DE1130851B

DE1130851B - Bistabile Kryotronschaltung

Info

Publication number: DE1130851B
Application number: DEJ19678A
Authority: DE
Inventors: Jere L Sanborn
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1958-10-07
Filing date: 1961-03-29
Publication date: 1962-06-07
Also published as: FR1229415A; GB922149A; NL240962A; US3047230A; DE1091367B; FR1287401A; GB969632A; US3019349A

Description

Es sind Supraleiterschaltungen bekannt, die die meisten, wenn nicht sogar alle Funktionen ausführen können, welche in Rechen- und Datenverarbeitungssystemen nötig sind. Um sowohl eine hohe Schaltgeschwindigkeit als auch eine möglichst geringe Größe und eine wirtschaftliche Fabrikation zu erreichen, werden Supraleiterschaltungen jetzt in Form von dünnen ebenen Schichten hergestellt, die vorzugsweise durch Aufdampfen im Vakuum auf eine geeignete Unterlage aufgebracht werden.

Typisch für die bekannten Supraleiterschaltungen sind die sogenannte über Kreuz gekoppelte bistabile Schaltung und die nicht über Kreuz gekoppelte bistabile Schaltung. Jede dieser bistabilen Schaltungen enthält einen ersten und einen zweiten supraleitfähigen Zweig, die parallel an eine Stromquelle angeschaltet sind. Außerdem enthalten sie supraleitfähige Eingangstorvorrichtungen zur wahlweisen Einführung von Widerstand in diese Zweige, um die Schaltung in einen ersten oder einen zweiten stabilen Zustand zu bringen. Jede Schaltung ist in einem ersten stabilen Zustand, wenn der Strom aus der Quelle in einem der parallelen Zweige fließt, und in ihrem zweiten stabilen Zustand, wenn der Strom aus der Quelle in dem anderen Zweig fließt.

Die nicht über Kreuz gekoppelte bistabile Kippschaltung ist vollständig supraleitend, wenn sie in einem ihrer stabilen Zustände ist. Nachdem der Strom einmal in einem der Zweige vorhanden war und der andere Zweig hat supraleitend werden können, bleibt der Strom in dem betreffenden Zweig, da keine Vorrichtung, wie z. B. ein Widerstand, in dem den Strom führenden Zweig vorhanden ist, um eine Stromverlagerung zu erzeugen. In der über Kreuz gekoppelten bistabilen Schaltung ist ein Widerstand in einem der parallelen Zweige vorhanden, wenn die Schaltung in einem ihrer stabilen Zustände ist. Dieser Widerstand wird durch zwei über Kreuz gekoppelte Kryotrons eingeführt, bei denen jeweils der Steuerleiter in den einen und der Torleiter in den anderen Zweig eingeschaltet ist. Die letztgenannte Schaltung ist insofern vorteilhaft, als sie auch dann noch zuverlässig arbeitet, wenn geringe Widerstandsbeträge in einem oder beiden Zweigen vorhanden sind. Obwohl die über Kreuz gekoppelte Schaltung eine positive Verriegelung bewirkt, hat sie jedoch den Nachteil, daß es sehr schwierig ist, die Schaltung auf Kurzschlüsse zu prüfen, die z. B. zwischen dem Steuer- und dem Torleiter der über Kreuz gekoppelten Kryotrons bestehen können, die einander notwendigerweise überschneiden und nur durch eine dünne Schicht aus Isoliermaterial voneinander getrennt sind.

Bistabile Kryotronschaltung

Anmelder:

International Business Machines Corporation, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. E. Böhmer, Patentanwalt,
Böblingen (Württ.), Sindelfinger Str. 49

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 30. März 1960 (Nr. 18 643)

Jere L. Sanborn, Poughkeepsie, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Die Erfindung betrifft eine bistabile Kryotronschaltung, bestehend aus zwei parallel an eine Stromquelle angeschalteten Zweigen (bistabile Zweige), bei welcher die beiden stabilen Zustände durch Stromfluß in jeweils einem der Zweige charakterisiert sind und zur Umsteuerung in jedem Zweig ein Torleiter eines Kryotrons (Umsteuerkryotron) vorgesehen ist. Die Erfindung besteht darin, daß an die erste oder an eine zweite Stromquelle zwei weitere Zweige (Verriegelungszweige) parallel angeschaltet sind und daß jeder dieser Zweige einen Steuerleiter eines Kryotrons, dessen Torleiter in einem der bistabilen Zweige liegt und einen Torleiter eines weiteren Kryotrons enthält, dessen Steuerleiter in den gleichen der bistabilen Zweige liegt.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der Beschreibung sowie den nachstehend aufgeführten Zeichnungen.

In Fig. 1 ist eine bekannte bistabile Supraleiterschaltung dargestellt. Diese Schaltung umfaßt eine Anzahl von Kryotrons, von denen jedes durch das in Fig. 1 a gezeigte Symbol dargestellt ist. Der Torleiter eines in Fig. la gezeigten Kryotrons 10 ist durch den rechteckigen Block 12 und der Steuerleiter durch die das Tor überschneidende Linie 14 dargestellt. Während des Betriebs wird der supraleitende oder normalleitende Zustand des Torleiters 10 durch das Anlegen von Signalen an den Steuer-

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leiter 12 gesteuert. Das Tor ist supraleitend, wenn kein Signal in dem Steuerleiter vorhanden ist, und normalleitend, wenn dem Steuerleiter ein Signal zugeführt wird.

In der Schaltung von Fig. 1 ist eine über Kreuz gekoppelte bistabile Schaltung dargestellt. Diese Schaltung umfaßt zwei Zweige 20 und 24, die in bezug auf eine Stromeingangsklemme 22, an die eine Stromquelle 23 angeschlossen ist, parallel geschaltet

Isolierschicht getrennt sind. Bei der Schaltung von Fig. 1 ist z. B. eine Isolierschicht zwischen den Steuer- und Torleitern jedes der Kryotrons 26, 28, 30, 32, 34 und 36 erforderlich.

Bei der dargestellten Schaltungsanordnung ist es nicht möglich, die Schaltung vollständig auf Kurzschlüsse bei Zimmertemperatur zu prüfen. In Fig. 1 ist die Schaltung von einem Rechteck 50 umschlossen, welches den Teil der Schaltung darstellt, der in

sind. Die Schaltung enthält sechs Kryotrons 26, 28, io Form dünner Schichten auf eine Unterlage auf-

30_r 32, 34 und 36. Die Kryotrons 26 und 28 sind Eingangs- oder Umsteuerkryotrons. Signale werden den Steuerleitern der Umsteuerkryotrons 26 und 28 durch Stromquellen 25 und 27 zugeführt, wodurch

gebracht wird, bevor die Verbindungen zu den Klemmen der Stromquellen hergestellt werden. Ein Kurzschluß zwischen den Tor- und Steuerleitern der Kryotrons 26 oder 28 kann durch die Einschaltung

die Schaltung von Fig. 1 aus dem einen in den an- 15 eines Meßgeräts zwischen die Klemme 22 und die deren stabilen Zustand umgeschaltet wird. Die Kryo- Leitung 52 bzw. 54 festgestellt werden. Ebenso können die Kryotrons 34 und 36 auf Kurzschlüsse geprüft werden, indem ein Meßgerät angeschlossen

wird, das den Durchgang zwischen der Klemme 22

trons 30 und 32 sind sogenannte über Kreuz koppelnde Kryotrons, denn das Tor jedes dieser Kryotrons liegt jeweils in einem der parallelen Zweige 20
oder 24 und der Steuerleiter in dem anderen. Die 20 und den Leitungen 38 und 40 prüft, an die die Torbistabilen Zustände der Schaltung von Fig. 1 werden leiter dieser Kryotrons angeschlossen sind. Da jedoch durch das Vorhandensein des Stroms aus der Quelle sowohl die Steuer- als auch die Torleiter der Kreuzin einem der parallelen Zweige 20 oder 24 dar- kopplungskryotrons 30 und 32 in derselben Schaltung gestellt. Wenn die Schaltung in ihrem ersten stabilen liegen, ist es nicht möglich, diese Kryotrons auf diese Zustand ist, fließt der Strom im Zweig 20 und damit 25 Weise auf Kurzschlüsse zu prüfen. Wenn z. B. die durch den Torleiter des Kryotrons 30 und den Leitungen eines Meßgeräts an zwei beliebige Punkte Steuerleiter des Kryotrons 32. Der Torleiter des letzt- in der durch die Zweige 20 und 24 abgegrenzten bigenannten Kryotrons wird normalleitend gehalten, stabilen Schaltung angeschlossen werden, wird und da dieser Torleiter im Zweig 24 enthalten ist, Durchlaß festgestellt, ob nun ein Kurzschluß in bleibt die Schaltung stabil, wobei der Strom aus der 30 einem Kryotron oder beiden Kryotrons 30 und 32

besteht oder nicht.

