DE1166259B - Schaltkernmatrix - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES VJÜTW^S^ PATENTAMT Internat. KL: H 03 k

AUSLEGESCHRIFT

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche Kl.: 21 al - 36/18

J 21603 VIII a/21 al
12. April 1962
26. März 1964

Die Erfindung betrifft eine Schaltkernmatrix, insbesondere für die Aufrufeinrichtungen von Magnetkern-Matrixspeichern, in welcher die Ausgangswicklungen der Magnetkerne mit ihren zugehörigen Verbrauchern in Reihe geschaltet und diese Reihenschaltungen für eine Ebene der Schaltkernmatrix parallel geschaltet sind.

Bie großen Magnetkern-Matrixspeichern, wie sie in programmgesteuerten Rechenmaschinen und anderen Geräten zur automatischen Informationsverarbeitung Verwendung finden, werden die Aufrufeinrichtungen zu ihrer Vereinfachung und zur Einsparung von Treibern häufig mit Schaltkernmatrizen aufgebaut, in denen jeder Zeilen- und Spaltenleitung des Matrixspeichers ein Magnetkern als Treiber zugeordnet ist. Im allgemeinen werden diese Schaltkernmatrizen ähnlich wie die Speichermatrizen selbst nach dem Stromkoinzidenzprinzip betrieben. Da die Hystereseschleife der zur Verfügung stehenden Magnetmaterialien von der idealen Rechteckform abweichen, treten wie bei den Speicherkernen auch bei den Schaltkernen in den nur halbgewählten Kernen Störimpulse auf. Während diese Störimpulse bei den Speichermatrizen jedoch leicht kompensiert werden können, ist dies bei Schaltkernmatrizen nicht ohne weiteres möglich, da auf jeden Verbraucher nur ein Schaltkern arbeitet und alle Schaltkerne Impulse gleicher Polarität abgeben müssen.

Es ist nun eine Schaltkernmatrix bekanntgeworden, in der die auftretenden Störimpulse dadurch kompensiert werden, daß die Ausgangswicklungen der Schaltkerne mit ihren zugehörigen Verbrauchern in Reihe geschaltet und diese Reihenschaltungen für eine Ebene der Schaltkernmatrix parallel geschaltet sind, so daß der Ausgangsstrom eines ausgewählten Schaltkernes nach Durchlaufen des zugehörigen Verbrauchers sich im wesentlichen gleichmäßig auf die restlichen Reihenschaltungen aufteilt und den darin aufgetretenen Störimpulsen entgegenwirkt. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß der Belastungswiderstand des ausgewählten Magnetkernes durch die mit ihm in Reihe geschaltete Serien-Parallel-Kombination und damit auch die Anstiegszeit des Ausgangsstromes nicht unwesentlich vergrößert wird.

Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltkernmatrix der eingangs genannten Art, welche diesen Nachteil nicht aufweist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Parallelschaltung der Reihenschaltungen von Ausgangswicklungen und Verbraucher der Magnetkerne eine Induktivität parallel geschaltet ist, die derart bemessen ist, daß der Spannungsabfall des Ausgangsstromes eines ausgewählten Magnet-Schaltkernmatrix

Anmelder:

International Business Machines Corporation,

New York, N.Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. E. Böhmer, Patentanwalt,

Böblingen (Württ.), Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt:
Jack Keith Shortle, Poughkeepsie, N.Y.,
Russell Arthur Rowley, Saratoga, Calif.
(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 13. April 1961 (102 737)

kernes an dieser Induktivität weitgehend der Störspannung an der Ausgangswicklung eines nicht ausgewählten Magnetkernes gleich ist. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Induktivität durch die Ausgangswicklung eines ähnlich den nicht ausgewählten Magnetkernen dieser Ebene der Schaltkernmatrix erregten und auch gleich bemessenen weiteren Magnetkernes gebildet.

Die Erfindung wird an Hand zweier in den Zeichnungen dargestellter Ausführangsbeispiele näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt das erste Ausführungsbeispiel einer Schaltmatrix nach der Erfindung. Sie stellt eine der für den Aufruf eines aus mehreren Speicherebenen bestehenden Magnetkern-Matrixspeichers erforderliche Matrixebene dar. Eine zweite Schaltmatrixebene ist angedeutet.

