DE1256258B

DE1256258B - A bistable memory element built from a controllable semiconductor cell with adhesive memory behavior

Info

Publication number: DE1256258B
Application number: DE1964L0047983
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Klaus Marenbach; Dr-Ing Wolfgang Andrich
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1964-06-06
Filing date: 1964-06-06
Publication date: 1967-12-14

Description

Aus einer steuerbaren Halbleiterzelle aufgebautes bistabiles Speicherelement mit Haftspeicherverhalten Es ist bekannt, Speicherelemente aus steuerbaren Halbleiterzellen (Silicon controlled rectifier : SCR-Elemente) und (Silicon controlled switches : SCS-Elemente) aufzubauen. Das Speicherelement ist dabei z. B. gesetzt, wenn die steuerbare Halbleiterzelle gezündet hat und ist gelöscht, wenn auch die steuerbare Halbleiterzelle gelöscht ist; es hat deshalb bistabilen Charakter.A bistable memory element constructed from a controllable semiconductor cell with adhesive storage behavior It is known to use storage elements made from controllable semiconductor cells (Silicon controlled rectifier: SCR elements) and (Silicon controlled switches: SCS elements). The memory element is z. B. set if the controllable semiconductor cell has ignited and is extinguished, albeit the controllable one Semiconductor cell is erased; it therefore has a bistable character.

Für die Einsatzfähigkeit einer Schaltung mit Speicherelementen ist es wesentlich, daß die Speicherelemente nach einem Netzausfall bei Wiederkehr der Spannungen wieder die Lage einnehmen, die sie vorher innehatten, d. h., daß sie Haftspeicherverhalten haben. Für Speicherelemente, die aus bistabilen Kippschaltungen bestehen, sind eine Vielzahl von Maßnahmen bekannt, die diese Eigenschaften des Haftspeicherverhaltens gewährleisten. Für Speicherelemente, die aus steuerbaren Halbleiterzellen aufgebaut sind, ist jedoch keine Schaltung bekannt, die ein Haftspeicherverhalten erzielt. Die bekannten Maßnahmen können auch nicht ohne weiteres übertragen werden, da die aus steuerbaren Halbleiterzellen aufgebauten Speicherelemente im Gegensatz zu den bistabilen Kippschaltungen bei Wiederkehr der Spannungen einen Zündimpuls benötigen, damit sie gesetzt werden können.For the usability of a circuit with storage elements it is essential that the storage elements after a power failure when the Tensions return to the position they were in before, d. i.e. that they Have detention storage behavior. For storage elements made up of bistable multivibrators exist, a variety of measures are known that these properties of the Guarantee retention behavior. For storage elements that are made controllable Semiconductor cells are constructed, but no circuit is known which has an adhesive memory behavior achieved. The known measures cannot easily be transferred either, as opposed to the memory elements made up of controllable semiconductor cells an ignition pulse to the bistable multivibrators when the voltages return need so that they can be set.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein aus einer steuerbaren Halbleiterzelle aufgebautes Speicherelement so auszubilden, daß es Haftspeicherverhalten besitzt. Sie geht dabei davon aus, daß dieses Verhalten in bekannter Weise unter Anwendung eines gekoppelten magnetisch sättigbaren Hilfskernes erzielt werden kann. Die Lösung vorstehender Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß der Hilfskern mit drei Wicklungen versehen ist, von denen die erste Wicklung, die in den Kern einen stabilen Zustand einprägt, im Arbeitsstromkreis, die zweite, beim Ummagnetisieren des Kernes einen Zündimpuls für die steuerbare Halbleiterzelle liefernde Wicklung (Zündwicklung) im Zündkreis der steuerbaren Halbleiterzelle liegt und die dritte Wick-Jung (Lesewicklung), die so aufgebracht ist, daß die den Kern bezüglich der Arbeitsstromwicklung entgegengesetzt magnetisiert, derart gesteuert wird, daß sie den zweiten stabilen Zustand einprägt sowie ein Ummagnetisieren beim Wiederkehren der Versorgungsspannungen bewirkt, falls der Kern im ersten stabilen Zustand ist.The invention is based on the object of a controllable Semiconductor cell constructed memory element to be designed so that it has adhesive storage behavior owns. It assumes that this behavior is lost in a known way Application of a coupled magnetically saturable auxiliary core can be achieved. The above object is achieved according to the invention in that the auxiliary core is provided with three windings, the first winding being in the core impresses a stable state, in the working circuit, the second, during remagnetization of the core an ignition pulse for the controllable semiconductor cell supplying winding (Ignition winding) is in the ignition circuit of the controllable semiconductor cell and the third Wick-Jung (reading winding), which is applied in such a way that the core with respect to the Working current winding oppositely magnetized, is controlled in such a way that it impresses the second stable state as well as magnetization reversal when it returns of the supply voltages if the core is in the first stable state.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Anordnung so getroffen, daß im Normalbetrieb die Lesewicklung ständig von einem Strom (Vorstrom) durchflossen wird, der größer als der Arbeitsstrom der steuerbaren Halbleiterzelle ist, und daß beim Ausfall der Netzspannung der Vorstrom zeitlich früher als die Versorgungsspannung für die steuerbare Halbleiterzelle abgeschaltet und nach Wiederkehr der Spannung verzögert aufgeschaltet wird.According to a further embodiment of the invention, the arrangement made so that in normal operation the reading winding is constantly fed by a current (bias current) is traversed, which is greater than the working current of the controllable semiconductor cell is, and that in the event of a mains voltage failure, the bias current is earlier than the The supply voltage for the controllable semiconductor cell is switched off and when it returns the voltage is switched on with a delay.

An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es werden dabei insbesondere zwei weitere Möglichkeiten zur Steuerung beschrieben. Es zeigt F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Zündwicklung parallel zum Zündwiderstand angeordnet ist, F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Zündwicklung in Reihe mit dem Zündwiderstand angeordnet ist, F i g. 3 die Hysteresiskurve des benutzten magnetischen Bauelementes, F i g. 4 den Netzteil zur Erzeugung der Versorgungsspannungen, F i g. 5 ein Impulsdiagramm, daß die beispielsweise Beaufschlagung der Lesewicklung bei einem Netzausfall zeigt.On the basis of an embodiment shown in the drawing the invention is explained in more detail. There are two more options in particular described for the control. It shows F i g. 1 an embodiment of the invention, in which the ignition winding is arranged parallel to the ignition resistor, F i g. 2 a Exemplary embodiment in which the ignition winding is arranged in series with the ignition resistor is, F i g. 3 the hysteresis curve of the magnetic component used, FIG. 4 the power supply unit for generating the supply voltages, FIG. 5 is a timing diagram; that shows, for example, the application of the reading winding in the event of a power failure.

Der Speicher nach F i g. 1 enthält eine steuerbare Halbleiterzelle T, die in F i g. 1 als steuerbarer Gleichrichter (SCR-Element) ausgebildet sein soll. Die Anode der steuerbaren Halbleiterzelle liegt über einen Schalter SL, der zur Löschung des Speichers dient, an dem -i- -Pol der Versorgungsspannung UB. Der steuerbaren Halbleiterzelle ist weiterhin ein magnetisch sättigbarer Kern K mit drei Wicklungen W1 bis W3 zugeordnet. Die Wicklung W1, die Arbeitsstromwicklung, liegt dabei in Reihe mit dem Arbeitswiderstand R1 in dem Arbeitsstromkreis der steuerbaren Halbleiterzelle. Die zweite Wicklung, die Zündwicklung W2, liegt im Zündkreis der steuerbaren Halbleiterzelle. Es ist dabei in F i g. 1 beispielsweise das anodenseitige Zündtor dargestellt. Die Zündwicklung hat einen derartigen Richtungssinn, daß sie beim Ummagnetisieren des Kernes vom Zustand A' in den Zustand B' (F i g. 3) über den Widerstand R2 einen negativen Impuls für das Zündtor liefert. Die in Reihe mit der Zündwicklung geschaltete Diode Dl verhindert, daß die den Speicher über den Eingang E ansteuernden Anordnungen, z. B. ein UND-Glied, durch den kleinen ohmschen Widerstand der Zündwicklung nicht überbelastet werden.The memory according to FIG. 1 contains a controllable semiconductor cell T, which is shown in FIG. 1 should be designed as a controllable rectifier (SCR element). The anode of the controllable semiconductor cell is connected to the -i- pole of the supply voltage UB via a switch SL, which is used to erase the memory. The controllable semiconductor cell is also assigned a magnetically saturable core K with three windings W1 to W3. The winding W1, the working current winding, is in series with the working resistor R1 in the working circuit of the controllable semiconductor cell. The second winding, the ignition winding W2, is located in the ignition circuit of the controllable semiconductor cell. It is shown in FIG. 1, for example, the anode-side ignition gate is shown. The ignition winding has such a sense of direction that when the core is reversed from state A 'to state B' (FIG. 3) it delivers a negative pulse for the ignition gate via resistor R2. The connected in series with the ignition winding diode Dl prevents the devices driving the memory via the input E, eg. B. an AND gate, are not overloaded by the small ohmic resistance of the ignition winding.

Die dritte Wicklung W3, die Lesewicklung, liegt im Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 über einen Schalter S" parallel zu den beiden Polen der Versorgungsspannung UB. Ist der Schalter S,, geschlossen, so fließt ein Vorstrom I, durch die Lesewicklung. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die Lesewicklung W3 gegenüber der Arbeitsstromwicklung Wl den Kern entgegengesetzt magnetisiert. Die Wirkung der Lesewicklung W3 sei dabei z. B. doppelt so groß wie die Wirkung der Arbeitsstromwicklung.The third winding W3, the reading winding, is located in the exemplary embodiment according to FIG. 1 via a switch S ″ parallel to the two poles of the supply voltage UB. If the switch S ″ is closed, a bias current I, flows through the read winding. The arrangement is such that the read winding W3 opposite the operating current winding Wl has the core The effect of the read winding W3 is, for example, twice as great as the effect of the operating current winding.

Die Wirkungsweise des Speicherelementes nach F i g. 1 ist folgende: Durch einen negativen Impuls am Eingang E wird der Speicher gesetzt (Ausgang A = -I- UB). Der Speicher wird wieder gelöscht, wenn mittels des Schalters SL die Versorgungsspannung unterbrochen wird.The mode of operation of the memory element according to FIG. 1 is as follows: A negative pulse at input E sets the memory (output A = -I- UB). The memory is deleted again when the supply voltage is interrupted by means of the switch SL.

Im Normalbetrieb ist der Schalter Sy geschlossen. Ist der Speicher dabei gelöscht, so soll sich, wie F i g. 3 zeigt, der Kern im Zustand B2 befinden. Ist er dagegen gesetzt, so befindet er sich im Zustand Bi.In normal operation, the switch Sy is closed. Is the memory deleted in the process, as shown in FIG. 3 shows the core to be in state B2. If it is set against it, then it is in the state Bi.

Fällt nun die Netzspannung aus, so wird die Anordnung so getroffen, daß der Vorstrom sofort und die Versorgungsspannung verzögert abgeschaltet wird. Dies kann z. B., wie in F i g. 4 dargestellt, über den Netzteil zur Erzeugung der Versorgungsspannung UB erfolgen. Dabei wird mittels des unmittelbar am Netz liegenden Relais Re der Kontakt S,, bei Netzausfall sehr schnell geöffnet; die Versorgungsspannung bleibt jedoch noch, bedingt durch den Ladekondensator C bzw. den gegebenenfalls vorhandenen Siebkondensator, für kurze Zeit bestehen. In dieser Zeit wird, wenn der Speicher gesetzt ist, der Kern in den Zustand A gehen, d. h. ummagnetisiert werden und nach dem Weggang der Spannung UB im Zustand A' verharren. Ist der Speicher dagegen gelöscht, so erfolgt keine Ummagnetisierung; der Kern verharrt im unteren Remanenzpunkt B'. Kommt nun die Netzspannung wieder, so wird durch eine Anzugsverzögerung des Relais Re bewirkt, daß der Vorstrom erst dann fließt, wenn die Versorgungsspannung UB bereits anliegt. War der Speicher vorher gesetzt, so bewirkt der Vorstrom eine Ummagnetisierung des Kernes vom Zustand A' in den Zustand Bi. Der mittels der Zündwicklung W2 bzw. des Widerstandes R2 erzeugte Zündimpuls bringt die steuerbare Halbleiterzelle wieder zum Zünden, und der Speicher nimmt nach Wiederkehr der Versorgungsspannung in gewünschter Weise wieder die richtige Lage ein. Dies erfolgt auch für den Fall, daß der Speicher vor Netzausfall gelöscht war, weil dann der Kern durch den wiederkehrenden Vorstrom nicht ummagnetisiert wird und kein Zündimpuls entsteht; die steuerbare Halbleiterzelle bleibt gelöscht.If the mains voltage fails, the arrangement is made in such a way that the bias current is switched off immediately and the supply voltage is switched off with a delay. This can e.g. B., as in FIG. 4, take place via the power supply unit for generating the supply voltage UB . The contact S ,, is opened very quickly in the event of a power failure by means of the relay Re, which is directly connected to the network; however, the supply voltage remains for a short time due to the charging capacitor C or the filter capacitor that may be present. During this time, when the memory is set, the core will go into state A, ie be remagnetized and remain in state A ' after the voltage UB has disappeared. If, on the other hand, the memory is erased, there is no remagnetization; the core remains in the lower remanence point B '. If the mains voltage comes back, a delay in releasing the relay Re causes the bias current to flow only when the supply voltage UB is already present. If the memory was set beforehand, the bias current causes the core to change its magnetism from state A 'to state Bi Supply voltage returns to the correct position in the desired manner. This also takes place in the event that the memory was erased before the power failure, because then the core is not remagnetized by the recurring bias current and no ignition pulse is generated; the controllable semiconductor cell remains extinguished.

Die Schaltung nach F i g. 2 unterscheidet sich von der Schaltung nach F i g. 1 einmal dadurch, daß die Zündwicklung W2 in Reihe mit dem Zündwiderstand R2 liegt und zum anderen dadurch, daß als steuerbare Halbleiterzelle T ein SCS-Element verwendet wird. Während bei einem SCR-Element der Arbeitsstrom nur durch Unterbrechung der Versorgungsspannung unterbrochen werden kann, läßt sich bei einem SCS-Element der Strom auch durch einen Torimpuls unterbrechen, der die umgekehrte Polarität wie der Zündimpuls hat. Da die Stromunterbrechung der Löschung der Speicherelemente entspricht, liegt in F i g. 2 der Löscheingang über eine Diode D2 am anodenseitigen Tor. Durch einen negativen Torimpuls wird daher der Speicher gesetzt und durch einen positiven Torimpuls gelöscht. Zwischen der Wicklung W2 und dem Schaltungspunkt A kann dabei noch eine Diode vorgesehen werden, die so gepolt ist, daß sie nur einen negativen Impuls an das Tor gelangen läßt.The circuit according to FIG. 2 differs from the circuit after F i g. 1 once in that the ignition winding W2 in series with the ignition resistor R2 is and on the other hand in that the controllable semiconductor cell T is an SCS element is used. Whereas in the case of an SCR element, the working current only occurs through interruption the supply voltage can be interrupted, can be done with an SCS element The current can also be interrupted by a gate pulse that has the opposite polarity how the ignition pulse has. Because the power interruption of the deletion of the memory elements corresponds, lies in FIG. 2 the quenching input via a diode D2 on the anode side Gate. The memory is set by a negative gate pulse and by a positive gate pulse deleted. Between the winding W2 and the circuit point A. a diode can be provided, which is polarized so that it only has one allows negative impulse to reach the gate.

Die Lesewicklung Ws kann auch auf andere als in der F i g. 1 bzw. F i g. 2 dargestellten Weise gesteuert werden, indem diese nicht ständig von einem Vorstrom durchflossen, sondern nur von einem kurzen Leseimpuls beaufschlagt wird, wenn die Versorgungsspannung wiederkehrt. Dabei tritt jedoch folgende Schwierigkeit auf.The reading winding Ws can also be applied to others than in FIG. 1 or F i g. 2 can be controlled by not constantly by one Bias current flows through, but is only acted upon by a short read pulse, when the supply voltage returns. However, the following problem arises on.

War der Speicher vor Netzausfall gesetzt, so war der Kern im Zustand A und verharrte nach Netzausfall im Zustand A'. Durch den Leseimpuls bei Wiederkehr der Versorgungsspannung wird der Kern ummagnetisiert, und es wird in der Wicklung W$ ein Zündimpuls erzeugt, der den Speicher in richtiger Weise wieder setzt. Dieser Vorgang läuft jedoch tatsächlicherweise auch dann ab, wenn der Speicher gelöscht war, weil der Kern beim Löschen nicht ummagnetisiert wird und im Zustand A' verharrt.If the memory was set before the power failure, the core was in the state A and remained in state A 'after a power failure. By the reading impulse on return With the supply voltage, the core is magnetized and it gets into the winding W $ generates an ignition pulse that correctly resets the memory. This However, the process actually continues even if the memory is cleared because the core is not remagnetized during erasure and remains in state A '.

Um diese Schwierigkeit zu umgehen, sind verschiedene Lösungswege möglich. Man kann einmal die Anordnung so treffen, daß der Kern jedesmal dann, wenn der Speicher gelöscht wird, durch einen weiteren Impuls (Löschimpuls) über die Lesewicklung ummagnetisiert wird (Zustand B'). Zum anderen wäre es möglich, wie in F i g. 5 dargestellt, unmittelbar nach dem Netzausfall, solange noch der Arbeitsstrom JA fließt, einen Löschimpuls zu geben. Durch diesen Löschimpuls würde der Kern ummagnetisiert werden (Zustand B), gleichgültig, ob der Speicher vor Netzausfall gelöscht oder gespeichert war. Durch den nach dem Abklingen des Leseimpulses nur im gespeicherten Zustand noch fließenden Arbeitsstrom gelangt dabei der Kern nur dann noch in den Zustand A, wenn der Speicher vorher gesetzt war, weil im gelöschten Zustand kein Arbeitsstrom fließt. Durch den von der Wiederkehr der Netzspannung abgeleiteten Leseimpuls wird daher der Kern nur dann ummagnetisiert, wenn der Speicher vor Netzausfall gesetzt war.Various approaches are possible to avoid this difficulty. One can make the arrangement so that the core every time the memory is erased, remagnetized by a further pulse (erase pulse) via the read winding becomes (state B '). On the other hand, it would be possible, as shown in FIG. 5 shown, immediately after the power failure, as long as the working current YES is still flowing, an extinguishing pulse admit. The core would be remagnetized by this extinguishing pulse (state B), regardless of whether the memory was deleted or saved before the power failure. After the reading pulse has subsided, only in the saved state The core only reaches state A when the working current is flowing the memory was previously set because no working current flows in the deleted state. Due to the read pulse derived from the return of the mains voltage, the core is only remagnetized if the memory was set before the power failure.

Claims

Claims: 1. Constructed from a controllable semiconductor cell bistable storage element in which, in order to achieve adhesive storage behavior a magnetically saturable auxiliary core coupled to the storage element is used is, d a -characterized in that the auxiliary core is provided with three windings is of which the first winding (working current winding) going into the core of the one impresses a stable state, in the working circuit, the second, during remagnetization of the core an ignition pulse for delivering the controllable semiconductor cell Winding (ignition winding) is in the ignition circuit of the controllable semiconductor cell and the third winding (read winding) applied in such a way that it relates to the core magnetized in the opposite direction to the working current winding, is controlled in such a way that it impresses the second stable state as well as magnetization reversal when it returns of the supply voltages if the core is in the first stable state.

2. Storage element according to claim 1, characterized in that in normal operation the reading winding is continuously traversed by a current (bias current) which is greater than the working current of the controllable semiconductor cell, and that if the Mains voltage the bias current earlier than the supply voltage for the controllable Semiconductor cell switched off and switched on with a delay after the voltage has returned will.

3. Storage element according to claim 1, characterized in that in normal operation once when the memory is deleted and the other in the event of a failure of the supply voltages after they return, the core if necessary magnetizing current pulse is given to the reading winding.

4. Memory element according to claim 1, characterized in that a current pulse is given to the read winding immediately after the power failure and after the return of the supply voltages. Documents considered: German Patent No. 1061370; U.S. Patent No. 2,681,181.