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäß aufgebauten Schaltung, bei der die gesamte Schaltung mittels Durchlaßprüfung bei Zimmertemperatur auf Kurzschlüsse geprüft werden kann. Die Schaltung 61 von Fig. 2 umfaßt zwei Stromzweige 60 und 64, die parallel zwischen die Klemmen 62 und 79 geschaltet sind, an welche die Klemmen einer Stromquelle 63

Quelle im Zweig 20 fließt. Wenn die Schaltung im zweiten stabilen Zustand ist, fließt Strom im Zweig 24, und damit wird das Tor des Kryotrons 30, das in dem anderen Zweig 20 liegt, normalleitend gehalten.

Die Kryotrons 34 und 36 sind Ausgangskryotrons für die Schaltung. Der Steuerleiter des Kryotrons 34 liegt im Zweig 20 und der Steuerleiter des Kryotrons 36 im Zweig 24. Wenn die Schaltung im ersten sta

bilen Zustand ist und Strom im Zweig 20 fließt, ist 40 angeschlossen sind. Die Schaltung enthält acht Kryo-

das Tor des Kryotrons 34 normalleitend und das des Kryotrons 36 supraleitend. Wenn die Schaltung im anderen stabilen Zustand ist, ist der Zustand dieser Kryotrons umgekehrt. Die Tore der Ausgangskryotrons 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78 und 80. Die Kryotrons 66 und 68 sind die Umsteuerkryotrons, durch die die bistabile Schaltung zwischen ihren stabilen Zuständen umgeschaltet wird. Wenn z. B. der Strom

trons sind in einer Ausgangsschaltung enthalten, die 45 zum Zweig 60 umgeleitet werden soll, wird der

zwei Zweige 38 und 40 umfaßt. Diese Zweige erstrecken sich parallel von der Stromeingangsklemme 42 aus, die Strom aus einer Quelle 41 empfängt. Der an diese Eingangsklemme angelegte Strom wird je

Steuerleiter für das Kryotron 68 erregt, und wenn der Strom zum Zweig 64 umgelenkt werden soll, wird der Steuerleiter für das Kryotron 66 erregt. Die Kryotrons 78 und 80 sind die Ausgangskryotrons und

nach dem Zustand der Schaltung von Fig. 1 in den 50 sind an einen Ausgangskreis ähnlich dem in Fig. 1

einen oder den anderen dieser Zweige geleitet.

Wenn die Schaltung von Fig. 1 aus dünnen Schichten aufgebaut wird, ist jeder Kryotrontorleiter eine dünne ebene Schicht aus supraleitfähigen! Material,

gezeigten angeschlossen. Die Kryotrons 70, 72, 74 und 76 liegen in einer getrennten Schaltung, die hier Verriegelungsschaltung genannt wird und allgemein mit 90 bezeichnet ist. Diese Schaltung enthält zwei

und auch jeder Steuerleiter ist eine dünne ebene 55 Zweige 92 und 94 (Verriegelungszweige), die zwisupraleitfähige Schicht, die den Torleiter kreuzt. Die sehen zwei Klemmen 96 und 98 liegen. Die Verbeiden das Kryotron bildenden Schichten sind durch riegelungsschaltung kann ebenfalls als bistabile eine Isolierschicht voneinander getrennt. Um hohe Schaltung angesehen werden, in der der aus einer Betriebsgeschwindigkeiten zu erreichen, sind der Stromquelle 93 der Klemme 96 zugeführte Eingangs-Torleiter, der Steuerleiter und die dazwischenliegende 60 strom entweder im Zweig 92 oder im Zweig 94 stabil Isolierschicht sehr dünn, d. h. in der Größenordnung
von 10 000 Ängström oder darunter. Ein Problem,
das sich bei der Herstellung solcher Schaltungen erhebt, ist das der Kurzschlüsse zwischen dem Steuer-
und dem Torleiter, die einander überkreuzen, sowie 65
zwischen den Teilen verschiedener Schaltungen, die

einander wegen der Schaltungsauslegung ebenfalls überkreuzen müssen und nur durch eine dünne

aufrechterhalten wird. Der Zweig 92 enthält den Torleiter für das Kryotron 70 und den Steuerleiter für das Kryotron 74, der Zweig 94 enthält den Torleiter des Kryotrons 72 und den Steuerleiter des Kryotrons 76. Die Verriegelungsschaltung 90 ist mit der bistabilen Schaltung gekoppelt, da der Steuerleiter des Kryotrons 70 und der Torleiter des Kryotrons 74 im Zweig 60 der bistabilen Schaltung 61 eingeschlossen

sind und der Steuerleiter des Kryotrons 72 und der Torleiter des Kryotrons 76 im Zweig 64 der bistabilen Schaltung 61 liegen.

Wenn sich die bistabile Schaltung 61 im binären Eins-Zustand befindet, in welchem der Strom von Klemme 62 aus durch den Zweig 60 fließt, hält der Strom im Zweig 60 den Torleiter des Kryotrons 70 normalleitend. Da kein Strom im Zweig 64 vorhanden ist, ist jetzt der Torleiter des Kryotrons 72 supraleitend. Daher wird der Eingangsstrom an der Klemme 96 vollständig durch den Zweig 94 zur Klemme 98 geleitet. Der Strom in diesem Zweig fließt durch den Steuerleiter des Kryotrons 76 und hält dessen Torleiter normalleitend. Dieser Torleiter gehört zum Zweig 64 und hält, da er normalleitend ist, die bistabile Schaltung 61 zwangläufig in ihrem binären Eins-Zustand stabil. Ebenso hält der Strom im Zweig 60 den Torleiter des Kryotrons 70 normalleitend und damit die Verriegelungsschaltung zwangläufig in dem stabilen Zustand, in dem der ganze Strom aus der Quelle 93 im Zweig 94 fließt. Die Schaltung kann in den anderen stabilen Zustand, den binären Null-Zustand, durch Erregung des Steuerleiters für das Kryotron 66 umgeschaltet werden, wodurch dessen Torleiter normalleitend wird und den Strom aus der Quelle 63 in den Zweig 64 umlenkt. Nach Umleitung des Stroms in diesen Zweig wird der Torleiter des Kryotrons 70 supraleitend und der des Kryotrons 72 normalleitend, so daß der Strom in der Verriegelungsschaltung jetzt durch den Zweig 92 und den Steuerleiter für das Kryotron 74 geleitet wird. Wenn die Schaltung also im binären Null-Zustand ist und Strom in den Zweigen 64 und 92 fließt, ist der Torleiter des Kryotrons 74 normalleitend und hält zwangläufig die bistabile Schaltung 61 stabil, und der Torleiter des Kryotrons 72 ist normalleitend und hält zwangläufig die Verriegelungsschaltung 90 stabil.

In der Schaltung von Fig. 2 muß der Speisestromfaktor der Kryotrons 70, 72, 74 und 76 innerhalb bestimmter Grenzen liegen. Wie schon erwähnt, bedeutet der Ausdruck Speisestromfaktor das Verhältnis des Speisestroms zu dem Steuerleiterstrom, bei welchem der Torleiter normalleitend wird. Wenn z. B. angenommen wird, daß der bistabilen Schaltung 61 zehn Einheiten Strom durch die Quelle 63 zügeführt werden und fünf Einheiten Strom nötig sind, damit die Steuerleiter der Kryotrons 70 und 72 deren Torleiter normalleitend machen, ist der Speisestromfaktor dieser Kryotrons gleich 2. Wenn nur ein Drittel des von der Quelle 63 gelieferten Stroms nötig ist, damit die Steuerleiter der Kryotrons 70 und 72 die zugeordneten Torleiter normalleitend machen, ist der Speisestromfaktor gleich 3. Ebenso ist, wenn der halbe von der Stromquelle 93 der Verriegelungsschaltung 90 zugeleitete Strom nötig ist, um die Tor- leiter der Kryotrons 74 und 76 normalleitend zu machen, der Speisestromfaktor dieser Kryotrons gleich 2, und wenn diese Steuerleiter nur ein Drittel des von der Quelle 93 gelieferten Stroms benötigen, ist der Speisestromfaktor gleich 3.

