DE1299034B

DE1299034B - Parametron

Info

Publication number: DE1299034B
Application number: DE1962S0080410
Authority: DE
Inventors: Davis William W
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1961-07-20
Filing date: 1962-07-14
Publication date: 1969-07-10
Also published as: CH404002A

Description

Ein Parametron ist eine bistabile Einrichtung, in welcher die Binärwerte L und 0 durch Pakete eines hochfrequenten Signals dargestellt werden. Eine L besteht z. B. aus einem Paket von sinusoidalen Schwingungen, die mit einer Bezugsfrequenz in Phase sind. Eine 0 kann dann durch ein entsprechendes Paket von Schwingungen dargestellt werden, dessen Phase um einen bestimmten Wert, z. B. um 180°, zur Bezugsfrequenz verschoben ist. Die meisten Parametrons arbeiten derart, daß das Steuersignal, normalerweise auch ein Paket hochfrequenter Schwingung, kurz vor dem Einschalten einer Trägerfrequenz in den Kreis eingekoppelt wird. Die sich aufbauende Phase hängt dann von der Phase des Steuersignals ab. Sobald der stationäre Amplitudenwert erreicht ist, steht ein Signal mit voller Energie für die weitere Verwendung so lange zur Verfügung, wie das Trägerfrequenzpaket andauert. Mit anderen Worten, dieses durch das Steuersignal verursachte Signal hört nicht mit dem Abklingen des Steuersignals auf.A parametron is a bistable device in which the binary values L and 0 are represented by packets of a high frequency signal. There is an L z. B. from a package of sinusoidal oscillations with a reference frequency are in phase. A 0 can then be caused by a corresponding package of oscillations are shown whose phase by a certain value, z. B. by 180 °, to the reference frequency is shifted. Most parametrons work in such a way that the control signal, normally also a packet of high frequency oscillation, just before switching on a carrier frequency is coupled into the circle. The phase that builds up then depends on the phase of the control signal. As soon as the steady-state amplitude value is reached, a Signal with full power available for further use as long as the carrier frequency packet persists. In other words, this through the control signal caused signal does not stop with the decay of the control signal.

In derRegel besitzt dieBezugsfrequenz den Wert 2f, während die vom Steuersignal erregte Schwingung die Frequenz f besitzt. Man spricht hier von subharmonischer Resonanz. Diese kommt dann zustande, wenn in einem Schwingungskreis ein Parameter; normalerweise eine Induktivität mittels eines hochfrequenten Signals, periodisch variiert wird. Theoretisch könnte diese Variierung mechanisch erfolgen. In hochfrequenztechnischen Anwendungen ist dies jedoch nicht praktisch, und es wird deshalb zu nichtlinearen Induktivitäten gegriffen, deren Größe auf elektrischem Weg beeinflußt werden kann. Es ist breits vorgeschlagen worden, zu diesem Zweck dünne magnetische Filme zu verwenden. Da jedoch es sehr schwer hält, dünne magnetische Filme innerhalb eines gewissen Toleranzbereichs herzustellen, weisen parametrische Einrichtungen mit Magnetfilmen unerwünschte Verschiedenheiten auf, die es praktisch unmöglich machen, solche in Schaltungen für elektronische Rechenmaschinen zu verwenden.As a rule, the reference frequency has the value 2f, while that of Control signal excited oscillation has the frequency f. One speaks here of subharmonic Resonance. This comes about when a parameter in an oscillation circuit; usually an inductance by means of a high frequency signal, periodic is varied. In theory, this variation could be done mechanically. In high-frequency technical However, this is not practical for applications, and it therefore becomes non-linear Inductivities are used, the size of which can be influenced electrically. It has been proposed to use magnetic thin films for this purpose. However, since it is very difficult to hold thin magnetic films within a certain amount Establish tolerance range, have parametric devices with magnetic films undesirable differences that make it practically impossible to find them in To use circuits for electronic calculating machines.

