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Leseschaltung für Speichermatrix
Die Erfindung betrifft einen Leseverstärker für eine Speichermatrix, besonders einen verbesserten Le- severstärker für eine grosse Speichermatrix mit sehr kurzen Operationszykluszeiten.
Die Ausgangssignale einer magnetischen Speichermatrix enthalten nicht nur die die gelesenen Zif- fern darstellenden Impulse, sondern auch Störimpulse, die durch die zur Steuerung des Arbeitens einer
Speicheranordnung verwendeten Lese-, Schreib- und Einschaltsignale (enable signals, d. s. Signale bei deren Anwesenheit ein gleichzeitig auf ein Speicherelement einwirkendes Lese-bzw. Schaltsignal dieses Speicherelement umschalten kann) erzeugt werden. Darüber hinaus treten an den Ausgangsleitem, d. h. an den entsprechenden Klemmen der Leseleiter der Speicheranordnung infolge der kapazititven Kupplung zwischen dem Leseleiter und andern mit den einzelnen Elementen der Speicheranordnung gekoppelten Leitern gemeinsame Spannungsschwankungen auf.
Es ist deshalb die Aufgabe des Leseverstärkers, in einem Speichersystem die Störsignale zu unterdrücken und die eigentlichen Lesesignale zu übertragen und zu verstärken.
Ist die minimale Spannungsdifferenz zwischen den an den Leseverstärker angelegten hohen und niedrigen Lesesignalen genügend gross, dann ist es möglich, einen gleichstromgekoppelten Verstärker als Leseverstärker zu verwenden, der auch bei hohen Impulsfrequenzen eine gute Verstärkungsstabilität besitzt.
Bei den Speicherelementen der meisten Speicheranordnungen ist diese minimale Differenz der Ausgangsspannung zwischen hohen und niedrigen Signalen jedoch relativ gering, so dass ein reiner gleichstromgekoppelter Verstärker nicht verwendet werden kann. Wird jedoch anderseits zur Verstärkung der Lesesignale ein wechselstromgekoppelter Verstärker verwendet, dann muss die Zeitkonstante der kapazitiven bzw. induktiven Kopplungselemente genügend gross bemessen sein, um eine Verzerrung der Lesesignale zu vermeiden. Dies hat jedoch eine wesentlich geringere Frequenzempfindlichkeit des Verstärkers zur Folge, wodurch die Operationsgeschwindigkeit bzw. die Zykluszeit der diesem Leseverstärker zugeordneten Speicheranordnung wesentlich herabgesetzt wird.
In vielen Fällen beträgt das auf dem Leseleiter erzeugte Störsignal das Vielfache des an den Leseverstärker angelegten eigentlichen Lesesignals. Dies ist besonders dann der Fall, wenn der Leseleiter mit einer grossen Anzahl von Speicherelementen in einer grossen Speicheranordnung gekoppelt ist. In diesem Fall ist es erforderlich, die auf dem Leseleiter auftretenden Signale vor dem Anlegen an den Leseverstärker in ihrer Amplitude zu begrenzen. Durch das Einschalten eines Signalbegrenzers zwischen dem Leseleiter und dem Leseverstärker wird jedoch die Eingangsimpedanz des Verstärkers wesentlich herabgesetzt, wodurch die Speicherelemente stark belastet werden. Um die unerwünschten Störsignale zu unterdrücken, wurden auch schon die veischiedensten Kopplungsmöglichkeiten des Leseleiters mit den Speicherelementen vorgeschlagen.
Es wird darauf hingewiesen, dass der Leseverstärker sich innerhalb kürzester Zeit "regenerieren" muss, um sofort nach Auftreten eines Störsignals für die Aufnahme des eigentlichen Lesesignals bereit zu sein, da eine vollständige Unterdrückung der Sperrsignale in den Leseleitern nicht erreichbar ist. Es besteht die Möglichkeit, dass der Verstärker durch ein Störsignal, das wesentlich stärker als das eigentliche Lesesignal ist, kurz vor dem Auftreten des gewünschten Lesesignals derart übersteuert wird, dass sich der Verstärker in der noch zur Verfügung stehenden Zeit nicht regenerieren kann, um das Lesesignal einwandfrei zu übertragen und zu verstärken.
Infolge der verschiedenen, der Storen- terdrückung dienenden Kopplungsmuster des Leseleiters ist es erforderlich, dass der Leseverstärker sowohl für die Übertragung positiver als auch negativer Signale ausgelegt ist.
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Um die oben genannten Bedingungen zu erfüllen, sieht die Erfindung eine Leseschaltung für ein magnetisches Speichersystem mit einem Verstärker vor, an den die Lesesignale angelegt werden und eine mit diesem Verstärker über Wechselstromkopplungselemente gekoppelte Auswerteschaltung.