Die dargestellte Schaltmatrixebene besteht aus einer Anzahl bistabiler Magnetkerne 10 a bis 1On, von denen jeder eine Hysteresekurve der in F i g. 2 gezeigten Form hat. Eine nicht gezeigte Vormagnetisierungswicklung durch alle Kerne der Ebene führt einen Dauerstrom, welcher diese Kerne auf einen weit im negativen Sättigungsbereich der Hysteresekurve liegenden Punkt S vorspannt. Weiterhin gehen durch jeden Kern der Ebene eine Zeileneingangswicklung 12, eine Spalteneingangswicklung 14 (in Fig. 1 ist nur eine gezeigt) und eine der Ausgangs wicklungen

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16« bis 16« hindurch. Mit jeder Ausgangswicklung ist die Treiberwicklung für eine Zeile oder eine Spalte des Matrixspeichers in Reihe geschaltet. Diese Treiberwicklungen bilden die Belastung für die Treiberkerne. Sie sind in Fig. 1 als Kombinationen 18a bis 18« von Induktivität und Widerstand dargestellt. Die Reihenschaltungen von Ausgangswicklung undTreiberwicklung sind für jede Ebene zwischen zwei gemeinsamen Leitungen 20 und 22 parallel geschaltet. Eine Leitung 23, die nur eine Induktivität 24 enthält, ist ebenfalls zwischen die Leitungen 20 und 22 geschaltet. Gemäß Fig. 1 verkettet die Zeileneingangswicklung 12 alle Kerne in einer Ebene der Schaltmatrix. Ein dieser Wicklung zugeführtes Signal treibt jeden dieser Kerne vom Punkt5 (Fig. 2) zum Punkt// auf seiner Hysteresekurve. Die dadurch in diesen Kernen stattfindende Flußänderung B_n induziert eine Spannung E_n (F i g. 3 a) in der Ausgangswicklung 16 jedes dieser Kerne. Diese Ausgangsspannung hat den Wert Durch entsprechende Wahl des Wertes der Induktivität L kann erreicht werden, daß der Durchschnittswert E₁ gleich dem Durchschnittswert von E_H wird:

d/V
d/

dt

E_H =

dU η

dt

wobei L₁. die Induktivität eines einzelnen Magnetkernes und /,·„ der in der Eingangswicklung 12 fließende Strom ist.

F i g. 1 läßt außerdem erkennen, daß jede Spalteneingangswicklung 14 durch je einen Kern aus jeder Ebene der Schaltmatrix hindurchgeht. Auch das der Eingangswicklung 14 zugeführte Signal vermag in jeder Ebene einen Kern zum Punkt// seiner Hysteresekurve zu treiben. Bei gleichzeitiger Anlegung von Signalen an die Eingangswicklungen 12 und 14 eines Kernes wird dieser zum Punkt F seiner Hysteresekurve getrieben. Hierdurch wird eine Flußänderung B_t bewirkt, die eine Spannung E₁. (F i g. 3 b) in der Ausgangswicklung des Kerns induziert.

Es sei angenommen, daß alle Magnetkerne der dargestellten Ebene am Punkt S ihrer Hysteresekurve arbeiten und daß ein positives Ausgangssignal in der Ausgangswicklung 16 b dagegen kein Ausgangssignal in irgendeiner der anderen Ausgangswicklungen erzeugt werden soll. Zu diesem Zweck werden gleichzeitig an die Eingangswicklungen 12 und 14 Eingangssignale angelegt, welche den Kern 10 b zum Punkt F (Fig. 2) seiner Hysteresekurve und die Kerne 10a und 10 c bis 1On zum Punkt H ihrer Hysteresekurve treiben. Die dadurch in diesen Kernen ausgelösten Flußänderungen induzieren die gewünschte Ausgangsspannung E_F an der Ausgangswicklung 16Zj, aber außerdem unerwünschte Halbwählspannungen E_n an den anderen Ausgangswicklungen der Ebene.

Die Schaltung nach der Erfindung soll nun verhindern, daß diese Halbwählspannungen einen Strom durch die Belastungen 18 a und 18 c bis 18 η treiben, ohne gleichzeitig die Belastung des ausgewählten Magnetkernes 10 b merklich zu vergrößern. Das wird durch die Parallelschaltung der obenerwähnten Induktivität 24 erreicht. Der Strom in der ausgewählten Treiberleitung 18 b fließt durch diese Induktivität 24 zurück und läßt an dieser eine Spannung E_L abfallen:

= L-

dip dt

wobei L die Induktivität des Elementes 24 und i_F der durch die ausgewählte Treiberleitung 18 b fließende Strom ist.

E₁ und E_n haben dieselbe Polarität. Wenn daher der Wert von L so gewählt wird, daß die Größe dieser Spannungen gleich ist. ist die Summe der Spannungen in jeder beliebigen geschlossenen Schleife der Schaltung, die die ausgewählte Treiberleitung 18 b nicht enthält, gleich Null. Zum Beispiel wäre dann der Durchschnittswert der Spannungen in der geschlossenen Schleife, die die Treiberleitung 18 a und die Induktivität 24 enthält, gleich E_n — E_L = 0. Ebenso wäre die Summe der Spannungen in der geschlossenen Schleife, die die Treiberleitungen 18« — 1 und 18π enthält, gleich E_n — E_n = 0. Daher kann in diesen Schleifen kein Strom fließen, sondern lediglich in den Schleifen, die die ausgewählte Treiberleitung 186 enthalten. Praktisch sind die Wellenformen von E_n und E_L nicht genau gleich, so daß zu gewissen Zeitpunkten ein allerdings kleiner Strom in den die Induktivität 24 enthaltenden Schleifen fließt.

Für die kurze Zeitdauer, bis der eingeschwungene Zustand erreicht ist, fließen in den nichtgewählten Treiberleitungen Rückströme, deren Wert etwa gleich

* ist. Diese Ströme sind den in diesen Leitungen

induzierten Halbwählströmen entgegengerichtet und neigen dazu, sie aufzuheben. Nach Erreichen des eingeschwungenen Zustandes stellt die Induktivität 24 dem Strom I_F jedoch keinen Widerstand mehr entgegen, so daß diese eine einem Kurzschluß nahekommende Rückleitung für diesen Strom bildet.

Ein vollständiger Arbeitszyklus des Magnetkern-Matrixspeichers erfordert vom Treiber zunächst ein »Lese«-Signal der einen Polarität und dann ein »Schreib«-Signal der entgegengesetzten Polarität. Die bisher beschriebene Schaltung liefert nur das Lesesignal. Ein Schreibsignal der entgegengesetzten Polarität entsteht, wenn bei Beendigung der Eingangssignale auf den Eingangswicklungen 12 und 14 der ausgewählte Magnetkern durch den Dauerstrom auf der (nicht gezeigten) Vormagnetisierungsleitung zum Punkts seiner Hysteresekurve zurückgestellt wird. Dieses erwünschte Ausgangssignal £>' (F i g. 3 b) wird von Halbwähl-Störimpulsen E_n (F i g. 3 a) begleitet, die bei der Rückstellung der halbgewählten Kerne entstehen. Durch die Induktivität 24 werden auch diese Halbwähl-Störimpulse daran gehindert, einen unerwünschten Stromfluß zu erzeugen, und zwar in derselben Weise, wie es bei der »Lese«-Hälfte des Zyklus beschrieben worden ist. Der einzige Unterschied besteht darin, daß alle Polaritäten umgekehrt sind.

Die gleichen Ergebnisse werden, wenn auch in etwas anderer Weise, dadurch erreicht, daß gemäß F i g. 4 als Induktivität 24 die Ausgangswicklung 30 eines Magnetkerns 32 des gleichen Typs wie die Magnetkerne 10a bis 10« verwendet wird. Dieser zusätzliche Kern wird von der Zeileneingangswicklung 12 beeinflußt; er besitzt aber keine Spalteneingangswicklung 14. Da die Hysteresekurve dieses Kerns der in F i g. 2 gezeigten gleicht, wird durch den der Wicklung 12 zugeführten Strom auch an seiner Ausgangswicklung eine Spannung E_n induziert, welche dann die Störsignale in derselben Weise aufhebt wie die an

der Induktivität 24 erzeugte Spannung Is₁. Da die Leitung 23 wiederum nur eine Induktivität enthält, stellt sie nach Erreichen des eingeschwungenen Zustandes auch jetzt dem Strom I_F keinen Widerstand mehr entgegen. .

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltkernmatrix, insbesondere für die AufrufeinrichtungenvonMagnetkern-Matrixspeichern, in welcher die Ausgangswicklungen der Magnetkerne mit ihren zugehörigen Verbrauchern in Reihe geschaltet und diese Reihenschaltungen für eine Ebene der Schaltkernmatrix parallel geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Parallelschaltung der Reihenschaltungen von Ausgangswicklungen (16) und Verbraucher (18) der Magnetkerne (10) eine Induktivität (24) parallel geschaltet ist, die derart bemessen ist, daß der Spannungsabfall des Ausgangsstromes eines ausgewählten Magnetkernes (10) an dieser Induktivität weitgehend der Störspannung an der Ausgangswicklung (16) eines nicht ausgewählten Magnetkernes (10) gleich ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität (24) durch die Ausgangswicklung (30) eines ähnlich den nicht ausgewählten Magnetkernen (10) dieser Ebene der Schaltkernmatrix erregten und auch gleich bemessenen weiteren Magnetkernes (32) gebildet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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