DE1300589B - Elektronisches Geraet zum parallelen Betrieb einer Gruppe von mehreren Ausgangselementen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät findung ist besonders zum Betrieb von Schaltmatrizen

zum parallelen Betrieb einer Gruppe von mehreren geeignet.

Ausgangselementen, welche jeweils mit einem ver- Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von

schiedenen Ausgangspunkt des Gerätes verbunden Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnun-

sind, welches einen Eingangskreis hat, der ein Signal 5 gen beschrieben. Es zeigt

zur Steuerung der Ausgangselemente aufbereitet, und F i g. 1 das Schaltbild einer logischen Gatteranord-

welches mindestens einen Transistor aufweist, dessen nung gemäß der Erfindung,

Basis Steuersignale von diesem Eingangskreis emp- Fig. 2 das teilweise als Blockschaltbild gezeich-

fängt und dessen Kollektor auf einem ersten elek- nete Schaltbild einer Schaltmatrix mit mehreren Gat-

trischen Hilfspotential liegt. 10 tern gemäß der Erfindung und

Es ist bekannt, Transistoren mit Vielfachemittern Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Schnellspeichers,

zu verwenden. Zuvor wurden Einzelemitter-Transi- in dem die Gatter gemäß der vorliegenden Erfindung

stören benutzt, und die Ausgangsvorrichtungen, die zur Dekodierungsauswahl herangezogen werden.

Transformatoren oder Leiter als Teile eines Magnet- Fig. 1 zeigt einen Gatterbaustein, der mit hoher

kerns waren, wurden gegeneinander durch eine ent- 15 Verstärkung und hoher Geschwindigkeit arbeitet,

sprechende Diode isoliert, die mit jeder Ausgangs- Dieser Baustein ist insbesondere zum Aufbau als

vorrichtung in Reihe geschaltet war. Solche Schal- integrierte Schaltung auf einen Block aus einem

tungen werden hauptsächlich in Informationsspei- Halbleiter-Einkristall geeignet. Die F i g. 1 zeigt einen

ehern verwendet, und es ist normal, verschiedene von solchen Halbleiterblock als integrierte Schaltung mit

ihnen so zusammenzuschalten, daß bestimmte Aus- 20 14 Anschlüssen.

gangsvorrichtungen der betrachteten Kreise eine ge- Der Anschluß 10 dient zum Anschluß an eine meinsame Klemme haben. Die gewünschte Erregung Spannungsquelle 12. Der Anschluß 11 ist zum Anwird durch Einschluß einer Spannungsquelle zwi- schluß einer Stromquelle gedacht, die aus einem sehen eine der gemeinsamen Klemmen und den ent- Festwiderstand 39 besteht, der wiederum an die sprechenden Eingang von einem der Kreise erreicht. 25 Spannungsquelle angeschlossen ist. Der andere An-Die Dioden sind notwendig, weil ohne sie in jedem schluß 13 der Batterie 12 stellt das Massenpotential einzelnen Kreis die Ausgangsvorrichtungen gemein- für die Kollektorn der Transistoren 18, 20, 21, 22, sam mit einer einzelnen Elektrode des steuernden 41 und 42 sowie für die Widerstände 23 und 25 dar. Transistors verbunden wären, und für jede dieser Dieser Massenanschluß kann im Fall einer integrierausgewählten Ausgangsvorrichtungen würde wenig- 30 ten Schaltung als leitende Basis oder als Gehäuse stens ein Parallelweg durch eine andere Ausgangs- dienen. Normalerweise ist dieser Anschluß an eine Vorrichtung über die gemeinsame Quelle gegeben der genormten 14 Leitungen angeschlossen, im vorsein, liegenden Beispiel sind jedoch 15 Anschlüsse erfor-

Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines be- derlich, so daß der durch das Gehäuse od. dgl. gesonders gedrungenen Schaltkreises, der sich preiswert 35 gebene Anschluß ausgenutzt wurde,
fertigen läßt. Dabei sollen die obengenannten Dioden Die Transistoren 18, 20, 21 und 22 sowie die entbehrlich gemacht werden. Die neue Anordnung Transistoren 26, 27, 28 und 29 bilden Eingangssoll also weniger Bestandteile und weniger Verbin- gatter für die Transistoren 31 und 32 mit je mehdungsleitungen und Verbindungsstellen haben, wo- reren Emittern, die an je eine Ausgangsklemme andurch sie gegenüber den bekannten Anordnungen 40 geschlossen sind. Die Eingangsanschlüsse sind an zuverlässiger werden soll. Das Gerät nach der Erfin- die Basen der Transistoren 18, 20, 21 und 22 angedung soll sich insbesondere mit Vorteil dort ein- schlossen, und jeder dieser Transistoren wird durch setzen lassen, wo für eine Gruppe von Ausgangs- einen negativen Eingangsimpuls leitend gesteuert,
elementen einander entkoppelnde Pufferkreise wün- Je ein Emitter der Transistoren 18,20 und 21 ist sehenswert sind, in denen jedes Ausgangselement mit 45 mit einem Anschluß eines Spannungsteilers verbuneinem zugehörigen Emitter eines Vielfachemitter- den, der aus den Widerständen 33 und 35 besteht. Transistors verbunden ist. Der andere Anschluß des Spannungsteilers ist mit

Das elektronische Gerät nach der Erfindung zum dem Anschluß 10 der Spannungsquelle verbunden, parallelen Betrieb einer Gruppe von mehreren Aus- Ein Emitter des Transistors 22 und je ein zweiter gangselementen, welche jeweils mit einem verschie- 50 Emitter der Transistoren 20 und 21 sind zusammen denen Ausgangspunkt des Gerätes verbunden sind, an einen Anschluß eines zweiten Spannungsteilers welches einen Eingangskreis hat, der ein Signal zur angeschlossen, der aus den Widerständen 36 und 37 Steuerung der Ausgangselemente aufbereitet, und besteht und mit seinem zweiten Anschluß von der welches mindestens einen Transistor aufweist, dessen Klemme 10 der Speisespannung gespeist wird.
Basis Steuersignale von diesem Eingangskreis emp- 55 Die Basis des Transistors 26 ist mit dem ersten fängt und dessen Kollektor auf einem ersten elek- Anschluß eines Spannungsteilers verbunden, der aus trischen Hilfspotential liegt, zeichnet sich erfindungs- den Widerständen 33 und 35 besteht. Der Kollektor gemäß dadurch aus, daß der Transistor Vielfach- dieses Transistors ist mit dem Verbindungspunkt zwiemitter hat, deren jeder mit einem der verschiedenen sehen den Widerständen 33 und 35 verbunden. Der Ausgangspunkte verbunden ist, an welche die Aus- 60 Emitter dieses Transistors 26 wiederum ist an die gangselemente angeschlossen sind, die voneinander Basis des Halbleiters 31 mit mehreren Emittern angeisoliert sind, sobald der Transistor nichtleitend ist. schlossen.

Mit einem solchen Gerät, in dem der Vilefachemitter- Der Transistor 27 ist als Beschleunigungsdiode

Transistor in einer Emitterfolgeschaltung angeordnet zwischen den Emitter und die Basis des Transistors

ist, können mehrere voneinander isolierte Ausgänge 65 26 geschaltet. Ein Widerstand 23 ist zwischen dem

von einen einzigen Eingang aus mit niedriger Impe- Emitter des Transistors 26 und dem Bezugspunkt

danz gesteuert werden. 13 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 31

Die Emitterfolgestufe gemäß der vorliegenden Er- mit mehreren Emittern ist an die Speiseklemme 11

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angeschlossen und hat vier Emitter, die an An- so gelangt dieses gleichzeitig an den Emitter des Schlüsse 38 für externe Lastkreise angeschlossen sind. Transistors 41. Dieser Transistor 41 wird in Vor-Die Transistoren 28 und 29 gleichen im wesentlichen wärtsrichtung vorgespannt, sobald die Sättigung des den Transistoren 26 und 27, die miteinander ver- Transistors 31 bewirkt, daß die Kollektorspannung bunden sind. Sie sind in gleicher Weise an Wider- 5 des Transistors 31 auf einen Wert fällt, der niedriger stände 36 und 37 angeschlossen. Der Emitter des als das Basispotential ist. Auf diese Weise arbeitet Transistors 28 ist mit der Basis eines Transistors 32 der Transistor 41 als Regler des Sättigungspegels des mit mehreren Emittern verbunden. Zwischen die Transistors 31. Ein als normales Bauelement vorBasis des Transistors 32 und den Bezugspunkt 13 gesehener strombestimmender Widerstand 39 dient ist ein Widerstand 25 geschaltet. Der Kollektor des io als Last und erzeugt die Betriebsspannung für den Transistors 32 ist an den Spannungsanschluß 11 an- Transistor 41. Da der Transistor leitend wird, wenn geschlossen, und die vier Emitterelektroden d es der Transistor 31 gesättigt wird, leitet er den überTransistors 32 sind mit je einer Ausgangsklemme 40 schüssigen Ansteuerstrom von dem Transistor 31 ab. verbunden, die zu externen Lastkreisen führen. Diese Umleitung des überschüssigen Treiberstromes

Die Transistoren 41 und 42 sind wegen der be- 15 reduziert die Speicherung von überschüssigen La-

nutzten Bauart vorgesehen. Sie dienen dazu, die Ge- dungsträgern im Transistor 31, so daß die Abschalt-

schwindigkeit und Stabilität der Schaltungsanordnung geschwindigkeit verbessert wird. Der Transistor 42

zu erhöhen. arbeitet mit dem Transistor 32 in der gleichen Weise

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die zusammen. Die Transistoren 41 und 42 bewirken also, Emitter und Basen der Transistoren 41 und 42 an ao daß die Emitterströme der Transistoren 31 und 32 sich Basen und Kollektoren der Transistoren 31 bzw. unabhängig von dem Treiberstrom werden; außer-32. Die Kollektoren der Transistoren 41 und 42 sind dem wird die Bildung von überschüssigen Ladungsmit dem Bezugspunkt 13 verbunden. Wird der Basis trägern begrenzt, wodurch die Abschaltgeschwindigdes Transistors 18 im Betrieb ein negatives Eingangs- keit erhöht wird. In F i g. 2 ist eine Schaltmatrix gesignal zugeführt, so fließt Strom vom Bezugspunkt »5 zeigt, die einen Gatterbaustein 50 benutzt, der eine 13 durch den Kollektor-Emitter-Kreis des Transistors langsamere Arbeitsgeschwindigkeit und eine niedri-18 und die Spannungsteilerwiderstände 33 und 35, gere Verstärkung als der Baustein der F i g. 1 hat.
und die dabei abfallende Spannung gelangt an die Mit den Ausgangsklemmen des Gatterbausteins 50 Basis des Transistors 26. Durch diese Spannung an ist eine Gruppe 51 von Treibertransformatoren verder Basis wird der Transistor 26 gesperrt, so daß die 30 bunden, die wiederum mit den Ausgangsklemmen Basis des Transistors 31 über den Widerstand 23 von eines Durchschaltkreises 52 verbunden sind. Die Strider Spannung am Bezugspunkt 13 vorgespannt wird. chelung der Leitungen 53 zeigt an, daß noch weitere Hierdurch wird der Transistor 31 gesperrt, und durch Gruppen von Treibertransformatoren, die an weitere eine an die Klemmen 38 angeschlossene Last kann Gatterbausteine angeschlossen sind, mit den gemeinein Strom fließen. Wird der Basis des Transistors 20 35 samen Leitungen des Durchschaltkreises 52 verbun- oder 21 eine negative Spannung zugeführt, so wird den sind. Die gezeigte Schaltungsanordnung dient als die gleiche Wirkung erzielt; es fließt also ein Strom dekodierende Auswahltreiberschaltung zum Ansteudurch die Widerstände 33 und 35, so daß der Tran- ern der Speicherelemente eines Schnellspeichers. Der sistor 31 gesperrt wird. Nur eine positive Eingangs- Gatterbaustein 50 arbeitet in der gleichen Weise wie spannung bewirkt, daß die Transistoren 18,20 und 40 der in der Fig. 1 gezeigte, er hat jedoch nicht dessen 21 gesperrt und die Transistoren 26 und 31 leitend hohe Verstärkung, stabilisiertes Ausgangssignal und werden. Die Arbeitsweise der Transistoren 28, 29 hohe Abschaltgeschwindigkeit.
und 32 ist die gleiche wie die der Transistoren 26,27 An Stelle der in F i g. 1 gezeigten Transistorein- und 31. Ein negatives Eingangssignal an der Basis gangsstufen ist ein einfaches, mit Dioden aufgebautes des Transistors 20 bewirkt die Sperrung der Tran- 45 UND-Gatter vorgesehen. Die mit ihren Anoden über sistoren 31 und 32, und ein negatives Eingangssignal den Widerstand 58 an die Speiseklemme angeschlosan der Basis des Transistors 21 sperrt die beiden senen Dioden 55,56 und 57 arbeiten dabei als Gatter Transistoren 31 und 32. Ein negatives Eingangs- und steuern die der Basis des Transistors 60 zugesignal an der Basis des Transistors 18 sperrt den führte Spannung. Die zusammengeschalteten Anoden Transistor 31, und ein negatives Eingangssignal an 50 der Dioden 55,56 un 57 sind an die Basis des der Basis des Transistors 22 sperrt den Transistor 32. Transistors 60 angeschlossen. Dessen Kollektor ist

Ist der Transistor 26 leitend und wird einer der über einen Widerstand 61 an die Speisespannung

Transistoren 18,20 und 21 leitend, so wird die Basis 4- V angeschlossen, und die vier Emitter sind mit

des Transistors 26 gegenüber seinem Emitter nega- je einem der vier Treibertransformatoren 62,63 und

tiv. Der als Diode arbeitende Transistor 27 bildet 55 65 bzw. 66 verbunden.

einen Entladungspfad niedriger Impedanz für über- Wie in der Fig. 1 ist in dem Gatterbaustein50 schüssige Ladungsträger zwischen der Basis und dem ein zweiter Transistor 67 mit mehreren Emittern vorEmitter des Transistors 26. Durch diese Maßnahme gesehen, der von einem Eingangsgatter gesteuert wird die Abschaltzeit dieses Kreises wesentlich ver- wird. Da das diesen Transistor steuernde Gatter bessert. Der Transistor 29 im Basis-Emitter-Kreis des 60 genauso aufgebaut ist wie das für den Transistor 60, Transistors 28 arbeitet in der gleichen Weise, um die führt es ebenfalls eineUND-Funktion aus. Vier weitere Abschaltgeschwindigkeit des Transistors 28 zu ver- Treibertransformatoren sind mit je einem Emitter bessern. des Transistors 67 verbunden. Der Durchschaltekreis

Jeder der beiden Transistoren 41 und 42 hat eine 52 bildet die andere Seite eines Strompfades durch Doppelfunktion. Der Transistor 31 arbeitet als ein 65 die Transormatorenwicklungen. Zur Bildung einer in der Sättigung arbeitender Schalter, dessen Basis- Matrix ist je ein Emitter der Vielfachemitter-Tran-Emitter-Strecke ein sättigender Strom zugeführt wer- sistoren mit einem Transformator verbunden, die den muß. Wird er durch ein positives Signal leitend, wiederum an eine allen anderen Vielfachemitter-

Transistoren gemeinsame Ausgangsleitung des Auswahlkreises 52 angeschlossen sind. Hat jeder der Vielfachemitter-Transistoren vier Emitter, so sind vier Transformatoren und vier Durchschalteteile im Durchschaltekreis 52 vorgesehen.

Der Aufbau des Durchschaltekreises 52 gehört an sich nicht zur Erfindung. Er enthält vier einander ähnliche logische UND-Gatter 70, 71, 72 und 73. Das Gatter 70 ist in allen Einzelheiten gezeigt. Alle drei Dioden 75 müssen durch ein positives Signal ge- ίο sperrt werden, wenn der Transistor 76 leitend werden soll, um einen Strom von dem Bezugspunkt 13 über die Primärwicklung des Transformators 62 zu leiten, wenn der Transistor 60 gleichzeitig leitend ist. Hierdurch wird in der Sekundärwicklung des Treibertransformator 62 ein Ausgangsimpuls erzeugt. Der Gatterbaustein 50 und der Durchschaltekreis 52 arbeiten als dekodierende Auswahlkreise, um einen oder mehrere der Transformatoren zum Abgeben eines Ausgangssignals zu veranlassen. Die Auswahl so erfolgt durch die Eingangsadressensignale, Lese-, Schreib- und Taktsignale.

Es ist klar, daß eine gewisse Isolation zwischen mindestens einem Anschluß der Transformatorprimärwicklungen erforderlich ist. Wären die Primarwicklungen der Transformatoren 62, 63, 65 und 66 alle an einen einzigen Emitter des Transistors 60 angeschlossen und wurden sowohl der Transistor 67 als auch der Transistor 76 leitend, während der Transistor 60 gesperrt ist, würde ein Strom über die Transformatoren 63, 65 und 66 zu den anderen, mit dem Transistor 67 verbundenen zurückfließen. Hierdurch könnte jeder oder könnten alle Transformatoren einen Ausgangsimpuls geben, was eine zu hohe Belastung für den Durchschaltekreis bedeuten würde. Die in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung vorgesehenen getrennten Emitter sorgen für die nötige Isolation.

Obwohl die Emitterfolgeschaltung für integrierte Schaltungen eine sehr große Ausgangsleistung bedeutet, ist es jedoch wünschenswert, die Leistung jeder Ausgangsleistung zu erhöhen, um große Speicheranordnungen anzutreiben. Aus diesem Grunde wurden die Treibertransformatoren, wie z. B. 62, dazu benutzt, als Einzelelemente aufgebaute Transistoren anzusteuern. Unter Einzelelement ist hierbei ein Bauelement konventioneller Bauart zu verstehen, das einzeln angeschlossen wird. Im Gegensatz hierzu sind bei integrierten Schaltkreisen mehrere Bauelemente auf einem gemeinsamen Halbleiterkörper angeordnet. Der als Einzelelement aufgebaute Transistor erhöht die Ausgangsleistung, so daß eine Kernauswahlmatrix mit zwei Dioden pro Leitung ohne weiteres angesteuert werden kann, um einen magnetischen Kernspeicher mit den entsprechenden Steuer-, Lese- und Schreibsignalen zu versorgen.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild für den Aufbau eines Schnellspeichersystems, das die Schaltungsanordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. Die dekodierende Auswahl- und Treibermatrix 85 für die X-Achse sowie die Matrix 86 für die Y-Achse sind beide wie die in der Fig. 2 gezeigte Matrix aufgebaut. Sie können jedoch auch mit den Gatterbausteinen der Fig. 1 versehen sein. Wie aus der Fig. 2 hervorgeht, dienen die Sekundärwicklungen der Transformatoren als Steuerausgänge in den Matrizen 85 und 86. Sie steuern Leistungsverstärker 87 bzw. 88, um genügend große Ausgangssignale für

den Betrieb des Schnellspeichers 90 zu erzeugen. Die zum Ansteuern eines Speichers benötigte Leistung ist normalerweise größer als die, die von integrierten Schaltkreisen erhalten werden kann. Aus diesem Grunde sind die Leistungsverstärker mit Transistoren als Einzelelemente zur Ansteuerung der Matrizen 85 und 86 vorgesehen. Außerdem ist noch eine Puffermatrix 91 zum Lesen / Schreiben vorgesehen. Diese besteht normalerweise aus einer Auswahlmatrix mit zwei Dioden pro Leitung, durch die die Speicherelemente ohne Rückwirkung mit Strömen in der einen oder anderen Richtung versorgt werden können. Der Speicher 90 besteht vorzugsweise aus einer Matrix mit Magnetkernen. Durch eine Taktgeber- und Steuereinheit 92, ein Adressenregister 93 und ein Datenregister 95 werden zusätzliche Eingangssignale bereitgestellt. Der Speicher 90 liefert an das Datenregister 95 die entsprechenden Ausgangsdaten.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektronisches Gerät zum parallelen Betrieb einer Gruppe von mehreren Ausgangselementen, weiche jeweils mit einem verschiedenen Ausgangspunkt des Gerätes verbunden sind, welches einen Eingangskreis hat, der ein Signal zur Steuerung der Ausgangselemente aufbereitet, und welches mindestens einen Transistor aufweist, dessen Basis Steuersignale von diesem Eingangskreis empfängt und dessen Kollektor auf einem ersten elektrischen Hilfspotential liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor (31) Vielfachemitter hat, deren jeder mit einem der verschiedenen Ausgangspunkte (38) verbunden ist, an welche die Ausgangselemente (62 bis 66) angeschlossen sind, die voneinander isoliert sind, sobald der Transistor nichtleitend ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Transistoreinheiten (60,67) vorgesehen sind, deren eine mit einer ersten Gruppe solcher Ausgangselemente verbunden ist und deren andere entsprechend mit einer zweiten Gruppe, und jedes Ausgangselement der ersten Gruppe an einem Anschluß mit einem entsprechenden Anschluß eines Ausgangselementes der zweiten Gruppe verbunden ist und ein Schaltkreis (52) vorgesehen ist, welcher getrennt jedes Paar der so miteinander verbundenen ersten Punkte mit einem zweiten elektrischen Hilfspotential verbinden kann, wobei der erwähnte Eingangsschaltkreis eine Logikanordnung ist, welche eine Mehrheit von Eingangssignalen verarbeitet, wodurch er entweder die eine oder die andere Transistoreinheit betätigt (F i g. 2).

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Transistor (41 oder 42) vorhanden ist, der im Zusammenhang mit mindestens einem der Vielfachemitter-Transistoren steht, wobei die Basis des weiteren Transistors mit dem Kollektor des Vielfachtransistors verbunden ist, sein Emitter mit der Basis des Vielfachtransistors verbunden ist und dessen Kollektor auf jenem zweiten elektrischen Hilfspotential liegt (Fig. 1).

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekenn-

zeichnet, daß der Emitter-Basis-Pfad des weiteren Transistors der Basis-Kollektor-Pfad des entsprechenden Vielfachemitter-Transistors ist.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 2 und 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ausgangselement (62 bis 66) ein Transformator ist, der eine beidseitige Treibwicklung hat, welche als Primärwicklung fungiert.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß der erwähnte Eingangskreis mindestens zwei Vielfachemitter-Transistoren hat (20,21), deren entsprechende Basis jeweils durch ein zugeordnetes Eingangssignal gesteuert wird, an deren Kollektor ein elektrisches Hilfspotential liegt und deren Emitter an je eine der zuerst erwähnten Transistoreinheiten (31,32) geführt ist, wodurch hierfür ein Steuersignal durchgeschaltet wird (Fig. 1).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

909532/243