DE1085701B - Magnetisches Schieberegister - Google Patents

Description

BIBLIOTHEK DES DEUTSCHEN PATENTAMTES

S 54375IX/42 m

ANMELDETAG: 19.JULI1957

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 21. JULI 1960

Es ist bekannt, Schieberegister mit Magnetkernen aufzubauen, deren Hystereseschleife annähernd rechteckig ist. Die in solchen Registern enthaltenen Daten werden durch die positive oder negative Remanenz der Magnetkerne dargestellt. Im allgemeinen bestehen gespeicherte Nachrichten, Ziffern usw. aus mehreren Informationseinheiten. Um in einem Schieberegister die in einem Kern gespeicherte Informationseinheit zu verschieben, ist es erforderlich, den jeweiligen Wert der Remanenz dieses Kernes auf den in der Schieberichtung nächsten Kern zu übertragen. Und zwar wird der Kern, von dem aus die Informationseinheit verschoben werden soll, durch einen Schiebeimpuls, der über eine eigene Schiebeleitung zugeführt wird, in einen Punkt bestimmter Remanenz gebracht. Befand sich der Kern vorher in dem Punkt entgegengesetzter Remanenz, dann wird in den Kernwicklungen durch die Ummagnetisierung eine Spannung induziert. Im Fall gleicher Remanenz tritt praktisch keine Spannung auf. Im allgemeinen besitzt jeder Kern eine Eingangswicklung, eine Ausgangswicklung und eine Schiebewicklung. Die Ausgangswicklung eines jeden Kernes ist mit der Eingangswicklung des nächsten Kernes gekoppelt. Die in der Ausgangswicklung induzierte Spannung verursacht einen Strom in der Eingangswicklung des nächsten Kernes, wodurch dieser in die Sättigung gesteuert wird. Um eine Überschneidung des Schiebeimpulses mit dem übertragenen Impuls zu vermeiden, darf der übertragene Impuls am nächsten Kern erst dann wirksam werden, wenn in diesem der Schiebeimpuls bereits abgeklungen ist. Der übertragene Impuls muß also verzögert werden. Diese Verzögerung kann auf verschiedene Art, z. B. mit Laufzeitgliedern oder unter Verwendung eines phasenverschoben gesteuerten Zwischenkernes, erreicht werden.

Im allgemeinen werden Schieberegister für nur eine Richtung aufgebaut. Es sind jedoch auch Schieberegister bekannt, die gespeicherte Daten in zwei entgegengesetzten Richtungen verschieben. Im folgenden sollen sie als Rechts-Links-Schieberegister bezeichnet werden.

Im Prinzip bestehen Rechts- und Links-Schieberegister aus zwei Schieberegistern für je eine Richtung, wobei jedoch die einzelnen Speicherkerne doppelt ausgenutzt werden. Das zusätzlich auftretende Problem ist aber das Sperren bzw. öffnen je einer S chieberichtung.

Bekannt geworden ist ein magnetisches Rechts-Links-Schieberegister, bei dem das Sperren bzw. öffnen einer Schieberichtung durch entsprechende Vorspannung von Dioden erreicht wird. Die der nicht gewünschten Richtung zugeordneten Ausgangswicklungen sind über Dioden kurzgeschlossen. In der gewünschten Schieberichtung werden die zugehörigen Magnetisches Schieberegister

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München, München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dipl.-Phys. Rudolf Buser, München, ist als Erfinder genannt worden

ao Dioden entsprechend vorgespannt, der Kurzschluß also aufgehoben, und der in der Ausgangswicklung auftretende Impuls wird auf die Eingangswicklung des nächsten Kernes übertragen. Die bei dieser Schaltung im Übertragungsweg zwischen den Magnetkernen liegenden Strombegrenzungswiderstände und Dioden verbrauchen naturgemäß Energie. Außerdem wird ein großer Teil der Ummagnetisierungsenergie durch den Kurzschluß der Ausgangswicklung in Form von Kurzschlußstrom vernichtet. Es muß also stets durch Anlegen entsprechend hoher Schiebeimpulse für einen genügend hohen Wert der Ausgangsimpulse gesorgt werden, um mit Sicherheit den nächsten Kern bis zur Sättigung aussteuern zu können.

