DE1170167B - Speichermatrix mit Tunneldioden - Google Patents

Speichermatrix mit Tunneldioden

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DE1170167B
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DE
Germany
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diodes
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tunnel diodes
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Application number
DEST18897A
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English (en)
Inventor
Dipl-Ing Ole Johan Melhus
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Alcatel Lucent Deutschland AG
Original Assignee
Standard Elektrik Lorenz AG
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    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G11C11/36—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using diodes, e.g. as threshold elements, i.e. diodes assuming a stable ON-stage when driven above their threshold (S- or N-characteristic)
    • G11C11/38—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using diodes, e.g. as threshold elements, i.e. diodes assuming a stable ON-stage when driven above their threshold (S- or N-characteristic) using tunnel diodes
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/313—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of semiconductor devices with two electrodes, one or two potential barriers, and exhibiting a negative resistance characteristic
    • H03K3/315—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of semiconductor devices with two electrodes, one or two potential barriers, and exhibiting a negative resistance characteristic the devices being tunnel diodes

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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Internat. Kl.: G06f
Deutsche Kl.: 42 m-14
Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag: Auslegetag:
St 18897 IX c/42 m
24. Februar 1962
14. Mai 1964
Die Erfindung betrifft eine Speichermatrix mit Tunneldioden, bei der das Ein- und Ausspeichern von Informationen zeilenweise erfolgt.
Es ist bekannt, für eine Speichermatrix eine Parallelschaltung von einer Tunneldiode und einem Ohmschen Widerstand unter Einprägung eines konstanten Ruhestromes als bistabiles Speicherelement zu verwenden. Der Ruhestrom und der Widerstand sind dann so bemessen, daß sich zwei stabile Arbeitspunkte ergeben, denen beispielsweise die beiden bi- nären Bedeutungen »0« und »1« zugeordnet werden können. Die einzelnen Speicherelemente sind über Zeilen- und Spaltenwiderstände mit Zeilen- und Spaltenleitungen verbunden, denen außer dem Ruhestrom für die einzelnen Speicherelemente auch noch Halbstromimpulse zum Aufrufen der entsprechenden Speicherelemente zuführbar sind.
Es bereitet nun erhebliche Schwierigkeiten, die Leseausgänge der einzelnen Speicherelemente spaltenweise zu Spalten-Leseleitungen zusammenzufassen, ohne daß die einzelnen Speicherzellen sich gegenseitig beeinflussen. Es ist bereits vorgeschlagen worden, die Leseausgänge der Speicherelemente einer Zeile kapazitiv auf die Spalten-Leseleitung zu koppeln. Durch die parallel liegenden Speicherelemente der nicht aufgerufenen Zeilen erfolgt jedoch eine Spannungsteilung der Lesesignale, so daß bei vielen Speicherelementen die ausgelesenen Informationen nicht mehr einwandfrei erkennbar sind.
Weiterhin sind noch Matrixspeicher mit zeilenweisem Ein- und Ausspeichern bekanntgeworden, bei denen die Auskopplung der Lesesignale über Transformatoren geschieht. Dies ist jedoch mit einem sehr großen Aufwand verbunden.
Es ist nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Speichermatrix zu finden, bei der die Zusammenfassung der Leseausgänge einer Spalte ohne größeren Aufwand möglich ist und bei der die einzelnen Speicherelemente einer Spalte einwandfrei voneinander entkoppelt sind.
Gemäß der Erfindung ist diese Speichermatrix dadurch gekennzeichnet, daß als Koppelelement Dioden dienen, deren Anoden mit den Anoden der einzelnen Tunneldioden und deren Kathoden mit den Spalten-Leseleitungen verbunden sind, daß die Dioden so vorgespannt sind, daß sie auch bei den höchsten an den Tunneldioden abfallenden Spannungen noch gesperrt sind und daß weiterhin zum Lesen der Informationen einer Zeile das Potential aller Kathoden der Tunneldioden dieser Zeile in positiver Richtung angehoben werden, so daß die den eingespeicherten Informationen entsprechenden Ausgangssignale an Speichermatrix mit Tunneldioden
Anmelder:
Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Zuffenhausen, Helhnuth-Hirth-Str. 42
Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Öle lohan Melhus, Ludwigsburg
Arbeitswiderständen, die an die einzelnen Spalten-Leseleitungen angeschlossen sind, abgreifbar sind.
Ein zerstörungsfreies Lesen der eingespeicherten Information ist dadurch möglich, daß zum Lesen die Kathoden der Tunneldioden der betreffenden Zeile um den Betrag der Vorspannung der Dioden in positiver Richtung angehoben werden.
Dies wird zweckmäßigerweise so durchgeführt, daß alle Kathoden der Tunneldioden, zeilenweise zusammengefaßt, über Vorwiderstände, die normalerweise durch Schalter überbrückt sind, mit der gemeinsamen Rückleitung verbunden sind, wobei die Vorwiderstände so bemessen sind, daß bei geöffnetem Schalter durch die Summe der in allen Speicherelementen einer Zeile fließenden Ruheströme ein Spannungsabfall entsteht, der der Vorspannung der Dioden entspricht, so daß beim öffnen des Schalters einer zu lesenden Zeile die Kathoden der Tunneldioden dieser Zeile um einen bestimmten Betrag in positiver Richtung angehoben werden.
Die Erfindung wird nun an Hand der F i g. 1 und 2 beispielsweise näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Speichermatrix gemäß der Erfindung,
Fig. 2 die Kennlinie einer Tunneldiode mit den eingezeichneten Arbeitspunkten.
Die Speichermatrix nach Fig. 1 besteht aus einzelnen bistabilen Tunneldiodenschaltungen, die im Ruhezustand mit eingeprägten Strömen I0 betrieben werden. Die Tunneldioden der einzelnen Speicherelemente sind über Zeilenwiderstände RY und Spaltenwiderstände Rx mit den Zeilen- bzw. Spaltendrähten verbunden. Auf Grund des eingeprägten Stromes I0 ergeben sich für die bistabilen Speicherelemente jeweils die beiden stabilen Arbeitspunkte »0« und »1« (s. Fig. 2).
Zum Einschreiben von Informationen in eine Zeile der Speichermatrix wird kurzzeitig der Strom I0 dieser Zeile abgeschaltet, um alle Speicherelemente in ihre Ruhelage »0« zu bringen. Anschließend wird
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allen Speicherelementen einer Zeile über die Zeilenwiderstände RY der Strom /0 + eingeprägt. Von den Spaltendrähten X gelangen über die Spalten-
AI
widerstände Rx Halbstromimpulse 2 auf die einzelnen Speicherelemente. Je nachdem, ob ein Speicherelement einen Zeilen-Halbstromimpuls und einen Spalten-Halbstromimpuls zusätzlich zu dem Ruhestrom erhält oder nicht, schaltet das Element in den Speicherzustand »1« bzw. bleibt in der Ruhestellung »0« stehen.
Das Ausspeichern der in der Matrix gespeicherten Information geschieht durch das Aufrufen einer ganzen Zeile. Es sind so viele Leseausgänge A vorhanden, wie die Speichermatrix Spalten besitzt. Die Ausgänge aller Speicherelemente einer Spalte sind über Dioden D mit den zugeordneten Spaltendrähten verbunden. Die Dioden sind so weit vorgespannt, daß sie gerade gesperrt sind, wenn in einem Speicherelement die Information »1« eingespeichert ist. Das entspricht etwa der Spannung, die an einer Tunneldiode abfällt, wenn sich diese in dem stabilen Zustand »1« befindet. Die Vorspannung wird den Dioden D von der Spannungsquelle U über die Arbeitswiderstände R2 und die Spalten-Lesedrähte zugeführt.
Zum Lesen der Speicherelemente einer Zeile wird das Potential der Kathoden der Tunneldioden um einen solchen Betrag in positiver Richtung angehoben, daß die von der Vorspannungsquelle U erzeugte Vorspannung aufgehoben wird. Hierdurch werden nur die Dioden D einer Zeile leitend, in denen eine »1« eingespeichert war, und ein Stromstoß bestimmter Größe fließt über den Arbeitswiderstand R2 dieser Spalte. Befand sich ein Speicherelement in der Stellung »0«, so bleibt die Diode gesperrt. Da jeweils nur das Kathodenpotential der Tunneldioden einer abgefragten Zeile angehoben werden, bleiben alle Dioden der nicht aufgerufenen Zeilen gesperrt; was bedeutet, daß eine einwandfreie Entkopplung zwischen den Tunneldioden einer Spalte vorhanden ist. Die Potentialanhebung der Kathoden der Tunneldioden einer Zeile in positiver Richtung geschieht nun durch das Öffnen des Schalters S der betreffenden Zeile. Der parallel liegende Widerstand R1 ist so bemessen, daß an ihm beim Durchfließen aller Ruheströme /0 der Tunneldioden-Speicherelemente einer Zeile etwa die Spannung abfällt, mit der die Dioden D durch die Vorspannungsquelle U vorgespannt sind. Diese Potentialanhebung der Tunneldioden reicht nicht aus, um den Speicherzustand der einzelnen Speicherelemente zu ändern. Das Lesen der Information geschieht also zerstörungsfrei.
Dadurch, daß die Arbeitswiderstände der einzelnen Spalten-Lesedrähte Ohmsche Widerstände sind, ist beim Auslesen der Informationen als Ausgangskriterium eine Gleichspannung verfügbar. Bei der Verwendung von Induktivitäten erhielte man nur einen Spannungssprung als Ausgangssignal.
Selbstverständlich können die Tunneldioden TD und die Dioden D in entgegengesetzter Richtung gepolt sein, wenn gleichzeitig alle Spannungs- und Stromquellen umgepolt werden.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Speichermatrix mit Tunneldioden, bei der die Anoden der Tunneldioden über Zeilen- und Spaltenwiderstände mit Zeilen- bzw. Spaltenleitongen verbunden sind, bei der ferner das Ein- und Ausspeichern von Informationen zeilenweise erfolgt und die Leseausgänge der einzelnen Speicherelemente spaltenweise auf Spalten-Leseleitungen gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß als Koppelelemente Dioden (D) dienen, deren Anoden mit den Anoden der einzelnen Tunneldioden (TD) und deren Kathoden mit den Spalten-Leseleitungen (A) verbunden sind, daß die Dioden (D) so vorgespannt sind, daß sie auch bei den höchsten an den Tunneldioden abfallenden Spannungen noch gesperrt sind, und daß weiterhin zum Lesen der Informationen einer Zeile das Potential aller Kathoden der Tunneldioden dieser Zeile in positiver Rich-■ tung angehoben werden, so daß die den eingespeicherten Informationen entsprechenden Ausgangssignale an Arbeitswiderständen (R2), die an die einzelnen Spalten-Leseleitungen (A) angeschlossen sind, abgreifbar sind.
2. Speichermatrix nach Anspruch 1, bei der ein zerstörungsfreies Lesen der eingespeicherten Informationen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß zum Lesen die Kathoden der Tunneldioden (TD) der betreffenden Zeile um den Betrag der Vorspannung der Dioden (D) in positiver Richtung angehoben werden.
3. Speichermatrix nach Anspruch 1 oder 2, bei der ein zerstörungsfreies Lesen der eingespeicherten Informationen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß alle Kathoden der Tunneldioden (TD), zeilenweise zusammengefaßt, über Vorwiderstände (R1), die normalerweise durch Schalter (S) überbrückt sind, mit der gemeinsamen Rückleitung (O) verbunden sind, wobei die Vorwiderstände (R.) so bemessen sind, daß bei geöffnetem Schalter (S) durch die Summe der in allen Speicherelementen einer Zeile fließenden Ruheströme (Z0 in Fig. 2) ein Spannungsabfall entsteht, der der Vorspannung der Dioden (D) entspricht, so daß beim öffnen des Schalters (S) einer zu lesenden Zeile die Kathoden der Tunneldioden dieser Zeile um einen bestimmten Betrag in positiver Richtung angehoben werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
409 589/353 5.64 © Bundesdruckerei Berlin
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