DE1915700C3 - Schieberegister - Google Patents

Description

as Die Erfindung betrifft ein Schieberegister, welches aus einer Reihe von Grundgliedern besteht und bei welchem Festkörperspeicherelemente, die nach einem Richtungswechsel der anliegenden Spannung für eine von der Größe des vor dem Richtungswechsei vorhandenen Stromes abhängige begrenzte Ladungsmenge durchlässig sind, verwendet werden.

Schieberegister sind in der Datenverarbeitung häufig verwendete Baugruppen, die dazu dienen, digitale Signale zu verzögern oder auf mehrere Kanäle zu verteilen. Sie bestehen aus einer Anzahl von Speichern, die derart zusammengeschaltet sind, daß die in ihnen enthaltenen Informationen, ausgelöst von einem Steuersignal, von jeweils einem Speicher zu dem nächstfolgenden gebracht werden, wobei dem ersten Speicher eine neue Information zugeführt wird und der letzte Speicher eine Information abgibt.

Es sind Schieberegister bekannt, bei denen die Speicher durch bistabile Schaltstufen realisiert sind oder die Speicherung mittels Kondensatorladungen erfolgt. Ferner sind Schalteinrichtungen erfoiderlich, die die Information von einem in den nächsten Speicher überführen, wobei Zwischenspeicher erforderlich sind, damit alle Informationselemente gleichzeitig weitergeschaltet werden können. Diese bekannten Schieberegister verfügen oft über einen sehr großen Aufwand.

Es sind ferner Schieberegister bekannt, bei welchen die einer Informationseinheit entsprechende Ladung in einem Kondensator gespeichert wird und im Takt von Steuerimpulsen in den nächsten Kondensator überführt wird (USA.-Patentschrift 3 289 010). Bei der Herstellung von integrierten Schaltungen ist jedoch die Verwirklichung von Kondensatoren recht schwierig, so daß andere Lösungen zu suchen waren.

Bei einem anderen bekanntgewordenen Schieberegister weiden deshalb Festkörperspeicherelemente verwendet, welche von den Basis-Emitter-Strecken einer Reihe von Transistoren gebildet werden (deutsche Auslegeschrift 1 043 394). Es hat sich jedoch in manchen Fällen als ungünstig herausgestellt, die Speicherfunktion sowie die sonstigen Funktionen des Transistors in einem Element zu vereinen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher,

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ein Schieberegister vorzuschlagen, bei welchem die stärkt, womit die eingangs genannte Information (po-

Festkörperspeicher nicht von Transistoren gebildet sitives Potential am Eingang S) sich in der Diode 10

werden. befindet. Beim nächsten Zeitabschnitt der Steuer-

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die spannungen bei 16 und 17 wird der nächste Wert am

Grundglieder aus je einem Längs- und einem Quer- 5 Eingang 5 abgefragt und in die Diode 9 gebracht so-

zweig bestehen, daß der Querzweig von einem Fest- wie die Information der Diode JO in die Diode 11

körperspeicherelement gebildet wird und daß die je- überführt. Es können beliebig viele Stufen hinterein-

weils an geradzahliger sowie an ungeradzahliger andergeschaltet werden, wobei die Dioden abwech-

Stelle des Schieberegisters befindlichen Festkörper- selnd mit den Schaltungspunkten 16 und 17 verbun-

speicherelemente mit ihren von den Längszweigen io den sind.

abgewandten Anschlüssen untereinander verbunden Nach den Diagrammen a undfe erfolgt die Ansind und daß die somit gebildeten Verbindungs- steuerung der Dioden mit um 180° phasenverschopunkte mit einer Wechselspannung derart beauf- benen mäanderförmigen Impulsen. Mit ähnlichem schlagt sind., daß jeweils diejenigen Speicherele- Erfolg können auch sinusförmige Spannungen angemente, die mit einer Halbwelle der Wechselspannung 15 wendet werden. Da es im wesentlichen darauf anin Sperrichtung beaufschlagt sind, mit den folgenden kommt, die Fußpunkte der einzelnen Stufen unter-Speicherelementen elektrisch leitend verbunden sind. einander mit rechteckförmigen bzw. sinusförmigen

Die Schaltungsanordnungen, in denen die Festkör- Steuerspannungen zu versorgen, ist es auch möglich,

perspeicherelemente durch Dioden dargestellt wer- jede zweite Diode mit einem konstanten Potential,

den, zeichnen sich durch geringen Aufwand aus. Bei 20 beispielsweise Massepotential, zu verbinden, wie es

den einfachsten dieser Schaltungsanordnungen beste- bei c symbolisch dargestellt ist, und die anderen Di-

hen die einzelnen Stufen lediglich aus zwie Dioden. öden mit einer um dieses Potential schwankenden

Die Erfindung wird an Hand der Figuren näher er- Spannung zu versorgen,

läutert. Von diesen zeigt Die Widerstände 2,3 und 4 dienen lediglich zur

F i g. 1 ein erfindungsgemäßes Ausführungsbei- 25 Begrenzung der Ströme durch die Dioden bzw. Transpiel, bei dem zur Übertragung der Information sistoren. Bei günstiger Wahl der Eigenschaften der Transistoren vorgesehen sind, und Dioden und Transistoren können jedoch die Wider-

Fig.2 ein Ausführungsbeispiel, bei dem lediglich stände entfallen. Zur Strombegrenzung können statt

Dioden verwendet werden. der Widerstände 2, 3 und 4 auch Widerstände in die

F i g. 1 zeigt drei Stufen eines erfindungsgemäßen 3° Zuleitungen der Steuerspannungen zu den Dioden Schieberegisters, von denen jede aus einem Transi- eingefügt werden. Auch wenn vor dem Richtungsstor 6, 7,8 und einer Diode 9, 10 und 11 besteht. Die wechsel der an einer Diode anliegenden Wechsel-Widerstände 2, 3, 4, 18 und 19 haben für die Funk- spannung kein Strom durch die Diode fließt, entsteht tion der Schaltungsanordnung eine untergeordnete nach dem Richtungswechsel durch die Kapazität der Bedeutung und können unter gewissen Bedingungen 35 Diode ein kleiner Stromstoß. Für den Fall, daß dieentfallen. ser zu groß wird, so daß der folgende Transistor da-

Das zu verzögernde digitale Signal wird der Schal- durch in den leitenden Zustand gerät, können die

tungsanordnung bei S zugeführt, während die Takt- Basen der Transistoren 7,8 über die Widerstände 18

impulse für das Schieberegister bei 16 und 17 einge- bzw. 19 mit Massepotential oder einer negativen

speist werden, wie es beispielsweise durch die Dia- 40 Spannungsquelle verbunden werden,

gramme α und b dargestellt ist. Über die Leitung 1 Es besteht die Möglichkeit, an jedem Speicherele-

wird die Betriebsspannung der Schaltungsanordnung ment Ausgangssignale abzugreifen,

zugeleitet. Die digitalen Signale bei 5 verfügen bei- Bei der Schaltungsanoic.ung nach Fig. 1 wird

spielsweise über zwei Schaltzustände, von denen der durch die Verwendung von Transistoren innerhalb

eine durch Massepotential und der andere durch ein 45 jedes Gliedes eine Verstärkung vorgenommen, so

positives Potential gekennzeichnet ist. Liegt nun für daß die Signale, die durch das Schieberegister geleitet

einen ersten Zeitabschnitt der Steuerspannung der werden, ständig über eine optimale Amplitude verfü-

Anschluß 16 auf Massepotential, so fließt durch den gen. Wo auf eine derartige Verstärkung verzichtet

Transistor 6 Strom, wenn die digitalen Signale bei 5 werden kann, ist es möglich, die Schaltungsanord-

über positives Potential verfügen. Dieser Strom fließt 50 nung nach Fig. 2 in vorteilhafter Weise zu verwen-

ebenfalls durch die Diode 9. Während des folgenden den. Bei der Schaltungsanordnung nach FI g. 2 wer-

Zeitabschnittes liegt bei 16 positives Potential. Hier- den die Speicherelemente durch Dioden 32, 34, 36,

durch wird sowohl die Diode 9 als auch der Transi- 38 mit ausgeprägtem Ladungsspeichereffekt reali-

storö gesperrt. Da jedoch die Diode 9 über einen siert, während die Dioden 31, 33, 35, 37 und 39 eine

ausgeprägten Ladungsspeichereffekt (Ladungsträg- 55 gegenüber den erstgenannten Dioden zu vernachläs-

heit) verfügt, fließt durch die gesperrte Diode 9 eine sigende Ladungsträgheit aufweisen. Wie auch die

Ladungsmenge, die dem vor dem Richtungswechsel F i g. 1 stellt die F i g. 2 lediglich einen Ausschnitt aus

vorhandenen Strom annähernd proportional ist. Für einem längeren Schieberegister dar. Bei 30 werden

die Verwendung in digitalen Schaltungen spielt je- die binären Signale zugeführt, während sie bei 40

doch diese Proportionalität keine Rolle; es wird Ie- 60 verzögert wieder abgenommen werden. Die Steuer-

diglich ausgenutzt, daß bei positivem Potential am impulse gelangen bei 41 zur Schaltungsanordnung

Eingangs ein Strom floß, der in der folgenden Halb- und weiden den Dioden 32 und 36 zugeführt. Die

welle der Steuerspannung bei 16 einen Stromstoß Funktion der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist

durch die Diode 9 auslöst. Der Entladestrom der äußerst einfach. Bei jedem Polaritätswechscl der

Diode 9 fließt durch die Basis-Emitter-Strecke des 65 Steuerspannung bei 41 wird die Information einer

Transistors 7, dessen Emitter über die Diode 10 und Diode in die nächste überführt. Aus Symmetriegründen Anschluß 17 während dieser Zeit Massepolential den können auch die Dioden 34 und 38 von einer erhält. Der Strom wird durch den Transistor 7 ver- Wechselspannung, die jedoch gegenphasig zu derje-

nigen an den Dioden 32 und 36 ist. angesteuert werden.

Bei der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 erfolgt keine Verstärkung, so daß der Pegel der digitalen Signale mit zunehmender Anzahl von Gliedern des Schieberegisters abnimmt. Sollte er unter einen zuverlässigen Wert fallen, so ist. es möglich, herkömmliche Impulsformer oder Schieberegister nach F i g. 1 hinzuzuschalten.

Ebenso ist es möglich, zwischen die Festkörperspeicherelemente andere aktive Elemente wie beispielsweise Feldeffekttransistoren einzuschalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Schieberegister, welches aus einer Reihe von Grundgliedern besteht und bei welchem Festkörperspeicherelemente, die nach einem Richtungswechsel der anliegenden Spannung für eine von der Größe des vor dem Richtungswechsel vorhandenen Stromes abhängige begrenzte Ladungsmenge durchlässig sind, verwendet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundglieder aus je einem Längs- und einem Querzweig bestehen, daß der Querzweig von einem Festkörperspeicherelement gebildet wird und daß die jeweils an geradzahliger sowie an ungeradzahliger Stelle des Schieberegisters befindlichen Festkörperspeicherelemente mit ihren von den Längszweigen abgewandten Anschlüssen untereinander verbunden sind und daß die somit gebildeten Verbindungspunkte mit einer Wechselspannung derart beaufschlagt sind, daß jeweils diejenigen Speicherelemente, die mit einer Halbwelle der Wechselspannung in Sperrichtung beaufschlagt sind, mit den folgenden Speicherelementen elektrisch leitend verbunden sind.

2. Schieberegister nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Reihe von Dioden (9, 10, 11) mit ausgeprägtem Ladungsspeichereffekt die jeweils eine Elektrode jeder Diode über ein Verstärkerelement (6, 7,8) mit der gleichen Elektrode der folgenden Diode (10, 11) verbunden ist, daß die anderen Elektroden jeder zweiten Diode gemeinsam einem Steueranschluß (16) und die anderen Elektroden der anderen Dioden gemeinsam einen anderen Steueranschluß (17) bilden und daß zwischen die Steueranschlüsse (16, 17) eine Wechselspannung angelegt ist.

3. Schieberegister nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerelemente Transistoren (6, 7,8) in Kollektor-Grund-Schaltung sind.

4. Schieberegister nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektoren der Transistoren (6, 7,8) über Widerstände (2, 3, 4) an die Betriebsspannungsquelle (+U) angeschlossen sind.

5. Schieberegister nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zuleitung zu den Steueranschlüssen (16, 17) zu den Dioden Widerstände eingefügt sind.

6. Schieberegister nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Basen der Transistoren (6, 7,8) über je einen Widerstand (18, 19) mit einem Punkt konstanten Potentials verbunden sind.

7. Schieberegister nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Dioden mit kurzer Speicherzeit (31, 33, 35, 37, 39) gleichsinnig in Reihe geschaltet sind und daß der freie Anschluß der ersten Diode den Eingang (30) und der freie Anschluß der letzten Dioden den Ausgang (40) bildet, daß an den Verbindungspunkten zwischen jeweils zwei der Dioden je ein Pol weiterer Dioden (32, 34, 36, 38) mit langer Speicherzeit mit derartiger Polarität angeschlossen ist, daß alle Dioden vom Eingang der Anordnung aus gesehen gleichsinnig gerichtet sind, daß vom Eingang aus gezählt die zweite, vierte usw. Diode (34, 38) mit langer Speicherzeit mit ihrem anderen Pol mit einem ersten Steueranschluß und die erste, dritte usw. Diode (32, 36) mit langer Speicherzeit mit einem zweiten Steuersnschluß verbunden sind und daß zwischen die Steueranschlüsse eine Wechselspannung angelegt ist,

8. Schieberegister nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Steueranschlüsse mit konstantem Potential beaufschlagt ist.

9. Schieberegister nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung symmetrisch zum Massepotential ist.

10. Schieberegister nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung mäanderförmig ist.