DE1537469C - Parametronanordnung zur Ausfuhrung logischer Operationen und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Parametronanordnung zur Ausführung logischer Operationen unter Steuerung durch aufeinanderfolgende Taktimpulse mit einer Vielzahl von Parametronelementen, deren mittels ihrer Streukapazitäten abgestimmte Schwingspulen auf parallel angeordneten, ferromagnetisch ummantelten Drähten in Form einer räumlichen Matrix verteilt sind, mit Kopplungskreisen zwischen verschiedenen Parametronelementen in Form spiralförmiger Ausgangswicklungen und aus einer Windung bestehender Eingangswicklungen, die auf gedruckten Schaltungsplatten ausgebildet sind, welche in festen Abständen senkrecht zu den Schwingspulen angeordnet und mit Löchern für den Durchgang der Kerndrähte durch die Kopplungswicklungen versehen sind, und ferromagnetischen Abschirmplatten an den Enden der Schwingspulen, die mit Löchern versehen sind, deren Durchmesser ausreicht, um den Kerndraht durchzulassen und die Räume oberhalb und unterhalb der Abschirmplatten magnetisch zu entkoppeln.

Diese bekannte Parametronanordnung bildet eine logische Schaltung aus räumlich verteilten Parametronelementen, die in Form einer kubischen Matrix angeordnet sind. Die Anregung der Parametronelemente erfolgt durch Taktimpulse, vorzugsweise nach dem Dreitaktverfahren.

Da bei der bekannten Anordnung die Kopplungskreise auf den erwähnten gedruckten Schaltungsplatten im wesentlichen auf eine Ebene beschränkt sind, ist die Kopplung senkrecht dazu, d. h. in Achsenrichtung der Kerndrähte, schwierig durchzuführen. Ferner ist die Lage der Ausgangswicklungen relativ zu den Schwingspulen sehr kritisch, und schon geringe Abweichungen von der optimalen Lage führen zu einer erheblichen Verringerung der Kopplungsenergie. Für die Eingangswicklungen gilt dasselbe.

Werden die soeben beschriebenen Kopplungskreise mit bekannten Kopplungstransformatoren unter Verwendung von Ferritstäben oder in der ebenfalls bekannten Ausbildung nach F i g. 4 verwendet, um die Steuerimpulse einzuspeisen, so muß ferner, um einen ausreichenden Kopplungskoeffizienten für eine zuverlässige Phasensteuerung zu erzielen, die Mitte jeder Spiralwicklung so nahe wie möglich an der betreffenden Schwingspule sein, und es sind zahlreiche Windungen erforderlich, so daß der Durchmesser der Spiralwicklung recht groß wird und der Abstand zwischen den einzelnen Kerndrähten nicht unter eine gewisse Größe herabgedrückt werden kann.

Die Erfindung hat die Aufgabe, die erwähnten Schwierigkeiten zu überwinden, also insbesondere eine Kopplung in Achsenrichtung der Schwingspulen zu ermöglichen, die gegenseitige Entkopplung der auf dem gleichen Kern sitzenden Parametronelemente zu verbessern sowie die Lage der Kopplungswicklungen weniger kritisch zu machen und den Durchmesser und die Windungszahl der Ausgangswicklungen der einzelnen Elemente zu verringern.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in der Reihenfolge der Taktimpulse aufeinanderfolgende Parametronelemente gegeneinander um einen ganzzahligen Bruchteil ihrer Elementarlänge in Achsenrichtung des ferromagnetischen Kerndrahtes versetzt sind, daß die Abschirmplatten elektrisch leitend sind und neben den kleinen Entkopplungslöchern weitere Löcher von solchem Durchmesser aufweisen, daß sich längs einer durch ein solches Loch hindurchgehenden Schwingspule mindestens zwei unabhängige Stellen ergeben, an welchen der Kopplungskoeffizient einer dort angebrachten Kopplungswicklung mit der Schwingspule den gleichen Wert annimmt, und daß die Abschirmplatten und eine oder mehrere Schaltungsplatten miteinander abwechseln und die Kerndrähte mit den Schwingspulen die fluchtenden Löcher in den Schaltungsplatten und den Abschirmplatten derart durchsetzen, daß jeweils ein kleines Loch zwischen zwei aufeinanderfolgende Schwingspulen auf dem gleichen Kerndraht und ein großes Loch in die Mitte jeder Schwingspule zu liegen kommt sowie die Eingangswicklungen und die spiralförmigen Ausgangswicklungen auf den Schaltungsplatten an den Stellen gleich großer Kopplungskoeffizienten oberhalb und unterhalb der Mitte der zugeordneten Schwingspulen angeordnet sind.

Dadurch, daß die Schwingspulen verschiedener Parametronelemente gegeneinander um einen ganzzahligen Bruchteil ihrer Elementarlänge versetzt sind und daß die ferromagnetischen Abschirmplatten elektrisch leitend ausgebildet sind, können letztere je nach ihrer Lage relativ zu den Parametronelementen abwechselnd als Abschirmungen und als Kurzschlußringe wirken. Besondere Kurzschlußringe zur Verringerung des Streuflusses mit der Schwingfrequenz sind also im Gegensatz zu der Vorveröffentlichung nicht mehr erforderlich.

