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Magnetisches Schieberegister Die Erfindung bezieht sich auf magnetische
Schieberegister, bei denen an Stelle von Dioden zur Verhinderung von Rückwirkungen
zwischen den einzelnen Stufen sogenannte magnetische Impulsgleichrichter verwendet
werden.
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Ein magnetischer Impulsgleichrichter besteht aus einer auf einem vormagnetisierten
Magnetkern mit zumindest annähernd rechteckiger Hystereseschleife aufgebrachten
Wicklung, die so bemessen ist, daß die Impulse der einen Richtung den Magnetkern
ummagnetisieren, wobei eine den angelegten Impulsen entgegengesetzte Spannung (Sperrspannung)
induziert wird, d. h. diese Impulse gesperrt werden, während die Impulse der anderen
Richtung nicht gesperrt werden, da sie den Arbeitspunkt des Impulsgleichrichters
nur auf dem annähernd waagerechten Teil der Hystereseschleife verschieben und keine
Gegenspannung hervorrufen. Eine spezielle Eigenschaft ist seine Umsteuerbarkeit,
die weder Elektronenröhren noch Halbleiter-Gleichrichterstrecken besitzen. Durch
einfaches Umpolen der Vormagnetisierung des Magnetkernes werden Sperr-und Durchlaßrichtung
gegeneinander vertauscht.
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Es ist bekannt, Schieberegister aus Magnetkernen mit annähernd rechteckiger
Hystereseschleife aufzubauen. Bei der Verschiebung einer Informationseinheit (bit)
in einem solchen aus Magnetkernen bestehenden Schieberegister tritt das Problem
auf, Rückwirkung von dem jeweils umzumagnetisierenden Magnetkern auf einen vorhergehenden
zu vermeiden. Wichtig ist außerdem, daß ein von dem ummagnetisierten Magnetkern
zu dem folgenden Magnetkern laufender Impuls in dem zweiten Magnetkern erst dann
wirksam wird, wenn in diesem der Schiebeimpuls bereits abgeklungen ist. Dazu sind
prinzipiell zwei Wege bekanntgeworden. Der eine besteht darin, daß zwischen je zwei
Magnetkerne ein sogenanntes Verzögerungsglied eingeschaltet wird, der andere darin,
daß der den zweiten Magnetkern ummagnetisierende Schiebeimpuls gegen den ersten
Schiebeimpuls phasenverschoben ist. Die Übertragung einer Informationseinheit erfolgt
also bei einem Schrittzyklus über zwei Magnetkerne hinweg, nämlich den sogenannten
Zwischenkern und den darauffolgenden Speicherkern.
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Auf solche Schieberegister bezieht sich die vorliegende Erfindung.
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Auch bei Schieberegistern mit phasenverschobenen Schiebeimpulsen werden
zur Vermeidung von Rückwirkungen zwischen je zwei Kernen zwei Dioden verwendet.
Diese Dioden können durch magnetische Impulsgleichrichter ersetzt werden. Aufgabe
der Erfindung ist es nun,. die zwei Dioden durch einen einzigen magnetischen Impulsgleichrichter
zu ersetzen. Bei dem Schieberegister nach der Erfindung ist zwischen je zwei aufeinanderfolgenden
Magnetkernen ein magnetischer Impulsgleichrichter vorgesehen, dessen Durchlaßrichtung
zur Verhinderung von Rückwirkungen zwischen den Magnetkernen des Schieberegisters
jeweils umgepolt wird. Es ist vorteilhaft, die Vormagnetisierungswicklungen der
einzelnen Impulsgleichrichter des Schieberegisters in Serie zu schalten und zur
Umpolung der Durchlaßrichtung diese Vormagnetisierungswicklungen mit einem Wechselstrom
zu beschicken.
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Gerade die Möglichkeit der Umpolung der Sperr-bzw. Durchlaßrichtung
des magnetischen Impulsgleichrichters ermöglicht die Einsparung von Richtleitern,
die bei fast allen sonst bekannten Schaltungen nötig sind. Außerdem bietet die Anwendung
magnetischer Impulsgleichrichter in Schieberegistern noch andere Vorteile. Die magnetischen
Impulsgleichrichter besitzen sehr kurze Reaktionszeiten, sind durch entsprechende
Bemessung der Gleichrichterwicklung im Widerstand leicht an andere Schaltelemente
anpaßbar und arbeiten noch bei Temperaturen einwandfrei, bei denen die Funktion
normaler Halbleitergleichrichterstrecken in Frage gestellt ist.
