DE1588954A1 - Zweiseitig gerichteter Schalter zur Steuerung von Mehrfachstromkreisen - Google Patents

Zweiseitig gerichteter Schalter zur Steuerung von Mehrfachstromkreisen

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DE1588954A1
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    • H03K17/74Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of diodes

Description

WESTERN ELECTRIC COMPANY Incorporated
New York, N.J., 10007, USA Genke-Harding-Rolund _ 6-14-1
Zweisedtig gerichteter Schalter zur Steuerung von Mehrfachstromkreisen
Die Erfindung betrifft eine Schaltanordnung mit η zweiseitig gerichteten Schaltkreisen und Schaltungen, die gleichzeitig alle Schaltkreise steuern.
In gewissen Schaltungsanordnungen naüssen gleichzeitig ähnliche Verbindungen bei einer Vielzahl von Stromkreisen betätigt werden. Der Aufwand für eine entsprechende Zahl getrennter Schalter zu diesem Zweck ist jedoch vergleichsweise hoch und wird zunehmend belastender, wenn die Zahl der zu steuernden offenen Stromkreise wächst. Wenn außerdem die Zahl der zu steuernden Stromkreise zur Erzielung eines gleichzeitigen Schließvorganges an einen einzigen Schalter gemeinsam angeschlossen wird, kann der zu verarbeitende Gesamtstrom schnell die Strombelastbarkeit des Schalters übersteigen. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn eine elektronische
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Steuerung unter Verwendung eines Transistorschalters beabsichtigt ist.
Es ist weiterhin bekannt, daß beim Koppeln von Stromkreisen zur Mehrfachbetätigung oft Schwierigkeiten hinsichtlich eines Übersprechens zwischen den gekoppelten Stromkreisen und zugeordneten Schaltungen auftreten. Diese verschiedenen Bereiche möglicher Schwierigkeiten, die oft dann von Bedeutung sind, wenn auf billige Weise gleichzeitig viele Stromkreise geschlossen werden sollen, werden dann besonders drängend, wenn zweiseitig gerichtete Ströme für die beteiligten Stromkreise verarbeitet werden müssen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst, eine billige Schaltanordnung bereitzustellen, die eine große Zahl gleichzeitiger Schließ vorgänge durchführen kann, ohne die Strombelastbarkeit einer transistorisierten Steuerschaltung zu übersteigen oder unerwünschtes Übersprechen einzuführen. Die Erfindung schlägt dazu vor, daß die Schaltanordnung zur möglichst weitgehenden Verringerung des über gemeinsame, den Schaltkreisen zugeordnete Rückwege fließenden Gesamtstromes n-1 geschaltete Stromkreise mit je einem ersten und zweiten Anschluß aufweist, daß jeder erste Anschluß mit einem anderen von n-1 der η Schaltkreise verbunden ist, und daß jeder zweite Anschluß mit dem gleichen
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η-ten Schaltkreis der η Schaltkreise verbunden ist, so daß die Ströme über gewählte der geschalteten Stromkreise sich gegenseitig in den gemeinsamen Rückwegen aufheben, um den über diese fließenden Strom möglichst klein zu halten.
Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 ein teilweise in Block- und Leitungsform und teilweise in schematischer Form dargestelltes Schaltbild einer zentral gesteuerten Anlage als Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 ein Schaltbild zur Darstellung der Art und Weise, in der erfindungsgemäß eine Vielzahl von Stromkreisen gegenseitig zusammenwirken kombiniert werden kann;
Fig. 3 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Teiles von einem Magnetspeicher zur Darstellung einer Anwendungsmöglichkeit der Erfinduhg.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Verwendung bei einem Magnetspeichersystemiyi spricht ein vielarmiges Brückengatter auf einen Vorstrom an und schließt für eine Vielzahl von offenen Stromkreisen einen gemeinsamen Rückweg. An das Gatter ist ein Transistor-Schaltkreis angekoppelt, der den erforderlichen Vorstrom für das Gatter liefert.
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Gemäß einem Merkmal der Erfindung sind die offenen, der vielarmigen Brücke zugeordneten Stromkreise mit Bezug aufeinander so angeordnet, daß bestimmte offene Stromkreise Rückverbindungen für andere Stromkreise darstellen und auf diese Weise den Gesamtstrom in einem gemeinsamen, der Brücke zugeordneten Rückweg herabsetzt. Diese Verringerung des maximalen Stromes auf dem gemeinsamen Rückweg verringert entsprechend den maximalen Vorstrom, der für die Brücke erforderlich ist.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß ein Schaltkreis mit einem einzigen Transistor eine vielarmige Brückenanordnung versorgen kann, wobei die Maximalzahl der bedienten offenen Stromkreise durch die Strombelastbarkeit der Transistorschaltung und die Maximalzahl von bedienten Brückengatteranordnungen durch die Spannungsbelastbarkeit der Transisstoren im Schaltkreis begrenzt ist.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die vielarmige Brücke eine Diodenbrücke ist und nur passive Brückenzweige enthält.
