DE1228308B

DE1228308B - Festwertspeicher fuer binaer verschluesselte Informationen und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1228308B
Application number: DES75284A
Authority: DE
Original assignee: Societe dElectronique et dAutomatisme SA
Current assignee: Societe dElectronique et dAutomatisme SA
Priority date: 1960-09-28
Filing date: 1961-08-12
Publication date: 1966-11-10
Also published as: GB913516A; FR1275507A; NL268381A; US3226695A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Gilb

Deutsche KL: 21 al - 37/44

Nummer: 1228 308

Aktenzeichen: S 75284IX c/21 al

Anmeldetag: 12. August 1961

Auslegetag: 10. November 1966

Die Erfindung bezieht sich auf einen Festwertspeicher für binär verschlüsselte Informationen mit in Matrixform in Zeilen und Spalten angeordneten Elementarkondensatoren.

Es ist bekannt, daß Kondensatoren zur vorübergehenden Speicherung von Informationen verwendet werden können, weil ein Kondensator eine die Information darstellende Ladung für eine gewisse Zeit festhalten kann. Selbst bei den besten Kondensatoren ist es aber unvermeidlich, daß die Ladung nach längerer Zeit verschwindet, so daß der Speicherinhalt verloren ist.

Es ist ferner bekannt, daß durch Ausnutzung der ferroelektrischen Eigenschaften bestimmter Stoffe die Speicherzeit praktisch unbegrenzt verlängert werden kann. Bei solchen Stoffen hat die Kurve, welche die dielektrische Induktion als Funktion der elektrischen Feldstärke darstellt, die Form einer Hysteresisschleife, so daß auch nach dem Verschwinden der Klemmenspannung eine remanente Induktion im Dielektrikum bestehenbleibt, die beispielsweise einem bestimmten Binärwert zugeordnet werden kann. Das Vorhandensein einer solchen remanenten Induktion kann beispielsweise durch das Anlegen einer Spannung bestimmter Richtung festgestellt werden. Dadurch kann der Speicherinhalt (unter gleichzeitiger Löschung) abgelesen werden. Anschließend kann die Speicherzelle durch Anlegen einer entgegengesetzt gerichteten Spannung wieder mit dem ursprünglichen Inhalt gefüllt werden oder zur Speicherung des anderen Binärwertes im gelöschten Zustand gelassen werden.

Es ist bekannt, unter Verwendung solcher ferroelektrischen Stoffe Speichermatrizen aufzubauen, die den Speichermatrizen aus Magnetkernen mit rechteckiger Hysteresisschleife analog sind. Zu diesem Zweck werden auf die beiden Seiten einer dünnen Folie aus dem ferroelektrischen Material sich kreuzende Anordnungen aus parallelen Leitungen aufgebracht. Die Kreuzungspunkte der Leitungen stellen Elementarkondensatoren dar, deren Dielektrikum durch das dazwischenliegende Stück der ferroelektrischen Folie gebildet wird. Durch sorgfältige Bemessung der an sich kreuzende Leitungen angelegten Spannungen kann erreicht werden, daß nur der am Kreuzungspunkt liegende Elementarkondensator eine Zustandsänderung erleidet. Dadurch ist die selektive Ansteuerung der einzelnen Binärspeicherzellen möglich.

Bei diesen ferrroelektrischen Speichermatrizen ist der Speicherinhalt durch die früher angelegten Spannungen bestimmt; er kann durch Anlegen bestimmter Festwertspeicher für binär verschlüsselte
Informationen und Verfahren zu seiner
Herstellung

Anmelder:

S. E. A. Societe d'Electronique et d'Automatisme, Courbevoie, Seine (Frankreich)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz und Dr. G. Hauser,

Patentanwälte,

München-Pasing, Ernsbergerstr. 19

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 28. September 1960 (839 937) - -

Spannungen geändert oder gelöscht werden. Beim Ablesen wird der Inhalt stets gelöscht; wenn er nochmals benötigt wird, muß er wieder eingegeben werden.

Das Ziel der Erfindung ist demgegenüber die Schaffung eines Festwertspeichers, dessen Inhalt fest eingegeben und dann auf elektrischem Wege nicht mehr veränderlich ist, so daß er ohne Löschung beliebig oft nacheinander abgelesen werden kann. Solche Festwertspeicher werden bekanntlich bei Rechengeräten und datenverarbeitenden Anlagen zur Speicherung wiederholt benötigter Informationen, wie Funktionstabellen, Umwandlungstabellen, Unter-Programmen usw., verwendet.