Die Schaltung von Fig. 2 kann so betrieben werden, daß jedes der Kryotrons 70, 72,. 74 und 76 einen Speisestromfaktor zwischen 2 und 3 hat. Diese Betriebsart ergibt sich deutlich aus der Art und Weise, in der die Kryotrons geschaltet werden, wenn die bistabile Schaltung 61 in ihrem binären Eins-Zustand ist und dann ein Signal an eine die binäre Null darstellende Eingangsklemme 100 gelegt wird, um den Torleiter des Kryoirons 66 normalleitend zu machen. Vor Anlegen des Signals an diese Klemme fließt der Strom der bistabilen Schaltung im Zweig 60, so daß der Torleiter des Kryotrons 70 normalleitend und der des Kryotrons 72 supraleitend ist. Der von der Quelle 93 gelieferte Strom für die Verriegelungsschaltung wird daher durch den Zweig 94 geleitet, und der Zweig 92 enthält keinen Strom. Infolgedessen ist nun der Torleiter des Kryotrons 76 normalleitend und der des Kryotrons 74 supraleitend. Beim Anlegen eines Impulses an die Klemme 100 wird der Torleiter 66 normalleitend. Dieser Torleiter liegt im Zweig 60, und da jetzt der Torleiter des Kryotrons 76 durch den Strom im Zweig 94 normalleitend gehalten wird, hat jeder der Zweige 60 und 64 gleichen Widerstand. Daher neigt der Strom dazu, aus dem Zweig 60 in den Zweig 64 überzugehen, und zwar in Richtung auf einen Zustand gleichen Stroms in beiden Zweigen. Bevor dieser Zustand erreicht wird, wird jedoch der Torleiter des Kryotrons 72 normalleitend, wenn ein Teil des Stroms zwischen einem Drittel und einer Hälfte aus dem Zweig 60 in den Zweig 64 umgeleitet ist. Wenn das eintritt, sind die Widerstände in den Zweigen 92 und 94 der Verriegelungsschaltung gleich, und daher neigt der Strom dazu, sich in der Verriegelungsschaltung aus dem Zweig 94 in den Zweig 92 in Richtung auf einen Zustand gleichen Stroms in beiden Zweigen zu verschieben. Wenn eine genügende Strommenge, die zwischen einem Drittel und einer Hälfte liegt, in den Zweig 92 umgesteuert worden ist, wird der Torleiter des Kryotrons 74 normalleitend, und daher ist der Widerstand im Zweig 60 der bistabilen Schaltung 61 jetzt doppelt so groß wie der im Zweig 64. Die Stromverschiebung in der bistabilen Schaltung nähert sich also jetzt einem Punkt, an dem zwei Drittel des Stroms aus der Quelle im Zweig 64 und ein Drittel im Zweig 60 fließen. Kurz vor Erreichen dieses Zustandes reicht der Strom im Zweig 60 nicht aus, um das Tor des Kryotrons 70 normalleitend zu halten, während der Strom im Zweig 64 das Tor des Kryotrons 72 weiterhin normalleitend hält. Daher beginnt die Verriegelungsschaltung in einen Zustand umzuschalten, in dem der ganze Strom aus der Quelle 93 im Zweig 92 ist. Daher wird der Torleiter des Kryotrons 76 supraleitend, und im Zweig 64 besteht kein Widerstand mehr. Der ganze Strom in der bistabilen Schaltung fließt dann in diesem Zweig.

Die oben beschriebene Wirkungsweise läßt sich wie folgt zusammenfassen:

1. Zunächst fließt der Strom in der bistabilen Schaltung im Zweig 60, und der Torleiter des Kryotrons 76 im Zweig 64 der bistabilen Schaltung ist der einzige Widerstand in der Schaltung zu diesem Zeitpunkt. Jetzt fließt der Strom in der Verriegelungsschaltung im Zweig 94, und der einzige Widerstand in dieser Schaltung ist der Widerstand des Torleiters 70.

2. Wenn der Torleiter 66 normalleitend wird, enthält jeder der Zweige 60 und 64 der bistabilen Schaltung 61 den gleichen Widerstand, und der Strom verlagert sich so, daß je der halbe Speisestrom in jedem Zweig enthalten ist.

3. Durch diese Strom verschiebung in der bistabilen Schaltung wird das Tor 72 der Verriegelungsschaltung normalleitend, und daher erfährt die

dieser Schaltung fortgesetzt, bis der ganze Strom zum Zweig 60 umgesteuert ist, so daß dann die bistabile Schaltung im binären Eins-Zustand ist. Beim Eintreten dieser Stromverschiebung wird das Tor des 5 Kryotrons 72 supraleitend, und der einzige in der Verriegelungsschaltung verbleibende Widerstand ist ^dßr ^des Tors des Kryotrons 70, so daß der ganze Strom in der Verriegelungsschaltung von der Klemme ⁹ aus zum Zweig 94 geleitet wird. Dieser Strom hfli d l K

g
Drittel im Zweig 60 enthalten sind

5. Bei dieser Stromverschiebung wird das Tor des Kryotrons 70 supraleitend, und der einzige in der Verriegelungsschaltung verbleibende Wider- ¹⁵ stand ist der des Tors des Kryotrons 72, so daß in dieser Schaltung eine Stromverschiebung eingeleitet wird, durch die der ganze Strom in den Pfad 92 gebracht wird

6. Dabei wird das Tor des Kryotrons 76 supraleitend, und jetzt.ist im Zweig 64 der bistabilen Schaltung kein Widerstand mehr vorhanden, und der gan^e Strom wird durch die normalleitenden Tore 66 und 74 in den Zweig 64 geleitet.

Bei der Schaltung von Fig. 2 kann der Speisestromfaktor der Kryotrons 74 und 76 auch zwischen 1 und 2 und der der Kryotrons 70 und 72 über 2 liegen, ohne daß er kleiner als 3 zu sein braucht. Die

Verriegelungsschaltung eine solche Stromverschiebung, daß der Strom in jedem Zweig 92 und 94 gleich ist.

4. Durch die Stromumschaltung in der Verriegelungsschaltung zum Zweig 92 wird der Torleiter 74 normalleitend, so daß jetzt der Widerstand im Zweig 60 der bistabilen Schaltung doppelt so groß wie der im Zweig 64 ist, wodurch der

Strom in der bistabilen Schaltung weiter in Rich- g g

tung auf einen Zustand verschoben wird, in dem ¹⁰ durchfließt den Steuerleiter des Kryotrons 76 und zwei Drittel des Stroms im Zweig 64 und ein macht dessen Torleiter normalleitend, um die Schaltung 61 im binären Eins-Zustand zu halten, in dem der ganze Strom aus der Quelle 63 im Zweig 60 fließt.

, Natürlich brauchen die Steuerleiter der Ausgangskryotrons 78 und 80 nicht in die bistabile Schaltung ⁶¹ eingeschaltet zu sein. Die Steuerleiter des Ausgangskreises d. h die Stehleiter, die Tore ähnlich ^^en Toren 78 und 80 haben, können auch in den ao Zweigen 90 und 92 der Verriegelungsschaltung ent_halte* _{gdn Der} ^ _Unterscg_{ied m der wirk} ^S _ungs_ _{wd der entsteh} °_{wenn dag AusgangssignaI v} ^S _on _der v_erriegelungsschaltung 90 anstatt von der bi_{s Men Sc}|_aj_t^ ₆₁ abgenommen wird, besteht in _{ag dem Zeitpunkt;} ^ _{dem die} Ausgangstore Zustandsänderungen erfahren. Außerdem können Steuerleiter für weitere Ausgangskryotrons sowohl in die Verriegelungsschaltung 90 als auch in die bistabile Schalg tung 61 mit einbezogen sein. In diesem Falle erfah-Wirkungsweise der Schaltung bei Verwendung 30 ren, selbst wenn die Ausgangskryotrons denselben solcher Kryotrons wird deutlich aus einer Erläute- Speisestromfaktor aufweisen, nach der Anlegung rung der Umschaltung der Schaltung aus ihrem d binären Null- in ihren binären Eins-Zustand durch
Anlegen eines Impulses an die Klemme 102 zu einem
Zeitpunkt, wenn der Strom in der bistabilen Schal- 35
tung 61 vollständig im Zweig 64 fließt. Vor dem Anlegen des Impulses an die Klemme 102 fließt der
Strom in der Verriegelungsschaltung im Zweig 92, so