Ein zusätzliches Merkmal besteht darin, daß bei einem Ausführnngs bei spiel der Erfindung die offenen Stromkreise Stromquellen
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enthalten, die mit Bezug auf ihre Anschaltung an entsprechende Brückenanschlüsse unterschiedlich gepolt sind, so daß wenigstens einer der Stromkreise einen Rückweg über die durchgeschaltete Brücke für einen anderen Stromkreis bereitstellt.
Gemäß einem weiteren Merkmal ist eine induktive Kopplung zur Lieferung des Vorstromes vorgesehen, die auch im Schließweg jeder der bedienten Stromkreise liegt, deren induktiver Widerstand aber nicht zum induktiven Widerstand der bedienten Stromkreise beiträgt.
Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß wegen der Verwendung eines Gatters in Form einer Brücke die bedienten Stromkreise nur die Impedanz der Brücke sehen, so daß die Schaltungen, die einen Vorstrom an die Brücke liefern, bei einem Ausführungsbeispiel mit Vorteil entfernt angeordnet sind ohne daß ein induktiver Widerstand der Kopplungsleitungen in Reihe mit einem der bedienten Stromkreise eingeführt wird.
Ein anderes Merkmal besteht darin, daß die durch das Brückengatter bedienten Stromkreise mit Vorteil kleine Impedanz aufweisen, und daß die Einschaltung einer asymmetrisch leitenden Impedanz in Reihe mit der Quelle für den Brückenvorstrom, die Durchbruchsschwelle des Gatters für störende Rauschsignale erhöht.
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Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß die Anwendung der Erfindung in Verbindung mit Brückengattern, die eine große Zahl von Zweigen aufweisen, den Einfluß von Bauseneinkopplungen in die zugeordneten bedienten Stromkreise im Vergleich zu Anordnungen verringert, bei denen Brückengatter mit einer kleineren Zahl von Zweigen und bedienten Stromkreisen verwendet werden.
Bei der zentral gesteuerten Anlage gemäß Fig, 1 sei angenommen, daß gleichzeitige Schließvorgänge für eine Vielzahl von offenen Stromkreisen 10, 11 und 12 und 13 ausgeführt werden sollen. Die Stromkreise werden als offen bezeichnet, da sie in dem dargestellten Beispiel am oberen Ende an Erde gelegt sind und am unteren Ende je eine Erdveebindung über ein, vielarmiges Diodenbrückeagatter 24 zur Verfügung steht, das nur dann gegen Erde durchschaltet, wenn es, wie im folgenden beschrieben, geeignet vorgespannt wird. Durch die Diodenbrücke können weitere offene Stromkreise bedient werden. Vier Stromkreise reichen jedoch aus, um das Prinzip der Erfindung zu erläutern.
Als Beispiel sei eine Anwendung der Erfindung bei einem zentral gesteuerten Magnetspeichersystem angenommen, Jeder der offenen Stromkreise 10-13 enthält zweckmäßig einen Bit-Treibstromkreis des Magnetspeichers und einen zugeordneten Bit-Treiber, wie im Folgenden in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben»
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Das Brückengatter 24 enthält η asymmetrisch leitende Zweige, die zwischen einen ersten Anschluß 16 und einen zweiten Anschluß 17 geschaltet sind. Jeder Zweig weist ein Paar von Dioden auf, die gleichsinnig in Reihe zwischen die Anschlüsse 16 und 17 geschaltet sind. Die verschiedenen Zweige enthalten jeweils einen Mittenanschluß zwischen den Dioden des jeweiligen Reihenstromkreises. In der Schaltung gemäß Fig. 1 besitzt das Brückengatter fünf Zweige mit den Mittenanschlüssen 18, 19, 20, 21 und 22. Das Gatter weist also η = 5 asymmetrisch leitende Zweige auf und bedient (n-1) = 4 offene Stromkreise 10-13.
Die Stromkreise 10-13 sind einzeln an die Mittenanschlüsse 18-21 angeschaltet, und der n-te Mittenanschluß 22 liegt an Erde. Solange die Brückendioden sich im nichtleitenden Zustand befinden, weist keiner der Stromkreise 10-13 einen Stromrückweg auf. Eine Quelle 23, die über den Kollektor und Emitter eines Transistors 26 geschaltet ist, liefert einen Strom, der die Brückendioden in den leitenden Zustand vorspannt. Die Quelle 23 ist schematisch in Form eines Kreises mit einem Pluszeichen dargestellt, um anzudeuten, daß eine beliebige Stromquelle verwendet werden kann, deren positiver Anschluß am Ort des Pluszeichens und deren negativer Anschluß an Erde angeschaltet ist. Der Strom von der Quelle 23 wird induktiv über einen Transformator 27 in Abhängigkeit vom Leitfähigkeitszustand des Transistors 26 an die Diodenbrücke angekoppelt.
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angekoppelt.
Der Transformator 27 weist mit Vorteil ein Windungs verhältnis von eins auf. Die Sekundärwicklung des Transformators 27 ist über zwei Dioden 28 und 29 an die Anschlüsse 16 und 17 angeschaltet und liefert einen Vorstrom an alle Brückendioden in deren Durchlaßrichtung. Die Dioden 28 und 29 in Reihe mit der Transformatorwicklung erhöhen mit Vorteil den Widerstand der Brücke gegen einen Durchbruch bei Stör spannungen aus den offenen Stromkreisen 10-13, wenn der Vorstrom, der die Brücke leitend macht, fehlt.
Der Betrieb der Scheltung gemäß Fig. 1 wird eingeleitet, wenn die zentrale Steuereinheit 30 des als Ausführungsbeispiel dargestellten, zentral gesteuerten Speiche-rsystems die offenen Stromkreise 10-13 durch Signale über das Kabel 31 in Tätigkeit setzt. Zu diesen Signalen in einem Magnetspeicher zählen Zeitsteue rungs signale während eines Leseabschnittes des Speicherzyklus und Zeitsteuerungs- sowie Datensignale während eines Schreibabschnittes des Speicherzyklus. Die offenen Stromkreise 10-13 werden jedoch solange nicht geschlossen, bis die Steuereinheit eine Zeitsteuerungssignalquelle 32 betätigt, die ein Vorspannungssignal in Durchlaßrichtung zwischen die Basis und den Emitter des Transistors 26 legt, um einen Stromfluß von der Quelle
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über den Transistor, einen Strombegrenzerwiderstand 25 und den Transformator 27 einzuleiten. Dieser Stromfluß bewirkt einen Stromfluß in der Sekundärwicklung des Transformators 27 in einer Richtung, derart, daß die Dioden 28 und 29 sowie alle Dioden im Brückengatter 24 in Durchlaßrichtung vorgespannt werden. Bei der Anwendung der Schaltung nach Fig. 1 in einem Magnetspeicher ist der Transformator 27 so ausgelegt, daß er den Vorstrom in Form eines Stromimpulses liefert, der kontinuierlich sowohl während des Lese- als auch des Schreibintervalls eines Speicherzyklus anhält. Dieser Vorstrom ist notwendig, um alle Dioden der Brücke soweit zum Leiten zu bringen, daß irgendeine Amplitudenänderung der Ausgangs signale von den Stromkreisen 10-13 nicht dazu führt, daß das Brückengatter als Amplitudenwähler arbeitet und eine Erdverbindung nur für den Stromkreis bereitstellt, der das größte Aus gangs signal liefert. Der induktive Stoß beim Abschalten des Vorstromes bringt den Transformator nach jedem Speicherzyklus in den ursprünglichen Zustand zurück und verhindert so die Ausbildung einer Vormagnetisierung.
Es sei zunächst angenommen, daß nur der Stromkreis 13 durch Signale vom Kabel 31 im leitenden Zustand des Transistors 26 betätigt ist. Der Stromkreis 13 liefert ein positives Signal in Richtung des Pfeiles 33. Dieser Strom fließt über den Mitten-
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anschluß 21, die Diode 36, den Anschluß 17, die Sekundärwicklung des Transformators 27, die Dioden 28 und 29, den Anschluß 16, die Diode 37 und den Anschluß 22 nach Erde. Wenn ein zweiter offener Stromkreis 12 gleichzeitig erregt wird und einen Strom entgegengesetzter Polarität mit Bezug auf seinen entsprechenden Brückenanschluß 20 liefert, wie durch den Pfeil 38 angedeutet, so bilden die beiden Stromkreise 12 und 13 jeweils füreinander Stromrückwege über den durch die Brücke geschaffenen Schließweg, ohne daß jedoch ein größerer Strom in dem gemeinsamen Erdrückweg am Brückenanschluß 22 fließt. In diesem Fall ist der Stromrückweg für den Stromkreis 13 ähnlich dem oben angegebenen mit der Ausnahme, daß vom Anschluß 16 der Hauptstrom über die Diode 39, den Mittenanschluß 20, den Stromkreis 12 und die Erdverbindung 40 zum Stromkreis 13 zurückfließt. Die gleiche Schleife bewirkt natürlich, daß der Stromkreis 13 in den Rückstromweg für den Stromkreis 12 eingeschaltet wird.
