DE1274637B - Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Stromimpulses - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al - 36/02

Nummer: 1 274 637

Aktenzeichen: P 12 74 637.1-31 (R 45727)

Anmeldetag: 10. April 1967

Auslegetag: 8. August 1968

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Stromimpulses festgelegter Amplitude in einer induktivitätsbehafteten Leitung, insbesondere einer Ziffern- oder Inhibitleitung eines Magnetspeichers, welche über einen Schalter und einen Richtleiter mit je einer Spannungsquelle gekoppelt ist.

Bekannte Magnetspeicher enthalten eine Matrix aus magnetischen Speicherelementen, ζ. Β. Ringkernen, die mit Wahlleitungen (Wortleitungen oder Z-F-Leitungen) und Informationseingabeleitungen (Ziffern- oder Inhibitleitungen) gekoppelt sind. Es kann ferner eine getrennte Leseleitung vorhanden sein, wenn man nicht die Ziffernleitungen zum Auskoppeln der Lesesignale verwendet. Beim Speiehern von Information werden die Ziffern- oder Inhibitleitungen je nach dem Wert der betreffenden Informationsziffern durch transistorbestückte Zifferntreiber mit Stromimpulsen gespeist oder nicht. Die Zifferntreiber sollen in der zugehörigen Ziffernleitung jeweils einen Impuls erzeugen, der eine steile Vorderflanke und eine festgelegte Maximalamplitude hat. Um eine steile Vorderflanke des Ausgangsimpulses des Zifferntreibers zu erreichen, verwendet man gewöhnlich eine relativ hohe Betriebsspannung, die die Einflüsse der Induktivität der mit der Ziffernleitung gekoppelten Magnetelemente rasch zu überwinden vermag. LIm die gewünschte Maximalamplitude des Zifferntreiber-Ausgangsimpulses zu gewährleisten, wird der Ziffernleitung gewöhnlich ein relativ großer Widerstand in Reihe geschaltet.

Durch die USA.-Patentschrift 3 170 147 ist bereits eine Ringkern - Speichermatrix bekanntgeworden, deren X- und F-Drähte am einen Ende über einen als Schalter wirkenden Transistor mit einem an Masse liegenden Pol einer ersten Betriebsspannungsquelle und deren, anderes Ende einerseits über einen Widerstand und eine Induktivität mit dem anderen Pol dieser Spannungsquelle und außerdem über eine Diode mit einem Pol einer zweiten Spannungsquelle, deren anderer Pol ebenfalls an Masse liegt, verbunden sind.

Es ist ferner eine Zifferntreiberschaltung bekannt, bei der ein dauernd fließender Strom wahlweise in eine Stromsenke oder durch eine Ziffernleitung eines Speichers geleitet werden kann. Das dauernde Fließen von Strom ergibt einen schlechten Wirkungsgrad und ist außerdem wegen der erheblichen Verhjstwärme, die abgeführt werden muß, unerwünscht.

Nachteilig an allen bekannten Schaltungen, die steil ansteigende Stromimpulse zu liefern vermögen, ist der hohe Leistungsverbrauch der Zifferntreiber.

Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines
Stromimpulses

Anmelder:

Radio Corporation of America,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,

8000 München 23, Dunantstr. 6 ·

Als Erfinder benannt:

Daniel Espinal, Franklin, Mass. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 15. April 1966 (542 801)

Dieser Nachteil wird bei einer Schaltung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß der Schalter, der die erste Spannungsquelle während einer ersten Zeitspanne mit der Leitung verbindet, und der Richtleiter mit demselben Ende der Leitung gekoppelt sind und daß zwischen das andere Ende der Leitung und die Spannungsquellen ein zweiter Schalter geschaltet ist, der während einer zweiten Zeitspanne, die die erste Zeitspanne zeitlich überlappt und nach dieser endet, öffnet, so daß während des Uberlappungsintervalls der beiden Zeitspannen anfänglich ein Strom aus der ersten Spannungs-uelle durch die Leitung fließt und im Rest der zweiten Zeitspanne der Strom weiter von der zweiten Spannungsquelle durch die Leitung fließt.

