DE1276711B

DE1276711B - Bistabile Speicherschaltungsanordnung

Info

Publication number: DE1276711B
Application number: DEE30328A
Authority: DE
Inventors: Christopher Paradine
Original assignee: Elliott Brothers London Ltd
Current assignee: Allard Way Holdings Ltd
Priority date: 1964-10-23
Filing date: 1965-10-21
Publication date: 1968-09-05
Also published as: GB1122808A; US3441746A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

int. Cl.:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al-36/18

Nummer: 1276 711

Aktenzeichen: P 12 76 711.2-31 (E 30328)

Anmeldetag: 21. Oktober 1965

Auslegetag: 5. September 1968

Die Erfindung betrifft eine bistabile Speicherschaltungsanordnung mit Tunneldioden.

Es sind bereits Speicherschaltungen bekannt, bei denen zur Speicherung von Information die Fähigkeit einer Tunneldiode, einen von zwei stabilen Zuständen einzunehmen, ausgenutzt wird. Es ist nun in vielen Fällen nicht nur die Speicherung eines Informationswertes, sondern auch des dazu inversen Informationswertes erwünscht. Um bei den bekannten Speicherschaltungen mit Tunneldioden auch die inverse Information speichern zu können, sind komplizierte zusätzliche Schaltkreise erforderlich.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine bistabile Speicherschaltungsanordnung zu schaffen, bei der zur zusätzlichen Speicherung der inversen Information keine weiteren Schaltkreise mehr erforderlich sind.

Dies wird nun durch eine bistabile Speicherschaltungsanordnung mit zwei Tunneldioden erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die beiden Tunneldioden parallel zwischen zwei Leitungen angeordnet sind, die mit einer Potentialquelle in Verbindung stehen, deren Potential beide Tunneldioden in der gleichen Weise beeinflußt, zwischen die Tunneldioden ein Signaleingangskreis zur Zuführung eines Eingangssignals geschaltet ist, das die beiden Tunneldioden in entgegengesetzter Weise beeinflußt, und die Anode der einen Tunneldiode mit der Kathode der anderen Tunneldiode sowie die Kathode der einen Tunneldiode mit der Anode der anderen Tunneldiode rückgekoppelt ist, wodurch beim Übergang der durch die Polarität des Eingangssignals festgelegten einen Tunneldiode vom einen stabilen Zustand in den anderen stabilen Zustand die andere Tunneldiode im einen stabilen Zustand gehalten wird.

Die beiden Tunneldioden speichern also komplementäre Werte der durch die Polarität des Eingangssignals festgelegten Information. Das von der Potentialquelle gelieferte Potential kann ein sich periodisch änderndes Potential sein.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können zwei oder mehrere bistabile Schaltungsanordnungen nach der Erfindung derart miteinander verbunden werden, daß das der einen Schaltungsanordnung zugeführte Eingangssignal vom Zustand der Tunneldioden in der anderen Schaltungsanordnung abhängt. Kombinationen von Schaltungsanordnungen dieser Art können zur Ausführung verschiedener logischer Funktionen verwendet werden.

Eine Ausführungsform der Speicherschaltung ge-Bistabile Speicherschaltungsanordnung

Anmelder:

Elliott Brothers (London) Limited, London

Vertreter:

Dipl.-Ing. M. Licht, Dr. R. Schmidt,

Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. Hansmann

und Dipl.-Phys. S. Herrmann, Patentanwälte,

8000 München 2, Theresienstr. 33

Als Erfinder benannt:
Christopher Paradine, London

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 23. Oktober 1964 (43 245)

maß der Erfindung wird nun an Hand des in der Zeichnung gezeigten Schaltbildes beschrieben.

Das Schaltbild zeigt eine Quelle 4, von der aus zwei hochfrequente gegenphasige Signale zu zwei Zufuhrleitungen 8 und 9 zugeführt werden. Die Signale können als Taktsignale angesehen werden. Die Quelle 4 erzeugt auch ein Gleichstrom-Vorspannungssignal an den beiden Zufuhrleitungen. Zwischen die beiden Zufuhrleitungen sind zwei Widerstände 1 und 2, zwischen denen eine Tunneldiode 3 liegt, sowie zwei Widerstandes und 6 geschaltet, zwischen denen eine Tunneldiode 7 liegt. Die Widerstände haben alle den gleichen Wert, und die beiden Tunneldioden bilden ein miteinander übereinstimmendes Paar.

Die beiden Tunneldioden sind durch ein Gegenkopplungsnetzwerk miteinander verbunden, das einen Widerstand 12 enthält, der zwischen die Kathode der Tunneldiode 3 und die Anode der Tunneldiode 7 geschaltet ist, sowie einen Widerstand 13, der zwischen die Kathode der Tunneldiode 7 und die Anode der Tunneldiode 3 geschaltet ist. Ein Verbraucher 11 liegt zwischen den Anoden der beiden Tunneldioden 3 und 7 und kann ein Signal zum Bestimmen des Betriebszustandes der Tunneldioden erzeugen, wie nachstehend beschrieben ist.

Bei der Beschreibung der Betriebsweise der Speicherschaltung wird zunächst vorausgesetzt, daß

809 599/481

der Spannungsunterschied zwischen den Zufuhrleitungen 8 und 9 derart ist, daß beide Tunneldioden sich in ihrem Niederspannungszustand befinden, der einen Durchlaßzustand darstellt. Die beiden Tunneldioden speichern daher komplementäre Werte der durch die Polarität des Eingangssignals festgelegten Informationen, d. h. die eine Diode die Information und die im entgegengesetzten Zustand befindliche Diode die umgekehrte Information.

Wenn dann ein Potentialunterschied an den Zurohrleitungen durch die gegenphasigen Signale von der Quelle 4 erzeugt wird, werden die Tunneldioden aus ihrem stabilen Niederspannungsbereich in ihren unstabilen (aktiven) negativen Widerstandsbereich versetzt, und da die Widerstände 1, 2, 5 und 6 gleiche Werte haben und die Tunneldioden 3 und 7 so miteinander übereinstimmen, daß sie die gleichen Strom- und Spannungskennlinien haben, werden die beiden Tunneldioden im wesentlichen gleichzeitig »aktiv«. Wenn jedoch ein schwacher, außerhalb erzeugter Strom von dem Verbraucher 11 her angelegt wird, wird je nach der Richtung dieses Stroms entweder die Tunneldiode 3 oder die Tunneldiode 7 vor der anderen aktiviert. Wenn also die früher aktivierte Widerstände 1, 2, 5, 6 100 Ohm
Widerstände 12, 13 ... 10 Ohm
Tunneldioden (Germanium — STC JK 30)

Spitzenstrom 5 mA

Spitzenspannung 55 mV

Spannung an Leitung 8
Spannung an Leitung 9

0 bis+4 Volt
Obis — 4VoIt

50MHz Sinuswellen- Gegen-. phase

Die beiden Kopplungswiderstände von den Anschlußklemmen 14 und 15 einer Schaltung zur anderen folgenden Schaltung können jeweils einen Wert von 200 Ohm haben,

Bei den oben angegebenen Betriebsparametern hat die Schaltungsschleife, die die beiden Tunneldioden 3 und 7 und die Widerstände 12 und 13 enthält, eine Eingangsimpedanz, die einer parallelen Kapazität von ungefähr 60 Picofarad und einer Reihen-Diode beginnt, in ihren Hochspannungszustand über- 25 induktivität von ungefähr 4 Nanohenry entspricht, zuwechseln, der den anderen Durchlaßzustand dar- Zweckmäßigerweise sollte jede Verringerung dieses stellt, verhindern die Rückkopplungswiderstände 12 Kapazitätswertes von einer dazu proportionalen Ver- und 13 die Umschaltung der anderen Tunneldiode. ringerung der Induktivität begleitet sein.
Die Schaltung kann also unter diesen Bedingungen Eine derartige Speicherschaltung kann inverse oder

