DE1774813B1 - Speicherelement mit transistoren und matrixspeicher mit diesen speicherelementen - Google Patents

Description

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lung führt, welche ebenso unerwünscht ist wie der zum Umschalten des Speicherelementes in an sich beAufwand bei der Steuersignalquelle. kannter Weise den Eingangselektroden der einander Zur Vermeidung dieser Belastung der Steuersignal- entsprechenden Transistoren des einen Leitungstyps quelle und der unerwünschten Begleiterscheinungen in unterschiedlichen Stromzweigen gegenphasig zuist es vorgeschlagen worden (»Silicon on Sapphire 5 führbar sind, während bei Zufuhr eines für beide Ein-Complementary MOS Memory System« von J. F. gangselektroden gleichen, mittleren Potentials der Allison, J. R. Burns and F. P. Heiman, ISSCC eingestellte Speicherzustand aufrechterhalten wird.
Digest of Technical Papers, 1967, S. 76, Fig. 3), in Die bekannten Schaltungen sind nicht in der Lage, die Koppelzweige zwischen den Ausgangselektroden den Anforderungen der Aufgabe der Erfindung der Transistoren des einen Stromzweiges und die zu- io gleichzeitig gerecht zu werden, insbesondere eine sammengeschalteten Steuerelektroden der Transi- kurze Umschaltzeit bei vernachlässigbar kleiner Bestoren des anderen Stromzweiges Koppeltransistoren lastung der Steuersignalquelle zu ergeben. Auch ereinzuschalten, welche während der Ansteuerung des gibt sich aus keiner der bekannten Schaltungen ein Speicherelementes gesperrt werden und den nieder- Hinweis, wie die Belastung der Steuersignalquelle ohmigen Kanal des jeweils leitenden Transistors von 15 durch den jeweils leitenden Transistoren ohne Inder Steuersignalquelle abtrennen, so daß der leitende kaufnahme eines erheblichen Schaltungsaufwandes Kanal die Steuersignalquelle nicht mehr belastet. vermieden werden könnte.

Dieser Vorteil wird jedoch durch einen erhöhten Auf- In besonderer Ausgestaltung der Erfindung kann wand bei den Speicherelementen infolge der zusatz- in Reihe mit der Eingangselektrode des einen Tranlichen Koppeltransistoren erkauft. Außerdem erhöht 20 sistors vom anderen Leitungstyp in gleicher Stromsich bei einer Ausbildung in integrierter Schaltung flußrichtung mit dessen Hauptstromstrecke die Basisder Platzbedarf pro Speicherelement. Emitter-Diode eines fünften Transistors einer Fühl-Es ist andererseits bei Speicherelementen, welche schaltung angeschlossen sein. Um die Symmetrie der nur einen Transistor pro Stromzweig aufweisen, be- Schaltung zu wahren, können dabei ferner die Lastkannt (USA.-Patentschrift 3 295 031), die Transi- 25 schaltungen für beide Stromzweige gleichgemacht stören zum Umschalten des Speicherelementes statt werden, wobei die eine Lastschaltung die Parallelan ihren Basen an ihren Emittern mit gegenphasigen schaltung eines Widerstandes zu der Emitter-Basis-Signalen anzusteuern, während im Ruhezustand den Diode des fünften Transistors und die andere eine in Emittern gleiche Potentiale zugeführt werden. Auch Reihe mit dem entsprechenden Transistor des andehierbei wird jedoch die ansteuernde Signalquelle 30 ren Stromzweiges liegende Parallelschaltung eines durch den jeweils leitenden Transistor belastet. Ein Widerstandes mit einer Diode umfaßt, deren Impeweiterer Nachteil dieser Schaltung besteht darin, daß danz gleich der Impedanz der anderen Parallelschalrelativ hochohmige Kollektorwiderstände verwendet tung gewählt ist. Zweckmäßigerweise werden die werden, die bei einer Ausbildung in integrierter Form Lastschaltungen zwischen die Eingangselektroden der einen erheblichen Raumbedarf bedingen. Diese hoch- 35 betreffenden Transistoren und die Potentialquelle geohmigen Kollektorwiderstände führen außerdem zu schaltet und ihre Dioden in Durchlaßrichtung hinrelativ großen Zeitkonstanten bei der Umladung der sichtlich der Potentialquelle gepolt.
Schaltungskapazitäten, wenn der betreffende Tran- Das erfindungsgemäße Speicherelement eignet sich sistor gesperrt wird, da dann die Umladung nur mehr insbesondere zum Aufbau eines Matrixspeichers mit über den Widerstand erfolgen kann. Dadurch werden 40 in Reihen und Spalten angeordneten Speicherelemendie Umschaltzeiten des Speicherelementes vergrößert. ten, wobei jedes Speicherelement mit den Eingangs-Gegenüber den bekannten Speicherelementen be- elektroden der Transistoren des anderen Leitungstyps steht die Aufgabe der Erfindung in der Schaffung an jeweils einen von mehreren Reihen- bzw. Spalteneines Speicherelementes mit nur vier Transistoren, leitern angeschlossen ist und den Reihen- und Spalwelche sich gut in integrierter Schaltung ausbilden 45 tenleitern wahlweise ein Ruhepotential bzw. ein demläßt, sehr kurze Schaltzeiten aufweist und dabei nur gegenüber positives oder negatives Potential als einen außerordentlich kleinen Steuerstrom erfordert Steuersignale zuführbar sind und wobei die Eingangsund welche sich schließlich besonders gut zum Auf- elektroden entsprechender Transistoren des anderen bau eines bitorganisierten Speichers eignet. Leitungstyps sämtlicher Speicherelemente an je eine

Diese Aufgabe wird bei einem Speicherelement mit 50 gemeinsame Potentialleitung angeschlossen sind,

zwei parallelgeschalteten Stromzweigen aus je zwei Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Dar-

mit ihren Hauptstromstrecken in Reihe geschalteten Stellungen von Ausführungsbeispielen näher erläu-

Transistoren einander entgegengesetzten Leitungs- tert. Es zeigt

typs, die je zwei Hauptelektroden in Form einer Ein- Fig. 1 das Schaltbild eines erfindungsgemäßen

gangselektrode und einer Ausgangselektrode für den 55 Speicherelementes,

ihre Hauptstromstrecke durchfließenden Strom sowie F i g. 2 Signalverläufe zur Erläuterung der Arbeitseine Steuerelektrode zur Steuerung der Leitfähigkeit weise des in F i g. 1 dargestellten Speicherelementes, der Hauptstromstrecke aufweisen und bei denen die F i g. 3 das Schaltbild einer bitorganisierten 2 · 2-zusammengeschalteten Steuerelektroden der Tran- Speichermatrix mit Speicherelementen gemäß F i g. 1 sistoren eines Stromzweigs mit den zusammengeschal- 60 und

teten Ausgangselektroden der Transistoren des ande- F i g. 4 weitere Signalverläufe zur Erläuterung der ren Stromzweigs verbunden sind und den Eingangs- Arbeitsweise des Speicherelementes,
elektroden äußere Potentiale zugeführt sind und in Das in F i g. 1 dargestellte Speicherelement enthält jedem Speicherzustand einer der Transistoren jedes vier Feldeffekttransistoren mit isolierter Steuerelek-Stromzweiges leitet, der andere dagegen sperrt, und 65 trode Ql, Q2, ΟΆ und Q4, obwohl statt dessen auch wobei dem Speicherelement Steuersignale zum Um- andere Transistoren mit entsprechenden geeigneten schalten des Speicherzustandes zuführbar sind, erfin- Betriebseigenschaften verwendbar sind. Das Speicherdungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuersignale element besteht aus zwei Stromzweigen mit jeweils

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einem p-leitenden Transistor Ql, Ql, der mit seiner elektrode in der Durchlaßrichtung gespannt, so daß Abflußelektrode mit der Abflußelektrode eines n~ der Transistor Q3 leitend bleibt, leitenden Transistors Q3, QA verbunden ist. Die Der im Ruhezustand von dem Speicherelement ent-

Quellenelektrode 10 des Transistors <23_ ist über die nommene Strom ist vernachlässigbar klein. Es fließt Parallelschaltung eines Widerstandes 12 und einer 5 zwar durch die Kanäle der Transistoren Ql und Q3 Diode 14 mit einer Spannungsquelle von —10Volt ein Strom. Da jedoch der Kanal, d.h. die Quellenverbunden. Die Quellenelektrode 16 des Transistors Abflußstrecke des Transistors Ql verhältnismäßig QA ist über die Parallelschaltung eines Widerstandes hochohmig ist und dieser Kanal in Reihe mit dem 18 und der Basis-Emitter-Diode 20, 22 eines npn-Bi- Kanal des Transistors Q3 liegt, fließt in diesem Schalpolartransistors 24 ebenfalls mit einer Spannungs- io tungszweig ein nur sehr kleiner Reststrom. Ebenso quelle von —10 Volt verbunden. Der Kollektor 26 verhindert der hochohmige Zustand des Kanals des des Transistors 24 liegt über die Parallelschaltung Transistors Q4, daß durch den Schaltungszweig mit eines Widerstandes 30 und einer Diode 32 an Masse. der Reihenschaltung der Kanäle der Transistoren Ql Die Substrate der p-leitenden Transistoren sind mit und QA ein nennenswerter Strom fließt, einer Spannungsquelle von +4 Volt verbunden, wäh- 15 Wenn das Speicherelement in den 0-Zustand umrend die Substrate der η-leitenden Transistoren mit geschaltet werden soll, werden gleichzeitig die einer Spannungsquelle von—10 Volt verbunden sind. Klemme X mit +4VoIt und die Klemme Y mit Das Ausgangssignal der Schaltung ist an den Klem- — 4VoIt beaufschlagt. Diese X- und F-Spannungen men 34 abnehmbar. entsprechen den im Intervall i₂ bis t₃ in F i g. 2 auf-

Das Speicherelement kann durch Beaufschlagen 20 tretenden Spannungen. Da der Transistor Ql anfängmit entsprechenden Spannungen an den Klemmen X lieh leitend ist, ist sein Kanal niederohmig, so daß am und Y vom einen in den anderen Speicherzustand ge- Schaltungspunkt B eine Spannung von — 4VoIt erschaltet werden. Zum Schalten in den einen Zustand scheint. Jetzt wird der Transistor Ql auf 8 Volt in wird der einen dieser Klemmen eine Spannung von der Durchlaßrichtung gespannt, da—4 Volt an seiner z.B. +4VoIt und der anderen Klemme eine Span- 25 Steuerelektrode 44 und +4VoIt an seiner Quellennung von z. B. — 4VoIt zugeführt. Um in den ande- elektrode 46 liegen. Der Transistor Q3 wird ebenfalls ren Speicherzustand zu schalten, werden diese Span- in der Durchlaßrichtung, jedoch nur auf 6 Volt genungen umgekehrt. Im Ruhezustand werden beide spannt, da—4 Volt an seiner Steuerelektrode 48 und Klemmen X und Y auf einem Bezugsspannungswert, —10 Volt an seiner Quellenelektrode 10 liegen. Der beispielsweise Nullpotential oder Masse, gehalten. 30 Transistor Ql beginnt daher stärker zu leiten als der Zur Erläuterung der Arbeitsweise des Speicher- Transistor Q3. Dadurch wird der Schaltungspunkt A, elementes sei willkürlich angenommen, daß anfäng- der zuvor auf —10 Volt lag, auf die Spannung der lieh die Transistoren Ql und Q3 leitend und die Klemme X, nämlich +4VoIt angehoben. Transistoren <21 und QA gesperrt sind, was beispiels- Dieser Vorgang ist regenerativ. Der Transistor 04

weise dem 1-Zustand des Speicherelementes entspre- 35 beginnt stärker zu leiten als der Transistor Ql, so chen soll. Im leitenden Zustand eines Feldeffekttran- daß der Schaltungspunkt B von seinem ursprüngsistors der hier verwendeten Art ist der leitende oder liehen Potential von —4 auf —10 Volt herunterstromführende Kanal des Transistors zwischen gedrückt wird. In extrem kurzer Zeit (die Schaltzeit Quellenelektrode und Abflußelektrode niederohmig. beträgt ungefähr 75 Nanosekunden) stabilisiert sich Folglich besteht im 1-Zustand eine niedrigere Impe- 40 die Schaltung mit den Transistoren Ql und QA im danz zwischen der Quellenelektrode 36 und der Ab- leitenden und den Transistoren Ql und Q3 im geflußelektrode 38 des Transistors Ql, so daß der sperrten Zustand.

Schaltungspunkt B im wesentlichen die gleiche Span- Es hat sich gezeigt, daß das Speicherelement opti-

nung wie die Klemme Y führt. Die Schaltung kann mal arbeitet, wenn die Schaltung symmetrisch aufals im Ruhezustand befindlich angesehen werden, so 45 gebaut ist. Dies setzt voraus, daß die beiden Schaldaß die Klemmen X und Y ebenso wie der Schal- tungszweige mit gleicher Last arbeiten, d. h. die tungspunkt B Masse oder Nullpotential führen. Transistoren Ql, Q3 gleich belastet sind wie die

Außerdem besteht eine niedrige Impedanz zwi- Transistoren Ql, QA- Die Lastschaltung, bestehend sehen Quellenelektrode 10 und Abflußelektrode 40 aus dem Widerstand 12 und der Diode 14, soll die des Transistors Q3, so daß von der — 10-Volt-Span- 50 gleiche Impedanz präsentieren wie die aus dem nungsquelle über den niedrigen Durchlaßwiderstand Widerstand 18 und der Basis-Emitter-Diode 20, 22 der Diode 14 und den niedrigen Widerstand der des Transistors 24 bestehende Schaltung. Dies setzt Quellen-Abflußstrecke des Transistors Q3 ein Strom voraus, daß die Widerstände 12 und 18 gleiche Werte zum Schaltungspunkt A fließt, der dadurch auf eine haben. Es setzt ferner voraus, daß die Charakteristik Spannung von ungefähr —10 Volt gebracht wird. 55 der Diode 14 gleich oder entsprechend ist wie die Die Spannung von —10 Volt am Schaltungs- Charakteristik der Basis-Emitter-Diode des Tranpunkt A spannt den TransistorQl in den leitenden sistors24- Mit dieser Anordnung, wie sie in Fig. 1 Zustand und hält ihn in diesem Zustand, während sie gezeigt ist, wird erreicht, daß die stationären und die andererseits den Transistor QA (an dessen Quellen- Übergangslasteigenschaften (Belastung beim Schalelektrode 16 ebenfalls —10 Volt liegen) mit Nullvor- 60 ten) für die beiden Schaltungszweige im wesentlichen spannung beaufschlagt und diesen Transistor gesperrt identisch sind.

hält. Die am Schaltungspunkt B herrschende Span- Bei gleichen Lastimpedanzen für beide Schaltungs-

nung von 0 Volt beaufschlagt den Transistor Ql mit zweige können die X- und F-Wählspannungen Nullvorspannung, und dieser Transistor bleibt ge- gleiche Werte haben. Man kann jedoch auch mit sperrt. Dagegen wird durch die an der Steuerelek- 65 Y- und X-Spannungen unterschiedlichen Wertes artrode des Transistors Q3 liegende Spannung von beiten, in welchem Falle die Widerstände 12 und 18 Volt die Steuerelektrode dieses Transistors gegen- unterschiedlich bemessen sein können, über seiner mit —10 Volt beaufschlagten Quellen- Während der Zeit, da die X-Spannung von+4VoIt

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und die Y-Spannung von — 4 Volt gleichzeitig an- Von den verschiedenen in F i g. 2 wiedergegebenen

wesend sind (Impulse 52 und 54 in F i g. 4), schaltet Signalzuständen bewirkt lediglich der O-Schreibzudas Speicherelement vom 1-Zustand in den 0-Zu- stand (Intervall i₂ bis t_s) oder der 1-Schreibzustand stand, wobei ein Einschaltstrom im Emitter-Basis- (Intervall i₆ bis i₇) ein Schalten des Speicherelemen-Kreis des Lesetransistors 24 fließt, der diesen Tran- 5 tes. Es läßt sich ohne weiteres zeigen, daß wenn entsistor einschaltet (leitend macht), so daß an den Aus- weder die X- oder die Y-Klemme +4 Volt und die gangsklemmen 34 ein Ausgangssignal 50 erscheint. entsprechend andere Klemme O Volt führt, die zwei Dieses Signal, das bei einer bestimmten Schaltungs- in Reihe liegenden Transistoren beaufschlagenden ausführung eine Amplitude von 0,8VoIt hat, kann als Durchlaßspannungen das Verhältnis von 10 Volt zu Lesesignal einer Matrix von derartigen Speicher- io 4 Volt haben und der Zustand des Speicherelementes elementen oder von Einzelelementen verwendet wer- unbeeinflußt bleibt.

den. Die Diode 32 sorgt dafür, daß das Ausgangs- Der andere Teilwählzustand ergibt sich, wenn ent-

signal diesen Pegel nicht überschreitet. Gewünschten- weder die X- oder die Y-Klemme —4 Volt und die falls kann das Ausgangssignal durch z. B. entspre- entsprechend andere Klemme 0 Volt führt. Dabei chende Vorspannung dieser Diode auch auf einen 15 haben die im ungünstigsten Fall die beiden in Reihe höheren Pegel angeklemmt werden. liegenden Transistoren beaufschlagenden Durchlaß-

Obwohl, wie erwähnt, der Leistungsverbrauch des spannungen das Verhältnis von 6 Volt (beim n-Typ) Speicherelementes nach F i g. 1 im Ruhezustand sehr zu 4 Volt (beim p-Typ), und es findet kein Schalten gering ist, fließt dennoch ein gewisser kleiner Rest- statt.

strom. Bei nichtvorhandenem Widerstand 18 würde 20 Das Speicherelement nach F i g. 1 kann in der in der zur Basis 20 des Transistors 24 gelangende Rest- Fig. 3 veranschaulichten Weise in einer bitorganistrom bewirken, daß dieser Transistor teilweise leitet. sierten Speichermatrix verwendet und verschaltet In diesem Fall könnte eine etwaige geringfügige werden. Die Matrix, die hier nur zu Erläuterungs-Störung, wie sie z. B. während eines Teilwählvor- zwecken als 2 · 2-Matrix dargestellt ist, kann in der gangs auftreten könnte, oder ein anderweitiger Stör- 25 Praxis sehr viel mehr als vier Speicherelemente entimpuls zur Folge haben, daß der Transistor einge- halten. Um die Zeichnung zu vereinfachen, sind die schaltet und ein unerwünschtes Ausgangssignal er- Substratanschlüsse nicht gezeigt. Einander entsprezeugt wird. Der Widerstand 18 hat den Zweck, diesen chende Teile in F i g. 3 und 1 sind jeweils mit gleichen Reststrom sowie etwaige Störsignale abzuleiten. Das Bezugszeichen bezeichnet.

Ausmaß der Störunempfindlichkeit der Schaltung 30 Das Einschreiben einer »1« in ein gewähltes Speiwird durch den Wert dieses Widerstandes bestimmt. cherelement kann dadurch erfolgen, daß der gewählte Da, wie erwähnt, der Widerstand 12 den gleichen Y-Leiter mit einem Impuls von +4 Volt und gleich-Wert hat wie der Widerstand 18, ist derjenige Wert zeitig der gewählte Z-Leiter mit einem Impuls von des Widerstands 18, der eine optimale Störunter- — 4VoIt beaufschlagt wird. Das Einschreiben einer drückung ergibt, gleich dem für den Widerstand 12 35 »0« kann umgekehrt durch gleichzeitiges Beaufgewählten Wert. schlagen des gewählten X-Leiters mit einem Impuls

Im Betrieb eines Speicherelementes von z. B. der von +4 Volt und des gewählten Y-Leiters mit einem in Fig. 1 gezeigten Art als Bestandteil einer vielzel- Impuls von — 4VoIt geschehen. Das Auslesen eines ligen Speichermatrix können unterschiedliche Korn- Speicherelementes kann dadurch erfolgen, daß man binationen von X- und Γ-Spannungen anwesend sein. 4° versucht, eine »0« in das Speicherelement einzu-Beispielsweise während des Intervalls t₀ bis t_t liegen schreiben. Wenn beispielsweise das Speicherelement an der Z-Klemme +4VoIt (Fig. 2), während die X₁, Y₁ anfänglich eine »1« speichert (Transistoren Y-Klemme Nullpotential führt. Dies entspricht dem Ql und Q3 leitend, Transistoren Ql und Q4 ge- »Halbwählzustand« eines Speicherelementes, und sperrt) und gleichzeitig der Leiter X₁ mit +4VoIt dasjenige Speicherelement, das mit dieser Spannungs- 45 und der Leiter Y₁ mit — 4VoIt beaufschlagt werden, kombination beaufschlagt ist, sollte kein Ausgangs- erscheint an den Ausgangsklemmen 34 das Ausgangssignal erzeugen. signal 50 nach F i g. 4. Wenn jetzt die Leseimpulse

Während des Intervalls i₄ bis t₅ empfängt die 52, 54 (F i g. 4) entfernt werden, speichert das Spei-Z-Klemme eine Spannung von -4VoIt, während die cherelement Z₁, Y₁ anschließend eine »0«, d. h., die Y-Klemme auf Nullpotential liegt. Dies entspricht 50 Ablesung ist zerstörend. Wenn man jetzt versucht, ebenfalls einem Halbwählzustand, und es sollte bei das Speicherelement abermals durch Zuführung der dieser Spannungskombination keine Information in Leseimpulse 52α, 54α (Fig. 4) abzulesen, wird das das Speicherelement eingeschrieben werden. Speicherelement, da es bereits eine »0« speichert,

Während des Intervalls t_e bis i₇ sind der X- nicht geschaltet. An den Ausgangsklemmen 34 erKlemme —4VoIt und der Y-Klemme +4VoIt zu- 55 scheint kein Ausgangssignal, was die Speicherung geführt. Dies entspricht dem Einschreiben einer »1« einer »0« anzeigt.

in ein Speicherelement und hat zur Folge, daß die Ein wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen

Transistoren Ql und fi3 leitend gemacht und die Speicherelementes besteht darin, daß das der Z-Lei-Transistoren Ql und QA. gesperrt werden. Eine ein- tung oder der Y-Leitung zugeführte Steuer- oder gehendere Erläuterung des Schaltvorgangs dürfte sich 60 Schaltsignal stets einen hohen Widerstand »vorim Hinblick auf die bereits gegebene Erläuterung des findet«. Wenn beispielsweise der Transistor Ql an-Umschaltens des Speicherelementes vom 1-Zustand fänglich leitet, kann ein der Y-Klemme in Fig. 1 zuin den O-Zustand erübrigen. geführtes Schaltsignal nicht teilweise kurzgeschlossen

Die Intervalle t₈ bis i_? und t₁₀ bis t_u entsprechen werden. Während zwar der Kanal des Transistors den beiden anderen Teil- oder Halbwählzuständen. 65 Ql niederohmig ist, ist jedoch der Transistor QA ge-Es sollte während des Intervalls t_s bis t_g keine Infor- sperrt, d. h., sein Kanal ist verhältnismäßig hochmation eingeschrieben und während des Intervalls t₁₀ ohmig. Ebenso besteht zwischen Quellenelektrode bis t_n kein Ausgangssignal erzeugt werden. und Steuerelektrode des Transistors Ql ein extrem

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η-Transistoren Q3 und 04:
Abfluß^Quellen-Durchbruchs-

spannung 20 Volt

Schwellenspannung 2 Volt

Transkonduktanz g_m (bei 3 Volt

Abfluß-Quellenspannung) 800 Mikro-

siemens Widerstände 12 und 18 100 000 Ohm

In der in Fig. 3 gezeigten Speichermatrix ist der Leseverstärker an die gemeinsame Leitung 60 angeschlossen. Die andere Last, dargestellt als Block 63, ist an die gemeinsame Leitung 62 angeschlossen.

hoher Widerstand. Entsprechende Verhältnisse ergeben sich für die anderen Eingangszustände und den anderen Leitungszustand der Schaltung.

Im Betrieb, soweit bisher beschrieben, ist die Ablesung des Speicherelementes zerstörend, d.h., wenn ein Speicherelement anfänglich eine »1« speichert, wird beim Ablesen dieser »1« die gespeicherte Information gelöscht, so daß das Speicherelement nach beendetem Ablesen eine »0« speichert. Das Speicherelement kann jedoch auch zerstörungsfrei betrieben ίο werden. Zu diesem Zweck werden die Leseansteuerimpulse in ihrer Amplitude auf nur 2VoIt herabgesetzt. Betrachtet man die Schaltung nach F i g. 1 in ihrem 0-Zustand (Transistoren Ql und QA leitend,

Transistoren Ql und Q3 gesperrt), so wird der 15 Diese beiden Schaltungen können gewünschtenfalls F-Klemme ein Impuls von +2VoIt und der X- miteinander vertauscht werden. Bei der umgekehrten Klemme ein Impuls von —2 Volt zugeführt. Da der Anordnung würden die Leseansteuersignale den für Transistor Ql leitend ist, nimmt der Schaltungs- das Einschreiben einer »1« in die Schaltung verwenpunkt^i einen Spannungspegel von — 2VoIt an, wo- deten Signalen entsprechen. Die Last 63 kann durch durch der TransistorQl um 4VoIt in der Durchlaß- 20 das Ausgleichslastnetzwerk mit dem Widerstands richtung gespannt wird. Diese geringe Durchlaßspan- und der Diode 14 nach Fig. 1 oder statt dessen nur nung erzeugt einen schwachen Abflußstrom (Abfluß- durch einen Widerstand und den Transistor 24 oder elektrode 38), der durch den (leitenden) Transistor durch eine vollständige zweite Leseschaltung 18, 24, 04 zur Ausleseschaltung fließt. Da der Transistor 30, 32 gebildet werden. Der Vorteil dieser letzt- Q4 um 8 Volt in der Durchlaßrichtung gespannt ist, 25 genannten Alternative besteht darin, daß man damit findet kein Schalten statt. Wenn das Speicherelement zwei verschiedene Lesesignale erhalten kann. Da

ferner bei den beiden letztgenannten Alternativen identische Transistoren verwendet werden können, sind die beiden Lastanordnungen stets vollkommen abgeglichen oder symmetriert.

Ein vorteilhaftes Merkmal der Schaltung nach Fig. 3 besteht darin, daß nur zwei Lastschaltungen (63 und 18, 24 ...) für die gesamte Matrix, und zwar unabhängig von der Anzahl der Speicherelemente in

ein Speicherelement von der in Fig. 1 gezeigten Art 35 der Matrix, benötigt werden. Bei vorbekannten Anbeispielsweise mit Schaltungselementen in folgender Ordnungen wurde je eine Last pro Spalte (oder Zeile)

sich im 1-Zustand befindet, und man versucht, es in der gleichen Weise abzulesen, fließt kein Ablesestrom, so daß die beiden Zustände des Speicherelementes eindeutig unterscheidbar sind.

Wegen des kleinen Ablesestromes ist die Arbeitsweise in der Praxis beim zerstörungsfreien Betrieb länger als beim zerstörenden Betrieb.

Für den Betrieb mit zerstörender Ablesung kann

Bemessung aufgebaut werden:

p-Transistoren Ql und Ql:
Abfluß^Quellen-Durchbruchs-

spannung 25 Volt

Schwellenspannung 2,5 Volt

Transkonduktanz (Übertragungsleitwert) g_m (bei 3 Volt Abfluß-Quellenspannung) 600 Mikro-

siemens

von Speicherelementen verwendet. Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal besteht darin, daß die Lastanordnungen außerhalb der Matrix (d. h. außerhalb des integrierten Schaltungsplättchens) angeordnet werden können, so daß die konstruktive Ausbildung vereinfacht wird, da es nicht erforderlich ist, unipolare mit bipolaren Bauelementen zu integrieren. Ferner wird die Erwärmung des Schaltungsplättchens infolge von Leistungsvernichtung in den Lastwiderständen vermieden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

gegenüber positives oder negatives Potential als Patentansprüche: Steuersignale zuführbar sind und daß die Ein gangselektroden (10 bzw. 16) entsprechender

1. Speicherelement mit zwei parallelgeschalte- Transistoren (Q3 bzw. Q4) des anderen Leitungs-

ten Stromzweigen aus je zwei mit ihren Haupt- 5 typs sämtlicher Speicherelemente an je eine gestromstrecken in Reihe geschalteten Transistoren meinsame Potentialleitung (62 bzw. 60) ange-

einander entgegengesetzten Leitungstyps, die je schlossen sind.

zwei Hauptelekroden in Form einer Eingangselek-

trode und einer Ausgangselektrode für den ihre

Hauptstromstrecke durchfließenden Strom sowie io Die Erfindung betrifft ein Speicherelement mit zwei eine Steuerelektrode zur Steuerung der Leitfähig- parallelgeschalteten Stromzweigen aus je zwei mit keit der Hauptstromstrecke aufweisen und bei ihren Hauptstromstrecken in Reihe geschalteten denen die zusammengeschalteten Steuerelektroden Transistoren einander entgegengesetzten Leitungsder Transistoren eines Stromzweigs mit den zu- typs, die je zwei Hauptelektroden in Form einer Einsammengeschalteten Ausgangselektroden der 15 gangselektrode und einer Ausgangselektrode für den Transistoren des anderen Stromzweigs verbunden ihre Hauptstromstrecke durchfließenden Strom sowie sind und den Eingangselektroden äußere Potentiale eine Steuerelektrode zur Steuerung der Leitfähigkeit zugeführt sind und in jedem Speicherzustand der Hauptstromstrecke aufweisen und bei denen die einer der Transistoren jedes Stromzweiges leitet, zusammengeschalteten Steuerelektroden der Transider andere dagegen sperrt, und wobei dem Spei- 20 stören eines Stromzweigs mit den zusammengeschalcherelement Steuersignale zum Umschalten des teten Ausgangselektroden der Transistoren des an-Speicherzustandes zuführbar sind, dadurchge- deren Stromzweigs verbunden sind und den Einkennzeichnet, daß die Steuersignale zum gangselektroden äußere Potentiale zugeführt sind und Umschalten des Speicherelementes in an sich be- in jedem Speicherzustand einer der Transistoren kannter Weise den Eingangselektroden (46, 36) 25 jedes Stromzweiges leitet, der andere dagegen sperrt, der einander entsprechenden Transistoren (Ql, und wobei dem Speicherelement Steuersignale zum QZ) des einen Leitungstyps in unterschiedlichen Umschalten des Speicherzustandes zuführbar sind. Stromzweigen gegenphasig zuführbar sind, wäh- Die Erfindung betrifft auch einen Matrixspeicher mit rend bei Zufuhr eines für beide Eingangselektro- diesen Speicherelementen.

den gleichen, mittleren Potentials der eingestellte ₃₀ Bei einer bekannten Speicherelementschaltung Speicherzustand aufrechterhalten wird. (USA.-Patentschrift 3 191 061) leitet in jedem Schalt-

2. Speicherelement nach Anspruch 1, dadurch zustand jeweils nur einer der beiden Transistoren gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Eingangs- jedes Stromzweiges, so daß infolge des gesperrten elektrode (16) des einen Transistors (Q4) vom anderen Transistors jeder Stromzweig hochohmig ist anderen Leitungstyp in gleicher Stromfluß- 35 und das Speicherelement in seinen beiden Schaltzurichtung mit dessen Hauptstromstrecke die Basis- ständen praktisch keinen Strom verbraucht. Dies gilt Emitter-Diode eines fünften Transistors (24) um so mehr für Feldeffekttransistoren, welche im einer Fühlschaltung angeschlossen ist. Sperrzustand einen außerordentlich hohen Kanal-

3. Speicherelement nach Anspruch 2, gekenn- widerstand aufweisen. Die beiden Schaltzustände zeichnet durch zwei gleiche Lastschaltungen für 40 eines solchen Speicherelementes unterscheiden sich beide Stromzweige, deren eine die Parallelschal- dadurch, daß im einen Fall der eine Transistor und tung eines Widerstandes (18) zu der Emitter- im anderen Fall der andere Transistor jedes Strom-Basis-Diode des fünften Transistors (24) und zweiges leitet, während die Leitungsverhältnisse im deren andere eine in Reihe mit dem entsprechen- anderen Stromzweig genau entgegengesetzt sind. Der den Transistor (Q3) des anderen Stromzweiges lie- 45 Schaltzustand drückt sich damit in unterschiedlichen gende Parallelschaltung eines Widerstandes (12) Potentialen an den Verbindungspunkten der Transimit einer Diode (14) umfaßt, deren Impedanz stören jedes Stromzweiges aus. Die Ansteuerung des gleich der Impedanz der anderen Parallelschal- bekannten Speicherelementes erfolgt ebenfalls am tung (18, Emitter-Basis-Diode des Transistors 24) Verbindungspunkt der beiden Transistoren jedes gewählt ist. 50 Stromzweiges, der ja mit den zusammengeschalteten

4. Speicherelement nach Anspruch 2 oder 3, Basen der Transistoren des anderen Stromkreises zudadurch gekennzeichnet, daß die Lastschaltungen sammengeschaltet ist. Da jedoch jeweils einer der (12, 14; 18, 24) zwischen die Eingangselektroden beiden an diesen Punkt angeschlossenen Transistoren (10, 16) der betreffenden Transistoren (Q3, Q4) leitet, wird die ansteuernde Signalquelle durch die und die Potentialquelle (—10 Volt) geschaltet 55 niederohmige Kanalstrecke dieses Transistors besind und ihre Dioden in Durchlaßrichtung hin- lastet. Bei der Ansteuerung von Matrixspeichern mit sichtlich der Potentialquelle gepolt sind. einer großen Anzahl derartiger Speicherelemente sind

5. Matrixspeicher unter Verwendung von in daher sehr leistungsstarke Steuerquellen erforderlich, Reihen und Spalten angeordneten Speicher- da sämtliche Speicherelemente einer Reihe bzw. Spalte elementen nach einem oder mehreren der vor- 60 gleichzeitig angesteuert werden und die betreffenden stehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, leitenden Transistoren der Speicherlemente daher daß jedes Speicherelement (Z₁, Y₁.. .X₂, Y₂) praktisch alle parallelgeschaltet sind. Eine derartige mit den Eingangselektroden (46 bzw. 36) der starke Belastung der Steuersignalquelle bedingt aber Transistoren (Ql bzw. Q2) des anderen Leitungs- nicht nur einen erheblich größeren baulichen Auftyps an jeweils einen von mehreren Reihen- bzw. 65 wand der Steuersignalquelle selbst, sondern bringt Spaltenleitern (X₁ oder X₂ bzw. Y₁ oder F₂) an- auch einen höheren Leistungsumsatz in den einzelgeschlossen ist und den Reihen- und Spalten- nen Speicherelementen mit sich, in weichen der hohe leitern wahlweise ein Ruhepotential bzw. ein dem- Steuerstrom zu einer entsprechenden Wärmeentwick-