DE1097724B - Steuerschaltung fuer die Signaluebertragung in elektronischen Rechenmaschinen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung für die Signalübertragung in elektronischen Rechenmaschinen, bei denen neben Elektronenventilen oder Dioden eine Uhr oder eine synchronisierende elektrische Impulsquelle als zusätzlicher Informationskanal vorhanden ist.

Ziffernrechner verwenden ein System einer sogenannten logischen Schaltungsanordnung, durch die der Fluß der Nachricht bei synchronisierten Intervallen auftritt, die durch ein Signal von einem Bezugselement angezeigt werden. Dieses Signal wird als »Uhroder Steuerimpuls« bezeichnet. Anders ausgedrückt, ermöglicht der Uhrimpuls die Ablesung der verschiedenen Quellen der Nachricht gleichzeitig durch den gesamten Rechner.

Bei der praktischen Konstruktion stellt die Zuverlässigkeit eines Rechners einen überragenden Faktor dar. Es ist erforderlich, daß das logische System keine Verwirrung bei den Quellen der Nachricht verursacht, während der Uhrimpuls ermöglicht, daß die Nachricht von der Quelle zu dem logischen System fließt.

Soweit der Rechner eine beträchtliche Anzahl Elektronenbauteile verwendet, von denen einige wärmeempfindlich sind (z. B. Germaniumdioden), sind der Energieverbrauch und die Wärmeübertragung wesentliche Faktoren, die auf einem Minimum gehalten werden müssen.

Eine logische Schaltungsanordnung kann als ein Netzwerk von Bauteilen betrachtet werden, die gemeinsam auf eine Impulsnachricht ansprechen, die von einer Mehrzahl Quellen, beispielsweise Flip-Flop-Schaltungen, elektronischen Speichervorrichtungen, Oszillatoren usw., empfangen wird und an seinem Ausgang eine Nachricht liefert, welche die verschiedenen Funktionen seines Eingangs widerspiegelt.

Bei den bekannten S teuer schaltungen wird die Synchronisierquelle in derselben Weise wie eine andere Informationsquelle verwendet. Es ergibt sich dann ein beträchtlicher Strom durch den Belastungswiderstand, falls irgendeine der Informationsquellen ein Signal liefert. Auch bei Rückspannung der Dioden tritt ein begrenzter Leitvorgang infolge ihrer begrenzten Impedanz auf. Falls die Uhrsynchronisierquelle mit einem Gitter einer Mehrgitterröhre verbunden ist und die Informationsquelle an ein anderes Gitter angeschlossen ist, sind außer der Mehrgitterröhre Gitterspannungsquellen erforderlich, um zu gewährleisten, daß die Röhre nicht leitet, falls nicht beide Gitter Signale empfangen.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Steuerschaltung der obigen Art, die unter Vermeidung der erwähnten Nachteile einfacheren Aufbau hat, wirtschaftlicher arbeitet und bei der Erzielung der Synchronisation vermeidet, daß unabhängig von den von der Größe der Informationsquelle Steuerschaltung für die Signalübertragung in elektronischen Rechenmaschinen

Anmelder:

North American Aviation, Inc.,
Los Angeles, Calif. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Rüschke, Berlin-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,
München 27, Pienzenauer Str. 2, Patentanwälte

Cravens L. Wanlass, Whittier, Calif. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

empfangenen Spannungen kein Strom durch den Belastungswiderstand fließt, bis dies durch die Synchronisierquelle zugelassen wird.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Uhr an der Ausgangsseite des Elektronenventils angeordnet und das Elektronenventil so rückgespannt ist, daß Leitung elektrischer Signale durch die Elektronenventile nur während der von der Uhr gelieferten Impulsintervalle zugelassen wird. Falls jedes Elektronenventil wenigstens eine Anode, eine Kathode und eine Steuerelektrode hat, wird die Uhrimpulsquelle in den Kathodenkreis geschaltet, und die Steuerelektrode des Elektronenventils nimmt die durchzulassende Information auf. Der Ausgang von wenigstens einem der Elektronenventile kann von einer Diode aufgenommen werden, und der Ausgang der Diode ist dann in einen Stromkreis mit der elektrischen Impulsquelle geschaltet, so daß die Dioden den Durchgang des Ausgangs nur während der von der elektrischen Impulsquelle gelieferten Impulsintervalle gestatten. Die elektrische Impulsquelle kann mit einer gemeinsamen Verbindung der genannten Dioden durch einlmpedanzelement verbunden sein, so daß die Dioden nur während Impulsintervallen leiten. Dabei kann eine gleichartige Elektrode jeder Diode an die gemeinsame Verbindung angeschlossen werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Steuerschaltung nach der Erfindung dargestellt.

