DE2425739A1

DE2425739A1 - Lesespeicher

Info

Publication number: DE2425739A1
Application number: DE19742425739
Authority: DE
Inventors: Donald Lee Roberts
Original assignee: NCR Corp
Current assignee: NCR Voyix Corp
Priority date: 1973-06-01
Filing date: 1974-05-28
Publication date: 1975-01-09
Also published as: CA1033066A; US3855582A; GB1429447A

Description

LESESPEICHER

Die Erfindung betrifft einen Lesespeicher aus mehreren in Spalten und Reihen angeordneten Speicherzellen und einer Vielzahl von Spalten zugeordneten Spa I ten leiter, mit den Reihen verbundene Lesevorrichtungen und mit den Spaltenleitern verbundene Ausgangsschaltungen, wobei jede Speicherzelle aus einem Diodenpaar und einem photoempfindlichen Element besteht und für Leseoperationen über Steuerschaltungen an ausgewählte photoempfindliche Elemente eine Strahlung angelegt wird.

In bekannten Lesespeichern der vorgenannten Art enthält jede Speicherzelle ein paar von in entgegengesetzter Richtung miteinander verbundenen Dioden und ein photoempfindliches Element, das zwischen den Verbindungspunkten der beiden Dioden und einen gemeinsamen Potenti alpunkt geschaltet ist.

Diese bekannten Lesespeicher besitzen den Nachteil, daß die Ansprechzeit sehr niedrig isf. Unter dem Begriff Ansprechzeit wird der Zeitintervall verstanden, der zwischen dem Anlegen eines Lesesignals an den Speicher und dem Auftreten eines entsprechenden Ausgangssignals am Ausgang des Speichers' verstreicht.

Es ist die Aufgabe der Erfindung einen Lesespeicher der vorgenannten Art aufzuzeigen, der eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit als die bekannten Speicher aufweist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,daß die Dioden einer jeden

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Speicherzeil mit unterschiedlichen Elektroden miteinander verbunden sind und daß das photoempfindliche Element einer jeden Speicherzelle zwischen den Verbindunspunkten der beiden Elektroden und einen Zeilenleiter geschaltet ist und daß bei Leseoperationen durch eine Leseschaltung eine Vorspannung an die Diodenpaare der Speicherzellen einer ausgewählten Reihe gelegt wird, wodurch diese in Durchlaßrichtung geschaltet werden, wobei bestimmte photoempfindliche Elemente in der ausgewählten Reihe, die mit einer Strahlung beschickt werden, durch die Ausgangsschaltungen erkannt werden.

Es wird hervorgehoben, daß bei einem Lesespebher gemäß der Erfindung die photoempfindlichen Elemente direkt mit den Spaltenleitem verbunden sind, die als Ausgangsleitungen dienen, so daß die von den phofoempfindfichen Elementen erzeugten Signale unmittelbar Ausgangsverstärkern zugeführt werden können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von zwei Ausführungsbeispielen im einzelnen mit Hilfe von Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt:

Fig. I Eine Schaltung eines Lesespeichers aus mehreren Speicherzellen;

Fig. 2 Eine in Fig. 1 verwendete Speicherzelle, die sich in ihrem "Einzustand¹¹ befindet;

Fig. 3 Eine Speicherzelle, die sich in ihren "Auszustand" befindet; FIg, 4 Alternativmöglichkeit eines Lesespeichers zu Fig. 1 und Fig. 5 Eine prinzipielle Darstellung eines kompletten Lesespeichers.

In Hg. 1 ist eine parallel vorgespannte Photoleiter-Mafrix 10 dargestellt, die so konstruiert ist, daß sie Ströme schalten kann. Die Matrix wird mit einer nicht gezeigten optischen Maske und einer nicht gezeigten StrohlungsqueiJe als Lesespeicher (read-only memory) verwendet.

Die Matrix 10 enthält eine Vielzahl von Spalten Cl-Cn und eine Viefzahf von Reihen Rl -Rn. Wie aus der Matrix 10 ersichtlich, sind jeweils in Serie geschaltete Diodenpaare vorgesehen, die mit den benachbarten

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Zeilenleitern verbunden sind. Ein photoempfindliches Element ist jeweils einem Diodenpaar zugeordnet und mit einem entsprechenden Spaltenleiter verbunden. Da zur Zeit photoempfindliche Elemente Strom im Mikroamperebereich und in manchen Fällen hinauf bis in den niedrigen Amperebereich leiten, ist vorzugsweise jede der in Serie geschalteten Dioden eine Diode mit niedrigem Widerstand. Zum Lesen des Speichers sind eine Vielzahl von Schaltern und Spannungsquellen mit geeigneter Polarität vorgesehen.

Ein Anschluß 12 von einem jeden der Schalter 1όα-1όη ist über eine außenliegende Massesammelleitung 18 mit dem Bezugspotential 20 verbunden. Der andere Anschluß 14 eines jeden der Schalter I6a-I6n ist mit einer Energie- oder Lesesammelleitung 22 verbunden. Die Sammelleitung 22 ist über einen Widerstand 24 mit einem Anschluß 26 verbunden, der mit einer Strom Versorgungsquelle von einer ersten Polarität verbunden ist.

Der Schaltarm eines jeden der Schalter 16a-16n ist über eine Anschlußklemme 28 mit einem der Zeilenleiter 30a-3On verbunden. Zwischen die Zeilenleiter 30a und 30b sind eine Vielzahl von in Serie geschalteten Dioden, z.B. die Dioden 32 und 34 in der Spalte CI und der Reihe Rl und die Dioden 36 und 38 in der Spalte C2 und die Dioden 40 und 42 in der Spalte Cn~ geschaltet. In der gleichen Weise sind zwischen die Zeilenleifer 30b und 30c die Dioden 44 und 46 der Spalte CI in der Reihe R2, die Dioden 48 und 50 in der Spalte C2 und die Dioden 52 und 54 in der Spalte Cn geschaltet. Zwischen die Zeilenleiter 3On und 30n+l sind beispielsweise die Dioden 56 und 58 der Spalte Cl und der Reihe Rn, die Dioden 60 und 62 der Spalte C2 und die Dioden 64 und 66 der Spalte Cn geschaltet.

Die Diodenpaare in der Speicheranordnung 10 sind so angeordnet, daß, wenn einer der Zeilenleiter 30a-30n zur Verbindung mit der Sammelleitung 22 ausgewählt wird, jedes der Diodenpaare mit einer seiner Anoden mit diesem Zeilenleiter verbunden ist, wodurch das Diodenpaar leitend wird.

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In jeder Speicherzelle, die durch den Schnittpunkt von nebeneinander liegenden Paaren aus Zeilenieifern und einem Spalfenleifer definiert ist, befindet sich eine photoleifende Diode, die dem genannten Spalfenleifer und einem Paar aus Serie geschalteten Dioden zugeordnet ist. Fig.l zeigt z.B. eine Vielzahl von Spaltenleitern 68a-68n, mit denen jeweils eine Vielzahl von phofoleitenden Dioden verbunden sind. Jeder der Spalfenleifer 68a-68n wird durch einen entsprechenden Serienwidersfand 70a-70n über entsprechende Stromanschlüsse 70a-70n mit der entsprechenden Polarität einer geeigneten Spannungsquelle verbunden. Die Spaltenleiter 68a-68n sind über entsprechende Verstärker 74a-74n mit einer Verarbeiturjgseinheif 75 verbunden. Beispielsweise sind die photoleifenden Dioden 76, 78 und 80 dem Spalfenleifer 68a und den entsprechenden Diodenpaaren zugeordnet. Jede der phofoleifenden Dioden wird durch Bestrahlen mit einer geeigneten Strahlungsquelle leitend und schafft eine Verbindung zwischen dem entsprechenden Spalfenleifer und dem gemeinsamen Verbindungspunkf eines entsprechenden Diodenpaares. In der gleichen Weise sind die phofoleifenden Dioden 82, 84 und 86 dem Spalfenleiter 68n zugeordnet.

Die Speicheranordnung 10 wird zusammen mit einer Strahlungsquelle und einer in gleicher Position angeordneten optischen Maske als Lesespeicher verwendet. Die Funktion dieses Lesespeichers wird im folgenden im einzelnen beschrieben.

Im folgenden wird Bezug genommen auf Fig.l und Fig.2 . Die in Fig. 2 dargestellte Speicherzelle kann beispielsweise in der Spalte Cl der Reihe Rl in Fig. 1 liegen. Mit Hilfe von nicht gezeigten Steuerschaltungen werden die Schalter 16a-16n betätigt, so daß der Zeilenleiter 30a über einen Anschluß 14 mit der Sammelleitung 22 verbunden werden kann. Durch die Schalter 16b-16n werden die Zeilen leiter 30b-30n mit der Sammel-

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leitung 18 über entsprechende Anschlüsse 12 verbunden. Lediglich in den Speicherzellen der Reihe Rl entsteht ein geschlossener Kreis, so daß in diesem Strom fließen kann. Die Diodenpaare 32 und 34, 36 und 38 sowie 40 und 42 sind leitfähig, so daß Strom von der Spannungsquelle über die Sammelleitung 22, den Zeilenleiter 30a über die verschiedenen parallel liegenden Kreise aus in Serie geschalteten Dioden, die mit dem Zeilenleiter Rl verbunden sind, und den Zeilenleiter 30b zur mit dem Bezugspotential verbundenen Sammelleitung 18 fließt. Die Diodenpaare wirken als in Serie geschaltete Widerstände mit niedrigem Widerstandswert«, Die anderen Speicherzellen werden nicht erregt, da der ihnen zugeordnete Zeilenleiter mit der Sammelleitung 18 verbunden bleibl·, so daß durch diese kein Strom fließen kann. Mit Hilfe der optischen Maske werden eine oder mehrere der photo leitenden Dioden 76, 82 und 88, die dem Zeilenleiter Rl zugeordnet sind durch eine Lichtquelle bestrahlt. Es wird im folgenden angenommen, daß z.B. die photoleitende Diode 76 bestrahlt wird. Die Diode 76 wird leitend gehalten und der Verstärker 74a erkennt ein Ausgangssignal von der Speicherzelle und überträgt ein Signal, das anzeigt, daß die Speicherzelle aktiviert wurde. In der gleichen Weise kann die Diode 82 oder 88, oder beide, leitend gemacht werden, so daß den Verstärkern 74b und 74n über die Dioden und 88 Signale zugeleitet werden. Der Signalausgang der Verstärker 74b und 74n dient zur Anzeige der Signale, die von den entsprechenden Zellen abgeleitet werden, wodurch die in der optischen Maske gespeicherten Informationen gelesen werden können.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß an einen ausgewählten Zeilenleiter 30a-30n eine Vorspannung angelegt wird. Wenn zu dem Zeitpunkt, zu dem ein entsprechender Zeilen leiter angesteuert ist, eine oder mehrere photoempfindliche Dioden durch Bestrahlung aktiviert werden, kann von denentsprechenden Speicherzellen ein Stromsignal durchgeschaltet werden.

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Der Betrag der durch die photoleitenden Elemente durchgeschalteten Signale hängt von der Intensität der Besfrahlungsquelle ab. In Fig. 3 ist eine Speicherzelle dargestellt,, die z.B. in der Spalte Cl der Reihe Rl angeordnet sein kann und die sich in ihrem "Auszusfand" befindet. Der Zeilenleiter 30a ist nicht mft der Sammelleitung 18 verbunden. Deshalb sind die Dioden 32 und 34 nichtleitend, was durch die beiden Kondensatoren angezeigt ist. Wird nun die photoleitende Diode 76 durch die nicht gezeigte optische Maske bestrahlt und somit leitend, wird infolge des Kondensatoreffektes der Dioden 32 und 34l<ein Lesesignal erzeugt und dadurch festgestellt, daß sich diese Speicherzelle in ihrem "Auszustand¹¹ befindet.

Obgleich die hier beschriebene Anordnung mit einer Polaritätsart beschrieben wurde, kann selbstverständlich auch eine andere Polarität an die Anschlüsse 20, 26 und 72a-72n angelegt werden. Durch die entsprechende Verdrahtung der Dioden kann die im vorangehenden beschriebene Arbeitsweise verwendet werden.

Die in Fig.4 dargestellte Speicher MatrixTIO ist in Bezug auf die Matrix IO der Fig.l modifiziert um die Arbeitsgeschwindigkeit, d.h. die Schaltgeschwindigkeit und die Lesegeschwindigkeit der Speicherzellen zu erhöhen. AEEe Bauelemente der Speicheranordnung 110 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen, wie die korrespondierenden Bauelemente in Fig. 1. Die Änderung besteht darin, daß die Sammelleitung 4 in Fig. 4 über einen Widerstand 114 mit dem Anschluß 116 verbunden ist, an dem eine negative Spannung angelegt wird. Die Dioden 34, 38, 42, 46 usw. sind mit Masse verbunden. Die Sammelleitung 4 ist mit den Zeilenleitern 30a-30n verbunden, so daß die entsprechenden Dioden mit Spannung beaufschlagt werden, wenn einer der Zeilenleiter durch Schließen des diesem zugeordneten Schaiters ausgewählt wird. Die einzelnen Speicherzellen, die aus in Serie geschalteten Dioden bestehen, werden abgeschaltet, indem der den einzelnen Zetienleitern zugeordnete Schalter I6a-16n mit der Sammelleitung 4 verbunden wird. Durch das Beaufschlagen mit einer negativen Sperrspannung wird die Kapazität der Widerstände aufweisenden Diodenpaare

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reduziert, so daß der Ausschaltvorgang schneller vonstatten geht. Druch die Beschleunigung des Ausschaltvorganges und durch die Reduzierung der Kapazität wird in der Speicheranordnung 110 die Durchschaltung der Stromsignale schneller möglich.

Die hier beschriebene Speicheranordnung ist besonders geeignet für einen Aufbau in integrierter Schaltungstechnik in Form von Mikroelektronikbausteinen. In Fig. 5 ist beispielsweise eine Matrix dargestellt, die eine Vielzahl von nicht im einzelnen dargestellten Speicherzellen 116 enthält, die auf einen Chip 152 angeordnet sind. Mit Hilfe von geeigneten Mikroelektronik-Kreisen können die einzelnen Komponenten der Matrix^einer entsprechenden Spannung beaufschlagt werden und die informationsbedingten Stromimpulse abgeleitet und von der Matrix entnommen werden. Für Leseoperationen wird eine optische Maske 154 mit die Informationen enthaltenden Öffnungen 158 in geeigneter Weise über dem Chip 152 angeordnet. Die Maske 154 kann entweder permanent oder auswechselbar über dem Chip 152 angeordnet werden. Durch die Öffnungen 158 gelangt Licht von einer Lichtquelle 156 auf bestimmte der Speicherzellen 160, bzw. auf die letzteren zugeordneten photoempfindlichen Elemente, wodurch diese aktiviert werden. Wenn die in Serie geschalteten Dioden mit einer leitenden Photodiode.zusammenwirken, wird der Strom im Photoleiterschalter durchgeschaltet und als Ausgangssignal verwendet.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

V* Lesespeicher aus mehreren in Spalten und Reihen angeordneten

Speicherzellen und einer Vielzahl von Spalten zugeordneten Spaltenleitern, mit den Reihen verbundene Lesevorrichtungen und mit den Spalten leitern verbundene Ausgangsschalrungen, wobei jede Speicherzelle aus einem Diodenpaar und einem photoempfindlichen Element besteht und für Leseoperationen über Steuerschalrungen an ausgewählte photoempfindliche Elemente eine Strahlung angelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden (z.B.32^ 34) einer jeden Speicherzelle mit unterschiedlichen Elektroden miteinander verbunden sind und daß das photoempfindIiehe Element (z.B. 76) einer jeden Speicherzelle zwischen den Verbindungspunkfen der beiden Elektroden und einen Zeilenleiter (z.B. 68a)geschaltet ist und daß bei Leseoperafionen durch eine Leseschaltung eine Vorspannung an die Diodenpaare (z.B. 32, 34) der Speicherzellen einer ausgewählten Reihe (z.B. Rl) gelegt wird, wodurch diese in Durchlaßrichtung geschaltet werden, wobei bestimmte photoempfindliche Elemente in der ausgewählten Reihe, die mit einer Strahlung beschickt werden, durch die Ausgangsschaltungen erkannt werden.

2„ Lesespeicher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vielzahl

von Zeilenleitern (z.B. 30a) und durch Diodenpaare (z.B. 32, 34), durch Speicherzellen in jeder Zeile, die zwischen benachbarte Zeilenleiter (z.B. ₍

30a, 30b) geschaltet sind, wobei durch die Leseschaltung ein Vorspannungspotential an einen Zeilenleiter angelegt wird, der mit einer ausgewählten Reihe von Speicherzeilen verbunden ist und ein Bezugspotential an den benachbarten Zeilenleiter der ausgewählten Reihe angelegt wird (Fig.1,2,3).

3. Lesespeicher nach Anspruch l_r gekennzeichnet durch eine

Vielzahl von Zeiienleitern (z.B. 30a) die entsprechenden Reihen (z.B. Rl) zugeordnet sind und durch Diodenpaare (z.B. 32, 34), die in einer jeden Speicherzelle zwischen zwei benachbarte Zeilenleiter geschaltet sind, an die entsprechende Potentiale angelegt werden und wobei durch die Leseschaltung eine Vorspannung (+V) an den Zeilenleiter der ausgewählten Zeile angelegt wird und wobei ein

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entgegengesetzes Potential (-V) an die Zeilenleiter einer jeden nichtausgewählten R ei he (Fig „4) angelegt wird»

4. Lesespeicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, .daß das photoempfindliche Element eine photoleitende Diode (z.B. 76) ist.

5. Lesespeicher nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsschaltung eine Vielzahl von Verstärkern (z.B. 74a) aufweist, die mit entsprechenden Spaltenleitern (z.B. 68a) verbunden sind.

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