DE1040596B - Magnetkernschalter mit Magnetkernen geringer Remanenz zum Betreiben von Magnetkernspeichern - Google Patents
Magnetkernschalter mit Magnetkernen geringer Remanenz zum Betreiben von MagnetkernspeichernInfo
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Description
DEUTSCHES
Zur Speicherung von Werten ist, insbesondere bei Büromaschinen, die Verwendung bistabiler Magnetkerne
gebräuchlich. Diese werden in Form einer Matrix angeordnet und tragen neben einer Ausgangswicklung
wenigstens zwei zur Einstellung des gewünschten Magnetisierungszustandes eines Kernes
dienende und in Spalten- und Zeilenrichtung verbundene Wicklungen. Durcih koinzidente Impulse auf je
eine Spalten- und Zeilenleitung wird ein Kern ausgewählt.
Der Betrieb einer solchen Speichermatrix erfordert für jede ihrer Zeilen und Spalten einen Impulserzeuger,
und da diese zur Ausnutzung der mit dem Kernspeicher möglichen Arbeitsgeschwindigkeit rasch
arbeiten sollen, wurden schon frühzeitig Elektronenröhren als Impulsgeber oder Treiber angewandt.
Als weniger Aufwand in der Herstellung und Wartung verlangende Treiber sind schon als Impulsübertrager
oder Schalter arbeitende Magnetkerne vorgeschlagen worden; der beim Ummagnetisieren eines
solchen Schalterkernes entstehende Impuls dient dann als Magnetisierungsimpuls für den Kernspeicher. Es
ist auch bekannt, diese Schalterkerne, deren Hysteresekurve ähnliche Rechteckform zeigt wie die der
Speicherkerne, mittels mehrerer mit ihnen verketteter Wicklungen auszuwählen; ebenfalls bekannt ist das
Anlegen einer Gleichstromvormagnetisierung zum Rückführen der Kerne in eine Ruhelage nach einem
Schaltvorgang.
Die Nachteilebekannter Magnetkernschalter bestehen darin, daß das Kernmaterial eine annähernd rechteckige
Hystereseschleife aufweisen muß, daß die den Wählwicklungen zugeführten Impulse etwa die gleiche
Leistung wie die abzugebenden Treiberimpulse haben müssen und daß Vorsorge getroffen werden muß, um
die bei Änderung der Wählströme auftretenden unerwünschten Impulse zu unterdrücken.
Die Erfindung betrifft einen Magnetkernschalter mit Magnetkernen geringer Remanenz zum Betreiben
von Magnetkernspeichern, bei dem die Kerne eine Ausgangs- und mehrere Eingangswicklungen tragen,
welch letztere derart auf die Kerne verteilt und vermittels an sich bekannter Kippschaltungen derart erregt
werden, daß alle Kerne mit Ausnahme des auszuwählenden in einer ersten Richtung gesättigt werden,
der auszuwählende Kern mit einer gerade zur Sättigung ausreichenden Feldstärke in einer zweiten Richtung
magnetisiert wird, und bei dem auf sämtlichen Kernen eine weitere Wicklung vorhanden ist, in
welcher etwa in der zeitlichen Mitte des Magnetisierungsvorganges gleichzeitig ein kurzer Ummagnetisierungsimpuls
vom Mehrfachen des zur Sättigung ausreichenden Mindestwertes auftritt, den auszuwählenden Kern rasch von der Sättigung in der
Magnetkernschalter
mit Magnetkernen geringer Remanenz
zum Betreiben von Magnetkernspeichern
Anmelder:
IBM Deutschland
Internationale Büro-Maschinen
Internationale Büro-Maschinen
Gesellschaft m.b.H.,
Sindelfingen (Württ), Tübinger Allee 49
Sindelfingen (Württ), Tübinger Allee 49
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. Juni 1955
V. St. v. Amerika vom 27. Juni 1955
Warren Allen Christopherson,
San Jose, Calif. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden
ist als Erfinder genannt worden
zweiten Richtung zur Sättigung in der ersten Richtung ummagnetisiert und in seiner Ausgangswicklung
einen Impuls erzeugt, jedoch in den bereits in der ersten Richtung gesättigten übrigen Kernen nahezu
wirkungslos bleibt.
Die zur Erläuterung der folgenden Beschreibung benutzten Zeichnungen zeigen in
Fig. 1 das Blockschaltbild einer Leseschaltung mit angeschlossenem Kernspeicher,
Fig. 2 eine erste Ausführungsform des Kernschalters,
Fig. 3 ein Impulsdiagramm,
Fig. 4 einen Baustein der Steuerschaltung,
Fig. 5 eine zweite Ausführungsform des Kernschalters.
Gemäß Fig. 1 hat eine Magnetkernmatrix eine Vielzahl von ferromagnetischen Kernen 1, Toroide aus
ferromagnetischem Material, vorzugsweise einem Ferrit. Die gezeigte Matrix ist zweidimensional, es
sind 64 Kerne in acht Zeilen und acht Spalten angeordnet. Die Matrix kann jede beliebige Anzahl von
Zeilen und Spalten und eine beliebige Anzahl von Dimensionen umfassen. Eine Vielzahl von Übertragungsleitungen
ist durch die Kerne geführt, so daß jeder Kern mit einer ihm eigenen Kombination von
Übertragungsleitungen verkettet ist. Eine erste Gruppe von acht Übertragungsleitungen 2 bis 9 ver-
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läuft waagerecht durch die Matrix und verkettet ent- erzeugt relath- große Impulse von kurzer Dauer. Die
sprechende Zeilen von Kernen. Eine zweite Gruppe Treiberimpulse werden zu einer ausgewählten der
von acht Übertragungsleitungen 10 bis 17 verläuft Zeilenleitungen 2 bis 9 durch den Kernschalter 21 gesenkrecht
durch die Matrix und verkettet ent- sendet. Ein gleicher Schalter 22 steuert Treibersprechende
Spalten von Kernen. 5 impulse zu einer ausgewählten der Spaltenleitungen
Bei \~erwendung einer Matrix von mehr als zwei 10 bis 17. Die Eingangswicklungen der Schalter 21
Dimensionen wäre eine weitere Gruppe von Über- und 22 sind in Reihe an den Generator 20 über die
tragungsleitungen für jede zusätzliche Matrix- Leitungen 23, 24 und 25 angeschlossen. Vormagnetidimension
nötig. sierungsstrom wird den Sahaltern durch eine Batterie
Jeder Matrixkern 1 kann wahlweise mit einer von io 26 zugeführt, die über die Leitungen 27, 28 und 29
zwei magnetischen Polaritäten magnetisiert werden, angeschlossen ist.
die willkürlich als positive und negative magnetische Die Auswahl der Zeilen- und Spaltenleitungen, die
Polarität bezeichnet werden können. Der Einfachheit koinzidente Entnahmeimpulse empfangen sollen, wird
halber wird die Polarität der Magnetisierungskräfte, gesteuert durch Wählströme, welche den Schaltern
welche durch Ströme in den Ül>ertragungsleitungen 2 15 durch eine Anordnung von langsam arbeitenden
bis 17 erzeugt werden, die positive magnetische Treiberstufen zugeleitet werden, die aus einem
Polarität genannt. Wenn einer der Matrixkerne binären Zählkreis oder -register und einer Mehrzahl
einmal mit einer gegebenen Polarität magnetisiert von Zwisöhenverstärkern bestehen. In der gezeigten
istj behält er einen wesentlichen Teil der ge- Ausführung besteht der Zählkreis aus sechs in
speicherten magnetischen Energie bei nach Weg- ao Kaskade geschalteten bistabilen Multivibratoren
nähme der Magnetisierungskraft und bleibt also mit (Triggern) 30 bis 35. Jeder Trigger hat zwei Ausder
betreffenden Polarität magnetisiert, bis dem Kern gangsleitungen 36 bis 47, und diese sind durcäi
eine Magnetisierungskraft der entgegengesetzten Zwischenverstärker 48 bis 53 an entsprechende Wähl-Polarität
und von ausreichender Stärke aufgeprägt leitungen 54 bis 65 der Kernschalter 21 und 22 anwird,
um den Magnetfluß in dem betreffenden Kern 25 geschlossen.
auf die andere Seite der magnetischen Hysteresekurve Jeder Trigger hat zwei stabile Arbeitszustände, und
zu schieben. Diese magnetische Polaritätsänderung zwar einen ersten Zustand, in dem die mit einer geentspricht
einer verhältnismäßig großen Veränderung raden Zahl bezeichnete Ausgangsleitung positiver als
der Stärke des Magnetflusses in dem Kern und in- die ungerade ist, und einen zweiten Zustand, in dem
duziert einen Spannungsimpuls von beträchtlicher 3° die mit einer ungeraden Zahl bezeichnete Ausgangs-Amplitude
in jeder den Kern verkettenden Über- leitung positiver als die gerade ist. Der zugeordnete
tragungsleitung. Zwischenverstärker sendet Strom durch eine der bei-
Um nun die magnetische Polarität der Matrixkerne den Wählleitungen, an die er angeschlossen ist, je
von der negativen auf die positive Polarität umzu- nach dem Zustand des entsprechenden Triggers. Zum
schalten, werden Entnahme- oder Leseimpulse durch 35 Beispiel sendet der Trigger 30 Spannungen über die
ausgewählte der Übertragungsleitungen 2 bis 17 von Leitungen 36 und 37 zu dem Zwischenverstärker 48,
einer nachstehend beschriebenen Adressierschaltung woraufhin der Verstärker 48 Strom wahlweise durch
gesendet. Diese Stromimpulse haben eine solche Am- eine der Wählleitungen 54 und 55 schickt. Da jeder
plitude, daß ein Impuls durch nur eine der einen Trigger zwei Arbeitszustände hat, hat das Zähl-Kern
verkettenden Übertragungsleitungen keine aus- *° register als Ganzes 26 verschiedene Zustände, von
reichende Feldstärke erzeugt, um die magnetische denen jeder ais Darstellung einer sechsstelligen
Polarität des betreffenden Kerns zu verändern, binären Zahl angesehen werden kann. Dieselbe binäre
während koinzidente Impulse durch zwei denselben Zahl wird durch die über die Wählleitungen zu den
Kern verkettende Leitungen die Kernmagnetisierung Funktionstafeln übertragenen Ströme dargestellt,
von der negativen auf die positive Polarität umstellen. 45 Der Zählkreis oder das Zählregister wird fort-Jeder Kern 1 trägt außerdem eine Ausgangsleitung 18. schreitend von einem Zustand in den anderen ge-
von der negativen auf die positive Polarität umstellen. 45 Der Zählkreis oder das Zählregister wird fort-Jeder Kern 1 trägt außerdem eine Ausgangsleitung 18. schreitend von einem Zustand in den anderen ge-
Es mag z. B. gewünscht werden, elektrische Impulse schaltet durch Impulse, die dem Eingang des ersten
der Reihe nach in jeder der 64 Ausgangsleitungen zu Triggers 30 über die Leitung 66 durch einen Zeiterzeugen.
Es sei angenommen, daß alle Matrixkerne 1 geber 67 aufgeprägt werden, der Bestandteil einer zuanfangs
mit negativer Polarität magnetisiert sind. In 5° gehörigen Reihenanlage sein kann. Der Zeitgeber
der nachstehend genauer beschriebenen Weise erzeugt kann außerdem Kipp- oder Synchronisierimpulse über
die Adressierschaltung zunächst koinzidente Ent- die Leitung 68 zu dem Treiberimpulsgenerator 20
nahmeimpulse durch die Leitungen 2 und 10. Diese senden. In der gezeigten Ausführung liefert der Zeit-Impulse
stellen die Magnetisierung des Kerns 1' von geber 67 Impulse abwechselnd über die Leitungen 66
der negativen auf die positive Polarität um, wodurch 55 und 68, und am Ende eines Zählumlaufes sendet er
ein elektrischer Impuls in der Ausgangsleitung 18'er- einen Impuls über Leitung 69, um einen Rückstellzeugt
wird. Als nächstes erzeugt die Adressierschal- impulsgenerator 70 zu kippen. In der Praxis kann der
tung koinzidente Entnahmeimpulse in den Leitungen 3 über Leitung 69 gesendete Rückstellimpuls auch von
und 10; dadurch wird die magnetische Polarität des dem Ausgang des Triggers 35 abgeleitet werden. Der
Kerns 1" umgeschaltet und ein elektrischer Impuls in 60 Impulsgenerator 70 schickt dann Strom über die Leider
Ausgangsleitung 18" induziert usw. Wenn alle tung 19 und stellt alle Matrixkerne 1 in die negative
Matrixkerne auf die positive magnetische Polarität magnetische Polarität zurück.
umgestellt sind, wird ein »Rückstell«-Stromimpuls Es sei nun angenommen, daß alle Matrixkerne 1 in
durch eine Übertragungsleitung 19 geschickt, welche die negative magnetische Polarität zurückgestellt sind
mit allen 64 Matrixkernen verkettet ist und alle 65 und daß der Zustand des Zählkreises oder -registers
Kerne wieder auf die negative magnetische Polarität so ist, daß die mit geraden Zahlen bezeichneten Leizurückstellt,
woraufhin der ganze Arbeitsumlauf tungen 36 bis 47 ein positiveres Potential als die unwiederholt
werden kann. geraden haben. Die Zwisclienverstärker schicken nun
Ein schnell laufender Treiberimpulsgenerator 20 ist Strom über die mit geraden Zahlen gekennzeichneten
die Impulsquelle für alle Leitungen 2 bis 17. Er 7° Wählleitungen 54 bis 65, und unter diesen Umständen
werden die Kernschalter 21 und 22 für das Über- in der Matrix gespeichert. Diese Information kann
tragen von Treiberimpulsen zu den Übertragungs- nach Wunsch »entnommen« werden durch einen
leitungen 2 und 10 vorbereitet. Der Zeitgeber 67 negativen Impuls über Leitung 19 oder durch koinzi-
sendet dann einen Kippimpuls über Leitung 68, dente negative Impulse, die durch eine andere Adres-
woraufhin der Impulsgenerator 20 einen Impuls über 5 siebschaltung über ausgewählte der Leitungen 2 bis 9
die Leitungen 23, 24, 25 sendet und Treiber- oder
»Entnahme«-Impulse über die Leitungen 2 und 10 verursacht; der Matrixkern 1' wird auf die positive
magnetische Polarität umgestellt, woraufhin ein Impuls in der Ausgangsleitung 18' induziert wird.
Jetzt sendet der Zeitgeber 67 einen Impuls über Leitung 66, und der Trigger 30 verändert seinen Zustand,
woraufhin die Leitung 37 positiver als die Leitung 36 wird und der Z wi sahen verstärker 48 Strom
von 0,32 cm haben sich gut bewährt; sie können mit etwa 150 mA-Windungen zur magnetischen Sättigung
gebracht werden.
Jeder Impulstransformator hat eine Impulseingangs-, eine Impulsausgangs-, eine Vorspannungsund
mehrere Wählwicklungen. Zum Beispiel hat der Kern 76 eine Eingangswicklung 84, eine Ausgangswicklung
85, eine Vorspannungswicklung 86 und drei
und 10 bis 17 oder andere ihnen parallele Leitungen gesendet werden.
Die Prinzipien der Erfindung können auch in Adressierschaltungen für andere Arten von Matrizen
ίο verwendet werden, z. B. für sättigbare Kondensatormatrizen.
Nun sei auf Fig. 2 verwiesen, die die Schaltung eines der gleichartig aufgebauten Kernschalter 21, 22
zeigt. Der Kernschalter 21 'hat acht Impulstransforma-
über die Wählerleitung 55 anstatt über die Wähl- *5 toren mit sättigbaren Magnetkernen, in der Zeichnung
leitung 54 schickt. Der Schalter 21 ist jetzt für die mit den Bezugszeichen 76 bis 83 versehen, je ein Kern
Übertragung eines Treiberimpulses zu der Über- für jede der acht Zeilenleitungen. Die hier beschrietragungsleitung
3 eingestellt, und wenn der Zeitgeber benen Grundsätze können auf den Bau von Schaltern
als nächstes einen Kippimpuls über Leitung 68 sendet, mit einer beliebigen Anzahl von Kernen und Auswird
der Matrixkern 1" auf die positive magnetische 2° gangskreisen angewendet werden. Damit die rnagne-Polarität
umgestellt und ein Ausgangsimpuls auf tisierenden Amperewindungen klein gehalten werden
Leitung 18" erzeugt. können, bestehen die Transformatorkerne vorzugs-
Der nächste von dem Zeitgeber 67 über Leitung 66 weise aus einem Material mit schmaler Hysteresegesendete
Impuls stellt den Trigger 30 in den ersten kurve, das durch relativ kleine Feldstärken gesättigt
Zustand zurück, und dabei überträgt der Kreis 30 25 werden kann. Toroide aus 20 Schichten 3,2 · ΙΟ-4 cm
einen Impuls über Leitung 71, wodurch der Zustand starkem Permalloy mit einem inneren Durchmesser
des Triggers 31 verändert wird. Der nächste von dem
Generator 20 gelieferte Treiberimpuls wird also vom
Schalter über die Leitungen 4 und 10 übertragen. Jede
zweite Zustandsänderung jedes Triggers bewirkt 30
Impulse zur Veränderung des Zustandes des nächstfolgenden Triggers über die Leitungen 71 bis 75, so
daß Treiberimpulse nacheinander zu jeder Kombination je einer Zeilen- und Spaltenleitung gehen, bis
alle 64 Kerne der Matrix in die positive magnetische 35 Wählwicklungen 87, 88 und 89. Alle acht Eingangs-Polarität gelangt sind. wicklungen liegen in Reihe mit den Leitungen 23 Nun sendet der Zeitgeber 67 (oder der Trigger 35) und 24 am Impulsgenerator 20. Alle acht Vorspaneinen Zeitimpuls über die Leitung 69, wodurch der nungswicklungen liegen in Reihe mit den Leitungen 27 Rückstellimpulsgenerator 70 gekippt und ein Strom- und 28 an der Batterie 26. Die acht Ausgangswieklunimpuls über Leitung 19 geschickt wird, der alle *D gen sind mit den acht Zeilenleitungen 2 bis 9 ver-Matrixkerne auf die negative magnetische Polarität bunden.
Generator 20 gelieferte Treiberimpuls wird also vom
Schalter über die Leitungen 4 und 10 übertragen. Jede
zweite Zustandsänderung jedes Triggers bewirkt 30
Impulse zur Veränderung des Zustandes des nächstfolgenden Triggers über die Leitungen 71 bis 75, so
daß Treiberimpulse nacheinander zu jeder Kombination je einer Zeilen- und Spaltenleitung gehen, bis
alle 64 Kerne der Matrix in die positive magnetische 35 Wählwicklungen 87, 88 und 89. Alle acht Eingangs-Polarität gelangt sind. wicklungen liegen in Reihe mit den Leitungen 23 Nun sendet der Zeitgeber 67 (oder der Trigger 35) und 24 am Impulsgenerator 20. Alle acht Vorspaneinen Zeitimpuls über die Leitung 69, wodurch der nungswicklungen liegen in Reihe mit den Leitungen 27 Rückstellimpulsgenerator 70 gekippt und ein Strom- und 28 an der Batterie 26. Die acht Ausgangswieklunimpuls über Leitung 19 geschickt wird, der alle *D gen sind mit den acht Zeilenleitungen 2 bis 9 ver-Matrixkerne auf die negative magnetische Polarität bunden.
zurückstellt; nun kann der Arbeitsumlauf wiederholt Die drei Wählwicklungen auf jedem Kern sind an
werden. die sechs Wählleitungen 54 bis 59 auf eine ihnen
Bei anderen Anwendungsarten von Kernmatrizen eigene Weise angeschlossen. Die Wählwicklungen der
des beschriebenen allgemeinen Typs, z. B. in einer 4S mit geraden Zahlen bezeichneten Kerne sind an die
Schaltung zur Wertespeicherung, können Mittel vor- Wählleitung 54 und die mit ungeraden Zahlen an die
gesehen werden, um die Speichefkerne einzeln zurück- Wählleitung 55 angeschlossen. Die WäMwicklungen
zustellen oder um ausgewählte Kerne vor Anlegen der Kerne 78, 79, 82 und 83 sind an die Wählleitung
der Entnahmeimpulse auf die positive Polarität um- 56 und die der Kerne 76, 77, 80 und 81 an die Wählzustellen.
Es könnten z. B. ausgewählte Kerne durch 5° leitung 57 angeschlossen. Die Wählwicklungen der
über die Leitungen 18 zugeführte Stromimpulse in der Kerne 80 bis 83 sind an die Wählleitung 58 und die
Polarität verändert werden. Wenn dann Entnahme- der Kerne 76 bis 79 an die Wählleitung 59 angeimpulse
durch die Adressierschaltungen angelegt schlossen.
werden, entstehen Ausgangsimpulse nur dann, wenn Eine der Wählwicklungen auf jedem Kern ist in
koinzidente Entnahmeimpulse auf Übertragungs- 55 einer solchen Richtung gewickelt, daß eine Magnetileitungen
gesendet werden, die einen in der negativen sierungskraft von hier willkürlich als positiv bezeich-Polarität
magnetisieren Kern verketten. In diesem neter Polarität entsteht. Die anderen Wähhvicklungen
Falle kann man Ausgangsimpulse serienweise von der sowie die Eingangs- und die Vorspannungswicklungen
Leitung 19 erhalten, die alle Kerne verkettet. sind so gewickelt, daß Magnetisierungskräfte der
Es können aber auch die gezeigten oder ähnliche s° entgegengesetzten oder negativen Polarität entstehen.
Adressiersehaltungen Einführungsimpulse liefern, um Zum Beispiel erzeugen in der gezeigten Ausführung
Angaben in der Matrix zu speichern. Zum Beispiel
sei angenommen, daß alle Matrixkerne in der negativen Polarität magnetisiert sind und daß die zu
speichernden Angaben in dem Zählregister (Trigger 30 65
bis 35) eingestellt sind. Wenn nun ein Einführungskippimpuls über Leitung 68 gesendet wird, um den
Treiber impulsgenerator 20 zu kippen, wird ein ausgewählter Speicherkern auf die positive Polarität
sei angenommen, daß alle Matrixkerne in der negativen Polarität magnetisiert sind und daß die zu
speichernden Angaben in dem Zählregister (Trigger 30 65
bis 35) eingestellt sind. Wenn nun ein Einführungskippimpuls über Leitung 68 gesendet wird, um den
Treiber impulsgenerator 20 zu kippen, wird ein ausgewählter Speicherkern auf die positive Polarität
die an die Wählleitungen 54 und 55 angeschlossenen Wicklungen eine positive Polarität. Die Ausgangswicklungen
können je nach Wunsch gewickelt sein. Wenn nun H eine Magnetisierungskraft darstellt,
die gleich oder wenig größer als die kleinste Magnetisierungskraft ist, welche einen der Transformatorkerne
sättigt, so wird der Strom durch die Vorspannungswicklungen so eingestellt, daß jeder Kern eine
umgestellt und dadurch die gewünschte Information 70 Vormagnetisierung — H empfängt. Ein Wählstrom
wird wahlweise einer der Wählleitungen 54 und 55 zugeführt, wodurch an die eine Hälfte der Transformatorkerne
eine zusätzliche MMK von + 2 H gelegt wird. Ein Strom wählweise durch eine der Wählleitungen
56 und 57 legt an eine Hälfte der Transformatorkerne eine zusätzliche MMK von — 2 H, und
ein Strom durch eine der Wählleitungen 58 und 59 legt an die eine Hälfte der Kerne eine weitere MMK
von -2 H.
Bei spielsweise werde während eines herausgegriffenen Zeitabschnittes Strom über die Wählleitungen 54,
56 und 58 geschickt. Die Wirkung auf die Transformatorkerne, die die Vorspannungs- und Wä'hlströine
führen, besteht darin, daß eine resultierende MMK von 4- H an den Kern 76 gelegt wird und
AIMKs von — H, — 3 H bzw. -SH den anderen
Kernen aufgeprägt werden, so daß also der Kern 76 mit positiver und die Kerne 77 bis 83 mit negativer
magnetischer Polarität gesättigt werden. Während der interessierenden kurzen Zeitabschnitte sind die
Wählströme tatsächlich Gleichströme, so daß die Magnetisierungskräfte, die sie auf die Kerne ausüben,
in diesen Zeitabschnitten konstant sind und keine Kernmaterialien mit rechteckiger Hysteresekurve
erfordern.
Nun sei angenommen, daß während eines kleinen Teiles desselben betrachteten Zeitabschnitts ein
Treiberimpuls über die Leitung 23 zu den Eingangswicklungen gesendet wird und daß dieser Treiberimpuls
jedem Kern eine MMK von —iiH negativer
Polarität zuführt, wo η eine ganze Zahl größer ist als 1. Der Treiberimpuls schaltet die Magnetisierung
des Kerns 76 schnell von der positiven auf die negative Sättigung um, und durch die plötzliche große
Flußänderung in dem Kern 76 wird ein großer Impuls in der Ausgangswicklung 85 induziert, der über die
übertragungsleitung 2 zur Matrix läuft. Die durch den Eingangsimpuls erzeugten Magnetisierungskräfte
haben nur sehr geringe Wirkung auf die Magnetisierung der Kerne 77 bis 83, da diese Kerne bereits mit
negativer Polarität bis zur Sättigung magnetisiert waren. Daher sind die den Übertragungsleitungen 3
bis 9 zugehenden Impulse unbedeutend klein und haben keine praktische Wirkung auf die Magnetisierung
der Speicherkerne 1.
Bei jeder Änderung der Ströme in den Wählleitungen zwischen den ausgewählten Zeitabschnitten, während
welcher die Treiberimpulse angelegt werden, empfängt ein anderer Transformatorkern die MMK
a- H. und der nächste Eingangsimpuls induziert einen
großen Impuls in der Ausgangswicklung nur dieses Transformatorkerns. Damit ist also ein Mittel ge
schaffen, das einen Treiberimpuls wahlweise zu jeder beliebigen der acht waagerechten Matrixübertragungsleitungen
steuert. Ebenso steuert der Schalter 22 einen Treiberimpuls zu einer ausgewählten Spaltenleitung.
Wenn nun angenommen wird, daß eine MMK von 150 mA-Windungen nötig ist, um jeden der Transformatorkerne
76 bis 83 zu sättigen, so kann der Vormagnetisierungsstrom über die Leitungen 27 und
28 auf 150 mA eingestellt werden, und jede Vorspannungswicklung auf den Transformatorkernen kann
aus einer einzigen Windung bestehen. Ebenso muß der Wählstrom über die ausgewählten Leitungen 54
bis 59 300 mA betragen, wenn die Wählwicklungen jeweils aus einer Windung bestehen. Bei Verwendung
von mehreren Windungen pro Wicklung — wie es im allgemeinen üblich ist — werden diese Stromwerte
entsprechend angepaßt. Die durch den Treiberimpuls über die Eingangswicklung erzeugte MMK muß mindestens
mehrere Male so groß als H sein, und zwar beträgt sie in der hier beschriebenen Ausführung
etwa 1 Amperewindung. Vorzugsweise sind die Wählleitungen 54 bis 59 über die Wählwicklungen an eine
positive Potentialquelle angeschlossen, z. B. -f- 150 V,
die dien nachstehend beschriebenen Zwischen verstärkern
die Anodenspannung liefert.
Da die Ausgangswicklungen Leitungen mit niedriger Impedanz speisen, paßt man sie zweckmäßig an
diese an und gibt i-hnen nur eine einzige Windung aus verhältnismäßig dickem Draht. Die Eingangswicklungen macht man vorzugsweise hochohmig. so
daß die Impedanz aller in Reihe liegenden Eingangswicklungen der Impedanz des Treiberimpulsgenerators
1S angepaßt ist, wenn dieser einen Treiberimpuls liefert.
In diesem Zusammenhang beachte man, daß nur eine Eingangswicklung eines Schalters — die Eingangswicklung auf dem ausgewählten Transformatorkern —
einen wesentlichen Betrag von Eingangsinduktivität beisteuert, da die anderen Wicklungen auf negativ
gesättigten Kernen liegen, innerhalb welcher durch den Treiberimpuls nur eine geringe Magnetflußänderung
bewirkt wird.
Jede Eingangswicklung besteht vorzugsweise aus mehreren Windungen, so daß jeder Transformator
heruntertransformiert und große Ausgangsstromimpulse liefern kann. Die Wählwicklungen liegen in
Stromkreisen mit hoher Impedanz, wie nachstehend beschrieben wird, so daß die Wählwicklungen die
Transformatoren nicht merklich belasten, wenn den Eingangswicklungen Treiberimpulse zugeleitet werden.
Aus demselben Grunde sind auch die Vorspannungswicklungen in einen Stromkreis hoher Impedanz
eingeschaltet, und zu diesem Zweck kann ein Widerstand oder eine Drossel 26' in Reihe mit der Batterie
26 geschaltet werden, wie Fig. 1 zeigt. Außerdem ist vorzugsweise die Ausgangsimpedanz des Treiberimpulsgenerators
20 höher beim Nichttreiben als beim Treiben, damit die Kopplung zwischen den Transformatorkernen
während der Veränderung der Wählströme reduziert wird.
Ein wichtiger Vorteil der beschriebenen Adressierschaltung besteht darin, daß durch Veränderungen
in den Wählströmen vor der Anlegung eines Treiberimpulses an den gewählten Transformator keine
großen Ausgangsimpulse erzeugt werden. Der Grund dafür ist folgender:
Wenn ein Magnetkern von der Sättigung in der einen magnetischen Polarität zur Sättigung in der
anderen Polarität getrieben wird, wird ein Spannungsimpuls in jeder Wicklung auf dem Kern induziert,
also auch in den an der Matrixleitung angeschlossenen Ausgangswicklungen. Die Zeit für die Flußänderung
von der positiven zur negativen Sättigung und damit die Dauer des Ausgangsimpulses ist proportional
dem reziproken Wert der übersteuernden, d. h. den Sättigungswert übersteigenden MMK. Die
Amplitude des Ausgangsimpulses ist umgekehrt proportional seiner Dauer. Das heißt, wenn die eine
Veränderung der magnetischen Polarität erzeugende MMK nur wenig größer als die für die Sättigung
des Kerns benötigte stetige MMK ist, ist die übersteuernde MMK klein, der Magnetfluß in dem Kern
verändert sich verhältnismäßig langsam, und der Ausgangsimpuls hat eine relativ kleine Amplitude und
lange Dauer.
Wenn andererseits die MMK, die einen Wechsel der magnetischen Polarität des Kerns erzeugt, viel
größer als die für die Sättigung des Kerns erforderliehe stetige MMK ist, ist die übersteuernde MMK
groß, die Flußänderung in dem Kern erfolgt schnell, und der Ausgangsimpuls hat eine relativ große Amplitude
und kurze Dauer. Bei ohmschem Charakter des Ausgangskreises hat der Stromimpuls in diesem Kreis
im wesentlichen dieselbe Wellenform wie der induzierte Spannungsimpuls.
Die Fig. 3 zeigt den Feldstärkeverlauf im Transformatorkern und den zugehörigen Stromverlauf in
seiner Ausgangswicklung. Es sei angenommen, daß
solcher Gleichrichter unnötig, da die negativen Impulse eine unbedeutende Amplitude haben.
Wenn nun die Wäihlströme zur Vorbereitung eines anderen Transformatorkernes verändert werden, wird
5 die Magnetisierung des ersten Kernes wieder auf die negative Sättigung umgestellt. Wenn die neue MMK
gleich — H ist — wie es die Linie 97 darstellt —,
hat der Ausgangsimpuls 98 eine kleine Amplitude und lange Dauer. Wenn andererseits die neue MMK gleich
anfangs der Kern durch die Vorspannungswicklung ίο — 3 H oder — 5 Jf ist, wie es die gestrichelte Linie 99
einer MMK von — H unterworfen wird. Dies ist in andeutet, kann ein verhältnismäßig großer Ausgangs-Fig.
3 durch die waagerechte Linie 90 dargestellt. impuls 100 entstehen. Bei der beschriebenen Matrix
Wenn der fragliche Kern für die Übertragung eines ist jedoch der Impuls 100 unschädlich, da er dieselbe
Treiberimpulses zu dem Ausgangskreis eingestellt Polarität wie der vorausgegangene Treiberimpuls 94
werden soll, wird ein Strom durch eine der Wähl- 15 hat und er daher keine wesentliche Wirkung auf den
wicklungen geleitet, die eine MMK von + 2 H anlegt, Speicherkern haben kann, der bereits auf die positive
so daß die an den Kern angelegte resultierende MMK magnetische Polarität umgestellt wurde. In der be-
+ H beträgt, was in Fig. 3 durch die waagerechte schriebenen Adressierschaltung kann eine Verände-Linie
91 dargestellt ist. Diese Flußänderung erzeugt rung der Wählströme einen großen positiven Auseinen
Impuls 92 in der Ausgangswicklung des Trans- 20 gangsimpuls nur unmittelbar nach dem Entnahmeformators,
aber da der Wert +H etwa gleich der impuls erzeugen, wenn ein positiver Impuls nicht
MMK ist, die nötig ist, um den Kern gerade mit stört. Große negative Ausgangsimpulse werden niemals
positiver Polarität zu sättigen, ist die übersteuernde erzeugt.
MMK ziemlich klein, und daher braucht die Um- Falls bei anderem Verwendungszweck der Impuls
stellung von der negativen auf die positive magnetische 25 100 störend wäre, könnte seine Bildung in verschie-Polarität
ziemlich lange, z.B. 5bis 10Mikrosekunden. dener Weise verhindert werden. Zum Beispiel können
Wegen der langsamen Flußänderung hat der Aus- die Zeitkonstanten der Wählkreise so groß gestaltet
gangsimpuls 92 eine relativ kleine Amplitude und werden, daß Veränderungen in den Wählerströmen
lange Dauer. Selbst wenn der Impuls 92 zu der Matrix langsam eintreten müssen, so daß die Wählstromübertragen
wird, ist seine Amplitude zu klein, um die 30 änderungen niemals einen großen Ausgangsimpuls
Magnetisierung der Speicherkerne 1 wesentlich zu erzeugen können. Dies wird leicht dadurch erreicht,
beeinflussen. daß man eine Drossel in Reihe mit jedem Kathoden-
Wenn ein Treiberimpuls der Eingangswicklung widerstand der nachstehend beschriebenen Zwischenaufgeprägt
wird, wodurch eine zusätzliche MMK von verstärker schaltet. Es können aber auch die Wähl-
— nH entsteht, wobei η eine Zahl ist, die wesentlich 35 wicklungen zur Erzielung hoher Impedanz mit mehr
größer als 2 ist, wird die resultierende auf den Kern Windungen ausgelegt werden, oder es kann ein Konausgeübte
MMK gleich (i—n)H, was in Fig. 3 durch densator zwischen Steuergitter jedes Zwischenverstärdie
durch die waagerechte Linie 93 dargestellt ist. kers und Erde geschaltet werden. Es ist auch möglich.
Die Flußänderung von positiver auf negative Sätti- dafür zu sorgen, daß die Wählströme vor jeder Vergung
erzeugt einen Impuls 94 in der Ausgangswick- 40 änderung für kurze Zeit unterbrochen werden, so daß
hing, der als Entnahmeimpuls zu der Matrix über- die MMK anfänglich nur von + H auf —H verändert
tragen wird. In diesem Falle ist die MMK (l — n)H wird, eine kleine Übersteuerung, die einen unbedeuviel
größer als nötig wäre, um den Kern gerade mit tenden Ausgangsimpuls erzeugt. Dies kann durch
negativer Polarität zu sättigen — mit anderen Worten: Anlegung negativer Impulse an die Steuergitter der
die übersteuernde MMK ist groß —, und daher geht 45 Zwischen verstärker geschehen.
die Magnetisierung des Kerns von der positiven auf Fig· 4 ist ein vereinfachtes Schaltschema, das ein
die negative Sättigung in verhältnismäßig kurzer Zeit Beispiel für einen Trigger 30 bis 35 und Zwischenvor
sich, z. B. in 3A bis 1 Mikrosekunde. Infolgedessen verstärker 48 bis 53 zeigt. Der Trigger 30 besteht aus
hat der Ausgangsimpuls 94 eine große Amplitude und zwei Vakuumtrioden 101 und 102, die in bekannter
kurze Dauer. Die gleichzeitige Erzeugung von zwei 50 Art so geschaltet sind, daß jeweils nur eine der
derartigen Ausgangsimpulsen durch die beiden Kern- Trioden leitend ist. Für die Einstellung der Betriebs schalter
verschiebt die Magnetisierung in einem aus- bedingungen sorgen die Spannungsteiler 103, 104 und
gewählten Speicherkern von der negativen zur posi- 105, 106 mit Parallelkondensatoren 107 und 108. Die
tiven Polarität. an den gemeinsamen Kathodenwiderstand 109 ange-
Am Ende des Treiberimpulses in der Eingangs- 55 schlossene Eingangsleitung 66 erhält zur Umschaltung
wicklung geht die auf den Kern ausgeübte MMK des Triggers positive Eingangsimpulse,
wieder auf + H über, wie es durch die Linie 95 dar- Vor dem einen der Anodenwiderstände 110, 111
wieder auf + H über, wie es durch die Linie 95 dar- Vor dem einen der Anodenwiderstände 110, 111
gestellt ist, und im Ausgangskreis wird ein Impuls 96 wird ein Impuls bei jeder zweiten Veränderung im
erzeugt. Wieder ist die übersteuernde Magnetisie- Arbeitszustand des Triggers zu dem nächstfolgenden
rungskraft klein, und der Impuls 96 hat eine unbe- 60 Trigger übertragen, z.B. über einen Kondensator 112
deutend kleine Amplitude und relativ lange' Dauer. und einen Gleichrichter 113 zur Eingangsleitung 71.
Der Impuls 96 hat eine negative Polarität. Es ist Die Spannung der Leitungen 36 und 37 wechselt etwa
wichtig, zu beachten, daß ein großer negativer Aus- zwischen -1-140 und +40V.
gangsimpuls zu diesem Zeitpunkt unerwünscht wäre, Eine vorzugsweise Form des Zwischenverstärkers
da er die Magnetisierung des ausgewählten Speicher- 65 besteht aus zwei Vakuumtriodeii 115 und 116 in der
kerns auf die negative Polarität zurückverschieben gezeigten Kathodenverstärkerschaltung. Die Kathokönnte.
Bei bekannten Kernschaltern waren im all- denwi Verstände 117 bzw. 118 bewirken zur Regelung
gemeinen Gleichrichter in den Ausgangskreisen erfor- der Amplituden der Wählströme eine Stromgegenderlich,
um die negativen Impulse zu unterdrücken. kopplung. Die Anoden der Röhren 115 und 116 sind
Die vorliegende Erfindung macht die Verwendung 70 an Wählleitungen 54 bzw. 55 angeschlossen und wer-
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den über die Wählwicklungen der Kernschalter mit einer + 150-V-Quelle verbunden, wie Fig. 2 zeigt. Die
Leitungen 36 und 37 liegen über die Spannungsteiler 119,120 und 121,122 an — 100 V. Die Kondensatoren
123 und 124 sind mit den Widerständen 119 bzw. 121 parallel geschaltet. Die Steuergitter der Trioden sind
über Widerstände 125. 126 an die Abgriffe der Spannungsteiler
119. 120 und 121, 122 angeschlossen: die
Trioden werden gesperrt oder geöffnet, je nachdem, ob die Leitungen 36 und 37 eine Spannung von +40 V
oder -M40Y führen. Auf diese Weise wird einer der
Wählleitungen 54 und 55 wahlweise Strom zugeleitet. Bei jeder Zufuhr eines Kippimpulses über die Leitung
66 wird der Zustand des Triggers umgeschaltet, und der Wählstrom erscheint auf der einen oder anderen ΐ·5
Wählleitung.
Es ist hervorzuheben, daß über die beiden Kernschalter allen Matrixübertragungsleitungen wahlweise
Impulsenergie aus nur einem Generator 20 zugeführt wird, welcher kräftige Impulse hoher Flankensteilheit
liefert. Die Trigger und Z wischen verstärker brauchen
nur Impulse geringer Leistung und relativ kleiner Flankensteilheit abzugeben und sind infolgedessen
beträchtlich billiger in der Herstellung. Wartung und im Betrieb. Die Adressierschaltung ist wesentlich
einfacher und kanu kompakter aufgebaut werden als die bisher für gleiche Zwecke verfügbaren Matrix-Adressierschaltungen.
Da die Wählleitungen an die Anoden der Z wischen verstärker angeschlossen sind,
haben die Wählkreise eine hohe Impedanz, und die Wählwicklungen belasten die ausgewählten Transformatoren
nicht wesentlich, wenn Treiberimpulse zu den Schaltern gesendet werden.
Eine andere Form des Schalters 21 ist in Fig. 5 dargestellt. Dort haben die acht Transformatoren
sättigbare Magnetkerne 76' bis 83'. Jeder Transformator hat Eingangs- und Ausgangswicklungen
ähnlich denen der in Fig. 2 gezeigten Funktionstafel, aber in der in Fig. 5 veranschaulichten Ausführungsform sind die Wählwicklungen anders angeordnet,
und es sind keine Vorspannungswicklungen vorhanden.
Ströme, die wahlweise über die an die Wählleitungen 56, 57, 58 und 59 angeschlossenen Wählwicklungen
fließen. ül>en auf die ausgewählten Transformatorkerne Magnetisierungskräfte von — 2 H in der in
Verbindung mit Fig. 2 beschriebenen Art aus. Jeder der Kerne 76' bis 83' hat außerdem zwei mit den
AYählleitungen 54 bzw. 55 verbundene Wählwicklungen,
die so gewickelt sind, daß ein Strom durch die an Leitung 54 angeschlossenen Wicklungen eine MMK
von + H auf jeden mit einer geraden Zahl Ijezeichneten
Kern und eine MMK von — H auf jeden ungeraden Kern ausübt. Ein Strom durch die an
Leitung 55 angeschlossenen Wicklungen übt eine MMK von — H auf jeden geraden und eine MMK
von + H auf jeden ungeraden Kern aus. Wenn nun Ströme durch l>estimmte der Wählleitungen in der
oben erklärten W'eise geschickt werden, werden genau dieselben resultierenden MMKs auf die entsprechenden Kerne 76' bis 83' ausgeübt, wie sie unter ähnlichen
Umständen auf die entsprechenden Kerne 76 bis 83 in der Ausführung nach Fig. 2 ausgeübt werden,
und die beiden Schalter arbeiten ebenso, ohne daß eine Vormagnetisierung nötig ist.
In dem in Fig. 5 gezeigten Kernschalter hat jede der an die Leitungen 56 bis 59 angeschlossenen Wählwicklungen
vorzugsweise zweimal so viele Windungen wie jede der an die Leitungen 54 und 55 angeschlossenen.
Daher ist der Wählstrom in einer Leitung 54 oder 55 zur Erzeugung der MMK + H oder — H
ebenso groß wie ein Wählstrom durch eine der Leitungen 56 bis 59 zur Erzeugung der MMK —2 H.
Da an jede der Leitungen 54 und 55 doppelt so viele Wicklungen in Reihe angeschlossen sind wie an die
Leitungen 56 bis 59, während die an die Leitungen 54
und 55 angeschlossenen Wicklungen nur halb so viele Windungen wie die anderen Wählwicklungen haben,
stellen alle Wählleitungen gleiche Belastungsimpedanzen dar, und alle Zwischenverstärker 48 bis 53 können
gleich sein.
Claims (3)
1. Magnetkernschalter mit Magnetkernen geringerer Remanenz zum Betreiben von Magnetkernspeichern,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne eine Ausgangs- (85) und mehrere Eingangswicklungen
(86 bis 89) tragen, welch letztere derart auf die Kerne verteilt und vermittels an sich bekannter
Kippschaltungen derart erregt werden, daß alle Kerne mit Ausnahme des auszuwählenden
in einer ersten Richtung gesättigt werden, der auszuwählende Kern mit einer gerade zur Sättigung
ausreichenden Feldstärke in einer zweiten Richtung magnetisiert wird, und daß auf sämtlichen
Kernen eine weitere Wicklung (84) vorhanden ist, in welcher etwa in der zeitlichen Mitte
des Magnetisierungsvorganges gleichzeitig ein kurzer Ummagnetisierungsimpuls von Mehrfachen
des zur Sättigung ausreichenden Mindestwertes auftritt, den auszuwählenden Kern rasch von der
Sättigung in der zweiten Richtung zur Sättigung in der ersten Richtung ummagnetisiert und in
seiner Ausgangswicklung einen Impuls erzeugt, jedoch in den bereits in der ersten Riohtung gesättigten
übrigen Kernen nahezu wirkungslos bleibt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahlmagnetisierung
durch Impulse mit geringer Flankensteilheit und die zuletzt einsetzende Magnetisierung durch
einen Impuls mit hoher Flankensteilheit erfolgt.
3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine der Eingangswicklungen (84) einen Gleichstrom zur Magnetisierung
der Kerne in der ersten Richtung führt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
1 809 657/177 9.
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US518102A US2964737A (en) | 1955-06-27 | 1955-06-27 | Addressing circuit |
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DE (1) | DE1040596B (de) |
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