Das magnetische Schieberegister für Rechts- und Linksverschiebung gemäß der Erfindung ist so aufgebaut, daß jeder Kern für jede Schieberichtung mit einem aktiven Schaltelement (Transistor, Elektronenröhre) gekoppelt ist. Außerdem sind sowohl die Schaltelemente der einen Schieberichtung als auch die der anderen einem Steuerorgan zugeordnet, und die Schieberichtung wird durch öffnen der aktiven Schaltelemente der einen Richtung bei gleichzeitigem Sperren der aktiven Schaltelemente der anderen Richtung bestimmt. Ein Impuls von der Ausgangswicklung eines Kernes kann nur dann zur Eingangswicklung des folgenden Kernes, sei es nach links oder rechts, gelangen, wenn das zugehörige aktive Schaltelement durch eine entsprechende Spannung an seiner Steuerelektrode geöffnet ist. Die aktiven Schaltelemente wirken also hier in erster Linie als Schalter. Außerdem tritt aber gleichzeitig eine Verstärkung der Impulse ein, so daß eventuell auftretende Verluste, z. B. durch Verzögerungsglieder, schon innerhalb des Übertragungsweges von einem Kern zum nächsten kompensiert werden

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und der folgende Kern sicher bis zur Sättigung ausgesteuert wird. Bei dieser Schaltungsanordnung wird keine Energie in den der nicht gewünschten Richtung zugeordneten Schaltelementen verbraucht, wie dies in der bekannten Schaltungsanordnung der Fall ist. Außerdem erfolgt die Steuerung der aktiven Schaltelemente in der gewünschten Richtung fast leistungslos, so daß man mit wesentlich kleineren Schiebeimpulsen auskommt. Dies macht sich besonders bemerkbar beim Aufbau längerer Schieberegister.

An Hand der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele werden der Aufbau und die Wirkungsweise eines magnetischen Schieberegisters nach der Erfindung erläutert.

In Fig. 1 ist ein Teil eines magnetischen Schieberegisters gemäß der Erfindung unter Verwendung von Transistoren als aktive Schaltelemente dargestellt. Die Transistoren sind in Emitterschaltung geschaltet, und ihre Kollektorzuleitungen sind, ebenso wie die Basiszuleitungen, als Kernwicklungen ausgebildet. Durch diese Art der Schaltung tritt eine Rückkopplungswirkung ein, die eine Verstärkung der in der Basiswicklung induzierten Spannung bewirkt. Das Schieberegister ist aufgebaut aus den Kernen Kn, Kn+1, Kn+2 usw., den Transistoren TrI bis 7V6 usw., einer bistabilen Kippstufe FF und Verzögerungsgliedern V zwischen den einzelnen Kernen. Jeder der Magnetkerne besitzt sieben Wicklungen. Wicklung Wl ist jeweils Schiebewicklung, Wicklungen W2 und WZ sind Ausgangs- und Rückkopplungswicklungen für Linksverschiebung, Wicklungen W 5 und W 6 Ausgangs- und Rückkopplungswicklung für Rechtsverschiebung, die Wicklungen Wi und W 7 bilden die Eingangswicklungen für Links- und Rechtsverschiebung. Die Kollektor-Spannung— Uc, z.B. für den TransistorTr2, liegt an dem einen Ende der Eingangswicklung Wi des Kernes Kn+1 und wird über diese Eingangswicklung Wi, das Verzögerungsglied V und über die Rückkopplungswicklung W6 des Kernes Kn dem Kollektor des Transistors 7Y2 zugeführt. Bei dem dargestellten Schieberegister wird die nötige Verzögerung durch besondere Verzögerungsglieder V zwischen den Kernen erreicht. Jeder Verschiebungsrichtung ist zwischen zwei Kernen ein Verzögerungsglied zugeordnet. Soll nun z. B. eine im Kern Kn gespeicherte Eins zum Kern Xm+1 weiterverschoben werden, dann wird die bistabile Kippstufe FF so gesteuert, daß die Transistoren TrT., Tri, 7Y6 usw. geöffnet, die Transistoren TrI, Tr2, TrS aber gesperrt sind. Ist die Ziffer Eins in Form positiver Remanenz gespeichert und ist der Schiebeimpuls negativ, dann führt dieser den Magnetkern Kn in die negative Remanenzlage über. Durch die Ummagnetisierung des Kernes werden in den Wicklungen Spannungen induziert. Die in der Wicklung WS des Kernes Kn induzierte Spannung steuert den Transistor Tr2. Der Impuls wird in diesem Transistor 7V2 verstärkt und über das Verzögerungsglied V der Eingangswicklung W4 des Kernes Kn+1 zugeführt. Die in den Wicklungen W2 und W3 induzierten Spannungen können keinen Stromfluß zum Kern Kn-1 verursachen, da der Transistor Tr 1 gesperrt, d. h. so vorgespannt ist, daß der in der Wicklung W 2 induzierte Impuls den Transistor nicht zu öffnen vermag. Die in den Wicklungen WA und Wl induzierten Spannungen können ebenfalls keinen Stromfluß verur-Sachen, da ein solcher Strom entgegen der Sperrichtung des zugehörigen Transistors fließen müßte. Durch das Verzögerungsglied V zwischen der Wicklung W 6 des Kernes Kn und der Wicklung Wi. des Kernes Kn+1 wird erreicht, daß der übertragene Impuls erst dann in der Wicklung Wi des Kernes Kn+1 wirksam wird, wenn der Schiebeimpuls in der Wicklung Wl dieses Kernes abgeklungen ist. Infolge des negativen Schiebeimpulses befindet sich der Kern Kn+l im Punkt negativer Remanenz und wird durch den in Wicklung Wi wirksamen Impuls in den Punkt positiver Remanenz gesteuert. Die Ziffer Eins ist also nunmehr vom Kern Kn zum Kern Kn+1 übertragen worden. Soll eine Information in dem gleichen Schieberegister nach links verschoben werden, dann werden nur durch Umsteuerung der bistabilen Kippstufe FF entsprechend die Transistoren TrI, Tr3, Tr5 usw. geöffnet und die Transistoren Tr 2, Tr i, Tr 6 usw. gesperrt. Die Übertragung einer Informationseinheit erfolgt dann genauso, wie oben dargelegt.