daß das Tor des Kryotrons 74 normalleitend gehal- ggy

ten wird und so die bistabile Schaltung 61 im binären 40 können durch Durchgangsprüfungen zwischen den Null-Zustand hält. Wenn der Strom im Zweig 64 Klemmen 100 und 62 und 102 und 62 festgestellt fließt, wird ebenso das Tor des Kryotrons 72 normal- werden. Ebenso können die Ausgangskryotrons 78 leitend gehalten, um die Stabilität der Verriegelungs- und 80 geprüft werden, indem ein Meßgerät benutzt schaltung sicherzustellen. Wenn das Tor des Kryo- wird, um den Durchgang zwischen den Leitungen, in trons 68 normalleitend wird, ähnelt die Wirkungs- 45 denen die Tore dieser Kryotrons enthalten sind, und weise der oben beschriebenen insofern, als dieses jedem beliebigen Punkt in der bistabilen Schaltung 61 Mal der Widerstand in den Zweigen 60 und 64 (in zu prüfen. Die Kryotrons 70, 72, 74 und 76, die die den Toren der Kryotrons 74 und 68) gleich ist und bistabile Schaltung 61 und die Verriegelungsschaltung der Strom in der bistabilen Schaltung sich einem 90 koppeln, können auf Kurzschlüsse geprüft werden, ausgeglichenen Zustand zwischen den Zweigen 60 50 indem eine Durchgangsprüfung zwischen einem be- und 64 nähert. Zu einem Zeitpunkt während dieser liebigen Punkt in der Verriegelungsschaltung und Stromverschiebung, der davon abhängt, wieviel der einem beliebigen Punkt in der bistabilen Schaltung Speisestromfaktor der Kryotrons 70 und 72 größer ausgeführt wird. So kann z. B. eine Durchgangsais 2 ist, wird das Tor des Kryotrons 70 normal- prüfung zwischen den Punkten 62 und 96 ausgeführt leitend. Wenn dieses Tor normalleitend wird, besteht 55 werden, und wenn kein Kurzschluß in einem der in den Zweigen 92 und 94 der Verriegelungsschaltung Kryotrons 70, 72, 74 und 76 oder zwischen den an ein gleicher Widerstand, und der Strom in dieser die Stromklemmen der Verriegelungsschaltung ange-Schaltung beginnt seine Verschiebung aus dem Zweig schlossenen Leitungen, die die Zweige 60 und 64 der 92 in den Zweig 94 dadurch, daß zunächst gleiche Schaltung 61 durchlaufen, vorhanden ist, wird kein Ströme in beiden Zweigen fließen. Wenn diese Strom- 60 Durchgang beobachtet, Wenn ein Kurzschluß an verteilung erreicht ist, sind in der Verriegelungs- einem oder mehreren Überkreuzungspunkten beschaltung die Tore beider Kryotrons 74 und 76 supra- steht, wird ein Durchgang zwischen den Klemmen leitend, da bei jedem der Speisestromfaktor kleiner 62 und 96 festgestellt.

als 2 ist. Wenn daher der Strom in der Verriegelungs- Ein wichtiges Merkmal der Schaltung von Fig. 2

schaltung 90 in einen ausgeglichenen Zustand ge- 65 besteht darin, daß infolge der elektrischen Isolierung schaltet ist, ist der einzige in der bistabilen Schaltung zwischen der Verriegelungsschaltung 90 und der bi-61 verbleibende Widerstand der Widerstand des Tor- stabilen Schaltung 61 jede von ihnen Strom aus einer leiters 68, und daher wird die Stromverschiebung in anderen Stromquelle empfangen kann. Da der

Sp , gg

eines Eingangsimpulses die durch die beiden Schaltungen gesteuerten Ausgangstore Zustandsänderungen zu verschiedenen Zeitpunkten.

Die Schaltung von Fig. 2 kann auf Kurzschlüsse zwischen den Steuer- und Torleitern jedes der Kryotrons einfach durch bei Zimmertemperatur ausgeführte Durchgangsmessungen geprüft werden. Kurzschlüsse in den Eingangskryotrons 66 und 68 k h h h d

9 10

Speisestromfaktor jedes der verwendeten Kryotrons kann der Speisestromfaktor jedes der Kryotrons 70, von dem Teil des Speisestroms abhängt, der dem 72, 74 und 76 zwischen 1 und 2 liegen. Steuerleiter eines Kryotrons zugeführt wird, welcher Die Schaltung von Fig. 3 ist ähnlich der von Fig. 2

nötig ist, um den Torleiter normalleitend zu machen, und unterscheidet sich von ihr nur dadurch, daß zwei kann der Speisestromfaktor der Kryotrons in der 5 zusätzliche Umsteuerkryotrons 66 a und 68 a in die Schaltung verändert werden, indem die Größe des Schaltung aufgenommen worden sind. Diese UmSpeisestroms entweder für die Verriegelungsschaltung steuerkryotrons sind so angeordnet, daß ihre Toroder für die bistabile Schaltung verändert wird. Zum leiter in den Zweigen 92 und 94 der Verriegelungs-Beispiel kann die Schaltung, wie oben beschrieben, schaltung 90 liegen. Die übrigen Elemente der Schalmit identischen Kryotrons betrieben werden, die mit io tung entsprechen den in Fig. 2 gezeigten, und aus dem gleichen Speisestromfaktor zwischen 2 und 3 diesem Grunde haben sie dieselben Bezugszeichen arbeiten, indem die Quellen 63 und 93 dieselbe wie in Fig. 2. Die Steuerleiter der zusätzlichen Um-Strommenge liefern. In diesem Falle ist es natürlich steuerkryotrons 66 a und 68 a sind an zwei Eingangsmöglich, die Stromausgangsklemme 77 der bistabilen klemmen 100 α und 102 a angeschlossen. Die Schal-Schaltung 61 an die Stromeingangsklemme 96 der 15 tung von Fig. 3 wird wahlweise zwischen ihren beiden Verriegelungsschaltung 90 anzuschließen. Die Schal- verschiedenen stabilen Zuständen umgeschaltet, wenn tung läßt sich jedoch umstellen, um gemäß der zwei- Kombinationen von Eingangsimpulsen an die ten oben beschriebenen Betriebsart zu arbeiten, bei Klemmen 100, 102, 100 a und 102 a angelegt werder zwei getrennte Stromquellen verwendet werden, den. Um diese Art der Operation zu erreichen, indem der der Schaltung durch die Quelle 93 züge- 20 werden die Kryotrons 70, 72, 74 und 76 mit einem führte Strom verringert wird. Da die Steuerleiter der Verstärkungsfaktor zwischen 1 und 2 betrieben. Bei Kryotrons 70 und 72 ihren Strom aus der Quelle 63 dieser Anordnung wird die Schaltung aus dem empfangen, bleibt ihr Speisestromfaktor gleich, d. h. binären Eins- in den binären Null-Zustand, d. h. aus zwischen 2 und 3. Die Steuerleiter der Kryotrons 74 dem Zustand, in dem Strom im Zweig 60 fließt, in und 76 empfangen jedoch ihren Strom aus der 25 den Zustand, in dem Strom im Zweig 64 fließt, geQuelle 93. Durch entsprechende Verringerung der schaltet, wenn Impulse gleichzeitig an die Eingangs-Größe dieses Stroms läßt sich der Speisestromfaktor klemmen 100 und 100 a angelegt werden. Ein Eindieser Kryotrons auf einen Wert zwischen 2 und 1 gangsimpuls, der an nur eine dieser Eingangsklemmen senken, ohne in irgendeiner Weise den Speisestrom- angelegt wird, kann den Zustand der Schaltung nicht faktor der Kryotrons 70 und 72 zu beeinflussen. 30 verändern. Ebenso wird die Schaltung aus dem Die Arbeitsgeschwindigkeit der Schaltung von binären Null- in den binären Eins-Zustand durch das Fig. 2 kann erhöht werden, indem der von der Quelle gleichzeitige Anlegen von Impulsen an die Klemmen 93 gelieferte Verriegelungsstrom jedesmal unter- 102 und 102 a geschaltet. Ein allein an eine dieser brochen wird, wenn ein Eingangssignal an Klemme Klemmen angelegter Impuls kann den stabilen Zu-100 oder 102 gelegt wird. Der Verriegelungsstrom 35 stand der Schaltung nicht verändern, wird erneut angelegt, nachdem das Eingangssignal Um die Wirkungsweise zu erklären, sei zunächst