Der nach der Erfindung ausgeführte Festwertspeicher ist dadurch gekennzeichnet, daß auf den beiden Seiten einer dünnen dielektrischen Platte Metallisierungen in Form von in parallelen Reihen liegenden Kondensatorbelägen und entlang den Reihen verlaufenden Leitungen derart angebracht sind, daß die Kondensatorbeläge sich auf beiden Seiten deckend gegenüberliegen, während die Leitungen auf der einen Seite senkrecht zu den Leitungen auf der anderen Seite stehen, und daß die Kondensatorbeläge jeder Reihe auf der einen Seite der Platte zur Aufzeichnung eines Binärwerts mit der dieser Reihe zu-

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geordneten Leitung verbunden sind, während diese Fig. 2 eine Schnittansicht eines Teils 'der 'AnVerbindung zur Aufzeichnung des anderen Binär- Ordnung von Fig. I₃
wertes unterbrochen ist. F i g. 3 eine vergrößerte Teilansicht zur genaueren

Der erfindungsgemäße Festwertspeicher arbeitet Darstellung der Aufzeichnung einer Ziffer 0 in dem

in folgender Weise: Die einander gegenüberliegenden 5 Speicher und

Kondensatorbeläge bilden kapazitive Kopplungen F i g. 4 ein elektrisches Schaltbild für die Steuerung zwischen jeder Leitung auf der einen Seite der Platte der Auswahl in der Speichermatrix.
(Zeilenleitung) und den sie kreuzenden Leitungen Aus dem beschriebenen und dargestellten Ausauf der anderen^ρ Seite der Platte (Spaltenleitungen), führungsbeispiel lassen sich direkt alle möglichen außer an den Kreuzungspunkten, an denen die Ver- io Varianten der technologischen Ausführung und der bindung zwischen einer Zeilenleitung und einem Anwendung ableiten.

Kondensatorbelag unterbrochen ist. Wenn also an Die in F i g. 1 bis 3 dargestellte Matrix besteht aus eine der Zeilenleitungen eine sich zeitlich ändernde zwei Elektrodengittern I und II (F i g. 2), welche auf Spannung, beispielsweise eine Wechselspannung, an- die gegenüberliegenden Seiten einer dielektrischen gelegt wird, wird ein Signal zu denjenigen Spalten- 15 Zwischenschicht III so aufgebracht sind, daß sie inleitungen übertragen, die kapazitiv mit der betref- nig darauf haften. Jede Zeile von Elektroden 1 ist fenden Zeilenleitung gekoppelt sind, während kein auf der in Fig. 1 sichtbaren Seite einer Zeilen-Signal zu den Spaltenleitungen übertragen wird, leitung 2 dadurch zugeordnet, daß sich die Elekderen kapazitive Kopplung mit der erregten Zeilen- troden 1 bei 3 an diese Leitung anschließen, außer leitung unterbrochen ist. Man kann beispielsweise 20 wenn Ausschnitte 4 zur Aufzeichnung der Werte 0 das Auftreten eines Signals dem Binärwert »1« und auf den Elementen der Zeile angebracht sind. Diese das Fehlen eines Signals dem Binärwert »0« zu- Elektroden sind durch blanke Zwischenräume 5 vonordnen; dementsprechend ist an allen Kreuzungs- einander getrennt, deren Breite im wesentlichen punkten, an denen die kapazitive Kopplung besteht, gleich der Breite jeder Zeilenleitung 2 ist. Vorzugsdie Binärziffer »1« gespeichert, während an allen 25 weise wird der ganze Leiterverlauf, abgesehen von Kreuzungspunkten, an denen die kapazitive Kopp- den Perforationen 4, nach einem Verfahren zur Her-Iung unterbrochen ist, die Binärziffer »0« gespeichert stellung gedruckter Schaltungen gebildet. Beispielsist. Entlang jeder Zeilenleitung ist also durch die weise wird die dielektrische Trägerfolie III metalli-Ausbildung der Verbindungen zwischen dieser Lei- siert, die Oberfläche wird sensibilisiert, der Leitertung und den zugeordneten Kondensatorbelägen eine 30 verlauf photographiert und dann mit Säure anGruppe von Binärziffern bleibend aufzeichnet. Diese gegriffen, bis die nicht durch Emulsion geschützten Gruppe von Binärziffern kann durch Erregung der Teile der Metallisierung vollständig entfernt sind. Zeilenleitung beliebig oft abgelesen werden und er- Anschlußklemmen 6, die mit den Zeilenleitungen scheint in Form von gleichzeitigen elektrischen Si- verbunden sind, entstehen bei dem Druckvorgang zugnalen auf den Spaltenleitungen. 35 sammen mit dem üblichen Leiterverlauf. Die andere

