Speicherzustand vom Zwischenspeicher übertragen werden soll. Diese Belastung verschlechtert die Verhältnisse beim Umschalt- oder Kippvorgang. Gemäß der Erfindung werden Schiebespeicher mit aus bistabilen Kippkreisen bestehenden Stufen, deren Schaltzustand über von Schiebeimpulsen gesteuerte Schalter auf einen als Zwischenspeicher verwendeten Energiespeicher, ζ. Β. Kondensator, und danach vom Zwischenspeicher auf die nächstfolgende Stufe des Schiebespeichers übertragen wird, dadurch verbessert, daß die in bekannter Weise einpolig mit einer Schiebeimpulsquelle verbundenen Energiespeicher, ζ. Β. Kondensatoren, mit ihren zweiten Anschlüssen über zwei Schalter mit der betreffenden und der folgenden Stufe verbunden sind und daß die den Schaltern zugeführten Potentiale und die Amplitude der Schiebeimpulse derart aufeinander abge-

20 Mehrstufige Anordnung

zur Speicherung und Stellenverschiebung

in Rechenmaschinen

Patentiert für:

IBM Deutschland

Internationale Büro-Maschinen

Gesellschaft m.b.H.,

Sindelfingen (Württ.)

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 5. März 1953

David James Crawford, Poughkeepsie, N. Y. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

stimmt sind, daß sich der Energiespeicher bei einem bestimmten der beiden stabilen Schaltzustände einer Stufe über den einen Schalter während der Dauer eines Schiebeimpulses auflädt und sich nach dem Ende des Schiebeimpulses über den anderen Schalter auf den Eingangskreis der in der gewünschten Schieberichtung folgenden Stufe entlädt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, die an Hand der Zeichnungen einige Ausführungsbeispiele behandelt. Es zeigt

Fig. 1 das Schaltbild einer Speichervorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2, 3 und 5 abgewandelte Formen der Schaltung nach Fig. 1,

■ Fig. 4 und 6 Wellenformen, wie sie in den Schaltungen nach Fig. 3 bzw. 5 auftreten,

Fig. 7 in Form eines kombinierten Schalt- und Blockdiagramms ein Verschiebungsregister gemäß der Erfindung,

Fig. 8 Wellenform, die zur Erklärung des Betriebs der in Fig. 7 dargestellten Anordnung dienen,

Fig. 9 das Schaltbild eines Vakuumröhrentriggerkreises,

Fig. 10 ein kombiniertes Schalt- und Blockdiagramm des Stellenverschiebungsregisters, welches mit positiven Eingangsimpulsen betrieben wird, Fig. 11 einen Transistortriggerkreis, Fig. 12 einen Speicher mit einem Triggerkreis, der eine regenerative Aufladung des Speichers bewirkt, Fig. 13 Wellenform, die zur Erklärung des Betriebs

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des regenerativen Aufladungsspeicherstromkreises von Fig. 12 dienen,

Fig. 14 ein dreistufiges Verschiebungsregistcr, bei dem keine Löschung erforderlich ist,

Fig. 15 ein anderes dreistufiges Stellenverschiebungsregister gemäß der Erfindung,

Fig. 16 die Einzelheiten eines »UND«-Stromkreises, wie er in der Schaltung nach Fig. 15 verwendet wird,

Fig. 17 Wellenformen zur Erklärung des Betriebs des Stellenverschiebungsregisters nach Fig. 15,

Fig. 18 und 19 Abwandlungen des Speicherstromkreises unter Verwendung einer Induktanz bzw. einer Verzögerungsleitung als Speicher,

Fig. 20 einen Speicherstromkreis gemäß der Erfindung unter Verwendung eines Kondensators als Energiespeicherelemcnt und einer durch eine Diode nebengeschlossenen Induktanz als Belastungsimpedanz.

Gemäß Fig. 1 stellt der Schalter 20 eine Eingangssignalquelle dar, In seiner oberen Stellung, d. h., wenn er an die geerdete oder an »Null«-Potential liegende Klemme 22 angeschlossen ist, stellt er eine »Eins« im Dualsystem dar. In seiner unteren Stellung, d. h., wenn er an die Klemme 24 angeschlossen ist, an die ein negatives Potential — V angelegt ist, stellt er eine duale »Null« dar. Der bewegliche Arm des Schalters 20 ist an die Anode der Diode 26 angeschlossen, die Kathode dieser Diode ist mit der Anode der Diode 28 verbunden, und die Kathode dieser letztgenannten Diode ist an die Ausgangsklemme 30 angeschlossen. Die Belastungsimpedanz 32 ist zwischen die Ausgangsklemmen 30 und 34 geschaltet, deren letztgenannte ebenfalls geerdet ist. Die obere Klemme des Kondensators 36 ist an den Verbindungspunkt der Dioden 26 und 28 angeschlossen, und seine untere Klemme ist mit dem beweglichen Arm eines Schalters 38 verbunden. In seiner oberen oder I-Stellung verbindet der Schalter 38 also die untere Klemme des Kondensators 36 mit der Erde, d. h. der »Null«-Klemme 22. In seiner unteren oder II-Stellung verbindet der Schalter 38 die untere Klemme des Kondensators 36 mit der Klemme 24, d. h. dem — F-Potential.

In den Fig. 1 und 2 ist das Element 38 schematisch als Schalter dargestellt. In einer praktischen Ausführung hat dieses Element jedoch die Form eines Impulserzeugers, wie Fig. 3 und 5 zeigen. Desgleichen ist der in den Fig. 1 bis 3 schematisch als Eingang dargestellte Schalter 20 im allgemeinen jede beliebige Eingangsquelle, die verschieden hohe Spannungen liefert, z. B. kann er ein weiterer Impulsgenerator (gemäß Fig. 5) wie ein Triggerkreis, ein Verstärker usw. sein. Ebenso kann an Stelle des Belastungswiderstandes 32 in Fig. 1 und anderen Figuren eine Belastungsimpedanz zwischen die Klemmen 30 und 34 geschaltet sein.

Zur Erläuterung der Schaltung gemäß Fig. 1 sei zunächst angenommen, daß beide Schalter 20 und 38 in ihrer dargestellten oberen Stellung sind. Dann fließt kein Strom durch die Anordnung. Wenn jetzt der Schalter 38 in Stellung II gebracht wird, fließt ein Strom von Klemme 22 über Schalter 20, Diode 26, Kondensator 36 und Schalter 38 zur — F-Klemme 24, wodurch der Kondensator 36 aufgeladen wird. Der Schalter 20 kann jetzt in seine untere Stellung gebracht werden, ohne den Kondensator 36 zu entladen, da die Diode 26 sperrend wirkt. Die Zeitdauer, während der die Ladung im Kondensator 36 erhalten bleibt, wird durch Isolationsverluste dieses Kondensators und durch andere Verluste, z. B. die Ableitung der Dioden 26 und 28, bestimmt. Praktisch ist das jedoch eine ziemlich lange Zeit, z. B. kann eine Ladung in einem normalen Glimmerkondensator von 0,01 μΡ viele Stunden gespeichert bleiben.

Es sei bemerkt, daß noch kein Strom durch den Widerstand 32 oder die Diode 28 fließt, ganz gleich, in welcher Stellung sich Schalter 20 befindet, da die Klemmen 22 und 24 auf bzw. unter dem Potential der Klemme 34 sind und der Kondensator 36, obwohl er aufgeladen ist, sich noch nicht durch die Diode 28 und

ίο den Widerstand 32 entladen kann. Die Diode 28 verhindert die Aufladung des Kondensators 36 über den Ausgangs- oder Belastungswiderstand 32, wenn die Spannung an der unteren Klemme des Kondensators, bezogen auf die Spannung an den Ausgangsklemmen 30 und 34, negativ ist.

Um die im Kondensator 36 gespeicherte Ladung auf eine zwischen die Ausgangsklemmen 30 und 34 angeschlossene Belastung zu geben, wird der Schalter 38 in Stellung I zurückgebracht. Die Spannung des Kon-

ao densators 36 hat die richtige Polarität, um die Diode 28 leitend zu machen, d. h., der Kondensator 36 entlädt sich über die Diode 28 und die Belastungsimpedanz 32. Die Spannung nimmt während der Entladung des Kondensators 36 exponentiell ab.

Das Gleichstrompotential des Ausgangssignals kann verschoben werden, wie die Schaltung von Fig. 2 zeigt. Gemäß Fig. 1 ist die Größe der Ausgangsspannung im wesentlichen gleich der Eingangsspannung V von Spitze zu Spitze, und zwar ist diese Ausgangsspannung positiv gegenüber dem Erd- oder Null-Potential der Klemme 34. Wenn jedoch die Belastungsimpedanz 32 zwischen den Ausgangsklemmen 30 und 34 in Reihe mit einer Potentialquelle 40 geschaltet ist, wie Fig. 2 zeigt, und die obere Klemme des Schalters 38 mit dem Verbindungspunlkt des Widerstandes 32 und der Quelle 40 verbunden ist, wird das Ausgangssignal der Größe V dem von der Potentialquelle 40 gelieferten Potential überlagert. Bei den in Fig. 2 gewählten Polaritäten wird der Ausgangsimpüls zu dem Potential der Batterie 40 additiv hinzugefügt.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Stromkreise ergeben bei positiven Eingangssignalen positive Ausgangssignale. Durch Umkehrung der Polarität der Dioden 26 und 28 und der des Eingangssignals können negative Eingangsspannungen zur Erzeugung negativer Ausgangsspannungen dienen.

Bekanntlich hat das Ausgangssignal von den Stromkreisen gemäß den Fig. 1 und 2 infolge der Entladung des Kondensators 36 Exponentialform. In manchen Fällen kann die wirksame Ausgangsimpedanz, d. h. die Schaltungsimpedanz und die gegebenenfalls parallel geschaltete Ausgangsimpedanz 32 so beschaffen sein, daß durch den Entladungsvorgang das Ausgangssignal nicht die erwünschte Wellenform hat. In diesem Falle kann man die Schaltung von Fig. 3 verwenden. Hier ist eine dritte Diode 42 in Reihe mit einem Impulserzeuger 44 geschaltet, und diese Reihenschaltung ist mit der aus Kondensator 36 und Impulsgenerator 46 bestehenden Reihenschaltung, die den schematisch gezeigten Schalter 38 von Fig. 1 und 2 ersetzt und das Eingangssignal liefert, parallel geschaltet. Gemäß Fig. 3 ist die Diode 42 vom Halbleitertyp (z. B. Selen, Silizium oder Germanium), und in gleicher Weise können Dioden 26' und 28' desselben Typs an die Stelle der Dioden 26 und 28 von Fig. 1 und 2 treten. Die Polung dieser Dioden ist wiederum für einen positiven Eingang gezeigt.

Die in Fig. 4, A bis D dargestellten Wellenformen erläutern die Wirkungsweise des Stromkreises gemäß Fig. 3, und die Punkte in dem Stromkreis von Fig. 3,

in denen diese Wellenformen auftreten, sind durch entsprechende Buchstaben in Kreisen bezeichnet.

