DE2116255A1 - Vorrichtung zur Stromimpulsstabilisie rung, insbesondere fur ein bipolares Strom treiber system - Google Patents

Description

Patentanwälte ~ ι ι c ο c r

Dipl. Ing. F. Weickmann, ^ ' ' ^ö ^ ^ ^

Dipl. Ing. H. Weickmann, Dipl. Phys. Dr. K. Fincke
Dipl. Ing. F. A. Woickmann, Dipl. Chem. B. Huber
8 München 27, Möhlstr. 22

Electronic Memories & Magnetic Corporation 3435 Vilshire Boulevard

Los Angeles, California 90005, V. St„ A₀

Vorrichtung zur Stromimpulsstabxlisierung, insbesondere für ein bipolares Stromtreibersystem

Lie Erfindung bezieht sich auf impulsweise gesteuerte Stromquellen für variable Belastungen und insbesondere auf impulses teuerte Stromquellen für variable Belastungen, die eine v/eingehend konstante Amplitude je Stromimpuls erfordern.

In vielen Anwendungsfällen und insbesondere in i'erritkernspeichersystemen ist es erwünscht, einen schnell ansteigenden Stromimpuls an eine last mit einer weitgehend konstanten Amplitude unter sich ändernden Belastungsbedingungen abzugeben. So wird zum Beispiel in einem 2 1/2-D Dreileiter-Kern-.speichersystem ein bestimmtes H-Bit-7/ort aus einer Gruppe von IT Kernen dadurch ausgewählt, dass selektiv Koinzidenzßtromimpul3e zur Ansteuerung der leitungen abgegeben werden, die durch sämtliche Kerne der betreffenden Gruppe hindurchlaufen. Das betreffende '«/ort wird dabei parallel ausgelesen, indem die auf IT gesonderten leaeleitungen auftretenden Strom-

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impulse festgestellt bzw. ausgev/ertet werden, wenn die Kerne der betreffenden Kerngruppe von dem Binärzustand 1 in den Binärzustand O umgeschaltet werden. Da die Anzahl der im Binärzustand 1 befindlichen Kerne sich von AbfrageZeitpunkt ^u Abfragezeitpunkt zwischen O und IT ändern kann, kann sich die Belastung für die St euer s tr ο ία impuls quelle entsprechend ändern. Demgemäss ist es schwierig, die Stromamplitude genau zu regeln. Ausserdea ist es schwierig, eine weitgehend konstante Anstiegszeit bei dem Steuerstrom zu erzielen.

Der Erfindung liegt demgemäss die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte impulsgesteuerte Stromquelle für die Verwendung tait einer variablen Last zu schaffen. Dabei soll die Amplitude von an Kernspeichersysteme abgegebenen Impulsatrömen besser geregelt bzw. gesteuert werden können. Ausserdem soll ein für eine Vielzahl von unabhängigen impulsgesteuerten Stromquellen, deren jede mit einer anderen Last verbunden ist, gemeinsames Amplitudensteuersystem geschaffen werden. Das betreffende- System soll dabei eine Steuereinrichtung für sämtliche impulsgesteuerte Stromquellen von einem einzigen Punkt aus einzustellen gestatten. Im übrigen ooll das neu zu schaffende Amplitudenregelsystem für impulsgesteuerte Stromquellen mit sogenannten steif geregelten Stromschleifen versehen sein, um Schwingungen zu vermeiden und Störungen auf einen minimalen Wert zu bringen. Ausserdem soll die neu zu schaffende impulsgesteuerte Stromquelle für variable Belastungen Stromirapulse mit schnellen und weitgehend konstanten Anstiegszeiten abzugeben gestatten. Schliesslich soll die neu zu schaffende impulsgesteuerte Stromquelle mit einem Amplitudenregelsystem für Kernspeichersysterae versehen sein, und zv/ar bei vermindertem Leistungsbedarf für das Gesamtsystem und vermindertem Leistungsverlust in dem Regelsystem durch Zurückführen der positiven und negativen Energie zu dem Speisegerät in weitgehend ausgeglichener Weise.

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C ν: ir α die vorstellend aufgezeigte Aufgabe eriindungsgeaäos dadurch, dass eine erste wicklung eines einen Kern mit einer Hystereseschleife aufweisenden Transformators und eine mit einer variablen last in Reihe liegende erste Wicklung sowie eine Spannungsquelle "bestimmter Polarität auf der einen Seite und ein Schalter zum Auslösen eines Stromimpulses durch die Last an einer Spannungsquelle entgegengesetzter Polarität an dem anderen Ende angeschlossen 3ind. Eine zweite Wicklung einen eine Hystereseschleife aufweisenden Transformators ist in Reihe mit einer hohen Induktivität und einer Stromquelle angeordnet, die einen geregelten "bzw. stabilisierten Gleichstrom abgibt, um den Hystereseschleifentransformator mit einem !Magnetfeld bestimmter Polarität vorzuspannen.. Der Kern des Transformators ist so gewählt, dass eine lange Umschaltperiode in jJezug auf die Stromirapulsperiode erzielt ist. Wenn der Schalter geschlossen ist, ruft ein die erste Wicklung des Transformators durchfliessender Stromimpuls ein Magnetfeld von entgegengesetzter Polarität hervor, das das durch die Gleichspannung hervorgerufene Torfeld überwindet und bis zu dem oberen Koerzitivpegel des Hystereseschleii'enkerns ansteigt, nachdem der Kern Dis zu seinem oberen Koerzitivwert ausgesteuert ist, geht der Hystereseschleifentransforraator als Irjpedanzelement schnell von niedriger Impedanz zu hoher Irapeda:is über und begrenzt damit die Amplitude des an die Last abgegebenen Stromimpulses. Die mit der Sekundärwicklung in Itsihe liegende Induktivität bzw. Spule speichert dabei Energie, währenddessen der Kern in dieser Weise ausgesteuert wird, wobei ein nennenswerter Teil der betreffenden Energie durch eine Schaltdiode am lastseitigen Ende des Transformators an die System-Speisespannungsquelle zurückgeführt wird, nachdem der Stromimpuls in der ersten Wicklung beendet ist. Während auf diese Weise Energie durch den äie Sekundärwicklung durchfliessenden Strom zurückgeführt wird, wird der betreffende Kern schnell unter seinen unteren Koerzitivwert bzw. -Pegel

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zurückgesteuert, damit nämlich der Hystereseschleifentransformator für einen anschliessend ... ·. wieder , abzugebenden Stromimpuls erneut als Stabilisator wirken kann.

In einem Magnetkernspeicher kann eine Vielzahl von Hystereseschleifentransformatoren vorgesehen sein. Dabei kann ein derartiger Iransformator je Bit-Treiberleitung vorgesehen sein, um ein 1 Bit umfassendes Wort selektiv auszulesen. Die Sekundärwicklung des jeweiligen Hystereseschleifentransformators ist mit der Sekundärwicklung aller übrigen Hystereseschleifentransformatoren und mit einer stabilisierten Gleichstromquelle in Reihe geschaltet. Die Torspannung für sämtliche Hystereseschleifentransformatoren kann dann von einem einzigen Punkt aus eingestellt werden, indem der Vorspannungsstrom von der stabilisierten Gleichstromquelle entsprechend eingestellt wird. Zwischen dem stabilisierenden !Transformator und der Last (Kerntreiberleitung des magnetischen Speichers) ist ein zweiter Schalter vorgesehen. Die beiden Schalter werden dabei zunächst eingeschaltet, um während der Stroraanstiegszeit eine Steuer- bzw, Treiberspannung von 2V abzugeben. Während des fla.ih.en Impulsdaches des Stromimpulses wird de.nn der erste Schalter wieder ausgeschaltet. Nachdem der esste Schalter ausgeschaltet ist, ist durch eine Schaltdiode, die zv/ischen der Schaltungserde und einem Verbindungspunkt zwischen dem ersten Schalter und dem Transformator liegt, ein Stromweg geschaffen, über den Energie zur Speisespannungsquelle zurückgeführt wird. Durch paarweises Zusammenfassen benachbarter Bit-Treiberleitungen in der Weise, dass der positive Lesestrom in der einen Leitung in der einen Richtung und in der anderen Leitung in der entgegengesetzten Richtung fliesst, und zwar von ein und demselben Ende der Matrix aus betrachtet, können positive und negative Impulsstabilisatoren sehr nahe beieinander angeordnet werden, so dass dann, wenn ein Schalter zwischen der Speisespannungrquelle und dem Eyatereseschleifentransformator in der jeweiligen Zeile geöffnet ist, und ein Schalter an dem anderen

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Ende des jeweiligen Transformators geschlossen bleibt, eine mit einer Schaltungserde verbundene Schaltdiode in Durchlassrichtung vorgespannt ist. Dadurch ist ein Gleichstromweg geschaffen, über den Strom von der positiven Speisespannungsquelle an dem entsprechenden Ende einer Bit-Leitung zu der negativen Speisespannungsquelle an dem Ende der anderen Bit-Leitung der zusammengefassten Bit-Leitungen zurüekfliesst. Auf diese Weise ist es möglich, den Strom in den paarweise zusammengefassten Bit-Leitungen auf den maximalen Pegel in einer steif geregelten Schleife festzuhalten.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. In den einzelnen Zeichnungen sind dabei einander entsprechende Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Pig. 1 zeigt in einem Schaltplan eine Ausführungsform gemäss der Erfindung zur Abgabe von gesteuerten Stromimpulsen an eine variable Last.

Pig. 2 zeigt in einem Diagramm die Abhängigkeit zwischen der Magnetfeldstärke und der Plussdichte in dem Kern eines Hystereseschleifentransformators, der für den Betrieb gemäss der Erfindung vorgespannt ist.

Pig. 3 zeigt eine Vielzahl von Hystereseschleifentransformatoren, wie sie zur Stabilisierung von Stromimpulsen verwendet werden, die selektiv an Bit-Treiberleitungen eines MagnetkernSpeichers abgegeben werden.

In Pig. 1 ist eine Schaltung dargestellt, die zur Abgabe von einen schnellen Impulsanstieg aufweisenden Stromimpulsen stabilisierter Amplitude an eine variable Last 10, wie einer !Ereiberleitung eines Magnetkernspeiohers, dienen, und zwar

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durch Hindurchleiten durch eine erste Wicklung W₁ eines Transformators T₁ mit einem eine Hystereseschleife aufweisenden Kern. Die Hystereseschleife ist dabei weitgehend rechteckförmig, wie dies die Kurvendarstellung gemäss Pig. 2 erkennen lässt. Bei diesem Kern erfolgt ein Durchlaufen der Kurve durch die Punkte a, c und e, wenn der betreffende Kern von einem Sättigungszustand (Punkt a) zu einem zweiten Sättigungszustand (Punkt e) umgeschaltet wird. Wenn das angelegte Magnetfeld H dann verringert wird, erfolgt ein Durchlaufen der Kurve längs der oberen Linie, und zwar durch die Punkte f, g und h zurück zu dem Punkt a. Der Kern des Transformators kann somit zwei remanente Zustände einnehmen.

In der Praxis besteht der Kern des Transformators T₁ aus Stahl in Porm eines Totroids. Die Schaltzeit dieses Kerns liegt in der Grössenordnung von einer Mikrosekunde für Stromimpulse, deren Perioden wesentlich kürzer sind als eine Mikrosekunde, wie eine Yiertel-Mikrosekunde. Hierdurch ist gewährleistet, dass der Kern nicht aus dem einen Sättigungszustand am Punkt a in den zweiten Sättigungszustand am Punkt e während einer Stromimpulsperiode gesteuert wird. Vielmehr wird der Kern lediglich durch die Punkte a, b, c und d ausgesteuert. Zwischen den Punkten a und b ist die Impedanz der Transformatorwicklung W₁ niedrig, wodurch der die last 10 durchfliessende Stromimpuls bis zu einer bestimmten MaJEimalamplitude hin mit einer kurzen Anstiegszeit auftreten kann. Die betreffende Maximalamplitude ist dabei durch die Vorspannung bzw. Vormagnetisierung gegeben, die den Punkt a von dem Punkt b trennt. Nachdem das angelegte Magnetfeld den Koerzitivwert des Kernes erreicht hat, wie dies durch die Linie zwischen den Punkten b und c angedeutet ist, weist die Transformatorwicklung W₁ eine hohe Impedanz auf, durch die der Strom begrenzt wird. Auf diese Weise wird also ein Stromimpuls mit einer kurzen Anstiegszeit und einem flachen Impulsdach erzeugt. Bevor der Kern den Punkt e erreicht

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und vorzugsweise während der Zeitspanne, während der der Kern durch den linearen Kurvenbereich nahe des Punktes c gesteuert wird, sind die Transistoren Q₁ und Q« abgeschaltet, das heisst im nichtleitenden Zustand, um nämlich den Stromfluss durch die Last aufzuheben. Dies führt zu einem Stromimpuls mit einer kurzen Rtickflanke bzw. mit einer kurzen Rückkehrzeit vom Impulsdach, wenn der Kern längs der gestrichelten linie vom Punkt d zum Punkt g weiter zu dem Punkt a zurückkehrt.

Wenn die Last 10 eine Magnetkern-Treiberleitung ist, kann das Abschalten des Transistors Q₂ zur Ausbildung eines Resonanzzustandes in der Leitung führen. Demgemäss dürfte einzusehen sein, dass, obwohl dies nicht näher gezeigt ist, entsprechende Messungen auszuführen sind, um die notwendige Dämpfung und den erforderlichen Abschluss der Treiberleitung zu erzielen. Zur Dämpfung und zum Abschluss von Magnetkerntreiberleitungen, die in erster Ifäherung als If parallel liegende tfbertragungsleitungen betrachtet werden können, sind normale Verfahren entwickelt worden.

Eine stabilisierte Gleichstromquelle 11 ist über eine Drosselspule 12 mit einer zweiten Wicklung des Transformators T₁ verbunden. Die Drosselspule 12 stellt eine hinreichend hohe Induktivität dar, um den die genannte zweite Wicklung Wg des Transformators durchfliessenden Yorstrom zu stabilisieren.

Die stabilisierte Gleichstromquelle 11 ruft aufgrund der Abgabe des Vorstroms eine Vormagnetisierung hervor, wie sie in Pig. 2 durch eine gestrichelte Linie E_Vn^___ angedeutet ist. Dieses aufgrund eines Gleichstroms hervorgerufene Vormagnetisierungsfeld ist unter statischen Bedingungen stabil, und zwar aufgrund der Stromregelung bzw. -Stabilisierung von der Stromquelle 11 her, und unter dynamischen Bedingungen aufgrund der Induktivität der Drosselspule 12.

Der Transformator Q₁ ist als Reihenschalter verwendet, und zwar in einer Form, wie sie :.n einem Kernspeichersystem üblich ist, nämlich als mit dem Transformator erdfrei verbundener Transistor-

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schalter, der als Spannungsschalter dient. Dabei ist der Emitter dieses Transistors mit einer negativen Spannungsklemme (-V) einer Gleichspannungsquelle verbunden, und die Basis-Bmitter-Strecke des Transistors Q₁ liegt der Sekundärwicklung eines Transformators T2 parallel. Der Transistor Q₂ ^is^ in entsprechender Weise als Reihenschalter mit seinem Kollektor an der positiven Klemme einer GIeichspannungs-Speisequelle 14 angeschlossen, während die Bjasis-Emitter-Strecke des Transistors Q₂ der Sekundärwicklung eines Transformators T, parallel liegt, Wenn Zeitsteuerimpulse an die Primärwicklungen der Transformatoren Τ« und T, abgegeben werden, sind die Basis-Emitter-Strecken der Transistoren Q₁ und Q₂ in Durchlassrichtung vorgespannt. Dies hat einen Stromfluss von einer positiven Klemme (+V) der Speisespannungsquelle 14 durch die last 10 und die erste Wicklung W₁ des Transformators T₁ zu der negativen Klemme (-V) der Speisespannungsquelle 13 zur Folge.

Das gleichzeitige Einschalten beider Transistoren Q₁ und Q₂ führt zur Abgabe einer Treiberspannung von 2V während der Anstiegszeit des die Last 10 durchfliessenden Stromimpulses, wodurch ein schnelleres Ansteigen des Stromimpulses hervorgerufen wird. Uachdem der Kern während einer hinreichend langen Zeitspanne in dem linearen Bereich seiner Hystereseschleife zwischen den Punkten b und c ausgesteuert ist, wird der Transistor Q₁ abgeschaltet, das heisst in den nichtleitenden Zustand übergeführt. Sodann wird eine Schaltdiode D₁ in Durchlassrichtung vorgespannt, wodurch ein Rückführweg geschaffen ist, über den der die last durchfliessende Strom während der Dauer des flachen Impulsdaches des Stromimpulses aufrecht erhalten wird. Auf diese Weise steigt also der Strom auf eine Treiberspannung von 2V hin schnell auf einen maximalen Pegel an und wird dann mit einer Treiber spannung von nur 1V aufrecht erhalten. Wenn der Transistor Qo später wieder abgeschaltet, das heisst in den nichtleitenden Zustand übergeführt wird, und zwar zu einem Zeitpunkt, bevor der Kern des Transformators T₁ in den zweiten Sättigungspunkt e geschaltet bzw. gesteuert

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ist, wird eine Schaltdiode D« ebenfalls in Durchlassrichtung vorgespannt, wodurch die negative Energie zu der Speisespannungsquelle 13 zurückgeführt wird, wie dies weiter unten noch näher ausgeführt werden wird. Auf diese Weise stabilisiert die Hystereseschleife des Kernes des Transformators T.. die Amplitude des schliesslich erzielten Stromimpulses auf einem bestimmten Pegel unter verschiedenen Lastzuständen der last bzw. Belastung 10.

Wie oben bereits erwähnt, veranschaulicht Pig. 2 die Wirkung der rechteckförmigen Hystereseschleife des Transformators 12 hinsichtlich der Stabilisierung des Stromimpulses. Nachdem der Transistor Q₁ eingeschaltet, das heisst in den leitenden Zustand übergeführt ist, steigt der Strom sehr schnell an, bis das Vormagnetisierungsfeld überwunden ist. Der betreffende Strom steigt dann weiter an und vergrössert das Magnetfeld über den Punkt b hinaus. Auf diese Weise ändert sich dann die Impedanz der Transformatorwicklung W₁ von einem niedrigen Impedanzwert auf einen hohen Impedanzwert, und der die Last durchfliessende Strom wird wirksam stabilisiert, während das Magnetfeld den Kern vom Punkt b zu dem Punkt d hin führt bzw. steuert. Dadurch wird ein genauer, schnall ansteigender Stromimpuls geliefert, der unaMngig vom Zustand der Last 10 ist. Diese Unabhängigkeit geht auf die hohe Impedanz des Transformators T₁ zurück, nachdem dessen Kern über den Punkt b hinaus ausgesteuert ist, und auf die stabilisierende Wirkung des Transformators T₁ auf den Strom, während der Kern dieses Transformators zu dem Punkt d hin gesteuert wird. Wird ein hinreichend langsam umschaltender Kern verwendet, so kann der Punkt d vor dem Punkt c liegen. Es sei Jedoch bemerkt, dass die Kosten derartiger Kerne wesentlich höher sind als die Kosten von Kernen, bei denen der Punkt d hinter dem Punkt c liegt.

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Während der Kern des Transformators T₁ von dem Punkt a zu dem Punkt d hin und dann zurück zu dem Punkt a hin gesteuert wird, wird ein gewisser Teil der Energie in dem Kern verbraucht, und ein gewisser Teil der in dem magnetischen Feld der Drosselapule 12 gespeicherten Energie wird an die Speisespannungsquelle 13 zurückgeführt. Wenn der Transistor Q2 abgeschaltet, das heisst in den nichtleitenden Zustand übergeführt wird, ändert sich demgemäss die Polarität und die Dichte des Kernflusses, und zwar über den Kennlinienweg d-g-h-a. Wie an sich bekannt, stellt die Energie innerhalb der Hystereseschleife die als Wärme in dem Transformator T₁ verbrauchte Energie W dar. Demgemäss sollte das Material für den Kern in idealer Weise so geväilt werden, dass es eine Hystereseschleife aufweist, die so schmal wie möglich ist. Im übrigen sollte das betreffende Kernmaterial so gewählt sein, dass der Kern hinreichend langsam umgeschaltet wird, um nämlich die Aussteuerung des Kerns in seinen zweiten Sättigungspunkt zu verhindern, bevor der Stromimpuls beendet ist.

Die in der Induktivität 12 gespeicherte Energie, die nicht in dem Kern verbraucht wird, wird zu der negativen Speisespannungsquelle bzw. -Klemme 13 zurückgeleitet, und zwar über einen Weg, der die Dioden D₁ und D« enthält. Wenn ^ das Magnetfeld der Drosselspule 12 zusammenfällt, wird so-™ mit der Kern des Transformators T₁ zu dem Punkt a zurückgesteuert, und der in der ersten Wicklung W₁ induzierte Spannungsimpuls spannt die Dioden D₁ und D2 in Durchlassrichtung vor. Damit wird Energie zu der Speisespannungsquelle 13 zurückgeführt.

Die zweite Wicklung W₂ des Transformators T₁ kann mit der entsprechenden zweiten Wicklung der anderen Hystereseschleifentransformatoren in Reihe geschaltet sein, die zur Stabilisierung von Stromimpulsen dienen, welche von unabhängigen Quellen durch gesonderte Belastungen abgegeben werden. Eine derartige

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Anordnung ist in Pig. 3 dargestellt, die (als Beispiel, auf das die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist) einen Teil eines mit drei Leitungen arbeitenden 2 1/2 D-Koinzidenzstrom-Kernspeichers mit einer Vielzahl N von Bit-Leitungen für eine Matrix aus MN Kernen zeigt. Diese Kerne sind in K Gruppen mit jeweils N Kernen angeordnet, und zwar derart, dass die Bit-Kerne jeder Gruppe in den Nullzustand umgeschaltet werden können, um ein bestimmtes N Bit umfassendes Wort auf einen Stromimpuls hin auszulesen, der in einer bestimmten orthogonalen Wortleitung (nicht gezeigt) auftritt. Dabei wird ein positiver Strom durch die Bit-Leitung L₁ in einer durch einen Pfeil +1 bezeichneten Richtung hindurchgeleitet, wenn die Transistoren in der im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Weise betätigt bzw. gesteuert sind. Wenn durch die den betreffenden Kern durchziehende Wortleitung ein Strom in demselben Richtung flieset, wird der Kern umgeschaltet bzw. umgesteuert. Der Wortleitungs-Impuls wird dabei so lange verzögert, bis der Bit-Leitungs-Impuls sein Impulsdach erreicht hat, damit nämlich die ausgelesene Binärziffer auf der Bitleitung L (durch hier nicht dargestellte Einrichtungen) als Impuls festgestellt werden kann, wenn die Ziffer durch ein Binärzeichen 1 gebildet ist.

line zweite Bit-Leitung Lg der Matrix ist dargestellt, um besser zu veranschaulichen, wie die vorliegende Erfindung dazu herangezogen werden kann, negative und positive Energie an die Speisespannungsquellen 13 und 14 (Fig. 1) in ausgeglichener Weise während eines Speicherzyklus zurückzuführen. Die Transistoren Q, und Q^ sind als erdfreie Transformator-Schalter an Auswahldioden D, und D- über die Leitung L₁ angeschlossen, und zwar für Lese- und Sehreibspeieherzyklen. TJm auf der Leitung L₁ einen Lesevorgang auszuführen, wird der Transistor Q, eingeschaltet, das heisst in den leitenden Zustand übergeführt, während die Transistoren Q₁ und Q« einge-

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schaltet, das heisst im leitenden Zustand sind. Hierdurch wird eine Anfangstreiberspannung von 2V über die Diode D, abgegeben. Sodann wird der Transistor Q₁ abgeschaltet, das heisst in den nichtleitenden Zustand übergeführt. Damit wird ein Impuls abgegeben, dessen Spannung bei 1Y festgehalten ist. Der Transistor Q, wird zur Beendigung eines Lesezyklus mit dem Transistor Q₂ abgeschaltet. Die in der Induktivität 12 und in der der Yorspannungsschaltung zugehörigen Induktivität gespeicherte;;; negative Energie wird dann über die Diode T>2 an die Speisespannungsquelle 13 zurückgeführt.

Einem Lesezyklus folgt gewöhnlich unmittelbar ein Schreibzyklus in einem Speicheragriffzyklus. TTm einen negativen Strom durch die Leitung L- hindurch zu leiten, werden die Transistoren Q. und Qc in demselben Weise betätigt bzw. gesteuert, wie die Transistoren Q₁ und Q,. Zu diesem Zweck wird ein gesonderter Transformator T^, verwendet, um den erzielten negativen Stromimpuls zu stabilisieren. Nachdem sämtliche Transistoren Q. bis Qg abgeschaltet, das heisst in den nichtleitenden Zustand übergeführt sind, um nämlich den negativen Stromimpuls zu beenden, wird durch die Wicklung des Transformators T., die mit der im Vorstromkreis liegenden stabilisierenden Induktivität 12 in Reihe liegt, eine Spannung in der Wicklung induziert, die mit den Schaltdioden D₇ und D_Q verbunden ist. Auf diese Spannung hin ist die Diode Dg in Durchlassrichtung vorgespannt. Damit wird positive Energie durch die Diode Dg zu der Speisespannungsquelle 14 zurückgeführt (Pig. 1).

Die Transistoren Q~ und Qg werden in entsprechender Weise mit Transistoren Qg betätigt bzw. gesteuert, und zwar für ein selektives Hindurchleiten eines positiven Lesestromimpulses durch einen Transformator·Tc und die Leitung L₂. Die Transistoren Q₁₀ und Q₁₂ werden in entsprechender Weise gesteuert wie die Transistoren Q₁ bis Q,, um selektiv einen negativen Schreibstromimpuls durch einen Transformator Tg und eine

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Leitung Lp hindurch zu leiten. Die übrigen Leitungen werden selektiv unter Verwendung der Zyklussteuerungs-Transistoren Q, und Q. gesteuert, wobei gesonderte positive und negative Stromimpuls-Stabilisierungsanordnungen je Leitung vorgesehen sind.

Zufolge der Ansteuerung benachbarter Bit-Leitungen in entgegengesetzten Richtungen bei einem Lese- oder Schreibzyklus und zufolge des Eiebeneinander^janordnens der die Impulse stabilisierenden Transformatoren von Leitungspaaren für die Lese- und Schreibzyklen sind, wie dargestellt, für Lese- und Schreibimpulsströme in benachbarten Leitungen "steif geregelte" Schleifen über die mit der Schaltungserde verbundenen Schalt-" dioden geschaffen. So verbinden zum Beispiel die Transistoren Q₁ und Q₇ die Transformatoren T₁ und T^ mit der negativen bzw. positiven Speisespamingsquelle für einen Lesezyklus, um nämlich positive Ströme durch die Treiberleitungen L₁ und Lg zu leiten. Wenn jene Transistoren nach der Impulsanstiegszeit in den nichtleitenden Zustand übergeführt sind, werden die Dioden D₁ und Dq in Durchlassrichtung vorgespannt. Durch diese Dioden werden zu den Speisespannungsquellen entgegengesetzter Polarität von der Schaltungserde her Stromrückflusswege geschaffen, die zuvor durch die Transistoren geschaffen waren. Da die Impedanzen der in Durchlassrichtung vorgespannten Dioden D₁ und Dq für Wechselstromsignale sehr niedrig sind, und zwar im Vergleich zu den Impedanzen der Stromflusswege über die Schaltungserde von den Dioden D₁ und Dq zu den Speisespannungsquellen hin, wird ein Wechselstrom oder ein Impulsstrom von der positiven Speisespannungsquelle durch die Leitung L₁ geleitet und über die Leitung L₂ und die Dioden D₁ und Dq zu der negativen Speisespannungsquelle zurückgeleitet, anstatt durch die Schaltungserde.

Sämtliche Vorepannungs-Wicklungen der Stabilisierungs-Transformatoren sind mit der Induktivität bzw. Spule 12 und der

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Konstantstromquelle 11 in Reihe geschaltet. In der Praxis sollten jedoch nicht mehr als etwa 6 Transformatoren auf diese Weise in einer Gruppe angeordnet sein, ohne dass eine gewisse Reiheninduktivität zwischen den Gruppen zur Energiespeicherung vorgesehen ist. Mit anderen Worten ausgedrückt heisst dies, dass die Speieherinduktiv!tat für die in Reihe angeordneten Transformatoren zwischen Gruppen von nicht mehr· als etwa 6 Transformatoren verteilt vorgesehen sein sollte.

Die in Fig. 3 dargestellte Anordnung kann für Wort-Treiberleitungen in entsprechender Weise verwendet werden. Da jedoch nur eine Leitung zu einem bestimmten Zeitpunkt angesteuert wird, verläuft der Rückweg für den Stromimpuls über die Schaltungserde und nicht über eine weitere Leitung wie im Falle benachbarter Bit-Treiberleitungen. Hierbei werden jedoch andere Vorteile erzielt, einschliesslichder ausgeglichenen Energierückfuhr zu den Speisespannungsquellen.

In dem Kern der Bit-Treiberleitungen ergibt sich die ausgeglichene Energierückfuhr durch den Betrieb von entgegengesetzt gepolten Leseimpuls-Stabilisatoren, denen paarweise Leitungen sämtlicher Leitungen während eines Lesezyklusses zugeordnet sind. Während eines Schreibzyklusses wird ein Strom durch nur diejenigen Leitungen hindurchgeführt, die ein Binär zeichen 1 speichern. Damit ist der Ausgleich über eine grosse Anzahl von Zyklen nicht vollständig. Wenn zum Beispiel ein Binärzeichen 0 in der Leitung L₁ zu speichern ist, während ein Binärzeichen 1 in der Leitung L« gespeichert ist, wird nur der Transistor Q₁^ ^ⁿ den leitenden Zustand übergeführt, nicht aber der Transistor Q.. Der Rückweg für den die Leitung Lp durchfliessenden negativen Strom verläuft über eine Diode D₁₁ und zur Schaltungserde hin, nachdem der Transistor Q₁Q in den nichtleitenden Zustand übergeführt ist. Wenn der Transistor Q₁₁ in den nichtleitenden Zustand übergeführt ist, wird die Energie über die Diode D₁ ^ zu der positiven Speisespannungs-

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quelle zurückgeführt. Dabei wird die Energie nicht gleichzeitig in die negative Speisespannungsquelle zurückgeführt. Während eines weiteren Schreibzyklussee kann jedoch ein Binärzeichen 1 in der Leitung L. gespeichert werden, nicht aber in der Leitung L₂, so dass dann die Energie nur zu der negativen Speisespannungsquelle zurückgeführt wird. Dainäfc wird über eine grosse Anzahl von Schreibzyklen ein nahezu vollständiger Ausgleich erzielt..

Im Falle der Wort-Treiberleitungen folgt auf jeden Lesezyklus normalerweise ein Schreibzyklus.Wenn entgegengesetzt gepolte Impulsstabilisatoren in den Lese- und Schreibzyklen verwendet werden, gleicht die in einer Periode bzw. in einem Zyklus zurückgeführte positive Energie die in einem anderen Zyklus bzw. in einer anderen Periode zurückgeführte negative Energie wieder aus.

Da bei der vorliegenden Erfindung nicht mit einer Rückkopplung zur Stabilisierung gearbeitet wird, ist hier auch nicht die Möglichkeit des Auftretens von Schwingungen vorhanden. Ein weiterer Vorteil besteht noch darin, dass mit Rücksicht darauf, dass für sämtliche Stromimpuls-Stabilisierungstransformatoren eine gemeinsame stabilisierte Gleichstromquelle 11 verwendet wird, eine Steuerung bzw. Regelung sämtlicher Stromimpulsquellen von einem einzigen Punkt aus erzielt ist. Dies gestattet eine Änderung der Amplitude des Impulsstroms von sämtlichen Stromimpulsquellen mit Hilfe einer gemeinsamen Steuereinrichtung bei der stabilisierten Gleichstromquelle 11 &u bewirken, das heisst unter Verwendung einer gemeinsamen Steuereinrichtung für die Vormagnetisierung bzw. Erzeugung des Vormagnetisierungsfeldes bei sämtlichen Hystereseschleifentransformatoren.

Obwohl hier eine besondere Ausführungsform der Erfindung be-

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schrieben und dargestellt ist, dürfte einzusehen sein, dass ohne Abweichung vom Erfindungsgedanken noch Modifikationen und Abänderungen möglich sind. So kann zum Beispiel durch Verwendung von unabhängigen Impulsstabilisatoren, die weitgehend dem in Pig. 1 dargestellten Stabilisator entsprechen, für Bit-Treiberleitungen und Wort-Treiberleitungen die vorliegende Erfindung in einem zwei Leiter umfassenden 2 1/2 D-Speichersystem angewandt werden. Andere Modifikationen können zusätzliche Stufen von Auswahlschaltern oder andere Schal tanordnungen umfassen, einschliesslich der Anordnung für die Schaltdioden. So kann zum Beispiel bezüglich des die Leitung L. durchfliessenden Lese-Treiberstroms Energie dadurch zu der positiven Speisespannungsquelle zurückgeführt werden, dass die Diode D₂ mit der Schaltungserde und die Diode D₁ mit der positiven Speisespannungsklemme verbunden wird .. Sind diese Verbindungen herstellt, so könnte der Schalter Qp weggelassen werden, wenn eine Steuer- bzw. Treiberspannung von zwei Volt während der gesamten Impulsperiode beizubehalten ist. Die gestellte Ausführungsform der Erfindung wird jedoch bevorzugt, obwohl zwei Schalter erforderlich sind. Der Grund hierfür liegt darin, dass durch die betreffenden Schalter die Möglichkeit gegeben ist, die anfängliche Treiberspannung für einen schnelleren Impulsanstieg grosser zu wählen, ohne die Schaltungskomponenten dabei zu überbeanspruchen, da nämlich die Treiberspannung dann schnell auf 1 Volt zurückkehrt.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   .y Vorrichtung zur Stabilisierung eines von einer Gleichstromquelle an eine variable Last abgegebenen Stromimpulses, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transformator (Ti) mit einem eine rechteckförmige Hystereseschleife aufweisenden Kern vorgesehen ist, der einen bestimmten Koerzitivstrompegel für die Umsteuerung aus einer Sättigung bestimmter Polarität erfordert, daß der Transformator (T1) eine erste und zweite Wicklung (W1, ¥2) aufweist, daß mit der zweiten Wicklung (¥2) des Transformators (T1) eine Induktivität (12) in Reihe geschaltet ist, die einen stabilisierten Vormagnetisierungsgleichstrom an die betreffende zweite Wicklung (W2) zur Aussteuerung des Kernes entsprechend der Sättigung der bestimmten Polarität abgibt, daß Schalteinrichtungen (Q1,Q2) vorgesehen sind, die die Gleichstromquelle (13) in Reihe mit der Last (10) und der ersten Wicklung (W1) des Transformators (T1) wirksam schalten, und zwar zur Abgabe eines stromes an die Last (10) in einer bestimmten Richtung, daß die Polung der ersten Wicklung (W1) in Bezug auf die Polung der zweiten wicklung (W2) so gewählt ist, daß der die erste Wicklung (W1) durchfließende Strom den Kern aus dem genannten Sättigungszustand in den anderen Sattigungszustand umsteuert, und daß an gegenüberliegenden Enden der ersten Wicklung (W1) des Transformators (T1) zwei Dioden (D1,D2) angeschlossen sind, von denen die eine Diode (D2) mit der Speisespannungsquelle (13) verbunden und für den Fall in Durchlaßrichtung beansprucht ist, daß auf eine zufolge einer Unterbrechung des die Last (10) durchfließenden Stromes durch die Schalteinrichtungen (Q1,Q2) in der ersten Wicklung (W1) induzierte Spannung hin ein Strom fließt, und von denen die andere Diode (D1) so gepolt ist, daß sie für den in der ersten Wicklung (¥1) auf Grund der in dieser ¥icklung (W1) induzierten Spannung fließenden

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   Strom einen Rückflußweg bildet, der die in dem Vormagnetisierungskreis gespeicherte Energie zu der Speisespannungsquelle (13) zurückleitet.

   Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von der ersten Wicklung (W1) abgewandte Ende der Last (10) geerdet ist, daß die Schalteinrichtungen einen Reihenschalter (Q1) aufweisen, der die Speisespannungsquelle C3) mit dem der Last (1O) abgewandten Ende der ersten Wicklung (W1) des Transformators (T1) verbindet, daß die Speisespannungsquelle (13) zwischen dem Reihenschalter (Q1) und Erde liegt, daß die eine Diode (D1) der Dioden (D1,D2) zwischen Erde und der ersten Wicklung (W1) des Transformators (T1) an deren von der Last (10) abgewandten Ende angeschlossen ist und daß die andere Diode (D2) zwischen der Speisespannungsquelle (13) und der ersten Wicklung (W1) des Transformators (T1) an deren von der Speisespannungsquelle (13) abgewandten Ende angeschlossen ist.

   Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gleichstromeinrichtung (13) vorgesehen ist, die ein Ende der Last (10) mit Schaltungserde verbindet, daß eine Drosselspule (12) in Reihe mit der zweiten Wicklung (W2) des Transformators (T1) angeordnet ist, daß eine stabilisierte Gleichstromquelle (11) einen Vormagnetisierungsstrom an die betreffende zweite Wicklung (W2) abgibt, auf den hin der Kern des Transformators (T1) über den Sättigungspunkt der bestimmten Polarität hinaus vormagnetisiert ist, und daß eine weitere eine Gleichspannung abgebende Speisespannungsquelle (14) zwischen dem erdseitigen Ende der Last (10) und Erde vorgesehen ist.

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   Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtungen zwei Reihenschalter (Q1,Q2) enthalten,deren jeder an einem Ende der ersten wicklung (W1) des Transformators (T1) angeschlossen ist, daß der eine Reihenschalter (Q1) auf der der Last (10) abgewandten Seite zusammen mit dem anderen Reihenschalter (Q2) während der Stromimpulsanstiegszeit aktivierbar ist, und zwar zur Abgabe einer Treiberspannung, die gleich der Summe der Potentiale der Speisespannungsquellen (13,14) an den beiden Enden der Last (10) ist, und die dann zur Abgabe einer Treiberspannung unwirksam schaltbar sind, welche einen Stromfluß durch die Last (10) aufrechthält und deren Wert der Speisespannung der Speisespannungsquelle (14) an dem betreffenden einen Ende der Last (10) entspricht.

   Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Last (10) eine Kerntreiberleitung eines Magnetkerns ist, durch die ein strom in einer Richtung hindurchzuleiten ist, daß ein zweiter Transformator (T4) mit einem eine rechteckförmige Hystereseschleife aufweisenden Kern vorgesehen ist, der eine erste und zweite Wicklung trägt, daß die zweite Wicklung in Reihe mit der Drosselspule (12) liegt, daß ein gesondert gesteuerter Schalter (Q5,Q6) an jedem Ende der ersten wicklung des zweiten Transformators (T4) vorgesehen ist, daß der eine Schalter (Q6) mit der Last (10) und der andere Schalter (Q5) mit der Speisespannungsquelle verbunden ist, die ein Potential mit einer zu der bestimmten Polarität entgegengesetzten Polarität führt, daß die Polung der ersten wicklung des zweiten Transformators (T4) so gewählt ist, daß der diese Wicklung durchfließende Strom

   jenigen
   deiv Magnetfluß in dem Kern dieses zweiten Transformators (T4) aufhebt, der durch den Vormagnetisierungsstrom in

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   der zweiten wicklung dieses zweiten Transformators (T4) hervorgerufen ist, und zwar auf einen durch die Last (10)

   fließenden strom

   in entgegengesetzter Richtung/bezogen auf den in der bestimmten Richtung· fließenden Strom hin, daß ein zweites Paar von Dioden (D7,D8) vorgesehen ist, von denen eine Diode (D7) zwischen Schaltungserde und der ersten Wicklung des zweiten Transformators (T4) an dem der Last (10) abgewandten Wicklungsende angeschlossen ist und von denen die andere Diode (D8) zwischen der Speisespannungsquelle entgegengesetzter Polarität (-f) und der ersten Wicklung des zweiten Transformators (T4) an dem der Last (10) zugewandten Wicklungsende angeschlossen ist, und daß die Dioden (D7,D8) des zweiten Paares von Dioden für einen infolge Abschaltung des die Last (10) und die erste Wicklung des: ■ zweiten Transformators (T4) durchfließenden Stromes die zweite Wicklung dieses zweiten Transformators (T4) durchfließenden Strom in Durchlaßrichtung beansprucht sind, wobei die in der betreffenden Wicklungsspule gespeicherte Energie dabei zu der Speisespannungsquelle entgegengesetzter Polarität (+) zurückgeführt wird«

   6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, von der ein eine kurze Anstiegszeit besitzender Stromimpuls mit einer stabilen Amplitude für verschiedene Lastimpedanzwerte abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schalteinrichtung (Q1) und die zweite Schalteinrichtung (Q2) während einer Zeitspanne aktiviert sind, die kürzer ist als notwendig, um den Transformatorkern durch den Sättigungspunkt bestimmter Polarität zum Sättigungspunkt entgegengesetzter Polarität hin zu steuern,

   7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch"gekennzeichnet, daß bei Verbindung des erdseitigen Endes der Last (10) mit einer Anschlußklemme einer mit ihrer anderen Anschluß-

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   klemme geerdeten zweiten Speisespannungsquelle (14),deren genannte eine Anschlußklemme ein Potential mit einer zu der genannten Polarität entgegengesetzten Polarität führt, von beiden während der Impulsanstiegszeit aktivierten Schalteinrichtungen (Q1,Q2) die erste Schalteinrichtung (Q1) am Ende der Impulsanstiegszeit abschaltbar und damit die Treiberspannung auf den Wert der Spannung herabsetzbar ist, die die betreffende Speisespannungsquelle (14) abgibt.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (Q3,Q4) vorgesehen sind, die die Last (10) an dem von dem ersten Transformator (T1) und dem zweiten Transformator (T4) abgewandten Ende mit einer Klemme der Speisespannungsquelle bestimmter Polarität verbinden, wenn die mit dem zweiten bzw. ersten Transformator (T4 bzw. T1) verbundenen Schalteinrichtungen (Q5,Q6;Q1,Q2) aktiviert sind, und mit einer Klemme der zweiten Speisespannungsquelle, wenn die mit dem ersten bzw. zweiten Transformator (T4 bzw. T5) verbundenen Schalteinrichtungen (Q1,Q2;Q5,Q6) aktiviert sind.

   9. Bipolares Stromtreibersystem für Bit-Treiberleitungen eines Magnetkernspeichers, bei dem die Treiberleitungen in zwei Gruppen aufgeteilt sind, wobei ein strom in den Leitungen der einen Gruppe und ein entgegengesetzter Strom in den Leitungen der anderen Gruppe auftritt und wobei eine bestimmte Leitung der einen Gruppe mit einer bestimmten Leitung der anderen Gruppe zu einem Leitungspaar zusammengefaßt vorgesehen sind, unter Verwendung von zwei Vorrichtungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine negative Speisespannungsquelle (13) mit einer Klemme geerdet ist, daß eine positive Speisespannungsquelle mit einer Klemme geerdet

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   ist, daß erste und zweite Schalteinrichtungen (Q1,Q2; Q5,Q6) vorgesehen sind, die die beiden Speisespannungsquellen (13,14) in Reihe mit entsprechenden Leitungen (10) der paarweise zusammengefaßten Leitungen und der ersten Wicklung des ersten und zweiten Transformators (T1,T4) verbinden, und damit einen strom durch die paarweise zusammengefaßten Leitungen (10) in entgegengesetzten Richtungen hindurchleiten, und daß die ersten und zweiten Schalteinrichtungen (Q1,Q2;Q5»Q6) derart aktiviert sind, daß Ströme durch die betreffenden Leitungen (10) während einer Zeitspanne hindurchfließen, die ausreicht, den Koerzititvstrompegel zu erreichen,die aber nicht ausreicht, den jeweiligen Transformatorkern in den entgegengesetzten Sättigungszustand zu steuern.

   10. Stromtreibersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende jeder Leitung des jeweiligen Leitungspaares an der von dem jeweiligen Transformator (T1,T2) abgewandten Seite über eine erste und zweite Schalteinrichtung (Q3,Q4) sowie die positive und negative Speisespannungsquelle mit Schaltungserde verbunden ist, daß eine Schalteinrichtung der ersten und zweiten Schalteinrichtungen einen ersten Reihenschalter (Q1;Q5) an dem Ende der ersten Wicklung des jeweiligen Transformators (T1,T4) enthält, das mit einer Speisespannungsquelle verbunden ist, und einen zweiten Reihenschalter (Q2;Q6) an dem anderen, mit einer Leitung (10) verbundenen Ende der betreffenden ersten Transformatorwicklung aufweist, daß die ersten und zweiten Reihenschalter (Q1,Q5;Q2,Q6) einer Schalteinrichtung gleichzeitig betätigbar sind, und zwar zur Abgabe einer dem Zweifachen des Potentials einer bestimmten Speisespannungsquelle entsprechenden Treiberspannung an die jeweilige Leitung (10), daß zur Aufrechterhaltung einer dem Potential einer bestimmten Speisespannungsquelle

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   entsprechenden Treiberspanming der jeweilige erste Reihenschalter (Q1,Q5) abschaltbar ist, bevor der jeweilige zweite Reihenschalter (Q2,Q6) abgeschaltet wird, ■und daß der Treiberstrom jeweils durch diejenige Diode (DI,D7) des jeweiligen Diodenpaares (D1,D2;D7,D8) aufrechterhalten wird, die geerdet ist, wobei eine steif geregelte Impulsstromschleife von der einen Leitung zu der anderen Leitung des betreffenden Leitungspaares über die geerdeten Dioden (D1,D7) aufrechterhalten ist.

   11. Stromtreibersystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem genannten Paar von Stromimpulsstabilisatoren (Q1,Q2;Q5,Q6) entsprechendes zweites Paar von

   Stromimpulsstabilisatoren (Q7,Q8;Q1O,Q11) für die paarweise zusammengefaßten Leitungen (10;L1,L2) vorgesehen und mit den paarweise zusammengefaßten Leitungen (10;

   ist

   L1, L2) derart verbunden^ daß in Bezug auf die bei Aktivierung des ersten Paares .von Stromimpulsstabilisatoren

   Ströme (Q1,Q2;Q5,Q6) fließenden ströme/in entgegengesetzten Richtungen fließen,

   12. Stromtreibersystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten wicklungen sämtlicher Transformatoren (T1jT4,T5,T6) mit der Vormagnetisierungseinrichtung (11,12) in Reihe angeordnet sind.

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