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An Hand der F i g. 1 bis 6 werden der Aufbau und die Wirkungsweise
eines Schieberegisters gemäß der Erfindung erläutert.
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F i g. 1 zeigt den Aufbau eines Schieberegisters gemäß der Erfindung.
Es besteht aus den Magnetkernen K1 bis K6, den magnetischen Impulsgleichrichtern
G 1 bis G 6 und den Widerständen R 1 bis R 6. An den Klemmen P 1 und P 2 liegen
zwei gegeneinander phasenverschobene Schiebepulse. Der an P 1 liegende Schiebepuls
besteht aus negativen Impulsen, der an P2 liegende Schiebepuls aus positiven Impulsen.
Die Phasenverschiebung je
zweier Schiebeimpulse gegeneinander beträgt
beispielsweise 1%z Periodendauer. An der Klemme U liegt eine angenähert sinusförmig
verlaufende Spannung, die zur Vormagnetisierung und zur Umpolung der magnetischen
Impulsgleichrichter dient. Die Frequenz dieser Spannung ist die gleiche wie die
der Schiebepulse.
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Eine zu speichernde Informationseinheit wird über die Eingangsklemme
E in den Kern K 1 eingespeichert. Ein Schiebeimpuls an der Klemme P 1 schiebt die
Nachricht vom Kern K1 zum Kern K2. Durch den in der nächsten Halbperiode folgenden
positiven Schiebeimpuls, der an der Klemme P2 liegt, wird die Informationseinheit
vom Kern K2 zum Kern K3 transportiert usw.
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An Hand der F i g. 2 wird die Übertragung einer Informationseinheit
von einem Kern zum nächsten Kern erläutert. F i g. 2 stellt eine Prinzipskizze des
Schieberegisters nach der Erfindung dar. Die magnetischen Impulsgleichrichter sind
durch die allgemein für Richtleiter verwendeten Symbole ersetzt. Für die eine Richtung
sind sie voll ausgezogen, für die andere Richtung gestrichelt gezeichnet.
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Der dargestellte Teil des Schieberegisters besteht aus den Magnetkernen
K 11,K 12,K 13 und K14, den magnetischen Impulsgleichrichtern G 11,
G12,
G13 und den Widerständen R 11, R12, R13. Im Kern K12
soll für die vorliegenden Betrachtungen gerade eine Informationseinheit gespeichert
sein, die weitergeschoben wird. Der entsprechende an der Klemme P 11 liegende Schiebeimpuls
induziert in den Wicklungen W12 und V12 Spannungen, die durch entsprechende Pfeile
dargestellt sind. Man erkennt, daß die in der Wicklung W 12 induzierte Spannung
der Durchlaßrichtung des magnetischen Impulsgleichrichters entgegengerichtet ist.
Der Transport der Informationseinheit nach rückwärts zum Kern K11 ist damit unterbunden.
Die in Wicklung V12 induzierte Spannung verursacht einen Strom, der über den Gleichrichter
G12 fließen kann und über die Wicklung W 13 den Kern K13 ummagnetisiert.
Damit wird die Nachricht in der gewünschten Weise weiterverschoben. Durch die Einspeicherung
des Impulses über die Wicklung W13 und damit durch die Ummagnetisierung des Kernes
K13 entsteht in der Wicklung V13 eine Spannung, die versucht, den Kern K14 über
die Wicklung W14 umzumagnetisieren. Die Richtung der in der Wicklung V 13 induzierten
Spannung ist ebenfalls durch einen Pfeil dargestellt. Zur gleichen Zeit, da der
Impuls von der Wicklung V 13 in der Wicklung W 14 des Kernes K 14 wirksam wird,
wird durch den Schiebeimpuls an der Klemme P 11 in der Wicklung W
14 eine Spannung entgegengesetzter Richtung induziert, so daß die Spannung
des Impulses aus der Wicklung V13 kompensiert wird. Damit die Ausgangswicklungen
der einzelnen Magnetkerne nicht kurzgeschlossen sind, was die Ummagnetisierung der
Kerne erschweren würde, sind in die Verbindungsstromkreise zwischen den Kernen die
ohmschen Widerstände R 11 bis R 13 eingeschaltet.
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In den Impulspausen zwischen den einzelnen Impulsen der beiden an
den Klemmen P 1l und P12 liegenden Schiebepulse werden die magnetischen Impulsgleichrichter
durch die sinusförmige Spannung an der Klemme U (F i g. 1) ummagnetisiert und kehren
dadurch ihre Durchlaßrichtung um. Dieser Zustand der umgepolten Durchlaßrichtung
ist in F i g. 2 mit den gestrichelten Symbolen für die Richtleiter dargestellt.
Die Übertragung der Informationseinheit vom Kern K 13 zum Kern K 14 erfolgt in gleicher
Weise wie oben bereits für die Übertragung vom Kern K 12 zum Kern K 13 erläutert.
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In F i g. 3 sind zusammenfassend die drei für den Betrieb des Schieberegisters
nach der Erfindung nötigen Spannungen dargestellt. Mit P+ und P-sind die beiden
entgegengesetzten und phasenverschobenen Schiebepulse bezeichnet. Man erkennt die
Phasenverschiebung von einer halben Periode. Mit U - ist die sinusförmige Spannung
zur Vormagnetisierung und Umpolung der magnetischen Impulsgleichrichter bezeichnet.
Jeweils in den Impulspausen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen der beiden
Schiebepulse P+ und P- erfolgt die Umpolung der magnetischen Impulsgleichrichter.
Der sinusförmige Verlauf dieser Spannung ergibt eine möglichst langsame Flußänderung
in den Kernen der Impulsgleichrichter, so daß die bei der Umpolung auftretenden
Störspannungen sehr gering sind und nicht zur Ummagnetisierung von Speicherkernen
ausreichen.
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F i g. 4 stellt das Schaltbild eines magnetischen Impulsgleichrichters,
wie er für das Schieberegister nach der Erfindung verwendet wird, dar. Er besteht
aus dem Magnetkern M, der Gleichrichterwicklung W 1 und der Vormagnetisierungswicklung
W2. Die beiden Klemmen K und A haben die gleiche Bedeutung wie die Anschlüsse »Kathode«
und »Anode« eines normalen Gleichrichters. An den beiden Klemmen U1 und U2 liegt
eine Spannung, die den für die Vormagnetisierung des Magnetkernes nötigen Vormagnetisierungsstrom
liefert.
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Ein besonders gutes Sperr- zu Durchlaßverhältnis besitzt der magnetische
Impulsgleichrichter, wenn man, wie in F i g. 5 dargestellt, den Arbeitspunkt des
Gleichrichters so wählt, daß er in dem Punkt A 2 der Hystereseschleife liegt. Die
bisher beschriebenen Vorgänge bei der Ummagnetisierung während der Impulspausen
(s. F i g. 3) beziehen sich auf die Lage des Arbeitspunktes bei A 1. Verschiebt
man aber die Phase der sinusförmigen Vormagnetisierungsspannung U., gegenüber der
Phasenlage der Schiebeimpulse@P+ und P-, so erreicht man, daß gerade während der
Zeit, da der Schiebeimpuls in den Speicherkernen wirksam wird, die Gleichrichter
in der gewünschten Weise, z. B. Punkt A 2 (F i g. 6), vormagnetisiert werden.
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In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 bzw. 2 wird eine sinusförmige
Spannung zur Ummagnetisierung der magnetischen Impulsgleichrichter verwendet. Wichtig
für die Funktion des Schieberegisters ist aber lediglich, daß die Magnetkerne der
Impulsgleichrichter zwischen je zwei Impulsen der beiden Schiebepulse von der einen
Remanenzlage in die andere ummagnetisiert werden. Es ist durchaus möglich, auch
Spannungen mit einem anderen zeitlichen Verlauf zur Ummagnetisierung dieser Magnetkerne
zu verwenden.