Das erfindungsgemässe Merkmal besteht in einer mit den genannten Kopplungselementen verbunde- nen Regenerierschaltung, die zur Regenerierung der Kopplungselemente in einen vorbestimmten Zustand vor dem Auftreten eines Lesesignals dient.
Die Vorteile und Merkmale der Erfindung werden im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispieles und der Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen : Fig. 1 ein Blockschaltbild des mit der Speicheranordnung verbundenen Verstärkers ; Fig. 2 ein Zeitdiagramm, aus dem die verschiedenen in der Speicheranordnung auftretenden Signalformen ersichtlich sind ; Fig. 3 ein Schaltbild des Vorverstärkers und der Begrenzungsschaltung ; Fig. 4 ein Schaltbild des Hauptverstärkers und der Regenerierschaltung : und Fig. 5 ein Schaltbild der Ausblend- und Auswerteschaltung sowie eines zusätzlichen Verstärkers.
Als Beispiel für eine Speicheranordnung, die zusammen mit dem Leseverstärker gemäss der Erfindung verwendet wird, sei eine Anordnung magnetischer Elemente, wie z. B. Magnetkerne oder dünne magnetische Schichten, genannt, worin die Gruppen der entsprechenden magnetischen Elemente linear auswählbar und wortweise angeordnet sind. Eine Gruppe von Speicherelementen, z. B. eine Reihe dieser Elemente, ist so angeordnet, dass sie ein gegebenes Wort speichern kann, wobei jedes Element ein Bit dieses Wortes speichert. Jedes Speicherelement dieser Gruppe ist mit einem gemeinsamen Lese-Schreibtreiberleiter gekoppelt. Speicherelemente, die der gleichen Stelle eines Datenwortes entsprechen, sind mit einem gemeinsamenZifferneinschalt-Treiberleiter gekoppelt.
Die Magnetkerne bzw. die dünnen magnetischen Schichtelemente sind bistabile Vorrichtungen, die durch geeignet bemessene Ströme zwischen den beiden Zuständen" 0" und "L" umschaltbar sind. Die einzelnen Speicherelemente befinden sich so lange im "0"-Zustand, bis sie während eines Schreibzyklus in den"L"-Zustand geschaltet werden. In
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befindliches magnetisches Element währendeiner "L" im abgelesenen Kern angibt. Wird demgegenüber das magnetische Element während eines Schreibzyklus im "0"-Zustand belassen, dann wird es während eines Lesezyklus nicht umgeschaltet, so dass auch im Leseleiter kein Ausgangssignal auftritt. Dadurch wird das Vorhandensein einer "0" im abgelesenen Element angezeigt.
In der folgenden allgemeinen Beschreibung der Erfindung wird auf Fig. 1 Bezug genommen, in der ein Teil einer Magnetkernspeichermatrix veranschaulicht ist, bei der in der Wortrichtung (Spalte) jeweils nur drei Speicherelemente dargestellt sind. Mittels der dargestellten Speicheranordnung können 2j Wörter mit jeweils i Bits gespeichert werden. Die jeweils zum gleichen Wort gehörenden Speicherelemente sind
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berleiter E bis E. gekoppelt ist. Jedem Zifferneinschalt-Treiberleiter ist ein eigener Leseleiter und ein Leseverstärker zugeordnet. In Fig. 1 sind lediglich der Leseverstärker und entsprechende Leseleiter für den Ziffemeinschalt-Treiberleiter E gezeigt, doch sind selbstverständlich für jeden der Zifferneinschalt- Treiberleiter E-E.
(im folgenden kurz Einschalttreiberleiter genannt) ähnliche Leseverstärker vorgesehen.
In Fig. 2 sind verschiedene Signalformen gezeigt, die in den verschiedenen Leitern der Speicherma- trix auftreten : Der in einem ausgewählten der Treiberleiter R.-R. angelegte Lese-Schreibstrom IRW, der an einen ausgewählten der Einschalttreiberleiter E -E. angelegte Zifferneinschaltstrom I (im folgenden kurz Einschaltstrom'genannt) und ein in dem Detreffenden Leseleiter auftretender Strom I. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, dient ein in den Lese-Schreibtreiberleitern und Einschalttreiberleitern fliessender, positiver Strom zum Lesen und ein negativer Strom zum Schreiben. Es sei bemerkt, dass während eines Le- se-Schreibzyklus der Speicheranordnung nur einer der Lese-Schreibtreiberleiter R-R. durch nicht gezeigte Schaltmittel ausgewählt wird.
In ähnlicher Weise wird in Abhängigkeit von den während der
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schalttreiberleiter ein sehr geringes oder gar kein Störsignal auf. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass, wenn ein mit einem Leseleiter gekoppeltes Speicherelement während eines Operationszyklus ein LeseSchreibsignal erhält, alle mit diesem Leseleiter gekoppelten Kerne einen Einschaltimpuls erhalten.
Die in Fig. 2 gezeigte Signalform I des auf einem Leseleiter auftretenden Signals veranschaulicht ein richtiges hohes Signal ("L"-Signal), das im Leseleiter erzeugt wird, wenn ein Speicherelement während
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der Lesephase eines Lese-Schreibzyklus vom "L"- in den "0"-Zustand geschaltet wird, und ausserdem ein richtiges niedriges Signal ("0"-Signal), das dann in dem Leseleiter erzeugt wird, wenn das Speicherele- ment nicht umgeschaltet wird, d. h. wenn es sich bereits im "0"-Zustand befindet. Während der Schreib- phase eines Lese-Schreibzyklus kann jedoch durch das Auftreten des Impulses auf dem Einschalttreiberlei- ter ein Störsignal erzeugt werden, das das Vielfache des eigentlichen Lesesignals beträgt.
Dies ist beson- ders dann der Fall, wenn jedem Leseleiter eine Vielzahl von Speicherelementen zugeordnet ist, da der
Leseleiter mit dem entsprechendenEinschaltleiter über jedes der Speicherelemente gekoppelt ist. Um die
Einschaltstörsignale zu vermindern, ist der Leseleiter derart mit den Speicherelementen gekoppelt, dass sich die Störsignale gegenseitig zumindest teilweise aufheben, u. zw. ist der Leseleiter durch jedes zwei- te Speicherelement in der einen Richtung und durch die restlichen Speicherelemente in der andern Rich- tung durchgeführt. Eine solche der Störunterdrückung dienende Leseleiteranordnung ist in Fig. 1 darge- stellt, u. zw. für die Leseleiter der auf den Lese-Schreibtreiberleitern R - R. und R.-R. befindlichen Speicherelemente.
Eine vollständige Störunterdrückung kann jedoch nick erreicht werden, da die einzel- nen Speicherelemente nicht vollkommen gleich sind ; bei einer grösser werdenden Anzahl der mit einem
Einschalttreiberleiter gekoppelten Speicherelemente steigt auch die Störspannung an. Aus diesem Grunde müssen für sehr grosse Speicher zusätzliche Massnahmen für die Störunterdrückung ergriffen werden.
Um eine weitere Verminderung der Einschaltstörsignale zu erreichen, besteht ein weiteres Merkmal der Erfindung darin, dass die mit einem Einschalttreiberleiter gekoppelten Speicherelemente in zwei
Gruppen geteilt werden, von denen jede einen eigenen Leseleiter besitzt. Wie aus Fig. l ersichtlich, sind die mit dem Einschalttreiberleiter E gekoppelten Speicherelemente in zwei Gruppen geteilt. Die diesen beiden Gruppen zugeordneten Leseleiter Sl und S2 sind so mit den Vorverstärkern des Lesesystems gekop- pelt, dass die Störsignale auf den beiden Leseleitern einander entgegenwirken, wodurch eine weitere Ver- minderung der Einschaltstörsignale erreicht wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass durch dieses weitere Störsignal-Verminderungsverfahren das Ablesen der eigentlichen Lesesignale nicht beeinträchtigt wird, da während eines Lese-Schreibzyklus nicht mehr als ein Speicherelement auf dem Einschalttreiberleiter E umgeschaltet wird. Es sei auch noch bemerkt, dass dann, wenn die Anzahl der mit einem Einschalttrei- berleiter gekoppelten Speicherelemente sehr hoch ist, diese Speicherelemente auch in mehr als zwei Gruppen eingeteilt werden können, denen jeweils ein Leseleiter in der oben beschriebenen, die Störunterdrückung bewirkenden Weise zugeordnet ist.
Ausser der induktiven Kopplung zwischen dem Leseleiter und dem Einschalttreiberleiter besteht auch noch eine kapazitive Kopplung, die starke gemeinsame Spannungsausschläge entlang des ganzen Leseleiters zur Folge hat. Diese Spannungsausschläge müssen durch den Leseverstärker unterdrückt werden. Bei einem richtig angeordneten Leseleiter, bei dem die kapazitive Kopplung zwischen dem Leseleiter und dem Einschalttreiberleiter in beiden Richtungen etwa die gleiche ist, was zutrifft, wenn jeweils jedes zweite Speicherelement in umgekehrter Richtung mit dem Leseleiter gekoppelt ist, sind die durch die kapazitive Kopplung erzeugten Spannungsausschläge an beiden Leseleiterklemmen gleich gross, so dass das Nutzsignal der Spannungsdifferenz an beiden Klemmen entspricht.
Um eine gemeinsame Störunterdrückung zu erreichen, sind die Leseleiter Sl und S2 mit dem Leseverstärker über Übertrager 10 bzw.
11 derart gekoppelt, dass nur die Spannungsdifferenz an den Primärwicklungen derselben zu den Vorverstärkern 113 und 114 und anschliessend zur Begrenzerschaltung 115 übertragen wird. Die Polung der Wicklungen der beiden Übertrager 10 und 11 ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, entgegengesetzt gewählt, wodurch die Störverminderung für eine grosse Anzahl von mit einem Einschalttreiberleiter gekoppelten Speicherelementen in der oben beschriebenen Weise erreicht wird.
Obwohl durch die oben genannte Kopplungsweise der magnetischen Elemente die Einschaltstörsignale vermindert werden, sind solche Störsignale, wenn auch wesentlich vermindert, trotzdem noch vorhanden. Lässt man diese Störsignale den Leseverstärker unvermindert passieren, dann wird der Verstärker kurzzeitig blockiert, so dass unmittelbar darauf folgende Signale verzerrt übertragen werden. Es hat sich deshalb als zweckmässig erwiesen, zwischen dem Leseleiter und dem Verstärker eine Begrenzungsschaltung vorzusehen, um zu verhindern, dass übermässig starke Störsignale den Verstärker erreichen.
Eine Signalbegrenzung kann jedoch nicht an der Lesewicklung durchgeführt werden, da, wie schon erwähnt, an dieser Stelle eine Begrenzungsschaltung die Eingangsimpedanz des Verstärkers vermindern würde, was eine zu starke Belastung der Speicherelemente zur Folge hätte. Bei der Erfindung ist allen Leseleitern jeweils ein getrennter Vorverstärker zugeordnet, und die Begrenzungsschaltung 115 kann somit zwischen die Vorverstärker 113 und 114 und den Hauptverstärker 111, wie aus Fig. l ersichtlich, eingeschaltet werden, wobei die Vorverstärker so ausgelegt sind, dass die Einschaltstörsignale ohne Verzerrung übertragen werden. Die Schaltungen der in der Baugruppe 110 enthaltenen Vorverstärker und der Begrenzungsschaltung
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sind in Fig. 3 gezeigt und werden weiter unten näher beschrieben.
Infolge der besonderen Durchführungsart des Leseleiters durch die Speicherelemente erzeugt das eine Speicherelement ein positives Ausgangssignal, während ein benachbartes Element ein negatives Ausgangssignal im Leseleiter erzeugt. Der Leseverstärker muss deshalb so aufgebaut sein, dass er bipolare Impulse
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pulse begrenzen muss. Um diese bipolaren Impulse ohne übermässige Verzerrung gleichrichten und verstär- ken zu können, ist ein Phasenteiler 116 vorgesehen, der für jeden ankommenden Impuls eine positive und eine negative Phase liefert, Diese beiden Phasen werden durch Verstärker 117 und 118 unabhängig von- einander verstärkt und dem Diodensummiernetzwerk einer Schwellenwert-Gleichrichterstufe 120 zugeführt, so dass nur die verstärkten positiven Impulse der Auswerteschaltung zugeführt werden.
Um sicherzustellen, dass sich der Verstärker von einem vorangehenden Störsignal vor der Aufnahme eines Lesesignals möglichst schnell regeneriert, muss der Verstärker so dimensioniert sein, dass die Kopplungsschaltung zwischen dem Verstärker und der Schwellenwertschaltung eine möglichst kleine Zeitkonstante besitzt. Demgegenüber ist es jedoch auch erforderlich, dass die Schaltung im Vergleich zu den aufgenommenen Impulsen eine relativ grosse Zeitkonstante besitzt, um Verzerrungen der Impulse, die durch Ausgleichsschwingungen zu Beginn und am Ende des Impulses entstehen könnten, zu vermindern.
Obwohl es im Bereich der Erfindung liegt, dass die Verstärker induktiv mit den Gleichrichter- und Schwellenwertschaltuhgen gekoppelt sind, wobei die Regenerierung des Verstärkers dadurch beschleunigt wird, dass Signale an eine sehr hohe Impedanz angelegt werden und den Belastungskreis in der Regenerationsperiode öffnen, kann dies jedoch zu hohen Spannungsschwingungen des Verstärkers und zu hohen Leistungverlusten führen. Besteht anderseits eine kapazitive Kopplung zwischen dem Verstärker und der Schwellenwertschaltung, dann kann die Regenerierung des Verstärkers dadurch beschleunigt werden, dass dem Kondensator eine niedrige Impedanz zugeschaltet wird.
Aus diesem Grunde wird als Kopplungsnetzwerk zwischen den Verstärkerteilen 117 und 118 und der Schwellenwertschaltung 120 der Verstärker- und Auswertebaugruppe 111 vorzugsweise eine kapazitive Kopplung gewählt.. Die Regenerierung vor dem Auftreten eines Lesesignals wird durch Kurzschliessen des Kopplungsnetzwerkes erreicht, so dass sich dieses über die Ausgangsimpedanz des Verstärkers entladen kann. Die Verstärker und die Kopplungsnetzwerke ebenso wie die Schwellenwert-Gleichrichterschaltung und die Rägenerierschaltung 119 sind in Fig. 4 dargestellt und werden weiter unten näher beschrieben.
Nach der Gleichrichtung der bipolaren Impulse durch die Phasenteilung und das Diodensummiernetzwerk wird das entstehende unipolare Signal an die Auswerteschaltung 123 angelegt, die durch eine empfindliche Spannungsvergleichsschaltung gebildet wird, die vom Verstärker durch eine Torschaltung 121 isoliert ist. Die in der Erfindung verwendete Torschaltung 121 besteht aus einem Pufferverstärker, dessen Ausgangsklemme ausser während eines kurzen Ausblendezeitintervals mit einer negativen Spannung vorgespannt ist. Diese den Leseverstärker vervollständigenden Schaltungen sind in der Baugruppe 112 der Fig. 1 allgemein dargestellt und ein spezielles Ausführungsbeispiel der Torschaltung 121 (Pufferverstärker), der Ausblendschaltung 122 und der Auswerteschaltung 123 (Sperrschwinger) sind in Fig. 5 veranschaulicht und werden später im einzelnen beschrieben.
Die Leseverstärker-Regenerierimpulse VR und die Leseverstärker-
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ihrer Beziehung zu dem während eines Lese-Schreibzyklus inWie aus dem Block A der Fig. 3 ersichtlich, liegen die Leseleiter SI und S2 an den Primärwicklungen der Übertrager 10 und 11. Die in den Sekundärwicklungen dieser Übertrager erzeugten Signale werden an die Basis jeweils eines npn-Transistors 12 bzw. 13 angelegt. Obwohl die Induktivität des Übertragers so bemessen ist, dass nur eine niedrige Frequenzwiedergabe erreicht wird, wird die Übertrager-Kopplungskapazität so vermindert, dass eine maximale Unterdrückung der gemeinsamen Spannungsausschläge im entsprechenden Leseleiter erzielt wird.
Die Werte der Widerstände 14,15 und 16 werden in Übereinstimmung mit der Eingangsimpedanz und der erforderlichen Frequenzwiedergabe des Vorverstärkers gew ählt und die ursprünglichenKollektörspannungen der Transistoren 12 und 13 werden durch ein Potentiometer 17 eingestellt.
Die Vorverstärker verstärken das Ausgangssignal der Speicherelemente auf einen Spannungspegel, um eine zuverlässige Beschneidung dieser Signale am Kollektor der entsprechenden Vorverstärkertransistoren zu erreichen. In der Begrenzungsschaltung des Blockes B wird die Spannung an den Kollektoren der Vor-
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verstärker durch die Begrenzungsdioden 21 und 22, die mit einer nega'iven Spannung einerseits und einer positiven Spannung anderseits verbunden sind, begrenzt. Die Begrenzungsspannungen werden durch eine temperaturunabhängige Zenerdiode 23 erzeugt, deren Vorspannungsschaltung einen npn-Transistor 24 ent- hält. Der Vorspannungskreis verläuft vom Kollektor des Transistors 24 über den Widerstand 25 und die
Zenerdiode 23 zu der +15 V-Klemme einer Spannungsquelle.
Dieser Stromkreis dient dazu, der Zener- diode 23 eine Durchbruchspannung zuzuführen, so dass die konstante Spannung am Widerstand 25 auch an die Serienschaltung der beiden Kondensatoren 26 und 27, deren gemeinsamer Verbindungspunkt an der +15 V-Klemme liegt, gelangt.
Nach der Begrenzung werden die Lesesignale zur Hauptverstärkerschaltung übertragen, die nun im folgenden an Hand der Fig. 4 näher beschrieben wird. Wie aus den obigen Ausführungen hervorgeht, wer- den der Hauptverstärkerschaltung bipolare Impulse zugeführt, um diese zu verstärken und gleich zu rich- ten, so dass diese ein unipolares Ausgangssignal mit einer minimalen Verzerrung liefert. Die ankom- menden bipolaren Impulse werden zunächst einem Phasenteiler zugeführt, wonach jede Phase getrennt verstärkt und anschliessend einem Diodensummiernetzwerk zugeführt wird. Wie aus Block C der Fig. 4 er- sichtlich, werden die vom Vorverstärker und der Begrenzungsschaltung der Fig. 3 kommenden Signale an die Basis des npn-Transistors 30, der zusammen mit einem weiteren npn-Transistor 31 einen Differential- verstärker bildet, angelegt.
Das Potentiometer 32 dient zum Einstellen der Verstärkung dieses Differen- tialverstärkers. Wird der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 30 ein positives Signal zugeführt, dann entspricht die Änderung des Kollektor-Emitter-Stromes dieses Transistors der entgegengesetzten Änderung des Kollektor-Emitter-Stromes des Transistors 31, dessen Basis geerdet ist. Die Kollektoren der beiden
Transistoren 30 und 31 sind über die Kondensatoren 33 und 34 mit den beiden Zweigen eines Rückkopp- lungsverstärkers gekoppelt.
Infolge der erforderlichen kurzen Regenerierungszeit des Ausgangskopplungsnetzwerkes sind die bei- den Zweige des Hauptverstärkers, wie in Block D der Fig. 4 gezeigt, jeweils mit einem Serien-Parallelrückkopplungskreis ausgestattet, der eine niedrige Ausgangsimpedanz zur Folge hat. Die vom in Block C gezeigten Phasenteiler gelieferten Signale werden an die Basen der pnp-Transistoren 40 und 41 angelegt, deren Kollektoren direkt mit den Basen der Transistoren 42 und 43 gekoppelt sind. Über Widerstände 44 und 45 sind die Kollektoren der Transistoren 42 bzw. 43 an die Emitter der Transistoren 40 bzw. 41 rückgekoppelt, während die Kollektorausgänge der Transistoren 42 und 43 über Kondensatoren 50 bzw. 51 mit einer Schwellenwert-Gleichrichterschaltung gekoppelt sind.
Nach der Verstärkung werden die von den beiden Verstärkerzweigen kommenden Signale über die Dioden 52 zusammengefasst (Block E in Fig. 4) und gelangen an den Verbindungspunkt 53, der über die Diode 55 mit dem Spannungspegel an der Klemme 64 der zur Begrenzung der verstärkten Signale dienenden Schaltung in Block F verbunden ist. Der Phasenteiler in Block C, die Rückkopplungsverstärker in Block D und die Summierdiodenschaltung in Block E bilden somit einen Vollweggleichrichter.
Wie im vorangegangenen bereits erwähnt, treten die verstärkten, an die Auswerteschaltung anzulegenden Signale kurz nach dem Auftreten der Einschaltstörsignale auf, die an den Kopplungskondenaa- toren 50 und 51, deren Kapazität so bemessen ist, dass sie Komponenten dieses Signals mit niedriger Frequenz durchlassen, eine erhebliche Gleichspannungs-Pegelverschiebung verursachen. Um eine solche Spannungsverschiebung zu verhindern, müssen die Kondensatoren unmittelbar vor dem Auftreten des Lesesignals erneut auf die Begrenzungsspannung bezogen werden, so dass vorangegangene Vorgänge im Leseverstärker keinen Einfluss auf die Signalauswertung haben.
Diese Bezugnahme der Kopplungskondensatoren 50 und 51 wird dadurch erreicht, dass jeweils der eine Belag der Kondensatoren über Regenerierschalter unmittelbar mit der Begrenzungsspannung verbunden wird, so dass sich die Kondensatoren über die Ausgangsimpedanz der Rückkopplungsverstärker entladen können. Es sei bemerkt, dass die entsprechenden Lesesignale und Einschaltstörsignale, die in dem aus den beiden Zweigen bestehenden Rückkopplungsverstärker verstärkt wurden, nicht gleichgerichtet wurden, so dass sich die beiden Kopplungskondensatoren 50 und 51 unmittelbar vor dem Auftreten des Lesesignals, d. h. in der Zeit, in der sie entladen bzw. regeneriert werden sollen, entweder in ihrem hohen oder in ihrem niedrigen Zustand, bezogen auf den Begrenzungsspannungspegel befinden.
Im Block F der Fig. 4 sind die durch den pnp-Transistor 60 bzw. den npn-Transistor 61 gebildeten Regenerierverstärker gezeigt, die die Kondensatoren 50 und 51 mit dem genauen Spannungspegel koppeln, auf den die Kondensatoren vorgespannt werden. Der Kollektor des Transistors 60 ist mit dem Verbindungpunkt 58 derSchwellenwert-Gleicbrichterschaltung und über die Dioden 59 mit den Kondensatoren 50 und 51 verbunden. Der Kollektor des Transistors 61 ist in ähnlicher Weise mit dem Verbindungspunkt 56 der Schwellenwert-Gleichrichterschaltung und über die Dioden 57 mit den Kondensatoren 50 und 51 gekop-
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pelt. Die Dioden 57 und 59 haben die Aufgabe, die Transistoren 60 und 61 mit Ausnahme der Zeitspanne des Regeneriervorganges von den Kopplungskondensatoren 50 und 51 zu trennen.
. Die Transistoren 60 und 61 arbeiten als Schalttransistoren und werden durch Regeneriersignale, die dem Leseverstärker von aussen zugeführt werden, in ihren leitenden Zustand geschaltet. Die Regenerier- signale VR werden über Übertrager 62 und 63 an die Basis-Emitterstrecke der entsprechenden Transistoren angelegt. Da die Ausgangsimpedanz der Rückkopplungsverstärker nicht mehr als. 200 n besitzt, beträgt
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scheint.
Nachdem das Lesesignal gleichgerichtet wurde, wird es über den Pufferverstärker inBlockG (Fig.. 5) zur Auswerteschaltung übertragen. Der Pufferverstärker hat die Aufgabe, die Rückkopplungsverstärker von der Ausblendschaltung zu trennen und besteht aus einer doppelten Emitterfolgerschaltung, die aus den pnp-Transistoren 70 und 71 gebildet wird. Das vom Verbindungspunkt 53 der Schwellenwert-Gleichrich- terschaltung kommende Signal wird an die Basis des Transistors 70 angelegt, dessen Emitter mit der Basis des Transistors 71 verbunden ist. Am Emitter dieses Transistors 71 wird das verstärkte Signal abgenom- men.
Während der Ausblendzeitspanne wird dieses Signal über die Diode 72 zur Auswerteschaltung über- tragen, die, wie aus Block H in Fig. 5 ersichtlich, aus einem Sperrschwinger besteht. Der Ausblendver- stärker in Block I besteht aus einem pnp-Transistor 90, dessen Emitter auf einer Spannung von-8V gehal- ten wird. Die Basis des Transistors 90 ist so vorgespannt, dass sich der Transistor 90 normalerweise in sei- nem Sätiigungsbereich befindet, so dass der Emitter des Transistors 71 in Block G der Fig. 5 normalerwei- se über den Widerstand 73 und die Diode 74 an der Spannung von-8 V liegt. Erscheint nun entweder eine positive oder eine negative Spannung auf dem Leseleiter, dann bewirkt ein verstärktes und gleichgerich- tetes Signal eine Spannungsumkehr an der Begrenzungsdiode 55 in Block E der Fig. 4.
Ist kein Ausblend- signal vorhanden, dann bleibt der Emitter des pnp-Transistors 71 auf dem Spannungspegel von-8 V, so dass dieser Transistor gesperrt bleibt. Wird jedoch von einer nicht gezeigten Ausblendimpulsquelle über den Übertrager 91 ein Ausblendimpuls Vs an die Basis des npn-Transistors 90 des Ausblendverstärkers an- gelegt, dann wird der Transistor 90 gesperrt und die Spannung am Emitter des Transistors 71 steigt bis zu dessen Basisspannung an. Unter diesen Umständen, d. h., wenn die Diode 72 infolge der Signalamplitude und des Ausblendeimpulses in Durchlassrichtung vorgespannt ist, wird der auftretende Impuls von der +15 V-Klemme in Block G über den Widerstand 75 zu der Auswerteschaltung in Block H übertragen.
Der
Widerstand 75 ist so bemessen, dass der zu übertragende Impuls eine Amplitude besitzt, die ausreicht, den Sperrschwinger während des Ausblendintervalls umzuschalten. Wird während'eines Ausblendimpulses ein eine "0" darstellendes Signal angelegt, dann kommt ein Stromfluss von der Basis des Transistors 70 in
Block G der Fig. 5 über den Widerstand 54 in Block E der Fig. 4 zu einer -30 V-Klemme zustande, doch ist der Wert dieses Stromes so gering, dass an der Basis des Transistors 70 kein nennenswertes Signal auftritt.
Wie aus Block H in Fig. 5 ersichtlich, ist die Auswerteschaltung ein monostabiler Sperrschwinger, bei dem die Basis des pnp-Transistors 80 geerdet und der Emitter mit der Primärwicklung 82 des Übertragers 81 verbunden ist. Die Induktivität der Wicklung 82 bestimmt die Breite des Ausgangssignals der Leseschaltung. Die Regenerierschaltung verläuft vom Kollektor des Transistors 80 über die Sekundärwicklung 83 des Übertragers 81. Das Ausgangssignal dieses Sperrschwingers wird an der Sekundärwicklung 84 des Übertragers 81 abgenommen und an den Impulsverstärker in Block J angelegt. Dieser Impulsverstärker besitzt einen pnp-Transistor 100, dessen Kollektor die Primärwicklung eines Ausgangsübertragers 101 mit dem verstärkten unipolaren Ausgangslesesignal speist.
Von der Sekundärwicklung dieses Übertragers 101 wird schliesslich das gewünschte verstärkte Lesesignal abgenommen und beispielsweise einem Speicher-FlipFlop zugeführt.
Dass bei der Erfindung ein wechselstromgekoppelter Verstärker für eine Leseschaltung eines schnell arbeitenden Magnetkernspeichers verwendet werden kann, ist durch die besondere Schaltungsanordnung möglich geworden, durch die die Kopplungskreise zwischen dem Verstärker und der Auswerteschaltung vor dem Anlagen eines Lesesignals zwecks Verminderung der Ansprechzeit regeneriert werden.
Die vor dem Verstärker liegenden Kopplungskreise werden nicht entladen und erfahren demzufolge eine Gleichstrompegelverschiebung. Lediglich für das verstärkte, der Auswerteschaltung zugeführte Signal ist es erforderlich, dass es keine solchen Spannungsverschiebungen aufweist. Damit die gesamte niedrige Frequenzwiedergabe der Leseschaltung nicht durch die Zeitkonstante des Eingangsnetzwerkes, das aus dem Leseleiter, den Übertragern-und der Verstärkereingangsimpedanz besteht, beeinflusst wird, ist es erforderlich, dass die Eingangsimpedanz so hoch gewählt wird, dass sich für das Eingangsnetzwerk
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eine kleine L/R-Zeitkonstante ergibt.
Bevor das Lesesignal der Auswerteschaltung zugeführt wird, wird das verstärkte Lesesignal an einen Gleichspannungs- bzw. Begrenzungspegel angelegt und die Summe dieser Begrenzungsspannung und des Lesesignals wird mit der Schwellenwertspannung der Auswerteschaltung verglichen, d. h. mit der Spannung, die zum Umschalten der Auswerteschaltung erforderlich ist. Durch den in der Erfindung verwendeten Sperrschwinger und das die Torschaltung und die Ausblendschaltung enthaltende Kopplungsnetzwerk zwischen dem Verstärker und der Auswerteschaltung wird der Unsicherheitsbereich, oberhalb dem ein Signal die Auswerteschaltung bestimmt umschaltet und unterhalb dem ein Signal die Auswerteschaltung bestimmt nicht umschaltet, verhältnismässig klein, so dass eine aussergewöhnlich hohe Zuverlässigkeit der Auswerteschaltung erreicht wird.
Die erfindungsgemässe Leseschaltung ist auch für neue, sehr schnell arbeitende, magnetische Elemente, wie z. B. Dünnschichtspeicher u. a. Elemente, die sich zur Zeit noch in der Entwicklung befinden, geeignet. Wenn kürzere Speicherzykluszeiten mit entsprechend verkürzten Lese- und Schreibzeiten verwendet werden, dann müssen auch die Regenerier- und Ausblendezeiten entsprechend verringert werden, was in der Leseschaltung gemäss der Erfindung ohne weiteres möglich ist. Wird, bedingt durch eine Verkürzung des Operationszyklus, auch die Ausblendezeitspanne verkürzt, dann müssen Verzögerungen des Lesesignals, die durch den Verstärker oder die Lesewicklungen entstehen, ebenso vermindert werden, da grosse Schwankungen der Verzögerungszeit im Vergleich mit der Dauer des Ausblendimpulses die Wirkung der Ausblendschaltung zunichte machen.
Schwankungen dieser Verzögerungszeiten werden bei der erfindungsgemässen Leseschaltung durch die Art und Weise, in der die Leseleiter mit den Speicherelementen gekoppelt sind und durch die besondere, oben beschriebene Schaltung auf ein Minimum beschränkt.
Die Leseschaltung gemäss der Erfindung besitzt eine sehr gute Verstärkungsstabilität sowie eine Frequenzwiedergabe und einen dynamischen Bereich, der auch für grosse Speicheranordnungen ausreicht. Die in Fig. l gezeigte Speicheranordnung enthält beispielsweise 10 000 Wörter mit je 13 Bits. Jedoch kann der
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beschriebenen Abwandlungen aufweisen. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, arbeitet dieser mit Ferritkernen ausgestattete Speicher mit einem Lese-Schreibzyklus von 6 psec oder weniger.
Obwohl im vorangegangenen ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt und beschrieben wurde, ist die Erfindung jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt, sondern es liegen auch viele Änderungen und Abwandlungen im Bereich der Erfindung.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Leseschaltung für ein magnetisches Speichersystem mit einem Verstärker, an den die Lesesignale angelegt werden und einem mit diesem Verstärker über Wechselstromkopplungselemente gekoppelte Auswerteschaltung, gekennzeichnet durch eine mit den Kopplungselementen (50,51) verbundene Regenerierschaltung (119), die zur Regenerierung der Kopplungselemente in einen vorbestimmten Zustand vor dem Auftreten eines Lesesignals dient.