Bei einem Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist das eine Ende einer Ziffernleitung eines Speichers über einen ersten Stromschälttransistor mit der ersten Spannungsquelle verbunden. Mit dem gleichen Ende der Ziffernleitung ist die zweite Spannungsquelle, die eine verhältnismäßig niedrige Spannung liefert, über einen Gleichrichter oder eine Diode verbunden. Das andere Ende der Ziffernleitung ist über einen zweiten Stromschalttransistör mit einer Stromrückleitung verbunden, die zu den Spannungsquellen führt. Der erste Transistor wird zuerst aufgetastet, um die Ziffernleitung auf ein der ersten Spannungsquelle entsprechendes Potential aufzuladen. Der zweite Transistor wird aufgetastet, bevor der erste Transistor gesperrt wird. In der Zeitspanne,

809 589/417

in der beide Transistoren leiten, fließt ein steil ansteigender Strom durch die Ziffernleitung. Nach dem Sperren des ersten Transistors fließt, solange der zweite Transistor noch aufgetastet ist, ein andauernder Strom festgelegter, genormter Amplitude aus der zweiten Spannungsquelle durch den Richtleiter, die Ziffernleitung und den zweiten Transistor.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild eines bekannten Zifferntreibers,

F i g. 2 ein Schaltbild eines Zifferntreibers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Anordnung zum Erzeugen zweier sich zeitlich überlappender Impulse für die beiden Schalttransistoren des in F i g. 2 dargestellten Zifferntreibers,

F i g. 4 eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufes von Spannungen und Strömen in der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 2 und

Fig. 5 ein F i g. 2 entsprechendes Schaltbild, in dem die Stromschalter genauer dargestellt sind.

F i g. 1 zeigt das Schaltbild eines bekannten Zifferntreibers zur Steuerung einer Ziffernleitung D einer Ringkerne M enthaltenden Speichermatrix. Die mit der Ziffernleitung D gekoppelten Magnetkerne ergeben eine Induktivität L, deren Einfluß beim Einschalten eines die Ziffernleitung durchfließenden Stromes überwunden werden muß. Bei dem bekannten Zifferntreiber ist eine Klemme + V einer Spannungsquelle an das eine Ende der Ziffernleitung angeschlossen, deren anderes Ende über einen Widerstand und die gesteuerte Strecke eines Schalttransistors Q mit der geerdeten anderen Quelle der Spannungsquelle verbunden ist. Der Transistor Q ist normalerweise gesperrt und kann durch einen seiner Steuerelektrode 10 zugeführten Impuls C voll aufgetastet werden.

Bei der in F i g. 1 dargestellten bekannten Schaltung muß die Spannungsquelle an der Klemme + V eine verhältnismäßig hohe Spannung liefern — ein typischer Wert ist 55 Volt —, um den Einfluß der Induktivität L zu überwinden und einen Stromimpuls mit steller Vorderflanke in der Ziffernleitung D zu erzeugen. Bei der bekannten Schaltung ist ferner ein Widerstand R, dessen Wert gewöhnlich etwa 130 Ohm ist. erforderlich, um die Amplitude des die Ziffernleitung D durchfließenden Stromimpulses anschließend an den steilen Anstieg zu begrenzen. Infolge des Widerstandes R entstehen während des Stromflusses Verluste, die als Wärme in Erscheinung treten. Die Verluste im Widerstand R betragen etwa das Vierfache der Nutzleistung, die für das Schalten der mit der Ziffernleitung D gekoppelten Magnetkerne erforderlich ist.

F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine Klemme Vi einer ersten Spannungsquelle ist über die steuerbare Strecke eines ersten Stromschalttransistors Qi mit dem einen Ende der Ziffernleitung D verbunden. Der Transistor Qi ist normalerweise gesperrt und kann durch einen seiner Steuerelektrode 11 zugeführten positiven Impuls C\ aufgetastet werden. Eine Klemme V-i einer zweiten Spannungsquelle ist über einen Richtleiter CR. z. B. eine Gleichrichterdiode, mit demselben Ende der Ziffernleitung D verbunden. An der Klemme l\ der ersten Spannungsquelle können beispielsweise + 12VoIt und an der Klemme Co der zweiten Spannungsquelle beispielsweise +6 Volt liegen.