Da die Stromquellen in den Stromkreisen 12 und 13 in der beschriebenen Schleife sich unterstützend in Reihe liegen, obwohl sie mit Bezug auf die Brücke 24 umgekehrt gepolt sind, entspricht der Gesamtstromfluß dem von nur einem dieser Stromkreise. Außerdem ergibt sich in diesem Fall, wenn nur die Stromkreise
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12 und 13 Strom liefern und diese Ströme entgegengesetzt gerichtet sind, der einzige Stromfluß in dem gemeinsamen Erdrückweg über den Anschluß 22 aufgrund einer ungenügenden Spannungsoder Impedanzsymmetrie zwischen den Stromkreisen 12 und In einem Magnetspeicher gibt es drei Hauptquellen für eine solche Unsymmetrie. Alle Quellen einzeln oder auch zusammengenommen liefern jedoch auch unter ungünstigsten Bedingungen keinen größeren Strom im gemeinsamen Erdrückweg im Vergleich zum Hauptstrom, der in beiden Stromkreisen 12 und 13 fließt. Beispielsweise kann sich eine gewisse Unsymmetrie aus unterschiedlichen induktiven Widerständen in den einzelnen Stromkreisen 12 und 13 aufgrund untersdhiedlicher Informationen in den durch die j eweiligen Stromkreise gekoppelteten Speicherstellen ergeben. Eine weitere Unsymmetrie kann von unterschiedlichen Pendelstörspannungen herrühren, die in mit den entsprechenden Stromkreisen 12 und gekoppelten Magnetspeicherelementen induziert werden. Eine weitere Unsymmetrie kann sich durch kleine Unterschiede im Widerstand der Stromkreise 12 und 13 zwischen Eide und ihrem jeweiligen Brückenanschluß 20 bzw. 21 ergeben. Der gesamte, durch die Unsymmetrien verursachte Strom ist im allgemeinen kleiner als 10% des Gesamtschleifenstromes.
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Wenn zusätzlich zu den Stromkreisen 12 und 13 weitere offene Stromkreise erregt werden, fließen unterschiedlich große Beträge eines Unsymmetriestromes über den gemeinsamen Erdweg, die von der Polarität der durch die entsprechenden Stromkreise 10-13 gelieferten Ströme und von den erläuterden Ünsymmetriefaktoren abhängen. Die Anordnung ist mit Vorteil so getroffen, daß die Hälfte der durch die Brücke bedienten Stromkreise Ströme einer Polarität und die andere Hälfte mit entgegengesetzter Polarität bezüglich der jeweiligen Mittenanschlüsse der Brückenzweige liefer^ so daß bei einer Erregung aller offenen Stromkreise jeder einen Rückstromweg flir einen anderen über den B rückenschließ weg bereitstellt. Der durch den Stromkreis 10 gelieferte Strom fließt also in Richtung zum Anschluß 18 und der durch den Stromkreis gelieferte Strom vom Anschluß 19 weg, wie durch die Pfeile 41 und 42 angedeutet. Der Strom über den Anschluß 22 ist die algebraische Summe der Ströme von allen erregten Stromkreisen 10-13. Im ungünstigsten Fall der Unsymmetrie für das gezeigte Stromauswahlnetzwerk 43, das die beschriebene Diodenbrücke 24, die zugeordneten offenen Stromkreise 10-13 und den Transformator 27 enthält, sind nur zwei offene Stromkreise erregt, die beide die gleiche Ausgangspolarität besitzen. Folglich ist der maximale, im ungünstigsten Fall fließende Strom in jedem Zweig der Brücke 24 nur gleich der Hälfte des Gesamtstromes einer Polarität, der von allen durch das Brückengatter bedienten offenen Stromkreisen geliefert wird.
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Es zeigt sich, daß das Gatter 24, wenn es etsprechend der vorliegenden Beschreibung benutzt wird, ein zweiseitig gerichteter Schalter ist. Das heißt, es stellt für jeden bedienten Stromkreis unabhängig von der Richtung des Stromflusses im Stromkreis einen Erdschluß bereit. Der Erdschluß wird entweder über einen gemeinsamen Erdweg am Anschluß 22 des Gatters oder über einen anderen bedienten Stromkreis hergestellt.
Die Größe des durch den Transformator 27 gelieferten Vorstromes wird bestimmt durch die Größe des oben erwähnten maximalen Brückenstromes im ungünstigsten Fall, der der größte Strom ist, der im gemeinsamen Erdrückweg vom Anschluß 22 fließen kann. Der Vorstrom, muß gleich oder größer als dieser maximale , im ungünstigsten Fall über den Erdrückweg fließende Strom sein, so daß keine Kombination von Strömen aus erregten, durch das Brückengatter bedienten Stromkreisen einen Gesamtwert erreichen kann, der ausreicht, um einen weiteren, ebenfalls erregten Stromkreis auszusperren. Eine Erhöhung des Vorstromes über den minimal erforderlichen Wert verringert den Spannungsabfall zwischen den Anschlüssen 18, 19, 20 oder 21 und Erde. Mit Vorteil ist ein Vorstrom benutzt worden, der etwa 10% über dem maximalen Strom des Erdrückweges lag.
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Die Zahl der offenen Stromkreise, die in dem Stromauswahlnetzwerk 43 bedient werden können, wird durch die Strombelastbarkeit des Transistors 26 begrenzt. In dem beschriebenen Beispiel ist der maximale Strom im ungünstigsten Fall, der über den gemeinsamen Erdrückweg fließt, nur etwa gleich dem halben Gesamtstrom, der von allen durch das Brückengatter 24 bedienten Stromkreisen 10-13 geliefert werden kann. Dieser Maximalstrom über den gemeinsamen Erdrückweg muß daher bei einem Windungs verhältnis des Transformators mit dem Wert 1 etwas kleiner als die Strombelastbarkeit des Transistors 26 sein. Wenn jedoch eine Vielzahl von Stromauswahlnetzwerken so angeordnet wird, daß die Primärwicklungen ihrer Transformatoren 27 in Reihe geschaltet sind, können weitere Stromauswa&lnetzwerke durch den einzigen Transistor 26 gesteuert werden. Das ist in Fig. 1 schematisch durch das zusätzliche Stromauswahlnetzwerk 46 und die gestrichelte Verbindung zwischen den Netzwerken 43 und 46 angedeutet. Bei vielen Speicheranwendungen kann daher der einzige Transistor 26 gleichzeitig alle Erdrückwege für die B it-Treib schaltungen einer Wortebene des Speichers steuern.
Ein Vorteil des vielarmigen Brückengatters 24 nach Fig. 1 besteht darin, daß die Stromkreise 10-13 zwischen Erde und ihrem je-
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weiligen Mittenanschluß 18-21 die Impedanz einer Diodenbrücke mit wenigstens zwei parallelgeschalteten Zweigen sehen. Es ist zwar die Sekundärwicklung eines Transformators 27 über die Steuerdiagonale der Brücke geschaltet, aber die Impedanz dieses Transformators wird durch die wesentlich kleunere Impedanz einer solchen Brücke verdeckt, wenn sie sich im leitenden Zustand befinden. Folglich beeinflußt der induktive Widerstand des Transformators die Reihenimpedanz eines der Stromkreise 10-13 nicht, obwohl er in Reihe mit deren Rückstromweg liegt.
Außerdem kann die Vorstromschaltung mit dem Transistor 26, dem Transformator 27 und den Dioden 28 und 29 mit Vorteil entfernt von der vielarmigen Brüche 24 angeordnet sein, ohne einen zusätzlichen induktiven Leitungswiderstand zur Impedanz der Stromkreise 10-13 hinzuzufügen. Dies ist von einiger Bedeutung bei Speicheranwendungen des zweiseitig gerichteten Schalters nach der Erfindung, weil damit die Möglichkeit gegeben ist, die Elemente der Vorstromschaltung entfernt von den Speichermodulen anzuordnen. Die zweckmäßige Ausnutzung des Raumes in der Nähe der Module ist deswegen wichtig, weil dort noch weitere Elemente der Speicherschaltung angeordnet werden müssen.
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Wenn Stromkreise zur gleichzeitigen Betätigung miteinander gekoppelt sind, treten häufig Schwierigkeiten hinsichtlich einer Signalkopplung zwischen den Stromkreisen auf. Beispielsweise kann Rauschenin einem der Stromkreise 10-13 einen störenden Stromfluß über die Brücke 24 bei Abwesenheit eines Vorstromes für die Brücke verursachen. In diesem Fall wird die durch die Zeitsteuerschaltung 32 ausgeübte Steuerung zunichte gemacht. Außerdem versucht nach Beendigung der Rauschstörung der induktive Einfluß des Transformators 27 den Stromfluß in einem Stromkreis über die Sekundärwicklung und die Anschlüsse 16, 22 und 17 in einer Richtung aufrecht zu erhalten, die die Diodenbrücke zum leiten bringt. Eine später auftretende Rauschstörung in einem der Stromkreise 10-13 kann dann zu einem weiteren Durchbruch aufgrund eines Fehlstromes führen und den über die Sekundärwicklung fließenden Strom noch vergrößern. Außerdem führt, wenn der zweiseitig gerichtete Schalter nach der Erfindung in Verbindung mit einem Magnetspeicher benutzt wird, das Auftreten eines Fehlstromes zu einer falschen Zeit in einem der Stromkreise 10-13 zu einer magnetischen Störung aller mit einem solchen Stromkreis gekoppelten Magnetspeicherelemente. Die Ausbildung eines sokchen Fehlstromweges bei einem Speicher schließt außerdem die gewählte Speicherschaltung teilweise kurz und verringert so den Wirkungsgrad der kurzgeschlossenen Speichertreibschaltung.
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Bei der Schaltung nach Fig. 1 läßt sich zeigen, daß, solange der von der Sekundärwicklung des Transformators 27 gelieferte Vorstrom etwas größer als der maximale Gesamtstrom ist, den die Stromkreise 10-13 liefern können, die Maximalspannung, die an eine Übertragungsdiagonale der Brücke angelegt werden kann, kleiner ist als der Spannungsabfall über einer leitenden Diode. Eine Übertragungsdiagonale ist eine der Diagonalen, die den Anschluß 22 enthält, beispielsweise die Diagonale zwischen den Anschlüssen 20 und 22« Bei vielen Anwendungen des zweiseitig gerichteten Schalters der hier beschriebenen Art haben die durch den Schalter bedienten Stromkreise 10-13 niedrige Impedanz. Der kleine Spannungsabfall zwischen Erde und einem der Mittenanschlüsse 18-21 einer leitenden Brücke reicht normalerweise aus, um einen Durchbruch anderer Brückengatterschaltungen aufgrund von Nebenströmen zu verhindern. Die Reihendioden 28 und 29 erhöhen jedoch die Minimalspannhng, die überschritten werden muß, damit ein Nebenschluß entstehen kann, ohne gleichzeitig die Impedanz eines der Stromkreise 10-13 wesentlich zu erhöhen. Es hat sich demgemäß gezeigt, daß, obwohl jeder Abschnitt mit zwei Zweigen der Brücke 24 im leitenden Zustand weniger als den Spannungsabfall einer einzigen Diode mit sich bringt, der Spannungsabfall von insgesamt vier Dioden in Reihe, d.h., der Spannungsabfall von zwei Brückendioden zuzüglich dem Spannungsabfall an den Dioden 28 und 29, überschritten werden muß, damit ein Nebenschluß entsteht.
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Das Brückengatter 24 arbeitet zunehmend besser hinsichtlich abnehmender Störungen durch Nebenströme, wenn weitere Brückenzweige zusätzlich parallel zwischen die Anschlüsse 16 und 17 geschaltet werden. Der Grund dafür besteht darin, daß unabhängig von der Zahl von Brückenzweigen und entsprechenden, durch das Brückengatter bedienten Stromkreisen, die maximale Rauschspannung, die von den bedienten Stromkreisen an den Transformator 27 angelegt werden kann, gleich bleibt, da solche Rauschspannungen wirkungsmäßig im Vielfach an den Transformator gelegt werden. Die verfügbaren Wege jedoch, auf denen ein sich ergebender Nebenstrom fließen kann, entsprechen zahlenmäßig der gesamtzahl von Zweigen in der Brücke minus 1. Wenn folglich ein Durchbruch aufgrund eines Nebenstrom.es auftritt, ist der sich ergebende Strom, der in jedem einzelnen der Stromkreise 10-13 fließen kann, nur ein Bruchteil des gesamten verfügbaren Nebenstromes. Bei einer Speicher anwendung ergibt sich daher beispielsweise eine entsprechende Herabsetzung von Störungen des Speichers durch solche Nebenströme.
Fig. 2 zeigt eine Möglichkeit, wie die Schaltungen nach Fig. 1 mit Vorteil in einer Zugriffsschaltmatrix angeordnet werden können, um die Steuerung einer größeren Anzahl von Stromauswahlnetzwerken, beispielsweise der Netzwerke 43 und 46, mit einer minimalen Zahl von Transistoren zu erleichtern. Jede
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der Kreuzpunktbelastungen 48 in Fig, 2 besteht aus einer Stromsteuerschaltung entsprechend denjenigen Schaltungsteilen der Fig. 1, die zwischen den durch die Kreuze 49 und 50 angegebenen Punkten liegen. Die Verstärker 26' und 26n entsprechen jeweils einem unterschiedlichen Transistor 26 der Schaltung nach Fig. 1 und steuern eine andere Zeilenverbindung der Matrix in Fig. 2. Die Verstärker 5<ji, 52, 53 und 56 sind vorgesehen, um Verbindungen zu den Spalten der Matrix zu steuern und einen Strom für eine gewählte Kreuzpunktbelastung der Matrix aus der Quelle 23' verfügbar zu machen, die der Quelle 23 in Fig. 1 entspricht. Alle Verstärker 26', 26", 51, 52, 53 und 56 erhalten Adresseninformationssignalbit von der zentralen Steuereinheit 30 derart, daß nur ein Spaltenverstärker und ein Zeilenverstärker leitend gemacht wird und ein Strom von der Quelle 23f über den einen Spaltenverstärker, den einen Zeilenverstärker und die entsprechend gewählte Kreuzpunktbelastung 48 zum Erdanschluß am Ausgang des Zeilenverstärkers fließen kann.
Fig. 3 zeigt diejenigen Teile eines Magnetspeichers, die hier von Interesse sind. Die in Fig. 3 benutzten Bezugsziffern sind gleich oder ähnlich wie die Bezugsziffern entsprechender Bauteile in Fig. 1. Zur Erläuterung sei angenommen, daß der Speicher nach Fig. 3 eine Vielzahl von binärkodierten Worten mit 24 Bit
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speichert und 16 Wort-Doppelebenen, die für einen Speicherbetrieb auf der Grundlage eines einzigen Kerns je Bit angeordnet sind. In Fig. 3 Hind nur die Wort-Doppelebenen Nr. 0 und Nr.15 gezeigt. Der mit 13' bezeichnete Bit-Treiber BD entspricht einen Teil des offenen Stromkreises 13 in Fig. 1. Die Bit-O-Leitung 13n in der Wort-Doppelebene Nr. 0 entspricht ebenfalls einem Teil des Stromkreises 13 in Fig. 1.
Die zwei Zweige der Bit-Leitung 13" sind an zwei entgegengesetzte Anschlüsse einer Transformatorwicklung 57 angeschaltet, die in einem typischen Speicher der beschriebenen Art zur Lesekopplung an einen nicht gezeigten Abfühlverstärker vorgesehen ist. Eine Mittelanzapfung der Transformatorwicklung 57 ist mit dem Mittenanschluß 21 des Brückengatters 24 gemäß Fig. 1 verbunden. Wenn der Bit-Treiber 13' durch die Steuereinheit 30 erregt wird, wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben, liefert er einen Bit-Strom anden Anschluß 21 des Brückengatters 24 zu einem Zeitpunkt, wenn dieses Gatter in den leitenden Zustand vorgespannt worden ist, wie ebenfalls oben beschrieben. Auf entsprechende Weise liefert der Bit-Treiber 12· Treibsignale an die Bit-Ebene BD1, um einen Strom an den Brückenanschluß 20 zu geben. Jeder der Bit-Treiber 12' und 13' ist auf ähnlicheweise im Vielfach an weitere Bit-Leitungen in den gleichen Bit-Ebenen BD1 bzw. BD angeschaltet. Innerhalb jeder solchen Bit-Ebene liegen
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•die einzelnen Bit-Leitungen in jeweils anderen der Wort-Doppelebenen. Alle anderen Bit-Ebenen für die 24 Bit-Positionen des Speichers in Fig. 3 sind entsprechend angeordnet. Ihre Verbindungen sind jedoch nicht dargestellt, um die Zeichnung zu vereinfachen.
Die Matrix nach Fig. 2 wird zur Auswahl des vielarmigen Brückengatters benutzt, das nur der einen Wort-Doppelebene im Speicher zugeordnet ist, die einen Brückenvorstrom erhalten soll. Folglich erhalten die Bit-Leitungen nur einer Wort-Doppelebene einen Erdschluß, wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben. Die Brückengatter und Bit-Leitungen aller anderen Wort-Doppelebenen erhalten keinen solchen Vorstrom. Es zeigt sich jedoch, daß, wenn ein Bit-Treiber ein Ausgangssignal bei einer Betäri gung durch Signale vom Kabel 31 erzeugt, eine entsprechende Spannung am jeweiligen Brückenzweig-Mittenanschluß für jede Bit-Leitung in der Bit-Ebene erscheint. Wenn also der Treiber 12' erregt wird, erscheint eine entsprechende, negativ gerichtete Spannung an den Brückenzweig-Mittenanschlüssen 20 und 20' der ' Bit-Leitungen in den Wort-Doppelebenen Nr. 0 bzw. Nr. 15. Auf entsprechende Weise erzeugt bei einer Betätigung der Bit-Treiber 13' positiv gerichtete Spannungen anjji den Brückenzweig-Mittenanschlüssen 21 und 21'. In jedem Fall muß die Spannung am Brückenzweig-Mittenanschluß wenigstens ausreichen, um
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den minimalen Spannungsabfall an vier Dioden in Reihe zu überwinden, bevor ein Bit-Treibleckstrom fließen kann.
Beispielsweise muß in der Wort-Doppelebene Nr. 15 der Spannungsabfall an den Dioden 36', 28', 29' und 37' überschritten werden, bevor ein Bit-Treibstrom in der Bit-Leitung 13in fließen kann. Wenn jedoch bei diesem Beispiel angenommen wird, daß die zentrale Steuereinheit 30 noch Fig. 1 die Matrix in Fig. 2 so betätigt hat, daß nur die Wort-Doppelebene Nr. 0 gewählt ist, wird ein Vorstrom an das Brückengatter 24 dieser Doppelebene geliefert und kein Vorstrom an das Brückengatter 24' der Wort-Doppelebene Nr. 15 gegeben. Das Fehlen eines Vorstromes im Brückengatter 24' begünstigt zu Anfang die Leitung im Brückengatter 24. Danach ist der maximale Spannungsunterschied zwischen dem Ausgang beispielsweise des Bit-Treibers 13' und Erde kleiner als die Spannung, die erforderlich ist, um die Dioden 36', 28', 29' und 37' in der Wort«Doppelebene Nr. 15 leitend zu halten. Das ergibt sich daraus, daß die letztgenannten Dioden eine größere Spannung zur Aufrechterhaltung der Leitung benötigen, als an den entsprechenden Leitenden Dioden in der Wort-Doppelebene Nr. 0 verfügbar ist. Folglich ist die am Anschluß 21' erscheinende Spannung nicht in der Lage, einen Nebenstromweg zu schließen und es findet keine Aufteilung des Au s gangs ströme s vom Anschluß 13' an die Wort-Doppelebene Nr. 1.5 und weg von der Doppelebene Nr. 0 statt.
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Claims (9)

1. Schaltanordnung mit η zweiseitig gerichteten Schaltkreisen und Schaltungen, die gleichzeitig alle Schaltkreise steuern, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltanordnung zur möglichst weitgehenden Verringerung des über gemeinsame, den Schaltkreisen zugeordnete Rückwege fließenden Gesamtstromes n-1 geschaltete Stromkreise (10, 11, 12,13) mit je einem ersten (unteren) und zweiten (oberen) Anschluß aufweist, daß jeder erste Anschluß mit einem anderen von n-1 der η Schaltkreise verbunden ist (z.B. untere Leitung von 10 mit 18 verbunden), und daß je'der zweite Anschluß mit dem gleichen η-ten Schaltkreis der η Schaltkreise verbunden ist (z.B. obere Leitung von 10, 11, 12, 13 über Erde mit 22 verbunden), so daß die Ströme über gewählte der geschalteten Stromkreise sieh gegenseitig in den gemeinsamen Rückwegen auflieben, um den über diese fließenden Strom möglichst klein zu machen.
2. Schaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schaltkreis (z.B. 16, 37, 22, 47, 17) die Reihenschaltung eines Paares von gleichsinnig gepolten Dioden (z.B. 37, 47) enthält, daß die Steuerschaltungen (23, 27, 25, 26) Vorstromeinrichtungen enthalten, um gleichzeitig alle Dioden in den leitenden Zustand zu bringen, und daß jeder geschaltete Stromkreis
(10, 11, 12, 13) eine getrennte Stromquelle enthält.
3. Schaltanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag des Gesamtstromes von allen Quellen größer als der Betrag des Stromes von der Vorstromeinrichtung (23, 27, 25, 26) ist.
4. Schaltanordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine zentrale Steuereinheit (30, 31), die irgendeine oder mehrere der Stromquellen gleichzeitig in Tätigkeit setzt.
5. Schaltanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Teil der Stromquellen (10,13) mit der Polarität 33, 41) in einer Richtung mit Bezug auf einen mittleren Punkt des η-ten Schaltkreises gepolt ist, und daß ein zweiter Teil der Stromquellen (11, 12) mit der Polarität 38, 42) in der entgegengesetzten Richtung mit Bezug auf den Mittleren Punkt des n-ten Schaltkreises gepolt ist.
6. Schaltanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom aus der Vorstromeinrichtung wenigstens gleich der maximalen Summe von Strömen einer gegebenen Zahl der Stromquellen ist.
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7. Schaltanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vor Stromeinrichtung einen Transformator (27) aufweist, dessen Sekundärwicklung über alle Diodenpaare (z.B. 37, 47) zur Lieferung eines Vorstromes an diese geschaltet ist, sowie ein Halbleiterbauelement (26) in Reihe mit der Primärwicklung des Transformators, das den Stromfluß die Primärwicklung und damit den Vorstrom für die Diodenpaare steuert.
8. Schaltanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine asymmetrisch leitende Impedanz (28, 29) vorgesehen ist, die in Reihe zwischen die Sekundärwicklung und die Diodenpaare geschaltet ist.
9. Schaltanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (27) die Diodenpaare (z.B. 37, 47) und die geschalteten Stromkreise (10, 11, 12, 13) ein Stromauswahlnetzwerk (43) bilden, daß wenigstens ein zusätzliches Stromauswahlnetzwerk (46) vorgesehen ist, das ähnlich wie das erstgenannte Stromauswahlnetzwerk ausgebildet ist, daß jeder Transformator in den Stromauswahlnetzwerken eine Primärwicklung enthält und daß alle Primärwicklungen in Reihe geschaltet sind.
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DE19671588954 1966-08-30 1967-08-29 Doppelt gerichtete schaltanordnung zur steuerung von mehr fachstromkreisen Withdrawn DE1588954B2 (de)

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