Flip-Flop-Schaltungen 1, 2 und 3 (die auch als bistabile Multivibratoren bekannt sind) sind über Integrationsschaltungen 4, 5 und 6 an das Gitter von Elektronenventilen oder -röhren 7, 8 bzw. 9 zwecks

009 699/253

Steuerung des Gitters angeschlossen. Diese Röhren werden als Kathodenverstärker mit einer Anodenspeisespannung B+ von beispielsweise 250 Volt betrieben. Der Ausgang wird an den Kathodenwiderständen 10, 11 und 12 abgenommen. Die Anoden der Dioden 13 und 14 sind mit den Kathoden der Röhren 7 und 8 verbunden, und die Kathoden dieser Dioden sind gemeinsam an einen Punkt 15 zusammen mit der Kathode der Ausgangsdiode 16 und dem Widerstand 17 geschaltet. Die Anode der Diode 18 ist mit der Kathode der Röhre 9 verbunden. Die Kathode der Diode 18 ist zusammen mit dem Widerstand 20 und der Kathode der Ausgangsdiode 21 an den gemeinsamen Punkt 19 angeschlossen. Die Anoden der Ausgangsdioden 16 und 21 sind an einen gemeinsamen Punkt 22 zusammen mit dem Widerstand 23 und dem Kondensator 24 angeschlossen. Die andere Seite des Kondensators 24 liegt an dem gemeinsamen Punkt 25 zusammen mit dem Widerstand 26 und der Kathode der Diode 27. Die Anode der Diode 27 ist mit der Flip-Flop-Schaltung 28 verbunden.

Die Impulsnachricht wird durch die Kathodenverstärker und die Dioden durch negative Uhrimpulse von einer Einzelquelle 33 getastet, die zwischen alle Kathodenwiderstände 10, 11, 12, Widerstände 17, 20 und eine sekundäre Speisespannung 34 (5+) von beispielsweise 80 Volt geschaltet ist. Widerstände 23 und 26 sind mit Spannungsquellen 29 und 30 verbunden. Es können auch andere Elektronenröhren außer den Triodenvakuumröhren verwendet werden. Desgleichen sind Transistorschaltungen mit Vorteil anzuwenden. Wesentlich ist die Trennung der Belastung von der Spannungsquelle und Leitung durch die Elektronenröhre gemäß ihrem Steuerelement nur während der Uhrimpulsintervalle.

Die dargestellte logische Schaltungsanordnung hat binäre Form, d. h., sie rechnet unter Verwendung von nur zwei Nachrichtenzuständen. Jede Flip-Flop-Schaltung 1, 2 und 3 kann Nachricht von einer äußeren Quelle erhalten haben und kann einen hohen oder niedrigen Spannungsausgang liefern. Es wird in willkürlicher Weise angenommen, daß die beiden stabilen Zustände der Flip-Flop-Schaltungen »richtig« und »falsch« sind und daß der Ausgang der Flip-Flop-Schaltung, der den falschen Zustand repräsentiert, eine hohe Spannung von 80 Volt und der den richtigen Zustand darstellende Ausgang eine niedrige Spannung von 60 Volt ist. Die Dioden 13 und 14 haben eine sogenannte »Und«-Form. Wenn man annimmt, daß sich die Flip-Flop-Schaltung 1 in dem falschen Zustand befindet, hat ihr Ausgang hohe Spannung. Dadurch wird bewirkt, daß sich das Gitter der Röhre 7 auf dem hohen Potential befindet. Jedoch wird die Röhre 7 so betätigt, daß sie erst leitend wird, wenn ein negativer Uhrimpuls an ihrer Kathode über den Widerstand 10 empfangen wird. Wenn der Uhrimpuls auftritt, leitet die Röhre 7, und ihre Kathode nimmt ein Potential an, das gleich dem Gitterpotential ist. Wenn das Gitterpotential hoch, d. h. 80 Volt, ist, erhält die Kathode 80 Volt. Wenn das Gitterpotential niedrig, d. h. 60 Volt, ist, erhält die Kathode 60 Volt. Deshalb wird die Ziffernnachricht, die in von einer Flip-Flop-Schaltung erhaltenen Spannungspegeln ausgedrückt ist, von einem Gitter auf die Kathode der Röhre übertragen. Dieses Übertragen oder »Durchschlüsseln« tritt nur während der Uhrimpulsintervalle auf.

Wenn die Flip-Flop-Schaltungen 1 und 2 »richtig« markieren, haben die Kathoden beider Röhren 60 Volt, und der Punkt 15 erhält 60 Volt. Wenn beide Flip-Flop-Schaltungen »falsch« markieren, erhalten die Kathoden beider Röhren 80 Volt, und der Punkt 15 erhält 80 Volt, d, h. den falschen Wert. Wenn eine Flip-Flop-Schaltung »richtig« und die andere »falsch« markiert, nimmt der Punkt 15 das höhere Potential an. Die obige Beschreibung ist die Logik einer sogenannten »UtKk-Schaltung, bei der der Punkt 15 nur »richtig« registriert, wenn beide Flip-Flop-Schaltungen 1 und 2 »richtig« markieren.

Ein wesentliches Merkmal der Arbeitsweise besteht darin, daß die Röhren 7 und 8 und die Dioden 13 und 14 nur während der Uhrimpulsintervalle leiten. Infolgedessen wird der Energieverbrauch herabgesetzt, wenn aufeinanderfolgende Uhrimpulse in Abstand voneinander verlaufen und kurze Dauer haben. Bevor der Uhrimpuls auftritt, liegt keine Belastung an den Dioden, und außerdem sind sie im nichtleitenden Zustand. Durch diese Maßnahme wird die Zuverlässigkeit erhöht, und der Rückwärtswiderstand einer besonderen Diode kann sich auf einen Bruchteil seines ursprünglichen Wertes vermindern, ohne eine Fehlfunktion in dem Rechner zu bewirken. Auch arbeiten die logischen Schaltungen, wenn in dieser Weise gearbeitet wird, unabhängig von Änderungen der Speisespannung.

In ähnlicher Weise wie die Dioden 13 und 14 ist die Diode 18 mit einem Kathodenverstärker verbunden. Wenn ein negativer Uhrimpuls über den Widerstand 20 aufgenommen wird und sich die Flip-Flop-Schaltung 3 in einem »falschen« Zustand oder Zustand hoher Spannung befindet, wird die Kathodenspannung der Röhre gleich der Gitterspannung, die Diode 18 leitet, und das Potential des Punktes 19 wird gleich der Kathodenspannung der Röhre 9.

Die Spannungsquelle 29 hat das gleiche Potential wie das hohe Ausgangspotential der Flip-Flop-Schaltungen, d. h. 80 Volt. Strom fließt in dem Widerstand 23, und der Punkt 22 erhält immer dann niedriges Potential, wenn ein Uhrimpuls über die Widerstände 17 und 20 erhalten wird, und entweder der Punkt 15 oder der Punkt 19 ist »richtig«, d. h. auf dem niedrigeren Potential.

Dies kann man auch so ausdrücken, daß der Punkt 22 immer das Potential des Punktes 15 oder 19 annimmt, welches das niedrigere ist. Wenn beide Punkte hohes Potential haben, fließt kein Strom durch den Widerstand 23. Der Kondensator 24 nimmt keinen negativen Impuls auf, und das Potential des Punktes 25 bleibt ungeändert. Die am Ende befindliche Diode 27 wird von der Spannungsquelle 30 in einen nichtleitenden Zustand vorgespannt, mit der sie über den Widerstand 26 verbunden ist. Die Spannungsquelle 30 ist kleiner als die Quelle 29. Die Quelle 29 hat Anodenspannungshöhe, und die Quelle 30 hat Gitterspannungshöhe. Der Kondensator 24 ermöglicht ihre gegenseitige Verbindung. Wenn kein negativer Impuls am Punkt 25 erhalten wird, tritt kein Impuls an der Flip-Flop-Schaltung 28 auf.

In der dargestellten logischen »Und-Oder«-Schaltung ändert sich der Zustand der Flip-Flop-Schaltung 28, wenn die Flip-Flop-Schaltungen 1 »und« 2 in dem »richtigen« Zustand sind »oder« die Flip-Flop-Schaltung 3 in dem »richtigen« Zustand ist. Unbegrenzte logische »Und-Oder«-Kombinationen können aus diesen Beispielen entwickelt werden. Die Dioden 13 und 14 bilden eine »Und«-Schaltung mit einem Ausgang an dem Punkt 15. Wie zuvor beschrieben wurde, liegt der Punkt 15 während des negativen Uhrimpulses nur dann bei 60 Volt, wenn beide FMp-Flop-Schaltungen 1 und 2 in dem »richtigen« Zustand (bei 60 Volt) sind.

Der Ausgang der »Undx-Schaltung, d. h. das Potential am Punkt 15, wird als ein Eingang an die »Oder«- Schaltung geliefert, die aus den Dioden 16 und 21 besteht. Der zweite Eingang zu dieser »Oder«-Schaltung ist das Potential an dem Punkt 19, das durch den Zustand der Flip-Flop-Schaltung3 gesteuert wird. Falls die Flip-Flop-Schaltung 3 in dem »richtigen« Zustand ist, liegt die Kathode der Triode 9 an 60 Volt, und der Punkt 19 liegt an 60 Volt, wenn ein Uhrimpuls auftritt. In gleicher Weise sind an dem Punkt 19 80 Volt vorhanden, wenn die Flip-Flop-Schaltung in dem »falschen« Zustand sein würde. Die von den Dioden 16 und 21 gebildete »Oders-Schaltungsanordnung ist so ausgebildet, daß der Ausgang der »Oder«- Schaltung an dem Punkt 22 den »richtigen« Wert hat, wenn einer der Punkte 15 und 19 oder beide Punkte »richtige« Werte haben. Der Punkt 22 erhält nur den »falschen« Wert, falls beide Punkte 15 und 19 »falsche« Werte haben. Daher erhält der Punkt 22 den »richtigen« Wert, wenn die Flip-Flop-Schaltungen 1 und 2 zusammen den »richtigen« Zustand haben (»Und«-Beziehung) oder wenn die Flip-Flop-Schaltung 3 unabhängig von den Flip-Flop-Schaltungen 1 und 2 den »richtigen« Zustand hat. Weiterhin hat der Punkt 22 nur den »falschen« Wert, wenn die Flip-Flop-Schaltung 3 den »falschen« Zustand und wenigstens eine der Flip-Flop-Schaltungen 1 und 2 den »falschen« Zustand haben. Der Ausgang der »Oder«- Schaltung an dem Punkt 22 wird so angelegt, daß er die Flip-Flop-Schaltung 28 über den Kondensator 24 und die Diode 27 betätigt.

Ein Gegenkopplungskreis von dem Punkt 25 kann bewirken, daß eine Flip-Flop-Schaltung gemäß ihrer eigenen Logik arbeitet. Die Flip-Flop-Schaltung 1 ist so angegeben, daß sie zusätzlich zu ihren Eingangssignalen durch den Ausgang am Punkt 25 gesteuert wird. Für diese Gegenkopplung ist es erforderlich, daß die Nachricht innerhalb des Kreises geringfügig verzögert wird, um zu verhindern, daß sich der Zustand der Flip-Flop-Schaltung ändert, während die Nachricht von dem Uhrimpuls durchgeleitet wird. Diese Verzögerung wird durch die Integrationsnetzwerke 4, 5 und 6 erreicht. In dem Netzwerk 4 haben der Widerstand 31 und der Kondensator 32 eine solche Zeitkonstante, daß sich der Kondensator 32 bei angenähert der Maximalfrequenz lädt und entlädt, bei der die Flip-Flop-Schaltung 1 arbeiten soll, aber mit einer Nacheilung von wenigstens der Breite eines Uhrimpulses. Unter der Annahme, daß die Nachricht in die Flip-Flop-Schaltung 1 bei einem Uhrimpuls getastet worden ist, verhindert das Verzögerungsnetzwerk, daß eine neue Nachricht von dem Kathodenverstärker 7 aufgenommen wird, bevor der Uhrimpuls

beendet ist. Dies ist erforderlich, damit die Nachricht bei einem Schritt gleichzeitig oder einmal für jeden Uhrimpuls wirksam ist.

Wenn die Belastung an dem logischen Netzwerk (den Dioden) gering ist, können die Kathodenverstärker wegfallen, und die Energie in dem Kondensator und der Kondensatoren in den Integrationsnetzwerken 5 und 6 werden direkt verwendet, um die »Und«- und »Oder«-Schaltungen anzutreiben.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Steuerschaltung für die Signalübertragung in elektronischen Rechenmaschinen, bei denen neben Elektronenventilen oder Dioden eine Uhr oder eine synchronisierende elektrische Impulsquelle als zusätzlicher Informationskanal vorhanden ist, da durch gekennzeichnet, daß die L^Thr (33) an der Ausgangsseite des Elektronem'entils (7, 8 oder 9) angeordnet und das Elektronenventil so rückgespannt ist, daß Leitung elektrischer Signale durch die Elektronenventile nur während der von der Uhr gelieferten Impulsintervalle zugelassen wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der jedes Elektronen ventil wenigstens eine Anode, eine Kathode und eine Steuerelektrode hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Uhrimpulsquelle in den Kathodenkreis geschaltet ist und die Steuerelektrode des Elektronenventils (7, 8 oder 9) die durchzulassende Information aufnimmt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang von wenigstens einem der Elektronenventile (7, 8 oder 9) von einer Diode (13, 14 oder 18) aufgenommen wird und daß der Ausgang der Diode in einen Stromkreis mit der elektrischen Impulsquelle geschaltet ist, so daß die Dioden den Durchgang des Ausgangs nur während der von der elektrischen Impulsquelle gelieferten Impulsintervalle gestatten.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Impulsquelle (33) mit einer gemeinsamen Verbindung der Dioden (7, 8, 9) durch ein Impedanzelement (17) verbunden ist, so daß die Dioden nur während Impulsintervallen leiten.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine gleichartige Elektrode jeder Diode an die gemeinsame Verbindung angeschlossen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 883 813;
deutsche Auslegeschrift I 7919 IX/42 m (bekanntgemacht am 1. 3. 1956).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

ι 009 699/253 1.61