DE1244856B - Impulsamplitudendiskriminator - Google Patents

Impulsamplitudendiskriminator

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DE1244856B DEN24682A DEN0024682A DE1244856B DE 1244856 B DE1244856 B DE 1244856B DE N24682 A DEN24682 A DE N24682A DE N0024682 A DEN0024682 A DE N0024682A DE 1244856 B DE1244856 B DE 1244856B
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
H03k
Deutsche Kl.: 21 al - 36/18
Nummer: 1 244 856
Aktenzeichen: N 24682 VIII a/21 al
Anmeldetag: 25. März 1964
Auslegetag: 20. Juli 1967
Die Erfindung betrifft einen Impulsamplitudendiskriminator, bei dem über einen die Eingangsschaltung bildenden Transformator Impulse beliebiger Polarität an einander entsprechende Klemmen zweier Gleichrichter angelegt werden können, insbesondere zur Vorschaltung vor Leseverstärker von Datenspeichermatrizen.
Aus der deutschen Auslegeschrift 1 089 414 ist ein Schalter für tonfrequente Wechselströme bekanntgeworden, dessen Aufgabe darin besteht, in durchgeschaltetem Zustand die Wechselstromsignale möglichst unverändert, d. h. unverzerrt, durchzulassen. Andererseits soll der Schalter in gesperrtem Zustand keine Signale weitergeben, insbesondere auch dann nicht, wenn die Sperrgleichvorspannung ausfällt. Die Umschaltzeit ist naturgemäß nicht kritisch, und eine Gleichrichtung der Signale darf aus den erwähnten Gründen nicht erfolgen. Ebenso fehlt eine Diskriminatorwirkung, da im durchgeschalteten Zustand die positive Vorspannung der Gleichrichter so hoch gewählt ist, daß die Dioden die ankommenden Signale unabhängig von der Polarität unverzerrt übertragen.
An den erfindungsgemäßen Impulsamplitudendiskriminator, der sich — wie gesagt — besonders zur Vorschaltung vor Leseverstärker in magnetischen Datenspeichern eignet, werden ganz andere und wesentlich strengere Anforderungen gestellt.
In magnetischen Datenspeichermatrizen sind die Speicherelemente mit zum Lesen und Schreiben dienenden Wicklungen induktiv gekoppelt. Bei der normalen Arbeitsweise eines solchen Speichers folgt unmittelbar auf eine Leseperiode jeweils eine Schreibperiode, während der die unmittelbar zuvor abgelesenen Daten in die betreffenden Elemente zurück-Impulsamplitudendiskriminator
Anmelder:
The National Cash Register Company,
Dayton, Ohio (V. St. A.)
Vertreter:
Dr. A. Stappert, Rechtsanwalt,
Düsseldorf-Nord, Feldstr. 80
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 26. März 1963 (268145)
geschrieben werden. Während einer solchen Schreibperiode werden Signale in der bzw. den Lesewicklung(en) induziert. Diese Signale sind in solchen Speichern, bei denen die Lesewicklung(en) während der Schreibperioden für Treiberzwecke verwendet wird bzw. werden, besonders groß. Diese in einer Lesewicklung während der Schreibperioden auftretenden Signale werden im folgenden »•Störsteuersignal« genannt.
In einem mit dünnen magnetischen Schichten arbeitenden Speicher, bei dem die Lese-Schreib-Zykluszeit 200 Nanosektmden beträgt und bei dem die Lesewicklung während der Schreibperioden auch als Treiberwicklung verwendet wird, treten am Eingang des Leseverstärkers folgende Spannungen auf:
Lesesignal (Lesesignal für L) .. 75 mV
Lesestörsignal (Lesesignal für 0) 25 mV
Störsteuersignal 100 bis 200 mV
Sämtliche dieser Spannungen können entweder positive oder negative Polarität besitzen.
Bisher war es schwierig, für einen solchen Speicher einen Leseverstärker zu konstruieren, der Lesesignale feststellt und sie auf die erforderliche Amplitude verstärkt, der ferner Störsteuersignale unterdrückt, deren Amplitude ein Vielfaches derjenigen des Lesesignals betragen kann, der die Lesesignale von Lesestörsignalen unterscheidet, und der außerdem gegenüber Lesesignalen, die innerhalb von 100 Nanosekunden auftreten, eine hohe Empfindlichkeit aufweist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Bnpulsamplitudendiskriminator zu schaffen, der eine Unterscheidung der vorstehend genannten Signale ermöglicht und einen besonders einfachen Aufbau besitzt.
Das Kennzeichnende bei der Erfindung besteht darin, daß die Gleichrichter Rückwärtsdioden sind, wobei deren entsprechende andere Klemmen miteinander verbunden sind und der gemeinsame Verbindungspunkt den Ausgang des Diskriminators darstellt, daß die Rückwärtsdioden normalerweise gesperrt sind und zu Zeiten, in denen Leseimpulse auf-
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treten können, in die Nähe ihres Rückwärts-Gleich- 20 verbunden, deren andere Klemmen jeweils mit richtungszustandes für Eingangssignale oberhalb dem Eingang eines Gleichstromverstärkers 24 vereiner minimalen Größe durch Verändern der Sperr- bunden sind. Ein an den Leitern 12 und 13 auftrevorspannung empfangsbereit geschaltet werden. tender Eingangsimpuls erscheint an den äußeren An-Die verwendeten Rückwärtsdioden sind einer 5 Schlüssen der Sekundärwicklung 17 als gleich großer Tunneldiode sehr ähnlich mit der Ausnahme, daß Impuls entgegengesetzter Polarität. Durch die Polaridie Durchlaßstromspitze ihrer Strom-Spannungs- tat des Eingangsimpulses wird also bestimmt, ob der Kennlinie stark vermindert oder gar nicht vorhanden obere oder untere Anschluß der Sekundärwicklung ist (normalerweise beträgt sie weniger als 1 mA). positiv wird. Eine Drosselspule 25 liegt zwischen Dieses Element hat somit in der sogenannten Sperr- io dem Eingang des Verstärkers 24 und Erde, richtung einen geringen Widerstand, und in der Betrachtet man zunächst den Zustand der Schal-Durchlaßrichtung von 0 V beginnend über einen Be- tung, wenn kein Eingangssignal anliegt, dann befindet reich von einigen 100 Millivolt einen hohen Wider- sich der Eingang des Verstärkers 24 infolge des verstand, und anschließend wieder einen niedrigen nachlässigbaren ohmschen Widerstandes der Drossel-Widerstand. Wird dieses Element bei oder in der 15 spule 25 auf einer mittleren Spannung von 0 V. Die Nähe einer Vorspannung von 0 V betrieben und Sekundärwicklung 17 des Übertragers 15 besitzt arbeitet es dann in bezug auf die Eingangssignale als ebenfalls einen vernachlässigbaren Widerstand, so Gleichrichter, dann wird es als in seinem Rückwärts- daß die mittlere Spannung an den beiden Rückwärts-Gleichrichtungszustand befindlich bezeichnet, wäh- dioden 20 der Spannung am Mittelabgriff der Sekunrend es dann, wenn es auf seinem Zustand 2o därwicklung 17 entspricht. Infolge des Signals VST hohen Widerstands vorgespannt ist und in bewegt sich diese Spannung zwischen einem hohen bezug auf die Eingangssignale annähernd nicht- Pegel von + 250 mV und einem niedrigen Pegel von leitend ist, als im nichtleitenden Zustand befindlich +25 mV hin und her. Befindet sich die Spannung bezeichnet wird. von +25OmV an dem Mittelabgriff der Sekundär-Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden a5 wicklung 17, dann werden die beiden Rückwärtsnachstehend an Hand der Zeichnungen beschrieben, dioden 20 in der Vorwärtsrichtung auf etwa die Mitte in diesen zeigt des hochohmigen Bereiches ihrer Kennlinie, d. h. in Fig. 1 ein Schaltbild eines ersten Ausführungs- ihrem nichtleitenden Zustand, vorgespannt (s. Fig. 2). beispiels des erfindungsgemäßen Leseverstärkers, Beträgt die Spannung am Mittelabgriff der Sekundär-Fig.'2 eine Strom-Spannungs-Kennlinie einer 30 wicklung 17 +25 mV, dann werden die Rückwärts-Rückwärtsdiode und einige in Fig. 1 auftretende dioden 20 jeweils auf eine in der Nähe des NuIl-Signalformen und punktes ihrer Kennlinie liegende Spannung, d. h. Fig. 3 ein Schaltbild einer aus mehreren Ab- Jn ihren Rückwärts-Gleichrichtungszustand, vorgeschnitten bestehenden Lese-Treiber-Wicklung zusam- spannt. Werden an die in diesem Zustand befindmen mit dem zugeordneten Leseverstärker gemäß 35 liehen Rückwärtsdioden positive Impulse von weniger einem zweiten Ausführungsbeispiel. als etwa 400 mV angelegt, dann gelangen sie in Gemäß F i g. 1 werden dem Leseverstärker 10 Ein- ihren hochohmigen Bereich, während negative Imgangssignale von einer nicht gezeigten Lese-Treiber- pulse von mehr als etwa 25 mV die beiden RückWicklung eines nicht gezeigten Datenspeichers und wärtsdioden in den rückwärts leitenden Zustand von einer nicht gezeigten Gattersignalquelle züge- 40 bringen.
führt, die einen Ausgangsimpuls VST erzeugt. Die im folgenden wird die Arbeitsweise des Lese-Anordnung der Lese-Treiber-Quelle wird im folgen- Verstärkers 10 ausführlich beschrieben. Der hohe den kurz erläutert. Spannungspegel von + 250 mV wird immer dann an An dieser Stelle sei lediglich darauf hingewiesen, den Mittelabgriff der Sekundärwicklung 17 angelegt, daß die von der Lese-Treiber-Wicklung kommenden 45 wenn Informationen in den Speicher eingeschrieben Eingangsimpulse an den Eingangsleitem 12 und 13 werden. Während dieser Schreibperioden gelangen auftreten, wobei ein weiterer Eingangsleiter 11 zur über den Übertrager 15 Störsteuerimpulse an die Lieferung eines Bezugspegels dient. Der Lese- Rückwärtsdioden 20. Wie im vorangehenden ausgeverstärkerlO dient zum Feststellen und Verstärken führt, treten diese Impulse an den beiden äußeren von Lesesignalen, die jeweils ein aus dem Speicher 50 Anschlüssen der Sekundärwicklung 17 mit gleich abgelesenes L darstellen. Obwohl im Idealfall in der großer Amplitude und umgekehrter Polarität wie an Lese-Treiber-Wicklung kein Signal induziert wird, der Primärwicklung auf. Normalerweise ist die Amwenn eine 0 abgelesen wird, tritt jedoch in der Praxis plitude der Störsteuerimpulse so groß, daß die Anhierbei ein kleines Lesestörsignal auf. Zwischen Schlüsse der Sekundärwicklung 17 positive und negadiesen Lesestörsignalen und den eigentlichen Lese- 55 tive Spannungsschwankungen von 100 bis 200 mV Signalen muß der Leseverstärker 10 eine Unterschei- erfahren. Da beide Rückwärtsdioden 20 auf die dung treffen können. Außerdem dient der Lese- Mitte ihres hochohmigen Bereiches vorgespannt sind, verstärker 10 zum Unwirksammachen von während der sich über etwa 40OmV erstreckt, werden sie des Schreibens auftretenden Störsteuerimpulsen. durch die Störsteuerimpulse nichtleitend gemacht, Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die Eingangsleiter 60 und die Spannung am Eingang des Verstärkers 24 11, 12 und 13 mit einem Mittelabgriff bzw. mit den bleibt auf annähernd 0 V. Somit werden Störsteuerbeiden Enden der Primärwicklung 16 eines Übertragers signale unterdrückt und erreichen den Verstärker 24 verbunden. Die Sekundärwicklung 17 des Über- nicht.
tragers 15 besitzt ebenfalls einen Mittelabgriff, der Werden Informationen aus dem Speicher gelesen, mit der Gattersignalquelle verbunden ist, so daß 65 dann erfolgt durch den von der Gattersignalquelle
diesem das Signal VST zugeführt werden kann. Die kommenden Impuls VST eine Verminderung der
Enden der Sekundärwicklung 17 sind mit entspre- Spannung am Mittelabgriff der Sekundärwicklung auf
chenden Klemmen zweier gleicher Rückwärtsdioden +25 mV. Die von der Lese-Treiber-Wicklung korn-
menden Lesesignale und Lesestörsignale werden dem Übertrager 15 zugeführt und treten an dessen Sekundärwicklung 17 als Impulse entgegengesetzter Polarität auf. Die Amplitude der Lesestörsignale beträgt etwa 25 mV und die der Lesesignale etwa 75 mV.
Wie bereits ausgeführt, werden die Rückwärtsdioden 20 durch Anlegen des Spannungsimpulses VST so vorgespannt, daß sie negative Signale, deren Amplitude größer als 25 mV ist, übertragen, jedoch positive Signale mit einer Amplitude von weniger als etwa 400 mV sperren. Demzufolge leitet die mit dem positiven Anschluß der Sekundärwicklung 17 verbundene Rückwärtsdiode 20 nicht, während die mit dem anderen Anschluß der Sekundärwicklung 17 verbundene Rückwärtsdiode 20 leitet. Die Drosselspule 25 ist so gewählt, daß sie für Impulssignale der gleichen Dauer wie die Lesesignale eine Impedanz darstellt, wie im Vergleich zu der im hochohmigen Bereich befindlichen Rückwärtsdiode 20 niedrig und zu dem im leitenden Zustand befindlichen hoch ist. _
Aus F i g. 2 ist ersichtlich, wie der Spannungsimpuls VST die Vorspannungspunkte der Rückwärtsdiode 20 steuert, und wie die negativen Lesesignale (L) und Lesestörsignale (0) dem Impuls VST überlagert werden. Aus diesem Diagramm ist ersichtlich, daß der Impuls VST tatsächlich so gewählt ist, daß dadurch die Rückwärtsdioden 20 leicht positiv, d. h. auf + 25 mV, vorgespannt werden, und daß ein Lesestörsignal (d. h. ein Signal, das beim Lesen einer 0 aus dem Speicher erzeugt wird) keine der Rückwärtsdioden 20 merklich aus dem Bereich positiver Vorspannung herausbringt, während ein L-Lesesignal eine Rückwärtsdiode 20 weit in den Bereich negativer Vorspannung verschiebt. Die erfindungsgemäße Schaltung ist also äußerst unterscheidungsfähig. Eine weitere Unterscheidung kann selbstverständlich am Ausgang des Verstärkers 24 erfolgen.
Durch diese Schaltung können also die Störsteuerimpulse unterdrückt werden, bevor die von der Lesewicklung SD kommenden Signale an den Verstärker 24 angelegt werden, und infolge der den Rückwärtsdioden eigenen sehr hohen Ansprechgeschwindigkeit zeigt die Schaltung selbst bei Arbeitsgeschwindigkeiten, die über den Bereich von 1 MHz hinausgehen, keine Neigung zur Sättigung oder zum Verlust ihrer Ansprechempfindlichkeit. Des weiteren ist die Schaltung infolge der guten Temperatureigenschaften der Rückwärtsdioden gegenüber Temperaturänderungen innerhalb eines weiten Bereichs unempfindlich.
Im folgenden wird das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der F i g. 3 beschrieben. Ist die Arbeitsgeschwindigkeit eines Datenspeichers so hoch, daß in einer Mikrosekunde jeweils mehrere Zyklen durchgeführt werden, dann bilden die für die Übertragung von Signalen durch die Wicklungen des Speichers erforderlichen Zeiten einen wesentlichen Teil der Gesamtzeit des Arbeitszyklus. Demzufolge wird eine große Wicklung häufig in eine Anzahl parallelgeschalteter Abschnitte unterteilt. In F i g. 3 ist eine solche Lese-Treiber-Wicklung SD gezeigt, die in Abschnitte SD1, SD 2 bis SD(jt— 1), SDn unterteilt ist
Der Abschnitt SD1 besteht aus zwei gleichen Teilen 30 und 31, die an einem Ende miteinander verbunden sind, während ihr anderes Ende über ein Netzwerk 32 jeweils mit einem äußeren Anschluß der Primärwicklung eines Übertragers 33 verbunden ist. Eine sämtlichen Abschnitten SD1 bis SDn der Wicklung SD gemeinsame Treiberstromquelle 35 liegt zwischen dem Verbindungspunkt der beiden Teile 30 und 31 und dem Mittelabgriff der Primärwicklung des Übertragers 33. Während einer Schreiboperation wird ein Treiberstrom//) durch die Treiberstromquelle35 an sämtliche Abschnitte SD1 bis SDn der Wicklung SD angelegt, wenn ein L in ein mit der Wicklung SD gekoppeltes Speicherelement geschrieben werden soll. Der dem Abschnitt SD1 zugeführte Treiberstrom ID teilt sich im Idealfall gleichmäßig auf die beiden Teile 30 und 31 auf, so daß in der Sekundärwicklung des Übertragers 33 keine Spannung induziert wird. In der Praxis weisen die beiden Teile 30 und 31 jedoch eine etwas unterschiedliche Impedanz auf, so daß in der Sekundärwicklung des Übertragers 33 eine Spannung, nämlich das bereits mehrfach genannte Störsignal induziert wird. Das Netzwerk 32 dient zur Verringerung der Größe dieses Störsteuersignals.