Das andere Ende der Ziffernleitung Di ist über die steuerbare Strecke eines zweiten Stromschalttransistors Qa, mit den geerdeten anderen Klemmen der Spannungsquellen, zu denen die Klemmen Vi, V-i gehören, verbunden. Der Transistor Q% ist normalerweise gesperrt und wird durch einen seiner Steuerelektrode 12 zugeführten positiven Impuls Ci voll aufgetastet. F i g. 3 zeigt ein Beispiel einer Schaltungsanordnung zum Erzeugen der beiden sich zeitlich überlappenden Impulse Ci, C2 für die Transistoren Qi bzw. Qi. Diese Schaltungsanordnung hat eine Eingangsklemme 13, an die drei in Reihe geschaltete Verzögerungsglieder Di, Di und Da angeschlossen sind. Mit der Eingangsklemme 13 ist außerdem ein Setzeingang S eines ersten Flip-Flops FFi gekoppelt, dessen Rücksetzeingang R mit dem Ausgang des Verzögerungsgliedes Di verbunden ist. Mit dem Ausgang des Verzögerungsgliedes Di ist der Setzeingang S eines zweiten Flip-Flops FF* verbunden, dessen Rücksetzeingang R an den Ausgang jedes Verzögerungsgliedes Da angeschlossen ist. Die 1-Ausgangsklemme des Flip-Flops FFi ist mit der Klemme 11 des Transistors Öi (Fig. 2) verbunden, während die 1-Ausgangsklemme des Flip-Flops FFz mit der Klemme 12 des Transistors Qi verbunden ist.

Die Kurve fl in F i g. 4 zeigt den Verlauf des Spannungsimpulses C\. der der Steuerelektrode 11 des Transistors öi zugeführt wird. Die Kurven zeigt den Verlauf des Impulses Ci, der der Steuerelektrode 12 des Transistors Qi zugeführt ist und der sich mit dem hinteren Teil des Impulses G teilweise überlappt. Die Kurve c· zeigt den Verlauf des durch die Ziffernleitung D in Fig. 2 fließenden Stromes /. Im Betrieb wird der Eingangsklemme 13 der in F i g. 3 dargestellten Schaltungsanordnung ein Steuerimpuls 14 zugeführt, dessen zum Zeitpunkt Ai auftretende Vorderflanke das Flip-Flop FFi setzt. In dem durch die Verzögerungszeit des Verzögerungsgliedes Di bestimmten späteren Zeitpunkt t\ wird das Flip-Flop FFi gesetzt. Entsprechend der Verzögerungsdauer des Verzögerungsgliedes Di wird dann noch später im Zeitpunkt ti das Flip-Flop FFi zurückgesetzt und der durch dieses Flip-Flop erzeugte Ausgangsimpuls Ci beendet. Schließlich wird im Zeitpunkt ta, der durch die Verzögerungsdauer des Verzögerungsgliedes D3 gegeben ist, das Flip-Flop FFi zurückgesetzt, so daß dessen Ausgangsimpuls Ci endet. Wie die Kurven α und b in F i g. 4 zeigen, überlappen sich die Impulse Ci und Ci während eines Teiles ihrer Dauer, und der Impuls Ci endet eine gewisse Zeitspanne nach dem Impuls Ci. Die in F i g. 2 dargestellte Schaltungsanordnung arbeitet folgendermaßen: Die Vorderflanke des der Klemme 11 des Transistors Q\ zugeführten Impulses G tastet diesen Transistor voll auf. Hierdurch wird die Spannung von der Klemme F₁ an das eine Ende der Ziffernleitung D gelegt. Da der Transistor Qi noch nicht leitet, kann in die Ziffernleitung D nur ein Ladestrom fließen, durch den das Potential dieser Leitung auf das Potential an der Klemme V₁ erhöht wird.

Während der Transistor Qi noch leitet, wird zum Zeitpunkt ti dann auch der Transistor Qi durch einen seiner Steuerklemme 12 zugeführten Impuls Ci aufgetastet. Durch die Ziffernleitung D beginnt nun ein Strom zu fließen, der entsprechend dem Wert der Induktivität Lu die durch die mit der Ziffernleitung D gekoppelten Magnetkerne verursacht wird, rasch

ansteigt. Der Wert der Induktivität L\ beträgt in typischen Fällen etwa 25 μΗ. Der Stromanstieg entspricht der folgenden Formel:

in der R\ den Widerstand im Serienstromkreis zwischen Vi und Masse ist. Der Wert des Widerstandes Ri ist relativ klein und wird in erster Linie durch den Widerstand der Ziffernleitung D bestimmt. Der Widerstand der Ziffernleitung D kann genau festgelegt werden, indem man ein Stück Chromnickeldraht verwendet, dessen Länge einem gewünschten, standardisierten Widerstandswert entspricht.

Da der Widerstand R\ der Ziffernleitung D klein gegenüber dem Reihenwiderstand R in der bekannten Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 ist, steigt der Strom bei der Schaltung gemäß der Erfindung in der ZiffernleitungD (Fig. 2) rasch an, und er würde

sich asymptotisch einem unerwünscht hohen Wert -^- nähern, wenn man ihn ungehindert weiterfließen ließe. Es wird jedoch nur der steile Anfangsteil des Stromanstieges ausgenutzt, und beim Erreichen einer gewünschten Stromamplitude im Zeitpunkt ti wird der Transistor Q\ durch die Rückflanke des Impulses Ci gesperrt. Der Strom gewünschter Größe fließt dann weiter von der zweiten Potentialquelle über die Klemme V-> durch die Ziffernleitung D. Durch das Sperren des Transistors Qi verschwindet nämlich die Sperrspannung am Richtleiter CR, so daß dieser für den von der Klemme F₂ durch die Ziffernleitung D und den zweiten Transistor Qt nach Masse fließenden Strom durchlässig wird. Die niedrigere Spannung an der Klemme F₂ reicht aus, um einen Dauerstrom gewünschter Größe durch die Ziffernleitung D fließen zu lassen, da die Induktivität Li keinen Einfluß auf einen kontinuierlichen Gleichstrom hat. Die relativ niedrige Spannung an der Klemme V₁ der zweiten Spannungsquelle bewirkt zusammen mit dem Fehlen eines größeren Widerstandes in dem die Ziffernleitung D enthaltenden Stromkreis, daß der gewünschte Strom fließt, ohne daß größere Verluste auftreten, wie sie im Widerstand R der bekannten Schaltung entstehen.

Der gewünschte andauernde Strom fließt mit der vorgegebenen Amplitude zwischen den Zeitpunkten h und i:j, bis die Rückflanke des Impulses C> den Transistor Q-> sperrt. In der Ziffernleitung fließt also ein Stromimpuls, wie er in Kurve c der F i g. 4 dargestellt ist.

In F i g. 5 ist die Schaltung der Stromschalter genauer dargestellt, von denen in F i g. 2 nur die Transistoren Qi und Qi gezeigt waren. Der erste Stromschalter enthält den Transistor Q\ und einen Transistor Qa, dem der Impuls Ci über eine Klemme 1Γ zugeführt wird. Der zweite Stromschalter enthält den Transistor Qi und einen Transistor Qa, welchem ein Impuls Ci, über eine Eingangsklemme 12' zugeführt wird. Die übrigen Einzelheiten der Schaltung können aus F i g. 5 entnommen werden.

Die Verlustleistung in den Ziffernschaltungen gemäß der Erfindung, wie sie beispielsweise in den F i g. 2 und 5 dargestellt sind, ist 70 bis 90% geringer als die Verlustleistung in einer bekannten Schaltung der in Fig. 1 dargestellten Art. Da ungefähr 4O°/o der bekannten Magnetspeicher auf die Zifferntreiberschaltungen zurückzuführen sind, wird durch die Erfindung eine erhebliche Verringerung der Gesamtverlustleistung eines Magnetspeichers erreicht.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Erzeugen eines Stromimpulses in einer Leitung, insbesondere einer Ziffern- oder Inhibitleitung eines Magnetspeichers, die über einen Schalter einen Richtleiter mit je einer Spannungsquelle gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (öi), der die erste Spannungsquelle (Ki) während einer ersten Zeitspanne (Ci) mit der Leitung (D) verbindet, und der Richtleiter (CA) mit demselben Ende der Leitung (D) gekoppelt sind und daß zwischen das andere Ende der Leitung und die Spannungsquellen ein zweiter Schalter (Q2) geschaltet ist, der während einer zweiten Zeitspanne (C2), die die erste zeitlich überlappt und nach dieser endet, öffnet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Spannungsquelle (F]) eine höhere Spannung liefert als die zweite Spannungsquelle (F2).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter Transistoren enthalten.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (F i g. 3), die den zweiten Schalter nach Beginn (ίο) und vor Beendigung U2) der ersten Zeitspanne öffnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

!09 589/417 7.68 O Bundesdruckerei Berlin