DE961037C - Elektronischer Speicher aus monostabilen Multivibratoren - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 28.MÄEZ1957

19383IX/42m

Sindelfingen (Württ.)

In elektrischen Rechenmaschinen werden immer auch Speichervorrichtungen benötigt, die in vielen Fällen aus elektronischen Anordnungen bestehen. Unter anderem sind hierfür monostabile Multivibratoren bekanntgeworden. Diese, benötigen zur einwandfreien Arbeitsweise eine genau geregelte Spannung, und die zugeordneten Steuerkreise müssen eine genau definierte Zeitkonstante haben. Daher sind derartige Speicheranordnungen aufwendig und teuer.

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Speicher, insbesondere einen dynamischen Regenerationsspeicher, der aus monostabilen Multivibratoren besteht und zu einem bestimmten Zeitpunkt in jedem Umlauf einen Impuls entsprechend dem gespeicherten Wert abgibt, und hat insbesondere Bedeutung für elektrische Rechenmaschinen. Erfindungsgemäß arbeiten je zwei Multivibratoren pro Stelle zusammen, von denen der eine Multivibrator durch den dem einzugebenden Wert ent-

sprechenden Impuls gesteuert wird und den zweiten Multivibrator umschaltet, dessen Frequenz ein Bruchteil der Frequenz des ersten Multivibrators ist.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung, die an Hand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert, ohne sie hierauf zu beschränken. Die Zeichnungen haben folgende Bedeutung: ίο Fig. ι zeigt einige während des Speichervorganges an bestimmten Punkten der Speichervorrichtung auftretende Spannungsschwankungen;

Fig. 2 und 3 stellen Spannungsschwankungen dar, die gema.ß einer Abänderung entstehen; Fig. 4 zeigt die während einer neuen Aufzeichnung an dem Speicher auftretende Spannungsschwankung ;

Fig. 5 zeigt die bei Löschung des Speichers erzeugten Spannungsschwankungen; ao Fig. 6 zeigt die Schaltung einer Anordnung gemäß der Erfindung;

Fig. 7 und 8 zeigen Gitter- und Anodenspannungsschwankungen eines monostabilen Multivibrators im Vergleich zu einem nicht stabilisierten;

Fig. 9 und 10 zeigen entsprechende Spannungsänderungen bei der Kombination zweier monostabiler Elemente.

Zur Vereinfachung der Zeichnung ist in Fig. 6 nur eine Aufzeichnuragsposition dargestellt. Außerdem sind die einzelnen Steuerkreise für die Löschung und Abfühlung der Angaben weggelassen worden. Diese bereits bekannten Vorrichtungen, die nicht Gegenstand der Erfindung sind, können von jedem beliebigen Typ sein. Es sind also keine Vorrichtungen zur Erzeugung der Impulse bei A (Fig. 1) dargestellt, die von Triggern oder von einem Multivibrator erzeugt werden können.

Eine Aufzeichnungsposition enthält folgende wesentlichen Teile: Eine Röhre T 1 (Fig. 6) zum Empfang des dem aufzuzeichnenden Wert entsprechenden Impulses, einen monostabilen Multivibrator T 2, der beim Empfang des Aufzeichnungsimpulses in Gang. gesetzt wird, und eine Röhre T 4, die die Übertragung der Impulse von dem Multivibrator zu anderen Anordnungen ermöglicht.

Es sei angenommen, -daß der aufzuzeichnende So Wert durch den Augenblick im Umlauf gekennzeichnet wird, in dem ein Steuerimpuls an den Speicher angelegt wird. Weiterhin sei die dem Multivibrator zugeordnete Zeitkonstante eine solche, daß im nächsten Umlauf nach dem Empfang des Aufzeichnungsimpulses an der Röhre T 4 ein Impuls auftritt. Wenn dann für jeden Umlauf der Multivibrator T 2 in noch zu beschreibender Weise gesteuert wird, gibt der Speicher für jeden Umlauf einen dem aufgezeichneten Wert entsprechenden Impuls ab.

Gemäß der nachstehenden Beschreibung ist jeder elektronische Umlauf in 16 Teile oder Punkte eingeteilt, die den bei A in Fig. 1 gezeigten und mit 9, 8 ... i, o-io, 11, 12, 13 ... 16 bezeichneten Impulsen entsprechen. Es könnte natürlich auch jede andere Unterteilung verwendet werden. Als Beispiel sei angenommen, daß die Aufzeichnung des Wertes 5 erfolgt.

Die fortlaufende Kette von Impulsen A (Fig. 1) wird über Klemme A an die Kathode 1 der Röhre T1 (Fig. 6) angelegt. Diese Röhre, z. B. eine Triode, wird während des ersten Teils eines Aufzeichnungsumlaufs nichtleitend gemacht. Über Klemme G wird. die Spannung an Gitter 7 vermittels des durch die Widerstände 6 und 22 gebildeten Spannungsteilers auf einem Wert gehalten, der die Röhre während aller anderen Umläufe leitend macht. Bei der Aufzeichnung des Wertes 5 ist die Röhre T1 während der Punkte 9, 8, 7 und 6 gesperrt, so daß die Spannung der Anode 2, die an Klemme 3 über den Widerstand 29 angeschlossen ist, einen Wert von 150 V hat.

Bei Punkt S des Umlaufs wird die Spannung von Gitter 7 auf ihren Normalwert zurückgebracht, so daß die Röhre T1 wieder leitend wird. Die Anodenspannung geht auf 100 V herunter, wie bei B in Fig. 1 gezeigt ist.

Der erste durch die Anode bei Punkt 5 erzeugte negative Impuls wird über die Diode 4 und den Kondensator 9 zum Gitter 10 der Doppeltriode T 2 übertragen, welche als monostabiler Multivibrator arbeitet. Die Zeitkonstante, die durch die Widerstände 16, 28 und den Kondensator 9 festliegt, ist so gewählt, daß das System etwa einen Umlauf nach seiner Umschaltung· in seinen Anfangswert zurückgelangt, d. h., wie die Spannungsschwankungen bei C (Fig. 1) zeigen, nach weniger als 16 Punkten, Der erste dem aufzuzeichnenden Wert 5 entsprechende negative Impuls, der über den Kondensator 9 übertragen wird, schaltet daher die rechte Triode der Röhre T 2 ab, so daß die Spannung der Anode 11 ansteigt. Der resultierende Impuls wird an das Gitter 17 übertragen, das an die Anode 11 über Kondensator 30 und Widerstand 31 angeschlossen ist. Wenn die linke Röhre leitend wird, wird der Spannungsabfall an der Anode 8 zu Punkt 12 übertragen, dessen Spannungsschwankungen bei C (Fig. 1) gezeigt- sind. Infolge des Vorhandenseins der Diode 4 kann von der Röhre Ti kein negativer Impuls zum Gitter 10 der rechten Triode der Röhre T 2 übertragen werden, solange das Potential von Punkt 12 noch nicht auf einen ausreichend posith^ren Wert von bis 150 V zurückgelangt ist, der bestimmt ist durch die Abschaltung der linken Triode von Röhre T 2. Solange also der monostabile Multivibrator umgeschaltet ist, sind die an die Kathode der Diode 4 angelegten 100 V noch zu hoch, um die Übertragung eines Impulses B zum · Steuergitter 10 des Multivibrators zu gestatten. Dieser elangt daher in seinen Anfangszustand zurück, und zwar einen Umlauf nach seiner Umschaltung. Sobald das Potential des mit dem Gitter 10 verbundenen Kondensators 9 den Sperrwert der rechten Triode des Multivibrators wieder übersteigt, wird ein negativer Impuls zum Gitter 17

übertragen, so daß das Potential von Punkt 12 auf einen Wert von 150 V zurückgelangt. Diese Spannung reicht aus, um Spannungsschwankungen B von Röhre Γ i, durch die Diode 4 zu übertragen. Der. erste durch die Diode 4 übertragene Impuls B entspricht daher einem Impuls A des Wertes 5, der in gleicher Weise wie der erste Impuls den Multivibrator T 2 steuert.

Hieraus folgt, daß ein einziger an Klemme G der Röhre T1 angelegter Steuerimpuls ausreicht, um systematisch bei Punkt 5 jedes Umlaufs den Multivibrator T 2 umzuschalten.

Um Störungen zu vermeiden, die entweder durch Alterung der Röhre T 2 oder durch die Verwendung einer Röhre mit einer etwas anderen Kennlinie als der ausgewählten bewirkt sind, wird die Potentialschwankung an Klemme 12 durch deren Verbindung mit der Kathode einer Diode 15 begrenzt. Dadurch wird auch die negative Spannung am Gitter 10 durch die Diode 15 beschränkt.

Fig. 7 und 8 zeigen bei E1, £2 und D 1, D 2 die Spannungsschwankungen von Gitter 10 und von Punkt 12, die man bei zwei verschiedenen Röhren beobachten kann, wenn das an Punkt 12 angelegte negative Potential nicht durch die Diode 15 beschränkt wird. Hieraus ist ersichtlich, daß die Periode der Spannungsänderung einen anderen Wert annehmen kann, als der Dauer eines Umlaufs entspricht. Desgleichen dient der aus den Widerständen 13 und 14 bestehende Spannungsteiler zum Stabilisieren der Frequenz. Zu diesem Zweck ist Klemme 12 über die erwähnte Diode 15 an den Verbindungspunkt der Widerstände 13 und 14 angeschlossen.

Die Kurven £ i, E2 und Pi, Ό2 sind dann identisch mit den in Fig. 9 und 10 gezeigten Kurven E und D. C ι (Fig. 9) zeigt eine Reihe von Impulsen, die die Stabilität der Periode durch Zusammenfallen der Rückseite der Impulse C1 mit der der Sägezahnimpulse E erkennen lassen.

Da die Periode des Multivibrators genauer als der Umlauf sein muß, ist sie in eine größere Zahl von Punkten unterteilt, und die Stabilität des Speichers wird durch die als Frequenzteiler arbeitende Kombination von zwei monostabilen Multivibratoren T 2 und T 3 erhöht. Wenn der Umlauf 16 Punkte umfaßt, entspricht die für den ersten Multivibrator verwendete Periode der Aussendung von vier aufeinanderfolgenden Impulsen. Daher wird der Multivibrator T 2 viermal für jeden Umlauf gesteuert, wodurch an Punkt 12 die Spannungsschwankungen C1 (Fig. 2) entstehen. Der Multivibrator T 3 arbeitet ebenso wie im vorhergehenden Beispiel, die Periode des Multivibrators T3 braucht jedoch nicht mehr mit den 16 Impulsen A übereinzustimmen, wie die bei Punkt 12 a der Röhre T 3 beobachteten und bei C 2 (Fig. 2) gezeigten Spannungsschwankungen erkennen lassen.

Gemäß Fig. 6 sind die Steuerkreise des Multivibrators T3 ähnlich denen der Röhre T 2. Entsprechende Schaltelemente haben das gleiche Bezugszeichen mit nachgestelltem a, nur ihr Wert ist ein anderer, um zwei verschiedene Perioden zu erhalten.

Wenn während eines Aufzeichnungsumlaufs die Röhre Γ ι durch den dem aufgezeichneten Wert (hier 5) entsprechenden Impuls leitend gemacht ist, wird zuerst der negative Impuls B über die Diode 4 und den Kondensator 9 zum Gitter 10 des Multivibrators Γ 2 übertragen. Dieser Impuls wird außerdem an das Gitter 10 α des Multivibrators Γ 3 über die Diode4, den Kondensator 18, die Diode 4a und den Kondensator 9 α angelegt. Es werden also die beiden monostabilen Elemente gleichzeitig gesteuert, so daß ein Spannungsabfall an den Punkten 12 und 12 a entsteht, der durch Ci und C 2 (Fig. 2) dargestellt ist.

Durch die von den Widerständen 16, 28 und dem Kondensator 9 bestimmte Zeitkonstante gelangt die Röhre T 2 in ihren Ausgangszustand zurück nach einer Zeit, die vier Impulsen A entspricht. Daher entsteht eine Spannungserhöhung an Punkt 12, durch die die Anode der Diode 4 einen ausreichenden Wert erha.lt, um die Übertragung eines Impulses B entsprechend Punkt 1 des Umlaufs zu ermöglichen. Dieser Impuls schaltet den Multivibrator T 2 um. Da das Potential von Punkt 12 a noch zu niedrig ist, weil die Werte' der Widerstände 28 a, 16 α und des Kondensators 9 α so gewählt worden sind, daß sie die Rückkehr des Multivibrators T 3 in seinen Anfangszustand erst nach einem Umlauf gestatten, bleibt die Diode 4» undurchlässig und verhindert somit die Übertragung des negativen Impulses B. Dieselben Bedingungen herrschen auch an den Punkten 13 und 9 des Umlaufs, wie die Kurven C1 und C 2 (Fig. 2) zeigen. Während der nächsten Punkte kommt der Multivibrator T 3 unter der Wirkung der an Gitter 10 α angelegten Spannungserhöhung in seinen Ausgangszustand zurück. Die resultierende Spannungserhöhung der Anode 8 α überträgt einen positiven Impuls zu der Anode der Diode 4 a. Da jedoch die Spannung von Punkt 12 noch zu niedrig ist, leitet die Diode 4 keinen Impuls B zum Kondensator 18, so daß der Multivibrator T 3 abgeschaltet bleibt. Sobald der Multivibrator T 2 in seinen Anfangszustand zurückgelangt, steigt die Spannung am Punkt 12 wieder, so daß der dem Punktwert 5 entsprechende negative Impuls B gleichzeitig an die Gitter 10 und ioß der beiden Multivibratoren gelangt. Daher genügt es, wenn die Periode des Multivibrators T 3 eine solche ist, daß die Röhre in ihren Anfangszustand zurückgelangt zwischen dem dritten und dem vierten Impuls B₁ so daß der Speicher stabil arbeitet.

Wie oben erwähnt, ist eine Röhre Γ 4 vorgesehen, die in dem ausgewählten Umlauf den der aufgezeichneten Ziffer entsprechenden und in jedem Umlauf durch den Speicher erzeugten Impuls aufnimmt. Zu diesem Zweck genügt es, die Röhre Γ 4 einzuschalten durch Anlegung einer genügend positiven Spannung an die mit dem Gitter 24 der Röhre verbundene Klemme 26. Wenn die Röhre T 3 bei Punkt. 5 umgeschaltet wird, wird ein positiver

Impuls über den Kondensator 33 zum Gitter 23 übertragen, so daß Röhre T 4 leitend wird. An Klemme 27 kann man also zu einem vorherbestimmten Zeitpunkt eine Ausgangsspannung abnehmen, um weitere Elemente zu steuern.

Wenn eine zweite Aufzeichnung erfolgen soll, wird Röhre T1 abgeschaltet, bis die MultivibratorenT2 und T 3 wieder in ihre Ausgangszustände zurückgekehrt sind, und Röhre T1 wird wieder betätigt, indem der dem neuen aufzuzeichnenden Wert entsprechende Impuls A die Kathode 1 erreicht. Dieses Aufzeichnungsverfahren ist vorteilhaft, denn es benötigt keine besondere Steuerung zur Löschung des Systems. Andererseits ist ein zusätzlicher Umlauf erforderlich, um die Aufzeichnung einer neuen Angabe zu gestatten. Es werden dann z. B. bei Aufzeichnung des Wertes 8 Impulsketten erhalten, die bei Bi, C5 und C6 (Fig. 4) gezeigt sind.

Damit keine Impulse in einem Umlauf verlorengehen, sind die Gitter 17 und 17 a an die Klemmen 20 und 20 a über Kondensatoren 21 und 21a angeschlossen. Zu Beginn jedes neuen Aufzeichnungsumlaufs werden wieder die linken Systeme der Röhren T 2 und Γ 3 abgeschaltet durch einen bei F (Fig. 5) gezeigten negativen Impuls an den Klemmen 20 und 20 a. Die beiden Multivibratoren kehren sofort in ihre Ruhestellung zurück. Es genügt also, die Röhre Ti abzuschalten, bis zu Punkt 8 des Umlaufs, um die Ziffer 8 aufzuzeichnen. Man erhält Impulsketten, wie sie bei Bi, Cy und C8 in Fig. 5 dargestellt sind.

Der Umlauf kann auch mit einer anderen Punktzahl versehen sein, ohne von dem Erfindungsgedanken abzuweichen. So könnte bei einem aus 18 Punkten bestehenden Umlauf die Periode des Multivibrators T 2 der Dauer von sechs Impulsen A oder auch von nur drei Impulsen entsprechen, wie Fig. 3 zeigt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Elektronischer Speicher, bestehend aus monostabilen Multivibratoreii, die durch eine fortlaufende Kette von Impulsen gesteuert werden, insbesondere für elektrische Rechenmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß pro Stelle jeweils zwei Multivibratoren (T2, T3) zusammenarbeiten, von denen der eine (T 2) durch den dem einzugebenden Wert entsprechenden Impuls gesteuert wird und den zweiten Multivibrator (T 3) umschaltet, dessen Frequenz ein Bruchteil der Frequenz des ersten Multivibrators ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsimpulse dem Gitter einer Röhre (T 1) zugeführt werden, deren Anode über eine Diode (4) mit dem einen Gitter (10) des monostabilen Multivibrators (T 2) verbunden ist.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsimpulse an einem Kathodenverstärker (T 4) abgenommen werden, der von dem zweiten Multivibrator (T 3) gesteuert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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