-
Logische Schaltung mit voreinstellbarer, triggerbarer Impulsstufe
Die Erfindung bezieht sich auf eine logische Schaltung unter Verwendung einer voreinstellbaren,
triggerbaren Impulsstufe, die einen ringförmigen Kern aus einem Material mit einer
rechteckigen magnetischen Hystereseschleife und einen Transistor enthält, wobei
der Kern mit den Einschreibklemmen verbundene Einschreibwicklungen, mit den Ausleseklemmen
verbundene Auslesewicklungen, eine über den Transistor mit der Ausgangsklemme verbundene
Rückkopplungswicklung und eine einerseits mit einer Spannungsquelle und andererseits
mit einer Steuerelektrode des Transistors verbundene Steuerwicklung trägt, und die
Anordnung derart getroffen ist, daß Erregung der Einschreibwicklungen den Kern in
einen magnetischen Zustand treibt, der als Zustand 1 bezeichnet wird, während Erregung
der Auslesewicklungen den Kern in den Zustand 0 treibt, und daß das Umklappen des
Kernes aus dem Zustand 1 in den Zustand 0 eine derartige Spannung in der Steuerwicklung
induziert, daß der normalerweise von der Spannungsquelle nichtleitend gehaltene
Transistor leitend wird und der infolgedessen die Rückkopplungswicklung durchfließende
Strom den Kern ebenfalls nach den Zustand 0 treibt.
-
Eine derartige voreinstellbare, triggerbare Impulsstufe ist an sich
in Convention Record I. R: E., 3, Nr. 4, London, 1955, S. 84 bis 94, von
S. S. G u t e r -m a n und W. H. C a r e y jr. beschrieben worden. Das deutsche
Patent 1093 823 beschreibt eine Verbesserung dieser Impulsstufe, durch die ein bestimmter
Nachteil dieser Impulsstufe beseitigt werden kann. Die hier vorgeschlagene Verbesserung
ist zwar unabhängig von der erwähnten Impulsstufe, kann aber in Verbindung mit dieser
Anwendung finden.
-
Bei der Konstruktion von großen elektronischen Anlagen im allgemeinen
und von datenverarbeitenden Anlagen insbesondere ist es von großer Wichtigkeit,
die Schaltung aus nur einigen wenigen Bausteinen aufzubauen, da diese dann in sehr
großen Mengen, und dadurch billig, angefertigt werden können. Der Baustein muß dann
aber eine logische Verknüpfung realisieren, mit der alle anderen logischen Verknüpfungen
auszudrücken sind. Eine schon längst bekannte logische Verknüpfung, die dieser Bedingung
genügt, ist die sogenannte »Scheffersche Strichverknüpfung« (siehe z. B. D. Hilbert
und W. Ackermann, »Grundzüge der theoretischen Logik«, S. 9/10), worauf der nun
»NAND« genannte Baustein beruht.
-
Eine leicht als Baustein herzustellende Impulsstufe anderer Art, welcher
ebenfalls die Bedingung genügt, ist die angegebene Schaltung von Guterman und C
a r e y. Es erweist sich aber, daß bestimmte Schaltungen, wenn nur diese Impulsstufe
in Form eines Bausteins als einziger gebraucht wird, ziemlich kompliziert ausfallen,
wodurch es wünschenswert erscheint, noch eine weitere Impulsstufe zu gebrauchen
und damit alle logischen Schaltungen aus nur zwei Einheiten aufzubauen. Der Vorteil
für alle logischen Schaltungen, nur mit einer einzigen Einheit auszukommen, ist
zwar dann nicht mehr vorhanden, jedoch bleibt bei einer Beschränkung auf nur zwei
Einheiten immer noch ein beträchtlicher Vorteil übrig, insbesondere wenn bei der
erweiterten Einheit die Vorteile der bekannten Impulsstufe erhalten bleiben.
-
Gemäß der Erfindung wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß der Kern
in zwei oder mehrere Kerne geteilt ist und die auf diesen Kernen vorgesehenen, sich
auf die gleiche Ausleseklemme beziehenden Auslesewicklungen, Rückkopplungswicklungen
und Steuerwicklungen in Reihe geschaltet sind, während mit jeder einzelnen Einschreibklemme
nur eine auf einem der Kerne vorgesehene Einschreibwicklung verbunden ist, und die
Einschreibklemmen gruppenweise jedem Kern parallel zugeordnet sind.
-
Bei der neuen Schaltung ist von besonderem Vorteil, daß zwei Gruppen
von Einschreibklemmen vorgesehen sind, die sich gegenseitig nicht beeinflussen,
in dem Sinne, daß die Schaltung nur durch eine Koinzidenz
von Einschreibklemmen
in der einen Gruppe oder in der anderen Gruppe in den eingestellten Zustand zu bringen
ist, während eine Koinzidenz von einem Impuls in der einen Gruppe mit einem Impuls
in der anderen Gruppe keine Auswirkung hat.
-
An Hand der Zeichnung werden nachstehend ein Beispiel und eine Anwendung
der Erfindung näher erläutert.
-
F i g. 1 zeigt zum besseren Verständnis der Erfindung das Schaltbild
der bekannten Speicheranordnung; F i g. 2 bis 7 zeigen Symbole, die für diese Type
von Speicheranordnungen Verwendung finden; F i g. 8 zeigt das Symbol einer Speicheranordnung
nach der Erfindung; F i g. 9 zeigt das Schaltbild einer möglichen Ausführungform
dieser Speicheranordnung.
-
In F i g. 1. bezeichnet 1 einen Ring aus einem Material mit einer
rechteckigen magnetischen Hystereseschleife, 2 einen pnp-Transistor, 3 die Einschreibklemme,
4 die Ausleseklemme, 5 die Ausgangsklemme, 6 die mit der Einschreibklemme verbundene
Einschreibwicklung, 7 die mit der Ausleseklemme verbundene Auslesewicklung, 8 die
über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 2 mit der Ausgangsklemme 5 verbundene
Rückkopplungswicklung und 9 die einerseits mit einer positiven Spannungsquelle B
und andererseits mit der Basis des Transistors 2 verbundene Steuerwicklung. Die
Wicklungssinne der unterschiedlichen Wicklungen gehen aus der Darstellungsweise
insofern hervor, als daß die diese Wicklungen darstellenden Linien den dick ausgezogenen
Linienabschnitt scheiden, der den ringförmig gedachten Kern darstellt. Jede Wicklung
ist in der Zeichnung als ein einmal den Ring durchlaufender Draht dargestellt, in
Wirklichkeit jedoch kann jede Wicklung auch mehr als eine Windung haben. Eine mögliche
Bemessung der Speicheranordnung ist z. B. in dem Patent 1163 578 vorgeschlagen
worden.
-
Die Speicheranordnung wirkt wie folgt: Es wird angenommen, daß sie
sich im nicht eingeschriebenen Zustand befindet (Kern 1 im Zustand 0). Dadurch,
daß ein Stromimpuls einer bestimmten Polarität und genügender Stärke und Dauer den
Einschreibklemmen 3 zugeführt wird, gelangt die Speicheranordnung in den eingeschriebenen
Zustand (Kern 1 im Zustand 1). Die durch das Umklappen des Kernes 1 in der Steuerwicklung
9 induzierte Spannung macht die Basis des Transistors 2 noch stärker positiv als
sie bereits war, so daß der Transistor 2 gesperrt bleibt. Wird dann der Ausleseklemme
4 ein Impuls zugeführt, so fängt der Kern 1 an umzuklappen, und: die infolgedessen
in der Steuerwicklung 9 induzierte Spannung überwindet die von der SpannungsquelleB,
gelieferte Spannung. Die Basis des Transistors 2 wird infolgedessen negativ, und
der Transistor wird leitend, d. h., die Ausgangsklemme 5 liefert einen Stromimpuls.
Der die Rückkopplungswicklung 8 jetzt durchfließende Strom treibt den Kern
1 gleichfalls in den Zustand 0, so daß dieser Strom die Funktion des Ausleseimpulses
übernehmen kann. Auch wenn der Ausleseimpuls bereits beendet ist, bevor der Kern
1 den Zustand 0 erreicht hat, bewegt dieser sich weiter in dem Zustand 0, bis dieser
Zustand erreicht ist, weil die Funktion des Ausleseimpulses dabei völlig vom Strom
übernommen wird, den der Transistor 2 durch die Rückkopplungswicklung 8 schickt.
Sobald jedoch der Kern 1 den Zustand 0 erreicht hat, wird keine Spannung mehr in
der Steuerwicklung 9 induziert, so daß die Basis des Transistors wiederum positiv
wird und der Transistor der Ausgangsklemme 5 keinen Strom mehr zuführt. Die Wirkung
ist somit die, daß die Speicheranordnung infolge des Auslesens einen Stromimpuls
als Ausgangsimpuls liefert. Durch eine zweckmäßige Bemessung können diesem Ausgangsimpuls
innerhalb bestimmter Grenzen eine scharf begrenzte Amplitude und Dauer erteilt werden.
An den Ausleseimpuls braucht keine andere Anforderung gestellt zu werden, als daß
er den Kern weit genug in den steilen Teil seiner Magnetisierungskurve treibt, um
eine Spannung in der Steuerwicklung 9 zu induzieren, die die Spannung der Spannungsquelle
B , überwindet und somit die Spannung der Basis des Transistors 2 negativ macht.
Der Einschreibimpuls. muß selbstverständlich stark genug sein, um den Kern 1 völlig
in den Zustand-1 zu versetzen. Weiter läßt sich leicht.ermitteln, daß das Auslesen
einer- vor der bereits ausgelesenen und dann nicht wieder eingeschriebenen Speicheranordnung
keine Wirkung hat.
-
F i g. 2 zeigt das für eine solche Speicheranordnung verwandte Symbol.
Die Einschreibklemme ist durch einen Querstrich, die Ausleseklemme durch einen zu
dem die Speicheranordnung darstellenden Kreis hingerichteten Pfeil und die Ausgangsklemme
durch einen von diesem Kreis abgerichteten Pfeil dargestellt. Die Speicheranordnung
kann auch mit zwei oder mehreren Einschreibklemmen -versehen werden, die je mit
einer gesonderten Einschreibwicklung verbunden sind. Die Windungszahlen dieser Einschreibwicklungen
können so gewählt werden, daß die Speicheranordnung in den eingeschriebenen Zustand
gelangt, wenn einer der Einschreibklemmen, gleichviel welcher, ein Einschreibimpuls
zugeführt wird (nicht gekoppelte_ Einschreibklemmen, Symbol F i g. 3), jedoch auch
s, daß die Speicheranordnung nur dann in den eingeschriebenen Zustand gelangt, wenn
zwei der Einschreibklemmen ein Einschreibimpuls zugeführt wird (gekoppelte Einschreibklemmen;
Einschreiben in Koinzidenz; Symbol F i g. 4). Die Speicheranordnung kann selbstverständlich
auch mit zwei oder mehreren Ausleseklemmen versehen sein, die je mit einer gesonderten-
Auslesewicklung verbunden sind (Symbol F i g. 5). Diese Speicheranordnung läßt sich
dadurch auslesen, daß einer beliebigen ihrer Ausleseklemmen ein Ausleseimpuls zugeführt
wird. F i g. 6 zeigt das Symbol einer Speicheranordnung mit zwei Ausleseklemmen
und zwei gekoppelten Einschreibklemmen. F i g. 7 zeigt das Symbol für eine Speicheranordnung
mit zwei Ausleseklemmen und zwei nicht gekoppelten Einschreibklemmen.
-
Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, eine Speicheranordnung mit zwei
oder mehreren Gruppen gekoppelter Einschreibklemmen verfügbar zu haben, die sich
nur dann in den eingeschriebenen Zustand bringen läßt, wenn mindestens zwei Einschreibklemmen
einer gleichen Gruppe von Einschreibklemmen ein Einschreibimpuls zugeführt wird,
die jedoch nicht in den eingeschriebenen Zustand gelangt, wenn -zwar ein Einschreibimpuls
zwei Einschreibklemmen zugeführt wird, die jedoch zu verschiedenen Gruppen gehören.
F i g. 8 zeigt z. B. das Symbol für eine Speicheranordnung mit zwei Paaren gekoppelter
Einschreibklemmen. Nur dann, wenn zwei gekoppelte Einschreibklemmen, die somit dem
gleichen Paar
zugehören, Einschreibimpulse zugeführt werden, gelangt
die Speicheranordnung in den eingeschriebenen Zustand. Dies ist nicht der Fall,
wenn ein Einschreibimpuls einer Einschreibklemme des einen Paares und ein Einschreibimpuls
einer Einschreibklemme des anderen Paares zugeführt wird.
-
F i g. 9 zeigt die Schaltungsanordnung der symbolisch durch F i g.
8 angegebenen Speicheranordnung. Der Unterschied gegenüber der Schaltungsanordnung
nach F i g. 1 besteht zunächst darin, daß der ringförmige Kern 1 in zwei Kerne 1'
und 1" geteilt ist, die je mit einer Auslesewicklung 7' bzw. 7", einer Rückkopplungswicklung
8' bzw. 8" und einer Steuerwicklung 9' bzw. 9" versehen sind. Die Wicklungen 7'
und 7", 8' und 8" sowie 9' und 9" sind jeweils in Reihe geschaltet, und diese Reihenschaltungen
sind weiter genauso wie die entsprechenden Wicklungen der Schaltung nach F i g.
1. geschaltet. Die mit dem Paar gekoppelter Einschreibklemmen 3' verbundenen Einschreibwicklungen
6' sind jedoch nur auf dem Kern 1' vorgesehen, und die mit dem anderen Paar gekoppelter
Einschreibklemmen 3" verbundenen Einschreibwicklungen 6" sind nur auf dem Kern 1"
vorgesehen. Es dürfte einleuchten, daß diese Speicheranordnung beim Auslesen nur
dann einen Ausgangsimpuls liefert, wenn entweder der Kern 1' oder der Kern 1" im
Zustand 1 ist (oder beide Kerne im Zustand 1 sind). Der Kern 1' läßt sich jedoch
nur durch eine Koinzidenz von Einschreibimpulsen an den Einschreibklemmen 3', der
Kern l." nur durch eine Koinzidenz von Einschreibimpulsen an den Einschreibklemmen
3" in den Zustand 1 bringen. Die Koinzidenz eines einer den beiden Klemmen 3' zugeführten
Einschreibimpulses mit einem den beiden Klemmen 3" zugeführten Einschreibimpuls
bringt jedoch weder den Kern 1' noch den Kern 1" in den Zustand 1, so daß in diesem
Fall die Speicheranordnung im nicht eingeschriebenen Zustand verbleibt.