DE1272361B - Leseverstaerker - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al - 36/04

Nummer: 1272361

Aktenzeichen: P 12 72 361.4-31 (G 47636)

Anmeldetag: 9. August 1966

Auslegetag: 11. Juli 1968

Die Erfindung betrifft einen Leseverstärker, wie er insbesondere in Verbindung mit Datenspeichern verwendet wird und der aus einer Hauptverstärkerstufe sowie einer vorgeschalteten Eingangsstufe besteht.

Bei den bisher üblichen Wechselstromverstärkern hat sich herausgestellt, daß an den Kopplungskondensatoren oder -transformatoren infolge des Eingangsrauschens oder während einer längeren Folge von Signalimpulsen derselben Polarität eine Vorspannung entsteht, da die Gleichstromkomponenten einer derartigen Impulskette nicht hindurchgelassen werden.

Ein Gleichstromverstärker umgeht zwar die Schwierigkeiten der »Erholung«, die wegen der Kopplungselemente bei Wechselstromverstärkern notwendigerweise auftreten, stellt dafür jedoch andere Probleme. Beträgt z. B. die Spannung des Eingangssignals nur einige Millivolt, so werden die mit der Zeit und infolge von Temperaturschwankungen auftretenden Abweichungen in den charakteristischen Größen der Eingangsstufe im Verhältnis zum Signal erheblich und erscheinen am Ausgang als Rauschkomponente oder gar als falsches Signal.

Mit dem Aufkommen sehr schnell arbeitender Dünnfilmspeicher ist es notwendig geworden, einen Leseverstärker zu entwickeln, der sich von den bei Schreiboperationen auftretenden, verhältnismäßig hohen Rauschimpulsen rasch erholt und doch für ein bestimmtes Eingangssignal, das von der Rauschspannung der vorangegangenen Leseimpulse vollständig unabhängig ist, ein Ausgangssignal erzeugt.

Erfindungsgemäß dient dazu ein Leseverstärker der eingangs bezeichneten Art mit einem dem Ausgang der Eingangsstufe parallel geschalteten Addierglied, das zum Eingangssignal der Hauptverstärkerstufe jeweils ein Signal entgegengesetzter Polarität hinzuaddiert. Die Eingangsstufe besteht beispielsweise aus Steuerventilen mit serieller Stromrückkopplung, die in der zweiten Differentialstufe Steuerelemente mit paralleler Spannungsrückkopplung treiben. Auf diese Weise ergibt sich das für Impulsverstärkung gewünschte hohe Produkt aus Verstärkungsfaktor mal Bandbreite. Zwischen den Verstärkerstufen ist eine Verzögerungsleitung eingeschaltet, so daß zu dem ursprünglichen Impuls ein durch die Verzögerungsleitung zeitverschobener Impuls erzeugt wird. Der erfmdungsgemäße Leseverstärker vermag somit Leseimpulse verzerrungsfrei zu verstärken, ohne daß er durch Eingangsimpulsketten gleicher Polarität vorgespannt wird. Da der elektronische Verstärker keinen Gleichstrom-Leseverstärker

Anmelder:

General Precision, Inc.,

Glendale, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. ν. Schumann, ·.·...

Patent- und Rechtsanwalt,

8000 München 22, Widenmayerstr. 5

Als Erfinder benannt:

Michael Sherman, Granada Hill, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V.St. v.Amerika vom 23.Dezember 1965 (515 929)

gehalt aufweist, gestattet er die Wechselstromankopplung weiterer nachfolgender Verstärkerstufen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnungen, in denen

F i g. 1 ein elektrisches Schaltschema des erfindungsgemäßen Verstärkers ist,

Fig.2 typische Wellenformen darstellt, wie sie an den Ein- und Ausgängen der Schaltung nach F i g. 1 auftreten und

Fig. 3 die Eingangs- und Ausgangsspannungen graphisch wiedergibt, die an der Schaltung nach F i g. 1 auftreten, wenn typische Wellenformen mit längerer Impulsdauer als nach Fig. 2 angewandt werden.

Gemäß F i g. 1 weist der Differentialverstärker ein Paar von Eingängen 10 und 12 auf. Diese Eingänge können beispielsweise Signale entgegengesetzter Polarität empfangen, wie sie in den Stellenleitungen von aus beschichteten Drähten bestehenden Speichern od. dgl. erzeugt werden. Die Eingangsklemme 10 ist direkt mit der Basis eines NPN-Transistors 13 gekoppelt, der den ersten Eingangskreis des Diffe-

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rentialverstärkers darstellt. Die Basis des Transistors 13 ist über einen Widerstand 14 geerdet, der beispielsweise einen Wert von lkß haben oder als tatsächlicher Abschlußwiderstand an die charakteristische Impedanz der Stellenleitung angepaßt sein kann. Der Kollektor des Transistors 13 liegt über einen Widerstand 16 von beispielsweise 4,3 kQ an einer Kollektorspannung V_cc, während der Emitter des Transistors 13 in Serie mit einem Rückkopplungswiderstand 18 von beispielsweise 51 Ω verbunden ist. In Reihe mit dem Widerstand 18 ist ferner der Widerstand 20 gekoppelt, dessen anderer Anschluß an einem Potential — V_ee mit gegenüber V_Cc entgegengesetzter Polarität liegt.

Die Eingangsklemme 12 ist ähnlich wie die Klemme 10 geschaltet, empfängt jedoch ein Signal, das gegenüber dem an der Klemme 10 entgegengesetzt polarisiert ist, oder kann auch geerdet sein. Die Klemme 10 ist mit der Basis des Transistors 22 verbunden, die über einen Widerstand 24 von beispielsweise 1 kQ geerdet ist. Der Emitter des Transistors 22 ist in Serie sowohl mit einem Widerstand 25 von beispielsweise 51 Ω als auch mit dem Widerstand 20 gekoppelt. Der Kollektor des Transistors 22 liegt über einen Widerstand 26 an der Spannungsquelle F_cc, die den Betriebsstrom für den Transistor 22 liefert. Die Transistoren 13 und 22 arbeiten in der erfindungsgemäßen Schaltung als A-Verstärker, wobei Signaländerungen an den Eingangsklemmen 10 und 12 entsprechende Veränderungen der Kollektorströme verursachen. Der Kollektor des Transistors 13 ist an einen Begrenzungswiderstand 28 von beispielsweise 270 Ω angeschlossen, der für den weiter unten erklärten erfindungsgemäßen Betrieb benutzt wird. Ausgangsseitig ist der Begrenzungswiderstand 28 mit der Basis des Transistors 30 verbunden, dessen Emitter an einem gemeinsamen Widerstand 31 von beispielsweise 3,3 kΩ angeschlossen ist. Der Kollektor des Transistors 30 ist über einen Widerstand 34 von beispielsweise 1,5 kΩ an die Kollektorspannung F_cc angeschlossen. Eine Rückkopplungsleitung führt über einen Widerstand 36 von beispielsweise 3,3 kΩ zurück zur Basis des Transistors 30.

Der Kollektor des Transistors 22 ist über einen zweiten Begrenzungswiderstand 40 mit der Basis des Transistors 42 verbunden, und der Emitter des Transistors 42 ist mit dem Emitter des Transistors 30 und ebenso mit dem gemeinsamen Widerstand 31 gekoppelt. Der Kollektor des Transistors 42 liegt über einen Widerstand 44 von beispielsweise 1,5 kΩ an der Spannungsquelle V_Cc- Eine Rückkopplungsleitung verbindet den Kollektor des Transistors 42 über einen Widerstand 46 von beispielsweise 3,3 kß wieder mit der Basis des Transistors 42.

Der Kollektor des Transistors 13 ist mit dem Kollektor des Transistors 22 über eine Verzögerungsleitung 48 verbunden, die beispielsweise eine charakteristische Impedanz von 300 Ω hat und eine Verzögerung von 50 Nanosekunden erzeugt.

Die Signale an den Kollektorelektroden der Transistoren 13 und 22, die aus den an den Eingangsklemmen 10 und 12 auftretenden Eingangssignale resultieren, erscheinen gleichzeitig an den Klemmen 49 und 50 der Verzögerungsleitung 48. Diese Signale treten, wie durch die Impulsfolgen A und B gemäß Fig. 2 gezeigt, mit entgegengesetzten Polaritäten auf. Das am Kollektor des Transistors 22 erscheinende Signal B wird der Klemme 49 der Verzögerungsleitung 48 zugeführt, durchläuft diese und erscheint an der Klemme 50 um 50 Nanosekunden verzögert, beispielsweise als der in F i g. 2 mit B' bezeichnete Impulszug. Das am Kollektor des Transistors 13 auftretende Signal^ wird der Klemme50 der Verzögerungsleitung 48 zugeführt, durchläuft diese ebenfalls und erscheint an der Klemme 49 um 50 Nanosekunden verzögert als das Signal A' gemäß F i g. 2. An der Klemme 50 werden das Signal A und das Signal B' addiert und bilden das Signal A +B' gemäß F i g. 2. Ähnlich werden das Signal A' und das Signal B an der Klemme 49 zu dem Signal B+A' addiert. Diese Signale werden den Klemmen der Widerstände 28 bzw. 40 zugeführt, in der zweiten Stufe des DifEerentialverstärkers verstärkt und erscheinen ohne Gleichstromkomponente an den Ausgangsklemmen 32 und 54.

In den aus beschichteten Drähten aufgebauten Speichermatrizen treten Schreibsignale auf, die etwa tausendmal größer sind als die Lesesignale. Befinden sich nun die Schreibverstärker jeweils am einen Ende eines beschichteten Drahtes und die Leseverstärker an dessen anderem Ende, so müssen die Leseverstärker in der Lage sein, den für die Schreibverstärker erforderlichen sehr hohen Strom aufzunehmen und sich dennoch rechtzeitig erholen, um ein Lesesignal wahrzunehmen. Das heißt, der Verstärker muß mit diesen Signalen rasch fertig werden und zum Empfang ankommender Lesesignale bereit sein können.

Schreibsignale haben, wie in F i g. 3 dargestellt ist, normalerweise eine größere Impulsdauer als Lesesignale, beispielsweise 200 Nanosekunden. Die Handhabung der entgegengesetzt polarisierten Signale an den verschiedenen Klemmen ist die gleiche mit Ausnahme davon, daß die nach 50 Nanosekunden an den Klemmen 50 und 49 erscheinenden Signale gleichzeitig, mit gleicher Amplitude und entgegengesetzter Polarität auftreten und sich deshalb gegenseitig auslöschen.

Man sieht daraus, daß jeder in dem Differentialverstärker auftretende Impuls einen um 50 Nanosekunden verzögerten »Erholungs«-Impuls von entgegengesetzter Polarität erhält, welcher bewirkt, daß sich die Komponenten dieses Verstärkers und aller anschließenden Kreise erholen und keine Vorspannung erhalten, wenn ständig Ketten von Impulsen mit gleicher Polarität auftreten, wie dies bei Dünnfilmspeichern od. dgl. der Fall ist.

Die Begriffe »Dünnfihnspeicher« und »aus beschichteten Drähten bestehende Speichermatrix« sind in dieser Beschreibung gegeneinander austauschbar verwendet; der Erfindungsgegenstand arbeitet mit beiden Speicherarten oder auch mit jeder anderen Signalquelle, die mit hohen Rauschsignalen behaftet sein kann, gleich gut zusammen. Der erfindungsgemäße Verstärker erholt sich rasch von solchen Signalen, um verhältnismäßig kleine Signale empfangen zu können.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Leseverstärker, insbesondere zur Verwendung in Verbindung mit Datenspeichern, mit einer Haupt-Verstärkerstufe und einer Eingangsstufe, gekennzeichnet durch ein dem Ausgang (50, 49) der Eingangsstufe (13, 22) parallel geschaltetes Addierglied (48), das zum

Eingangssignal der Hauptverstärkerstufe (30, 42) jeweils ein Signal entgegengesetzter Polarität hinzuaddiert.

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal entgegengesetzter Polarität eine bestimmte Impulsbreite aufweist.

3. Verstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsstufe ein Differentialverstärker (13, 22) ist und die Hauptverstärkerstufe zwei parallelgeschaltete Steuerventile (30, 42) umfaßt, zwischen deren Eingängen das Addierglied (48) eingeschaltet ist.

4. Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Eingängen der Hauptverstärkerstufe (30, 42) auftretenden Signale jeweils entgegengesetzt polarisiert sind.

5. Verstärker nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Addierglied eine Verzögerungsleitung (48) ist und die an jedem der Eingänge der Hauptverstärkerstufe (30, ao 42) auftretenden entgegengesetzt polarisierten Signale einander in einem bestimmten Teil auslöschen.

6. Verstärker nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß den beiden Steuerventilen (30, 42) der Hauptverstärkerstufe je ein Eingangskreis (13, 22) vorgeschaltet ist und an den Eingängen (10, 12) der Eingangskreise (13, 22) Signale entgegengesetzter Polarität auftreten.

7. Verstärker nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (30, 42) der Hauptverstärkerstufe Transistoren sind, bei denen jeweils die Kollektoren mit den Ausgängen (32, 54) und die Basiselektroden mit den Eingängen, zwischen denen die Verzögerungsleitung (48) liegt, verbunden sind.

8. Verstärker nach einem der Ansprüche 5 bis 7, gekennzeichnet durch jeweils zwischen der Verzögerungsleitung (48) und den Eingängen der Hauptverstärkerstufe (30, 42) eingeschaltete Begrenzungswiderstände (28,40).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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