Es ist hervorzuheben, daß bei dem erfindungs- Seite zeigt das gleiche Muster, jedoch um 90° vergemäßen Festwertspeicher die eigentliche Speiche- dreht, wie aus den gestrichelt dargestellten Anschlußrung der Information nicht in den Elementarkon- klemmen der Spaltenleitungen auf der Rückseite der densatoren, sondern durch die Art der Verbindung dielektrischen Zwischenschicht III in F i g. 1 erkenndieser Elementarkondensatoren mit den Zeilen- 40 bar ist. Die Rückseite wird nach einem der bekannten leitungen erfolgt. Der Speicherinhalt ist daher durch Verfahren hergestellt, mit denen doppelseitig gedie mechanische Form dieser Verbindungen fest- druckte Schaltungen erhalten werden: entweder auf gelegt und kann auf elektrischem Wege verändert der gleichen dielektrischen Folie wie die Vorderseite oder gelöscht werden. oder auf einer getrennten Folie, die anschließend auf

Der erfindungsgemäße Festwertspeicher zeichnet 45 die Rückseite der Folie aufgeklebt wird, auf welche

sich durch einen einfachen und billigen Aufbau und die Vorderseite des Leiterverlaufs aufgedruckt ist.

eine große Speicherdichte aus. Die Herstellung jeder Jedenfalls erfolgt das Aufdrucken ohne irgendeine

Speichermatrix kann nach Art der gedruckten Schal- Aufzeichnung von Codegruppen; es werden also

tungen erfolgen. Diese Technik ermöglicht auch eine sämtliche Elektroden der Kondensatoren gebildet

gedrängte Anordnung der Kondensatorbeläge und 50 und mit der Zeilenleitung verbunden (welche auf der

Leitungen auf einer dünnen dielektrischen Folie, so Rückseite die Spaltenleitungen werden), wenn ebenso

daß sehr viele Speicherzellen auf gedrängtem Raum viele Matrixelemente wie nötig gebildet werden sol-

untergebracht werden können. Die Aufzeichnung der len und anschließend die Matrizen zur Aufzeich-

zu speichernden Informationen kann durch einfaches nung von Codegruppen durch das Einschreiben von

Zerstören von zuvor gebildeten Verbindungen er- 55 Ziffern 0 an den gewünschten Stellen ausgenutzt wer-

folgen. Die dadurch bewirkte Aufzeichnung ist sehr , . den. Das Einschreiben einer Ziffer 0 erfolgt dann

dauerhaft und völlig unabhängig von Temperatur- einfach dadurch, daß die Matrix an der erforder-

schwankungen oder anderen Betriebsbedingungen. liehen Stelle so durchlocht wird, daß diese Per-

Die an den Spaltenleitungen auftretenden Signale foration die Trennung einer Kondensatorbelegung können parallel abgenommen und verarbeitet wer- 60 von ihrer Zeilenleitung bewirkt. Man erhält somit den. Es ist aber auch möglich, einzelne Spalten- ·■ Perforationen 4, deren Wirkung in der vergrößerten leitungen auszuwählen, so daß jeder Kreuzungs- Ansicht von F i g. 3 deutlich erkennbar ist. Jede Perpunkt von der Speichermatrix getrennt ansteuer- foration unterbricht die kapazitive Kopplung zwibar ist. sehen einer auf der Vorderseite liegenden Zeilen-

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der 65 leitung und einer auf der Rückseite liegenden Spal-

Zeichnung dargestellt. Darm zeigt , tenleitung.

F i g. 1 eine Vorderansicht der Speichermatrix Wenn man an eine Zeilenleitung 2 eine Wechselnach der Erfindung, spannung legt, wird diese Spannung zu sämtlichen

Spaltenleitungen übertragen, die mit dieser Zeilenleitung über die kapazitiven Kopplungen verbunden sind. Dies kann bereits einen praktischen Anwendungsfall des Speichers darstellen, wenn es lediglich erforderlich ist, den Speicher Wort für Wort abzufragen, wobei jedes Wort eine Zeile der Matrix einnimmt; die Ziffern dieses Wortes werden dann parallel an den Spaltenleitungen abgenommen. Man kann außerdem die Auswahl einer einzigen Spaltenleitung durchführen und die Matrix Informationselement für Informationselement ablesen. Als Beispiel ist in F i g. 4 eine elektrische Schaltung dargestellt, mit der eine Speichermatrix nach der Erfindung entsprechend diesem letzten Fall Ziffer für Ziffer selektiv abgelesen werden kann.

In dem Schaltbild sind nur die beiden ersten Zeilen und die letzte Zeile der Matrix von F i g. 1 sowie die beiden ersten Spalten und die letzte Spalte der gleichen Matrix dargestellt. Jede Zeilenleitung endet an einem Transistorverstärker 10, dessen Basis an den Ausgang einer Dioden-Und-Schaltung 11 angeschlossen ist. Jede Spaltenleitung endet an einem Transistor-Detektor-Verstärker 12, dessen Ausgang an einen Eingang einer Dioden-Und-Schaltung 13 angeschlossen ist. Allen Und-Schaltungen an den Eingängen der Zeilen wird eine Lesewechselspannung über die gemeinsame Leitung 14 zugeführt. Jede Ausgangs-Und-Schaltung der Spalten ist mit einer Ausgangsleitung 15 verbunden. In jeder Schaltung 11 sind die vier übrigen Dioden mit vier Ausgängen eines Registers 16 verdrahtet, in dem ein Wählcode aufgezeichnet ist. Das gleiche gilt für jede Und-Schaltung 13 und ein Register 17, in dem ein Wählcode zur Auswahl einer Spalte aufgezeichnet ist. Da es sich um die Auswahl zwischen sechzehn Alternativen für die Zeilen sowie für die Spalten handelt, genügt es, daß jedes Register 16 und 17 vier Binärziffernstellen hat, wobei natürlich vorausgesetzt wird, daß jede Stelle komplementäre Signale liefern kann, also das Register 16 die Signale X₁-X₁, X₂-X₂, χ_Ά -χ_Ά, X₄-X₄ und das Register 17 die Signale^₁ -y_v y₂~y₂, y_z - J₃, y₄ - y₄. Die Ausgänge des Registers 16 sind in einer zirkulären Permutation auf die Eingänge der Und-Schaltungen 11 verteilt, und in gleicher Weise sind die Ausgänge des Registers 17 mit den Eingängen der Und-Schaltungen 13 verbunden, so daß für jede Binärcode zwischen 0 und 15 in dem Register 16 nur eine der Und-Schaltungen 11 geöffnet wird und für jeden Binärcode zwischen 0 und 15 in dem Register 17 eine einzige Und-Schaltung 13 geöffnet wird.

Der Betrieb läßt sich dann ohne weiteres verstehen: Für einen bestimmten Code in dem Register 16 wird eine Zeilenleitung 2 erregt, so daß sie das von der Leitung 14 kommende Wechselstromsignal empfängt. Jede Spaltenleitung 2¹ empfängt dieses Signal, wenn sie mit der Leitung 2 über eine Kapazität gekoppelt ist, während sie dieses Signal nicht empfängt, wenn sie von dieser Leitung dadurch entkoppelt ist, daß eine Perforation 4 den metallischen Zusammenhang zwischen der Leitung 2 und der Belegung des Kondensators auf der Vorderseite unterbricht. Da nur eine einzige Spaltenleitung durch den im Register 17 enthaltenen Code ausgewählt wird, kann nur an dem mit dieser Spaltenleitung verbundenen Ausgang 15 das gleichgerichtete Signal abgenommen werden, das gegebenenfalls von der ausgewählten Leitung 2 übertragen wird und somit an diesem Ausgang erscheint, wenn die .kapazitive Kopplung vorhanden ist (Ziffer I), oder an diesem Eingang nicht erscheint, wenn diese kapazitive Kopplung zerstört ist (Ziffer 0).

Die Wirkungsweise von Dioden-Und-Schaltungen ist an sich bekannt und braucht hier nicht im einzelnen erläutert zu werden. Es handelt sich hierbei im übrigen nur um ein technologisches Ausführungsbeispiel; es kann jede an sich bekannte Art von Und- Schaltungen zur Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnungen Verwendung finden. Ebenso können die Transistorstufen auch durch klassische Röhrenstufen ersetzt werden. Mehrere Speichermatrizen der als Beispeil gezeigten Art können im übrigen mit einer gemeinsamen Anordnung von Wählsteuerschaltungen zusammengefaßt werden. Somit ist es durch die Erfindung möglich, auf Grund von Speicherelementen, die vor der Aufzeichnung alle gleich sind, jede gewünschte Anordnung von permanenten Speichern mit beliebigen Informationskapazitäten für alle praktischen Anwendungsfälle zu bilden, was letzten Endes von dem Benutzer durchgeführt werden kann.

Claims

Patentansprüche:

1. Festwertspeicher für binär verschlüsselte Informationen mit in Matrixform in Zeilen und Spalten angeordneten Elementarkondensatoren, dadurch gekennzeichnet, daß auf den beiden Seiten einer dünnen dielektrischen Platte Metallisierungen in Form von in parallelen Reihen liegenden Kondensatorbelägen und entlang den Reihen verlaufenden Leitungen derart angebracht sind, daß die Kondensatorbeläge sich auf beiden Seiten deckend gegenüberliegen, während die Leitungen auf der einen Seite senkrecht zu den Leitungen auf der anderen Seite stehen, und daß die Kondensatorbeläge jeder Reihe auf

4.0 der einen Seite der Platte zur Aufzeichnung eines Binärwertes mit der dieser Reihe zugeordneten Leitung verbunden sind, während diese Verbindung zur Aufzeichnung des anderen Binärwertes unterbrochen ist.

2. Festwertspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufzeichnung des anderen Binärwertes eine Unterbrechung in einer ursprünglich zwischen dem Kondensatorbelag und der zugeordneten Leitung bestehenden Verbindung gebildet ist.

3. Festwertspeicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungen durch Löcher gebildet sind, welche durch die Metallisierungen und die dielektrische Platte hindurchgehen.

4. Festwertspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallisierungen in Form von gedruckten Schaltungen auf die dielektrische Platte aufgebracht sind.

5. Festwertspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Leitungen zur Bildung von Anschlußklemmen für die Speicherwählschaltungen verbreitert sind.

6. Festwertspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen auf der einen Seite mit den

Ausgängen von Schaltungen verbunden sind, die einer ausgewählten Leitung einen Wechselstrom zuführen, und daß die Leitungen auf der anderen Seite mit Anordnungen zur Stromabnahme verbunden sind, die das abgenommene Signal einem Ausgang zur Verwertung der abgelesenen Binärziffern zuführen.

7. Festwertspeicher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnungen zur Stromabnahme Wähleinrichtungen zur Auswahl be- ίο stimmter Leitungen enthalten.

8. Verfahren zur Herstellung eines Festwertspeichers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten eines dünnen dielektrischen Trägers durch doppelseitiges Bedrucken gleichförmig angeordnete Reihen von Kondensatorbelägen und entlang den Reihen verlaufende, mit jedem Kondensator-

belag der zugehörigen Reihe zusammenhängende Leitungen derart gebildet werden, daß sich die Kondensatorbeläge auf beiden Seiten decken und die Leitungen auf der einen Seite senkrecht zu den Leitungen auf der anderen Seite verlaufen, und daß dann zur Aufzeichnung eines der beiden möglichen Binärwerte die zusammenhängende Verbindung zwischen den Leitungen und bestimmten Kondensatorbelägen auf der einen Seite des Trägers zerstört wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 829 313;

AlEE Transactions, vol 71, Part. I, 1953, S. 395 bis 401;

Zeitschrift Elektronik, Nr. 3, 1956, S. 59;

Proceedings of the IRE, Oktober 1953, S. 1403, 1404.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 710/208 11.66 © Bundesdruckerei Berlin