In dem magnetischen Schieberegister der Fig. 2 sind die Transistoren in an sich bekannter Weise so geschaltet, daß bei jedem Kern für jede Verschieberichtung ein und dieselbe Wicklung als Eingangs- und Ausgangswicklung verwendet werden kann, da die Phasenumkehr des als Verstärkerelement verwendeten Transistors ausgenutzt wird. Das Schieberegister besteht ebenfalls aus -den Kernen Kn, Kn+l, Kn+2 usw., den Transistoren TrI bis 7Y6 usw., den Kopplungskondensatoren C1 bis C 6 usw., Verzögerungsgliedern V und einer bistabilen Kippstufe FF. Auf jedem Magnetkern sind nur drei Wicklungen aufgebracht, und zwar die Schiebewicklung JFIl, die Eingangs- und Ausgangswicklung fürRechstverschiebung W12 und die Eingangs- und Ausgangswicklung für Linksverschiebung W13. Die Ankopplung der z. B. in der Wicklung W12 des Kernes Kn induzierten Spannung an den Transistor TrI erfolgt über den Kopplungskondensator C 2. Eine Rückkopplungswicklung entfällt bei dieser Art der Schaltung, und jede Eingangswicklung ist zugleich Ausgangswicklung. Es werden dadurch bei jedem Kern für jede Verschieberichtung zwei Wicklungen eingespart. Die Übertragung einer Informationseinheit vom Kern Kn zum Kern Kn+l erfolgt, wie an Hand der Fig. 1 beschrieben. Der einzige Unterschied der beiden Schaltungen ist, daß die Ausgangsspannung statt über eine eigene Basiswicklung über einen Kopplungskondensator der Basis der Transistoren zugeführt wird.

Fig. 3 stellt ein Schieberegister dar, bei dem an Stelle von Verzögerungsgliedern Zwischenkerne ZK verwendet werden. Die Ankopplung der Transistoren entspricht der Anordnung nach Fig. 2. Die Übertragung einer Informationseinheit z. B. vom Kern Kn zum Kern .Kw+1 geschieht folgendermaßen: Durch die bistabile Kippstufe FF werden die Transistoren für Rechtsverschiebung Tr2, Tr 12, Tr i, TrIi geöffnet. Über die Zuleitung Pl wird ein Schiebeimpuls angelegt. Ist z. B. im Kern Kn eine Ziffer 1 in Form positiver Remanenz gespeichert und ist der Schiebeimpuls ein genügend hoher negativer Impuls, dann wird dieser Kern in die negative Remanenzlage übergeführt. In den Wicklungen W12 und W13 des Kernes Kn werden Spannungen induziert, die der Ummagnetisierung des Kernes entsprechen. Die Spannung an Wicklung JF12 steuert über den Kondensator C 2 den zu diesem Kern für Rechtsverschiebung gehörigen Transistor Tr 2. In dem Transistor Tr2 wird der Impuls verstärkt, und über die Wicklung W12 wird der Zwischenkern ZKn in die positive Remanenzlage gebracht. Die in Wicklung W13 des Kernes Kn induzierte Spannung wird über den Kondensator C1 auf die Basiselektrode des Transistors für Linksverschiebung Tr 1 gegeben. Da dieser Transistor aber durch die Steuerung der bistabilen Kippstufe FF gesperrt

ist, erfolgt keine Übertragung des Impulses nach links. Durch Anlegen eines zweiten phasenverschobenen Impulses an die Schiebeleitung P2 wird nun der Zwischenkern ZKn, ebenso wie vorher der Kern Kn, in die negative Remanenzlage übergeführt, und die Übertragung eines Impulses zur Speicherung der Informationseinheit im Kern Kn+1 erfolgt über den Transistor Tr 12 analog wie bei der Übertragung vom Kern Kn zum Zwischenkern ZKn. Auf diese Weise werden alle sonst nötigen Verzögerungsglieder eingespart.

Ein magnetisches Schieberegister unter Verwendung von Zwischenkernen und Einsparung von Verzögerungsgliedern läßt sich natürlich ebenso mit Kernen aufbauen, wie sie in der Schaltung der Fig. 1 verwendet sind. Seine Funktion ist aber im wesentlichen die gleiche wie die des magnetischen Schieberegisters der Fig. 3.

Schieberegister gemäß der Erfindung lassen sich genauso mit Elektronenröhren als aktive Schaltelemente aufbauen. Ihre Funktion ist die gleiche wie die der mit Transistoren aufgebauten Schaltungen.

Als Steuerorgane zur Steuerung der aktiven Schaltelemente sind prinzipiell alle Anordnungen möglich, die wahlweise gleichzeitig an zwei Ausgängen zwei verschiedene umsteuerbare Spannungen liefern. Die eine Spannung dient dem Sperren der aktiven Schaltelemente der nicht gewünschten Verschieberichtung, die andere dem öffnen der aktiven Schaltelemente der gewünschten Schieherichtung. Vorzugsweise wurden dafür in den Schaltungen der Fig. 1 bis 3 bistabile Kippstufen (Flip-Flop) angewandt. Werden hingegen an beide Eingänge Sperrspannungen für die aktiven Schaltelemente angelegt, dann kann mit einem einzigen Schiebeimpuls der Inhalt des Schieberegisters gelöscht werden, da keiner der Ausgangsimpulse auf einen Nachbarkern übertragen wird.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Magnetisches Schieberegister unter Verwendung von Magnetkernen mit annähernd rechteckiger Hystereseschleife zur wahlweisen Rechts- oder Links verschiebung von gespeicherten binärcodierten Daten, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kern (Kn) für jede Schieberichtung mit einem aktiven Schaltelement (Tr) gekoppelt ist und sowohl die Schaltelemente der einen Schieberichtung als auch die der anderen einem Steuerorgan, z. B. einer steuernden Kippstufe (FF), derart zugeordnet sind, daß die Schieberichtung durch Öffnen der aktiven Schaltelemente der einen Richtung und gleichzeitiges Sperren der aktiven Schaltelemente der anderen Richtung bestimmt wird.

2. Magnetische Schieberegister nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Transistoren als aktive Schaltelemente verwendet werden.

3. Magnetische Schieberegister nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren in Emitterschaltung geschaltet sind und ihre Kollektorzuleitungen zur Verstärkung der Induktionswirkung als Kernwicklung ausgebildet sind.

4. Magnetisches Schieberegister nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren in an sich bekannter Weise in Emitterschaltung betrieben werden und bei jedem Kern für jede Verschieberichtung ein und dieselbe Wicklung als Eingangs- und Ausgangswicklung verwendet wird (Fig. 2).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 930242;
deutsche Patentanmeldung 14652 Villa/21a³ (bekanntgemacht am 28. 8. 1952);

Proc. of the IRE, July 1954, S. 1152 bis 1159.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen