DE1574483A1 - Schaltungsanordnung zur Synchronisation von Umlaufspeichern - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur Synchronisation von Umlaufspeichern ---------------------------------------- Ul:!1£11'._fsj)eicller sind sogenannte dynamische Speicher, die als eigentliches Speicherelement eine elektromechanische Laufenthalten, Eine dynamische Speicherung von serienmäßig eingegebenen Impulsen kommt bei dieser Art von Speichern folgendermaßen zustande: Die elektrischen Impulse werden mit Hilfe eines ersten elektromechanischen Vlandlers in mechanische Impulse umgewandelt, die die Laufzeitstrecke

  durclil..:.c:io Mit Hilfe eines z@7ci-tcn elektromechanischen

  ','lanc?leram Endv d@#,r Lc:ul>zei-'s-treclre werden di@@ se Impulse

  @Zjcri c,--r cntsprectie::a@n VerzU@;erungszeit wic:d@r in elek-

  tri sehe ;',.u:.@ gang simpulse zurilclcgei-"andc:lt. Die-,7--c- Ausgangs-

  iripu@sc: werricn nach einer Regenerierung ihrer zeitlichen

  Lage und ihrer :Implitude wi ed,-#r dein Eingangswandler zuge-

  führt. Auf 'fiese ;!eise kommt ein dauernder Umlauf der ge-

  sncicherten Infori.iLitioneil zustande, der erst bei Impuls-

  antiii@h"ic: "ji oder unter broch-sn vrird

  Die Re#;:neri3ruizg dor zeitlichen Zage ist erforderlich, da

  die Laufzeit der Impulse über die Laufzci-ts, trecke sich mit

  der Teinreratur ändert, Ohne eine derar tig@ Synchronisation

  dLzher z:B ein Parallelbetrieb mehrerer Umlaufspeicher

  nicht mUglich- Auch ein einzelner Speicher würde nicht

  richtig arbeiten, da um eine gespeicherte Information wieder

  auffinden zu lcni@cii, eire Zähler parallel mitlaufen muß,,

  Die Regener'.erung der zeitlichen Lage der Ii!ipulse wird mit

  Hilfe eines Talctir,i-,ulsgener,-,.t:rs -.Torgenommen: Die von einem

  d@ralti@en Taktiiipulsgciierator abgegebenen Taktimpulse wer-

  den hierzu dem einen Eingang eines Koinzidenzgatter_ s zuge-

  führt', an dessen anderen Eingang bei Abgabe eines Impulses

  durch den Ausgangswandler ein Dauersignal angelegt wird

  Die Laufzeit der Laufzeitstrecke ist hierbei so beniesserL,

  daß das Dauersignal am zweiten Einging des Koinzidenz-, gatters immer schon vor Auftreten eines Taktimpulses anliegt. Mit Auftreten des Taktimpulses wird dann über den Ausgang des Koinzidenzgatters ein Impuls abgegeben, der damit dem Eingangswandler des Umlaufspeichers taktsynchron zugeführt wird. Eine derartige Synchronisation ist jedoch nun nur solange wirksam, als sich dic Laufzeit des Laufzeitspeichers nicht um mehr als uni den Abstand der Taktimpulse verändert hat. Bei einer derartig starken Veränderung der Laufzeit würde sich nämlich auch die Neucinsclireibung mindestens um 'die zwischen zwei Talc ti ir;pulsen liegende Zeit verschieben Einer einfachen Verringerung des Temperatureinflußes auf die Zaufzei t durch Ver\,endung vor. Materialien mit dementsPrechond geringen Temperaturkoeffizienten sind physika_i.2clie bzvi: legierungstechnische Grenzen gesetzt: Es wird d,li-=r zu recht aufi"eiidigen Kompensationsmethoden gegriffen: Eine dieser Methoden besteht darin, daß mit Hilfe eines Bimetallreglc:rs die Lage des elektro mechanischen Wandlers in Bezug auf die Laufzeitstrecke in Abhängigkeit von der Tempera tur vorä.idert wird. Gemäß, einen anderen bekannten Verfahren durch mit Hilfe eines Differenzverstärkers erzeugten Steiicrgr@gen kleine Motoren gesteuert, die die Zage der Spule so verschieben, daß der Laufzeitfehler zu Null wird. (Nachrichtentechnik 17, 1967, H2, S.65) Durch die Erfindung wird dem gegenüber eine Schaltungsanordnung angegeben, die bei wesentlich geringerem technischen Aufwand eine Synchronisation von Umlaufspeichern über einen weiten Temperaturbereich gewährleistet. Die Erfindung betrifft daher eine Schaltungsanordnung zur Synchronisation von unter Verwendung von Laufzeitstrecken gebildeten Umlaufspeichern mit Hilfe von mindestens-einem den Uialaufsl;cichern zugeordneten Taktgenerator, der mittels Taktimpulsen jeweils den Zeitpunkt der Neueinschreibung d2r Bits der zu speichernden Informationen nach einem Durchlaufen der Laufzeitstrecken bestimmt. Diese Schaltungsanordnung ist gekennzeichnet durch die Verwendung eines Talitgei@er,-ttorc, bei dem der Kehrwert der Taktimpulsfrequenz jeweils in dersell,;en Weise von der Temperatur abhängt.wie die Laufzeit der Bits in den zugehörigen Laufzeitstrecken. Durch die Erfindung wird außerdem angegeben, wie die erfindungsgemäße Schaltung auf besonders einfache Weise realisiert r;c-,rden kann, wenn es sich bei den zu synchronisierenden Umlaufspeichern um solche mit einer magnetostrikti:,en Laufzeitstrecke handelt. Es wird dann nämlich der zur Synchronisation dienende Taktgenerator als magnetostriktiver Oszillator ausgebildet, dessen frequenzbestimmende Laufzeitstrecke aus dem selben Material wie die Laufzeitstrecke des zugeordneten Speichers besteht und zu der selben Art von Schwingungen wie diese erregt wird. Durch die Erfindung vrird darüberhinaus ein Ausführungsbeispiel für einen dementsprechenden Taktgenerator angegeben, der zur Synchronisation von Torsionsdrahtspeichern diente und bei dessen Anwendung die Übereinstimmung des Temperaturganges der Laufzeit des zu synchronisierenden Speichers mit dem Temperaturgang der Taktfrequenz besonders exakt ist. Die Erfindung wird nun an Hand von-3 Figuren näher erläutert. Die Figo 1 zeigt das Frinzipschaltbild eines Torsionsdrahtumlaufspeicherso Die Figo 2 zeigt den Zusammenhang des zeitlichen Verlaufes von Ausgangsspannung und Eingangsspannung des Umlaufspeichers und der Taktimpulse.
• Die Figo 3a zeigt das Aufbauprinzip des bei der Schaltungsanordnung gemäß Figo 1 verwendeten Taktgenerators.
• Die Pigo 3b zeigt den Verlauf der sich beim Torsionsdraht im Taktgenerator gemäß Figo 3a ausbildeten Torsionsschwingungo Leim Torsionsdrahtspeicher gemäß der Fig, 1 vrerden die elektrischen Impulse der die zu speichernde Information darstellenden Impulsserie einem Eingangswandler Wo zugeführt, der dementsprechende Tordierungen des Torsionsdrahtes L veranlaßt. Ein durch eine derartige'Tordierung entstehender Torsionsimpuls pflanzt sich mit Schallgeschwindigkeit längs des Torsionsdrahtes Z fort und wird an dessen Ende durch den Ausgangswandler Wa wieder in einen elektrischen Impuls umgewandelt. Nach Verstärkung durch den Leseverstärker V1 und nach Impulsregenerierung mit Hilfe der Kippstufe K steht dann ein derartiger Impuls an dem einen Eingang eines Undgliedes U an: Dem anderen Eingang dieses Undgliedes U werden die vom Taktimpulsbeneratcr G gelieferten Taktimpulse zugeführt Die Laufzeit der Torsionsimpulse längs des Torsionsdrahtes Z ist so bemessen, daß der hieraus abgeleitete elektrische Impuls kurze Zeit vor dem entsprechenden Taktimpuls an den Eingang des Undgliedes gelangt. Dies ist auch aus der higo 2 zu ersehen, in der ein dem Undglied zugeführter Informationsimpuls mit I.1 und der Taktimpuls mit IT bezeichnet ist. -Mit ,'Auftreten des entsprechenden Taktes IT gibt das Undglied U, das so ausgelegt ist, daß es nur dann ein Ausgangssignal abgibt, wenn der Informationsimpuls vor dem Taktimpuls aufgetreten ist, dann einen phasenrichtig liegenden Impuls IE ab, wie ebenfalls aus der Fig. 2 ersichtlich, der nach Verstärkung durch den Schreibverstärker Vs wieder dem Eingangswandler We zugeführt wird. Dieser Umlauf wiederholt sich solange, bis er zur Entnahme der auf diese Weise dynamisch gespeicherten Information unterbrochen wird. Das Einschreiben einer neuen Information erfolgt über den Eingang'ET, der in diesem fall den mit dem Ausgang der Kippstufe K verbundenen Eingang des Undgliedes U vertritt: Die Taktierung der jeweiligen Neueinschreibung eines Impulses ist, wie ochon angedeutet, notwendig, um die Einflüsse der tempernturbedingten Schwankungen der Laufzeit der Torsionsimpulse längs des Torsionsdrahtes unwirksam zu machen. Wie ran aus der Fig< 2 ersieht, ist diese SynchronisationsmAhode nur in gewissen Grenzen wirksam, nämlich solange als sich die Laufzeit nicht um mehr als um den Abstand zweier benachbarter Synchronisatiensimpulse verschiebt: Ist die Laufzeit eines Torsionsimpulses größer als dieser Impulsabstand, so wird der entsprechende elektrische Spuls nicht gleichzeitig mit dem zugeordneten Taktimpuls, sondern gleichzeitig mit einem diesem benachbarten Taktimpuls der Taktimpulsfolge, also zu einem falschen Zeitpunkt eingeschrieben. Wenn beispielsweise mehrere Ziffern einer zu speichernden Zahl, deren Bits jeweils synchron mit einem der Taktimpulse einer Taktimpulsfolge auftreten, in Serie in einem Umlaufspeicher gespeichert sind, oder wenn die einzelnen Ziffern einer Zahl in mehreren parallel betriebenen Umlaufspeichern gespeichert sind, hat eine derartige Neueinschreibung eines Impulses zu einem falschen* iaktz-itpunlct eine Ver älschung der gespeicherten Zahl zur Foltre. Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Synchronisation von Umlaufspeichern ist der Temperaturbereich, in dem eine derartige Verfälscr-iung der gespe_i-cllertcn Information vermieden wird, gegenüber bekannten Schaltungsa nordnungen wesentlich. erweitert. Es wird bei dieser Schaltungsanordnung näi.,ilich ein Taktgenerator vorbei dem der Kehrvier t der Taktimpulsfrequenz jeweils in derselben Weise von der Teinpera@ur abhängt, wie die L:iuf --c:it der Bits in den zugehörigen Laufzeitstrecken. Bei

  V#jr;v2nsung der"rtigeil Taktimpulsgenerators ist ge-

  @.zairlci@ tc t, daß die Neueinschreibung der Impulse immer

  mit dcri der betraffenden Stelle der zu

  eh,ri@d Information zugeordneten Taktimpuls erfolgt.

  ;V-La_n sie-,-. dz-r:: U-:l#-tufsneicrier wie im Zusammenhang mit

  ßt;in in i Leschriebenen Beispiel um einen magneto-

  @r j":i=@uf@rcich@-2r handelt, @#iird gemäß einer Ausge-

  sta@tä g der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung der Takt-

  @=c.i@t:racr Oszillator ausgebildet, der

  eine frequenzbestimmende Laufzeitstrecke aufweist, die aus demselben Material wie die Laufzeitstrecken des zugehörigen Umlaufspeichers besteht und die zu Schwingungen derselben Art von mechanischen Deformationen wie sie die Laufzeitstrecken des Umlaufspeichers erfahren, angeregt wird. Die Laufzeitstrecken des Umlaufspeichers und die Laufzeitstrecke des Taktgenerators müssen deswegen gleichartige Deformationen erfahren, weil der Temperaturgäng der Laufzeit eines longitudinalen Impulses auf der Laufzeitstrecke von dem Temperaturgang der Laufzeit eines Torsionsimpulses im Allgemeinen verschieden ist. Anhand der Figa 3a wird das Aufbauprinzip eines derartigen magnetostriktiven Oszillators erläutert, der als Taktgenerator zur Synchronisation eines Umlaufspeichers mit einem Torsionsdraht als Laufzeitstrecke dient. Der magnetostriktive Oszillator gemäß Figo 3a enthält einen Torsionsdraht Tr, der aus derselben Herstellungscharge wie der Tor sionsdraht des zu synchronisierenden Umlaufspeichers stammt, und der durch einen axialen Stromstoß zirkular magnetisiert ist, An Stellen des Drahtes, an den Knoten einer Eigenschwingung höherer Ordnung auftreten, ist der Torsionsdraht gelagert. Bei dieser Art der Lagerung tritt die geringste Dämpfung der Schwingungen auf. Im vorliegenden Fall sind Lagerstellen a, -b und c, vorgesehen,

  «ic sich, r;io aus der Figo 31) ersichtlich ist, an den

  Stellen befinden, an denen Schwingungsknoten der zweiten'

  Oberscliv;inrung vier Sehvringung mit der Eigenfrequenz auf-

  traten. An der mittleren Lagerstelle b ist der Torsions-

  draht mit einer Grundplatte fest verbunden, Beispiels-

  vlelsc toDek1cb V P

  Im B,_<rcich der beider, äußeren Lagerstellen a und e trägt

  der Torsioiiscirä}i-- 1r die Anregungswicklung Sa bzi.v. > die

  Sc; # Die a n der E:apf angswicklung Se auf-

  tr:@ tenden elck trischen Impulse vrerden über den Vor-

  stärker "T verstärkt und phasenrichtig auf die Anregungs-

  wicklung Sa rUckgekoppelt = Bei dem beschriebenen Aufbau-

  stellt der Torsionsdrai,:t mit seinen beider ;'iicklungen also

  einen Vierpol innerhalb des Oszillators dar. Bei diesem

  Aufbau lUßt es sich einrichten, daß praktisch keine

  Empfangswicklung

  ind?.?k ti :@eopn! u: g zwischen Anregungs- und Empfangswicklung

  besteht, so daß die Frequenz des Oszillators ausschließlich

  Von der Eigenfreauenz des Torsi onsdrahtes bestimmt wird.

  Bei Qu"rzosz-i lle±or-@n, bei denen der Quarz als Zvieipol

  betrieben wird, sind, um ein derartiges günstiges Ver-

  halten zu ::rr:@icä@:n, bosonderv Kompensationsraaßnahmen not-

  t`;oildig -

  Wenn nun aufgrund eines Stromflusses durch die Anregungs-

  wicklung Sa ein Magnetfeld in Richtung der Längsachse

  des Torsionrdr"ihtes Tr erzeugt wird, das sich dem Zirkular-

  magnetfeld überlagert, entsteht ein resultierendes Magnet-

  feld, das so gerichtet ist, dai3 es eine- Tordierung des

  Torsionsdrahte s bewirkt. Dieser Effekt ist als sogenanntcjr

  Wiedemanneffekt bekannt. Der auf dies;: Weise erzeugte

  Torsionsiripuls erzeugt nach Durchlaufen des Torsions-

  drelites zwischen den Lagerstellen a und c in der Empfangs-

  wickliiiib Se einen elektrischen Impuls, der durch den Ver-

  stärker V phasenrichtig auf div Empfangswicklung Sa rüek-

  gclT3copppelt nird, so dat? eine ungedämpfte Schwingung des

  t)szillc-tor J Lust-sii(j.-- kommt-

  Da sich Torsionsdr äh te sehr kleinem Temperatur-

  kooffiZi enten herstellen l!issen, kann mit der.,ir tigjii ge-

  n **ß der Erfindung aufgebauten Osz-Matoren ein Fre-#quOi#Z-

  iä

  genau Lgheit, dlc der jc-i:i geil vor, Quar ---

  L,eiicr@: ;;prei< < lei chkoin::it .

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1 r Scii"iltunt;aanordnung zur Syncrironisatian von unter Ver- wendung @,on Laufzeitstrecken gebildeten Umlaufspeichern, finit Hill'c von mindestens einem den Umlaufspeichern zu- geordne ton Taktgenerator, der mittels Taktimpulsen. je- weils den Zeitpunkt der Neueinschreibung der Hits der zu st--ichürnden Informationen nach einem Durchlaufen der Laufzeitstrecken bestimmt, gekennzeichnet durch die Vervtenaurg eines Taktgenerators, bei dem der Kehrwert der Tai'tinipulsfrequenz jer7cils in derselben Weise von der cT:rcr ^ tur abhängt, wie die Laufzeit der Bits in den zug@.-herigcn Lauf zcitctrecken. 2. ch@@l t@_irg:.-r-i:nrdrung nach Anspruch 1 für magnetostriktive dadurch gekerinzeichne t, daß der Takt- ?@ncrr:;-oi° #.`:1s magnetostriktiver Oszillator ausgebildet @==lü@frequenzbestimmende Laufzeitstrecke auf- '-' °:. =. demselben ?@?@ terial wie die Laufzeit Ur:il aufspeichers besteht und Deformationen wie diese Schaltungsanordnung nach .Anspruch 2 für Torsonsdrahtspeicher, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgenerator einen als Vierpol betriebenen zirkularmagnetisierten magnetostriktivon Torsionsdraht (Tr) enthält, der an mindestens zwei Stellen, an denen Knoten einer sich ausbildenden Torsionsschwingung höherer Ordnung auftreten, gelagert ist, und der an den beiden äußersten Lagerstellen (a, e) eine Anregungswicklung (Sa! bzw. eine Empfangswicklung (Seträgt, und daß die an der Empfangswicklung (Se) auftretenden elektrischen Impulse über ein Verstärkerelement (V) phasenrichtig auf die Anregungswicklung (Sa) rückgekoppelt werden -o Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenizzeichnet, daß der Torsionsdraht (Tr) an drei Stellen (a,b,c) gelagert ist, und daß das mittlere Zager (b) zur Fixierung der räumlichen Zage des Drahtes (Tr) verwendet wird.