DE1524766C3 - Elektrische Schaltvorrichtung zum Betreiben einer merklich reaktanzbehafteten Last - Google Patents

Description

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sprechenden Speichermatrix anzupassen. Der Aus- gegenüber den Speicherelementen einen verhältnisdruck »Matrix« wird in der vorliegenden Beschrei- mäßig niedrigen Raum beanspruchen. Eine Speicherbung allgemein für Netzwerke benutzt, die aus einer platte besteht aus einer festen oder halbfesten Platte, Anordnung von Kreuzungspunkten besteht, die die eine magnetische Speichermatrix oder eine durch Eingangs- und Ausgangsleitungen gebildet 5 Gruppe von solchen Matrizen trägt. Die Verbinwerden, wobei einzelne Elemente an einigen dieser dungsleitungen können durch gedruckte Leiterzüge Kreuzungspunkte vorgesehen sind. Die X-Achse und gebildet werden, was eine größere Stabilität und F-Achse bilden hierbei die rechtwinklig zueinander Zuverlässigkeit bedeutet, wobei gleichzeitig Streuinstehenden Koordinaten der Matrix. duktivitäten und Streukapazitäten vermindert wer-

Es ist bekannt, daß ein aktives Element in Einkri- io den. Sowohl die Geschwindigkeit als auch die Leistallform die Ansteuerleistung für eine Treiberleitung stungserfordernisse werden verbessert. Da viele der eines magnetischen Speichers aufbringen kann. Das äußeren Eingänge der Auswahlschaltkreise den AusProblem war bisher jedoch, daß wegen der bestehen- wahleingängen gemeinsam sind, werden diese in ihrer den Wärmeentwicklung nur wenige aktive Elemente Anzahl durch Benutzung gedruckter Schaltkreise auf auf einem einzigen Einkristallblock angeordnet wer- 15 einer Speicherplatte wesentlich vermindert. Mehrere den konnten. Integrierte Einkristall-Schaltungen ha- solche Speicherplatten können übereinandergestapelt ben jedoch den Vorteil, daß eine große Anzahl von werden, wodurch der Raumbedarf erniedrigt wird, auf komplexe Weise miteinander verbundene Bauele- Eine solche Einheit kann aus gestapelten Platten bemente zusammengefaßt werden können und nicht stehen. Die gestapelten Platten werden nachfolgend wesentlich teuerer sind als jedes dieser Bauelemente 20 als Stapel bezeichnet, und ein solcher Stapel kann in diskreter Form. eine Platte oder mehrere Platten enthalten, die

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun vor- Schaltkreiskomponenten tragen, jedoch keine Matrix

geschlagen, Treiber- und Auswahlschaltungen zu enthalten.

schaffen, die sich im allgemeinen für merklich reak- Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von

tanzbehaftete Lasten, insbesondere für magnetische 25 Ausführungsbeispielen näher erläutert. Hierbei wird

Speicher eignen und die aus Kostengründen in der auf die Figuren Bezug genommen. Es zeigt

Form von Einkristall-Halbleiterschaltkreisen aufge- F i g. 1 ein Blockschaltbild eines Digital-Rechiiers,

baut sind. Dabei ist es insbesondere Aufgabe der Er- F i g. 2 ein Schaltbild einer Speichereinheit mit

findung, einen niedrigen Leistungsverbrauch und Leitungstreiberstufen,

dementsprechend niedrige Erwärmung der Auswahl- 30 F i g. 3 ein vereinfachtes Schaltbild eines Treiberschaltkreise zu erreichen, so daß diese zusammen mit lastkreises der F i g. 5,

den Treiberstufen für eine Mehrzahl von Treiberlei- F i g. 4 ein vereinfachtes Schaltbild eines Treibertungen eines magnetischen Speichers in denselben schalterkreises der F i g. 5,
Einkristallblock untergebracht werden können. F i g. 5 ein vollständiges Schaltbild eines Auswahl-

Die Aufgabe wird bei einer Schaltvorrichtung der 35 und Treiberschaltkreises in Einkristallform gemäß

eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der der Erfindung,

Steuerkreis einen weiteren Transistor, über welchen F i g. 6 ein Blockschaltbild eines Kernspeichers geder Steuerstrom auf den Schalttransistor geschaltet maß der Erfindung mit 32768 Kernen und
wird, aufweist, sowie einen spannungsansprechenden F i g. 7 eine Ansicht einer magnetischen Kern-Kreis, der eine Spannung empfängt, die der über der 40 speicheranordnung.

Last auftretenden entspricht und im stationären Zu- In der in F i g. 1 gezeigten Anordnung erfolgt die

stand vor oder nach dem Aufschalten des Stromes Programmierung durch eine Programmsteuerung 10.

auf die Last nicht leitet, aber während des Auftretens Der Taktsteuereinrichtung 11, dem Adressenregister

der Einschalt-Übergangsspannung an der Last beim 12 und dem Datenregister 13 werden entsprechende

Aufschalten des Stromes auf dieselbe leitet und dann 45 Programmbefehle zugeführt. Die Einheiten 11, 12

dem weiteren Transistor Strom zuführt, der hier- und 13 sind mit einem durch die gestrichelte Linie 15

durch den über den Schalttransistor gelieferten angedeuteten Speicher mit schnellem Zugriff verbun-

Treibstrom während des Übergangszustandes erhöht. den. Der Speicher 15 ist normalerweise einer von

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung erge- vielen identischen Einheiten, die mit denselben Taktben sich aus den Unteransprüchen. 50 steuerungs-, Adressen- und Dateneinheiten zusam-

Eine neue elektrische Speiseanordnung gemäß menarbeiten.

einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung re- Ein solcher Speicher wird z. B. bei der Lösung von duziert die notwendigen Spannungserfordernisse für komplizierten mathematischen Problemen benötigt. Einkristall-Halbleiterschaltkreise. Dies ist besonders Hierbei muß ein großer Teil der programmierten, gewichtig, weil die kleinen räumlichen Ausmaße und 55 gebenen Daten gespeichert werden, um sofort zur die Materialgrenzen Einkristall-Halbleiterschalt- Verfügung zu stehen, und kann deshalb nicht in dem kreise besonders für Spannungsdurchbrüche emp- Datenregister oder Programmeingang festgehalten findlich machen. Um dieses zu verhindern, werden werden. Während wiederholter mathematischer Madie Spannungen in Einkristall-Halbleiterschaltkreisen nipulationen werden Zwischenergebnisse erhalten, vorzugsweise sehr niedrig gehalten. 60 die für die weitere Benutzung gespeichert werden

Die vollständige Ausbildung der Auswahl-, Trei- müssen. Alle solche Daten werden in einem solchen

ber- und Leitungsentkopplungskreise in Form von Speicher 15 gespeichert.

Einkristall-Halbleiterschaltkreisen hat den Vorteil, Der Speicher 15 besteht aus einer Speichermatrix

daß vollständige Funktionseinheiten für die Speicher- 16 und Auswahl- und Treiberkreisen 18 und 20. Die

anordnungen geschaffen werden. Die Einkristall- 65 Speichermatrix enthält tausende von binären Schalt-

Halbleiterschaltkreise sind vorteilhafterweise auf den elementen, im vorliegenden Fall Magnetkernen. Die

Platten angeordnet, die die magnetischen Speicher- Kerne sind auf Leitungen in Form einer Matrix auf-

elemente tragen, wobei diese Halbleiterschaltkreise gefädelt. Ein bestimmter Kern wird dadurch ausge-

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wählt, daß den beiden sich kreuzenden Leitungen des tential und der Schalttransistor 25 auf ein Potential,

Kerns je ein Treiberstrom zugeführt wird. Die eine das über dem Massepotential liegt. Die Entkopp-

Stromrichtung ist dem Schreibvorgang und die umge- lungsdioden 23 und 26 sind in Form eines Einkri-

kehrte Stromrichtung dem Lesevorgang zugeordnet. stall-Halbleiterblocks 28 aufgebaut, und die gezeigte

Als Leitungsentkopplungsnetzwerke 17 und 19, die 5 Ausführungsform enthält 16 Dioden, die mit acht

nachfolgend als Entkopplungsnetzwerke bezeichnet Matrixleitungen verbunden sind. Die Schalttransisto-

werden, dienen konventionelle Netzwerke mit zwei ren 25 und Lasttransistoren 27 bilden einen Einkri-

Dioden pro Leitung, um gegenseitige Störungen der stall-Halbleiterblock 30, und zwar sind zwei Schalt-

Lese- und Schreibvorgänge zu vermeiden. Den Spal- transistoren und zwei Lasttransistoren vorgesehen,

ten und Zeilen des Speichers werden über Treiber- 10 Der Einkristall-Halbleiterblock 30 enthält außerdem

schalter, die durch die Auswahlkreise gesteuert wer- die Auswahlkreise, die später noch in Verbindung

den, die entsprechenden Ströme zugeführt. Den mit den F i g. 3, 4 und 5 im einzelnen beschrieben

.^-Leitungen werden die entsprechenden Ströme werden. Das andere Ende der Leitungen 24 ist mit

durch die Spaltenauswahl- und Treibereinheit 18 und einem weiteren Schalttransistor und einem weiteren

den F-Leitungen die entsprechenden Ströme von der 15 Lasttransistor verbunden. Die oberste Leitung 21

Zeilenauswahl-und Treibereinheit 20 zugeführt. z.B. ist mit einem Lasttransistor 31 und über eine

In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorlie- Diode 32 mit einem Schalttransistor 33 verbunden, genden Erfindung bilden die durch die gestrichelte Der Lasttransistor 31 und der Schalttransistor 33 Linie 15 umgrenzten Bauteile jeweils eine Speicher- sind in Form eines Einkristall-Halbleiterschaltkreises einheit. Bei den bisher bekannten Speichern bildete 20 35 aufgebaut, der dem Block 30 ähnlich ist. Die die Speichermatrix selbst die Einheit, während alle Diode 32 schützt die Basis-Emitter-Strecke des anderen Teile davon getrennt waren. Schalttransistors 33 gegen Überspannungen in Sperr-. Das in F i g. 1 gezeigte Blockschaltbild zeigt einen richtung und ist als diskretes Bauelement vorgesehen. 2V2 D-Speicheraufbau. Bei den meisten, bisher be- Die als integrierte Schaltkreise aufgebauten Dioden nutzten Magnetkernspeichern handelt es sich um 25 23 erfüllten die gleiche Funktion für den Schalttraneinen 3 D-Aufbau, in dem jeder Kern vier Wicklun- sistor 25. Die Diode 32 ist deshalb als diskretes Baugen hat: eine .X-Wicklung, eine Y-Wicklung, eine element aufgebaut, weil ein Einbau in den integrier-' Sperrwicklung und eine Lesewicklung. In einem ten Schaltkreis 35 die Wärmeverlustleistung dieses 2V2 D-Speichersystem sind nur drei Wicklungen vor- Blockes wesentlich erhöhen würde. Die weiteren handen, indem die Sperrwicklung fortgelassen und 30 Bauteile der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 sind die Sperrfunktion auf die Eingangslogik der Z-Achse lediglich Wiederholungen ähnlicher Teile, so daß übertragen wird. In F i g. 1 wird dies durch Eingangs- eine nähere Beschreibung überflüssig ist. signale von dem Datenregister 13 an die Zeilenaus- Es ist grundsätzlich wünschenswert, eine Magnetwahl- und Treibereinheit 20 angedeutet. Diese Aus- kernspeichermatrix mit konstantem Strom anzusteuwahl- und Treibereinheiten gemäß der vorliegenden 35 ern oder zumindest eine Stromregelung vorzusehen. Erfindung können ebenso für andere Speicherord- Dies wird normalerweise dadurch erreicht, daß eine nungen benutzt werden. Spannungsquelle mit hoher Spannung und ein Strom-

Die Verbindungen zwischen den Registern und begrenzungswiderstand verwendet werden. Dieses dem Speicher sowie die Programmier-, Register- und Verfahren führt jedoch zu unerwünscht hohen Span-Taktgebereinheiten werden hier nicht näher beschrie- 40 nungen an verschiedenen Teilen von Einkristallben, da sie nicht zum Gegenstand der Erfindung ge- Halbleiterschaltkreisen, hören. Gemäß einem Weiterbildungsmerkmal der voriie-

F i g. 2 bis 5 zeigen die Schaltkreistechnik, die be- genden Erfindung ist eine Stromquelle vorgesehen,

nutzt wird, um die Speichereinheit 15 aufzubauen. die aus einem Strombegrenzungswiderstand 36, einer

F i g. 2 ist ein vereinfachtes Schaltbild einer einzel- 45 Spannungsquelle 37 mit verhältnismäßig hoher Spannen Speichereinheit gemäß der Erfindung und zeigt nung am Anschluß 38 besteht, wobei zur Spannungsnur einige der Matrixleitungen 24 für die eine Achse, begrenzung eine Diode 40 denVerbindungspunkt 41 wobei die magnetischen Speicherelemente 22 durch mit einem niedrigeren Spannungsanschluß 39 verbinkurze schräge Striche durch die Matrixleitung 21 an- det. Alle diese Bauelemente sind in diskreter Form gedeutet sind. Selbstverständlich hat jede Speicher- 50 vorgesehen. Der Anschluß 41 bildet den gemeinsaeinheit wesentlich mehr Leitungen, und jede Leitung men Anschluß der Stromquelle für die Matrixleitunwird eine sehr große Anzahl von Speicherelementen gen. Die Begrenzerdiode 40 verhindert, daß die tragen. In einer solchen Speichereinheit können z.B. Spannungen an den integrierten Schaltkreiselementen mehrere tausend Speicherelemente vorhanden sein, 28, 30 und 35 den durch den Anschluß 39 gegebenen im vorliegenden Beispiel 32 768 Stück. 55 Spannungswert überschreiten.

Das eine Ende jeder Leitung 24 ist über eine Ent- Im leitenden Zustand der Transistoren 25 und 31

kopplungsdiode mit einem Schalttransistor und über fließt der Strom in der Leitung 21 in der F i g. 2 von

eine zweite Entkopplungsdiode mit einem Lasttransi- rechts nach links. Der Stromkreis mit niedrigem

stör verbunden. Das eine Ende der Leitung 21 ist Widerstand von Masse 42 über die Emitter-Kollek-

z. B. über eine der Entkopplungsdioden 23 mit einem 60 tor-Strecken der Transistoren 31 und 25 spannt die

Schalttransistor 25 und über eine der Entkopplungs- Diode 40 in Sperrichtung vor, so daß diese zunächst

dioden 26 mit einem Lasttransistor 27 verbunden. außer Betracht bleiben kann. Werden die Transisto-

AlIe diese Schalttransistoren und Lasttransistoren ren 25 und 31 gesperrt, so steigt das Potential an

25 und 27 sind Transistorschalter. Die Ausdrücke dem Anschluß 41, die Diode 40 wird leitend, be-

Schalttransistor und Lasttransistor wurden nur des- 65 grenzt dabei das Potential am Anschluß 41 auf den

halb gewählt, um eine Unterscheidung zwischen den Wert der Begrenzerspannung.

geschalteten Potentialpegeln zu ermöglichen. Der Es wurde ursprünglich angenommen, daß beim

Lasttransistor 27 schaltet auf gemeinsames Massepo- Einschalten der Transistoren aus dem stromlosen

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Zustand eine Spannung von etwa 24VoIt erforder- Transistoren 48 und 55 erforderlich sein, wie später

lieh sein müßte, um einen schnellen Stromanstieg zu noch erläutert wird.

gewährleisten. Es wurde jedoch gefunden, daß die Der Kollektor des Transistors 55 ist über einen

Spannung an dem Verbindungspunkt 41 ohne das Widerstand 58 mit dem Spannungsanschluß 52 ver-

Begrenzungsglied 40 sofort auf 14 Volt abfiel, sobald 5 bunden und außerdem über den Widerstand 60 mit

einer der Schalttransistoren eingeschaltet wurde. Der der Katode einer Diode 61 gekoppelt. Die Anode der

Grund für diesen Spannungsabfall liegt an der kapa- Diode 61 führt zum Emitter eines weiteren Transi-

zitiven Belastung der nichtgeschalteten Leitungen. stors 62. Der Emitter des Transistors 55 ist über

Sobald z. B. der Transistor 25 eingeschaltet wird, einen Widerstand 53 mit Masse 42 und außerdem di-

werden die Streukapazitäten aller mit den Dioden 23 io rekt mit der Basis des Transistors 56 verbunden. Der

verbundenen Leitungen über diese Dioden aufgela- Emitter des Transistors 56 ist mit der Basis des

den. Hierdurch erfolgte während des Stromanstiegs Transistors 27 und außerdem über einen Widerstand

bereits eine geringe Begrenzerwirkung. Unter diesen 57 mit Masse 42 verbunden. Der Kollektor des Tran-

Umständen hätte das Zuschalten der Begrenzerdiode sistors 56 ist nicht angeschlossen, so daß dieser Tran-

40 kaum einen Einfluß auf die Anstiegszeit. Die hö- 15 sistor als Diode wirkt. Der Emitter des Transistors

here Spannung von 24 Volt der Spannungsquelle und 27 ist mit Masse verbunden, während sein Kollektor

der Strombegrenzungswiderstand 36 sind jedoch er- an einen Ausgangsanschluß angeschlossen ist, der in

forderlich, um durch die ausgewählten Leitungen F i g. 5 als Anschluß 100 bezeichnet ist. Der Kollek-

nach dem Stromanstieg einen stabilen Strom zu tor des Transistors 27 ist außerdem über einen

schicken. Die Wichtigkeit einer solchen Strombe- 20 Widerstand 66 mit der Katode der Diode 67 verbun-

grenzung ergibt sich aus der Arbeitscharakteristik den. Die Anode der Diode 67 liegt am Emitter des

von magnetischen Speicherelementen. Transistors 62. Der Transistors 62 kann für zwei

Zwei Treiberleitungen, die auch X- und Y-Treiber- oder mehr dieser Schaltkreise gemeinsam sein. Sein leitungen, Spalten- oder Zeilentreiberleitungen ge- Kollektor ist mit dem Spannungsanschluß 52 verbunnannt werden, führen zu jedem Speicherelement. Die 25 den, während seine Basis über einen Widerstand 65 auf diese Leitungen geschalteten Ströme müssen an den Spannungsanschluß 41 angeschlossen ist.
einen sehr genauen Wert haben, und zwar darf der Die gestrichelte Linie 45 zeigt in F i g. 3 die Tei-Strom durch eine Leitung das Speicherelement noch lung zwischen der Lasttransistorschaltung und zwinicht umschalten, während bei Strömen durch beide sehen den anderen Schaltungskreisen der Speicher-Leitungen das Element umschalten muß. Aus diesem 30 einheit. Der Schalter 46 zeigt z. B. andere Lasttransi-Grunde müssen die Ströme in den einzelnen Leitun- storschaltungen an, während der Schalter 47 die gen sicher unter dem Umschaltpunkt gehalten wer- Schaltungskreise für einen Schalttransistor angibt, den. Die Begrenzungsdiode 40 ist nur von geringer Der Widerstand 36 und die Diode 40 sind die glei-Wichtigkeit, ausgenommen den Fall, wenn alle chen wie die, die in F i g. 2 zusammen mit der Speise-Schalter, die mit der Stromquelle verbunden sind, ge- 35 einheit 37 gezeigt sind. Der Multiemitter-Transistor öffnet sind und alle Leitungen trennen. Würde in die- 48 dient als Eingangs- UND-Gatter. Alle Emitter des sem Fall die Begrenzerdiode 40 fehlen, so würde die Transistors 48, von denen in F i g. 3 z. B. zwei ge-Spannung an dem Anschluß 41 auf die volle Span- zeigt sind, müssen zur Sperrung mit positiven Signanung der Spannungsquelle, z. B. auf 24 Volt, anstei- len gegenüber der Basiselektrode 50 angesteuert wergen und gleichzeitig an den Einkristall-Schaltkreisen 40 den, um zu bewirken, daß der Lasttransistor 27 leiauftreten. Die Begrenzerdioden 40 verhindern also, tend wird. Sind alle Emitter des Transistors 48 gedaß diese Spannung einen verhältnismäßig niedrigen sperrt, so kann ein Strom über die Kollektor-Basis-Pegel, z. B. von 14 Volt, überschreitet. Strecke des Transistors 48 und den Basiswiderstand

F i g. 5 zeigt ein vollständiges Schaltbild in einer 51 zum positiven Anschluß 52 der Spannungsquelle

Ausführungsform von Auswahl- und Treiberkreisen, 45 fließen. Hierdurch wird ein Stromweg gebildet, so

die als Einkristall-Halbleiterschaltkreise aufgebaut daß Strom von Masse über den Widerstand 53 und

sind und den Blöcken 30 und 35 der F i g. 2 entspre- die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 55 fließen

chen. kann, wodurch der Transistor 55 in den leitenden

F i g. 5 wird zunächst mit Bezug auf die verein- Zustand vorgespannt wird.

fachten Schaltungsgruppen der F i g. 3 und 4 be- 50 Der Transistor 56 ist als Diode geschaltet, um

schrieben. F i g. 3 zeigt einen Lasttransistor 27, der einen Spannungsabfall zu verursachen, wodurch die

dem Transistor 27 der F i g. 2 entspricht, jedoch ent- zur Betätigung des Transistors 27 erforderliche Si-

hält F i g. 5 noch zusätzlich Auswahl- und Treiber- gnaleingangsspannung erhöht wird. Die Transistoren

kreise. ■ 55 und 56 dienen zur Unterdrückung von Störungen

Ein Multiemitter-Transitor 48 am Eingang der 55 bei der Ansteuerung des Transistors 27. Der Wider-Schaltungsanordnung führt eine Auswahlfunktion stand 57 bildet einen Entladungsweg für die Eingangsdurch. Er enthält zwei oder mehr Emitter, die mit kapazität des Transistors 27. Der Widerstand 58 zwi-Eingangsleitungen 49 verbunden sind. Die Basis 50 sehen dem Kollektor des Transistors 55 und dem des Transistors 48 ist über einen Strombegrenzungs- Spannungsanschluß 52 liefert den Betriebsstrom für widerstand 51 mit dem Anschluß 52 einer Span- 60 den Transistor 55.

nungsquelle verbunden. Der Kollektor des Transi- Ist die Matrix, die als Last 63 dargestellt ist, nicht stors 48 ist direkt mit der Basis eines Transistors 55 leitend, so wird die Spannung an dem Anschluß 41 verbunden. Während diese Verbindung in F i g. 3 als auf etwa den Wert des Spannungsanschlusses 52 bedirekte Verbindung gezeigt ist, kann es vorkommen, grenzt. Der Anschluß 41 ist über einen Strombegrendaß bei einem Einkristall-Halbleiterschaltkreis diese 65 zungswiderstand 65 mit der Basis des Transistors 62 Verbindung durch einen Widerstand erfolgt. Läuft verbunden. Der Kollektor des Transistors 62 ist diz. B. in Fig. 5 eine Leitung zum Anschluß 101, so rekt mit dem Spannungsanschluß 52 verbunden. Ist kann eine Widerstandsverbindung zwischen den die Matrix nicht leitend, so bewirkt die Begrenzungs-

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spannung, daß der Transistor 62 leitend wird. Der aber keiner Umkehrfunktion, und besteht aus einem Transistor 62 bildet dann einen zusätzlichen Strom- Multiemitter-Transistor 70. Diese Emitter bilden pfad für den Kollektorkreis des Transistors 55, so daß Eingangsanschlüsse 71. Die Basis des Transistors 70 der Strom ansteigt. Der Wert des Widerstandes 60 ist ist über einen Widerstand 72 mit einer Vorspangeeignet gewählt, um einen gleichen Strompfad über 5 nungsquelle verbunden, die aus einem Transistor 73, den Widerstand 58 darzustellen. Das Ergebnis ist Spannungsteilerwiderständen 74 und 75 besteht. Die eine Erhöhung des Treiberstromes für den Lasttran- Spannungsteilerwiderstände folgen der Umgebungssistor 27; dieser Vorgang wird nachfolgend als Über- temperatur und liefern eine stabile Steuerspannung steuerung bezeichnet. für den Transistor 73. Der Kollektor 76 des Transi-

Wenn die Matrix leitend ist, erniedrigt sich die io stors 70 ist über einen Widerstand 77 mit dem Span-Spannung an dem an der Basis des Transistors 62 nungsanschluß 52 verbunden. Die Transistoren 78, angeschlossenen Anschluß 41. Hierdurch wird der 80 und 25 sind zu einem dreistufigen Emitterfolger Strom in dem Transistor 62 erniedrigt, und der Über- mit hoher Stromverstärkung und hoher Eingangsimsteuerungsstrom durch den Transistor 55 entfällt. pedanz zusammengeschaltet. Der Kollektor 76 des Der Zweck hierfür ist, ein Einschalten des Über- 15 Transistors 70 ist außerdem direkt mit der Basis des Stroms des Lasttransistors 27 zu bewirken. Transistors 78 verbunden. Die Kollektoren der Tran-

Sind die Widerstände 60 und 58 etwa gleich, so sistoren 78 und 80 sind über einen Widerstand 81 wird der anfängliche Treiberstrom zum Transistor 27 mit dem Spannungsanschluß 52 verbunden. Der KoI-etwa verdoppelt. Die nachfolgende Reduzierung des lektor des Transistors 25 ist mit dem Stromquellen-Treiberstromes bei leitender Matrix erniedrigt die 20 anschluß 41 verbunden. Die Diode 82 ist mit ihrer Wärmeverlustleistung des Schaltkreises. Katode am Anschluß 41 angeschlossen und führt mit

Dadurch, daß die Basis-Kollektor-Strecke des ihrer Anode zu den Kollektoren der Transistoren 78

Transistors 62 als Diode wirkt, erfolgt eine zusatz- und 80. Der Emitter des Transistors 25 liegt an einer

liehe, schützende Begrenzung des Begrenzungsgliedes Matrixlast 63. Weitere Schalttransistorkreise werden

40, außerdem kann dessen Funktion bei einem Aus- 25 durch den Schalter 47 gebildet. Ein weiterer Transi-

f all übernommen werden. stör 83 ist als Diode geschaltet und mit seiner Katode

Der Kollektor des Transistors 27 ist mit der Ma- am Kollektor 76 angeschlossen, während die Anode ,·'

trixlast 63 und außerdem über den Widerstand 66 an der Basis des Transistors 25 angeschlossen ist.

und die Diode 67 mit dem Emitter des Transistors 62 In Betrieb liefert der Gattertransistor 70 eine

verbunden. Der Widerstand 66 stellt eine Größe zum 30 Spannungsverstärkung, während die Transistoren 78,

Entladen der Matrixkapazität während des nichtlei- 80 und 25 eine Stromverstärkung liefern. Der Wider-

tenden Zustandes der Matrix dar. stand 81 ist so ausgewählt, daß er den Transistor 25

Die Diode 68 ist in die Einkristall-Bauweise des im eingeschalteten Zustand in der Sättigung hält. Die Widerstandes 66 einbezogen und wirkt derart, daß Diode 83 ist eine Abschaltdiode, die die Streukapaziihre Anode gleichmäßig entlang des Widerstandes 66 35 tat zwischen den Transistoren 80 und 25 entlädt, verteilt ist. Bei dem Aufbau eines Einkristall-Halb- Hierdurch wird die Abschaltzeit verbessert. Die leiterschaltkreises wird ein Widerstand durch Halb- Diode 82 ist mit ihrer Anode an dem Kollektor des leitermaterial bestimmten Leitfähigkeitstyps gebildet. Transistors 25 angeschlossen und sorgt für ein Dieser Bereich wird von dem Rest des Schaltkreises schnelles Einschalten bei induktiver Last, indem sie durch eine Schicht getrennt, die aus einem Halb- 4° den Treiberstrom durch den Transistor 80 während leitermaterial entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps des Einschaltvorganges erhöht, gebildet und im Betrieb durch eine feste Vorspannung In den Schaltungsanordnungen nach den F i g. 3 vorgespannt wird. Das Halbleitermaterial und dessen und 4 wird die während des Betriebes verbrauchte Leitfähigkeitstyp sowie die feste Vorspannung wer- Leistung durch die Benutzung der Übersteuerungsden so ausgewählt, daß die zwischen den Schichten 45 kreise zum Erhöhen des Treiberstromes nur während gebildeten Verbindungen während des normalen Be- der Einschaltvorgänge stark erniedrigt. Die Übertriebes in Sperrichtung vorgespannt werden. Die Ver- steuerung fällt automatisch fort, wenn die Einschalbindung mit dem Widerstand erfolgt durch Elektro- tung abgeschlossen ist, so daß die Steuerleistung auf den an zwei im Abstand voneinander angeordneten einen Haltewert erniedrigt wird. In F i g. 3 erfolgt die Punkten des Halbleiterbereiches. Der Widerstands- 50 Übersteuerung durch den Transistor 61, der von dem wert hängt von den Ausmaßen und der Dotierung Anschluß 41 gesteuert wird.

des Bereiches ab. Die miteingefügte Diode 68 dient Der Transistor 62 liefert über den Widerstand 60

vorteilhafterweise zur Dämpfung von induktiven und die Diode 61 einen Übersteuerungsstrom für den

Spannungsspitzen, die in der Matrix auftreten. Eine Transistor 55. In F i g. 4 wird der Übersteuerungs-

Spannungsspitze in Vorwärtsrichtung führt zur 55 strom dem Transistor 80 von dem Anschluß 41 über

Stromleitung der Diode 68. Der große Übergangsbe- die Diode 82 zugeführt.

reich, der durch den Widerstand gebildet wird, er- Beide Übersteuerungen werden von dem Anschluß

laubt einen sehr hohen Spitzenstrom mit niedrigem 41 gesteuert. Sobald der Matrixlast 63 der volle

Spannungsabfall, so daß der Transistor 27 sehr wirk- Laststrom zugeführt wird, fällt die Spannung an dem

sam gegen Überspannungen geschützt wird. Die Dio- 60 Anschluß 41 wegen des Spannungsabfalles am

den 61 und 67 schützen den Transistor 62 gegen Strombegrenzungswiderstand 36 auf einen niedrigen

hohe Sperrspannungen. Wert. Durch diese Spannungserniedrigung am An-

F i g. 4 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild eines Schal- schluß 41 wird die Übersteuerung abgeschaltet,

terkreises, in dem der Schalttransistor 25 der gleiche Als nächstes soll nun der Einkristall-Halbleiter-

wie in Fig. 2 ist. Der Transistor 25 ist in Emitterföl- 65 schaltkreis nach Fig. 5, der einen Auswahl- und

geschaltung geschaltet und wird von einer logischen Treiberkreis darstellt, beschrieben werden. Diese

UND-Eingangsstufe angesteuert. Diese Eingangsstufe Schaltungsanordnung enthält zwei Lastkreise nach

ist in Basisschaltung geschaltet, also nur mit Gatter-, F i g. 3 und zwei Schalterkreise nach F i g. 4. Die dis-

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kreten Bauelemente, die in der Fig. 3 durch die ge- Weitere Anschlüsse des Einkristall-Halbleiterstrichelte Linie 45 und ähnlich in F i g. 4 abgetrennt Schaltkreises der F i g. 5 sind der Anschluß 41 für die sind, sind in der F i g. 5 nicht gezeigt, da sie nicht Verbindung zum Strombegrenzungswiderstand 36 zum Einkristall-Halbleiterschaltkreis gehören. Es und zu der Spannungsquelle 37, die bereits im Zuwird bemerkt, daß die Transistoren 62 und 65 in der 5 sammenhang mit den vorhergehenden Figuren be-Schaltungsanordnung nach F i g. 5 nur einmal vor- schrieben wurde und eine Begrenzungsdiode 40 enthanden sind und von beiden Schalterkreisen gemein- hält, so daß die Spannung am Anschluß 41 einen besam benutzt werden, während alle anderen Bauele- stimmten Wert, z.B. 14VoIt, nicht überschreiten mente der F i g. 3 doppelt vorhanden sind. In ähnli- kann. Der Anschluß 99 ist an dem internen Verbincher Weise ist der Transistor 73 mit den Widerstän- io dungspunkt 52 angeschlossen und muß mit einer feden 74 und 75 der Fig. 4inFig. 5 nur einmal vor- sten Spannung, z. B. von 14 Volt, verbunden werden, handen und dient beiden Schalterkreisen gemeinsam. Die Klemme 42 ist zum Anschluß an Massepotential. Zum besseren Vergleich sind in F i g. 5 die einzelnen Die Anschlüsse 96 und 100 sind mit den Kollektoren Bauelemente, die denen der F i g. 3 und 4 gleichen, der Transistoren 127 und 27 für Lastverbindungen einmal mit den gleichen und einmal mit Bezugszei- 15 zur Speichermatrix verbunden, während die Anchen, denen jeweils eine eins vorangestellt ist, verse- Schlüsse 97 und 98 an den Emittern der Transistoren hen. Zum Beispiel ist der Lasttransistor 27 der 125 und 25 angeschlossen sind, um die Schalterver-F i g. 3 in F i g. 5 einmal als Transistor 27 und einmal bindungen für die Speichermatrix zu bilden. In einer als Transistor 127 zu finden. Die UND-Eingangsgat- vollständigen Speichereinheit werden die Anschlüsse ter der F i g. 5 haben Transistoren mit drei Emittern, 20 96, 97, 98 und 100 einiger in Einkristallbauweise während die entsprechenden Transistoren in den aufgebauter Auswahl- und Treiberkreise an die F i g. 3 und 4 nur zwei hatten. Die Anzahl der Emit- Speichermatrix angeschaltet, und zwar durch Leiter pro Transistor kann den Erfordernissen der Ein- tungsentkopplungsnetzwerke, wie z. B. die in Einkrigangslogik angepaßt werden. Stallbauweise ausgeführte Diodenmatrix 28 der

Fig. 5 zeigt außerdem einen weiteren Multiemit- 25 Fig. 2. In anderen Fällen, wie z. B. durch den ter-Eingangstransistor 102, dessen Basis über einen Teilausschnitt eines Einkristall-Auswahl- und Widerstand 103 mit dem Emitter des Transistors 73 Treiberblockes 35 der F i g. 2 gezeigt wird, werverbunden ist. Der Kollektor des Transistors 102 ist den die Anschlüsse 97 und 98 mit gesonderten mit je einem Emitter der Eingangsgatter 48, 70, 170 Diodenbauelementen verbunden, wie z. B. mit und 148 verbunden. Die drei Emitter des Transistors 30 den Dioden 32 der Fig. 2. Die Anschlüsse 96 102 sind mit Eingangsklemmen 90, 91 und 92 ver- und 100 werden direkt an die Speichermatrix angebunden, denen Adressen- und Datensignale züge- schlossen.

führt werden. Der Transistor 102 hat eine doppelte Der Einkristall-Halbleiterschaltkreis nach Fig. 5,

Funktion, und zwar dient er zum Reduzieren der An- der mit seinem Anschluß 41 an eine in der Spannung

zahl der Eingangsanschlüsse und der Unterführungs- 35 begrenzte Stromquelle angeschlossen ist, hat den

verbindungen. Vorteil von ausfallsicheren Arbeitseigenschaften. Die

F i g. 5 zeigt Verbindungsunterführungen, wie sie in Anordnung von den Speicherstrom begrenzenden einem speziellen Ausführungsbeispiel eines Einkri- Widerständen verhindert Zerstörungen durch zu hostall-Halbleiterkreises in integrierter Bauweise be- hen Strom, wie er z. B. bei einer ungewollten gleichnutzt werden. Wenn nicht spezielle Vorkehrungen ge- 40 zeitigen Betätigung der Lese- und Schreibstromkreise troffen werden, erfordert jede Verbindungsunterfüh- auftreten kann. Der Schaltkreis ist vollständig kurzrung das Hinzufügen eines besonderen Widerstandes. schlußsicher, so daß der Ausgang ohne weiteres Da in integrierten Einkristall-Schaltkreisen jeder zu- kurzgeschlossen werden kann, ohne daß Zerstörunsätzliche Widerstand für Unterführungszwecke ein gen auftreten. Die Benutzung eines gemeinsamen zusätzliches Bauelement ist, das keine nutzbare 45 Massepotentials für die Eingangslogik und die Last-Funktion hat, ist es vorteilhaft, Anstrengungen dar- emitter und die Tatsache, daß nur vierzehn Anauf zu richten, Verbindungsunterführungen auf ein Schlüsse vorhanden sind, läßt es zu, einen standardi-Minimum zu reduzieren. Wird der Transistor 102 be- sierten, integrierten Schaltungsblock mit vierzehn trachtet, so ist zu sehen, daß die Unterführung, die Anschlüssen zu verwenden. Der Schaltkreis ist den Emitter des Transistors 73 mit der Basis des 50 außerdem sehr wirksam gegen Überspannungen Transistors 102 verbindet, durch den Strombegren- durch die Benutzung von internen und externen Diozungswiderstand 103 vorgenommen werden kann. den geschützt, wie bereits eingehend beschrieben Die Unterführung unterhalb der Leitung, die den wurde.

Kollektor des Transistors 102 mit den Eingangs- Ein Vergleich der Arbeitscharakteristik und andeschaltkreisen verbindet, erfordert einen zusätzlichen 55 rer Daten des vorliegenden, integrierten Auswahl-Widerstand (nicht gezeigt), der keine nützliche Funk- und Treiberkreises mit einem bisher kommerziell tion hat. hergestellten Schaltkreis mit möglichst ähnlichen Da-

Den Anschlüssen 93 und 94 werden Lese- und ten wird in der nachfolgenden Tabelle gegeben. Die

Schreibtaktsignale zugeführt. Der Anschluß 93 ist zum Vergleich dienende, bekannte Schaltungsanord-

mit einem Emitter jedes der Transistoren 148 und 48 60 nung benutzt dabei getrennte Bauelemente als Trei-

verbunden. Der Anschluß 94 ist mit je einem Emitter bertransistoren, die durch Transformatoren angesteu-

der Transistoren 170 und 70 verbunden. Auf diese ert werden.

Weise ist der Anschluß 93 mit den Lasten und der Der integrierte Auswahl- und Treiberschaltkreis Anschluß 94 mit den Schaltern verbunden. Anschluß nach F i g. 5 enthält interne Entladewege für die Sta-95 ist mit je einem Emitter der Transistoren 148 und 65 peikapazität, wie bereits beschrieben wurde. Ein 170 verbunden, während der Anschluß 101 an je freier Stapel ist an die feste Spannung des Anschluseinen Emitter der Transistoren 48 und 70 ange- ses 99 mit einer Spannung von z.B. 14VoIt angeschlossen ist. schlossen.

Bekannte
Schaltungsanordnung

Erfindungsgemäße

Schaltungsanordnung

einer Einkristall-Auswahl- und

Treiberstufe

Schlechteste Anstiegszeit der X-Achse

Schlechteste Einschaltverzögerung

Schlechteste Abschaltverzögerung

Zwischenzyklus-Erholungszeit

Adressen-Eingangsbelastung (pro SK-Bit, Lastaufteilung angenommen)

Leistungsbedarf

Schlechteste Sättigungsspannung

Schlechteste Störungsunempfindlichkeit (bei einer Umgebungstemperatur von 60° C)

Maximale Spannung

Maximaler Strom

Tatsächlicher Raumbedarf

20 nsec

40 nsec

90 nsec

100 nsec

6 mA

1300 mW

1,1V

1,1V
30 V
400 mA
67 cm»

30 nsec (Schalter) 20 nsec (Last) 50 nsec (Last) 20 nsec (Streukapazität des Schalters)

6mA

50OmW

0,6 V

1,0 V 17 V
40OmA 10 cm³ (zwei flache Stapel)

Eines der größten Probleme in Speichermatrizen sind kapazitive Aufladungseffekte, wodurch die Geschwindigkeit begrenzt wird und der Leistungsbedarf steigt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Problem weniger kritisch, indem die Verbindungsleitungen kurz gehalten werden können und indem geeignete Erholungskreise vorgesehen sind. Außerdem ist die Arbeitsfolgesteuerung auf eine optimale Potentialerholung ausgerichtet.

In einem System, wie es in F i g. 6 gezeigt wird, werden die Potentiale der Y-Leitungen zum Teil durch Widerstände 66 (F i g. 3) wiederhergestellt, die den Lasttransistoren zugeordnet sind. Obwohl dies nicht gezeigt ist, haben die Lasttransistoren 27 und 31 der F i g. 2 je einen Widerstand, der zwischen dem entsprechenden Kollektor- und einem Referenzpotential geschaltet ist. Einer dieser Widerstände ist an das eine Ende jeder Y-Leitung angeschlossen, z.B. ist das eine Ende der Leitung 21 über eine der Dioden 26 an den Widerstand im Kollektorkreis des Transistors 27 angekoppelt, während das andere Ende der Leitung 21 direkt an den Widerstand des Kollektorkreises des Transistors 31 gekoppelt ist. In F i g. 3 ist zu sehen, daß die Versorgung dieser Widerstände mit Referenzspannung unter Steuerung durch die Spannung am Anschluß 41 erfolgt. Das Potential am Anschluß 41 liefert eine Vorspannung für den Transistor 62 im Stromkreis vom Widerstand 66 zum Anschluß 52. Wird eine Y-Leitung, z.B. die Leitung 21, in den gesperrten Zustand geschaltet, bevor irgendeine andere y-Leitung in den leitfähigen Zustand geschaltet wird, so steigt die Spannung am Anschluß 41 auf das Festhaltepotential der Begrenzerschaltung, wodurch der Transistor 62 in den leitenden Zustand gesteuert wird. Hierdurch wird ein Potentialerholungspfad für die Y-Leitungen zum Anschluß 52, der auf 14 Volt liegt, gebildet. Sobald eine der Leitungen in den leitenden Zustand geschaltet wird, bewirkt ein Spannungsabfall am Anschluß 41, daß der Erholungspfad abgeschaltet und damit die Leistungsaufnahme vermindert wird.

F i g. 6 zeigt den typischen Aufbau einer Speichermatrix gemäß der vorliegenden Erfindung. Die beschriebene Matrix hat eine Kapazität von achttausend Wörtern mit je vier Bits. Die Anzahl von Bits pro Wort kann durch Stapelung erhöht werden, s. hierzu Fig. 7. Die X-Leitungen dieser Anordnung haben zusätzliche Diodenmatrizen an jedem ihrer Enden. Aus diesem Grunde ist ein anderes Potentialerholungssystem für diese Leitungen erforderlich.

Die mit SID bezeichneten Blöcke, wie z. B. Block 200, werden nachfolgend als Treiberblöcke bezeich-,. net, und jeder dieser Blöcke enthält einen einzigen Einkristall-Auswahl- und Treiberkreis, wie er in F i g. 5 gezeigt ist. Die mit / bezeichneten Blöcke, wie z.B. der Block 201, werden nachfolgend als Entkopplungsblöcke bezeichnet, und jeder dieser Blöcke enthält einen Einkristall-Schaltkreis mit zwei Entkopplungsmatrizen, die je acht Dioden enthalten und durch den Block 28 in F i g. 2 dargestellt sind.

Die X-Leitungen werden durch eine einzelne Leitung 202 angedeutet, die in der Matrix in waagerechter Richtung verläuft und zurückkehrt. Auf diese Weise schneidet jede X-Leitung 202 jede F-Leitung zweimal. Die Y-Leitungen sind durch eine Leitung 203 angedeutet. An allen Kreuzungspunkten zwischen diesen Leitungen sind Speicherelemente vorgesehen. So sind z. B. zwei Speicherelemente 205 und 206 an Schnittpunkten zwischen den Leitungen 202 und 203 gezeigt.

Der Treiberblock 200 hat vier Ausgänge, die alle mit den Entkopplungsblöcken 201, 207, 208 und 210 verbunden sind. Diese Ausgänge sind in F i g. 5 als Ausgangsanschlüsse 96, 97, 98 und 100 gezeigt. Die Verbindungen zwischen den Blöcken erfolgen, wie in

F i g. 2 zwischen den Blöcken 30 und 28 gezeigt ist. Da an jedem der Ausgänge der Entkopplungsblöcke acht Entkopplungsleitungen verfügbar sind, bedient ein einziger Treiberblock 200 die Summe von 32 Z-Leitungen. Es wird bemerkt, daß die Eingangsleitungen aller Entkopplungsblöcke parallel an den Treiberblock 200 angeschlossen sind, daß aber die Ausgangsleitungen, je acht pro Entkopplungsblock, direkt in die Matrix führen, ohne an andere Entkopplungsblöcke angeschlossen zu sein. Jede X-Leitung führt nach dem zweifachen Durchlauf durch die Y-Leitungen zu einem anderen Treiberblock 211. Am Block 211 ist eine Entkopplung gegen gegenseitige Störungen der Lese- und Schreibvorgänge nicht erforderlich, so daß ein einziger Entkopplungsblock 212 benutzt wird, um die Verbindung von 32 Rückführleitungen zum Treiberblock 211 zu entkoppeln und um einen Teil der Matrixkapazität zum Reduzieren des Leistungsbedarfs beim Übergang abzutren-

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17 18

nen. Im Entkopplungsblock sind acht Entkopplungs- neut die F-Leitungen in allen sieben Ebenen und glieder mit je zwei Dioden pro Leitung. Es führen 32 führt mit ihrem anderen Ende 232 zu den X-Treiber-Leitungen in den Entkopplungsb'.ock 212 hinein, und kreisen auf der Karte 220 zurück,
vier Leitungen sind gemeinsam mit jedem Entkopp- Die integrierten F-Schaltkreise sind an den Ränlungsglied mit je zwei Dioden verbunden. Diese Ein- 5 dem der Matrixplatten der entsprechenden Ebenen richtung trennt beim Betrieb von irgendeiner Leitung befestigt und durch Punkte 233 und 235 angedeutet, drei Viertel der Matrixkapazität ab. Die sieben zu- Die X-Leitungen und andere Leitungen, die die versätzlichen Sätze von zweiunddreißig doppelten Lei- schiedenen Ebenen des Stapels miteinander verbintungen sind den beschriebenen ähnlich. den, bestehen vorzugsweise aus flexiblem Material,

Eine Beschreibung der F-Leitungen ist nicht erfor- io damit die Platten des Stapels auseinandergefaltet derlich, weil diese bereits in Verbindung mit der werden können, um an die Bauelemente der ver-F i g. 2 im einzelnen beschrieben wurden. F i g. 2 schiedenen Ebenen herankommen zu können,
zeigt die F-Leitungen für eine Ein-Bit-Matrix. Der Die beschriebenen Merkmale gelten für Speicher-Aufbau der Anordnung nach F i g. 2 ist in der F i g. 6 stapel verschiedener Größen und verschiedener viermal wiederholt, so daß sich eine Summe von 64 15 Wort-Bit-Aufteilung.

F-Leitungen ergibt. Das Produkt der F-Leitungen Bei der Stromversorgung mit dem Widerstand 36

mit jedem Querverlauf einer .X-Leitung in der Matrix und der Diode 40 (s. F i g. 2) war es bisher üblich, für

ergibt die Anzahl von Kreuzungspunkten, an denen jeden Treiberkreis je einen Widerstand vorzusehen,

magnetische Speicherelemente angeordnet sind. Die Bei der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, daß

in Fig. 6 gezeigte Matrix enthält 32 768 Speicherele- 20 mit dieser früheren Anordnung innerhalb der inte-

mente. Die Leseleitung jedes Speicherbit führt durch grierten Schaltkreise hohe Spannungen auftreten

jedes der Elemente des Datenbit und ist an einer konnten. Um dies zu verhindern, wurde eine Begren-

Ausgangsklemme angeschlossen, die die gelesene In- zungsdiode 40 vorgesehen. Eine solche Anordnung

formation an ein Datenregister weitergibt. Für jedes für jeden Treiberkreis führte zu einem erheblichen

Datenbit ist mindestens ein Lesedraht erforderlich. 25 Leistungsverlust durch die Begrenzungsglieder. Es

Hat jedes Wort vier Datenbits, so sind vier Lese- wurde dann gefunden, daß es möglich war, nicht nur

drähte und acht Leseausgangsanschlüsse erforder- den größten Teil dieses Leistungsverlustes zu vermei-

lich. In der Matrix, wie sie in F i g. 6 gezeigt ist, sind den, sondern auch die Anzahl der Bauelemente er-

für jedes Datenbit zwei Lesedrähte vorgesehen, so heblich zu reduzieren. Diese Möglichkeit ist gegeben,

daß sich 16 Ausgangsanschlüsse ergeben. 30 weil Speichermatrizen gewöhnlich durch Gruppen

Diese 32 768 Kerne können ohne weiteres auf gebildet werden, die derart miteinander verbunden einer einzigen Schaltungsplatte mit den Maßen sind, daß die Gruppen von Treiberkreisen und die 13 · 28 cm befestigt werden, wobei genügend Platz zugeordneten Matrixleitungen sich im Betrieb gegenzum Befestigen flacher Blöcke verbleibt, die die Ein- seitig ausschließen. Das heißt, daß jeweils nur eine kristall-Halbleiterschaltkreise S/D und / der F i g. 6 35 Leitung innerhalb einer Gruppe zu einem bestimmenthalten. Die Anzahl von Bits kann jedoch erheb- ten Zeitpunkt betätigt werden kann. Ein entsprelich erhöht werden, ohne daß weitere Z-Schreib- chendes Beispiel bildet das F-System der F i g. 6. Die kreise vorgesehen sind, indem zusätzliche Platten mit Y-Achse enthält vier Gruppen von je 18 Leitungen. Magnetkernmatrizen übereinandergestapelt werden, Jede dieser Gruppen ist in F i g. 2 im einzelnen ger wobei verschiedene Karten verschiedene Ebenen bil- 40 zeigt, und es ist zu sehen, daß die Leitungen derart den. miteinander verbunden sind, daß jeweils nur eine be-

F i g. 7 zeigt eine vorteilhafte Anordnung von tätigt sein kann.

Schaltungsplatten in mehreren Ebenen. Die integrier- Aus diesem Grunde wird in einer bevorzugten

ten Treiber- und Entkopplungskreise der X-Achse Ausführungsform ein Widerstand 36 und eine Diode

sind alle auf einer einzigen Platte des Stapels an- 45 40 für die Stromquelle aller Treiberkreise der

geordnet. Dies ist vorteilhaft, da die X-Treiberkreise Gruppe benutzt.

mehr Einkristall-Komponenten als die F-Treiber- Da es manchmal wünschenswert ist, das eine Ende kreise enthalten, und weil eine bessere Standardisie- einer Leitung kurzseitig vor oder nach dem anderen rung erhalten wird, wenn alle X-Kreise auf einer ge- Ende zu schalten, kann die gleiche Stromquelle nur trennten Platte angeordnet sind. Diese getrennte 5° für die Treiberkreise des einen Endes der Leitungen Platte für die X-Treiberstufen kann für Stapelungen einer Gruppe benutzt werden. Auf jeden Fall arbeitet mit verschiedenen Anzahlen von Ebenen ausgeführt eine Widerstands-Dioden-Kombination mit 16 Leiwerden. In F i g. 7 trägt eine Platte 220 des Stapels tungen zusammen. Bei einem normalen Speicherbedie integrierten Z-Schaltkreise, die durch Punkte 221 trieb für einen Rechner wird die eine oder andere auf der Oberfläche der Platte gezeigt sind. Diese 55 von sich gegenseitig ausschließenden Leitungen einer Punkte 221 stellen die 56 Einkristall-Halbleiter- Gruppe über einen wesentlichen Teil der Betriebszeit schaltkreise dar, die auf der Platte befestigt sind. Die angesteuert. Solange eine Leitung von einer gegebe-X-Leitung 222 ist in der gleichen Weise mit den nen Stromquelle angesteuert wird, ist die Spannung JJf-Treiber- und Entkopplungskreisen verbunden, die an dem entsprechenden Anschluß 41 niedriger als für die Leitung 202 in F i g. 6 gezeigt ist. Die Leitung 60 der Begrenzungspegel, so daß in dem Begrenzungsist zunächst mit einem Ende 223 an den Z-Treiber- glied keine Leistung verlorengeht. Auf diese Weise anschluß der Karte 220 verbunden und führt dann kann mit einer Anzahl sich gegenseitig ausschließendurch die F-Leitungen von sieben Ebenen der Ma- der Lastkreise, die an eine mit Begrenzung versehetrixplatten 225, 226, 227, 228, 229, 230 und 231. nen Stromquelle angeschlossen sind, die Begrenzung Auf der Platte 231 kehrt die Leitung 222 um, nach- 65 mit verhältnismäßig niedrigem Leistungsverlust vordem sie über diese Platte gelaufen ist, schneidet er- genommen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (24)

Patentansprüche:

1. Elektrische Schaltvorrichtung zum Betreiben einer merklich reaktanzbehafteten Last mit einem Schalttransistor, dessen steuerbarer Pfad entweder zwischen dem Quellen- oder dem Senkenanschluß einer elektrischen Energiequelle und der Last liegt und auf einem Steuerstrom hin durchgeschaltet wird und Strom aus der Energiequelle auf die Last schaltet, mit einem dem Schalttransistor vorgeschalteten Steuerkreis, der auf ein Signal hin den Steuerstrom an den Schalttransistor legt, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkreis (48, 49, 56 in Fig. 3; 70, 71, 78 in Fig. 4) einen weiteren Transistor (55 in Fig. 3; 80 in F i g. 4), über welchen der Steuerstrom auf den Schalttransistor (27 in Fig. 3; 25 in Fig. 4) geschaltet wird, aufweist, sowie einen spannungsansprechenden Kreis (41, 61, 62, 55 in F i g. 3; 41, 82, 80 in F i g. 4), der eine Spannung empfängt, die der über der Last (63) auftretenden entspricht und im stationären Zustand vor oder nach dem Aufschalten des Stromes auf die Last nicht leitet, aber während des Auftretens der Einschalt-Übergangsspannung an der Last beim Aufschalten des Stromes auf dieselbe leitet und dann dem weiteren Transistor (55, 80) Strom zuführt, der hierdurch den über den Schalttransistor gelieferten Treibstrom während des Übergangszustandes erhöht.

2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingang des Steuerkreises (48, 49, 56 in Fig. 3; 70, 71, 78 in Fig. 4) ein UND-Gatter mit einem Mehremitter-Transistör (48 in Fig. 3; 70 in Fig. 4) liegt, dessen Emitter die Eingänge des Gatters bilden und dessen Kollektor den Schalttransistor (27 in F i g. 3; 25 in F i g. 4) treibt.

3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter des weiteren Transistors (80 in Fig.4) an der Basis des Schalttransistors (25) liegt, seine Basis ein vom Eingangssignal hergeleitetes Signal empfängt und sein Kollektor derart in den spannungsansprechenden Kreis (41, 82) geschaltet ist, daß sein Stromfluß zum Emitter während eines Einschalt-Überganges an der Last (63) ansteigt.

4. Elektrische Schaltung mit einer Schaltvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibanschluß der elektrischen Quelle (37 in F i g. 3) über einen strombegrenzenden Widerstand (36) auf die Last schaltbar ist.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Quelle (37) einen dritten Anschluß (39) hat, dessen Potential zwischen dem der beiden anderen liegt, und daß zwischen diesen und den Treibanschluß (41) der Last (63) eine Diode (40) geschaltet ist, deren Polung eine Festhaltefunktion ergibt, wodurch die am Treibanschluß der Last maximal auftretende Spannung auf die Spannung an dem dritten Anschluß begrenzt ist.

6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Anschluß (39) der Quelle (37) den Steuerkreis (48, 49, 56 in F i g. 3; 70, 71, 78 in F i g. 4) der Schaltvorrichtung versorst und den Steuerstrom für den Schalttransistor (27; 25) liefert.

7. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an einem oder beiden Anschlüssen der Last (63) ein oder mehrere Schaltvorrichtungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in Parallelschaltung liegen.

8. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Last ein Koordinatenleiter einer Speichermatrix ist (21 in F ig. 2).

9. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihenschaltung aus zwei Widerständen (65, 66 in F i g. 3) und der Basis-Emitter-Strecke eines zweiten Schalttransistors (62) von dem Schaltpunkt (41 in Fig. 3), an welchen der Treibanschluß der Last gelegt ist, zu deren Senkenanschluß geschaltet ist.

10. Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß diese Reihenschaltung auch noch eine Diode (67 in Fig. 3) umfaßt, deren Kathode dem Senkenanschluß der Last zugekehrt ist.

11. Schaltung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der mit seiner Basis-Emitter-Strecke in die Reihenschaltung einbezogene zweite Schalttransistor (62) Bestandteil einer Anordnung zur automatischen Steigerung des Treibstromes des ersten Schalttransistors (27) während der Einschalt-Übergänge ist und mit seinem Kollektor an der Energiequelle liegt.

12. Schaltung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Widerstandspfad (66) der Reihenschaltung und die elektrische Energiequelle eine weitere Diode (68) geschaltet und derart gepolt ist, daß sie Strom zur Quelle hin leitet.

13. Schaltung nach Anspruch 4, bei welcher der Schalttransistor (25 in Fig. 4) am Treibanschluß der Last angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß von seinem Kollektor eine Diode (82 in Fig. 4) zum Kollektor des weiteren Transistors (80) geschaltet und diesem mit ihrer Kathode zugekehrt ist.

14. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Transistor (78 in Fig.4) vorgesehen ist, dessen Basis ein Steuersignal empfängt und dessen Emitter an der Basis des weiteren Transistors (80 in F i g. 4) liegt und diesen ansteuert, und daß ein vierter Transistor (83) vorgesehen ist, dessen Basis an der Basis des Schalttransistors (25) liegt und dessen Emitter ebenfalls das Steuersignal empfängt.

15. Schaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des dritten Transistors (78 in F i g. 4) mit dem Kollektor des weiteren Transistors (80) verbunden ist.

16. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalttransistor (27 in F i g. 3; 25 in F i g. 4) der Schaltvorrichtung gemeinsam mit dem Steuerkreis auf einem monolithischen Halbleiterblock aufgebaut ist.

17. Schaltung nach Anspruch 16, bei welcher die Schaltvorrichtung am Senkenanschluß der Last liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Sen-

kenanschluß an dem Substrat des Halbleiter- sehe Schaltvorrichtung zum Betreiben einer merklich

blocks angeschlossen ist, welches ein allen reaktanzbehafteten Last mit einem Schalttransistor,

Schaltkreisen des Blocks gemeinsames Bezugspo- dessen steuerbarer Pfad entweder zwischen dem

tential bildet. Quellen- oder dem Senkenanschluß einer elektri-

18. Schaltung nach Anspruch 2 und Anspruch 5 sehen Energiequelle und der Last liegt und auf einen 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstrom hin durchgeschaltet wird und Strom aus Mehremitter-Transistor (148, 170, 48, 70 in der Energiequelle auf die Last schaltet, mit einem F i g. 5) mit wenigstens drei Emittern versehen ist dem Schalttransistor vorgeschalteten Steuerkreis, der und daß ein Emitter eines jeden dieser Transisto- auf ein Signal hin den Steuerstrom an den Schalttranren ein Eingangssignal von einem weiteren Mehr- io sistor legt.

emitter-Transistor (102 in Fig. 5) empfängt, der Die beiden wichtigsten Kriterien für eine Rechenan-

als Gatter für Eingangssignale fungiert, daß die lage sind Geschwindigkeit und Flexibilität. Die Flexi-

anderen Emitter, die separaten Schaltkreisen zu- bilität wird hauptsächlich von den Steuereinrichtungeordnet sind, derart verknüpft sind, daß jeder gen oder Programmiereinrichtungen bestimmt und Mehremitter-Transistor (148, 170, 48, 70) mit 15 hängt zum Teil auch von der Speicherkapazität ab.

zwei anderen Mehremitter-Transistoren verbun- Die Geschwindigkeit hängt im wesentlichen von der

den ist, und daß diese Verbindungsleitungen mit Zugriffsgeschwindigkeit zum Speicher ab.

je einem Eingangsanschluß (93, 94, 95) verbun- Jede dieser beiden erwähnten Eigenschaften kann

den sind. auf die einzelnen, begrenzenden Faktoren, wie z. B.

19. Schaltung nach Anspruch 7 und 8, dadurch so Kosten, Raumbedarf, Zuverlässigkeit, Leistungsbegekennzeichnet, daß die Koordinatenleiter (21 in darf usw. untersucht werden. Da ein Speicher mit F i g. 2) an einem Ende zu Vierergruppen zusam- schnellem Zugriff das Haupterfordernis einer Remengefaßt sind und hier über zwei separate chenanlage ist, ergibt sich die folgende Betrachtung Schaltvorrichtungen (33, 31 in F i g. 2) sowohl des Standes der Technik. Magnetische Speicher haauf den Treib- als auch auf den Senkenanschluß 25 ben sich bisher hauptsächlich durchgesetzt. Magneteiner elektrischen Energiequelle (37) schaltbar speicher können z.B. Magnetkerne, magnetische sind, während sie am anderen Ende einer ande- Filme, beschichtete Drähte, beschichtete Stangen und ren Vierergruppe zugeordnet sind und über ein andere magnetische Speichermedien, die sich für Da-Trenn-Netzwerk (28) mittels entsprechender tenspeicherung eignen, sein. Das magnetische Me-Schaltvorrichtungen (25, 27) auf den Treib- oder 30 dium besteht aus kleinen, auswählbaren Elementen Senkenanschluß der Quelle schaltbar sind. mit einer Magnetisierungskurve in Form einer Hyste-

20. Schaltung nach Anspruch 19, dadurch ge- reseschleife, die sich für Schaltzwecke eignet. Obkennzeichnet, daß die Koordinatenleiter inner- wohl die Träger von magnetischen Matrizen bisher halb des Trenn-Netzwerks (28 in Fig. 2) über noch nicht genormt wurden, wäre dieses mehr oder den Verknüpfungspunkt einer Reihenschaltung 35 weniger schon möglich. Bisher wurde die Ansteuevon je zwei Dioden (23, 26) aufgeschaltet sind rung durch getrennte Einrichtungen vorgenommen, und daß die Reihenschaltung zwischen die zum die durch Drähte angeschlossen waren.

Treib- und die zum Senkenanschluß der Quelle Ein Nachteil dieser Bauart besteht darin, daß die

führenden Schaltvorrichtungen gelegt ist. von einer magnetischen Speichermatrix kommenden

21. Schaltung nach Anspruch 20, dadurch ge- 40 Leitungen in sehr großer Anzahl vorliegen. Diese kennzeichnet, daß das Trenn-Netzwerk (28) auf Leitungen führen zu Auswahl- und Treiberstufen, die einem monolithischen Halbleiterblock aufgebaut die Lese- und Schreibströme für das ausgewählte ist. Speicherelement liefern. Wegen der erforderlichen

22. Schaltung nach einem der Ansprüche 19 großen Leitungslängen mit Streukapazitäten und bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Koordi- 45 Streuinduktivitäten sowie wegen der Induktivitäten natenleiter der Matrix, die zugeordneten und Steuererfordernisse der Speicherelemente war es Speicherelemente und die zugeordneten Halb- bisher zum Erzeugen der erforderlichen Steuerleileiterblöcke auf einer Leiterplatte (F i g. 7) an- stung erforderlich, eine große Anzahl von diskreten geordnet sind. Schaltungselementen vorzusehen. Der Ausdruck

23. Schaltung nach Anspruch 22, dadurch ge- 50 »diskrete Bauelemente« wird benutzt, um z. B. Trankennzeichnet, daß die Trenn-Netzwerke paar- sistoren, Transformatoren, Kondensatoren usw. zu weise auf den monolithischen Halbleiterblöcken kennzeichnen, die für sich einzelne Bauelemente bilaufgebaut sind. den; im Gegensatz zu integrierten Schaltungen in

24. Schaltung nach Anspruch 22 oder 23, da- Form von Einkristall-Halbleiterschaltkreisen. Ein indurch gekennzeichnet, daß mehrere Leiterplatten 55 tegriertes Einkristall-Halbschalterelement oder Einvorgesehen sind, deren jede eine Speichermatrix kristall-Schaltelement kennzeichnet eine bekannte enthält und daß die in einer. Achse der Platten Bauart, in der eine Mehrzahl von elektronischen orientierten Leiter, die als Bitpositionen dienen, Schaltkreiselementen einschließlich der Zwischenverparallel betrieben werden (F i g. 7). bindungen auf einem einzigen Halbleiterblock in

60 Form eines Einkristalls aufgebracht sind. Normaler-

weise besteht ein solcher Halbleiterblock aus Silizium mit einer Fläche von 1 bis 10 mm², auf dem

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische durch Diffusion und Aufdampfung Schaltkreise auf-Schaltvorrichtung zum Betreiben einer merklich gebracht sind.

reaktanzbehafteten Last, wie sie beispielsweise in 65 Die Benutzung von diskreten Bauelementen führt magnetischen Speicheranordnungen gegeben ist, die zu Raum- und Unterbringungsproblemen, wodurch

in Rechenanlagen Verwendung finden. es schwierig ist, Treiber- und Auswahlschaltkreise je-

Die Erfindung betrifft insbesondere eine elektri- weils zu Einheiten zusammenzufassen und der ent-