Bei nichtlöschenden Speicherzellen ist es bekannt, zwei dünne Filme zu verwenden, wobei einer aus einem weichmagnetischen und der andere aus einem hartmagnetischen Material besteht (USA. Patent 3 015 807). Der hartmagnetische Film dient zur Speicherung der Information in Form eines bestimmten Remanenzzustandes. Durch den Magnetisierungszustand des hartmagnetischen Films wird auch derjenige des weichmagnetischen Films beeinfiußt. Um festzustellen, was für eine Information (0 oder L) die Speicherzelle enthält, kann der Magnetisierungszustand des weichmagnetischen Films mittels Anlegen eines magnetischen Feldes festgestellt werden. Dieses Feld ist so bemessen, däß es den Zustand des weichmagnetischen Films, nicht aber jenen des hartmagnetischen Films vorübergehend zu verändern vermag. Durch diese Änderung wird ein Signal in eine Leseleitung induziert, dessen Natur den Schaltzustand der Speicherzelle anzeigt: Nach dem Verschwinden des den Speicher »abfragenden« Feldes nimmt die weichmagnetische Schicht den von der hartmagnetischen Schicht bestimmten Magnetisierungszustand wieder an. Auf diese Weise kann Information aus der Speicherzelle ausgelesen werden, ohne däß dieselbe dabei gelöscht wird.In the case of non-erasable memory cells, it is known to have two thin films to use, one from a soft magnetic and the other from a hard magnetic Material (U.S. Patent 3,015,807). The hard magnetic film is used for storage the information in the form of a certain remanence state. By the state of magnetization of the hard magnetic film, that of the soft magnetic film is also affected. To determine what kind of information (0 or L) the memory cell contains, the magnetization state of the soft magnetic film can be determined by applying a magnetic field can be determined. This field is dimensioned in such a way that it Condition of the soft magnetic film, but not that of the hard magnetic film able to change temporarily. This change turns a signal into a Read line induced, the nature of which indicates the switching state of the memory cell: After the disappearance of the field that "interrogates" the memory, the soft magnetic field Layer the magnetization state determined by the hard magnetic layer again at. In this way, information can be read from the memory cell without that the same is deleted in the process.

Die unter dem Handelsnamen Bicore bekannten Speicherelemente werden am Aufsatz »A Non-destructive Readout Film Memory« von Richard J. Petschauer und Rodney D. Turnquist in den Proceedings of the Western-Joint Computer Conference, Mai 1961, S. 411 bis 425 (»Journal of Applied Physics«, supplement) eingehend beschrieben.The storage elements known under the trade name Bicore are on the essay "A Non-destructive Readout Film Memory" by Richard J. Petschauer and Rodney D. Turnquist in the Proceedings of the Western-Joint Computer Conference, May 1961, pp. 411 to 425 ("Journal of Applied Physics", supplement) described in detail.

Die vorliegende Erfindung macht von der Tatsache Gebrauch, daß der Magnetisierungszustand eines dünnen Films von einem weiteren dünnen Film beeinflußbar ist. Aufgabe der Erfindung ist es jedoch ein Parametron, das einen Resonanzkreis aufweist, der aus einem mit einem Leiter gekoppelten dünnen Magnetfilm besteht, ohne irgendwelche mechanische Eingriffe abstimmbar zu machen. Dies erreicht die Erfindung dadurch, daß ein weiterer Magnetfilm auf dem dünnen Magnetfilm angebracht ist und ein mit dem weiteren Magnetfilm gekoppelter Leiter vorgesehen ist, an den eine regelbare Stromquelle anschließbar ist, um den remanenten Magnetismus des weiteren Magnetfilms so einzustellen, daß dessen Magnetfeld nach Abschaltung der Stromquelle mit einer solchen Intensität auf den Magnetfilm der Induktivität einwirkt, daß der gewünschte Abstimmzustand eintritt.The present invention makes use of the fact that the Magnetization state of a thin film can be influenced by another thin film is. However, the object of the invention is a parametron that has a resonance circuit composed of a thin magnetic film coupled to a conductor, without making any mechanical interventions tunable. This achieves the Invention in that another magnetic film is attached to the thin magnetic film and a conductor coupled to the further magnetic film is provided to which a controllable power source can be connected to the remanent magnetism of the further Set magnetic film so that its magnetic field after switching off the power source acts on the magnetic film of the inductor with such an intensity that the desired tuning state occurs.

Dank der Abstimmbarkeit der beschriebenen Einrichtung ist es bei deren Verwendung in parametrischen Geräten möglich, diese in einer Schaltung aufeinander abzustimmen. So kann beispielsweise durch die Abstimmung erreicht werden, daß die Ausgangsamplitude einer ersten parametrischen Einrichtung doppelt so groß ist wie jene einer zweiten, was für die Lösung gewisser schaltungstechnischer Probleme, z. B. im Gebiet der Majoritätslogik, sehr erwünscht ist.Thanks to the tunability of the facility described, it is with theirs Use in parametric devices possible, these in a circuit on top of each other to vote. For example, it can be achieved by voting that the Output amplitude of a first parametric device is twice as large as that of a second, what the solution of certain circuit-related problems, z. B. in the area of majority logic, is very desirable.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt F i g.1 eine schematische Darstellung einer Einrichtung mit variabler Permeabilität mit zwei Magnetfilmen, F i g. 2 eine schematische Darstellung eines Parametrons gemäß der Erfindung, in welchem die Einrichtung mit variabler Permeabilität Verwendung findet.An embodiment of the invention is shown in the drawing. FIG. 1 shows a schematic representation of a device with variable permeability with two magnetic films, FIG. 2 is a schematic representation of a parametron according to the invention in which the variable permeability device is used finds.

In F i g. 1 ist mit der Bezugsziffer 12 ein dünner Magnetfilm bezeichnet. Dieser Film besteht vorzugsweise aus einer Nickel-Eisen-Legierung, welche unter dem Handelsnamen Permaloy bekannt ist. Es ist dies eine Legierung, die ungefähr 81'% Nickel und 19% Eisen enthält und die Eigenschaft besitzt, keinen magnetostriktiven Effekt aufzuweisen. Dieser Film kann beispielsweise mit dem im USA.-Patent 2 900 282 beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Die bevorzugte Filmdicke beträgt 10 000 Angström oder weniger. Beim Aufdampfen in einem magnetischen Feld entsteht ein anisotroper Film, der eine Vorzugsachse 16 aufweist. Die Vorzugsachse ist die bevorzugte Richtung, in der sich die Magnetisierung der Schicht einzustellen sucht.In Fig. 1, reference numeral 12 denotes a magnetic thin film. This film is preferably made of a nickel-iron alloy, which under known by the trade name Permaloy. It is an alloy that is roughly Contains 81% nickel and 19% iron and has the property of not being magnetostrictive To have an effect. For example, this film can be compared to that described in U.S. Patent 2,900 282 can be produced. The preferred film thickness is 10,000 angstroms or less. Evaporation occurs in a magnetic field an anisotropic film that has an easy axis 16. The easy axis is the preferred direction in which the magnetization of the layer seeks to adjust.

Auf dem Film 12 ist ein weiterer Magnetfilm 10 angebracht. Zweckmäßigerweise wird der Film 10 so gewählt, daß er eine größere Koerzitivkraft aufweist als Film 12, z. B. eine fünfmal größere. Zu diesem Zweck kann der Film 12 dicker gewählt werden als der Film 10. Film 12 besteht vorzugsweise aus einer Legierung, die aus 80 bis 95% Kobalt und dem Rest aus Eisen gebildet ist. Brauchbar ist aber z. B. auch eine Legierung, die aus ungefähr 30% Kobalt, 40% Eisen und 30% Nickel besteht. Beim Ausführungsbeispiel gemäß der F i g. 1 ist die Vorzugsachse 14 des Magnetfilms 10 parallel zur Vorzugsachse 16 des Magnetfilms 12 ausgerichtet. Es ist jedoch für gewisse Anwendungen der Einrichtung möglich, die Vorzugsachsen der beiden Filme 10, 12 anders, z. B. rechtwinklig zueinander anzuordnen. Auf dem Magnetfilm 10 oder in unmittelbarer Nähe desselben ist ein Leiter 34 angebracht, der an eine Stromquelle 36 anschließbar ist. Die Zeichnung zeigt ferner schematisch ein Gerät 37 zur Messung der Permeabilität.Another magnetic film 10 is attached to the film 12. Appropriately, the film 10 is chosen so that it has a greater coercive force than film 12, e.g. B. a five times larger. For this purpose, the film 12 can be chosen to be thicker than the film 10. Film 12 is preferably made of an alloy which is formed from 80 to 95% cobalt and the remainder from iron. But z. B. also an alloy consisting of approximately 30% cobalt, 40% iron and 30% nickel. In the embodiment according to FIG. 1, the easy axis 14 of the magnetic film 10 is aligned parallel to the easy axis 16 of the magnetic film 12. However, it is possible for certain applications of the device, the easy axes of the two films 10, 12 different, z. B. at right angles to each other. A conductor 34, which can be connected to a current source 36, is attached to the magnetic film 10 or in the immediate vicinity thereof. The drawing also shows schematically a device 37 for measuring the permeability.

Um die Einrichtung abzustimmen, wird zweckmäßigerweise zuerst der Magnetfilm 10 auf geeignete Weise gesättigt. Dies kann durch einen nicht eingezeichneten Leiter geschehen, der mit Gleichstrom beschickt wird, um eine Magnetisierung in der durch den Pfeil 18 angedeuteten Richtung zu erzielen. Hierauf wird der Film 10 durch einen Gleichstrom in der Leitung 34, welcher ein magnetisches Feld HT erzeugt, teilweise entmagnetisiert. Das Ausmaß der Entmagnetisierung hängt von der Stärke des durch die variable Gleichstromquelle 36 gelieferten Stroms ab. Dieser Strom wird erhöht, bis das Meßgerät 37 die gewünschte Permeabilität anzeigt.In order to tune the device, it is convenient to first saturate the magnetic film 10 in a suitable manner. This can be done by a conductor, not shown, which is charged with direct current in order to achieve magnetization in the direction indicated by the arrow 18. The film 10 is then partially demagnetized by a direct current in the line 34, which generates a magnetic field HT. The degree of demagnetization depends on the strength of the current supplied by the variable DC power source 36. This current is increased until the meter 37 indicates the desired permeability.

Bei der teilweisen Entmagnetisierung des Films 10 entstehen in diesem Bezirke 30, 32, welche eine der ursprünglichen Magnetisierung entgegengesetzte Magnetisierung aufweisen.When the film 10 is partially demagnetized, this occurs Districts 30, 32, which have a magnetization opposite to the original magnetization exhibit.

Durch die Veränderung der Magnetisierung des Films 10 wird auch die von diesem auf den Film 12 ausgeübte Beeinflussung geändert, was sich durch eine Drehung des Magnetisierungsvektors dieses Films 12 bemerkbar macht..By changing the magnetization of the film 10, the changed by this influence exerted on the film 12, which is reflected in a Rotation of the magnetization vector of this film 12 makes noticeable ..

Daß die Permeabilität des Films 12 durch den Film 10 beeinfiußbar ist, ergibt sich aus der Tatsache, daß die Permeabilität keine Konstante ist; ihr Wert hängt von der magnetisierenden Feldstärke ab. Die Permeabilität,u wird als Änderung der Flußdichte B pro Änderung der Feldstärke H definiert oder, anders ausizedrückt, Im vorliegenden Fall wird die Feldstärke H durch das innere Feld H12 des Films 12 und das auf dieses einwirkende Feld Hl. des Films 10 gebildet. Es gibt somit wobei das ± Zeichen angibt, ob die beiden Felder zusammen oder einander entgegenwirken.The fact that the permeability of the film 12 can be influenced by the film 10 results from the fact that the permeability is not a constant; its value depends on the magnetizing field strength. The permeability u is defined as the change in the flux density B per change in the field strength H or, expressed differently, In the present case, the field strength H is formed by the inner field H12 of the film 12 and the field H1 of the film 10 acting on it. So there is where the ± sign indicates whether the two fields work together or against each other.

In F i g. 2 ist ein Parametron dargestellt, welches von der in F i g. 1 gezeigten Einrichtung Gebrauch macht. Die Filme 10 und 12 haben hier jedoch vorzugsweise eine kreisförmige Oberfläche. Die Bezugsziffer 16 repräsentiert wiederum die Vorzugsachse des Films 12.In Fig. FIG. 2 shows a parametron which is different from the one shown in FIG G. 1 makes use of the device shown. Films 10 and 12 have here, however preferably a circular surface. The reference number 16 represents again the easy axis of the film 12.

Wie in F i g. 1 ist die an die Gleichstromquelle 36 anschließbare Abstimmleitung mit der Bezugsziffer 34 gekennzeichnet. Ein an eine Gleichstromquelle 60 anschließbare Windung 58, die senkrecht zur Vorzugsachse 16 verläuft, ist vorgesehen, um vor der Abstimmung der Permeabilität den Film 12 zu sättigen.As in Fig. 1 is that which can be connected to the direct current source 36 Tuning line marked with the reference number 34. One to a DC power source 60 connectable turn 58, which runs perpendicular to the preferred axis 16, is provided, to saturate the film 12 prior to tuning the permeability.

Der Pumpsignalgenerator 42 ist über den geschlossenen Schalter 44 und den Filter 46 an die Wicklung 40 angeschlossen, die rechtwinklig zur Vorzugsachse 16 verläuft. Die Eingangssignalquelle 48 ist über den Widerstand 54 an die Wicklung 50 angeschlossen, die parallel zur Vorzugsachse 16 verläuft und zusammen mit dem Kondensator 52 einen Schwingkreis bildet. Die Anschlüsse 56 dienen zum Abgreifen des Ausgangssignals des Parametrons.The pump signal generator 42 is via the closed switch 44 and the filter 46 is connected to the winding 40 which is perpendicular to the easy axis 16 runs. The input signal source 48 is connected to the winding via resistor 54 50 connected, which runs parallel to the easy axis 16 and together with the Capacitor 52 forms an oscillating circuit. The connections 56 are used for tapping the output signal of the parametron.

Das Parametron nach F i g. 2 arbeitet wie folgt: Von der Quelle 48 wird ein Eingangssignal mit der Frequenz f an den Schwingkreis 50, 52 angelegt. Hierauf wird der Schalter 44 geschlossen, der eine Bezugsfrequenz 2 f von der Quelle 42 an die Wicklung 40 anlegt. Dadurch wird die Induktivität der aus der Wicklung 40 und dem Film 12 und/oder 10 gebildeten Einrichtung ständig zwischen zwei Werten geändert. Das Verändern der Induktivität zieht eine Arbeitsleistung nach sich, und es kann daher auf diese Art Kreisenergie zugeführt werden. Dies hat zur Folge, daß die durch das Eingangssignal in dem aus der Wicklung 50 und dem Kondensator 52 gebildeten Schwingkreis verursachten Oszillationen aufrechterhalten und verstärkt wird. Sie dauern auch an, wenn das Eingangssignal abgeschaltet wird. Die Phase dieser Oszillationen hängt von der Phase des Eingangssignals ab. Das Ausgangssignal des Parametrons kann an den Anschlüssen 56 abgegriffen werden.The parametron according to FIG. 2 works as follows: From source 48 an input signal with the frequency f is applied to the resonant circuit 50, 52. The switch 44 is then closed, which has a reference frequency 2 f from the source 42 applies to winding 40. This will reduce the inductance of the winding 40 and the film 12 and / or 10 is always between two values changed. Changing the inductance involves work, and circular energy can therefore be supplied in this way. This has the consequence that those formed by the input signal in that formed from the winding 50 and the capacitor 52 Oscillations caused by the resonant circuit are maintained and amplified. she continue even when the input signal is turned off. The phase of these oscillations depends on the phase of the input signal. The output signal of the parametron can be tapped at the connections 56.

Ist eine Abstimmung des Parametrons erforderlich, so wird zuerst die Windung 58 an die Gleichstromquelle 60 kurzzeitig angeschlossen, um den Film 10 zu sättigen. Hierauf erfolgt eine teilweise Entmagnetisierung des Films 10 durch ein in der durch Windung 34 erzeugtes Magnetfeld. Zu diesem Zweck ist die Stromquelle 36, welche reguliert werden kann, an die Windung 34 anschließbar, bis das Parametron die gewünschten Eigenschaften besitzt.If the parametron needs to be adjusted, the Turn 58 connected to DC power supply 60 momentarily to produce film 10 to satiate. The film 10 is then partially demagnetized a magnetic field generated in the winding 34. For this purpose is the power source 36, which can be regulated, can be connected to the winding 34 until the parametron has the desired properties.

Claims

Claims: 1. Parametron with a resonance circuit, which is a non-linear Has inductance composed of a thin magnetic film coupled to a conductor consists, characterized in that a further magnetic film (10) on the thin Magnetic film (12) is attached and one with the further magnetic film (10) coupled Conductor (34) is provided, to which a controllable current source (36) can be connected is to adjust the remanent magnetism of the further magnetic film (10) so, that its magnetic field after switching off the power source (36) with such an intensity acts on the magnetic film (12) of the inductor that the desired tuning state entry.

2. Parametron according to claim 1, characterized in that as magnetic films (10, 12) anisotropic films are used.

3. Parametron according to claim 2, characterized characterized in that the easy axes (14, 16) of the two magnetic films (10, 12) are parallel get lost.

4. Parametron according to claim 2, characterized in that the preferred axes of the two magnetic films (10, 12) run at right angles to each other.

5. Parametron according to one of the preceding claims, characterized in that the coercive force of the second film (10) is greater than that of the first film (12).

6. Parametron according to claim 5, characterized in that the coercive force of the second film (10) is on the order of five larger than that of the first film (12). 7th

Parametron according to one of the preceding claims, characterized in that for a nickel-iron alloy is used in the first film (12). B.

Parametron after any one of the preceding claims, characterized in that for the second film (10) a cobalt-iron alloy is used.

9. Parametron according to one of the claims 1 to 7, characterized in that the second film consists of a cobalt-iron-nickel alloy consists.