Es sei zunächst angenommen, daß der Schalter 20 von Fig. 3 in seiner oberen, d. h. geerdeten Stellung ist, die bekanntlich einen Zifrerneingang einer dualen »Eins« darstellt. Der Generator 46 (Fig. 3) erzeugt eine Reihe regelmäßig wiederkehrender negativer Impulse der Größe V deren Basispotential gleich dem Erdpotential ist, wie dies die Linie B von Fig. 4 zeigt. Wenn der Schalter 20 gemäß Fig. 3 in seiner oberen Stellung ist, lädt sich der .Kondensator 36 auf, so daß an seinen Klemmen immer dann eine Spannung V entsteht, wenn der Impulserzeuger 46 einen negativen Impuls liefert. Wie der Anfang der Linie A von Fig. 4 zeigt, hat die Spannung über dem Kondensator 36 ihren Höchstwert V. Wenn danach die Spannung des Impulserzeugers 46 auf das Bezugspotential Null zurückgeht, beginnt der Kondensator 36 gemäß Linie A, sich exponentiell über die Diode 28' und die parallel geschalteten Impedanzen von Widerstand 32 und der zwischen die Ausgangsklemmen 30 und 34 von Fig. 3 eingeschalteten Belastung zu entladen. Man sieht jedoch, daß diese Abnahme sehr langsam erfolgt, da angenommen worden ist, daß die parallel geschaltete Impedanz des Widerstandes 32 und die Belastungsimpedanz sehr hoch sind.

Die Impulserzeuger 44 und 46 sind synchronisiert, und ersterer bildet eine weitere Reihe von regelmäßig wiederkehrenden negativen Impulsen, die jeweils zu einer Zeit t nach einem entsprechenden Impulsausgang vom Erzeuger 46 auftreten. Linie C von Fig. 4 zeigt, daß die Amplitude der Ausgangsimpulse vom Erzeuger 44 ebenfalls gleich V ist, jedoch beträgt das Basispotential dieses Generators -\~V. Solange die Ausgangsspannung des Generators 44 diesen positiven Wert hat, kann die Diode 42 nicht leiten. Tritt jedoch ein negativer Impuls auf und wird dadurch das Potential der Kathode der Diode 42 auf Null gesenkt, so leitet diese und entlädt den Kondensator 36 schnell. Dies zeigt Linie D von Fig. 4.

Es kann ferner ein Begrenzungswiderstand 49 zwischen die Diode 42 und den Impulserzeuger 44 geschaltet werden, wie Fig. 5 zeigt. Außerdem kann das zeitliche Auftreten der Ausgangssignale vom Impulserzeuger 44 gegenüber dem in Fig. 4 gezeigten verändert werden, so daß der Kondensator 36 veranlaßt wird, sich während der Zeit zu entladen, in der er normalerweise infolge der kombinierten Wirkung der Eingangsquelle (hier durch einen Impulserzeuger 48 dargestellt) und des Impulserzeugers 46 aufgeladen würde. Wenn ein positiver Eingangsimpuls gleichzeitig mit einem negativen Impuls vom Impulserzeuger 44 eintrifft, so muß der Eingangsimpuls sowohl Strom für den Impulserzeuger 46 als auch den Aufladungsstrom für den Kondensator 36 liefern. Trifft jedoch ein negativer Impuls von 44 dann ein, wenn die Spannung von 48 auf — V abgesunken ist, so wird durch diesen Impuls jede Aufladung beseitigt, die eventuell aus einem vorhergehenden Umlauf im Kondensator 36 zurückgeblieben ist.

Die Wellenformen für die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 5 sind durch die Linien A bis E in Fig. 6 dargestellt. Die Punkte, in denen diese Wellenformen in dem Schaltbild nach Fig. 5 auftreten, sind wiederum durch gleiche, von Kreisen umgebene Buchstaben gekennzeichnet. Die über Kondensator 36 auftretende Spannung ist durch Linie A von Fig. 6 dargestellt, und der Eingang vom Impulserzeuger 48 (Fig. 5) ist in Linie B gezeigt und schwankt zwischen den Spannungshöhen Null und — V.

Es sei angenommen, daß zu Beginn die Spannung des Eingangsimpulserzeugers 48 Null beträgt und daß die Spannung des Impulserzeugers 46 ebenfalls Null ist. In diesem Fall ist der Kondensator 36 so lange nicht aufgeladen, bis der erste negative Ausgangsimpuls vom Impulserzeuger 46 (Linie C von Fig. 6) das Potential an der unteren Klemme des Kondensators 36 auf — V senkt, so daß sich der Kondensator 36 auf das Potential V auflädt. Wie in Fig. 3 ist der

ίο Impulserzeuger 44 wiederum mit dem Impulserzeuger 46 synchronisiert, und zur Zeit I₁ nach Beginn des ersten Ausgangsimpulses aus dem Erzeuger 46 fällt der Ausgangsimpuls vom Erzeuger 44 von + V auf eine Spannungshöhe von — V ab, wie die Linie D in Fig. 6 zeigt. Infolgedessen fließt ein Strom durch beide Dioden 26' und 42, wodurch die Ladung des Kondensators 36 (Fig. 5) etwas verringert wird, wie Linie A von Fig. 6 zeigt. Diese Ladungsverringerung hängt von den relativen Werten der Summe der inneren Impedanz des Generators 46 und des Durchlaßwiderstandes der Diode 26' im Vergleich mit der Summe des Durchlaßwiderstandes der Diode 42 und der Impedanz 49 ab.

Dieser negative Impuls vom Erzeuger 44 (Linie D in Fig. 6) endet jedoch vor Beendigung des Ausgangsimpulses vom Generator 46 (Linie C in Fig. 6), und der Kondensator 36 lädt sich dann wieder auf seinen vollen Wert auf, wie Linie A zeigt. Der negative Impuls vom Erzeuger 46 endet später, wie Linie C in Fig. 6 zeigt. Dadurch wird die untere Klemme des Kondensators 36 auf Erdpotential gehalten, und seine an den Verbindungspunkt der Dioden 26' und 28' angeschlossene obere Klemme hat ein Potential von +V in bezug auf Erde. Dann beginnt der Kondensator 36, sich exponentiell über die Diode 28' und die kombinierte Ausgangsimpedanz, d. h. den Belastungswiderstand 32 und einer eventuell mit den Ausgangsklemmen 30 und 34 (Fig. 5) verbundenen Belastung zu ent ■ laden. Der resultierende Ausgangsimpuls ist durch Linie E und die allmähliche Entladung des Kondensators 36 durch Linie A in Fig. 6 dargestellt.

Dieser Ausgangsimpuls und die Entladung des Kondensators 36 dauern an, bis der nächste negative Ausgangsimpuls vom Erzeuger 46 (Linie C von Fig. 6) das Potential der unteren Klemme des Kondensators 36 wieder auf einen Wert von — V hinsichtlich Erde senkt, zu welcher Zeit die Diode 28' (Fig. 5) zu leiten aufhört. Es sei jedoch bemerkt, daß gemäß der Linie A in Fig. 6 eine Restladung im Kondensator 36 bleibt.

Kurz darauf, zur Zeit t₂ nach dem ersten negativen Impuls vom Erzeuger 44, wird ein zweiter Ausgangsimpuls von diesem erzeugt, wie Linie D zeigt, und dieser tritt wiederum während der Zeit auf, in der ein negativer Ausgangsimpuls vom Erzeuger 46 (Fig. 5) erzeugt wird. Da in der Zwischenzeit die Spannung vom Impulserzeuger 46 auf — V gesunken ist (Linie B in Fig. 6), entlädt der negative Impuls vom Impulserzeuger 44 schnell den Kondensator 36, wie Linie A zeigt.

Man beachte, daß gemäß Linie B die Eingangsspannung wieder ansteigen kann, ohne irgendeine Wirkung auf den Ladungszustand des Kondensators 36 auszuüben, so lange nicht vom Generator 46 ein negativer Impuls geliefert wird. Wenn der nächste negative Eingangsimpuls vom Erzeuger 46 beginnt, dann lädt sich jedoch der Kondensator 36 auf einen Wert V auf, wie die Linien A bzw. C in Fig. 6 zeigen. Die Zeiten, zu denen der Eingang vom Impulserzeuger 46 zwischen seinen Spannungswerten wechseit, sind willkürlich gemäß Linie B angegeben. Jedoch

würden die durch Linien A und C bis E in Fig. 6 angegebenen Wellenformen im wesentlichen gleichbleiben, wenn die Wellenform der Linie B anfangs zu jeder beliebigen Zeit zwischen dem Ende des ersten Ausgangsimpulses vom Erzeuger 44 (Linie D in Fig. 6) und dem Beginn des zweiten Eingangsimpulses vom Impulserzeuger 46 (Linie C von Fig. 6) von seinem oberen zu seinem unteren Wert überginge. Ebenso würden diese Wellenformen dieselben bleiben, wenn die Wellenform der Linie B danach von ihrer unteren zu ihrer oberen Höhe zu jeder beliebigen Zeit zwischen dem Ende des zweiten Ausgangsimpulses vom Erzeuger 46 und dem Beginn des dritten Ausgangsimpulses von diesem (Linie C in Fig. 6) überginge.

Die Impulsgeneratoren 44 und 46 erzeugen eine Reihe von regelmäßig wiederkehrenden Ausgangsimpulsen, und sie sind, wie oben erwähnt, zwecktnäßigerweise synchronisiert, z.B. durch eineSynchronisierungsleitung, so daß jeder Ausgangsimpuls vom Generator 44 während eines Ausgangsimpulses vom Generator 46 auftritt. Außerdem muß jeder Ausgangsimpuls vom Generator 46 eine etwas längere Dauer haben als der entsprechende Ausgangsimpuls vom Erzeuger 44, damit der Kondensator 36 aufgeladen werden kann, wenn der Eingang seinen oberen Spannungswert hat.

Das obere Spannungsniveau des Ausgangs vom Impulserzeuger 44 hat den Wert +V, wie Linie D in Fig. 6 zeigt, um den Kondensator 36 nicht zu entladen, während ein Ausgangsimpuls an Klemme 30 erzeugt wird. Bei geerdeter unterer Klemme des Generators 44 muß dann die Amplitude des negativen Impulses an seinem Ausgang 2 V betragen, um das Potential an seiner oberen Klemme auf — V zu reduzieren, um den Kondensator 36 zu entladen, dessen untere Klemme ebenfalls ein Potential von — V hat. Jedoch kann die untere Klemme des Erzeugers 44 auch an die untere Klemme des Kondensators 36 angeschlossen werden. Dann braucht die Impulsamplitude nur gleich V zu sein, und der Impuls wird der Ausgangsspannung des Generators 46 in bezug auf das Erdpotential überlagert.

Fig. 7 zeigt in kombinierter Schalt- und Blockdiagrammform fünf Stufen eines mehrstufigen Stellenverschiebungsregisters gemäß der Erfindung. Jede Stufe umfaßt einen bistabilen Triggerkreis, der mit 50 bezeichnet ist und der im einzelnen unter Verwendung von Vakuumröhren in Fig. 9 gezeigt ist. Ein solcher Trigger hat gewöhnlich zwei Eingänge und zwei Ausgänge, und deren Klemmen sind in Fig. 7 durch die kleinen Kreise innerhalb jedes Blocks 50 gekennzeichnet.

Der mit S bezeichnete Eingang stellt den Trigger in seinen Anzeigezustand »ein«, und der andere mit 7? bezeichnete Eingang dient zur Rückstellung des Triggerkreises in seinen nicht anzeigenden Zustand. Von den beiden mit O₁ und O₂ bezeichneten Ausgängen in jedem Block 50 von Fig. 7 wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel nur der Ausgang O₂ verwendet. Alle Eingangsklemmen R sind parallel an die Löschleitung 52 angeschlossen, und die Eingangsleitungen 54 sind an die Eingangsklemmen S über je eine Diode 56 angeschlossen, die so gepolt ist, daß sie nur negative Impulse durchläßt. Alle Eingangsklemmen 5" sind außerdem über je einen Widerstand 60 mit einer gemeinsamen Bezugsspannungssammelleitung 58 verbunden.

An die Ausgangsklemmen O₂ sind jeweils die drei mit C₀, C_L bzw. C_K bezeichneten Kondensatoren über die Dioden 62, 64 bzw. 66 angeschlossen. Letztere sind wiederum so gepolt, daß sie nur negative Imoulse durchlassen. Die anderen Seiten der Kondensatoren C₀ sind an die gemeinsame Ausgangsleitung 68 angeschlossen, die Kondensatoren C^ sind an die gemeinsame Rechtsverschiebungsleitung 70 angeschlossen, ■ 5 und die Kondensatoren C_L sind an die gemeinsame Linksverschiebungsleitung 72 angeschlossen. Sowohl diese Leitungen als auch die Löschleitung 52 werden normalerweise auf dem Bezugspotential gehalten. Der Verbindungspunkt jedes Kondensators C_L und der

ίο Diode 62 jeder Stufe ist an die Eingangsklemme ,S der vorhergehenden Stufe angeschlossen, und zwar über eine Diode 74, die ebenfalls nur negative Impulse durchläßt. Ähnlich ist der Verbindungspunkt jedes Kondensators C_R und seiner Diode 66 jeder Stufe an die Eingangsklemme S der folgenden Stufe über eine Diode 76 angeschlossen, die ebenfalls nur negative Impulse durchläßt. Der Verbindungspunkt jedes Kondensators C₀ und seiner Diode 64 ist je an eine Ausgangsleitung 78 angeschlossen, die z. B. mit einem weiteren ähnlichen Register verbunden sein kann. Desgleichen ist in die Eingangsleitung 54 jeweils eine Diode 56 geschaltet. Die Wirkungsweise der dritten und vierten Stufe von Fig. 7, die mit N bzw. mit iV+1 bezeichnet ist, wird an Hand der Wellenformen von Fig. 8 erklärt. Die Zeitskala ist oben in Fig. 8 angegeben, und zur Vereinfachung der Darstellung sei eine Bezugsspannungshöhe Null angenommen.

Es soll zuerst jede der Stufen in Fig. 7 in ihrem Löschzustand sein, d. h. gemäß den Linien B und 0 in Fig. 8 ist der Ausgang O₁ jedes der Triggerkreise der Stufen A^T und .V+ 1 'auf dem unteren seiner beiden Werte, nämlich im »Null«-Zustand. Wie die Linien C und P dieser Figur zeigen, hat der Ausgang O₂ jeder der Stufen N bzw. N +1 dann das obere Niveau seiner beiden W^Terte, nämlich + V. Jetzt sei angenommen, daß zur Zeit 1 der Zeitskala ein negativer Eingangs-. impuls über die zugeordnete Eingangsleitung 54 (Fig. 7) an die. Eingangsklemme JT der Stufe N gelangt, wie Linie A in Fig. 8 zeigt. Infolgedessen steigt das Potential an der Ausgangsklemme O₁ der Stufe N auf + V an, und das Potential an der Ausgangsklemme O₂ dieser Stufe fällt auf Null ab. Der Triggerkreis dieser Stufe bleibt in diesem Zustand, bis ein Löschimpuls an ihn angelegt wird, wie Linie D in Fig. 8 zur Zeit 3 zeigt. Ein solcher Löschimp Is wird jedoch erst angelegt, nachdem die in dem Register gespeicherten Angaben verarbeitet worden sind.

Zur Zeit 2 soll die duale Ziffer »1«, die in Stufe N von Fig. 7 gespeichert ist, zur nächsten Stufe nach rechts, d.h. zur Stufe N+l, übertragen werden. Zu diesem Zweck wird das Potential der gemeinsamen Rechtsverschiebungsleitung 70 auf -\-V erhöht, wie Linie I in Fig. 8 zeigt. Da die andere Klemme des KondensatorsC^. der Stufet an die KlemmeO₂ dieser Stufe (die jetzt das Bezugspotential Null hat) angeschlossen ist, wird der Kondensator C^ aufgeladen. Bei der Wellenform der Linie H in Fig. 8 wurde das Potential an der unteren Klemme des Kondensators C^ auf das Potential an der oberen Klemme bezogen.

Die Löschimpulse sind mit den Rechtsverschiebungsund den Linksverschiebungsimpulsen synchronisiert, so daß zu einer Zeit t nach der Anlegung eines Verschiebungsimpulses an einer dieser Stellenverschiebungsleitungen 70 oder 72 (Fig. 7) ein Löschimpuls erzeugt wird. Diese nicht dargestellten Quellen können Impulserzeuger sein, die z. B. durch Gates geschaltet werden, um nur zu bestimmten Zeiten Ausgangsimpulse zu erzeugen. Wie oben erwähnt und in Linie D von Fig. 8 gezeigt, tritt dieser Löschimpuls zur Zeit 3 auf und löscht den Triggerkreis 50 der Stufe N, so

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daß der Ausgang O₁ wiederum das Potential Null und der Ausgang O₂ wiederum das Potential + V hat (Linien B bzw. C).

Wenn der Rechtsverschiebungsimpuls zur Zeit 4 endet, wird das Potential am Kondensator C^ der Stufe// (Fig. 7) um den Wert V gesenkt. Da in diesem Kondensator eine Ladung gesammelt worden ist, entsteht ein negativer Ausgangsimpuls (Linie / von Fig. 8) auf der Leitung vom Kondensator C^ von Stufe N zur Diode 76 von Stufe N+i (Fig. 7). Dabei entlädt sich der Kondensator C^ der Stufe N über Widerstand 60 der Stufe N+i und die Eingangsimpedanz der Eingangsklemme S der letztgenannten Stufe. Dieser negative Impuls an der Eingangsklemme 5* der Stufe N+1 schaltet diese in ihren anderen Zustand, in dem ihre Ausgangsklemme O₁ das Potential + V und ihre Ausgangsklemme O₂ das Bezugs- und Quellenpotential hat, entsprechend der Linien O bzw. P in Fig. 8. Die Stufen N und JV+1 bleiben in diesen Zuständen, bis ein Eingangs- bzw. Löschimpuls an sie angelegt wird.

Als nächstes sei angenommen, daß die in Stufe N+i von Fig. 7 gespeicherten Angaben zurück zur Stufe N, d. h. nach links, verschoben werden sollen. Zu diesem Zweck wird das Potential der gemeinsamen Linksverschiebungsleitung 72 zur Zeit 5 auf + V erhöht, wie Linie F von Fig. 8 zeigt. Hierdurch wird das Potential der oberen Klemme des Kondensators C_L der Stufe N +1 (Fig. 7) auf +V erhöht. Da die untere Klemme dieses Kondensators über die zugeordnete Diode 62 an die Ausgangsklemme O₂ von Stufe W+1 angeschlossen ist, wird der Kondensator C_L der Stufe iV+1 auf eine Spannung — V aufgeladen gemäß Linie Q von Fig. 8, wobei wiederum die Spannung der unteren Platte, auf die Spannung an der oberen Platte bezogen wurde. Zur Zeit t danach (Zeit 6 auf der Zeitskala) wird ein Löschimpuls (Linie D von Fig. 8) an alle Triggerkreise 50 angelegt, und hierdurch wird der Triggerkreis 50 der Stufe iV+1 in seinen anderen Zustand zurückgestellt, wie die Linien 0 und P in Fig. 8 zeigen.

Zur Zeit 7 endet der Linksverschiebungsimpuls gemäß Linie F, und der Kondensator C_L der Stufe N+l (Fig. 7) entlädt sich nun über seine Belastungsimpedanz (Linie Q von Fig. 8). Hierdurch entsteht ein Ausgangsimpuls auf der nach links und zur Eingangsklemme S der Stufe TV von Fig. 7 über die zugeordnete Diode 74 führenden Leitung gemäß Linie R von Fig. 8. Dieser Impuls schaltet dann die Stufe N zurück in ihren anderen Zustand, wie die Linien B und C in Fig. 8 zeigen. Die Stufen JV und Af+1 von Fig. 7 bleiben jetzt in diesen Zuständen, bis ein Rückstelloder Eingangsimpuls an sie angelegt wird.

Jetzt sei angenommen, daß zur Zeit 8 aus allen Stufen des Verschiebungsregisters von Fig. 7 entnommen wird. Dies erfolgt durch Erhöhung des Potentials der gemeinsamen Ausgangsleitung 68 auf + V gemäß Linie L in Fig. 8. In gleicher Weise, wie in Verbindung mit den Kondensatoren C^ und C_L beschrieben ist, wird der Kondensator C₀ der Stufe, in der eine duale »Eins« gespeichert worden ist, aufgeladen. Für das in Verbindung mit den Wellenformen gemäß Fig. 8 angenommene Beispiel ist eine duale »Eins« nur in Stufe TV (s. Linie C) gespeichert. Daher wird nur der Kondensator C₀ dieser Stufe N auf ein Potential — V aufgeladen, wie Linie K zeigt. Wenn der Entnahmeimpuls zur Zeit 9 endet, entlädt sich dieser Kondensator C₀ über die äußere Diode und die Belastungsimpedanz (nicht gezeigt), die mit der Ausgangsleitung 78 der Stufe N von Fig. 7 verbunden ist, und erzeugt einen negativen Ausgangsimpuls, dessen Wellenform in Linie M von Fig. 8 dargestellt ist. Diese Entnahmeoperation hat keine Wirkung auf den Zustand des Triggerkreises 50 von Stufe N und kann beliebig oft wiederholt werden.

Es soll nun zur Zeit 10 das Stellenverschiebungsregister von Fig. 7 gelöscht und die Arbeitsweise erneut eingeleitet werden. Dies geschieht durch einen Löschimpuls von der gemeinsamen Löschleitung 52

ίο (Fig. 7) an jede der Stufen. Da die Stufe 2V+1 vorher keine duale »Eins« enthielt, wird jetzt ihr Zustand nicht geändert, wie die Linien O und P in Fig. 8 zeigen. Da jedoch in der Stufe N von Fig. 7 eine duale »Eins« gespeichert war, wird ihr Zustand jetzt umgekehrt gemäß Linie B und C von Fig. 8.

Jetzt sei angenommen, daß Angaben in die Stufen A^r und N + l von Fig. 7 parallel eingeführt werden, d. h., daß eine duale »Eins« von den entsprechenden Eingängen 54 aus an alle Stufen gleichzeitig eingeführt werden soll. Diese Eingangsimpulse für die Stufen N und N+i sind in den Linien^ bzw. N von Fig.8 dargestellt und schalten die Triggerkreise 50 dieser beiden Stufen um gemäß den Linien B und C bzw. 0 und P in Fig. 8.

Wenn jetzt angenommen wird, daß die in jedem dieser Register gespeicherten Angaben zur Zeit 12 nach links verschoben werden sollen, so geschieht dies für beide Stufen gleichzeitig durch Erhöhung des Potentials der gemeinsamen Linksverschiebungleitung 72 auf + V gemäß Linie F in Fig. 8. Hierdurch werden die Kondensatoren C_L beider Stufen N und iV+1 auf das Potential — V aufgeladen gemäß Linie E bzw. Q in Fig. 8. Dann wird nach einer Zeit t (Zeit 13 der Zeitskala) ein Löschimpuls auf der gemeinsamen Löschleitung 52 erzeugt, um die Triggerkreise 50 der Stufen N und N+i in ihren anderen Zustand zu schalten. Zur Zeit 14 endet der Linksverschiebungsimpuls gemäß Linie F und erzeugt einen Ausgangs impuls auf der Leitung, die vom Kondensator C_L der Stufe N+i zur Eingangsklemme S der Stufe N (Fig. 7) führt. Gleichzeitig entsteht ein Ausgangsimpuls auf der Leitung, die vom Kondensator C_L der Stufe N zur Eingangsklemme £ der Stufe N—i führt. Diese Impulse werden durch die Linien G bzw. R in Fig. 8 dargestellt und treten gleichzeitig mit der Entladung der entsprechenden Kondensatoren C_L auf, wie die Linien E und Q zeigen. Der Ausgangsimpuls gemäß Linie R schaltet dann den Trigger 50 der Stufe N in seinen anderen Zustand zurück (s. Linie B und C), und der Ausgangsimpuls gemäß Linie G schaltet den Triggerkreis 50 der Stufe JV—1 (Fig. 7) in seinen anderen Zustand, in dem er die Speicherung einer dualen »Eins« anzeigt (nicht dargestellt).

Wie die Linien .S" bis V in Fig. 8 zeigen, sind am Kondensator C^ von Stufe N+1, der von ihm zur Stufe N+ 2 führenden Ausgangsleitung, am Kondensator C₀ von Stufe N+i und an dessen Ausgangsleitung 78 keine Impulse erzeugt werden.

Die Fig. 9 zeigt das Schaltbild eines Triggerkreises mit Vakuumröhren, wie er in Fig. 7 schematisch durch die Blocks 50 dargestellt ist. Er umfaßt zwei Trioden 80 und 82, die z. B. aus den beiden Hälften einer Doppeltriode bestehen können. Die Kathoden beider Röhren sind geerdet, und ihre Anoden sind über einen Anodenwiderstand 84 bzw. 86 an +150VoIt angeschlossen. Die Anode der Röhre 80 ist über einen Strombegrenzungswiderstand 85 mit der Ausgangsklemme O₂ verbunden, und die Anode an der Röhre 82 ist über einen Strombegrenzungswiderstand 87 mit der Ausgangsklemme O₁ verbunden. Die Gitter und Anoden

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der Röhren 80 und 82 sind in bekannter Weise über je ein Seriennetzwerk kreuzgeschaltet, die aus den Widerständen 88, 92 und Kondensator 90 bzw. den Widerständen 94, 98 und Kondensator 96 bestehen. Die Widerstände 100 bzw. 102 liegen zwischen den Gittern der Röhren 82 bzw. 80 und der Vorspannungsquelle von —100 Volt. Die Löschklemme R ist über den Kondensator 104 an den Verbindungspunkt der Widerstände 94, 98 und 102 angeschlossen, und die Eingangsklemme S ist über den Kondensator 106 an den Verbindungspunkt der Widerstände 88, 92 und 100 angeschlossen. Geeignete Werte der Schaltelemente zur Verwendung in dem Stellenverschiebungsregister gemäß Fig. 7 sind in der Fig. 9 angegeben, und zwar sind die Widerstandswerte in Ohm und die Kapazitätswerte in Picofarad (pF) angegeben.

Die Arbeitsweise dieser Schaltung ist bekannt. Wenn der Triggerkreis nicht bereits in seinem Löschzustand ist, bewirkt ein an die Klemme R angelegter negativer Impuls die Umschaltung der Röhre 80, so daß ihre Leitfähigkeit ihren Tiefstwert erreicht und das Potential an ihrer Anode und der Ausgangsklemme O₂ von etwa +50 auf +138 Volt steigt. Diese Potentialerhöhung gelangt über Kondensator 90 und Widerstand 88 an das Gitter der Röhre 82 und bringt die Röhre 82 in ihren maximal leitenden Zustand. Die Anodenspannung der Röhre 82 und die Spannung an der daran angeschlossenen Ausgangsklemme O₁ fallen dann von etwa +138 auf +50 Volt ab.

In ähnlicher Weise schaltet ein danach an die Eingangsklemme S angelegter negativer Impuls den Triggerkreis in seinen anderen Zustand, in dem die Röhre 80 stark leitet und die Röhre 82 ihre kleinste Leitfähigkeit hat. Die Ausgangsklemme O₁ hat dann etwa +138VoIt und die Ausgangsklemme O₂ etwa +50VoIt.

Bei den obengenannten Werten der Schaltelemente und Spannungen wäre für den Stromkreis von Fig. 7 ein geeigneter Wert der Bezugsspannung +80VoIt, und seine Entnahme-, Linksverschiebungs- und Rechtsverschiebungsleitungen 68,70 bzw. 72 haben normalerweise gleiches Potential. Stellenverschiebungs- oder Entnahmesignale von etwa 50 Volt würden dann vorzugsweise verwendet werden, um jede dieser Sammelleitungen auf etwa +130VoIt zu den gewünschten Zeiten zu erhöhen und so die Kondensatoren C^, C_L und C₀ aufzuladen.

Nach Wunsch können mehrfache Eingänge und/ oder mehrfache Ausgänge zu und von jeder Stufe des Registers vorgesehen sein. Außerdem ist natürlich auch die Stellenverschiebung um mehr als eine Position oder Stufe nach rechts oder links möglich, indem man einfach die Rechtsverschiebungs- oder Linksverschiebungs-Ausgangsleitungen von einer bestimmten Stufe an die gewünschte Stufe rechts bzw. links davon anschließt. Wenn sowohl eine Stellenverschiebung um eine als auch um mehrere Stufen erwünscht ist, müssen zusätzliche Speicherkondensatoren zusammen mit den notwendigen zusätzlichen Mehrstufen-Stellenverschiebungsleitungen vorgesehen sein.

Das in Fig. 7 gezeigte Stellenverschiebungsregister erzeugt in Verbindung mit negativen Eingangsimpulsen negative Ausgangsimpulse. Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung von Impulsen negativer Polarität beschränkt. Sollen Impulse positiver Polarität verwendet werden, so müssen die Dioden umgekehrt werden, wie Fig. 10 zeigt, und die Triggerkreise müssen so abgeändert werden, daß sie auf positive Eingangsimpulse ansprechen und positive Ausgangsimpulse erzeugen. Die Polarität der Steuerimpulse auf den Sammelleitungen muß dann ebenfalls umgekehrt, d. h. negativ, werden.

Die Triggerkreise brauchen auch nicht mit Vakuumröhren aufgebaut zu sein. Die Fig. 11 zeigt einen Transistortriggerkreis, der auf positive Eingangsimpulse anspricht und positive Ausgangsimpulse erzeugt, die z.B. in dem in Fig. 10 gezeigten Stellenverschiebun;^register verwendet werden können. In diesem Fall verbindet man die Eingangsklemme 110

ίο von Fig. 11 mit der Eingangsklemme ^ jeder entsprechenden Stufe von Fig. 10, die Löschklemme 112 von Fig. 11 mit der Löschklemme R derselben Stufe von Fig. 10 und die Ausgangsklemme 114 von Fig. 11 mit der Ausjangsklemme O₂ dieser Stufe von Fig. 10.

Da die Arbeitsweise des Stellenverschiebungsregisters gemäß Fig. 10 ähnlich der des Registers von Fig. 7 ist mit der Ausnahme, daß die Eingangsimpulse zur Verschiebung der Stufen des Registers positiv, die Stellenverschiebungs- oder Entnahmeimpulse negativ und die Bezugsspannungshöhe die größere der beiden Ausgangsspannungen des Triggerkreises sind, braucht die Arbeitsweise nicht nochmals beschrieben zu werden.

Gemäß Fig. 11 ist der Transistor 116 vom Spitzen-

kontakttyp unter Verwendung eines Körpers aus n-Typ-Halbleitermaterial, z. B. Germanium. Der Stromverstärkungsfaktor »α« ist größer als Eins. Die Emitterelektrode des Transistors 116 ist direkt an die Eingangsklemme 110 angeschlossen, über Widerstand 118 geerdet und über die Diode 120 an ein Emitter-Vorspannungspotential von —0,5 Volt gelegt, die darstellungsgemäß gepolt ist. Der Widerstand 118 begrenzt das Emitterstromkreispotential, wenn an die Basiselektrode positive Impulse angelegt werden. Die Diode 120 verstärkt die Regeneration und bietet andere Vorteile, wie sie in dem Artikel »Regenerative Amplifier for Digital Computer Applications« von J. H. Felker auf S. 1584 der »Proceedings of the I. R. Ε.« vom November 1953 beschrieben sind. Jedoch ist, wie nachstehend ausgeführt ist, die Verwendung dieser Diode 120 und des Widerstandes 118 nicht unbedingt erforderlich.

Die Kollektorelektrode des Transistors 116 ist von einer —150-Volt-Quelle aus über den Widerstand 122 vorgespannt, und seine Basiselektrode ist vom Verbindungspunkt der Widerstände 124 und 126 aus vorgespannt, die in der genannten Reihenfolge in Reihe zwischen eine +15-Volt-Quelle und die Erde geschaltet sind, und zwar liegt die Diode 128 zwischen dem Widerstand 126 und Erde und ist so gepolt, daß normalerweise Strom von der +15-Volt-Quelle zur Erde über diese Widerstände fließt. Der Zweck und die Arbeitsweise der Widerstände 124 und 126 sind an anderer Stelle beschrieben. Die Löschklemme 112 ist an die Basiselektrode des Transistors 116 über eine Diode 130 angeschlossen, die so gepolt ist, daß sie nur positive Impulse durchläßt.

Der Transistorkreis von Fig. 11 ist ein regenerativer Verstärker- oder bistabiler Triggerkreis, der an seinem Ausgang zwei verschieden hohe Spannungen liefert. Im schwach leitenden Zustand beträgt das Potential an derKollektoreldktrode und an der Auspangsklemme 114 etwa —12,5 Volt. Im stark leitenden Zustand ist das Potential der Kollektorelektrode und der Ausgangsklemme 114 etwa —2,5 Volt. Der Stromkreis wird durch einen positiven Impuls an der Basis des Transistors 116 über die. Rückstellklemme 112 und die Diode 130 in seinen schwach leitenden Zustand geschaltet und kann danach in seinen stark leitenden Zustand gebracht werden durch einen positiven Impuls an der Emitterelektrode über die Eingangsklemme 110.

Vorzugsweise beträgt die Bezugsspannung der Löschklemme 112 etwa — 7,5 Volt, und der positive Löschimpuls hat eine Größe von etwa 10 Volt. Der Eingangsimpuls (mit einer Größe von mindestens ein paar Zehnteln Volt) liefert etwa 2 mA zur Emitterelektrode des Transistors 116.

Die zur Verwendung im Stellenverschiebungsregister von Fig. 10 geeigneten Werte der Schaltelemente sind in der Fig. 11 angegeben.

Es sei bemerkt, daß bei geeigneten Impedanzwerten der Impulsquelle an Klemme 110 und einem Transistor 116 mit einem Stromverstärkungsfaktor über Eins und geeigneten Kennlinien, die Elemente 118,120,124, 126, 128 und 130 weggelassen werden können, ebenso wie die — 0,5-Volt- und +15-Volt-Spannungsquellen, so daß die Löschklemme 112 dann direkt an die Basiselektrode angeschlossen wird.

Ein Transistortriggerkreis kann auch gemäß der Erfindung mit einem Spreicherkreis und einer Rückkopplungsleitung zur regenerativen Aufladung des Speicherkondensators kombiniert und damit zur Speicherung von Angaben für eine unbegrenzte Zeit und auch als Verzögerungseinheit verwenden werden. Eine solche Anordnung ist in Fig. 12 dargestellt. Der verwendete Transistortriggerkreis ist ähnlich dem in Fig. 11 gezeigten, nur ist ein Begrenzungswiderstand 132 zwischen die Eingangsklemme und die Emitterelektrode des Transistors 116 geschaltet, und der Widerstand 118 von Fig. 11 ist weggelassen. Auch die Anordnung im Vorspannungs- und Basiskreis ist insofern geändert, als der Widerstand 124 und die + 15-Volt-Spannungsquelle von Fig. 11 weggelassen sind, und die Diode 128 ist umgekehrt angeordnet und mit einem Widerstand 134 parallel geschaltet.

Geeignete Werte der Schaltelemente sind in Fig. 12 angegeben. Sie weichen von denen in Fig. 11 angegebenen ab. Die Diode 128 wirkt jetzt als niedere Impedanz, wenn der Transistor 116 in seinem stark leitenden Zustand ist, stellt jedoch eine hohe Impedanz für die Löschung von Klemme 112 aus dar, so daß die die Löschimpulse liefernde Quelle nicht übermäßig belastet wird. Der Nebenschlußwiderstand 134 wird benutzt, um eine etwaige Streukapazität zur Erde zu entladen, wenn die Löschspannung nach Löschung des Triggerkreises ihren Ausgangswert erreicht.

Der Kondensatorspeicherkreis ist ähnlich dem in den Fig. 3 und 5 gezeigten, und entsprechende Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Eingangsklemmen 136 und 138 führen zu dem regenerativ aufladenden Stromkreis, und zur Veranschaulichung ist der Schalter 140 so dargestellt, daß er den Emitterwiderstand 132 entweder mit der Eingangsklemme 136 oder mit der an die Ausgangsklemme 30 angeschlossenen Rückkopplungsleitung 142 verbindet. Der Schalter 140 kann auch weggelassen werden, dann ist die Rückkopplungsleitung 142 direkt an Widerstand 132 und die Eingangsklemme 136 über ein geeignetes Trennelement, z. B. eine Diode, an diesen Widerstand angeschlossen.

Zunächst sei angenommen, daß der Schalter 140 in seiner oberen Stellung ist, daß ferner ein positiver Eingangsimpuls an die Eingangsklemme 136 angelegt wird, während der Eingangsschalter 140 für einen Augenblick an die Eingangsklemme 136 angeschlossen ist und dann zur Rückkopplungsleitung 142 zurückgeschaltet wird. Die Reihenschaltung von Diode 42, Widerstand 49 und Generator 44 sei zunächst außer Acht gelassen.

Gemäß Fig. 13 bringt ein positiver Eingangsimpuls (Linie A) am Emitter des Transistors 116 (Fig. 12) den Triggerkreis in seinen stark leitenden Zustand, wodurch das Potential an der Kollektorelektrode praktisch nahezu Null wird (Linie C), und der Kondensator 36 wird aufgeladen, da die Basislinie der Impulse des Erzeugers 46 jetzt bei — V (Linie D) liegt. Danach wird, wenn das Potential der unteren Klemme des Kondensators 36 durch den positiven Impulsausgang vom Erzeuger 46 gemäß Linie D erhöht wird, das Potential der oberen Klemme des Konto densators 36 weiter erhöht (hinsichtlich der Ausgangsklemme 34 von Fig. 12), wie Linie £ von Fig. 13 zeigt. Der Kondensator 36 entlädt sich über den Belastungswiderstand 32 und die Impedanz der an die Klemmen 30 und 34 angeschlossenen äußeren Belastung und erzeugt einen positiven Ausgangsimpuls an Klemme 30, wie Linie F von Fig. 13 zeigt, verzögert durch eine endliche Zeit t nach dem positiven Eingangsimpuls (Linie A), der den Stromkreis anfangs umschaltete. In der in Linie E und F dargestellten Wellenform ist angenommen, daß die Impedanz des Widerstandes 32 (und jede über die Ausgangsklemmen 30 und 34 angeschlossenen Belastungsimpedanz) niedrig genug ist, um den Kondensator 36 vollständig zu entladen, bevor der Ausgangsimpuls vom Erzeuger 46 aufhört.

Falls die Impedanz des Entladungsweges für den Kondensator 36 über den Belastungswiderstand 32, die Rückkopplungsleitung 142 und jede andere über die Klemmen 30 und 34 angeschlossene Belastung so hoch ist, daß der Kondensator 36 während des positiven Ausgangs des Erzeugers 46 nicht genügend Zeit zur vollständigen Entladung hat, kann der Erzeuger 44 mit seiner Trenndiode 42 und dem Begrenzungswiderstand 49 eine eventuelle Restladung beseitigen.

Die zeitliche Steuerung des Impulserzeugers 44 kann in Verbindung entweder mit der Schaltung nach Fig. 3 oder 5 erfolgen, wie nachstehend beschrieben.

Löschimpulse gemäß Linie B von Fig. 13 werden an die Löschklemme 112 von Fig. 12 z. B. von einem weiteren Impulserzeuger aus angelegt. Ein Löschimpuls, der an die Basis des Transistors 116 angelegt wird, ist vor Beginn des positiven Impulses vom Impulserzeuger 46 (Linie D) aufgetreten, der den aufgeladenen Kondensator 36 entladen kann. Der Transistortriggerkreis von Fig. 12 wird also in seinen schwach leitenden Zustand zurückgeschaltet, bevor der erste Ausgangsimpuls gemäß Linie F von Fig. 13 an der Ausgangsklemme 30 von Fig. 12 erzeugt wird. Da der Schalter 140 jetzt in seiner oberen Stellung, d. h. mit der Rückkopplungsleitung 142 verbunden ist, wird dieser verzögerte positive Ausgangsimpuls an die Emitterelektrode des Transistors 116 angelegt, um einen neuen Umlauf einzuleiten, indem der Transistor wieder in seinen starkleitenden Zustand geschaltet wird und wieder den Kondensator 36 gemäß Linie E auflädt, wenn der Ausgang des Impulsgenerators 46 auf seine Bezugsspannungshöhe gemäße Linie D zurückkehrt.

Der erste Löschimpuls gemäß Linie B von Fig. 13 hat keine Wirkung auf den leitenden Zustand des Transistors von Fig. 12, wie die Linie C von Fig. 13 zeigt, da dieser Transistor bereits in seinem Löschoder schwach leitenden Zustand war. Ähnlich ist die einzige Wirkung des anfänglichen Ausgangsimpulses vom Impulserzeuger 46 gemäß Linie D von Fig. 13, die Erhöhung und dann die Senkung des Potentials der oberen Klemme des Kondensators 36 (Linie E) gleichzeitig mit dem Beginn und dem Ende dieses Ausgangs impulses. Der Kondensator 36 hat sich nicht aufgi

laden infolge des Vorhandenseins der Diode 26' im Stromkreis, wie oben erklärt.

Der Impulserzuger 46 ist vorzugsweise mit der die Löschimpulse liefernden Quelle (nicht gezeigt) synchronisiert. Diese Synchronisation kann durch eine Synchronisierungsleitung erfolgen. Der Impulserzeuger ist ebenfalls mit dem Impulsgenerator 44 wiederum durch eine Leitung synchronisiert, wenn der letztgenannte Generator verwendet wird (falls der Kondensator 36 sonst nicht schnell genug entladen würde, wie oben beschrieben), und die zeitliche Steuerung der Ausgangsimpulse vom Impulserzeuger 44 kann dann entweder die in Verbindung mit Fig. 3 oder die in Verbindung mit Fig. 5 besprochene sein. Gemäß Fig. 4 folgt ein Impuls vom Generator 44 kurz nach einem Impuls vom Generator 46. Dadurch erfolgt eine rasche und vollständige Entladung des Kondensators 36.

Wie in Fig. 1, 3 und 5 kann die Impedanz 32 weggelassen werden, wenn eine Belastung an die Ausgangsklemmen 30 und 34 von Fig. 12 angeschlossen ist oder wenn die Eingangsimpedanz des Triggerkreises die. richtige Größe hat, für den Fall, daß die Rückkopplungsschleife 142 an den Triggerkreiseingang angeschlossen ist.

Die beschriebene dynamische Speicherzelle ist ein regenerativer Kondensatorspeicherkreis, dessen Arbeitsweise nicht von der Änderungsgeschwindigkeit der Wellenformen abhängig ist.

Bekanntlich muß man bei den Stellenverschiebungsregistern gemäß Fig. 7 und 10 das Register immer dann löschen, wenn Angaben nach rechts oder links verschoben werden, obwohl die Löschung für einen Entnahmevorgang nicht erforderlich ist. Wenn die für diese Löschung benötigte Zeit wegfallen soll, kann eine zusätzliche Anordnung vorgesehen sein. Hierzu kann man z. B. das Register doppelendig machen, d. h.. eine zweite Speicherkondensatorschaltung an Ausgangsklemme O₁ anschließen (die bekanntlich in der Schaltung von Fig. 7 nicht verwendet wurde). Eine solche Anordnung ist in Fig. 14 gezeigt, die ein Ausführungsbeispiel mit drei Stufen eines Stellenverschiebungsregisters dieser Art darstellt. Es sei besonders beachtet, daß keine Löschleitung vorgesehen oder erforderlich ist. Der in Fig. 8 gezeigte Vakuuinröhrentriggerkreis kann für jeden der Triggerkreise 50 verwendet werden, die in Fig. 14 in Form eines Blockdiagramms gezeigt sind.

Die Arbeitsweise dieser Anordnung ist ähnlich der des Verschiebungsregisters von Fig. 7, die oben beschrieben ist, und entsprechende Elemente sind mit gleichen Zahlen oder Buchstaben versehen. Doppelt vorhandene zusätzliche Schaltelemente sind durch entsprechende, jedoch apostrophierte Zahlen oder Buchstaben gekennzeichnet.

Wie oben erwähnt, werden bei dem Stellenverschielängsregister gemäß Fig. 7 zur Ausführung einer S teilen verschiebung die entsprechenden Speicherkondensatoren C_R, Cι oder C₀ zuerst aufgeladen, um die in den einzelnen Stufen des Registers enthaltenen Angaben zu speichern. Jeder mit dem Ausgang 0., eines Triggerkreises 50 im »Eins«-Zustand verbundene Kondensator empfängt eine Ladung, während ein mit einem Triggerkreis 50 im »Null«-Zustand verbundener Kondensator nicht aufgeladen wird. Nach entsprechender Aufladung der Kondensatoren werder dann alle Triggerkreise 50 durch einen »Lösch«-Impuls auf der Sammelleitung 52 gelöscht, d.h. in ihren »Null«- Zustand zurückgestellt. Das ist bei dieser Anordnung erforderlich, weil die Ausgänge aller Speicherkreise an die Eingangsseite ihrer entsprechenden Triggerkreise 50 angeschlossen sind. In anderen Worten, die einzige Funktion, die ein Speicherkreis in diesem Falle ausführen kann, ist die Umschaltung des Triggerkreises 50 der nächsten Stufe aus der »Null«- in die »Eins«-Stellung. Dagegen kann er nicht einen Triggerkreis 50 aus dem »Eins«- in den »Nüll«-Zustand zurückstellen, weshalb der »Lösch«-Impuls und die Sammelleitung 52 erforderlich sind.

Bei der in Fig. 14 gezeigten Ausführung ist jedoch ein Paar Kondensatorspeicherkreise für jeden Angabenübertragungspfad vorgesehen. Jetzt könnei, entweder »Einsen« oder »Nullen« durch den Kondensatorspeicher-Kopplungskreise übertragen werden.

Es sei z. B. eine Linksverschiebung in dem Stellenverschiebungsregister gemäß Fig. 14 durchgeführt. An die Linksverschiebungs-Sammelleitung 72 wird zur Ausführung dieser Operation ein positiver Impuls angelegt. Zunächst sollen die Kondensatoren C_t und Cj' der mittleren Stufe des Triggerkreises 50 betrachtet werden. Wenn dieser Triggerkreis 50 in seiner »Eins«-Stellung ist, ist die Spannung an seiner linken Ausgangsklemme O₂ niedrig. Infolgedessen empfängt der Kondensator C_L eine Ladung, wenn die Linksverschiebungs-Sammelleitung 72 positiv wird. Die rechte Avisgangsklemme O₁ dieses Triggerkreises 50 ist daher positiv, und ihr zugeordneter Kondensator Ci empfängt keine Ladung (vorausgesetzt, die Linksverschiebungs-Sammelleitung 72 wird nicht positiver als die rechte Ausgangsklemme O₁, eine notwendige Voraussetzung für die richtige Arbeitsweise der Anordnung).

Wenn die Linksverschiebungs-Sammelleitung 72 von ihrem positiven Wert auf ihr ursprüngliches oder Bezugspotential zurückkehrt, wird die im Kondensator C/, gespeicherte Ladung in Form eines negativen Impulses an die Eingangsklemme ,S" des Triggerkreises 50 der linken Stufe angelegt. Wenn dieser Triggerkreis im »Null«-Zustand ist, stellt der Impuls vom Kondensator Ci der mittleren Stufe ihn auf »Eins«. Ist dieser Triggerkreis jedoch bereits im »Eins«-Zustand, so hat der Impuls vom Kondensator Ci der mittleren Stufe keine Wirkung.

In ähnlicher Weise würde, wenn der Triggerkreis 50 der mittleren Stufe ursprünglich in seiner »Nulls-Stellung ist, der Linksverschiebungsimpuls den zugeordneten Kondensator C_L' und nicht den zugeordneten Kondensator Ci aufladen. Das bedeutet, daß durch die Beendigung desLinksverschiebungsimpulses dieser Kondensator C_L' seine Lochung in die Löschklemme R des Triggerkreises 50 der linken Stufe abgeben würde. Dieser Impuls bewirkt die Rückstellung dieses Triggerkreises aus der »Eins«- in die »Null«-Stellung, wenn er ursprünglich im »Eins«-Zustand war, hat jedoch keine Wirkung, wenn er ursprünglich im »Null«-Zustand war.

Die Arbeitsweise für eine Rechtsverschiebung oder Entnahme ist ähnlich und braucht daher nicht ausgeführt zu werden.

Der Vorzug der Anordnung gemäß Fig. 14 gegenüber der gemäß Fig. 7 besteht in der Zeitersparnis (auf Kosten der zusätzlichen Ausrüstung). In dem Stcllenverschiebungsregister gemäß Fig. 14 ist die Mindestzeit für eine Stellenverschiebung die zur Aufladung der Speicherkondensatoren nötige Zeit. Bei dem Register gemäß Fig. 7 ist jedoch die Mindestzeit für eine Stellenverschiebung die zur Aufladung des Kondensators nötige Zeit zusätzlich der zur Rückstellung der Triggerkreise auf »Null« erforderlichen Zeit.

Die durch die Kondensatorspeicher-Kopplungskreise verursachte Verzögerung (die erwünscht sein kann

oder nicht) erzeugt ingewissen logischen Anordnungen keine Herabsetzung der Rechengeschwindigkeit. Zum Beispiel kann ein Register einen zugeordneten Stromkreis speisen, wie einen logischen Addierwerkstromkreis, und es ist bekannt, daß zu einer bestimmten zukünftigen Zeit die gespeicherten Angaben innerhalb des Registers stellenverschoben werden sollen. Wenn das Register einmal die Angaben empfängt, die irgendwann stellenvcrschoben werden sollen, so kann die Aufladung der entsprechenden Kondensatoren zur Durchführung der Verschiebung durch Impulsgabe an die entsprechende Sammelleitung eingeleitet werden, selbst wenn das Register noch die gespeicherten Angaben in den Addierwerkstromkreis einführt. Wenn dann der Zeitpunkt kommt, in dem die eigentliche Verschiebung erfolgen soll, nimmt die Stellenverschiebungs-Sammelleitung ihr ursprüngliches oder Bezugspotential wieder an, die Kondensatoren entladen sich, und die Stellenverschiebung wird ohne Zeitverlust durchgeführt, weil die Kondensatoren bereits vor dem Zeitpunkt, in welchem die eigentliche Verschiebung erfolgt, aufgeladen worden sind.

Die Fig. 15 zeigt zum Teil in Blockform das Schaltbild einer weiteren Ausführung eines Stellenverschiebungsregisters gemäß der Erfindung. Es umfaßt drei Stufen, die von links nach rechts mit A^-I, A^r und Af+1 bezeichnet sind. Jede Stufe umfaßt drei »UND«- Gate- oder Koinzidenzstromkreise 150, deren Ausgänge zusammen an den Eingang eines Triggerkreises 152 führen. Eine Eingangsklemme 154 ist außerdem für den Eingang jedes Triggerkreises 152 vorgesehen, damit ein äußerer Impuls zur Speicherung einer Ziffer in der betreffenden Stufe angelegt werden kann.

Der Ausgang jedes Triggerkreises 152 ist an eine erste Ausgangsklemme 1 und außerdem an den Eingang eines Kondensatorspeicherkreises 156 angeschlossen. Der Ausgang jedes Speicherkreises 156 ist an eine zweite Ausgangsklemme 2 und an den oberen »UND«-Stromkreis 150 der vorigen Stufe, an den mittleren »UND«-Stromkreis 150 der folgenden Stufe und an den unteren »UND«-Stromkreis 150 seiner eigenen Stufe angeschlossen. Eine Löschleitung 158, die normalerweise — 7,5 Volt hat, ist mit allen Triggerkreisen 152 verbunden, um gegebenenfalls alle Triggerkreise gleichzeitig in ihren Nullzustand zu schalten. Eine Kondensatorentnahmeleitung 160, die normalerweise — 15 Volt hat, ist mit der unteren Klemme des Kondensators 162 aller Speicherkreise 156 verbunden. Eine Rechtsverschiebungsleitung 164 ist an den zweiten Eingang des oberen »UND«-Stromkreises 150 jeder Stufe, eine Linksverschiebungsleitung 166 an den zweiten Eingang des mittleren »UND«-Stromkreises 150 jeder Stufe und eine Speicherleitung 168 an den zweiten Eingang des unteren »UND«-Stromkreises 150 jeder Stufe angeschlossen. Diese Sammelleitungen haben normalerweise —0,5 Volt. Immer, wenn ein positiver Gateimpuls, vorzugsweise von mehreren Volt, an eine dieser Sammelleitungen angelegt wird, erzeugen die entsprechenden »UND«-Stromkreise 150, an die die Sammelleitung angeschlossen ist, einen Ausgang, falls der andere Eingang des betreffenden »UND«-Stromkreises gleichzeitig einen positiven Impuls empfängt.

Der in Fig. 11 gezeigte Transistortriggerkreis kann in allen Stufen des Stellenverschiebungsregisters von Fig. 15 als Triggerkreis 152 verwendet werden. Zum Beispiel würde dann in Stufe Af der Ausgang von den drei »UND«-Stromkreisen 150 an die Eingangsklemme 110 von Fig. 11, die Lösch-Sammelleitung 158 an die Löschklemme 112 von Fig. 11 und die Ausgangsklemme 114 von Fig. 11 an die betreffende Ausgangsklemme 1 und den Eingang des entsprechenden Speicherkreises 156 von Fig. 15 angeschlossen.

Ein »UND«- oder Koinzidenzstromkreis 150 ist in Fig. 16 dargestellt. Er enthält ein Diodenwiderstandsnetzwerk, in welchem Widerstand 170, Diode 172 und AViderstand 174 in Reihe zwischen eine + 15-VoIt- und eine —15-Volt-Spannungsquelle geschaltet sind. Der mit 1 bezeichnete Eingang des »UND«-Stromkreises ist an den Verbindungspunkt der Diode 172 und des Widerstandes 174 angeschlossen. Eine zweite Diode 176 und ein weiterer Widerstand 178 sind zur Diode 172 und zum Widerstand 174 parallel geschaltet, und der zweite mit 2 bezeichnete Eingang des »UND«- Stromkreises ist an den Verbindungspunkt dieser Diode 176 und des Widerstandes 178 angeschlossen. Die Dioden 172 und 176 sind so gepolt, daß normalerweise Strom in der Vorwärtsrichtung von der positiven zu der negativen Potentialquelle durch sie fließen kann. Der Verbindungspunkt der Dioden 172 und 176 und des Widerstandes 170 ist über eine dritte Diode 180 an die Ausgangsklemme 182 angeschlossen, die mit dem Eingang des entsprechenden Triggerkreises 152 in Fig. 15 verbunden ist (Eingangsklemme 110 von Fig. 11). Die Diode 180 ist so gepolt, daß normalerweise Strom in der Vorwärtsrichtung von der + 15-Volt-Quelle über Widerstand 170 durch sie zu der Emitterelektrode des entsprechenden Transistors 170 (Fig. 11) fließen kann. Die Spannung des Verbindungspunktes der Dioden und des Widerstandes 170 ist über eine vierte Diode 184 auf den Wert der Emittervorspannung für den Transistor begrenzt (in diesem Falle -0,5VoIt). Ein positiver Ausgangsimpuls wird an der Ausgangsklemme 182 nur beim gleichzeitigen Vorhandensein positiver Impulse an den Eingängen 1 und 2 erzeugt. Geeignete Widerstandswerte für die Transistorschaltung gemäß Fig. 11 sind in Fig. 16 angegeben.

Da der Ausgang jedes Kondensatorspeicherkreises 156 von Fig. 15 parallel an die Eingänge von drei »UND«-Stromkreisen 150 führt, beträgt für die in Fig. 16 angegebenen Werte die wirksame Belastungsimpedanz etwa 2000 Ohm für jeden Kondensatorspeicherkreis 156. Diese Belastungsimpedanz wird auf —15 Volt zurückgeführt und durch die Diode 184 so begrenzt, daß ihr Potential nicht unter — 0,5 Volt fallen kann, wie Fig. 16 zeigt. Wenn die obere Klemme eines Kondensators 162 anfangs —12,5 Volt hat, lädt sich dieser Kondensator entsprechend der Eingangsspannung am Speicherkreis 156 auf, vorausgesetzt, dieser Eingangsimpuls ist positiver als 12,5 Volt. Wie oben erwähnt, kann infolge des Vorhandenseins der Diode 186 in jedem Speicherkreis 156, wenn der Kondensator erst einmal aufgeladen ist, der Eingang negativer gemacht werden als das Potential am Verbindungspunkt der Diode 186 und des Kondensators 162, ohne die Ladung dieses Kondensators herabzusetzen. Wie oben erwähnt, hält der Transistortriggerkreis gemäß Fig. 11 (dessen Werte in der Zeichnung angegeben sind) seine Kollektorelektrode auf etwa — 2,5 Volt im stark leitenden Zustand und auf etwa —12,5 Volt im schwach leitenden Zustand. Die Umschaltung dieses Stromkreises in seinen starkleitenden Zustand, die als Speicherung einer dualen »Eins« angesehen werden kann, erfolgt durch Anlegung eines positiven Signals an seine Emitterelektrode. Dieses Signal kann von irgendeinem der an diese Emitterelektrode angeschlossenen »UND «-Stromkreise 150 (Fig. 15) oder von der betreffenden Eingangsklemme 154 dieser Stufe kommen. Wie ebenfalls bereits er-

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wähnt, erfolgt die Rückstellung des Transistortriggerkreises in seinen schwachleitenden Zustand, der die duale Ziffer »0« darstellt, durch ein positives Signal an seiner Basiselektrode.

Die im Kondensator 162 einer Stufe gespeicherte Ladung zeigt an, wie positiv das Eingangssignal dieses Speicherkreises 156 geworden ist. Zur Verarbeitung dieser Angaben wird von der gemeinsamen Kondensatorentnahmeleitung 168 aus ein Entnahmeimpuls an die untere Klemme des Kondensators 162 angelegt. Dieser Impuls tritt gleichzeitig an allen Kondensatoren 162 auf. Bei den Werten gemäß Fig. 11 und 16 hat dieser Impuls vorzugsweise eine Größe von 12 Volt und ist positiv, beginnend mit einer Bczugsspanmmgshöhc von — 12,5 Volt.

Durch Erhöhung der Spannung an der unteren Klemme des Kondensators 162 um 12 Volt wird das Potential seiner oberen Klemme entsprechend erhöht. Es wird also die obere Klemm? jedes Kondensators 162, der nicht aufgeladen ist, lediglich auf — 0,5 Volt hinsichtlich der Erde erhöht. Andererseits steigt die Spannung an den oberen Klemmen jedes Kondensators, der aufgeladen worden ist, auf etwa +9,5 Volt, da die oberen Klemmen jedes aufgeladenen Kondensators 162 ursprünglich die Spannung der vorhergehenden Transistorkollektorelektrode in deren stark leitendem Zustand hatte, d. h. —2,5 Volt. Da die Belastung so begrenzt ist, daß sie nicht unter —0,5 Volt fallen kann, gelangt nur ein Signal mit einer Spannung über

— 0,5 Volt durch die Diode 188 und erscheint am Ausgang des Kondensatorspeicherkreises.

Der Kondensatorspeicherkreis speichert also Angaben und ändert außerdem die Gleichstromwerte der Angaben von Eingang zu Ausgang. Der Kondensatorspeicherkreis dient neben der »Stromverstärkung« als Impedanzwandler; der Eingang ist hochohmig, der Ausgang niederohmig.

In Fig. 17 sind typische Wellenformen für die Betätigung jeder Stufe des Stellenverschiebungsregisters gemäß Fig. 15 gezeigt. In Stufe N z.B. sind die Punkte der Schaltung, in denen die Wellenformen von Fig. 17 auftreten, durch entsprechende, von Kreisen umgebene Buchstaben gekennzeichnet.

Die Löschimpuls-e für die Triggerkreise 152 gemäß Linien in Fig. 17 haben eine Größe von 10 Volt und erstrecken sich von einer Bezugsspannungshöhe von

— 7,5 Volt aufwärts. Die Entnahmeimpulse für die Kondensatorspeicherkreise 156 (die außerdem jeden aufgeladenen Kondensator während des Entnahmevorgangs in seinen entladenen Zustand »zurückstellen«) sind durch Linie B in Fig. 17 dargestellt. Jeder hat eine Größe von 12 Volt aufsteigend von einer Bezugsspannungshöhe von —12,5 Volt, und jeder tritt zur Zeit I₁ nach einem Löschimpuls (Linie A) auf. Diese Impulse kann man von Impulserzeugern (nicht gezeigt) erhalten, deren Arbeitsweise synchronisiert ist, z. B. durch eine Synchronisierungsleitung.

Es sei zunächst angenommen, daß die Stufe N des Stellenverschiebungsregisters gemäß Fig. 15 in ihrem schwachleitenden Zustand ist, d. h., daß eine duale »Null« darin gespeichert ist. Die Spannung des Ausgangs ihres Triggerkreises 152 beträgt also — 12,5 Volt gemäß Linie C in Fig. 17. Jetzt soll irgendwann zwischen dem Ende des ersten Löschimpulses gemäß Linie A in Fig. 17 und dem Beginn des ersten Entnahmeimpulses gemäß Linie B in Fig. 17 eine duale »Eins« in dieser Stufe gespeichert werden. Diese duale Ziffer kann an die Eingangsklemme 154 der Stufe Λ^Γ (Fig. 15) angelegt werden. Der Ausgang des Triggerkreises 152 dieser Stufe steigt dann auf — 2,5 Volt.

wie Linie C zeigt, und lädt den Kondensator 162 der Stufe TV (Fig. 15) auf. Das Potential der oberen Klemme dieses Kondensators 162 steigt also von

— 12,5 auf —2,5 Volt gemäß Linie D in Fig. 17. Wenn der erste Entnahmeimpuls gemäß Linie B auftritt, steigt das Potential der oberen Klemme des Kondensators 162 der Stufe N (Fig. 15) weiter um den Wert des Entnahmeimpulses, d. h. von —2,5 auf +9,5 Volt. Gleichzeitig steigt das Ausgangspotential des Kondensatorspeicherkreises 156 der Stufe N (Fig. 15), das durch Linie E in Fig. 17 dargestellt und normalerweise auf —0,5 Volt begrenzt ist, auf einen Wert von + 9,5\^rolt.

Es wird angenommen, daß die wirksame Ausgangsimpedanz von 2000 Ohm eines jeden Kondensatorspeicherkreises 156 von Fig. 15 genügend niedrig ist, um den Kondensator 162 vollständig zu entladen, und zwar vor dem Ende des die Entladung herbeiführenden Entnahmeimpulses (Linie B in Fig. 17). Das Potential der oberen Klemme des Kondensators 162 der Stufe N von Fig. 15 fällt also bei Entladung des Kondensators auf — 0,5 Volt und bleibt gemäß Linie D auf diesem Wert, bis der nächste Entnahmeimpuls endet (Linie B). Zu dieser Zeit fällt die Linie D auf —2,5 Volt, und der Kondensator 162 der Stufe N lädt sich wieder auf, da der Ausgang des vorhergehenden Triggerkreises 152 noch auf —2,5 Volt ist. Die Linie D bleibt dann auf dieser Potentialhöhe infolge des Vorhandenseins der Diode 186 im Kondensatorspeicherkreis 156 der Stufe N (Fig. 15) selbst nach der Löschung des vorhergehenden Triggerkreises und nach dem erneuten Abfall von dessen Ausgang auf

— 12,5 Volt (Linie C von Fig. 17). Beim Auftreten des nächsten Entnahrneimpulses (Linie B) steigt das Potential der oberen Klemme des Kondensators 162 wieder (Linie D) und entlädt den Kondensator, um einen zweiten Ausgangsimpuls am Ausgang des Kondensatorspcicherkreises 156 der Stufe N (Linie E) zu erzeugen. Da jedoch die Spannung des vorhergehenden Triggerkreises 152 jetzt —12,5 Volt beträgt, kehrt die Linie D auf ein Potential von —12;5 Volt zurück, wenn der zweite durch Linie B dargestellte Entnahmeimpuls endet, und der Kondensator 162 wird nicht wieder aufgeladen.

Als nächstes sei angenommen, daß die in Stufe N gespeicherte Ziffer zur nächsten Stufe nach rechts, d. h. zur Stufe N+\ stellenverschoben werden soll. Dies erfolgt durch Vorbereitung des mittleren »UND«- Stromkreises 150 der Stufe N+i gleichzeitig mit dem Auftreten des zweiten Ausgangsimpulses von Stufe N gemäß Linie E in Fig. 17. Es sei beachtet, daß diese Vorbereitung entweder gleichzeitig mit dem Beginn dises zweiten in Linie E gezeigten Ausgangsimpulses oder irgendwann davor und nach dem ersten Ausgangsimpuls eingeleitet werden kann, d. h., sie müssen sich überschneiden.

Bekanntlich werden dieser und die anderen mittleren »UND«-Stromkreise 150 des Stellenverschiebungsregisters gemäß F"ig. 15 gleichzeitig durch einen Verschiebungsimpuls von der Rechtsverschiebungsleitung 164 vorbereitet. Mit anderen Worten, der durch Linie F in Fig. 17 dargestellte Rechtsverschiebungsimpuls wird gleichzeitig an die mittleren »UND«-Stromkreise 150 der Stufen N und JV+1 (sowie an den mittleren »UXD«-Stromkreis 150 der Stufe ΛΓ—1) angelegt. Da jedoch angenommen wird, daß kein Eingangsimpuls an den mittleren »U'NDK-Stromkreis der Stufe N von der vorhergehenden Stufe A^r— 1 angelegt wird, entsteht nur am mittleren »UND«-Stromkreis 150 der Stufe jV+1 (Fig. 15) ein Ausgangsimpuls. Dieser

Ausgang ist durch Linie G in Fig. 17 dargestellt und schaltet den Triggerkreis 152 von Stufe A^r+1 in seinen stark leitenden Zustand.

Die Arbeitsweise jeder Stufe des Stellenverschiebungsregisters gemäß Fig. 15 ist ähnlich, wenn die in einer Stufe gespeicherten Angaben nach links stellenverschoben oder zum erneuten Umlauf innerhalb der Stufe gebracht werden sollen. Der einzige Unterschied ist der, daß, wenn eine Linksverschiebung erwünscht ist, das Potential der Linksverschiebungsleitung 166 gleichzeitig mit dem entsprechenden Entnahmeimpuls von der Kondensatorentnahmeleitung 160 erhöht werden muß, und wenn ein erneuter Umlauf der Angaben gewünscht wird, muß das Potential der Speicherleitung 168 gleichzeitig mit dem entsprechenden Entnahmeimpuls auf der Kondensatorentnahmeleitung 160 erhöht werden. Wenn regelmäßig wiederholte Lösch- und Entnahmeimpulse gemäß~Lim&A bzw. B inFig. 17 angelegt werden, ist das Potential auf der Speicherleitung 168 so bemessen, daß es ständig dem der Impulsamplitude entspricht, außer, wenn eine Stellenverschiebung oder eine Löschung des Registers erfolgen soll. Diese Arbeitsweise bewirkt einen ständigen erneuten Umlauf der Angaben innerhalb jeder Stufe und eine regenerative Aufladung von deren Kondensator 162.

Die in Verbindung mit der Erklärung der Arbeitsweise des Stellenverschiebungsregisters gemäß Fig. 15 angegebene relative Zeitsteuerung der verschiedenen Eingangs- und Steuerimpulse stellt nur ein Beispiel dar, und es können nach Wunsch andere Zeitsteuerungen verwendet werden. Dies trifft auch auf die vorhergehende Erklärung in Verbindung mit den anderen Stellenverschiebungsregistern zu.

Falls keine Stellenverschiebung oder kein erneuter Umlauf der gespeicherten Angaben gewünscht wird, d. h., wenn lediglich das Register gelöscht werden soll mit oder ohne Entnahme der darin gespeicherten Angaben, braucht keine der Sammelleitungen 164, 166 oder 168 zur Zeit der Erregung der Kondensatorentnahme-Sammelleitung 160 erregt zu werden. Die Ausgänge an den Klemmen 2 (s. Linie E in Fig. 17) zeigen dann an, ob eine duale »Null« oder »Eins« in einer bestimmten Stufe gespeichert ist. Der »Ausgang 1« jeder Stufe von Fig. 15 dient zur Anzeige des leitenden Zustandes jedes Triggerkreises 152 zu jeder gewünschten Zeit und zeigt daher auch, mindestens bis der Triggerkreis gelöscht ist, an, ob eine duate »Null« oder »Eins« in einer Stufe gespeichert war.

Die gewünschten erhöhten Potentiale oder Impulse auf den Sammelleitungen 158,160,164,166 und 168 können in bekannter Weise von Impulserzeugern (nicht gezeigt) abgeleitet werden. Wenn diese Impulserzeuger regelmäßig wiederkehrende Impulse erzeugen, können ihre Ausgänge nach Wunsch und in bekannter Weise durch Gates geschaltet werden, um einen oder mehrere Steuerimpulse zur Anlegung zu den richtigen Zeiten an die Sammelleitungen zu erzeugen. Vorzugsweise ist die Arbeitsweise dieser Impulsgeneratoren synchronisiert, z. B. durch eine Synchronisierungsleitung.

Das Stellenverschiebungsregister gemäß Fig. 15 kann ringförmig geschaltet werden, d. h. durch Verbindung von Stufe N+i mit Stufe N—i. Eine solche Arbeitsweise ist vorteilhaft, um Ziffern, die sonst an einem Ende des Registers hinausgeschoben würden, während der Verschiebung durch ihre Einführung am anderen Ende des Registers zurückzuhalten. Eine solche Operativ- wird allgemein ein »Endübertrag« genannt.

Außerdem kann das Register gemäß Fig. 15 als Kommutator entweder mit oder ohne die erwähnte Ringschaltung verwendet werden. Wenn .z. B. die Rechtsverschiebungsleitung 164 ständig erregt ist und ein Eingangsimpuls zu einer willkürlichen Zeit in Stufe N—i durch deren Eingangsklemme 154 eingeführt wird, wird dieser aufeinanderfolgende Ausgangsimpulse am »Ausgang 1« (und »Ausgang 2«) von aufeinanderfolgenden Stufen erzeugen, wenn die

ίο Lösch- und Entnahmeimpulse nacheinander an alle Stufen gleichzeitig angelegt werden. Eine ähnliche Operation in umgekehrter Richtung kann erfolgen durch die ständige Erregung der Linksverschiebungsleitung 166 und die Anlegung des Anfangsimpulses an Eingangsklemme 154 von Stufe N+i.

Die Erfindung ist nicht nur auf die Arbeitsweise des Stellenverschiebungsregisters mit einzelnen getrennten Eingangsimpulsen beschränkt, sondern umfaßt auch Eingänge aus mehreren Quellen, deren Arbeitsweise mit den die verschiedenen Speicherleitungen speisenden Impulserzeugern synchronisiert ist.

In den beschriebenen Stromkreisen ist ein Kondensator als Energiespeicherelement vorgesehen, und ein Widerstand stellt die Belastung des Kondensators dar.

Es können jedoch auch eine Induktanz, eine mit einem Kondensator in Reihe geschaltete Induktanz, eine Verzögerungsleitung oder andere Schaltungen mit nichtlinearen Elementen, z. B. Dioden, zur Erzielung der entsprechenden Dämpfungs- oder Ladungskennlinien als Energiespeicherelemente verwendet werden.

Ein Energiespeicherkreis unter Verwendung einer Induktanz 190 als Energiespeicher ist in Fig. 18 gezeigt. Der Impulsgenerator 192 erzeugt Stromimpulse an Stelle von Spannungsimpulsen. Da im übrigen die Arbeitsweise dieser Anordnung ähnlich der oben beschriebenen ist, braucht dieser Stromkreis nicht näher beschrieben zu werden.

Ein anderer Energiespeicherkreis ist in Fig. 19 dargestellt. Als Energiespeicher verwendet er ein Impulsverzögerungsnetzwerk 194, dessen Impedanz 196 in der Größe gleich ihrer charakteristischen Impedanz Z₀ ist. Die Eingangsimpedanz 198 (welche z.B. die innere Impedanz des Eingangsimpulserzeugers 200 sein kann) ist auch gleich Z₀ ebenso wie die Ausgangs- oder Belastungsimpedanz 202. Wenn die Antriebsquelle in Form des Impulsgenerators 204 einen Ausgangsimpuls der Größe V erzeugt, verändert sich das Potential am Diodenverbindungspunkt um V 12 und bleibt auf diesem Wert stehen, bis der Ausgangsimpuls vom Generator 204 endet. Während dieser Zeit wird das Impulsverzögerungsnetzwerk 194 aufgeladen und bleibt geladen. Kein verzögerter Impuls wird zum Diodenverbindungspunkt zurückgeworfen, da das Netzwerk 194 mit seiner charakteristischen Impedanz Z₀ abgeschlossen ist. Wenn danach der Impulsausgang vom Generator 204 endet, wird die im Netzwerk 194 gespeicherte Energie zu der Ausgangsimpedanz 202 geleitet, wo die Ausgangsspannung VIA. beträgt.

In dem in Fig. 19 gezeigten Stromkreis muß die Spannung des Eingangs vom Impulserzeuger200 während der Aufladezeit konstant bleiben. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt werden kann, kann die Impedanz 196 weggelassen werden, wodurch das Impulsverzögerungsnetzwerk 194 offen ist. Dann wird ein verzögerter Impuls zum Dioden Verbindungspunkt zu einer Zeit reflektiert, die durch die Elemente des Impulsverzöge rungsnetzwerks festgelegt ist, und erhöht wiederum das Potential des Diodenverbindungspunktes auf VI2, und das Impulsnetzwerk bleibt aufgeladen. Wenn danach der Impulsausgang vom Erzeuger 204 endet, wird die

im Impulsnetzwerk 194 gespeicherte Energie wieder zu der Ausgangsimpedanz 202 geleitet. Jetzt beträgt jedoch die Größe der Ausgangsspannung V12, und die Impulsdauer ist zweimal so lang wie im Stromkreis von Fig. 19, der die Impedanz 196 enthält.

Es ist nicht erforderlich, daß die Eingangsimpedanz 198 und die Ausgangsimpedanz 202 gleich der charakteristischen Impedanz Z₀ des Impulsverzögerungsnetzwerks sind. Ihre Werte können so eingestellt werden, daß jede gewünschte Arbeitsweise erzielt wird. Die Schaltelemente des Impulsnetzwerks 194 müssen so gewählt werden, daß eine Verzögerung entsteht, die nicht größer als die Zeitdauer des Ausgangsimpulses vom Generator 204 ist.

Wie ebenfalls oben erwähnt, kann der Belastungskreis etwas anderes als ein Widerstand sein. Die Belastung kann z. B. aus einem Inipulsformcrnetzwerk eines beliebigen Typs bestehen, das in Kombination mit dem Energiespeicherclcment die gewünschte Impulsform am Ausgang erzeugt. Ein solcher Stromkreis ist in Fig. 20 dargestellt, wo der Kondensator 36 wiederum als Energiespeicher verwendet wird, jedoch jetzt die Belastung aus der Parallelschaltung von Diode 206 und Induktanz 205 besteht. Wenn die Diode 206 richtig gepolt ist, wird ein Ausgangsimpuls mit einem steilen Spannungsanstieg über der Induktanz 205 erzeugt. Dieser Impuls fällt dann ab mit einer Geschwindigkeit, die durch die Reihenresonanzfrequenz der LC-Kombination bestimmt wird, und die Diode 206 nimmt die gespeicherte Energie auf, wenn die angestoßene Schwingung die Polarität wechselt.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Schiebespeicher mit aus bistabilen Kippkreisen bestehenden Stufen, deren Schaltzustand über von Schiebeimpulsen gesteuerte Schalter auf einen als Zwischenspeicher verwendeten Energiespeicher, z. B. Kondensator, und danach vom Zwischenspeicher auf die nächstfolgende Stufe des Schiebespeichers übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die in bekannter Weise einpolig mit einer Schiebeimpulsquelle verbundenen Energiespeicher, z. B. Kondensatoren, mit ihrem zweiten Anschluß über zwei Schalter mit der betreffenden und der folgenden Stufe verbunden sind und daß die den Schaltern zugeführten Potentiale und die Amplitude der Schiebeimpulse derart aufeinander abgestimmt sind, daß sich der Energiespeicher (C_R, C_L, 162) bei einem bestimmten der beiden stabilen Schaltzustände einer Stufe über den einen Schalter (66,62; 168) während der Dauer eines Schiebeimpulses (Leitung 70, 72, 160) auflädt und sich nach dem Ende des Schiebeimpulses über den anderen Schalter (76, 74, 188) auf den Eingangskreis (7?, S) der in der gewünschten Schieberichtung folgenden Stufe entlädt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je Stufe eine Kapazität (C^ bzw. C\) und zwei Dioden (66, 67 bzw. 62, 74) vorgesehen sind, die nur einen der beiden stabilen Zustände, vorzugsweise den »EIN«-Zustand, übertragen und alle Stufen durch Löschimpulse (Leitung 68) in den anderen stabilen, vorzugsweise den »AUS«-Zustand, zurückgestellt werden.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je Stufe eine Kapazität (C^bzw. C]) und zwei Dioden (66, 76 bzw. 62, 74) zur Übertragung des »AUS«- und eine Kapazität (C^' bzw. C_L') und zwei Dioden (66', 76' bzw. 62', 74') zur Übertragung des »EIN«-Zustandes vorgesehen sind.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Stufe für jede

no Schieberichtung und für jeden zu übertragenden Schaltzustand eine Kapazität und zwei Dioden (z. B. C^ und 66, 67 für die Rechtsverschiebung des »EIN«-Zustandes) vorgesehen sind.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Stufe für jeden zu übertragenden Schaltzustand eine Kapazität und zwei Dioden vorgesehen sind und der Eingangskreis jeder Stufe über drei »UND«-Schaltungen (150) wahlweise mit dem Energiespeicher der gleichen Stufe, der in der einen Schieberichtung folgenden oder der in der entgegengesetzten Schieberichtung folgenden Stufe verbunden wird.

6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen ringförmig miteinander verbunden sind.

7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabilen Kippkreise aus einem Paar Vakuumröhren bestehen.

8. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die bistabilen Kippkreise aus regenerativen Transistorverstärkern (116) bestehen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 580 771;

»High Speed Computing Devices«,* McGraw-Hill Book Comp., New York, 1950, S. 297;

»Electronics«, 1949, Dezember, S. 186, 188, 190 und 192;

»Electronic Engineering«, Dezember 1950, S. 492 bis 498.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 908 421.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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