DE1288128B

DE1288128B - Device for generating electrical impulses of short duration, high edge steepness and high repetition frequency

Info

Publication number: DE1288128B
Application number: DE1961I0020311
Authority: DE
Inventors: Proebster; Dr-Ing Walter
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1960-07-29
Filing date: 1961-07-28
Publication date: 1969-01-30
Also published as: CH379565A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung von elektrischen Impulsen kurzer Zeitdauer, hoher Flankensteilheit und hoher Folgefrequenz.The invention relates to a device for generating electrical Pulses of short duration, high edge steepness and high repetition frequency.

Bekannte Einrichtungen zur Erzeugung von Impulsen kurzer Zeitdauer und hoher Flankensteilheit sind so ausgebildet (deutsche Auslegeschrift 1065 458), daß die Impulse einem Kettenverstärker zugeführt werden, an dessen Verstärkerstufen Spannungen wirksam sind, welche für die Impulsbasis zugeführter Eingangsimpulse eine Spannungsschwelle bilden. Eine Einrichtung dieser Art hat den Zweck, die Impulsbasis eines zugeführten Impulses in aufeinanderfolgenden Stufen des Kettenverstärkers mehrfach zu begrenzen, so daß am Ende des Kettenverstärkers nur diejenigen Anteile der Impulsamplituden abgeleitet werden, die über den vorgegebenen Begrenzungsspannungen liegen.Known devices for generating pulses of short duration and high flank steepness are designed (German Auslegeschrift 1065 458), that the pulses are fed to a chain amplifier, at its amplifier stages Voltages are effective, which for the pulse base of supplied input pulses form a voltage threshold. The purpose of a device of this type is the impulse base of an applied pulse in successive stages of the chain amplifier to limit several times, so that at the end of the chain amplifier only those shares the pulse amplitudes can be derived that are above the specified limit voltages lie.

In dieser Weise ergeben sich am Ausgang des Kettenverstärkers Impulse kurzer Dauer und hoher Flankensteilheit. Durch eine Einrichtung dieser Art können Impulse sehr kurzer Zeitdauer und hoher Flankensteilheit erzeugt werden, es besteht jedoch der Nachteil, daß der Kettenverstärker nicht geeignet ist für den Betrieb mit beliebig hoher Frequenz, da die einzelnen Verstärkerstufen bestimmte Verzögerungszeiten aufweisen. Diese Verzögerungszeiten ergeben sich durch die Trägheit der elektronischen Verstärkerelemente.In this way, pulses are produced at the output of the chain amplifier short duration and high slope. Through an establishment of this type you can Pulses of very short duration and high edge steepness are generated, it consists however, the disadvantage that the chain amplifier is not suitable for operation with any frequency as the individual amplifier stages have specific delay times exhibit. These delay times result from the inertia of the electronic Amplifier elements.

Es ist ferner bekannt (Elektronische Rechenanlagen, November 1959, S. 164 bis 171), die Zykluszeit eines binären Informationsspeichers durch die Verwendung von bistabilen Magnetschichtelementen uniaxialer Anisotropie erheblich zu verkürzen. Die Verkürzung ergibt sich durch die Eigenschaft der Magnetschichtelemente uniaxialer Anisotropie, die eine remanente Magnetisierung aufweisen, die im sogenannten Drehschaltbereich durch ein steuerndes Magnetfeld kohärent mit einer extrem hohen Geschwindigkeit gedreht wird. Das steuernde Magnetfeld wird durch zwei verschiedene Feldkomponenten gebildet, von denen die eine von dem X-Koordinatenimpuls und die andere von dem Y-Koordinatenimpuls abgeleitet werden. Das steuernde Magnetfeld kann somit nur wirksam werden, wenn beide Komponenten genau gleichzeitig auftreten. Da jedoch die X= und Y-Koordinatenimpulse auf getrennten Zuleitungen zugeführt werden, besteht die Möglichkeit, daß die beiden Signalkomponenten verschiedene Verzögerungszeiten aufweisen. Daraus ergibt sich ein schädlicher Einfluß für die Impulserzeugung zu bestimmten Taktzeiten, der besonders wirksam ist bei Impulsen hoher Frequenz und kurzer Dauer. Die Koinzidenz der beiden Signalkomponenten kann bei dieser bekannten Einrichtung nur durch größeren Aufwand erreicht werden.It is also known (electronic computing systems, November 1959, P. 164 to 171), the cycle time of a binary information memory through use of bistable magnetic layer elements of uniaxial anisotropy considerably. The shortening results from the property of the magnetic layer elements being more uniaxial Anisotropy, which have a remanent magnetization, in the so-called rotary switching range by a controlling magnetic field coherently at an extremely high speed is rotated. The controlling magnetic field is created by two different field components one of which is formed by the X coordinate pulse and the other by the Y coordinate pulse can be derived. The controlling magnetic field can therefore only be effective when both components occur exactly at the same time. However, since the X = and Y-coordinate impulses are fed on separate supply lines, there is the possibility of that the two signal components have different delay times. From it there is a detrimental effect on the generation of pulses at certain cycle times, which is particularly effective with pulses of high frequency and short duration. The coincidence of the two signal components can only be achieved by larger ones in this known device Effort can be achieved.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die ; Eigenschaft eines Magnetschichtelementes uniaxialer Anisotropie nutzbar zu machen für die Erzeugung von Impulsen kurzer Zeitdauer, hoher Flankensteilheit und hoher Folgefrequenz. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch ein bistabiles Magnetschichtelement i uniaxialer Anisotropie, dessen remanente Magnetisierung durch ein steuerndes, in einem spitzen Winkel zur Vorzugsrichtung der remanenten Magnetisierung wirkendes Magnetfeld vorgegebener Amplitude aus einem der stabilen Zustände in den anderen stabilen t Zustand umgeschaltet wird, ferner dadurch, daß am Magnetschichtelement eine einzige Steuerwicklung und eine Abfühlwicklung angeordnet sind und daß die Steuerwicklung im Stromkreis eines Sinuswechselstromgenerators angeordnet ist.The invention is based on the object that; Property of a To make magnetic layer element of uniaxial anisotropy usable for the generation of pulses of short duration, high edge steepness and high repetition frequency. the Invention is characterized by a bistable magnetic layer element i uniaxial Anisotropy, whose remanent magnetization is controlled by a, in a pointed Angle to the preferred direction of the remanent magnetization acting magnetic field is given Amplitude switched from one of the stable states to the other stable t state is, further in that a single control winding and on the magnetic layer element a sensing winding are arranged and that the control winding in the circuit of a Sine wave alternator is arranged.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt F i g.1 die Kurve der »kritischen Feldstärke« eines Magnetschichtelementes, F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung, F i g. 3 a und 3 b den zeitlichen Verlauf des steuernden Magnetfeldes H und der abgefühlten Impulse F i g. 4 eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung, F i g. 5 eine Anordnung zur Erzeugung impulsförmiger Treibfelder für die Steuerung von magnetischen Schalt- und Speicherelementen, F i g. 6 eine Schaltungsanordnung zur Verstärkung der abgefühlten Impulse.Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows the curve of the "critical field strength" of a magnetic layer element, FIG. 2 shows an embodiment according to the invention, FIG. 3 a and 3 b show the timing of the controlling magnetic field H and the sensed pulses F i g. 4 shows a further embodiment according to the invention, FIG. 5 shows an arrangement for generating pulse-shaped driving fields for controlling magnetic switching and storage elements, FIG. 6 shows circuitry for amplifying the sensed pulses.

Die in F i g. 1 dargestellte kritische Kurve begrenzt denjenigen Bereich des steuernden Magnetfeldes H, in dem Drehschalten erfolgt gegenüber dem Bereich, in dem kein Drehschalten der Magnetisierung, sondern ein wesentlich langsamer verlaufendes Umschalten, das sogenannte »Wandschalten« auftritt. Die durch die kritische Kurve definierte Feldstärke H heißt die »kritische Feldstärke« für das Drehschalten. Bekanntlich kann man mit Hilfe der aus der Literatur bekannten kritischen Kurve die Auslenkungsrichtung ermitteln, in die sich die Magnetisierung oder der Magnetisierungsvektor M der dünnen Magnetschicht bei Anlegen eines steuernden Magnetfeldes H einstellt. Wie bereits erwähnt, wird diejenige Richtung, in welche sich der Magnetisierungsvektor M der dünnen Magnetschicht bei Nichtvorhandensein eines steuernden MagnetfeldesH einstellt, als »Vorzugsrichtung« 12 und die dazu senkrechte Richtung als »harte Richtung« 13 bezeichnet. Die Achsen der kritischen Kurve, die eine Astroide darstellt, fallen mit der Vorzugsrichtung bzw. der harten Richtung (Hz- bzw. Hy-Achse) zusammen. Aus Gründen der Eindeutigkeit der Darstellung soll eine Winkelzählung eingeführt werden, wonach die 0°-Lage der Magnetisierung der +Hz-und die 180°-Lage der Magnetisierung der -Hz-Achse entsprechen. Ohne äußeres Magnetfeld gibt es somit für den Magnetisierungsvektor M die beiden stabilen Gleichgewichts- oder Ausgangslagen von 0 und 180°.The in F i g. The critical curve shown in FIG. 1 limits that area of the controlling magnetic field H, in which rotary switching takes place in relation to the area in which there is no turning of the magnetization, but a much slower one Switching, the so-called "wall switching" occurs. The one through the critical curve Defined field strength H is called the »critical field strength« for rotary switching. As is well known one can use the critical curve known from the literature to determine the direction of deflection determine in which the magnetization or the magnetization vector M of the thin Magnetic layer when a controlling magnetic field H is applied. As already mentioned is that direction in which the magnetization vector M der thin magnetic layer in the absence of a controlling magnetic field H, as the "preferred direction" 12 and the direction perpendicular to it as the "hard direction" 13 designated. The axes of the critical curve that an astroid represents fall together with the preferred direction or the hard direction (Hz or Hy axis). the end For the sake of clarity of the representation, an angle count should be introduced, after which the 0 ° position of the magnetization of the + Hz and the 180 ° position of the magnetization correspond to the -Hz axis. Without an external magnetic field there is thus for the magnetization vector M the two stable equilibrium or starting positions of 0 and 180 °.

Wenn jedoch in der Schichtebene ein äußeres Magnetfeld H vorhanden ist, das um einen Winkel 0 von der Vorzugsrichtung abweicht, so wird der Magnetisierungsvektor M aus der Vorzugsrichtung ausgelenkt. Die Auslenkungsrichtung des Magnetisierungsvektors M für ein beliebiges äußeres Magnetfeld H kann - wie dem Fachmann bekannt ist und wie sich durch mathematisch-physikalische Überlegungen zeigen läßt - aus der kritischen Kurve allgemein ermittelt werden, indem man den H-Vektor vom Koordinatenursprung aus aufträgt und von der Spitze des H-Vektors die Tangente bzw. Tangenten an diejenigen Teile der kritischen Kurve zeichnet, die in derselben Halbebene (obere bzw. untere) liegen wie die Spitze des H-Vektors. Durch Betrachten der in F i g.1 dargestellten kritischen Kurve 11 erkennt man, daß in Abhängigkeit von der Lage der Spitze eines H-Vektors in bezug auf die kritische Kurve eine oder zwei energetisch stabile Auslenkungs- oder Gleichgewichtslagen für M vorhanden sind. Liegt die Spitze 14 eines H-Vektors innerhalb der kritischen Kurve, z. B. in der oberen Halbebene, so lassen sich die zwei Tangenten 15 und 16 an die in der oberen Halbebene verlaufende kritische Kurve zeichnen, und es gibt also für den Magnetisierungsvektor M zwei durch die Tangentenrichtungen angezeigte, stabile Gleichgewichtslagen M15 und M16. Liegt die Spitze 17 eines H-Vektors außerhalb der kritischen Kurve (in der oberen Halbebene), so läßt sich nur eine ein energetisch stabiles Gleichgewicht für M kennzeichnende Tangente 18 an die kritische Kurve in der oberen Halbebene zeichnen, und es gibt für M nur eine einzige, durch die entsprechende Tangentenrichtung angezeigte, stabile Gleichgewichtslage M18. Überschreitet die Spitze eines H-Vektors bei entsprechender Vergrößerung des äußeren Magnetfeldes H die kritische Kurve in einem kritischen Punkt 19, d. h. wird das äußere Feld größer als die zu dem betreffenden Winkel U gehörende kritische Feldstärke Hkrtt. für Drehschalten, so verschwindet eine der vorher bestehenden zwei Gleichgewichtslagen für den Magnetisierungsvektor M, was gegebenenfalls verbunden ist mit einer sprunghaften Umschaltung von M in die neue Lage, in dem gezeigten Beispiel nämlich dann, wenn die Ausgangslage für M die 180°-Lage war und somit ein Übergang von M15 nach M18 erfolgen muß.If, however, there is an external magnetic field H in the layer plane which deviates from the preferred direction by an angle 0, then the magnetization vector M is deflected from the preferred direction. The direction of deflection of the magnetization vector M for any external magnetic field H can - as is known to the person skilled in the art and as can be shown by mathematical-physical considerations - generally be determined from the critical curve by plotting the H vector from the coordinate origin and from the The tip of the H vector draws the tangent or tangents to those parts of the critical curve that lie in the same half-plane (upper or lower) as the tip of the H vector. By looking at the critical curve 11 shown in FIG. 1, it can be seen that, depending on the position of the tip of an H vector with respect to the critical curve, one or two energetically stable deflection or equilibrium positions are present for M. If the tip 14 of an H-vector lies within the critical curve, e.g. B. in the upper half plane, the two tangents 15 and 16 can be drawn on the critical curve running in the upper half plane, and there are therefore two stable equilibrium positions M15 and M16 for the magnetization vector M indicated by the tangent directions. If the tip 17 of an H vector lies outside the critical curve (in the upper half-plane), only one tangent 18, which characterizes an energetically stable equilibrium for M, can be drawn to the critical curve in the upper half-plane, and there is only one for M only stable equilibrium position M18 indicated by the corresponding tangent direction. If the peak of an H vector exceeds the critical curve at a critical point 19 with a corresponding increase in the external magnetic field H, ie the external field becomes greater than the critical field strength Hkrtt associated with the relevant angle U. for rotary switching, one of the previously existing two equilibrium positions for the magnetization vector M disappears, which may be associated with a sudden changeover from M to the new position, in the example shown when the starting position for M was the 180 ° position and therefore a transition from M15 to M18 must take place.

Dieser außerordentlich rasch erfolgende Drehschaltprozeß wird erfindungsgemäß zur Erzeugung kurzzeitiger Impulse ausgenutzt.This extremely rapid rotary switching process is according to the invention used to generate short-term impulses.

Zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Einrichtung wird auf F i g. 2 verwiesen. Die Einrichtung enthält eine dünne magnetische Schicht 21 mit uniaxialer magnetischer Anisotropie, deren leichte Richtung durch einen Doppelpfeil angegeben ist. Die Windungen einer Spule 22 symbolisieren die Mittel zur Erzeugung eines parallel zur Ebene der Schicht 21 verlaufenden Steuermagnetfeldes H, dessen Kraftlinien 23 unter einem Winkel 0 bezüglich der Vorzugsrichtung der Magnetisierung ausgerichtet sind, und zwar möge der Winkel 0 spitzwinklig sein bezüglich der 0°-Lage der Vorzugsrichtung (vgl. F i g. 1). Der Winkel 0 ist nicht kritisch, man wird ihn vorteilhafterweisejedoch so wählen, daß eine möglichst große Änderung des magnetischen Flusses beim sprunghaften Umschalten des Magnetisierungsvektors in die neue Lage auftritt. Es ist günstig, wenn man den Winkel 0 zwischen 10 und 45° wählt. Die durch das Umschalten der Magnetisierung bedingte Änderung des magnetischen Flusses wird durch die Windungen einer Spule 24 abgefühlt. Die Achsen der beiden Spulen 22 und 24 können miteinander einen beliebigen Winkel bilden. Falls ihre Achsen senkrecht zueinander verlaufen, besteht zwischen den beiden Spulen eine optimale magnetische Entkopplung.To explain the device according to the invention, reference is made to FIG. 2 referenced. The device contains a thin magnetic layer 21 with uniaxial magnetic anisotropy, the easy direction of which is indicated by a double arrow. The turns of a coil 22 symbolize the means for generating a control magnetic field H running parallel to the plane of the layer 21 , the lines of force 23 of which are oriented at an angle 0 with respect to the preferred direction of magnetization, namely, the angle 0 may be acute with respect to the 0 ° position the preferred direction (see FIG. 1). The angle 0 is not critical, but it will advantageously be chosen so that the greatest possible change in the magnetic flux occurs when the magnetization vector suddenly switches to the new position. It is beneficial to choose angle 0 between 10 and 45 °. The change in the magnetic flux caused by switching over the magnetization is sensed by the turns of a coil 24. The axes of the two coils 22 and 24 can form any angle with one another. If their axes are perpendicular to each other, there is an optimal magnetic decoupling between the two coils.

Die Spule 22 ist über einen Schalter 25 an einen Wechselstromgenerator 26 angeschlossen, während die Spule 24 über die Klemmen 61, 62 mit einem Spannungsanzeiger, einem Verbraucher oder einem Verstärker 27 verbunden ist. Es sei angenommen, daß sich der Magnetisierungsvektor des Magnetschichtelements ursprünglich in der 180°-Ausgangslage befindet, dargestellt durch den Vektor M28. Wenn beim Schließen des Schalters 25 der Wechselstromgenerator 26 beispielsweise eine positive Halbwelle erzeugt, so entsteht infolge des Stromflusses durch die Spule 22 in bezug auf das Magnetschichtelement 21 ein äußeres Magnetfeld H, welches den Magnetisierungsvektor aus seiner 180°-Ausgangslage M28 im Uhrzeigersinn auslenkt, so daß er durch die durch die Richtung von M15 (vgl. F i g. 1) gekennzeichnete Lage geht. Mit zunehmendem Strom nimmt natürlich auch die Feldstärke des Steuermagnetfeldes zu, bis schließlich die kritische Feldstärke für das Drehschalten, d. h. der in F i g. 1 gezeichnete kritische Punkt 19 überschritten wird. In diesem Augenblick schaltet der MagnetisierungsvektorM sprungartig in die neue, angenähert durch die Richtung von M18 (vgl. F i g. 1) gekennzeichnete Gleichgewichtslage um, was mit einer rasch erfolgenden, beträchtlichen, zeitlichen Änderung des magnetischen Flusses d0 verbunden ist, der in der Abfühlwicklung 24 einen Spannungsimpuls induziert. Dieser wird durch den Spannungsmesser 27 angezeigt oder dem Verbraucher zugeführt. Beim Abklingen der positiven Halbwelle des Wechselstromes geht der Magnetisierungsvektor M schließlich in die 0°-Lage M29 der Vorzugsrichtung über. Beim Auftreten der negativen Halbwelle wird der Magnetisierungsvektor aus der 0°-Lage M29 im Uhrzeigersinn ausgelenkt, so daß er durch die durch die Richtung von M35 (vgl. F i g. 1) gekennzeichnete Lage geht. Mit einem zunehmenden negativen Strom wird schließlich ebenfalls wieder die kritische Feldstärke Hkrtt. überschritten (jetzt natürlich mit entgegengesetzter Polarität als vorhin), wobei ein sprungartiges Umschalten des Magnetisierungsvektors M in die neue, etwa durch die Richtung von M38 (vgl. F i g.1) gekennzeichnete Gleichgewichtslage erfolgt. Dies ist wieder mit einer rasch erfolgenden, beträchtlichen zeitlichen Änderung des magnetischen Flusses verbunden, wodurch in der Spule 24 erneut ein Impuls induziert wird. Beim Abklingen der negativen Halbwelle des Wechselstromes geht der Magnetisierungsvektor schließlich in die 180°-Gleichgewichtslage M28 über, von der in der obigen Betrachtung ausgegangen wurde, und es wiederholt sich die bereits beschriebene Wirkungsweise.The coil 22 is connected to an alternating current generator 26 via a switch 25, while the coil 24 is connected to a voltage indicator, a consumer or an amplifier 27 via the terminals 61, 62. It is assumed that the magnetization vector of the magnetic layer element is originally in the 180 ° starting position, represented by the vector M28. If, when the switch 25 is closed, the alternating current generator 26 generates a positive half-wave, for example, an external magnetic field H arises as a result of the current flow through the coil 22 with respect to the magnetic layer element 21, which deflects the magnetization vector clockwise from its 180 ° starting position M28, see above that it goes through the position indicated by the direction of M15 (see FIG. 1). With increasing current, of course, the field strength of the control magnetic field also increases, until finally the critical field strength for rotary switching, ie the one in FIG. 1 drawn critical point 19 is exceeded. At this moment the magnetization vector M switches over abruptly into the new equilibrium position which is approximately indicated by the direction of M18 (cf. Sensing winding 24 induces a voltage pulse. This is displayed by the voltmeter 27 or fed to the consumer. When the positive half-wave of the alternating current subsides, the magnetization vector M finally changes into the 0 ° position M29 of the preferred direction. When the negative half-wave occurs, the magnetization vector is deflected clockwise from the 0 ° position M29, so that it passes through the position identified by the direction of M35 (see FIG. 1). With an increasing negative current, the critical field strength Hkrtt is finally also again. exceeded (now of course with opposite polarity than before), with a sudden switchover of the magnetization vector M into the new equilibrium position, for example characterized by the direction of M38 (see FIG. 1). This is in turn associated with a rapid, considerable change in the magnetic flux over time, as a result of which a pulse is again induced in the coil 24. When the negative half-wave of the alternating current subsides, the magnetization vector finally changes into the 180 ° equilibrium position M28, which was assumed in the above consideration, and the mode of action already described is repeated.

Der zeitliche Verlauf des äußeren steuernden magnetischen Wechselfeldes ist in F i g. 3a dargestellt. Der Wert der kritischen Feldstärke Hkrst, sei hier wenigstens größenordnungsmäßig angegeben; er beträgt bei heute gebräuchlichen Magnetschichten einige, etwa 2 bis 8 Oerstedt. Hkrat. ist in das Diagramm eingezeichnet. Die F i g. 3 b zeigt die Impulse, die in der Abfühlwicklung 24 jeweils beim Überschreiten der kritischen Feldstärke Hkrtt. durch das Steuermagnetfeld induziert werden. Die auf diese Weise erhaltenen Impulse steiler Flanke haben eine Dauer in der Größenordnung von Nanosekunden. Ihre Impulsfrequenz entspricht der Frequenz des äußeren Wechselfeldes. Es ist durch diese Einrichtung möglich, Impulsfrequenzen bis hinauf zu 100 MHz und darüber zu erhalten.The time course of the external controlling magnetic alternating field is in Fig. 3a shown. The value of the critical field strength, Hkrst, is here specified at least in terms of magnitude; it amounts to magnetic layers commonly used today some, about 2 to 8 Oerstedt. Hkrat. is drawn in the diagram. The F i G. 3 b shows the pulses in the sensing winding 24 when they are exceeded the critical field strength Hkrtt. induced by the control magnetic field. the steep edge pulses obtained in this way have a duration of the order of magnitude of nanoseconds. Their pulse frequency corresponds to the frequency of the external alternating field. With this facility it is possible to measure pulse frequencies up to 100 MHz and to get about it.

Ein Vorteil der Einrichtung besteht darin, daß es bei Beginn des Impulserzeugungsprozesses nicht unbedingt notwendig ist, daß sich der Magnetisierungsvektor M in einer bestimmten Ausgangslage befindet, z. B., wie oben angenommen, in der 180°-Lage M28. Wenn sich der Magnetisierungsvektor zu Beginn der positiven Halbwelle in der 0°-Ausgangslage M29 befindet, so ergibt sich zunächst nur ein Übergang von M16 nach M18 (vgl. F i g. 1), wobei keine wesentliche Änderung des magnetischen Flusses zustande kommt. Beim Abklingen der positiven Halbwelle kehrt der Magnetisierungsvektor jedoch wieder in die 0°-Lage M29 zurück, welche - wie aus obiger Beschreibung hervorgeht - die erwünschte Ausgangslage für den Beginn der negativen Halbwelle darstellt, Anschließend werden Impulse erzeugt, wie dies bereits erläutert wurde, F i g. 4 zeigt eine weitere Einrichtung zur Erzeugung von Impulsen. Das als Impulsgenerator wirkende Element besteht, wie bekannt ist, aus einer dünnen magnetischen Schicht 41, die durch einen Aufdampfprozeß oder ein Elektroplattierungsverfahren auf einen Träger 43 aufgebracht ist. Die Dicke der Magnetschicht 41 kann einige 100 oder 1000 A betragen; sie wird im allgemeinen jedoch nicht größer sein als 30 000 A. Die Schicht hat eine uniaxiale Anisotropie. Die Vorzugsrichtung ist durch einen Pfeil 45 bezeichnet. Der Träger 43 besteht aus einem dünnen Glasplättchen von einigen zehntel Millimeter Dicke. Man kann jedoch auch ein anderes Trägermaterial verwenden, z. B. Kunststoff oder Tantal.An advantage of the device is that it is not absolutely necessary at the beginning of the pulse generation process that the magnetization vector M is in a certain starting position, e.g. B., as assumed above, in the 180 ° position M28. If the magnetization vector is in the 0 ° starting position M29 at the beginning of the positive half-wave, there is initially only a transition from M16 to M18 (see FIG. 1), whereby there is no significant change in the magnetic flux. When the positive half-wave subsides, however, the magnetization vector returns to the 0 ° position M29, which - as can be seen from the above description - represents the desired starting position for the beginning of the negative half-wave. Then, pulses are generated, as has already been explained, F i g. 4 shows a further device for generating pulses. The element acting as a pulse generator consists, as is known, of a thin magnetic layer 41 which is applied to a carrier 43 by a vapor deposition process or an electroplating process. The thickness of the magnetic layer 41 can be several 100 or 1000 Å; however, it will generally not be greater than 30,000 A. The layer has a uniaxial anisotropy. The preferred direction is indicated by an arrow 45. The carrier 43 consists of a thin glass plate a few tenths of a millimeter thick. However, you can also use a different carrier material, e.g. B. plastic or tantalum.

In dem Beispiel von F i g. 4 wurde für das Schichtelement eine annähernd quadratische Form gewählt; die Kantenlänge kann einige Millimeter bis etwa 1 cm oder auch darüber betragen. Selbstverständlich sind auch andere Formen für das Schichtelement möglich. Das Schichtelement ist, wie ebenfalls bekannt ist, von zwei parallel zur Schichtebene angebrachten, schleifenförmigen und bandartigen Windungen, sogenannten Bandleitungen umgeben. Die Bandleitung 42 dient zur Erzeugung des Steuermagnetfeldes; in ihrer Funktion entspricht sie somit der Spule 22 in F i g. 2. Die Bandleitung 44 wirkt als Abfühlwicklung, in welcher die kurzzeitigen Impulse induziert werden; in ihrer Funktion entspricht sie somit der Spule 24 in F i g. 2. Die Achse der Bandleitung 42 bildet mit der Vorzugsrichtung 45 der Magnetschicht einen Winkel C?. Dieser. Winkel ist nicht kritisch. Er beträgt im Ausführungsbeispiel unter Zugrundelegung des weiter oben als günstig bezeichneten Winkels U zwischen 10 und 45°. Es ist zur Erzielung eines guten Wirkungsgrades vorteilhaft, wenn die Bandleitungen das Schichtelement in seiner ganzen Kantenlänge umfassen und vollständig überdecken. Die Bandleitungen können auf dem Schichtelement durch ein Aufdampfungs- oder Elektroplattierungsverfahren angebracht werden, um die Abstände zwischen diesen Teilen auf ein Minimum zu beschränken und somit den Leistungsgrad auf ein Maximum zu bringen. Geeignete elektrische Isolierungen, z. B. Siliziumoxydschichten, müssen selbstverständlich -zwischen den Bandleitern 42, 44 und der Magnetschicht 41 vorgesehen werden, Für die Impulse, die in der beschriebenen Weise erzeugt werden, bestehen zahlreicheMöglichkeiten der Anwendung. Von besonderem Interesse ist hierbei die Impulssteuerung von Schalt- und Speicherelementen, die von ähnlicher Beschaffenheit sein können wie das zur Impulserzeugung verwendete Magnetschichtelement. Eine entsprechende Anordnung ist in F i g. 5 schematisch dargestellt. Der Generator 51 erzeugt ein Steuermagnetfeld, das durch eineBandleitung52 einem Magnetschichtelement 53 überlagert wird. Die Kraftlinien des Steuermagnetfeldes bilden in der Ebene des Schichtelements einen spitzen Winkel von z. B. 10 bis 45° zur Vorzugsrichtung 55 des Schichtelements. Die Amplitude des äußeren Magnetfeldes übersteigt dabei den durch die kritische Kurve festgelegten Wert Hxr@t,, so daß jeder Stromstoß des Generators 51 im Schichtelement ein Drehschalten der Magnetisierung hervorruft, wodurch in der Bandleitung 54 ein extrem kurzer i Spannungsimpuls hoher Amplitude erzeugt wird. Die zu steuernden Schalt- oder Speicherelemente 56 sind kleine, .dünne, magnetische Schichtelemente. Die Achse der Bandleitung 54 verläuft parallel zur leichten Richtung der Schichtelemente 56, so daß ein Impuls in der Leitung54 die Magnetisierung der Elemente56 in die »harfe Richtung« Hs (F i g.1) auslenkt. Die Impulse in der Leitung 54 dienen somit zur Erzeugung kurzzeitig wirksamer, magnetischer Treibfelder in bezug auf die zu steuernden Schalt- bzw. Speicherelemente 56.In the example of FIG. 4 an approximately square shape was chosen for the layer element; the edge length can be a few millimeters to about 1 cm or even more. Of course, other shapes are also possible for the layer element. As is also known, the layer element is surrounded by two loop-shaped and ribbon-like windings, so-called ribbon conductors, which are attached parallel to the plane of the layer. The ribbon line 42 is used to generate the control magnetic field; in its function it thus corresponds to the coil 22 in FIG. 2. The ribbon line 44 acts as a sensing winding in which the short-term pulses are induced; in its function it thus corresponds to the coil 24 in FIG. 2. The axis of the ribbon line 42 forms an angle C? With the preferred direction 45 of the magnetic layer. This. Angle is not critical. In the exemplary embodiment, it is between 10 and 45 ° based on the angle U described above as favorable. In order to achieve a good degree of efficiency, it is advantageous if the strip lines encompass the layer element over its entire edge length and completely cover it. The ribbon conductors can be applied to the laminate by a vapor deposition or electroplating process in order to minimize the distances between these parts and thus maximize the level of performance. Suitable electrical insulation, e.g. B. silicon oxide layers must of course be provided between the strip conductors 42, 44 and the magnetic layer 41. There are numerous possible uses for the pulses which are generated in the manner described. Of particular interest here is the pulse control of switching and storage elements, which can be of a similar nature to the magnetic layer element used for generating pulses. A corresponding arrangement is shown in FIG. 5 shown schematically. The generator 51 generates a control magnetic field which is superimposed on a magnetic film element 53 through a ribbon line 52. The lines of force of the control magnetic field form an acute angle of z. B. 10 to 45 ° to the preferred direction 55 of the layer element. The amplitude of the external magnetic field exceeds the value Hxr @ t ,, determined by the critical curve, so that each current impulse of the generator 51 in the layer element causes a rotation of the magnetization, whereby an extremely short voltage pulse of high amplitude is generated in the ribbon line 54. The switching or memory elements 56 to be controlled are small, thin, magnetic layer elements. The axis of the ribbon line 54 runs parallel to the easy direction of the layer elements 56, so that a pulse in the line 54 deflects the magnetization of the elements 56 in the "harsh direction" Hs (FIG. 1). The pulses in the line 54 thus serve to generate briefly effective, magnetic driving fields with respect to the switching or storage elements 56 to be controlled.

Im allgemeinen ist es notwendig, ein Auslesesignal zur Weiterverarbeitung z. B. in einem Rechenautomaten zu verstärken; anstatt an die Abfühlwicklung einen Verstärker direkt anzuschließen, der den scharfen Impuls nur verflachen und somit in seiner Wirksamkeit beeinträchtigen würde, ist es zweckmäßig, eine besondere Schaltung zu verwenden. Eine Schaltung solcher Art, die in F i g. 6 dargestellt ist, wird an die beiden Anschlüsse 61, 62 am Ausgang der Abfühlwicklung 24 (F i g. 2) angeschlossen. Mittels einer Hochfrequenzdiode 63 wird eine Spitzengleichrichtung durchgeführt und eine Kapazität 64 aufgeladen. Man erhält auf diese Weise an der Kapazität eine Potentialerhöhung steiler Flanke, und eine unerwünschte Verflachung des an der Abfühlwicklung erhaltenen scharfen Impulses wird vermieden. Die an der Kapazität 64 erhaltene Spannung kann dann ohne weitere Schwierigkeiten durch eine gewöhnliche elektronische Verstärkereinrichtung 65 weiter verstärkt und an den Ausgangsklemmen 66, 67 des Verstärkers abgenommen werden. Die Kapazität 64 hat im allgemeinen einen kleinen Wert und ist praktisch gegeben durch die Eingangskapazität eines hochohmigen Verstärkers.In general it is necessary to have a readout signal for further processing z. B. to amplify in a calculator; instead of having to settle down To connect amplifier directly, which only flatten the sharp impulse and thus would impair its effectiveness, it is advisable to use a special circuit to use. A circuit of the type shown in FIG. 6 is shown connected to the two connections 61, 62 at the output of the sensing winding 24 (FIG. 2). Peak rectification is carried out by means of a high-frequency diode 63 and a capacity 64 charged. In this way you get a on the capacitance Increase in potential of steep flank, and an undesirable flattening of the on the sensing winding obtained sharp impulse is avoided. The voltage obtained across capacitance 64 can then without further difficulties by an ordinary electronic amplifier device 65 further amplified and removed at the output terminals 66, 67 of the amplifier will. The capacitance 64 is generally small in value and practical given by the input capacitance of a high-impedance amplifier.

Claims

Claims: 1. Device for generating electrical pulses short duration, high edge steepness and high repetition frequency by a bistable magnetic layer element of uniaxial anisotropy, whose remanent Magnetization by a controlling, at an acute angle to the preferred direction the remanent magnetization acting magnetic field of predetermined amplitude from a the stable states is switched to the other stable state, further characterized in that a single control winding (22) on the magnetic layer element (21) and a sensing winding (24) are arranged and that the control winding is in the circuit a sinusoidal alternating current generator (26) is arranged (Fig. 2).

2. Establishment according to claim 1, characterized in that the direction of the controlling magnetic field (H) to the preferred direction (H,) of the remanent magnetization at an angle in the range is oriented between 10 and 45 °.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the control winding arranged on the magnetic layer element (41) (42) and the sensing winding (44) are designed as strip conductors (FIG. 4).

4th Device according to Claims 1 to 3, characterized in that the sensing winding of the magnetic layer element via a high-frequency diode (63) to the input lines an amplifier (65) is connected, which is bridged by a capacitor (64) are.