Die Erfindung wird nunmehr an Hand der Zeichnung erläutert. Hierin zeigt

Fig. 1 das Kopplungsschema der Parametrons nach dem Dreitaktverfahren,

F i g. 2 den Verlauf des Kopplungskoeffizienten bei der bekannten Parametronanordnung,

F i g. 3 die Ausgangs- und Eingangsspulen eines Kopplungskreises,

F i g. 4 die grundsätzliche Ausführung einer bekannten Parametronanordnung;

F i g. 5 und 6 zeigen den Verlauf des Kopplungskoeffizienten bei Anwendung von Kurzschlußringen;

F i g. 7 A zeigt die Beziehung zwischen Ausgangsspule und Kurzschlußring,

Fig. 7B den Verlauf des Kopplungskoeffizienten für den Fall der Fig. 7 A,

F i g. 8 A einen Schnitt in Achsenrichtung der erfindungsgemäßen Parametronanordnung zur Darstellung der relativen Lage der magnetischen Abschirmplatten und der gedruckten Schaltungsplatten, Fig. 8B eine Draufsicht auf eine Abschirmplatte;

F i g. 9 und 10 zeigen Schnittdarstellungen einer Anordnung gemäß der Erfindung;

Fig. 11 zeigt eine Schrägansicht der einzelnen Schichten während des erfindungsgemäßen Zusammenbaus einer Parametronanordnung,

Fig. 12 eine Schrägansicht einer fertigen Anordnung gemäß der Erfindung,

Fig. 13 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 14 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 15 eine Prametronanordnung,

Fig. 16A eine Anordnung mit Abschirmring,

F i g. 16 B den entsprechenden Verlauf des Kopplungskoeffizienten,

Fig. 17A den Verlauf des Kopplungskoeffizienten für die Anordnung der Ausgangsspulen nach Fig.l7B,

5 6

Fig. 18 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Er- Wie Fig. 2 zeigt, ändert sich der Kopplungs-

findung, koeffizient zwischen Spiralwicklung und Schwing-

Fig. 19A eine weitere Ausführungsform der Er- spule bei Verschiebung in Achsenrichtung der

findung und letzteren. Da aber die Spiralwicklung nahezu kurz-

Fig. 19B ein Schrägbild eines hierbei ver- 5 geschlossen ist, wirkt sie gleichzeitig als Kurzschlußwendeten gespaltenen Leiters, ring, weshalb die tatsächliche Kopplungskurve am

F i g. 20 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Er- Scheitel abgeflacht wird, wie F i g. 5 zeigt. Die gleiche

findung, Kurve stellt auch die Änderung des Kopplungs-

F i g. 21 ein Ersatzschaltbild hierzu. koeffizienten der Eingangsspule und der Schwing-

Fig. 1 zeigt die bei Parametronanordnungen zur io spule bei einer gegenseitigen Verschiebung derselben Ausführung logischer Operationen angewandte für festgehaltene Spiralwicklungen dar. Wenn in grundsätzliche Kopplungsart. Auf die ferro- diesem Falle auch die Spiralwicklung vertikal vermagnetischen Kerndrähte 1 sind Schwingspulen 2 schoben wird, ergibt sich die Kurvenschar nach aufgewickelt, die über Eingangswicklungen (Kopp- F i g. 6. Da in diesem Falle eine Ausgangswicklung lungsschleifen) 3, 3' und 3" und spiralförmige Aus- 15 vom vorhergehenden Takt, welche die Kopplungsgangswicklungen 4 miteinander verbunden sind. Die schleife nahezu unbelastet läßt, mit der betrachteten Kopplungskreise sind auf gedruckten Schaltungs- Eingangsspule verbunden ist, kann die Änderung platten 5 ausgebildet. dieser Kurvenschar durch die Einschaltung der Ein-

Fig. 2 zeigt die Änderung des Kopplungs- gangsspule vernachlässigt werden. Wenn nun die koeffizienten der spiralförmigen Ausgangsspule mit 20 Schwankung des Kopplungskoeffizienten auf einen der axialen Lage hinsichtlich der Schwingspule. Wie bestimmten Bereich beschränkt werden soll (in Anman sieht, tritt der maximale Kopplungskoeffizient betracht der Mehrheitslogik soll die Schwankungsin der Mitte der Wicklungslänge auf. Der zulässige breite möglichst gering sein), wird der Bereich, in Bereich für Lageabweichungen der Kopplungsspule dem die Kopplungsspule angebracht werden muß, von der Mittellage ist schraffiert. Dasselbe gilt auch 25 durch die gestrichelten Linien in F i g. 5 begrenzt,
für die Eingangsspule. Alle gedruckten Schaltungs- Durch Verwendung eines Kurzschlußringes passenbretter müssen also in diesem Bereich angeordnet der Größe in der Mittellage der Schwingspule ist es sein. Die auf einer Schaltungsplatte ausgebildete möglich, zwei verschiedene, voneinander entfernte Spiralwicklung 4 umgibt die Schwingspule 2 kon- Lagen der Kopplungsspule für den gleichen Koppzentrisch. Der von der Schwingspule übertragene 30 lungskoeffizienten unabhängig voneinander zu erMagnetfluß hat eine Dichte, die mindestens eine zielen, ohne den Absolutwert des Kopplungs-Zehnerpotenz höher als bei den obenerwähnten koeffizienten für die Spiralwicklung zu verschlechtern. Kopplungstransformatoren ist. Deshalb kann im Ferner können offenbar drei verschiedene solcher Gegensatz zu der axialen Anordnung des Kopplungs- Stellungen durch Verwendung zweier Kurzschlußtransformators die Spirale eine ziemlich große Mittel- 35 ringe erzeugt werden usw.

öffnung haben und eine verhältnismäßig kleine F i g. 7 A zeigt die Anordnung eines solchen Kurz-

Windungszahl besitzen. Da ferner die Ausgangs- schlußringes 6 symmetrisch zu der Schwingspule 2.

wicklung nahezu kurzgeschlossen ist, wirkt sie Dadurch ist es möglich, eine Spiralwicklung 4 und

auch als Abschirmring, der eine Undefinierte und mehrere Kopplungsschleifen 3, 3', 3" in den Maxima

unerwünschte Kopplung zwischen benachbarten 40 des Kopplungskoeffizienten unterzubringen. Der

Elementen verhindert. axiale Verlauf des Kopplungskoeffizienten ergibt sich

In Fig. 3 sind zwei Kopplungskreise auf der aus Fig. 7B. Hier sind die beiden Kopplungs-

Vorder- und Rückseite eines gedruckten Schalt- bereiche A und B eingezeichnet. Ferner sind in Höhe

brettes dargestellt. Die beiden Spiralwicklungen auf der Wicklungsenden der Schwingspule 2 ferro-

der Vorder- und Rückseite sind mit 4 und 4' be- 45 magnetische Abschirmplatten 7, z. B. aus Permalloy,

zeichnet. 6 und 6' sind Löcher des Schaltungsbrettes, angeordnet. Der Kerndraht 1 geht hierbei durch

durch welche die Wicklungen auf den beiden Seiten Löcher 8 in den Abschirmplatten 7. Mittels der Ab-

desselben in Verbindung miteinander stehen. Der schirmplatten kann der Eisenweg des magnetischen

von den beiden gleichsinnig angeordneten Spiral- Flusses durch die Schwingspule besser ausgeglichen

wicklungen abgegebene Ausgangsstrom fließt über 50 werden, und der Lagenbereich mit der gleichen

mehrere Eingangsspulen 3, die in Reihe geschaltet Kopplung kann weiter verbreitert werden,

sind, und der Stromkreis ist über das Loch 6' ge- Ist die Abschirmplatte 7 leitend ausgebildet, so

schlossen. Da der Kopplungskreis mit der erwähnten wird es möglich, den Abstand zwischen den Schwing?

Spiralwicklung 4 auf die Ebene der Schaltungs- spulen auf dem gleichen Kerndraht zu verringern,

platte 5, an welcher sich die Spiralwicklungen 4 55 weil die gegenseitige Induktion zwischen benach-

und 4' befinden, beschränkt ist, wird eine Kopplung ' harten Parametrons in Achsenrichtung weitgehend

in Vertikalrichtung, d. h. in Achsenrichtung der unterbunden wird. Dadurch kann die Packungsdichte

Schwingspulen, nur durch Verwendung einer Viel- in Vertikairichtung der Matrix stark erhöht werden,

zahl von Schaltungsplatten möglich. Deshalb sind Die auf einem Kerndraht sitzenden Parametrons

nachstehend Mittel beschrieben, um den gleichen 60 gemäß F i g. 7 werden im gleichen Takt erregt. LTm

Ausgangsstrom von mehreren in Vertikairichtung ge- für benachbarte, zueinander parallele Parametrpns

trennten Stellungen abnehmen zu können, indem die die gewünschte Taktverschiebung zu erreichen, wer-

Schwingspulen auf den verschiedenen Kerndrähten den die Schwingspulen in Vertikalrichtung gegen-

gegeneinander in Vertikalrichtung entsprechend der einander versetzt, beispielsweise um den halben AbV

Taktfolge der Erregung versetzt sind. 65 stand P in Achsenrichtung, wie F i g. 8 zeigt.

Die Kopplungsbeziehung zwischen der Schwing- In F i g. 8 A sind die den einzelnen Takten zugespule und der Spiralwicklung wird nun im einzelnen ordneten Parametronanordnungen mit I, II und III

erläutert. bezeichnet. Die ferromagnetischen Abschirmplatten 7

sind gemäß Fig. 8B abwechselnd mit großen Löchern 9 und kleinen Löchern 10 versehen. Die Kerndrähte 1 gehen durch die Mittelpunkte der einzelnen Löcher. Die durch die Abschirmplatten abgeteilten Räume sind jeweils halb so lang wie ein '5 elementares Parametron, und benachbarte Elemente sind immer um ihre halbe Länge gegeneinander versetzt. Die großen Löcher 9 kommen in die Mitte der einzelnen Schwingspulen zu liegen und bilden jeweils Kurzschlußringe in der Art der F i g. 7. Die Ausgangswicklungen, die Eingangswicklungen und die Schaltungsplatten 5, auf denen sie ausgebildet sind, befinden sich jeweils in der Mitte zwischen zwei magnetischen Abschirmplatten und sind mit gestrichelten Linien angedeutet.

Die Abschirmplatten, die zur Trennung der Elemente für den ersten Takt in Vertikalrichtung dienen, stellen also gleichzeitig die Kurzschlußringe für den zweiten Takt bereit und sind deshalb technisch einfacher und wirtschaftlich billiger als nicht- ao leitende Abschirmplatten. Wenn die Abschirmplatten elektrisch leitend sind, können sie außerdem die Anj' Ordnung gegen äußere Magnetfelder abschirmen. Die Abschirmplatten haben die gleichen Abmessungen und können ausgestanzt sein. Beim Zusammenbau werden sie so angeordnet, daß große und kleine Löcher sich jeweils abwechseln.

Die von den leitenden magnetischen Abschirmplatten gebildeten Kurzschlußringe haben nicht nur die Kurzschlußwirkung, sondern bewirken auch, daß der magnetische Fluß sich auf dem Umfang des Ringes konzentriert, wodurch die magnetischen Flüsse im oberen und unteren Bereich abgeglichen werden und ein gleichmäßigerer Kopplungsgrad in den beiden Kopplungsbereichen A und JB der F i g. 7 erzielt wird.

F i g. 9 zeigt im Schnitt ein Ausführungsbeispiel einer solchen Anordnung. Fig. 10 ist ein Ausschnitt des gleichen Ausführungsbeispiels. Zur Herstellung wird ein ferromagnetisch ummantelter Draht durch elektrischen Niederschlag von Nickel-Permalloy in einer Dicke von etwa 1,1 μ auf einem Kupferdraht

11 mit einem Durchmesser von 0,5 mm hergestellt. Λ Ein solcher Draht wird in einen Zelluloidschlauch

12 mit einem Außendurchmesser von 1,1 mm und einem Innendurchmesser von 0,7 mm eingeführt. Darauf wird ein Kupferdraht mit einem Durchmesser von 0,038 mm eng aufgewickelt, und zwar in drei Lagen 13 von je 250 Windungen. Die Wicklungslänge beträgt 11,5 mm. Eine Abschirmplatte 14 aus Nickel-Permalloy mit einer Dicke von 0,1 mm wird in einer Entfernung von etwa 1 mm von jedem Ende der Wicklung angeordnet. Die Elementarlänge P in Vertikalrichtung (Achsenrichtung) beträgt 13,5 mm, und der Durchmesser des Loches in der Abschirmplatte 14 ist 2,0 mm. Eine weitere Platte aus Nickel-Permalloy mit einer Dicke von 0,1 mm und mit Löchern der lichten Weite 6,0 mm wird in der Mitte der Schwingspule so angeordnet, daß sie als Kurzschlußring wirkt. Diese Abschirmplatte hat für die Elemente der nächsten Taktstufe Löcher mit einem Durchmesser von 2,0 mm und wirkt für diese Stufe als magnetische Abschirmplatte in Vertikalrichtung, da die Elemente dieser Stufe um die halbe Elementarlänge gegen die erste Stufe versetzt sind. Gedruckte Schaltungsplatten 16 mit einer Dicke von 0,45 mm, auf denen die Ausgangs- und Eingangswicklungen ausgebildet sind, werden in der Mitte zwischen den Permalloyplatten 14 und 15 angeordnet. Eine Phenolharzplatte 17 mit einer Dicke von etwa 3,2 mm dient als Abstandshalter 17 beiderseits der Schaltungsplatten 16.

Jede Schaltungsplatte ist eine einzelne auf beiden Seiten bedruckte Platte. Die Dicke der Kupferfolie beträgt 35 μ. Die Dicke der Grundplatte ist 0,4 mm. Die Spiralwicklungen haben einen Innendurchmesser von 2 mm und einen Außendurchmesser von 8 mm und besitzen 15 Windungen auf jeder Oberfläche der Schaltungsplatte. Die oberen und unteren Wicklungen sind über die Löcher nahe ihrer Mitte miteinander verbunden. Eine Kopplungsschleife mit einer Breite von 0,3 mm bildet die Eingangsspule für das Element der nächsten Taktstufe. Diese Kopplungsschleife geht ebenfalls durch ein Loch hindurch, um einen geschlossenen Stromkreis für die Spiralwicklung zu bilden.

Der ferromagnetisch ummantelte Kerndraht 11 wird mit einem Erregerstrom gespeist, der aus einem Gleichstrom von 300 mA mit überlagertem Hochfrequenzstrom von 200 mA effektiv und einer Frequenz von 2 MHz besteht, wenn der betreffende Takt auftritt. In diesem Falle ist die Kopplungsdämpfung zwischen axial benachbarten Elementen etwa 30 db, und der statische Kopplungskoeffizient zwischen den benachbarten Elementen in Achsenrichtung beträgt etwa 40 db. Die Kerndrähte sind in Form einer Matrix mit Abständen von 10 mm angeordnet. In einem Quader von 100 X 130 X 135 mm befinden sich 1300 Elemente einschließlich der Kopplungskreise. Für die Eingabe- und Ausgabeelemente und die Prüfelemente im Hauptkreis sind spezielle Spiralwicklungen entsprechend den jeweiligen Aufgaben übereinandergeschichtet und am äußeren Rand der ganzen Anordnung mit 1,6 mm dicken gedruckten Schaltungsplatten abgeschlossen, so daß der ganze Block in entsprechende Klemmhalterungen eingesetzt werden kann.

Ein Verfahren zur Herstellung dieser Parametronanordnung wird nachstehend an Hand der Fig. 11 erläutert.

In eine feste Grundplatte 18 werden Führungsstäbe 19- gesteckt und darauf eine Permalloyplatte 14, eine Zwischenplatte 17, gedruckte Schaltungsplatten 16, eine Zwischenplatte 17, eine Permalloyplatte 15, eine Zwischenplatte 17, gedruckte Schaltungsplatten 16, eine Zwischenplatte 17 und eine Permalloyplatte 14 in dieser Reihenfolge aufgefädelt. Darauf kommt eine Deckplatte gleicher Art wie die Grundplatte 18. Der ganze Stapel wird nun kräftig zusammengedrückt und so weit erwärmt, daß ein thermoplastischer Klebstoff, der vorher auf alle Oberflächen der gestapelten Platten aufgetragen wurde, in die Zwischenräume und Ritzen eindringen kann. Dann wird der Stapel allmählich abgekühlt und als zusammenhängender Block 20-^4 aus der Presse gezogen. Nach dem Entfernen der Deckplatten und der Führungsstäbe 19 werden Zelluloidschläuche, auf welche die Schwingspulen gewickelt sind, in die betreffenden Löcher eingezogen, und eine Klemmenplatte 20-B für den Erregungsstromkreis, die als gedruckte Schaltungsplatte ausgeführt ist, wird auf dem Block 20-^4 befestigt. Die Klemmen der Endplatte werden mit den Enden der ferromagnetischen Kerndrähte verbunden, und schließlich wird das Ganze mit einem Isoliermittel vergossen.

Wenn die gedruckte Schaltungsplatte für den

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Kopplungskreis im oberen oder unteren Kopplungsbereich einer Parametronspule aus zwei gedruckten Schaltungen mit genau gleichem Muster und halber Dicke besteht, ist der Kopplungskoeffizient zwischen den jeweiligen Elementen genau der gleiche, und deshalb werden die elektrischen Eigenschaften nicht beeinträchtigt. Selbst wenn der eine dieser beiden Kopplungskreise eine Unterbrechung erleidet, arbeitet der andere Kopplungskreis weiter, wodurch die Zuverlässigkeit der Anordnung außerordentlich hoch ist.

Wie erwähnt, können erfindungsgemäß alle Elementarparametrons in vertikaler und horizontaler Richtung ohne Verdrahtung oder eine Spezialkopplungsmethode zwischen den verschiedenen Ebenen mittels normaler gedruckter Schaltungsplatten gekoppelt werden. Deshalb können sämtliche Schaltungselemente der Matrix in einem einzigen Block enthalten sein. Ferner ist die Anordnung vollständig gekapselt, weshalb sie eine lange Lebensdauer und eine hohe Zuverlässigkeit hat. Da innerhalb des Blocks keinerlei Anschlüsse hergestellt werden müssen, ist eine sehr billige Massenproduktion ohne die Möglichkeit von Verdrahtungsfehlern möglich. Ferner beträgt schon in dem erwähnten Beispiel der erforderliche Platz für ein Element nur 1,35 cm³. Wenn Kerne mit hoher Erregungsfrequenz und kurze Schwingspulen verwendet werden und auch dünnere ummantelte Drähte eingesetzt werden, so lassen sich der Abstand zwischen den Kernen und der Abstand zwischen den Elementen in Achsenrichtung der. Kerne noch weiter verringern.

Beträgt z. B. die Elementarlänge der Parametrons

4 mm und der Abstand der einzelnen Kerndrähte

5 mm und haben die Kerndrähte einen Durchmesser von 0,1 mm, wobei eine Anfachungsfrequenz von 30 MHz verwendet wird, so benötigt jedes Element nur 0,1 cm³, und es lassen sich 30 000 Elemente in einem Quader von nur 15 X 14 X 14 cm unterbringen, was für eine kleine Rechenmaschine ausreicht.

Bei der beschriebenen Ausführungsform ist eine sehr hohe Präzision für die Löcher in den gedruckten Schaltungsplatten, durch welche die ferromagnetisch ummantelten Drähte hindurchgehen, sowie für die relative Lage der Schwingspulen und Spiralwicklungen, der Schwingspulen und Kopplungsschleifen und für axiale Ausrichtung der Schwingspulen hinsichtlich der ferromagnetischen Platten erforderlich. Werden die genauen Abmessungen nicht eingehalten, so werden die Schwingungen und die logischen Bedingungen ungleichmäßig, und die elektrischen Eigenschaften der Elementarparametrons lassen sich nicht mehr so günstig ausnützen.

Bei der nachfolgend beschriebenen Ausführungsform läßt sich die Präzision dadurch steigern, daß die Schwingspulen auf rohrförmigen Spulenhülsen sitzen, die am einen Ende jeweils eine Ausnehmung haben, in welche das andere Ende der anschließenden Spulenhülse paßt. Der ferromagnetische Kerndraht geht dann durch die aufeinanderfolgenden Spulenhülsen durch. Diese Ausführungsform ist in Fig. 13 dargestellt. Sie zeigt ein Elementarparametron mit den zugehörigen Abschirm- und Kopplungsplatten im Schnitt.

Die äußeren Abschirmplatten sind mit 21, die Abstandsplatten mit 22 und 22' und die gedruckten Schaltungsplatten mit 23 bezeichnet. Sie umgeben die Spulenhülse 24, auf deren äußerem Umfang die Schwingspule 25 gewickelt ist. In der Mitte der Schwingspule ist die Kurzschlußringplatte 26 angeordnet, die für die benachbarten Parametrons als Abschirmplatte dient. Der Bauteil 27 aus Spule und Spulenhülse kann fertig in den Plattenstapel eingeschoben werden. Die Spulenhülse hat beispielsweise einen Außendurchmesser von 1,1 mm und einen Innendurchmesser von 0,7 mm. Auf die Spulenhülse wird eine enge Wicklung von lackiertem Kupferdraht mit einem Durchmesser von 0,038 mm in 3 Lagen aufgebracht, wobei jede Lage 250 Windungen besitzt. Durch das Mittelloch 32 der Spulenhülse kann ein ferromagnetisch ummantelter Draht gezogen werden, der durch den Niederschlag von Nickel-Permalloy in einer Dicke von etwa 1,1 μ auf einem Kupferdraht mit einem Durchmesser von 0,5 mm gebildet ist. Am einen Ende der Spulenhülse 24 befindet sich eine Ausnehmung 28, in welche das Ende der anschließenden Spulenhülse paßt. Die Wicklungslänge beträgt 11,5 mm. In einem Abstand von etwa 1 mm von jedem Ende der Wicklung ist eine ferromagnetische leitende Abschirmplatte 21 aus Nickel-Permalloy mit einer Dicke von 0,1 mm angeordnet. Der Elementarabstand in Vertikalrichtung beträgt 13,5 mm. In der Mitte der Schwingspule 25 befindet sich eine Nickel-Permalloy-Platte 26 mit einer Dicke von 0,1 mm, die ein Loch mit einem Durchmesser von 6,0 mm aufweist. Die Löcher in den Abschirmplatten 21 haben dagegen einen Durchmesser von 2 mm. Dementsprechend haben auch die Löcher in der Abschirmplatte 26 für den Durchlaß der benachbarten, um eine halbe Elementarlänge versetzten Parametrons einen Durchmesser von 2 mm. Die gedruckten Schaltungsplatten 23 haben eine Dicke von 0,45 mm, während die Phenolharzplatten 22 und 22' eine Dicke von 3,2 mm aufweisen. Die Schaltungsplatten 23 sind beiderseits bedruckt. Die Dicke der Kupferauflage beträgt 35 μ, die Dicke der Grundplatte 0,4 mm.

Die Ausnehmung 28 ist in einem Flansch 29 der Spulenhülse 24 ausgebildet. Ein kleinerer Flansch 30 ist am anderen Ende der Spulenhülse so ausgebildet, daß er in die Ausnehmung 28 paßt. Zur Aufnahme des Flansches 29 dient eine Aussenkung 31 in der einen Zwischenplatte 22'.

Bei dieser Konstruktion kann die Lage der Schwingspule hinsichtlich der Abschirm- und Schaltungsplatten sehr genau eingehalten werden.

Ferner kann der ferromagnetische Draht sehr einfach eingezogen werden, ohne daß eine Beschädigung der Schwingspule durch Kratzer zu befürchten ist.

Bei dieser Ausführungsform können die einzelnen Elemente in Achsenrichtung unabhängig voneinander zusammengesetzt werden, und es ist nicht erforderlich, den ganzen Block in einem einzigen Arbeitsgang herzustellen. Deshalb ist es leicht, trotz kleiner Unregelmäßigkeiten oder Verbiegungen der Abschirmplatten, Schaltungsplatten und Zwischenplatten die Anordnung mit hoher Präzision hinsichtlich Ebenheit und Abmessungen herzustellen. Die Anordnung hat ausgezeichnete elektrische Eigenschaften.

Fig. 14 zeigt eine weitere Ausführungsform. Man erkennt wieder die ferromagnetischen Abschirmungen 33, die Abstandshalter 34 und 34', die gedruckten Schaltungsplatten 35 und die Spulenhülse 36 mit der Schwingspule 37 und die leitende Abschirmplatte

11 12

38. Spulenhülse und Spule haben z. B. die gleichen ziehung gilt aber streng nur für den Fall, daß die Abmessungen wie bei dem vorherigen Ausführungs- Kopplungsschleifen unbelastet, also offen sind. In beispiel; das gilt auch für den durch das Mittelloch Wirklichkeit sind die Kopplungsschleifen aber mit der Spulenhülse gezogenen ummantelten Kerndraht den Ausgangswicklungen 42', 43' und 44' verbunden. 41. Der Abstandshalter 34 hat ein Mittelloch39 mit 5 Bei der in Fig. 15 dargestellten Anordnung ist einem Durchmesser von 2,0 mm zur Aufnahme der offenbar die Belastung in der unteren Hälfte der Spulenhülse 36. Der Abstandshalter besteht aus einet Schwingspule von P₄ größer als in der oberen Hälfte. Phenolharzplatte mit 4,0 mm Dicke. Er umgreift Deshalb verlaufen die Kqpplungskoeffizienten längs beiderseits die Abschirmplatte 38 aus 0,1 mm dickem der Schwingspule in Wirklichkeit etwa gemäß Nickel-Permalloy von innen, d.h., diese befindet io F i g. 17 A, d. h., es ergibt sich eine Asymmetrie, die sich in einem ringförmigen Schlitz auf dem äußeren zu einer Verschlechterurig der Amplitudentöieranzen Umfang des Abstandshalter^ 34. Ih gleicher Weise für die Mehrheitsentscheidung führt und die Zuhat der Abstandshalter 34' einen Rihgscnlitz, in dem verlässigkeit der ganzen Schaltung verringert, die Abschirmplatte 33 sitzt. Ferner weisen die Ab- Im Hinblick auf diese Verhältnisse wird eine standshälter 34' Ausnehmungen 40 an ihren Stirn- 15 Pafanietfohänordriung vorgeschlagen, bei welcher seiteri auf, in weiche Spulenhülsen 36 eingeführt wer- unabhängig von der Anordnung der Kopplühgsdeii können. schleifen in deii beiden Maximäibereichen des Köpp-

Beiin Zusammenbau wird die Spülenhülse 36 in lürigskoeffiziehten stets ein symmetrischer Koppdas Loch 39 des Abständshälters 34 eingeführt, so lürigsköeffizient erreicht werden kann, daß die Abschirmplätte 38 iii die Mitte der Schwing- 20 Diese Ausgestaltung kennzeichnet sich dadurch, spüle 37 zu liegen kommt. Die gedruckten Schältungs- daß an derjenigen Stelle, an welcher sich keine Ausplätten 35 mit einer Dicke von je 0,45 mm, auf gangswicklung befindet, eine Blindwickluhg angedenen die Köp'plühgsspülen ausgebildet sind, werden ordnet ist. Die Ausbildung dieser Blindwicklüng voii oben und unten auf den Abstandshalter 34 auf- kann ziemlich beliebig erfolgen. Da es sich nur urn gesetzt, ürid die Spulenhülse 36 wird in die Aus- 25 eine Induktivität handelt, wird keine elektrische nehmühgeii 4Ö der Abstandshalter 34' eingeführt. Leistung verbraucht. Hat die Bliridwicklühg einen Nachdem das Gänze miteinander verklebt Würde, erheblich größeren Durchmesser" als die Kopplungswird der Kerndraht 41 durch das Mittelloch der schleifen, so wirkt sie gleichzeitig als Abschirmung Spulenhülse 36 durchgezogen. gegen Eingangsstörungen mit Ausnahme der Ein-

Da bei dieser Ausführungsform die Abschirm- 30 gangssignale. Durch die so erreichbare vollkommene

platten bereits in die Abstandshalter eingelassen sind, Symmetrie der Kopplungskoeffizienten im oberen

ist die Anzahl der zusammenzusetzenden Teile ver- und unteren Bereich werden die Amplitudentoleran-

ringert, Abweichungen der Schwingspule von der zen der Anordnung erheblich vergrößert. Ferner

vorgeschriebenen Lage sind ausgeschlossen, und wird die Zuverlässigkeit der ganzen Schaltung im

die Betriebsbedingungen werden dementsprechend 35 Betrieb stark verbessert.

gleichmäßig. So lassen sich die Herstellungszeit und Fig. 18 zeigt ein Ausführungsbeispiel dieser Ver-

die Herstellungskosten bei gleichzeitiger Erhöhung besserung. Die Schaltungsplatte, die auf ihrer einen

der Genauigkeit stark herabsetzen. Seite die Kopplungsschleife 42 im oberen Bereich

Bei der beschriebenen Parametronanordnung er- des ParametronsP₄ in Fig. 15 trägt, weist gemäß folgt die Informationsübertragung auf eine Schwing- 40 Fig. 18 auf ihrer anderen Seite einen Kurzschlußspule durch Mehrheitsentscheidung mittels einer un- ring 45 auf, dessen Induktivität derjenigen der Ausgeraden Zahl von Eingängen, die mit der Schwing- gangsspule im unteren Bereich entspricht. Der spule gekoppelt sind. Die einzelnen Schwingspulen Kurzschlußring hat einen erheblich größeren Durchsind hierbei, wie erwähnt, in der Reihenfolge der messer als die Kopplungsschleife und ist etwa so Taktimpulse um mindestens eine halbe Teilung 45 groß wie die Ausgangsspule. So wird eine vollgegeneinander versetzt, um die Kopplung in Vertikal- kommene elektrische Symmetrie der Kopplungsrichtung der Matrix zu ermöglichen. Diese Ver- kreise erzielt.

hältnisse sind in F i g. 15 schematisch dargestellt. Die Eine Kopplung in Vertikalrichtung, d. h. in Kopplungsschleifen 42, 43 und 44 des Para- Achsenrichtung der Parametrons, wurde bei den bismetrons P₄ werden beispielsweise von den Ausgangs- 50 her beschriebenen Ausführungsbeispielen dadurch wicklungen der Parametrons P₁, P₂ und P₃ gespeist. ermöglicht, daß die Parametrons in der Reihenfolge Die Kopplungsschleifen befinden sich je nach der der Taktimpulse um eine halbe Teilung gegen-Lage des zugeordneten Eingangsparametrons am einander versetzt sind und daß die Kopplungsspulen Ort des oberen oder des unteren Kopplungs- an zwei verschiedenen Stellen der Schwingspule anmaximums. Um eine einwandfreie Mehrheits- 55 geordnet sind. Um die beiden Maxima des Koppentscheidung der Kopplungsschleifen 42, 43 und 44 lungskoeffizienten zu erreichen, mußte in der Mitte herbeizuführen, damit das Parametron P₄ die ent- der Schwingspule ein Kurzschlußring angebracht sprechende logische Operation in der richtigen Weise werden. Hierdurch kann die Länge der einzelnen ausführen kann, müssen die Kopplungskoeffizienten Schwingspulen nicht unter einen gewissen Wert der drei Kopplungsschleifen mit dem Parametron P₄ 60 herabgedrückt werden, da sonst kein Platz mehr für gleich groß sein. Wie oben gezeigt wurde, können den Kurzschlußring und die Kopplungswicklungen in die Relativstellungen der drei Kopplungsschleifen zwei verschiedenen Höhen vorhanden ist. Insbesonhinsichtlich der Schwingspule so gewählt werden, dere kann diese Kopplungsart nicht auf Parametrons daß genau die gleichen Kopplungskoeffizienten an angewandt werden, bei denen die Schwingspule mindestens zwei Stellen längs der Schwingspule auf- 65 ebenfalls als Spiralwicklung auf einem Schaltungstreten, beispielsweise mittels eines Kurzschlußringes brett ausgebildet ist.

45, wie Fig. 16A zeigt. Der Kopplungskoeffizient Bei der nachfolgend beschriebenen Abwandlung

hat dann den Verlauf der Fig. 16B. Diese Be- wird deshalb die Kopplung in Vertikalrichtung da-

durch ermöglicht, daß mehrere Schwingspulen, die relativ zu einer Eingangswicklung verschiedene Lagen einnehmen und gemeinsam ein Parametronelement bilden, an ihren freien Enden parallel miteinander verbunden oder magnetisch parallel gekoppelt sind. Da also mindestens zwei parallel verbundene oder gekoppelte Parametronspulen als ein einziges Parametron in logischer Hinsicht arbeiten, sind die Kopplungseingänge der verschiedenen parallelgeschalteten Schwingspulen gleichberechtigt, und es läßt sich leicht eine Mehrheitslogik mit ausreichender Genauigkeit ausführen.

Bei dem in Fig. 19 dargestellten Ausführungsbeispiel dieser Abwandlung sind zwei Leiter 47 und 48 in Form einer axial gespaltenen Hülse außerhalb eines koaxialen ferromagnetischen Drahtes 46 mit dem Erregungstakt I angeordnet. Die oberen und unteren freien Enden der Spiralwicklungen P₁, P₂ und P₃ sind mit den Leitern 47 bzw. 48 verbunden, so daß ein auf die Schwingspule P₁ gegebener Eingangsimpuls gleichzeitig auf die Parametrons P₂ und P₃ gelangt und der Ausgang in den einzelnen Ebenen der verschiedenen axialen Lagen der drei Parametrons abgenommen werden kann.

F i g. 20 zeigt eine weitere Ausführungsform dieser Abwandlung, bei der die inneren freien Enden der Spiralwicklungen P₁, P₂ und P₃ ebenfalls parallel geschaltet sind, so daß die Mehrheitsentscheidung der Eingänge in den verschiedenen Ebenen der Eingänge 1,2 und 3 möglich ist. Die Ausgänge der Spiralwicklungen P₁ und P₂ sind einfach kurzgeschlossen, während der Ausgang der Spiralwicklung P₃ über Kopplungsschleifen einem weiteren Parametron in dieser Ebene zugeführt wird (s. Fig. 21).

ίο Die räumliche Anordnung dieses Prinzips kann auch auf ein Parametron angewandt werden, bei dem die Schwingspule getrennt von der Ausgangswicklung angeordnet ist. In diesem Falle müssen nur ebenfalls die freien Enden der Schwingspulen parallel geschaltet werden. Es ist nicht erforderlich, sie beispielsweise um die halbe Teilung in der Reihenfolge der Taktimpulse zu versetzen, um die Kopplung in Vertikalrichtung zu ermöglichen. Ferner ist kein Kurzschlußring erforderlich. Die Parallelschaltung ist nicht nur durch galvanische Verbindung der freien Enden der Schwingspulen, sondern auch durch magnetische Kopplung der Schwingspulen möglich.

Das letztere Prinzip ist nicht auf ein Parametron

mit Streukapazität beschränkt. Es genügt, beide Enden der Schwingspulen oder Kondensatoren im Resonanzkreis parallel zu schalten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Parametronanordnung zur Ausführung logischer Operationen unter Steuerung durch aufeinanderfolgende Taktimpulse mit einer Vielzahl von Parametronelementen, deren mittels ihrer Streukapazitäten abgestimmte Schwingspulen auf parallel angeordneten, ferromagnetisch ummantelten Drähten in Form einer räumlichen Matrix verteilt sind, mit Kopplungskreisen zwischen verschiedenen Parametronelementen in Form spiralförmiger Ausgangswicklungen und aus einer. Windung bestehender Eingangswicklungen, die auf gedruckten Schaltungsplatten ausgebildet sind, welche in festen Abständen senkrecht zu den Schwingspulen angeordnet und mit Löchern für den Durchgang der Kerndrähte durch die Kopplungswicklungen versehen sind, und ferromagnetischen Abschirmplatten an den Enden der Schwingspulen, die mit Löchern versehen sind, deren Durchmesser ausreicht, um den Kerndraht durchzulassen und die Räume oberhalb und unterhalb der Abschirmplatten magnetisch zu entkoppeln, dadurch gekennzeichnet, daß in - der Reihenfolge der Taktimpulse aufeinanderfolgende Parametronelemente (I, II, III) gegeneinander um einen ganzzahligen Bruchteil ihrer Elementarlänge in Achsenrichtung des ferromagnetischen Kerndrahtes (1) versetzt sind, daß die Abschirmplatten (7) elektrisch leitend sind und neben den kleinen Entkopplungslöchern (10) weitere Löcher (9) von solchem Durchmesser aufweisen, daß sich längs einer durch ein solches Loch hindurchgehenden Schwingspule (2) mindestens zwei unabhängige Stellen ergeben, an welchen der Kopplungskoeffizient einer dort angebrachten Kopplungswicklung (3, 4) mit der Schwingspule den gleichen Wert annimmt, und daß die Abschirmplatten (7) und eine oder mehrere Schaltungsplatten (5) miteinander abwechseln und die Kerndrähte mit den Schwingspulen die fluchtenden Löcher in den Schaltungsplatten und den Abschirmplatten derart durchsetzen, daß jeweils ein kleines Loch (10) zwischen zwei aufeinanderfolgende Schwingspulen auf dem gleichen Kerndraht und ein großes Loch (9) in die Mitte jeder Schwingspule zu liegen kommt sowie die Eingangswicklungen (3) und die spiralförmigen Ausgangswicklungen (4) auf den Schaltungsplatten (5) an den Stellen gleich großer Kopplungskoeffizienten oberhalb und unterhalb der Mitte der zugeordneten Schwingspulen angeordnet sind.

2. Verfahren zur Herstellung einer Parametronanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf Führungsstäbe (19), deren Anordnung derjenigen der Kerndrähte entspricht und die an einer Grundplatte (18) befestigt sind, eine Abschirmplatte (14), eine Zwischenplatte (17) mit entsprechenden Löchern, eine oder mehrere gedruckte Schaltungsplatten (16), eine weitere Zwischenplatte (17) und eine weitere Abschirmplatte (15) in dieser Reihenfolge in beliebiger Wiederholung aufgefädelt werden, daß der ganze Stapel unter Druck so weit erhitzt wird, daß ein thermoplastischer Klebstoff, der vorher auf die Platten aufgetragen wurde, die Platten unlösbar verbindet, daß der fertige Schichtkörper von den Führungsstäben (19) abge.zogen wird, daß die ferromagnetisch ummantelten. Kerndrähte in gleichen Abständen mit den durch - ihre Streukapazität abgestimmten Schwingspulen versehen werden, daß die Kerndrähte mit den Schwingspulen in Form einer Matrix derart in die fluchtenden Löcher des Schichtkörpers eingezogen werden, daß die aufeinanderfolgenden Taktimpulsen zugeordneten Parametrons gegeneinander um einen Bruchteil der Elementarlänge in Achsenrichtung versetzt sind, wobei die kleinen Löcher der Abschirmplatten zwischen aufeinanderfolgende Schwingspulen auf dem gleichen Kerndraht und die großen Löcher in die Mitte der einzelnen Schwingspulen zu liegen kommen und die Eingangs- und Ausgangsspulen auf den gedruckten Schaltungsplatten derart magnetisch mit den Schwingspulen gekoppelt werden, daß sich die gewünschte Parametronschaltung ergibt, und daß schließlich die ganze Anordnung mit einem Isoliermittel vergossen wird.

3. Parametronanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingspulen (25) je auf einer den Kerndraht umgebenden Spulenhülse (24) sitzen, die an einem Ende mit einer Ausnehmung (28) versehen ist, in welche das Ende (30) der nächsten Spulenhülse paßt.

4. Parametronanordnung.nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schwingspule (37) auf einer den Kerndraht (41) umgebenden Spulenhülse (36) sitzt, daß sich in der Mitte jeder Schwingspule ein gepreßtes Zwischenstück (34) befindet, das die Spulenhülse umgibt und mit einem Umfangsschlitz versehen ist, in den eine ferromagnetische Abschirmplatte (38) eingreift, daß auf das Zwischenstück (34) beiderseits gedruckte Schaltungsplatten (35) aufgelegt sind und daß weitere gepreßte Zwischenstücke (34') mit mittleren Aussparungen (40), in welche die Spulenhülsen von beiden Seiten eingeführt werden können, und mit einem Umfangsschlitz, in den eine ferromagnetische Abschirmplatte (33) eingesetzt ist, an die gedruckten Schaltungsplatten (35) derart anschließen, daß die Spulenhülse zwischen den Ausnehmungen (40) unverrückbar festgehalten wird.

5. Parametronanordnung nach Anspruch 1, bei der mehrere Eingangswicklungen auf mindestens zwei Stellen längs einer .Schwingspule verteilt

. sind, dadurch gekennzeichnet, daß an einer der beiden Stellen eine Ausgangswicklung und an der anderen Stelle eine elektrisch der Ausgangswicklung gleichwertige Blindwicklung (45) angeordnet ist, so daß sich an beiden Stellen der gleiche Kopplungskoeffizient ergibt.

6. Parametronanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schwingspulen (P₁, P₂, P₃) mit verschiedenen Eingängen und gemeinsamem Ausgang zwecks Ausführung einer Mehrheitslogik galvanisch oder magnetisch parallel geschaltet sind.