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Schaltungsanordnung zur logischen Verknüpfung von Signalen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur logischen Verknüpfung von gleichzeitig
an getrennten Signalleitungen gEl, E2) anliegenden Si-.
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Signalen zu einem Ausgangsslgnal (AQ) unter Verwendung von Magnetkernen
(K1, K2), durch die Windungen der Signalleitungen, einer Abfrageleitung (T3) und
einer jeweils ausgangsseitig mit je einem Transistor (Tr1, Tr2) verbundenen Leseleitung
(W4) geführt sind.
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Es sind bereits Schaltungsanordnungen fiir derartige Zwecke bekannt,
die als Bauelemente Magnetkerne und Transistoren verwenden. Diese bekannten Schaltungen
erfüllen jedoch die Bedingungen der Selbstsicherheit nicht. Selbstisichtere Logikschaltungen
werden dabei in Anlagen benötigt, in denen die Ausgabe bestimmter falscher Meldungen
und Befehle sicher verhindert werden muß.
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An eine selbstsichere binäre Logikschaltung werden folgende Bedingungen
gestellt:
Durch einen einzigen Fehler eines Bauelementes der Logikschaltung
darf ein Ausgang, der aufgrund der Eingangssignale O-S5gnal führt; kein L-Signal
erholmen. Falls ein Fehler nicht bemerkbar ist, dar durch das Hinzutreten eines
weiteren Fehlers kein L-Signal an einem Ausgang entstehen. Diese Folge läßt sich
weiter fortsetzen. Mit anderen Worten, ein Ausgang darf nur dann fälschlicherweise
L-Signal führen, wenn mindestens zwei voneinander unabhängige Fehler gleichzeitig
aufgetreten sind. Dieser Fall kann ausgeschlossen werden, da die e Wahrscheinlichkeit
für dessen Auftreten ausreichend gering ist.
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Die bekannteste Schaltung für ein UND-Gatter arbeitet mit zwei gleichzeitigen
Eingangsimpulsen, die Jeder den halben für eine Unmagnetisierung der Kerne erforderlichen
Strom führen (I/2-Verfahren). Diese Anordnung ist keinesfalls sicher, da es nicht
möglich ist, Änderungen der Stromamplituden auszuschließen.' Selbst wenn man annimmt
daß dia die Ströme begrenzenden Lestwiderstände durch Fehler nicht kleiner werden
können, kann durch Änderungen der-Kerndaten CTemperatur) eine zumindest teilweise
Ummagnetisierung auch bei Anliegen nur eines Eingangssignales stattfinden.
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Die zweite Möglichkeit einer Konjunktion (mit einem negierten Eingang,
A " E1 . E2) arbeitet mit gleichzeitigen Eingangsimpulsen, die sich gegenseitig
aufheben. Hierbei gibt es zwei Fehlermöglichkeiten: Die Amplituden der Stromimpulse
können sich ändern. Dem läßt sich in Grenzen entgegenwirken, wenn der negierte Eingang
durch eine größere (doppelte) Windungszahl bevorzugt wird. Die andere Fehlermöglichkeit
ist eine mangelnde zeitliche Koinzidenz der Eingangsimpulse.
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Diese kann dadurch unwirksam gemacht werden, daß die Versorgungsspannung
des Gatters getastet wird und dab
Pi dip Taktdauer so gewählt wird,
daß sie kleiner als die der Signalimpulse ist und mittig zu ihnen liegt. Unsaubre,
verschiedene Anstiegs- und Abfallflanken der an den Eingängen des Gatters anliegenden
Impulse werden dadurch ausgeblendet. Diese Anordnung ist Jedoch nicht sicher, da
die getaktete Versorgungsspannung bei Kurzschluß eines Transistors eine Impulsfolge
am Ausgang des Gatters erzeugen kann, ohne daß Eingangssignale anliegen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine selbstsi.chere
Schaltungsanordnung zur logischen Verknüpfung von Signalen anzugeben, die beim Auftreten
eines Fehlers Jeweils 0-Signal an ihrem Ausgang führt. Diese Aufgabe wird gemäß
der Erfindung gelöst durch eine Wicklung (W1) der ersten Signalleitung (E1) auf
dem ersten Magnetkern (K1), Wicklungen (W2, W3, W4) der übrigen Leitungen (E2, T3)
auf beiden Magnetkernen, die Einschaltung eines Kondensators (16) in die zweite
Eingangsleitung (Et) zum Setzen des zweiten Magnetkerns (R2).
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und die Anschaltung eines zentralen Taktgenerators mit zeitlich innerhalb
iner Zykluszeit (Tz) versetzten Takt-, signalen (T1, T2, T3) an die Signalleitungen
(E1, E2) und die Abfrageleitung (T3).
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Die Erfindung sei nachstehend anhand der Figuren näher erläutert.
Dabei zeigt Fig. 1 die Schaltung eines UND-Gatters und Fig. 2 ein Impuls-Diagramm.
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In der Fig. 1 sind mit Ei und K2 zwei Magnetkerne bezeichnet, die
mit vier bzw. drei Wicklungen W1 - W4 versehen sind. Die Richtung der Schrägstriche
gibt den Wicklungssinn an. Die Wicklungen Wl, W2 und W3 werden mit Stromimpulsen
angesteuert, während die Wicklung W4 als Besewicklung dient. An ihr entsteht bei
der Abfrage der Kerne eine Induktionsspannung. Bei einem sicheren Digitalsystcm
ist es notwendig, den Unterschied zwischen L- und 0-Signalen möglichst groß zu wählen,
um nicht
durch Störspannungen falsche Signale zu erhalten. Daher
wird bei den Kernen K1 und KP nur mit positiver und negativer Sättigungsremanenz
gearbeitet, um bei der Abfrage einen Kern in der positiven Remanenzlage ("gesetzt")
sicher von einem in der negativen Remanenzlage ("nicht gesetzt", "zurückgesetzt")
unterscheiden zu können.
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Die Stromimpulse zum Setzen und Rücksetzen der Kerne werden aus Spannungsimpulsen
gebildet, deren zeitlicher Verlauf in Fig. 2 dargestellt ist. Die drei Takte T1,
T2, T7) werden zentral aus einem Taktgenerator erzeugt.
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Die Zykluszeit ist mit Tz bezeichnet.
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Auf dem Kern Kl befindet sich eine Wicklung Wl der ersten Signalleitung,
eine Wicklung W2 der zweiten Signalleitung, eine Wicklung W3 der Abfrageleitung
mit dem Taktsignal T3 und die Lesewicklung W4. Der Kern E2 weist drei Wicklungen
auf, nämlich die Wicklung W2 der zweiten Signalleitung, die Wicklung W3 der Abfrageleitung
mit dem Takt signal T3 und die Lesewicklung W4. Die Wicklungen sind ausgangsseitig
über Lastwiderstände 11, 12, 13 und 14 mit der Betriebsspannung +Ub verbunden. In
die Signalleitung E2 ist ein Widerstand 15 sowie ein Kondensator 16 ringeschaltet.
Die in die Leseleitungen bei der Abfrage induzierten Spannungen werden jeweils durch
nachgeschaltete Transistoren Trl und Xr2 verstärkt. Der am Kollektor der Transistoren
Tr1 und ?r2 abgegebene Stromimpuls reicht aus, um etwaige folgende Kerne umzumagnetisieren.
Außerdem treffen die Transistoren eine Auswahl zwischen positiven und negativen
Lesespannungen, d. h. nur die beim Rücksetzen der Kerne erzeugten Lesespannungen
steuern den Jeweiligen Transistor durch.
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Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung werden folgendo binäre
Signale unterschieden: O-Signale: +Ub konstant anstehend, innerhalb einer Zykluszeit
Tz keine Änderung. (Es kann bei Versagen eines Bauelementes
auch
0 V dauernd anstehen, dies wird gleichfalls als logisches 0-Signal gewertet.) L-Signal:
Während einer Zykluszeit Tz genau ein Impuls von +Ub auf 0 V, synchron zu Tl, 2
oder T3. Das Auftreten von zwei oder mehr Impulsen innerhalb von Tz bzw. das Auftreten
eines Impulses zur falschen Zeit (z. B. synchron zu T2 statt zu T3) ist ein Fehler,
der in der selbstsicheren Logik nicht möglich sein darf.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung besitzt zwei Signaleingänge
E1 und E2 für die logische Verknüpfung und einen Eingang T3 für die Abfrage. Auf
die Eingänge E1 und E2 wirken weiterhin die Taktsignale Tl und T2.
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Die Abfrage ist notwendig, damit alle Ausgangs impulse zu einer festgelegten
Zeit kommen und damit nach Ablauf von T3 der Kern wieder in der Grundlage ist.
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Die beschriebene Schaltungsanordnung arbeitet folgendermaßen: Uber
den Eingang E1 wird der Kern Kl beim Anliegen eines Signals im Zeitpunkt Tl gesetzt.
Falls Eingang E2 erfüllt ist, d. h. die zweite Signalleitung führt ebenfalls L-Signal,
wird der Kern Kl zur Taktzelt T2 zurückgesetzt. Die in die Lesewicklung W4 des Kerns
K1 induzierte Spannung steuert den Transistor Trl auf, so daß sich der Kondensator
16 über den Transistor Trl entladen kann. Dieser Entladestrom setzt den Kern E2.
Die AbSrage mit T3 ergibt nur am Kern K2 eine Lesespannung, da der Kern Kl schon
mit dem Abfragetakt T2 zurückgesetzt wurde. Diese Lesespannung wird durch den Transistor
Tr2 verstärkt und liefert einen Ausgangsimpuls am Ausgang A.
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Bei nichterfülltem Eingang El wird weder Kl noch K2 gesetzt, es gibt
keinen Ausgangsimpuls.
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Bei nichterfüllten Eingang E2 wird der Kondensator 16 zllr Zeit T3
entladen. K2 wird dadurch gleichzeitig vom Entladestrom und vom Abfragestrom magnetisicrt.
Die schaltung ist so dimensioniert, daß die Abfrage überwiegt, der Kern K2 also
nicht gesetzt wird und keine Besespannung abgibt. Da der Entlade strom eine Folge
des Abfrageimpulses ist, beginnt der Entladestrom später als der Abfrageimpuls.
Die Dauer des Entladestromes ist begrenzt durch die Dauer des Abfrageimpulses und
die Ladung des Kondensators 16. Der Vorteil der Schaltung liegt darin, daß der Entladestrom
des Kondensators 16 durch Änderungen der Batelemente nicht größer, sondern nur kleiner
werden kann. Bei Kurzschluß des Eondensators 16 oder des Widerstandes 15 fließt
zwar ein grosser Strom, der Jedoch den Kern K2 nicht setzen kann, da die Stromrichtung
falsch ist.
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Bei dieser Schaltung sind belieblge Fehler der Widerstände möglich;
der Kondensator kann Kurzschluß oder Unterbrechung haben, ebenso die Transistoren.
Es dind somit beliebige Fehler der-Bauelejents zulässig. Im ehlerfall führt der
Ausgang A ein 0-Signal (kein Takt).
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Kurzschlüsse der Wicklungen werden Jedoch ausgeschlossen.