genügend lange vorgelegen hat, um so viel Strom in betrachtet, wie die Schaltung anspricht, wenn ein die bistabile Schaltung 61 zu schalten, daß die Zu- Impuls oder wenn Impulse an eine oder mehrere stände beider Kryotrons 70 und 72 geändert werden. der Eingangsklemmen angelegt werden. Zum Beispiel Diese kurzzeitige Unterbrechung des Verriegelungs- 40 sei angenommen, daß Impulse gleichzeitig an die Stroms wird erreicht durch Betätigung der schema- Klemmen 100 und/oder 100 a zu einem Zeitpunkt tisch dargestellten Schaltvorrichtung 93 α. Durch angelegt werden, wenn die Schaltung in ihrem binä-Unterbrechung des Stroms aus der Quelle 93 bei ren Eins-Zustand ist und Ströme in den Zweigen 60 Anlegung eines Eingangssignals an die Klemme 100 und 94 fließen. Bei Anlegen eines Signals an die oder 102 wird der Widerstand des Torleiters des 45 Eingangsklemme 100 wird der Torleiter des Kryo-Kryotrons 74 oder des Kryotrons 76 je nach dem trons66 normalleitend. Wenn sowohl dieses Tor als Zustand der Schaltung aus der bistabilen Schaltung auch das Tor des Kryotrons 76 normalleitend ist, veröl entfernt, und die Schaltung enthält dann nur den schiebt sich der Strom aus dem Zweig 60 in den Widerstand des Tors 66 oder 68. Die Stromumschal- Zweig 64 in Richtung auf einen Gleichgewichtstung in der Schaltung 61 läuft dann viel schneller ab, 50 zustand, in dem gleicher Strom in jedem Pfad fließt, da der Strom dazu neigt, vollständig aus dem einen Kurz vor dem Erreichen dieser Stromverschiebung ist Zweig in den anderen Zweig umzuschalten. Wenn das Tor jedes der Kryotrons 70 und 72 supraleitend, genügend Strom mit dieser hohen Geschwindigkeit da jedes einen Speisestromfaktor kleiner als 2 hat. umgeschaltet worden ist, um eine Veränderung des Wenn nun die Tore von 70 und 72 beide supra-Zustandes beider Kryotrons 70 und 72 zu bewirken, 55 leitend sind, ist jetzt die ganze Verriegelungsschalwird der Schaltung 90 von der Stromquelle 93 erneut tung in einem supraleitenden Zustand, aber der Strom Strom zugeführt. Dieser Strom fließt in einen der verbleibt im Zweig 94, da kein Mittel vorhanden ist, Zweige der Schaltung 90, abhängig davon, welches um den Strom aus diesem vollständig supraleitenden der Kryotrons 70 und 72 jetzt normalleitend ist, und Zweig hinauszuschieben. Daher bleibt die bistabile bringt das entsprechende Kryotron 74 oder 76 in den 60 Schaltung 61 in einem Zustand, in dem der halbe normalleitenden Zustand. Auf diese Weise wird ein Strom im Zweig 60 und der halbe Strom im Zweig weiterer Widerstand in demjenigen der Zweige 60 64 fließen, bis der an die Klemme 100 gelegte Impuls oder 64 der Schaltung erzeugt, aus dem Strom um- endet. Jetzt bewirkt das normalleitende Tor des geschaltet wird, so daß die Stromschaltgeschwindig- Kryotrons 76 die Rückschaltung des Stroms aus dem keit in diesem Zweig erhöht wird. Wenn die Schal- 65 Zweig 64 in den Zweig 60, und die Schaltung nimmt tung in dieser Weise betrieben wird, d. h. der Speise- ihren ursprünglichen binären Eins-Zustand an, in strom für die Verriegelungsschaltung bei jedem dem der ganze Strom in diesem Zweig fließt. Wenn Anlegen eines Eingangsimpulses unterbrochen wird, ein Eingangsimpuls an die Klemme 100 a und nicht

an irgendeine andere Eingangsklemme angelegt wird, wird das Tor des Kryotrons 66 α normalleitend und bewirkt eine Verschiebung des Stroms in der Verriegelungsschaltung in Richtung auf einen Zustand gleichen Stroms in den Zweigen 92 und 94. Infolge dieser Stromverschiebung kann das Tor des Kryotrons 76 supraleitend werden, aber die Stromverschiebung reicht nicht aus, um es dem Steuerleiter des Kryotrons 74 zu ermöglichen, sein Tor normalleitend

darin, daß dadurch zwangläufig die Schaltung in einem ihrer stabilen Zustände verriegelt wird. Wenn also die Schaltung in einem der stabilen Zustände ist, hält der Strom in der Schaltung 90 einen Torleiter in 5 der Schaltung 61 normalleitend, und ebenso hält der Strom in der Schaltung 61 einen Torleiter in der Schaltung 90 normalleitend, und diese normalleitenden Torleiter liegen in den Zweigen, die zu der betreffenden Zeit keinen Strom führen. Bei dieser Art

zu machen, da der Speisestromfaktor dieses Kryo- io der positiven Verriegelungsverbindung zwischen den trons ebenfalls kleiner als 2 ist. Die einzige Wirkung beiden Schaltungen kann daher ein geringer Widerder Stromverschiebung in der Verriegelungsschaltung stand vorhanden sein, ohne die Stabilität der Schalbesteht also darin, daß beide Zweige 60 und 64 der tung zu stören. Wenn in der Schaltung von Fig. 3 ein bistabilen Schaltung 61 vollständig supraleitend wer- einzelner Impuls an nur eine der Eingangsklemmen den können. Wenn der Zweig 60 nun keinen Wider- 15 gelegt wird, wird jeder der Torleiter entweder in der stand mehr hat, bleibt der Strom in der bistabilen Schaltung 61 oder der Schaltung 90 supraleitend. Der Schaltung unverändert, und wenn daher der Ein- Strom bleibt in einem Zweig in diesen Schaltungen gangsimpuls an Klemme 100 a endet und das Tor des nur dann stabil, wenn der betreffende Zweig voll-Kryotrons 66 a supraleitend wird, verschiebt das ständig supraleitend ist. Das Vorliegen von Widernormalleitende Tor des Kryotrons 72 den Strom in 20 stand in dem Zweig führt zu einer unerwünschten der Verriegelungsschaltung 90 vollständig wieder in Stromverschiebung. Solange jedoch der Widerstand den Zweig 94 zurück, und die ganze Schaltung im Verhältnis zu der Induktivität der Schaltung genimmt wieder den Zustand an, den sie vor dem An- ring ist und die Eingangsimpulse nicht so lange auflegen des Eingangsimpulses hatte. rechterhalten bleiben, daß der unerwünschte Wider-Bei gleichzeitigem Anlegen von Eingangsimpulsen 25 stand eine Stromverschiebung bewirkt, die ausreicht, an die Klemmen 100 und 100 a, wodurch die Kryo- um einen der Torleiter normalleitend zu machen, trons 66 und 66 a normalleitend werden, tritt eine nimmt die Schaltung ihren anfänglichen stabilen Zu-Stromverschiebung etwa des halben Speisestroms stand bei Beendigung des angelegten einzelnen Einsowohl in der bistabilen Schaltung 61 als auch in der gangsimpulses wieder ein. Damit die Schaltung selbst Verriegelungsschaltung 90 ein. Infolge der Strom- 30 bei Vorhandensein geringer Widerstandswerte richtig Verschiebung in der Verriegelungsschaltung kann das arbeitet, wird der Speisestromfaktor der Kopplungs-Tor des Kryotrons 76 supraleitend werden, während kryotrons 70, 72, 74 und 76 so gewählt, daß er 1 so das Tor des Kryotrons 74 supraleitend bleibt, so daß nahe kommt, wie es die Toleranzen zulassen. Wenn das normalleitende Tor 66 im Zweig 60 der bista- die Schaltung in einem ihrer stabilen Zustände ist, bilen Schaltung 61 jetzt den ganzen Strom zum 35 bleibt das Verriegelungsmerkmal, durch welches jede Zweig 64 umsteuert, der jetzt vollständig supraleitend der Schaltungen 61 und 90 die andere Schaltung ist. Ebenso kann infolge der ursprünglichen Ver- stabil hält, erhalten.