Während einer Leseoperation ist die Treiberstromquelle 35 nicht erregt, und die Umschaltung der Sättigungszustände der Speicherelemente erfolgt durch andere, nicht gezeigte Wicklungen. Hier sei lediglich erwähnt, daß in einem der Teile 30 und 31 des Abschnitts SD1 der Wicklung SD ein Lesesignal induziert werden kann. Dieses Lesesignal tritt auch an der Sekundärwicklung des Übertragers 33 auf.
Alle anderen Abschnitte SD 2 bis SDn der Wicklung SD gleichen dem Abschnitt SD1.
Der Leseverstärker 10' besteht aus einer Anzahl Abschnitten 40.1 bis 40.«, und zwar jeweils einem für jeden Wicklungsabschnitt. Die Abschnitte 40.1 bis 40.« des Leseverstärkers 10' arbeiten alle auf einen gemeinsamen Verstärker 24' und eine gemeinsame Drosselspule 25'. Der Abschnitt SDl der Wicklung SD ist wie bereits beschrieben, mit dem Übertrager 33 gekoppelt, dessen Sekundärwicklung mit der Primärwicklung des Übertragers 15' verbunden ist. Der Mittelabgriff der Sekundärwicklung des Übertragers 15' liegt an einer sämtlichen Abschnitten 40.1 bis 4O.n gemeinsamen, nicht gezeigten Gattersignalquelle, die einen Gatterimpuls VST' erzeugt. Die äußeren Anschlüsse der Sekundärwicklung des Übertragers 15' liegen über entsprechende gleichgepolte Rückwärtsdioden 20' am Eingang des Verstärkers 24'. Die übrigen Abschnitte 40.2 bis 4O.n besitzen den gleichen Aufbau wie der Abschnitt 40.1.
Die Arbeitsweise dieser Schaltung ist annähernd die gleiche wie die Schaltung gemäß Fig. 1. Während der Schreibperioden werden die Rückwärtsdioden der Abschnitte 40.1 bis 4O.n abgeschaltet, d. h. auf die Mitte ihrer hochohmigen Bereiche vorgespannt, so daß keine Störsignale an den Verstärker 24' gelangen können. Während der Leseperiode spannt der Impuls VST' (der dem Impuls VST in F i g. 1 und 2 entspricht) die Rückwärtsdioden der Abschnitte 40.1 bis 4O.n so vor, daß sie ihren Rückwärts-Gleichrichtungszustand einnehmen. Jeder Abschnitt arbeitet in der gleichen Weise wie die Schaltung gemäß Fig. 1. Beim Lesen eines L erscheint ein L-Lesesignal in dem entsprechenden der Abschnitte 40.1 bis 40.«, während in den anderen Abschnitten kleine Störsignale auftreten können. Das Lesesignal wird an den Eingang des Verstärkers 24' angelegt. Beim Lesen einer 0 treten nur kleine Lesestörsignale in den einzelnen Abschnitten der Lese-Treiber-Wicklung SD auf, und am Eingang des Verstärkers 24' erscheint somit kein nennenswertes Signal.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Impulsamplitudendiskriminator, bei dem über einen die Eingangsschaltung bildenden Transformator Impulse beliebiger Polarität an einander entsprechende Klemmen zweier Gleichrichter angelegt werden können, insbesondere zur Vorschaltung vor Leseverstärker von Datenspeichermatrizen, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichter Rückwärtsdioden sind, deren andere Klemmen miteinander verbunden sind und der gemeinsame Verbindungspunkt den Ausgang des Diskriminators darstellt, daß die Rückwärtsdioden normalerweise gesperrt sind und zu Zeiten, in denen Leseimpulse auftreten können, in die Nähe ihres Rückwärts-Gleichrichtungszustandes für Eingangssignale
oberhalb einer minimalen Größe durch Verändern der Sperrvorspannung empfangsbereit geschaltet werden.
2. Impulsamplitudendiskriminator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung an die Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des die Eingangsschaltung bildenden Transformators angelegt ist.
3. Impulsamplitudendiskriminator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Verstärker verbundene Ausgang über eine Drosselspule mit Bezugspotential verbunden ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 885 721;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 089 414.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
709 617/470 7.67 © Bundesdruckerei Berlin
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