DE1011181B - Matrix-Schaltung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

In informationsverarbeitenden Maschinen, wie z. B. elektronischen Rechenmaschinen, werden für Schalt- und Steuerzwecke häufig Gleichrichter-Netzwerke oder aus Ferritkernen mit rechteckiger Hysterese-Schleife bestehende Matrixanordnungen verwendet. Derartige Anordnungen erfordern jedoch zum Teil einen erheblichen Materialaufwand und haben weiterhin den Nachteil, daß die einzelnen Elemente nur verhältnismäßig gering belastbar sind. Außerdem sind die von derartigen Schaltanordnungen abgegebenen Ausgangsspannungen häufig nur gering und bedürfen, wenn die gesamte Anordnung nicht zu störanfällig werden soll, einer Nachverstärkung.

Alle diese Nachteile werden durch die Schaltanordnung nach der Erfindung dadurch vermieden, daß an J-5 den Kreuzungspunkten der Reihen und Spalten einer Matrixanordnung mit zwei Eingängen und einem Ausgang versehene Transistorverstärkerstufen vorgesehen sind, die nur dann ein Ausgangssignal abgeben, wenn an beiden Eingangsklemmen gleichzeitig Signale auftreten.

Weiterhin ist eine Anzahl der Spalten und Reihen entsprechende Zahl von Spalten- und Reihenbetätigungsstufen vorgesehen, deren Ausgänge über Spalten- und Reihenbetätigungsleitungen mit den beiden Eingangen der an den Kreuzungspunkten liegenden Verstärkerstufen verbunden sind. Außerdem sind Auswähleinrichtungen vorgesehen, die die Spalten- und Reihenbetätigungsstufen eine nach der anderen betätigen. Weitere Merkmale sind den Unteransprüchen 3<> sowie der Beschreibung, in der nachstehend an Hand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltanordnung beschrieben wird, zu entnehmen.

In der Zeichnung stellt dar

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Schalteinrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 das Schaltschema einer in der Schalteinrichtung gemäß Fig. 1 zur Anwendung gelangenden Transistor-Umkehrstufe,

Fig. 3 das Schaltschema eines in der Schalteinrichtung gemäß Fig. 1 zur Anwendung gelangenden Emitterverstärkers.

In der Fig. 1 ist eine Matrixanordnung mit drei Reihen X, Y und Z sowie drei Spalten A, B und C dargestellt. Die Anzahl der Reihen und Spalten ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nur der Einfachheit halber mit je drei angenommen, und die Matrix kann selbstverständlich auch jede beliebige größere Anzahl von Reihen und Spalten oder aber z. B. auch nur je eine Reihe und Spalte enthalten. Die Reihen und die Spalten können außerdem miteinander vertauscht werden.

Die X-Reihe enthält die Betätigungsstufe 1, deren Matrix-Schaltung

Anmelder:

IBM Deutschland Internationale

Büro-Maschinen Gesellschaft m.b.H.,

Sindelringen (Württ), Böblinger Allee 49

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 3. Januar 1955

Robert Athanasius Henle, Hyde Park, N. Y. (V. St. A.), ist als Erfinder- genannt worden

Ausgang mit der Leitung 2 verbunden ist. Weiterhin enthalten die Y- und die Z-Reihe je eine Betätigungsstufe 3 bzw. 5, deren Ausgänge mit den Leitungen 4 bzw. 6 verbunden sind.

In gleicher Weise sind für die Spalten A, B und C die Betätigungsstufen 7, 9 und 11 vorgesehen, deren Ausgänge mit den Leitungen 8., 10 und 12 in Verbindung stehen.

An den Kreuzungspunkten der Reihen und der Spalten sind logische Recherlkreise vorgesehen, die im folgenden als »Kreuzungspunktstufen« bezeichnet werden. Alle diese Stufen sind einander gleich und durch das Bezugszeichen 13, das durch eine auf den zugehörigen Reihen- und Spaltenkreuzungspunkt hinweisende Buchstabenkombination vervollständigt ist, kenntlich " gemacht. So trägt z. B. die an den Kreuzungspunkt der X-Reihe und der ^4-Spalte angeschlossene Stufe die Bezeichnung AX13.

Jede dieser Kreuzungspuhktstufen 13 und jede der Spaltenbetätigungsstufen 7, 9 und 11 enthält eine Umkehrstufe der in der Fig. 2 dargestellten Art. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, enthält die Umkehrstufe einen Flächentransistor 18, dessen Emitter, Basis und Kollektor mit 18 e, 18 δ und 18 c bezeichnet sind.

Der Emitter 18 c ist mit der Eingangsklemme 19 verbunden, und die Basis 18 b liegt über einen Widerstand 20'und einen parallel dazu angeordneten Kondensator 21 an der Eingangsklemme 22. Der Kollektor 18c ist über den Arbeitswiderstand 23 und eine die Arbeitsspannüng liefernde Spannungsquelle 24 mit Erde und außerdem mit einer weiteren Ausgangsklemme 25 verbunden. Wei'terhin ist an den Kollektor 18 c ein aus der Diode 26 und der Spannungsquelle 27 bestehender Begrenzerkreis angeschlossen.

709 550/200

1 1 Oil 181

3 4

Wenn die in Fig. 2 dargestellte Umkehrstufe, wie betätigungsstufen 7, 9 und 11 sind daher zu einem be-

dies in den Stufen 7, 9 und 11 der Fall ist, als Betäti- stimmten Zeitpunkt immer nur mit einer in Betrieb

gungsstufe arbeitet, ist die Eingangsklemme 19 ge- befindlichen Kreuzungspunktstufe belastet, und zwar

erdet, und die Stufe läuft als einfacher Umkehrer. unabhängig von der Zahl der Reihen und Kreuzungs-

Das heißt, der sich normalerweise im leitenden Zu- 5 punktstufen.

stand befindende Transistor wird durch ein seiner Die Betätigungsstufen 1, 3 und 5 für die X-, Y-

Basisl8& über die Eingangsklemme 22 zugeführtes und Z-Reihe sind als Emitterverstärker ausgebildet,

positives Signal gesperrt, wodurch an seinem Kollek- Eine derartige, in der Fig. 3 im einzelnen dargestellte

tor 18 c und der damit verbundenen Ausgangsklemme Stufe enthält einen PNP-Flächentransistor 31, dessen Jj₁ 25 ein negatives Signal entsteht. Wenn z. B. die Ruhe- io Emitter, Basis und Kollektor mit 31 e, 31 b und 31 c „

Spannung an der Eingangsklemme 22—5 Volt und bezeichnet sind. Der Emitter 31 e liegt über den Ar- \ J

die einem Signal entsprechende Spannung 0 Volt be- beitswiderstand 32 und die Spannungsquelle 33 an H|

trägt, so sind die Spannungsverhältnisse an der Aus- Erde. Weiterhin ist der Emitter mit der Ausgangs- M₁₁

gangsklemme 25 gerade entgegengesetzt. klemme 34 verbunden. Die Basis 31 b ist über den '

Die an den Kreuzungspunkten vorgesehenen, als *5 Widerstand 35 mit der Eingangsklemme 36 verbunlogische Kreise wirkenden Stufen 13 sind »UND- den, und der Kollektor 31c ist über die Vorspan-NICHT«-Kreise an sich bekannter Art. Die Arbeits- nungsquelle 37 an Erde angeschlossen. 'j weise dieser Kreise ist im wesentlichen dieselbe wie Der Emitterverstärker gemäß Fig. 3 befindet sich die der vorstehend beschriebenen Umkehrstufe. Die immer in EIN-Zustand, d. h., er führt dauernd Strom. Eingangsklemme 19 liegt jedoch nicht ständig auf ²⁰ Wenn nun an der Eingangsklemme 36 ein positives einer Spannung von 0 Volt, sondern weist abwechselnd Signal auftritt, ändert sich die am Emitter stehende eine dem Nichtvorhandensein eines Signals ent- Spannung in gleicher Weise wie die an der Basis des sprechende Spannung von z. B. — 5 Volt und die ein Transistors liegende und erzeugt dadurch an der AusSignal darstellende Spannung von 0 Volt auf. Die gangsklemme 34 ein Signal von gleicher Polarität. Spannung an der Eingangsklemme 22 nimmt ebenfalls ^a5 Die Spannung an der Klemme 34 kann z. B. bei Nichtabwechselnd diese beiden Werte an. Die ein Signal Vorhandensein eines Signals einen Wert von — 5 Volt darstellende Spannung an der Ausgangsklemme 25 haben und beim Auftreten eines Signals auf OVoIt beträgt jetzt jedoch 0 Volt und die dem Nichtvor- übergehen. Ein derartiger Emitterverstärker ist inshandensein eines Signals entsprechende Spannung besondere als Steuerstufe für Kreise mit einem nur — 5 Volt, d. h., bei einem derartigen Kreis entsteht 3° geringen Eingangswiderstand geeignet. nur dann ein Impuls an der Ausgangsklemme 25, Im vorliegenden Fall ist die Ausgangsklemme 34 wenn nur an der mit dem Emitter 18e verbundenen jedes der Emitterverstärker mit der Reihenbetäti-Eingangsklemme 19 ein Signal (OVoIt) auftritt, gungsleitung und dadurch mit den parallel liegenden gleichzeitig aber an der mit der Basis 18 b verbünde- Emittern der drei Kreuzungspunktstufen 13 verbunnen Eingangsklemme 22 kein Signal (— 5 Volt) liegt. 35 den. Der Eingangs widerstand derjenigen Kreuzungs- _t Jede andere Signalkombination an den Eingangs- punktstufe der Reihe, an deren Basis (Klemme 22) klemmen 19 und 22 ergibt kein Signal an der Aus- die negative Spannung von 5 Volt liegt, ist sehr gegangsklemme 25. ring. Die Belastung jeder der Reihenbetätigungslei Die drei Betätigungsstufen 7, 9 und 11 werden tungen 2, 4 und 6 ist daher gut an den Eingangsdurch Signale gesteuert, die von den drei Stufen 28, 4o widerstand der Emitterverstärker 1, 3 und 5 angepaßt.

29 und 30 einer an sich bekannten Ringschaltung Weiterhin ist unabhängig von der Zahl der Stufen kommen. einer Reihe die Belastung am Ausgang jedes Emitter-

Eine derartige Ringschaltung erzeugt Signale, die Verstärkers im wesentlichen dieselben. Das heißt die nacheinander an den Ausgangsklemmen ihrer einzel- Belastung derjenigen Stufe, deren Eingangswidernen Stufen abgenommen werden können. Die Dauer 45 stand klein ist, ist gering, da diese Stufe einen wirkdieser von den einzelnen Stufen des Ringes abgegebe- samen Nebenschluß für die Emittereingänge der andenen Signale wird durch über die Leitung 31 zu- ren Verbindungsstufen der Reihe darstellt, geführte Steuersignale bestimmt. Im folgenden soll Da weiterhin auch der Ausgangswiderstand der jeangenommen werden, daß der Ring z. B. alle 30 $sec weils eingeschalteten Kreuzungspunktstufe gering ist, ein Signal erzeugt. Durch eine derartige Reihe von 5° sind die Stufen in der Lage, wesentliche Ströme an Signalen wird die erste Stufe der Spalte für die ihre zugehörigen Verbraucher zu liefern. Dauer von 30 μβεΰ ein- und wieder ausgeschaltet. So- Die Emitterverstärker I₁ 3 und 5 werden durch die dann wird die zweite Stufe für 30μ8εΰ eingeschaltet drei hintereinanderliegenden Stufen 38, 39 und 40 und nach deren Ausschaltung sodann die Stufe 3 eines Ringes betätigt, und der Ring selbst wird durch

30 μsec lang in den EIN-Zustand versetzt. Nach dem 55 die Stufe 41 gesteuert, deren Signalimpulse in wesent-Abschalten dieser Stufe wird dann wieder die Stufe 1 Hch kürzeren Intervallen auftreten können als die betätigt, und der von Stufe zu Stufe fortschreitende Eingangssignale auf der Ringleitung 31, und zwar Umschaltvorgang läuft ohne Unterbrechung weiter. kann die Dauer der von der Steuerstufe 41 abgegebe-Auf diese Weise liegt daher zu einem bestimmten nen Impulse einen Bruchteil der Dauer betragen, Zeitpunkt immer nur an einer der drei Spaltenbetäti- 6o welche die auf der Leitung 31 auftretenden Impulse gungsleitungen 8, 10 und 12 und damit an den Ein- aufweisen. Zweckmäßig wird die Dauer der von der gangsklemmen 22 der Kreuzungspunktstufen 13 jeder Stufe 41 abgegebenen Impulse so festgelegt, daß sie Reihe die dem EIN-Zustand bedingende Spannung durch einen Bruch dargestellt wird, dessen Zähler 1 von — 5 Volt. und dessen Nenner durch die Zahl der in der Matrix

Die Kreuzungspunktstufen 13 haben, selbst wenn 65 vorhandenen Reihen bestimmt ist.

an ihren Eingangsklemmen 22 eine Spannung von Für das vorliegende, drei Reihen enthaltende Aus-

— 5 Volt liegt, einen hohen Basiseingangswiderstand. führungsbeispiel beträgt die Dauer der von der Steuer-

Nur diejenige Stufe 13 einer Spalte, an deren Ein- stufe 41 abgegebenen Impulse also ein Drittel der-

gangsklemme 19 die Spannung OVoIt liegt, hat einen jenigen, die die auf der Leitung 31 vorhandenen Aus-

nur geringen Basiseingangswiderstand. Die Spalten- 70 gangsimpulse haben. Da die auf der Leitung 31

1 Oil

liegenden Ausgangsimpulse 30 μsec lang sind, beträgt die Dauer der von der Stufe 41 abgegebenen Impulse also ΙΟμβεα Die auf der Leitung 31 auftretenden Impulse können durch Anschluß dieser Leitung an den Ausgang der Stufe 40 derart synchronisiert werden, daß, wenn die Ringstufe 28 ein Ausgangssignal abgibt, die Ringstufen 38, 39 und 40 gleichzeitig eine Folge von drei Ausgangssignalen liefern. Auf diese Weise wird die Spalte A der Matrix abgetastet, wobei an den Ausgangsklemmen AX25, AY25 und AZ 25 Signale entstehen. Sodann werden nacheinander die Spalten B und C abgetastet.

Durch Vertauschen der Ringsteuerstufe 41 und der Leitung 31 ist es möglich, die Matrix Reihe für Reihe anstatt Spalte für Spalte abzutasten. Außerdem können zur Erzielung von bestimmten Matrixpunkten zugehörigen Ausgängen auch andere Kreise zur Steuerung und Abtastung der Matrix verwendet werden.

20

Claims (5)

Patentanspruchε-

1. Als Matrix ausgebildete Schaltung, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von an den Kreuzungspunkten der Reihen und der Spalten vorgesehenen, mit zwei Eingängen (17, 22) und einem Ausgang (25) versehenen Transistorverstärkerstufen (13), die nur dann ein Ausgangssignal abgeben, wenn an beiden Eingangsklemmen gleichzeitig Signale auftreten, sowie durch mit den ersten Eingängen (22) dieser Verstärkerstufen

verbundene Spaltenbetätigungsleitungen (8, 10, 12) und mit den zweiten Eingängen (17) dieser Verstärkerstufen verbundene Reihenbetätigungsleitungen (2,4,6) sowie durch eine der Anzahl der Spalten und Reihen entsprechenden Zahl von Spalten- und Reihenbetätigungsstufen (7, 9, 11 bzw. 1, 2, 5), deren Ausgänge mit den Spalten- und Reihenbetätigungsleitungen verbunden sind, und durch Spalten- und Reihenauswähleinrichtungen (28, 29, 30 bzw. 38, 39, 40), die die Spalten- und Reihenbetätigungsstufen eine nach der anderen betätigen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalten- und Reihenauswähleinrichtungen aus mehreren zu einem Ring miteinander verbundenen Kreisen bestehen.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Kreuzungspunkten der Spalten und Reihen vorgesehenen Transistorverstärker als Umkehrstufen, deren Eingänge mit der Basis und dem Emitter und deren Ausgänge mit dem Kollektor des Transistors verbunden sind, ausgebildet sind.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsstufen für die Basiseingänge als mit Transistoren bestückte Umkehrstufen ausgebildet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsstufen für die Emitterausgänge als Emitterverstärker ausgebildet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 703· 55O/2TO 6.