Schiebung des halben Stroms aus dem Zweig 60 in Die Schaltung von Fig. 3 kann also als logische

den Zweig 64 der bistabilen Schaltung 61 das Tor Schaltung betrieben werden, die auf die ihren Eindes Kryotrons 70 supraleitend werden, während das 40 gangsklemmen zugeführten Kombinationen von Ein-Kryotron 72 supraleitend bleibt. Da der ganze Strom gangssignalen anspricht. Ohne Rücksicht auf den in den Zweig 64 der Schaltung 60 umgesteuert wird, stabilen Zustand der Schaltung muß ζ. Β. Widerwird Widerstand in das Tor des Kryotrons 72 ein- stand durch die angelegten Eingangsimpulse sogeführt. Infolge dieses normalleitenden Tors wird der wohl in die bistabile Schaltung 61 als auch in dann im Zweig 94 der Verriegelungsschaltung 90 45 die Verriegelungsschaltung 90 eingeführt werden, fließende Strom in den Zweig 92 umgeleitet, der jetzt um den stabilen Zustand der Schaltung zu änvollständig supraleitend ist, so daß nun der ganze dem. Durch das gleichzeitige Anlegen von Eingangs-Strom aus der Quelle 93 durch diesen letztgenannten Signalen an die Klemmen 100 und 100 a wird die Zweig geleitet wird. Wenn also die beiden den Klem- Schaltung aus ihrem binären Eins- in ihren binären men 100 und 100 a zugeführten Eingangsimpulse 50 NuU-Zustand umgeschaltet. Ebenso wird durch das enden, ist die Schaltung in den binären Eins-Zustand gleichzeitige Anlegen von Eingangssignalen an die umgeschaltet, und der Strom in der Schaltung 61 Klemmen 102 und 102 a die Schaltung aus ihrem fließt im Zweig 64 und der Strom in der Schaltung 90 binären Null- in ihren binären Eins-Zustand umgeim Zweig 92. schaltet. Durch Eingangssignale an nur einer der

Das Zurückstellen der Schaltung in ihren binären 55 Klemmen 100 und 100 α oder an beiden wird der Eins-Zustand kann durch das gleichzeitige Anlegen Zustand der Schaltung nicht verändert, wenn die von Impulsen an die Klemmen 102 und 102 α erreicht Schaltung im binären Null-Zustand ist und Strom in werden, wodurch die Tore der Kryotrons 68 und 68 a den Zweigen 64 und 92 fließt. Ebenso wird durch das normalleitend werden. Beim Anlegen eines Eingangs- Anlegen von Eingangssignalen an nur eine der Kiemimpulses an nur eine dieser Klemmen arbeitet die 60 men 102 und 102 a oder an beiden der Zustand der Schaltung wie oben beschrieben. Der Strom erreicht Schaltung nicht verändert, wenn die Schaltung im einen ausgeglichenen Zustand entweder in der Schaltung 61 oder in der Schaltung 90, je nachdem welcher
Klemme ein Impuls zugeführt wird, und nimmt dann
wieder seinen Ausgangszustand an,
Eingangsimpuls geendet hat.

Ein Vorteil der Kreuzkopplung zwischen den
Schaltungen 61 und 90 von Fig. 2 und 3 besteht

binären Eins-Zustand ist und Strom in den Zweigen 60 und 94 fließt. Wird die Schaltung als logische Schaltung verwendet, können die Klemmen 100 und nachdem der 65 100 a als Eingangsklemmen verwendet werden, der die logischen Eingangssignale zugeführt werden. In diesem Falle empfangen die Klemmen 102 und 102 a Impulse, welche die Schaltung nach jeder logischen

Operation zurückstellen. Diese Rückstellung bei einer solchen Betriebsart wird vorzugsweise durch das Anlegen eines einzelnen Impulses an eine einzige Rückstellklemme, z. B. 102 erreicht, wobei die Steuerleiter für beide Kryotrons 68 und 68 c mit dieser Klemme in Reihe geschaltet sind.

Die Schaltung kann auch als Speicherelement betrieben werden, das in einer Speichermatrix wahlweise adressiert werden kann. In diesem Falle dient die Klemme 100 als binärer Null-Eingang und die Klemme 102 als binärer Eins-Eingang für die Schaltung. Die Klemmen 102 a und 100 a empfangen Impulse gleichzeitig, um die Schaltung so vorzubereiten, daß sie auf ein die binäre Null oder die binäre Einsdarstellendes Eingangssignal anspricht. Vorzugsweise sind die Steuerleiter der Kryotrons 66 a und 68 a mit einer dieser Klemmen in Reihe geschaltet, so daß beide mit jedem zugeführten Impuls erregt werden. Für diese Betriebsart muß der Speisestromfaktor der Kopplungskryotrons 70, 72, 74 und 76 zwischen 1 und 2 liegen. Bei Verwendung dieser Betriebsart kann die Schaltung nur dann ansprechen, wenn die Kryotrons 66 a und 68 a normalleitend gemacht und gleichzeitig ein Signal entweder an die binäre Eins-Eingangsklemme 102 oder die binäre Null-Eingangsklemme 100 gelegt werden. Die Schaltung behält ihren stabilen Zustand unverändert bei, wenn ein Signal an eine der Klemmen 100 oder 102 zu einem Zeitpunkt angelegt wird, wenn die Kryotrons 66 a und 68 a nicht normalleitend sind. Außerdem wird durch die Erregung der Kryotrons 66 a und 68 a der Zustand der Schaltung nicht verändert, wenn kein Impuls an eine der Eingangsklemmen gelegt wird.

Zunächst sei die Operation besprochen, bei der kein binäres Eingangssignal angelegt wird und die Tore der Kryotrons 66 a und 68 a zu einem Zeitpunkt normalleitend werden, wenn die Schaltung im binären Eins-Zustand ist und Strom im Zweig 60 der Schaltung 61 und im Zweig 94 der Schaltung 90 fließt. Wenn die Tore der Kryotrons 66 a und 68 a normalleitend sind, enthält der Zweig 92 zwei normalleitende Tore, das des Kryotrons 70 und das des Kryotrons 68 α, und der Zweig 94 enthält nur ein einziges normalleitendes Tor, das des Kryotrons 66 a. Vor Einleitung irgend einer Stromumschaltung ist der einzige Widerstand in der Schaltung 61 der des Tors 76, das im Zweig 64 liegt. Wenn daher die Tore der Kryotrons 66 a und 68 a normalleitend werden, wird eine Stromverschiebung in der Verriegelungsschaltung bewirkt, durch die ein Drittel des Stroms aus dem Zweig 94 in den Zweig 92 umgesteuert wird. Wenn eine Stromzufuhr von fünfzehn Einheiten angenommen wird, fließen dann fünf Stromeinheiten im Zweig 92 und zehn Stromeinheiten im Zweig 94, und da jedes der Kopplungskryotrons mehr als siebeneinhalb Stromeinheiten in ihrem Steuerleiter benötigt, um ihren Torleiter normalleitend werden zu lassen, bleibt das Tor des Kryotrons 76 normalleitend und das Tor des Kryotrons 74 supraleitend. Daher bleibt die bistabile Schaltung 61 in ihrem anfänglichen binären Eins-Zustand, in dem der ganze Strom im Zweig 60 fließt. Bei Beendigung der angelegten Impulse, die die Tore 66 und 68 a normalleitend machen, werden die Tore dieser Kryotrons supraleitend, und der einzige in der Verriegelungsschaltung zurückbleibende Widerstand ist der des Tors 70, das durch den Strom im Zweig 60 der bistabilen Schaltung 61 normalleitend gehalten wird. Durch diesen Widerstand wird der Strom im Zweig 92 der Verriegelungsschaltung in den Zweig 94 zurückverschoben, und daher nimmt bei Beendigung der den Kryotrons 66 a und 68 a zugeführten Steuerimpulse die Schaltung wieder ihren ursprünglichen Zustand an.

Ähnlich ist die Wirkungsweise, wenn die Kryotrons 66 a und 68 a beide zu einer Zeit normalleitend gemacht werden, in der die Schaltung im binären NuIl-Zustand ist. In diesem Falle wird der Strom, da die

ίο Tore der Kryotrons 72 und 66 a im Zweig 94 der Verriegelungsschaltung normalleitend sind, aus dem Zweig 92 hinausverschoben, bis zwei Drittel des Speisestroms in diesem Zweig verbleiben und ein Drittel im Zweig 94 fließt. Durch diese Strom-Verschiebung wird der Zustand der Kryotrons 74 und 76 nicht beeinflußt und die Stromverteilung in der Schaltung 61 nicht verändert. Bei Beendigung der Impulse, die die Tore der Kryotrons 66 a und 68 a normalleitend werden lassen, nimmt die Verriegelungsschaltung ihren ursprünglichen Zustand wieder ein, und der ganze Strom fließt im Zweig 92 unter der Steuerung des Widerstandes des Tors 72, welches durch den im Zweig 64 der Schaltung 61 fließenden Strom normalleitend gehalten wird.

Soll die Schaltung aus ihrem Ein- in ihren NuIl-Zustand geschaltet werden, werden die Kryotrons 66 a und 68 a beide normalleitend gemacht und ein Impuls der Klemme 100 zugeführt, um das Tor des Kryotrons 66 normalleitend zu machen. Die zunächst in der Verriegelungsschaltung bewirkte Stromverschiebung gleicht der oben beschriebenen, und die Stromverschiebung neigt dazu, einen Gleichgewichtszustand herzustellen, in dem zwei Drittel des Stroms im Zweig 94 und ein Drittel im Zweig 92 fließen.

Gleichzeitig findet jedoch, da nun das Tor des Kryotrons 66 normalleitend ist, eine Stromverschiebung in der Schaltung 61 in Richtung auf einen Gleichgewichtszustand statt, in dem jeweils der halbe Speisestrom in jedem der Zweige 60 und 64 fließt.

Da der Speisestromfaktor jedes der Kopplungskryotrons 70 und 72 kleiner als 2 ist, sind dann diese Kryotrons beide supraleitend, und daher ist der einzige in der Verriegelungsschaltung vorhandene Widerstand der der Tore 66 a und 68 a. Der Strom in der Verriegelungsschaltung verschiebt sich in Richtung auf einen Zustand gleichen Stroms in den Zweigen 92 und 94. Die Tore der Kryotrons 74 und 76 sind dann supraleitend, so daß das normalleitende Tor des Kryotrons 66 die Umsteuerung des Stroms in der Schaltung 61 in den Zweig 64 vollendet. Das Tor des Kryotrons 72 ist jetzt normalleitend, und es findet in der Verriegelungsschaltung 90 eine weitere Stromverschiebung in Richtung auf einen Zustand statt, in dem zwei Drittel des Speisestroms im Zweig 92 und ein Drittel im Zweig 94 fließen.

Wie schon erwähnt, liegt der Speisestromfaktor der Kryotrons 74 und 76 zwischen 1 und 2. Wenn der Speisestromfaktor dieser Kryotrons größer als IV2 ist, ist das Tor des Kryotrons 74 jetzt normalleitend und das des Kryotrons 76 supraleitend. Wenn der Speisestromfaktor kleiner als IV2 ist, sind die Tore beider Kryotrons jetzt supraleitend. Die Schaltung arbeitet etwa in gleicher Weise bei Speisestromfaktoren, die kleiner oder größer als IV2 sind. Durch Verwendung eines IV2 übersteigenden Speisestromfaktors entsteht jedoch während der Schaltoperation eine zwangläufige Verriegelung, und in der nachstehenden Beschreibung wird angenommen, daß der

Speisestromfaktor der Kopplungskryotrons zwischen I¹ /2 und 2 liegt. Während sich also dieser Strom auf einen Zustand zu verschiebt, in dem zwei Drittel des Stroms im Zweig 92 und ein Drittel im Zweig 94 der Verriegelungsschaltung 90 fließen, bleibt das Tor des Kopplungskryotrons 74 normalleitend, und das des Kopplungskryotrons 76 bleibt supraleitend, wie es sein muß, um die Schaltung stabil im binären NuIl-Zustand zu halten. Das Kryotron 72 wird durch den im Zweig 64 fließenden Strom aus der Quelle 63 normalleitend gehalten, so daß bei Beendigung der Eingangssignale, wodurch die Tore der Kryotrons 66, 66 α und 68« supraleitend werden, die Stromverschiebung zum Zweig 92 der Verriegelungsschaltung 90 beendet ist.

Ähnlich ist die Wirkungsweise, wenn Impulse angelegt werden, um die Tore 66 und 68 a normalleitend zu machen, und ein Signal der binären Eins-Klemme 102 zugeführt wird, um das Tor 68 normalleitend zu machen. In diesem Falle findet eine ähnliche Stromverschiebung in der Verriegelungsschaltung 90 und der bistabilen Schaltung 61 statt, wie sie oben beschrieben ist, und bei Beendigung der Eingangssignale sind beide Schaltungen in dem Zustand, in dem sie eine binäre Eins darstellen und einander in diesem Zustand stabil halten.

Die Schaltung von Fig. 3 wird also in ihren binären Eins-Zustand geschaltet, wenn Eingangssignale gleichzeitig den Klemmen 102 und 102 a oder 102, 100 a und 102 a zugeführt werden, und wird in ihren binären Null-Zustand geschaltet, wenn Eingangssignale gleichzeitig den Klemmen 100 und 100 α oder 100, 100 a und 102 a zugeführt werden. Die alleinige Anlegung eines Eingangssignals an eine dieser Klemmen beeinflußt den stabilen Zustand der Schaltung nicht. Außerdem beeinflußt auch die Anlegung gleichzeitiger Eingangssignale an die Klemmen 100 und 102 a, 102 und 100 a, 100 und 102 oder 100 a und 102 a den Zustand der Schaltung nicht, da bei Anlegung dieser gleichzeitigen Signale eine Stromverschiebung nur in einer der Schaltungen 61 und 90, aber nicht in beiden erzeugt wird. Bei Beendigung der Eingangssignale geht die Schaltung, in der diese Stromverschiebung erzeugt wird, wieder in ihren ursprünglichen Zustand zurück.

In Fig. 4 bilden drei der Schaltungen von Fig. 3 Speicherstellen in einem Teil einer Speichermatrix. Die Schaltungen sind ein Teil einer Speichermatrix, die vertikale Spalten und horizontale Reihen solcher leitern für die Kryotrons 66 a und 68 a für die Speicherstellen in der zugeordneten Speicherreihe geschaltet. Zum Beispiel ist die Klemme 100 AT an eine Leitung angeschlossen, die die Steuerleiter für die Kryotrons 66 a und 68 a der Speicherstelle X enthält. Ebenso enthält die an die Klemme 100 Y angeschlossene Wählleitung die Steuerleiter für die Kryotrons 66 a und 68 a der Speicherstelle Y. Aus der oben in Verbindung mit Fig. 3 gegebenen Be-Schreibung geht hervor, daß beim Anlegen eines Signals an eine der Eingangsklemmen 100 oder 102 beim Nichtanlegen eines Signals an eine der Klemmen 100 X, 100 Y oder 100 Z keine der gezeigten Speicherstellen betroffen wird. Wenn jedoch ein Signal an eine dieser Eingangsklemmen gleichzeitig mit dem Anlegen eines Signals an eine der Klemmen 100 Z, 100 Γ oder 100 Z für die Auswahl einer Reihe zur Einspeicherung angelegt wird, wird der Zustand der betreffenden Speicherstelle X, Y oder Z gemäß einem angelegten Eingangsimpuls verändert. Wenn z. B. ein die binäre Eins darstellendes Signal der Klemme 102 und gleichzeitig ein Signal der Klemme 100 Y zugeleitet wird, ist bei Beendigung dieser Signale die Speicherstelle Y im binären Ein-Zustand, ganz gleich, welches der ursprüngliche Zustand dieser Speichervorrichtung war. Die Speicherstellen X und Z werden dadurch nicht beeinflußt.

In der Schaltung von Fig. 4 empfängt jede der drei Speichervorrichtungen den Strom für ihre bistabile Schaltung 61Z, 61Y und 61Z aus einer einzigen Stromquelle 63. Die Klemmen der bistabilen Schaltungen sind so verbunden, daß diese Schaltungen mit der Quelle in Reihe liegen und ein einziges Netzwerk bilden. Ebenso sind die Verriegelungsschaltungen für die Speicherstellen in Reihe geschaltet und empfangen Strom aus einer einzigen Quelle 93. Für alle gezeigten Stellen ist also ein einziges Verriegelungsnetzwerk vorgesehen. Außerdem erzeugt jede Verriegelungsschaltung zusammen mit der mit ihr verbundenen bistabilen Schaltung eine zwangläufige Stabilität in jeder der Speicherstellen. Außerdem kann, und das ist ein wichtiger Punkt, die gesamte Schaltung bei Zimmertemperatur auf Kurzschlüsse geprüft werden, indem einfach eine Durchlaßprüfung zwischen einem beliebigen Punkt in den bistabilen Schaltungen, die im Betriebszustand Strom aus der Quelle 63 empfangen, und einem beliebigen Punkt in den Verriegelungsschaltungen, die im Betriebszustand Strom aus der Quelle 93 empfangen, durchgeführt wird. Wenn

Schaltungen enthält und in der die Schaltungen in 50 ein Kurzschluß an einem der Uberkreuzungspunkte jeder horizontalen Reihe ein Informationswort dieser beiden Netzwerke vorhanden ist, zeigt er sich speichern. In dem Schaltbild von Fig. 4 sind Spei- bei einer solchen Durchlaßprüfung,
cherstellen X, Y und Z dargestellt, und zwar sind die Die Ausgangsschaltung für jede der drei Speicherbeiden die Stelle X bildenden Schaltungen mit 61X stellen in Fig. 4 wird durch das Kryotronpaar 78 und und 90 X bezeichnet, die Schaltungen 61Y und 9OY 55 80 für jede Schaltung dargestellt. Die Art der Abbilden die Stelle Y, und die Schaltungen 61Z und nähme dieser Ausgangssignale ist je nach der

9OZ bilden die Stelle Z. Die verschiedenen Bauelemente in jeder der bistabilen Schaltungen tragen dieselben Bezugsziffern wie in Fig. 2 und 3. Der binäre Null-Eingang für die Spalte der gezeigten Matrix liegt an einer Klemme 100 und der binäre Eins-Eingang an einer Klemme 102. Die Spalte, in der die Information, die durch ein entweder an 100 oder an 102 angelegtes Signal dargestellt wird, einzuspeichern ist, wird durch die Erregung einer von drei Vorbereitungs- oder Wählleitungen, die an 100 X, Y und lOOZ angeschlossen sind, gesteuert. Jede dieser Wählleitungen ist in Reihe mit den Steuer-Anwendung des Speichers verschieden.

Wenn die Prüfungen auf Kurzschlüsse zwischen den verschiedenen gezeigten und beschriebenen Schaltungen durchgeführt wurden, ohne daß Verbindungen zwischen der Schaltung und den Klemmen der Stromquelle festgestellt wurden, kann eine einzige Stromquelle verwendet werden, um sowohl die bistabile Schaltung 61 als auch die Verriegelungsschaltung 90 mit Strom zu versorgen. Wenn jedoch zwei verschiedene Stromquellen verwendet werden, kann der Speisestromfaktor einiger Kryotrons verändert werden, ohne den Speisestromfaktor anderer

Kryotrons zu beeinflussen. Im Betrieb kann weiterhin dieselbe Quelle benutzt werden, um den Strom für die verschiedenen verwendeten Eingangs- und Ausgangsschaltungen zu liefern.

Claims

5 PATENTANSPRÜCHE:

1. Bistabile Kryotronschaltung, bestehend aus zwei parallel an eine Stromquelle angeschalteten Zweigen (bistabile Zweige), bei welcher die beiden stabilen Zustände durch Stromfluß in jeweils einem der Zweige charakterisiert sind und zur Umsteuerung in jedem Zweig ein Torleiter eines Kryotrons (Umsteuerkryotrons) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an die erste (63) oder an eine zweite Stromquelle (93) zwei weitere Zweige (92, 94) (Verriegelungszweige) parallel angeschaltet sind und daß jeder dieser Zweige (92, 94) einen Steuerleiter eines Kryotrons (74, 76), dessen Torleiter in einem der bistabilen Zweige (60 oder 64) liegt, und einen Torleiter eines weiteren Kryotrons (70, 72) enthält, dessen Steuerleiter in den gleichen der bistabilen Zweige (60 oder 64) liegt.

2. Bistabile Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den bistabilen Zweigen Steuerleiter von Ausgangskryotrons vorgesehen sind.

3. Bistabile Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Verriegelungszweigen Torleiter von Umsteuerkryotrons vorgesehen sind.

4. Bistabile Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung, daß die Speisestromfaktoren (Verhältnis des Speisestromes zu dem Steuerleiterstrom, bei welchem der Torleiter normalleitend wird) der vier die bistabilen Zweige (60, 64) mit den Verriegelungszweigen (92, 94) verkoppelnden Kryotrons (70, 72, 74, 76) zwischen 2 und 3 liegen.

5. Bistabile Schaltung nach einem der An-Sprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung, daß die Speisestromfaktoren der Kryotrons (74,76), deren Steuerleiter in den Verriegelungszweigen (92, 94) und deren Torleiter in den bistabilen Zweigen (60, 64) angeordnet sind, zwischen 1 und 2 liegen und die Speisestromfaktoren der Kryotrons (70,72), deren Steuerleiter in den bistabilen Zweigen (60, 64) und deren Torleiter in den Verriegelungszweigen (92, 94) angeordnet sind, größer als 2 sind.

6. Bistabile Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Schaltgeschwindigkeit Schaltmittel (93 a) vorgesehen sind, um die Verriegelungszweige während der Zuführung von Umsteuerimpulsen von der Stromquelle (93) zu trennen.

7. Bistabile Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Verriegelungszweig ein Torleiter eines weiteren Umsteuerkryotrons (66«, 68 a) vorgesehen ist, daß Mittel vorgesehen sind, um einen Umsteuerimpuls gleichzeitig dem Steuerleiter (100 oder 102) des einen Umsteuerkryotrons (66 oder 68) in einem der bistabilen Zweige und dem Steuerleiter des Umsteuerkryotrons (66 α oder 68 α) in dem Verriegelungszweig (94 oder 92) zuzuführen, der nicht über Kryotrons mit dem umgesteuerten bistabilen Zweig verknüpft ist, und daß die Schaltung derart ausgebildet ist, daß die Speisestromfaktoren der vier die bistabilen Zweige (60, 64) mit den Verriegelungszweigen (92, 94) verkoppelnden Kryotrons (70,72,74,76) zwischen 1 und 2 liegen.

8. Bistabile Schaltung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung, daß die Speisestromfaktoren der vier die bistabilen Zweige (60, 64) und die Verriegelungszweige (92, 94) verkoppelnden Kryotrons (70, 72, 74, 76) möglichst angenähert 1 sind.

9. Bistabile Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umsteuerung Mittel vorgesehen sind, um die Torleiter der Umsteuerkryotrons der Verriegelungszweige und den Torleitern je eines Umsteuerungskryotrons der bistabilen Zweige gleichzeitig in normalleitenden Zustand zu bringen, und daß die Schaltung derart ausgebildet ist, daß die Speisestromfaktoren der vier die bistabilen Zweige (60, 64) mit den Verriegelungszweigen (92, 94) verkoppelnden Kryotrons (70, 72, 74, 76) zwischen 1 und 2 liegen.

10. Bistabile Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleiter der Umsteuerkryotrons (66 a, 68 a) in den Verriegelungszweigen (92, 94) hintereinandergeschaltet sind.

11. Speichermatrix unter Verwendung mehrerer bistabiler Schaltungen nach Anspruch 10 als Speicherelemente, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerleiter (100, 102) sich entsprechender Umsteuerkryotrons (66, 68) mehrerer verschiedener Speicherelemente (X, Y, Z) in den bistabilen Zweigen (60, 64) und die Steuerleiter (100 X, 100 Y, 100 Z) der Umsteuerkryotrons (66 α, 68 α) in den Verriegelungszweigen mehrerer Speicherelemente jeweils unter sich hintereinandergeschaltet sind, derart, daß die hintereinandergeschalteten Steuerleiter zur Ansteuerung der Reihen und Spalten der Matrix dienen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen