DE1187675B - Matrix-Zuordner mit kapazitiver Kopplung - Google Patents

Matrix-Zuordner mit kapazitiver Kopplung

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DE1187675B
DE1187675B DEST17370A DEST017370A DE1187675B DE 1187675 B DE1187675 B DE 1187675B DE ST17370 A DEST17370 A DE ST17370A DE ST017370 A DEST017370 A DE ST017370A DE 1187675 B DE1187675 B DE 1187675B
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Dipl-Phys Hans Reiner
Dr-Ing Karl Steinbuch
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
H03k
Deutsche Kl.: 21 al - 37/60
Nummer: 1187 675
Aktenzeichen: St 17370 IX c/21 al
Anmeldetag: 20. Januar 1961
Auslegetag: 25. Februar 1965
Die Erfindung bezieht sich auf einen nach Art einer Matrix aufgebauten Zuordner mit kapazitiver Kopplung zwischen Zeilen- und Spaltendrähten. Matrix-Zuordner, an deren Kreuzungspunkten Kondensatoren mit C = C0 bzw. C^O vorgesehen sind, sind £ an sich bekannt. Im allgemeinen geschieht die Informationseingabe, d. h. die Belegung der für die Zuordnung erforderlichen Kreuzungspunkte mit Kondensatoren auf mechanischem Wege, ζ. Β. durch Einlöten, Anbringen von leitenden Belägen od. dgl. iu
Es ist aber auch bekannt, einzelne kapazitive Elemente als Speicher zu verwenden und bei diesen die Informationseingabe elektrisch vorzunehmen. Dazu wird ein selbstheilender Kondensator über einen Widerstand so an eine Spannungsquelle angeschlossen, daß ein Überschlag entsteht, auf Grund dessen sich eine leitende Brücke zwischen den Elektroden bildet. Der Strom wird durch den Widerstand begrenzt, so daß zwar eine Verbindung zwischen den Elektroden entsteht, diese jedoch nicht ausbrennen kann. Das Speicherelement habe jetzt den Zustand, der der binären »1« entspricht. Zum Abfragen bzw. Löschen des Speicherelementes wird ein großer Strom auf die Kondensatorbeläge gegeben, um die Brücke auszubrennen. Der Zustand ohne galvanische Verbindung zwischen den Elektroden entspreche der binären »0«. Es werden dabei nicht die Kapazitätswerte ausgenutzt, sondern R ^ 0 bzw. R & 00.
Im Gegensatz zu den bekannten Zuordnern erfolgt bei der vorliegenden Erfindung die Informationseingabe wie bei dem bekannten Speicherelement auf elektrischem Wege. Allerdings wird von einer anderen Aufgabe ausgegangen und eine physikalische Größe ausgenutzt. Die Speicherelemente sollen nicht die Werte R ^ 0 und R % 00 annehmen, sondern einen beliebigen Wert Ca ^ Cx ^ Ce, der zwischen dem Anfangs- und einem Endwert liegt. Der allgemeine Lösungsgedanke besteht darin, daß die Herstellung der unterschiedlichen Kapazitäten, also die Kapazitätsänderung, eines oder mehrerer Koppelkondensatoren durch Ausbrennen der Kondensatorbeläge mittels Koinzidenzspannungen an den entsprechenden Zeilen und Spalten erfolgt.
Mit dieser Anordnung ist es möglich, einen in den gegebenen Grenzen beliebig wählbaren Kapazitätswert selbsttätig einzustellen und aus solchen Kapazitäten einen Zuordner aufzubauen.
Die Erfindung macht also von dem bekannten Prinzip Gebrauch, daß bei Metallpapier-, Metallfilmoder Aufdampfkondensatoren, bei denen das Dielektrikum und der Metallbelag aufgedampft sind, bei Überschreitung einer vorgegebenen Spannung Matrix-Zuordner mit kapazitiver Kopplung
Anmelder:
Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42
Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. Karl Steinbuch, Ettlingen (Bad.);
Dipl.-Phys. Hans Reiner, Leonberg (Württ.)
Durchschläge auftreten. Bei genügend hoher Kapazität bzw. geeigneter Wahl des Außenkreises und bei geeignetem Aufdampfverfahren für die Metallschicht brennt beim Durchschlag jeweils eine kleine Stelle des Metallbelages weg; auf diese Weise heilt der Durchschlag aus. Dieses Ausheilen ist jedoch von einer Verringerung des Kapazitätswertes begleitet, welche Verringerung hier jedoch in positivem Sinne ausgenutzt wird. Man kann also durch Anlegen einer Spannung geeigneter Größe und Dauer die Kapazität des Kondensators reduzieren. Bei Kondensatormatrizen, bei denen die Spannungen über Spalten- und Zeilendraht angelegt werden (Koinzidenz), ist es jedoch im allgemeinen wichtig, daß das Verhältnis der Spannung, bei der Durchschläge mit Bestimmtheit auftreten, zu der Spannung, bei der Durchschläge mit Bestimmtheit nicht auftreten, unter einem bestimmten Wert bleibt.
Derartige Zuordner eignen sich sowohl in der normalen Digital-Technik, bei der beispielsweise durch den Koppelkondensator in dem Kreuzungspunkt eine kapazitive Durchschaltung von dem Zeilendraht auf den Spaltendraht erfolgen soll, als auch für Speichermatrizen, deren gespeicherte Informationen zum öfteren Auslesen bestimmt sind. Besonders vorteilhaft ist dieser Zuordner auch, wenn die spaltenweise gespeicherten Informationen zeilenweise einer bestimmten Bedeutung zugeordnet sind und bei einer Eingabe von unbekannten Informationen deren Bedeutung auf der betreffenden Zeile erfaßt werden soll. Der Zuordner wird also zunächst gemäß dem allgemeinen Erfindungsgedanken zeilenweise mit Informationen beaufschlagt, d. h., die Kondensatoren der betreffenden Kreuzungspunkte werden durch Ausbrennen auf den festgelegten Kapazitätswert eingestellt, und kann dann abgefragt werden. Derartige Zuordner können auch als Lernmatrizen bezeichnet werden, da in der sogenannten Lernphase der Zuordner eingestellt
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und in der sogenannten Kannphase ausgewertet werden kann. Da die Erfindung insbesondere für Lernmatrizen geeignet ist, wird deren Eigenschaft kurz beschrieben.
Die Matrix besteht aus einer Anzahl von Spalten (Eingängen) ex ... en und einer Anzahl von Zeilen (Ausgängen) ^)1 ... bm. Die Kreuzungspunkte sind zunächst unformiert, d. h., es gibt keine Kreuzungspunkte mit bevorzugter Kopplung zwischen Spalten- und Zeilendraht. Die Formierung erfolgt in der Lernphase auf Grund der an die Eingänge ελ ... en angelegten Sätze von Eingangsinformationen. Jedem Satz von Eingangsinformationen e} (J= 1...«) ist eine Bedeutung und damit eine Zeile bjc zugeordnet. Die Lernmatrix besteht nun aus Elementen, die so beschaffen sind, daß sich die Kopplung zwischen den Eingangsleitungen ej und den Ausgangsleitungen bt (Jc = 1.. .m) so variieren läßt, daß in einer späteren Phase, der Kannphase, beim Anlegen eines bestimmten Satzes von Eingangsinformationen Jj ej der zugehörige Ausgang b* markiert wird. Der dazu notwendige Lernvorgang kann durch einmaliges oder auch durch mehrmaliges Anlegen der Eingangsinfomationen bei gleichzeitiger Markierung des zugehörigen Ausgangs durchgeführt werden. Die Elemente der Lernmatrix können also so beschaffen sein, daß sie auf einmal oder aber in mehreren Stufen die angebotene Information aufnehmen. Der Lernvorgang kann dabei reversibel oder irreversibel sein, wofür es mehrere Möglichkeiten gibt, z. B. Magnetkerne oder elektrochemische EIemente in den Kreuzungspunkten. Eine weitere Möglichkeit ist der Zuordner gemäß der Erfindung.
Die Spalten- und Zeilenleiter sind zweckmäßigerweise streifenförmig ausgebildet und in einem Aufdampfverfahren auf einen geeigneten Träger aufgedampft. Am besten wird auch das Dielektrikum zwischen den beiden Leiterebenen aufgedampft. Der Querschnitt der Leiter und die Dicke des Dielektrikums bzw. dessen Zusammensetzung richten sich unter anderem nach der erwünschten Reduzierung der Kapazität durch die Ausbrennprozesse und den vorhandenen Spannungen. Vielfach ist es auch vorteilhaft, die Beläge an den Kreuzungspunkten in geeigneter Weise zu verbreitern und damit eine Trennung von wirksamen Kondensatorbelägen und eigentlichen Leitern herbeizuführen. Diese Trennung kann man noch unterstützen, indem man die Leiter dick im Vergleich zu den Kondensatorbelägen macht.
Bei den oben beschriebenen Lernmatrizen ist es meist wünschenswert, die Eingangssignale kontradiktorisch einzuspeichern; zu diesem Zwecke kann man dann je Spalte zwei Leiter vorsehen, so daß jeder Kreuzungspunkt zwei Kondensatoren aufweist. Diese Ausbildung des Zuordners bedingt verschiedene schaltungsmäßige Vorkehrungen für die Eingangs- und Ausgangsseite, wie weiter unten näher erläutert wird.
Die Einspeicherung der für die Durchschläge erforderlichen Spannung kann grundsätzlich in Form von Gleichspannung oder Wechselspannung erfolgen. Dabei ist noch zu bedenken, daß das Verhältnis der Spannung, bei der mit Sicherheit noch keine Durchschläge erfolgen, zu der Spannung, bei der der Kapazitätswert unter einen bestimmten Prozentsatz des ursprünglichen Wertes gesunken ist, wegen der koinzidenzmäßigen Zuführung der Spannungen über Spalten und Zeilen einen bestimmten Wert nicht unterschreiten kann. Das Ausbrennen der Kondensatoren kann je nach Verwendungszweck in einem einzigen oder in mehreren Schritten erfolgen. Im letzteren Falle kann man also noch festlegen, nach wieviel Schritten die maximale Reduzierung des Kapazitätswertes erreicht sein soll. Bei der Herstellung des Kapazitätswertes in kleinen Schritten und einer Matrix mit zwei Kondensatoren je Kreuzungspunkt kann man den Kapazitätsunterschied der beiden Kondensatoren eines Kreuzungspunktes als Information betrachten und hat somit die Möglichkeit, Änderungen der Zuordnung vorzunehmen, was im Falle der Lernmatrix bedeutet, daß diese einige Male umlernen kann.
Der neue Zuordner kann ebenfalls mit Impulsen oder Wechselspannung arbeiten bzw. im Falle der Lernmatrix ausgelesen werden. Bei der Verwendung von zwei Kondensatoren je Kreuzungspunkt ist jedoch das Lesen mit Wechselspannung erforderlich. Da die Lesespannung am zweckmäßigsten über einen Übertrager eingespeichert wird, um einen niederohmigen Eingang zu haben, und die Kreuzungsstellen Kondensatoren enthalten, die notfalls noch durch Zusatzkondensatoren ergänzt sind, um die für das Ausbrennen erforderliche Energie zu erhalten, muß man den so entstandenen Schwingkreis gegebenenfalls für die Lesefrequenz auf Resonanz abstimmen.
Die Auswertung der Ausgangssignale kann bei Verwendung eines Kondensators je Kreuzungspunkt nach Betrag oder Phase erfolgen, während man bei zwei Kondensatoren je Kreuzungspunkt nach Betrag und Phase auswerten kann.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der F i g. 1 bis 5 beispielsweise näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine einfache Ausbildung eines kapazitiven Zuordners gemäß der Erfindung,
Fig.la einen Kreuzungspunkt mit verstärktem X- und Y-Leiter im Schnitt,
F i g. 2 einen kapazitiven Zuordner mit Trennung der Leiter von den Kondensatorbelägen,
Fig. 2a eine Kurvenschar, die die Abhängigkeit der Kapazität verschiedener Kreuzungspunkte von der Spannung zeigt,
F i g. 3 eine kapazitive Lernmatrix mit zwei Spaltenleitern je Spalte,
F i g. 4 ein Beispiel für eine Eingangs- und Ausgangsschaltung bei Einstellen der Kapazitäten mittels Gleichspannungen,
F i g. 5 ein Beispiel für Eingangs- und Ausgangsschaltungen bei Ausbrennen mit Wechselspannungen.
Der Zuordner gemäß der Erfindung besteht im einfachsten Falle aus den streifenförmigen, parallelen Spaltenleitern X1 ... Xn und den senkrecht hierzu angeordneten Zeilenleitern F1 ... Ym. Zwischen der Ebene der Spaltenleiter und der Ebene der Zeilenleiter befindet sich ein gleichmäßiges dünnes Dielektrikum. Die ganze Matrix ist auf einem geeigneten Träger aufgebracht. Die Leiter und auch das Dielektrikum können durch Aufdampfen hergestellt werden. Material und Dicke des Dielektrikums und der Leiter sind so gewählt, daß bei Anlegen einer Spannung U1 zwischen den Leitern Xj und Yk an der Kreuzungsstelle j, k Überschläge auftreten, die ein stellenweises Ausbrennen der Beläge und damit eine Verringerung der Kapazität zwischen den beiden Leitern bewirken, während bei Anlegen der Spannung U0 mit Sicherheit keine Überschläge auftreten können. F i g. 1 zeigt eine derartige einfache Anordnung eines Zuordners.
Beim Anlegen der geeigneten Spannungen an die X- und F-Leiter findet das Ausbrennen zunächst an den Stellen statt, wo das Dielektrikum am dünnsten
5 6
ist. Die Durchschlagspannung steigt mit der Ver- Koppelkapazität bei der Arbeitsfrequenz bietet. Dies
ringerung der Kapazität, d. h. mit der Ausbrennung ist notwendig, um unerwünschte Vielfachkopplungen
der dünnen Stellen an. Bei gleichmäßigem Aufbringen zu verhindern. Daher ist an den Ausgangsleitungen
des Dielektrikums kann man erreichen, daß das zweckmäßigerweise auch ein Übertrager Ua2 vorge-Verhältnis der Spannung CZ1, bei der die ersten Durch- 5 sehen.
schlage auftreten, zur Durchschlagspannung, bei der Da die gewünschten Kapazitätswerte in den die Kapazität durch Ausbrennen auf etwa 30% Kreuzungspunkten erst durch die elektrischen Ausabgefallen ist, nahe 1 ist. brennprozesse gebildet werden, muß man zwischen
Bei der einfachen Anordnung gemäß F i g. 1 kann Vorbereitung des Zuordners für seine spätere Funktion es nun vorkommen, daß einer der Leiter durch die ι ο und dem eigentlichen Arbeiten unterscheiden. Erfolgen Ausbrennprozesse eine vollständige Unterbrechung die Ausbrennprozesse in mehreren Schitten und soll die erfährt, nämlich dann, wenn die Ausbrennstellen in der Abfrage nach Gruppen von Eingangsinformationen in F i g. 1 durch die Linie α dargestellten Weise vorgenommen werden, so kann man auch von Lernnebeneinander liegen. Um das zu verhindern, kann phase und Kannphase sprechen,
man auf einem Teilgebiet der Kondensatorfläche 15 Vor Beginn des Ausbrennvorganges (Lernphase) die beiden Leiter mit stärkerem Querschnitt versehen legt man zunächst das Verhältnis von End- zu Anfangsoder das Dielektrikum entsprechend verstärken. kapazität fest. In der F i g. 2 a ist eine Schar von Fig. la zeigt einen Schnitt durch einen Kreuzungs- Kurven dargestellt, die die Abhängigkeit der Kapazität punkt, bei dem der X- und 7-Leiter verstärkt sind. verschiedener Kreuzungspunkte, d. h. selbstheilender Die dielektrische Schicht ist mit D bezeichnet. 20 Kondensatoren, von der angelegten Spannung zeigt.
Zur Verhinderung einer vollständigen Unterbre- Der Bereich der Spannung vom Wert {7=0 bis
chung kann man auch die Stromleiter und die aus- U = U0 ist derjenige, bei dem noch keine Verringerung
brennbaren Kondensatorflächen voneinander trennen. der Kapazität durch Überschläge und den nachfolgen-
F i g. 2 zeigt einen Ausschnitt aus einer Matrix den Ausbrennvorgang eintritt. Bei ansteigender Span-
mit Trennung der Leiter von den Kondensator- 25 nung treten die ersen Überschläge auf, die mit weiter
belägen Kx und Ky, zwischen denen die Ausbrenn- ansteigender Spannung häufiger werden und zu einer
prozesse stattfinden. An den Kreuzungsstellen der starken Kapazitätsverminderung führen. Beim Wert
Leiter ist das Dielektrikum D1 verstärkt, um die stets U — U30On, d. h. dem Wert, an dem die Kapazität
verbleibende minimale Kapazität so klein wie möglich auf ein Dreißigstel der ursprünglichen Kapazität
zu halten. Die Matrix der F i g. 2 läßt sich besonders 30 abgesunken ist, ist die untere Grenze des Arbeits-
dann gut herstellen, wenn die Leiter und das Dielek- bereiches erreicht, der für die Erfindung von Be-
trikum durch aufeinanderfolgende Aufdampfvorgänge deutung ist. Da zur Herstellung der Matrix die
hergestellt werden. Kreuzungspunkte zwar weitgehend gleich aufgebaut
Als Dielektrikum eignen sich anorganische Stoffe, sind, doch die Schichtdicken-Verteilung in jedem
die sich aufdampfen lassen und feuchtigkeitsunemp- 35 Element eine andere ist, wird sich eine Streuung bei
findlich sind, wie Siliziummonoxyd, Siliziumdioxyd, den einzelnen Exemplaren und somit für eine Vielzahl
Metalloxyde u. dgl. Bei Verwendung von Silizium- von Elementen eine zwischen einem Maximal- und
dioxyd und geeigneter Schichtdicke kann man Werte einem Minimalwert liegende Kurvenschar ergeben, die
für U0 von ungefähr 50VoIt erhalten. in der Fig. 2a eingezeichnet ist. Innerhalb dieser
F i g. 3 zeigt einen Ausschnitt aus einem Zuordner, 40 Toleranzgrenzen arbeitet die erfindungsgemäße Anbei dem für jeden Kreuzungspunkt zwei !"-Leiter , ,.· · τλ λγ u»i<. ■ uo · + „-. u vorgesehen sind. Die JT-Leiter können entweder ordnung ™*ή^- Das Verhältnis ^ ist auch
parallel nebeneinander auf der einen Seite der X-Leiter von der Art der Ausbildung und der Herstellung der
angeordnet sein, wie aus F i g. 3 zu ersehen ist, oder Kreuzungspunkte abhängig. In der Fig. 2 a sind die
parallel zu beiden Seiten der F-Leiter liegen, so daß 45 Kurven für Kreuzungspunkte gezeigt, die nach einem
sich die Kondensatorbeläge des F-Leiters (Ausgangs- bestimmten Verfahren hergestellt sind. Es sind aber
leitung) jeweils zwischen den beiden Belägen der zur Herstellung von selbstheilenden Kondensatoren,
Eingangsleitungen befinden. In letzterem Falle muß d. h. der Kreuzungspunkte, mehrere Verfahren be-
man jedoch die Anordnung so treffen, daß besonders kanntgeworden, die hier kurz erörtert werden, um zni
beim Belag der F-Leitung durch geeignete Wahl von 50 zeigen, daß wohl dabei unterschiedliche Verhältnisse
Dicke und Material erreicht wird, daß dieser bei den K . ^ ■. , ,·, A. „ *·;„
Durchschlägen nicht mit ausbrennt. üä>% entstehen' auch verschiedene Ansteuerungen fur
Die für das Einschreiben der Informationen erfor- die Matrix erforderlich sind, wie später erläutert wird, derlichen Schaltungen sind in F i g. 3 nicht dargestellt; Bei einem bekannten Verfahren werden auf eine dünne es ist lediglich gezeigt, daß das Auslesen mit Wechsel- 55 Papierfolie (Dielektrikum) von beiden Seiten Metallspannung gleicher Frequenz und Amplitude, aber schichten als Kondensatorbeläge aufgedampft. Bei entgegengesetzter Phase erfolgen muß. Die Wechsel- einem anderen bekannten Verfahren wird eine dünne Spannungssignale werden jeweils den beiden betreffen- Metallfolie mit einer Lackschicht (Dielektrikum) verden Z-Leitern über den zugeordneten Eingangs- sehen und auf diese der zweite Belag als Metallschicht schalter Γ und den Übertrager Üei in der dargestellten 60 aufgedampft. Bei einem weiteren Verfahren wird das Weise zugeführt. An den Ausgangsleitungen Ym sind Dielektrikum durch Zersetzung in der Glimmentladung für das Auslesen der Informationen phasenempfind- einer auf eine metallische Grundplatte aufgedampften liehe Gleichrichter und gegebenenfalls noch Amplitu- Siliziumverbindung erzeugt. Je nach dem Herstellungsdendiskriminatoren vorgesehen. verfahren des selbstheilenden Kondensators ergeben
Grundsätzlich ist es notwendig, daß der Eingangs- 65 . ,,„ . „.. U0 1 u·' 1 \r at mu„
widerstand vom Generator her sowie der Ausgangs- slch Werte fur U3^ von 1 blS 3" Vor der LernPhase
widerstand gegen den Empfänger hin klein sind im kann man noch die Beläge durch Ausbrennen sym-
Vergleich zu dem Widerstand, den die variable metrieren, indem man beispielsweise feststellt, welche
7 8
Kapazität überwiegt, und das Ausbrennen an den Potentialdifferenz 3 U0, an allen übrigen U0. Es ist
einzelnen Kreuzungspunkten so lange fortsetzt, bis erforderlich, die dabei nicht benötigten !"-Leiter mit
das Ausgangssignal auf der betreffenden Ausgangs- der Spannung — U0 zu speisen, da sonst wegen der
leitung Null wird. gegebenen Grenzen auch an nicht erwünschten
Zur Feststellung, welche Werte £/„./„ CZ0 und -^- 5 Kreuzungspunkten Überschläge auftreten wenn die
e ·*"/0 u [/30% nicht benotigten λ-Leiter an Potential Null liegen
für eine Matrixanordnung vorliegen, müssen ent- würden. Auf diese Weise erreicht die Spannung an
sprechende Messungen an besonders ausgewählten dem nicht erwünschten Kreuzungspunkt einen Wert,
Kondensator-Exemplaren durchgeführt werden, die der bei U0 liegt. Ist das Verhältnis größer als 3, so ist
— weil sie bei der Messung ja bereits in ihrem Kapa- io ein Ausbrennen einzelner Kreuzungspunkte der Ma-
zitätswert verändert werden — stellvertretend für die trix nicht mehr durch Koinzidenz durchführbar.
Matrixelemente benutzt werden. Das Auslesen der gespeicherten Information erfolgt
Das Einschreiben, d. h. das Ausbrennen der bei doppelter Belegung der Kreuzungspunkte mit
Kreuzungspunkte kann mittels Gleichspannung er- Wechselspannung, die über die Leseschaltung Le] an
folgen. Dies wird an Hand der F i g. 4 erläutert, bei 15 den Übertrager Üej gelegt wird. Das Ausgangssignal
der zwei Kondensatorbeläge pro Kreuzungspunkt auf der Leitung Yk wird mittels des Übertragers Üak
vorgesehen sind. Es ist dabei angenommen, daß die und des Schalters Laie in der Weise abgenommen, wie
Zeile bt (Leiter Yt) angeschaltet ist und in der Spalte./ gemäß F i g. 3 bereits beschrieben. Die Übertrager Üej
ein Signal anliegt, d. h. daß bei binären Signalen der bzw. Üat können im allgemeinen so gewickelt sein,
Eingang β] mit einer »1« und der Eingang ej mit einer 20 daß ihre Streuinduktivität den notwendigen Wert
»0« beaufschlagt ist. Damit soll also die Kapazität besitzt, um zusammen mit den Zusatzkondensatoren
der Kreuzungsstelle j, k verringert werden, während die C2e bzw. Cza bei der Auslesefrequenz auf Resonanz
Kreuzungsstelle/, k unverändert bleibt. Zu diesem abgestimmt zu sein, so daß während der Kannphase
Zwecke wird an den Leiter Xj die Spannung + U0 und kein Leistungsabfall durch sie verursacht wird.
an den Leiter Y* die Spannung -CZ0 angelegt. Diese 25 Reichen die Induktivitäten der Übertrager nicht aus,
Spannungen müssen für die Zeit des Durchschlages so kann man noch zusätzliche Induktivitäten Jej bzw.
mit einem genügend niedrigen Innenwiderstand an der Jej auf der Eingangsseite vorsehen.
Durchschlagstelle anliegen, damit für den Ausbrenn- Die Kondensatoren C16 und Cia dienen zum gleich-
prozeß genügend Energie zur Verfügung steht. Dies strommäßigen Trennen der betreffenden Schaltungs-
kann dadurch erfolgen, daß man die Spannungen 30 teile. Bei Lernmatrizen muß in dem Ausgangskreis
über Schalter mit niedrigem Innenwiderstand an die der Kannphase noch ein Amplitudendiskriminator
Kondensatormatrix anlegt. Derartige Schalter sind vorgesehen sein.
jedoch im allgemeinen aufwendig, wenn man sie mit Es ist auch möglich, bei Matrizen mit jeweils zwei elektronischen Mitteln aufbaut. Die Schalter lassen Kondensatorbelägen pro Kreuzungspunkt die Über- sich aber wesentlich einfacher ausbilden, wenn bei 35 schlage dadurch zu erzeugen, daß an die X- und 7-Ein- genügender Größe der Kapazität der Beläge die in den gänge Wechselspannungen gleicher Frequenz und der Kreuzungspunkten selbst gespeicherte Kondensator- Spitzenamplitude CZ0 angelegt werden. Je nach Phasenenergie ausreicht, um bei einem Durchschlag ein Aus- lage (0° oder 180°) erfolgen bei einem der beiden brennen eines kleinen Teiles der Beläge zu gewähr- Kreuzungspunkte j k bzw. Jk Überschläge. F i g. 5 leisten. Man kann dann die Gleichspannung zum Auf- 40 zeigt ein Ausführungsbeispiel hierzu. Bei Einspeisung laden der Kapazität über den Schalter Se] bzw. Sej und mit Resonanzfrequenz, d. h. bei Abstimmung der über den Schalter Sat zuführen, welche nur eine niedrige Transformatorwicklung des Transformators Trj und Leistung zu schalten haben und daher nur einen der Zusatzkapazitäten C2 e bzw. C27, ist wiederum die kleinen Aufwand erfordern. Falls diese Kapazität zu von den Schaltern zu übertragende Leistung gering klein ist, kann man noch die Zusatzkondensatoren 45 und daher der Aufwand niedrig. In diesem Falle können Cte bzw. Cg^ und C20 vorsehen. für den Schreibvorgang dieselben Schalter Te] wie Zur Ansteuerung der Matrixpunkte, d. h. zur Zu- für den Lesevorgang verwendet werden, wie aus F i g. 5 führung der Spannungen, die zur Kapazitätsänderung ersichtlich ist. Die Ausgangsschaltung ist ähnlich der eines Matrixpunktes führen, gibt es mehrere Möglich- Fig. 4, jedoch kann auch hier für Lese- und Schreib- keiten. Die zwei nachstehend beschriebenen Möglich- 50 Vorgang der gleiche Schalter Tat verwendet werden. keiten für die Zuführung der Spannungen zu den Vielfach ist es zweckmäßig, zur gleichen Zeit nicht Kreuzungspunkten sind für verschiedene Bereiche des nur einen, sondern mehrere Kreuzungspunkte in ihrem
ry ,. . i/so»/. j, _.. . . , Kapazitätswert zu ändern. Zum Beispiel kann man bei
Zahlenwertes von -^ anwendbar. Die einfache def Lernmatrix sämtliche Eingangsgrößen parallel
Ansteuerung gilt für 1 < ^ < 2. Dabei gibt man 55 anlegen und damit jeweils einen Kondensator je
uo Doppelkreuzungspunkt einer Zeile m seiner Kapazität
an den Leiter X] die Gleichspannung + CZ0, an den verändern. Dies bedingt dann, daß für die Schreibphase
Leiter Yt die Gleichspannung — U0, so daß am die Schreibtore der F-Beläge um den Faktor der Zahl
Kreuzungspunkt +2 CZ0 auftritt. Liegt das Verhältnis der !"-Eingänge niederohmiger sein müssen als die
aber im Bereich 2 < **p- < 3, so wird eine etwas 6o To'e ler fl Eingänge.
U0 Die Erfindung wurde im wesentlichen im Zusammen kompliziertere Ansteuerung verwendet. Es wird in dem hang mit einer Lernmatrix beschrieben. Sie ist aber beschriebenen Beispiel beim Ausbrennen durch Gleich- auch ohne weiteres bei allen anderen elektrischen spannung an den Leiter X] die Spannung + U0, an Zuordnern anwendbar. Wenn man die Zuordnung alle anderen A'-Leiter die Spannung — CZ0 und an den 65 schon dann für gegeben ansieht, wenn erst wenige Leiter Yt die Spannung —2 CZ0 gelegt, während alle Stellen der Kondensatoren in den Kreuzungspunkten anderen y-Leiter auf Potential Null bleiben. Am ausgebrannt sind, kann man gegebenenfalls auch auszubrennenden Kreuzungspunkt liegt dann die Änderungen der Zuordnung vornehmen, indem man
nämlich jeweils eine bestimmte Differenz zwischen den Kapazitäten der beiden Kondensatoren eines Kreuzungspunktes zur Zuordnung herstellt, bis schließlich bei einem Kondensator die maximal mögliche Reduzierung erreicht ist. S

Claims (30)

Patentansprüche:
1. Elektrischer, in Form einer Matrix aufgebauter Zuordner mit in den Kreuzungspunkten angeordneten Koppelkondensatoren im wesentlichen gleicher bzw. unterschiedlicher Kapazität unter Verwendung selbstheilender Kondensatortypen, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung der unterschiedlichen Kapazitäten, also der Kapazitätsänderung eines oder mehrerer Koppelkondensatoren durch Ausbrennen der Kondensatorbeläge mittels Koinzidenzspannungen an den entsprechenden Zeilen und Spalten erfolgt.
2. Elektrischer Zuordner nach Anspruch 1, ao dadurch gekennzeichnet, daß die Spalten- und Zeilenleiter der Matrix als breite Streifen ausgebildet sind und sich zwischen den beiden Ebenen der Leiter eine dielektrische Schicht (D) befindet.
3. Elektrischer Zuordner nach den Ansprüchen 1 as und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die einen Leiter (Spalten- oder Zeilenleiter) auf einen nichtleitenden Träger aufgedampft sind.
4. Elektrischer Zuordner nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Leiter als auch das Dielektrikum aufgedampft sind.
5. Elektrischer Zuordner nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum aus einem anorganischen, feuchtigkeitsunempfindlichen Material, wie SiO, SiO2, Metalloxyd, besteht.
6. Elektrischer Zuordner nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung einer vollständigen Leitungsunterbrechung bei mehrfachen Ausbrennvorgängen der Querschnitt der Spalten- und Zeilenleiter quer zur Leiterlängsausdehnung mindestens an der Kreuzungsstelle teilweise verstärkt ist.
7. Elektrischer Zuordner nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung einer vollständigen Leitungsunterbrechung bei mehrfachen Ausbrennvorgängen der Querschnitt des Dielektrikums an den Kreuzungsstellen teilweise verstärkt ist.
8. Elektrischer Zuordner nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Leitungsunterbrechungen die wirksamen Kondensatorbeläge (Kx, Ky) als mit den Leitern verbundene Flächen neben den Leitern angeordnet sind und daß die Schichtdicke der Leiter groß ist im Vergleich mit derjenigen der Kondensatorbeläge.
9. Elektrischer Zuordner nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer kleinen Restkapazität die Schichtdicke des Dielektrikums (Z)1) an den Kreuzungspunkten verstärkt wird.
10. Elektrischer Zuordner nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Spalte bzw. Zeile der Matrix zwei Leiter (Xj und Xj bzw. Yj und Fj) vorgesehen sind.
11. Elektrischer Zuordner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die einem Leiter (Xj und Xj bzw. Yj und Yj) jeweils in einer Ebene und die anderen Leiter (Γ& bzw. Xk) zwischen den beiden Ebenen angeordnet sind.
12. Elektrischer Zuordner nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß Dicke und Material der einfachen Leiter so ausgebildet sind, daß bei Durchschlägen nur die mit den Doppelleitern verbundenen Kondensatorbeläge ausbrennen.
13. Elektrischer Zuordner nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Doppelleiter jeweils nebeneinander angeordnet sind.
14. Elektrischer Zuordner nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum so ausgebildet ist, daß das Verhältnis der Spannung (U3Oo/o), bei der mit Sicherheit der Kapazitätswert unter 30°/o des ursprünglichen Wertes gesunken ist, zu der Spannung (U0), bei der mit Sicherheit noch keine Durchschläge auftreten, kleiner als 2, aber größer als 1 ist.
15. Elektrischer Zuordner nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines Durchschlages an der Kreuzungsstelle (J, k) an den Leiter (Xj) die Gleichspannung +ZT0 und an den Leiter (Fj;) die Gleichspannung — U0 gelegt wird.
16. Elektrischer Zuordner nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,-daß das Dielektrikum so ausgebildet ist, daß das Verhältnis der Spannung (J730°/0), bei der mit Sicherheit der Kapazitätswert unter 30% des ursprünglichen Wertes gesunken ist, zu der Spannung (U0), bei der mit Sicherheit noch keine Durchschläge auftreten, kleiner als 3, aber größer als 2 ist.
17. Elektrischer Zuordner nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines Durchschlages an der Kreuzungsstelle (J, k) an den Leiter (Xj) die Gleichspannung +U0, an alle übrigen X-Leiter die Gleichspannung -U0 und an den Leiter (Yk) die Gleichspannung —2 U0 angelegt wird.
18. Elektrischer Zuordner nach Anspruch 15 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anschaltung der aus einer Quelle niedrigen Innenwiderstandes stammenden Gleichspannungen an die Zeilen- und Spaltenleiter Schalter (Sej bzw. Soj) mit hohem Innenwiderstand vorgesehen sind, wenn die Energie der Kapazität der Leiter zum Ausbrennen ausreicht.
19. Elektrischer Zuordner nach Anspruch 15 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder AnschalteleitungzusätzlicheSpeicherkondensatoren (C2 e bzw. C27 und C20) vorgesehen sind, wenn die in der Kapazität der Leiter gespeicherte Energie nicht zum Ausbrennen ausreicht.
20. Elektrischer Zuordner nach Anspruch 15 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anschaltung der aus einer Quelle niedrigen Innenwiderstandes stammenden Gleichspannungen an die Zeilen- und Spaltenleiter Schalter mit niedrigem Innenwiderstand vorgesehen sind, wenn die in der Kapazität der Leiter gespeicherte Energie nicht zum Ausbrennen ausreicht.
21. Elektrischer Zuordner nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines Durchschlages an der Kreuzungsstelle (J, k) an den Spaltenleiter (Xj) eine Wechselspannung geeigneter
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Frequenz und der Scheitelspannung U0 und an den Zeilenleiter (F*) eine Wechselspannung gleicher Frequenz und Amplitude, aber entgegengesetzter Phase angelegt wird.
22. Elektrischer Zuordner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Auslesen der gespeicherten Informationen bzw. zum Betreiben des Zuordners an die Spaltenleiter (Eingänge) sinusförmige Wechselspannungen angelegt werden.
23. Elektrischer Zuordner nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangs- und Ausgangsschaltungen für die Matrix zur Verringerung der unerwünschten Kopplungen niederohmig sind im Vergleich zu den Scheinwiderständen der Kapazitäten (Cy, *) bei der verwendeten Auslesefrequenz.
24. Elektrischer Zuordner nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß als Eingangs- und Ausgangswiderstände Übertrager (Üe, Üa) vorgesehen sind.
25. Elektrischer Zuordner nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertrager (Üe, Üa) so gewickelt sind, daß ihre Streuinduktivität ausreicht, um zusammen mit den Kapazitäten eine Abstimmung auf Resonanz zu bewirken.
26. Elektrischer Zuordner nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht genügender Streuinduktivität zusätzliche Induktivitäten (Jej bzw. Jerj) in den Eingangsleitungen vorgesehen sind.
27. Elektrischer Zuordner nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von zwei Kondensatoren je Kreuzungspunkt zum Auslesen beide Spaltenleiter (X1 und Xj) mit derselben Wechselspannung, jedoch gegenphasig angesteuert werden, so daß die Phase der resultierenden Ausgangsspannung von der Differenz der Kapazitäten (Q, χ) und (Cj1 k) abhängig ist.
28. Elektrischer Zuordner nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von zwei Kondensatoren je Kreuzungspunkt die Ausgangssignale nach Betrag und Phase ausgewertet werden.
29. Elektrischer Zuordner nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von einem Kondensator je Kreuzungspunkt die Aus-
ao gangssignale nach Betrag oder Phase ausgewertet werden.
30. Elektrischer Zuordner nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung mehrerer Kapazitäten, die alle einer
as Ausgangsleitung zugeordnet sind, gemeinsam erfolgt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 024 118.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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