nur einen stabilen Zustand zeigen, wobei eine der 30 komplementäre Informationen speichern und weist Tunneldioden in ihren Hochspannungszustand ge- nicht den Nachteil der bisherigen Speicherschaltungen schaltet ist und die andere in ihren anfänglichen mit Tunneldioden auf, daß zwar die Schaltungen Niederspannungszustand zurückkehrt. wahre Informationen speichern können, zur Durch-

An den Verbraucher 11 wird also eine Spannung führung der inversen logischen Operation jedoch angelegt und, wenn die Anschlußklemmen 14 und 15 35 zusätzliche Schaltungselemente erforderlich sind, durch zwei Widerstände mit entsprechenden Stellen Durch Zusammenkopplung zweier oder mehrerer

Schaltungen nach der Erfindung in der beschriebenen Weise kann die Informationsübermittlungseinrichtung dadurch sichergestellt werden, daß ein mehrphasiges Signal von der Quelle 4 geliefert wird, so daß die gekoppelten Schaltungen in einer vorgegebenen Reihenfolge geschaltet werden.

Mit einer Schaltung gemäß der Erfindung kann auf Grund der gegenphasigen Signalzufuhr zu den Tunneldioden leicht eine Leistungsverstärkung erzielt werden, so daß die zum Betrieb der Schaltung erforderliche Leistung geringer ist als die Leistung, die der Schaltung entnommen werden kann.

Wenn keine abwechselnd Signale liefernde Quelle vorgesehen ist, kann die Schaltung auch als bistabile Schaltung verwendet werden.

Obgleich die beschriebene Schaltung Widerstände zur Aktivierung der Tunneldioden und für die Rückkopplungsschleife verwendet, können auch andere Komponenten verwendet werden. Insbesondere können die Tunneldioden kapazitiv oder induktiv oder durch weitere Tunneldioden, Rückwärtsdioden oder gewöhnliche Dioden gekoppelt werden.

Die logischen Funktionen, die durch zwei Schal-Dioden in den Hochspannungszustand (Speicherungs- 60 tungen der beschriebenen Art durchgeführt werden, zustand) geschaltet. Andererseits können sich jedoch wenn sie durch zwei Leitungen miteinander verauch beide Dioden anfänglich in ihrem Hochspannungszustand befinden, und eine der Dioden
kann darauf in den Niederspannungszustand (Speicherungszustand) geschaltet werden. Eine Speicher- 65
schaltung der oben beschriebenen Art wurde mit Bauelementen hergestellt, die die folgenden Werte und
Betriebsparameter besaßen:

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einer anderen ähnlichen Speicherschaltung verbunden sind, kann Information über den Zustand der Schaltung von einer Schaltung zur anderen übermittelt werden. In diesem Fall stellt die eine Schaltung den Verbraucher 11 der anderen Schaltung dar. Zur Übertragung logischer Information sollte die Spannung an den Zufuhrleitungen der anderen Speicherschaltung in der Phase hinter der Spannung an den Zufuhrleitungen 8 und 9 zurückbleiben, vorzugsweise um 120°.

Insbesondere kann eine logische Operation durch die andere Schaltung durchgeführt werden, indem z. B. drei logische Schaltungen gemeinsam mit dieser anderen Schaltung über drei Paare von Widerständen verbunden werden, die mit den Anschlußklemmen 14 und 15 entsprechenden Anschlußklemmen verbunden sind, wobei die durch die andere Schaltung durchgeführte logische Operation z.B. eine Majoritätsfunktion ist.

Die oben beschriebene Betriebsweise der Schaltung wird normalerweise durchgeführt, d. h. aus dem Zustand, in dem beide Dioden sich anfänglich in ihrem Niederspannungszustand befinden, wird eine der bunden sind, werden im wesentlichen durch einen Strom, der in der gleichen Richtung längs der beiden Leitungen fließt, nicht beeinflußt.

Zwei derartige Schaltungen müssen nicht durch die Anschlußklemmen 14 und 15 miteinander verbunden sein, sondern können auch durch irgendein anderes symmetrisches Punktepaar in der Schaltung, z. B.

durch die Mittelpunkte der Widerstände 12 und 13, miteinander verbunden sein.

Die Verbindung zweier Schaltungen sollte über abgeschirmte oder nicht abgeschirmte Doppelübertragungsleitungen erfolgen, wenn die beanspruchte Entfernung verglichen mit der Wellenlänge der wechselnden Signale von der Quelle 4 nicht geringfügig ist.

Bei einem räumlich großen System, das mehrere miteinander verbundene Speicherschaltungen ent- ίο hält, kann es erforderlich sein, die Schaltungen durch Leitungen gleicher Länge miteinander zu verbinden.

Claims

Patentansprüche:

1. Bistabile Speicherschaltungsanordnung mit zwei Tunneldioden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Tunneldioden (3, 7) parallel zwischen zwei Leitungen (8, 9) angeordnet sind, die mit einer Potentialquelle (4) in Ver- ao bindung stehen, deren Potential beide Tunneldioden (3,7) in der gleichen Weise beeinflußt, zwischen die Tunneldioden ein Signaleingangskreis (11) zur Zuführung eines Eingangssignals geschaltet ist, das die beiden Tunneldioden in as entgegengesetzter Weise beeinflußt, und die Anode der einen Tunneldiode (3) mit der Kathode der anderen Tunneldiode (7) sowie die Kathode der einen Tunneldiode (3) mit der Anode der anderen Tunneldiode (75) rückgekoppelt ist, wodurch beim Übergang der durch die Polarität des Eingangssignals festgelegten einen Tunneldiode (3 oder 7) vom einen stabilen Zustand in den anderen stabilen Zustand die andere Tunneldiode im einen stabilen Zustand gehalten wird.

2. Speicherschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialquelle (4) ein eine Gleichspannungskomponente aufweisendes, sich periodisch änderndes Potential liefert.

3. Speicherschaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Signaleingangskreis (11) mit einer mit der einen Elektrode der einen Tunneldiode (3) in Verbindung stehenden Eingangs- und Ausgangsklemme (14) und mit einer mit der entsprechenden Elektrode der anderen Tunneldiode (7) in Verbindung stehenden Eingangs- und Ausgangsklemme (15) verbunden ist und das vom Signaleingangskreis (11) gelieferte Eingangssignal aus einem zwischen den beiden Eingangs- und Ausgangsklemmen (14,15) fließenden Strom besteht.

4. Speicherschaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Rückkopplungsverbindung ein Widerstand (12 bzw. 13) eingeschaltet ist und der Signaleingangskreis (11) zwischen der einen Eingangsund Ausgangsklemme (14), die an einem Zwischenpunkt des einen Widerstandes (13) liegt, und der anderen Eingangs- und Ausgangsklemme (15) liegt, die an einem Zwischenpunkt des anderen Widerstandes (12) angeordnet ist.

5. Speicherschaltungsanordnung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleingangsschaltung (11) aus mindestens einer weiteren bistabilen Speicherschaltungsanordnung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche besteht und daher das der Speicherschaltungsanordnung zugeführte Eingangssignal vom Zustand der Tunneldioden der weiteren Speicherschaltungsanordnung abhängig ist.

6. Speicherschaltungsanordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Erzeugen eines Phasenunterschiedes zwischen dem zwischen den Leitungen (8 und 9) der einen Speicherschaltungsanordnung liegenden Potential und dem an den entsprechenden Leitungen der weiteren Speicherschaltungsanordnung liegenden Potential.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen