NO120529B - - Google Patents

Description

Elektronisk koblingsanordning.

Denne oppfinnelse angår strbmkretser for siffer-regnemaskiner. Oppfinnelsen er særlig rettet mot anvendelsen av et halvlederelement med flere emittere koblet 1 emitterfblgekret-ser for blokkering eller lkke-blokkering eller åpning av et flertall signalveier samtidig.

Av bkonomiske grunner har det vært vanlig praksis i industrien å anvende kommersielt massefremstilte komponenter over alt hvor dette har vært mulig. Innen sifferteknikken er det i dag en bkende anvendelse av integrerte kretser, i hvilke et flertall aktive og passive halvlederelementer i en kretskonfigu-rasjon anvender ett basis- eller hovedlag av halvledermateriale. Overordentlig kompakte enheter av slike integrerte kretser er vanligvis kjent som monolittiske skiver (monolithic chips). Ved fremstillingen av slike integrerte kretser er det ingen virkelig begrensning i anvendelse av ting som har likhet, med konvensjonelle masseproduserte separate elementer. Koblingsskjemaer som er opptegnet for beskrivelse av de integrerte kretser anvender kretssymboler som representerer konvensjonelle separate eller diskrete elementer i form av transistorer»dioder, motstander og liknende, men i en monolittisk skive har disse diskrete elementer ingen separat eksistens.

Det er nå blitt funnet at en emitter-fblgerkon-figurasjon i halvlederelementer kan anvendes med stor fordel for å frembringe et flertall isolerte utganger med lav impedans fra en enkelt inngang.

Nærmere angivelse av oppfinnelsen samt de nye og særegne trekk ved denne er opptatt 1 patentkravene.

Oppfinnelsen er i det fblgende beskrevet som ek-sempel og under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 er et skjema for en portenhet basert på koblingsanordningen i henhold til oppfinnelsen. Fig. 2 er et skjema for en koblingsmatrise som anvender en annen utfbreisesform for oppfinnelsen, og

fig. 3 er et blokkskJerna for en hukommelse med kort aksesstid, med hvilken portenhetene i henhold til oppfinnelsen avstedkommer avkodnings-utvelgnlng og drivkapasltet.

Fig»1 viser en portenhet med hoy forsterkning og hoy hastighet. Enheten er særlig velegnet for integrerte kretser i form av monolittiske skiver. Figur 1 illustrerer således en Integrert krets i en monolittisk skive med 14 tilkoblinger passende som de fjorten ledninger som er vanlige i monolittiske skiver.

Klemmen 10 tjener til forbindelse med en spen-nlngskilde som på figur 1 er angitt som et batteri 12*Klemmen 11 er beregnet for en stromkilde som er angitt som en motstand 39 forbundet med spenningskilden. Den annen side av batteriet 12 er betegnet med henvisningen 13 og er forbundet med et felles refe-ransepunkt sammen med kollektorelektrodene på transistorer 18, 20, 21 og 22, 41 og 42 og også med motstandene 23 og 25. Denne referanseforbindelse kan i tilfelle av en monolittisk skive være en ledende understøttelse eller kapsling for den monolittiske skive. For de normale monolittiske skiver blir réferanseforbln- deisen vanligvis fort til den ene av fjorten ledninger som anvendes i en standard-utforelse av kjent type, imidlertid krever den her omtalte utforelsesform femten tilkoblinger og den ledende un-derstøttelse ble anvendt som referanse.

Transistorene 18, 20, 21 og 22 danner sammen med transistorene 26, 27, 28 og 29 en inngangsportkrets for multi-emitterhalvlederelementer 31 og 32, som har en utgangsklemme forbundet med hver av sine emittere. Inngangsklemmene er forbundet med baslselektrodene på transistorene 18, 20, 21 og 22, og hver av disse transistorer blir gjort ledende av en negativt-gående inngangspuls.

En emltterelektrode på hver av transistorene 18, 20 og 21 er forbundet med den ene klemme på et spenningsdeler-nettverk bestående av motstandere 33 og 35. En annen klemme av spenningsdeleren er forbundet med spenningsklldens klemme 10. En emltterelektrode på transistoren 22 og en annen emltterelektrode på hver av transistorene 20 og 21 er i fellesskap forbundet med en klemme på et annet spenningsdelernéttverk bestående av serie-motstandene Jé og 37 med den annen klemme av dette nettverk forbundet med spenningsklldens klemme 10.

Transistoren 26 har sin basiselektrode forbundet med den forste klemme på spenningsdelernettverket bestående av motstandene 33 og 35»og sin kollektorelektrode forbundet med sammenkoblingspunktet mellom motstandene 33 og 35. Emitteren på transistoren 26 er forbundet med basis på multiemitterhalvlede-ren 31.

Transistoren 27 er koblet som,,hastighetssbkende<M>diode (speedup diode) mellom emitter- og basiselektroden på transistor 26. En motstand 23 er koblet mellom emitteren på transistor 26 og referansepunktet 13. Multl-emltterhalvlederen 31 har sin kollektorelektrode koblet til klemmen 11 for strømkilden og fire emitterelektroder forbundet med separate tilkoblingsklemmer 38 for forbindelse med ytre belastningskretser.

Transistorene 28 og 29 er i hovedsaken identiske med transistorene 26 og 27 og er forbundet med hverandre og med motstander 36 og 37 på samme måte som transistorene 26 og 27 er forbundet med hverandre og med motstandene 33 og 35. Emitterelek-troden på transistoren 28 er forbundet med basiselektroden på multi-emltterhalvlederen 32. En motstand 25 er koblet mellom basiselektroden på halvlederen 32 og referansepunktet 13. Kollek- torelektroden på halvlederen 32 er forbundet med strbmtilfbrsels-klemmen 11, og fire emltterelektroder på halvlederen 32 er forbundet med utgangsklemmer 40 for tilkobling av separate ytre be-lastninger.

Transistorene 41 og 42 er utformet i overensstem-melse med den anvendte konstruksjon. De har til funksjon å forbedre hastigheten og stabiliteten av operasjonen.

Ved foreliggende oppfinnelse er emitterne og baslselektrodene på transistorene 41 og 42 i virkeligheten basis-og kollektorelektroder på de respektive halvlederelementer 31 og 32, Kollektorene på transistorene 41 og 42 er forbundet med referansepunktet 13.

Med en negativ Inngang på basiselektroden på transistor 18 vil strbm flyte fra referansepunktet 13 gjennom kollektor/emitterkretsen på transistor 18 og spenningsdelermot-standene 33 og 35 for derved å avstedkomme et spenningsfall ved basiselektroden på transistor 26. Et slikt spenningsfall utkobler transistoren 26 slik at basiselektroden på halvlederen Jl blir forspent med spenningen i referansepunktet 13 gjennom motstanden 23. Under disse betingelser blir halvlederen 31 blokkert og strbm kan ikke flyte gjennom en belastning som er tilkoblet en av klemmene 38. Det vil sees at en negativ spenning som påtrykkes baslselektrodene på en av transistorene 20 eller 21, vil medfbre samme virkning, hvilket fbrer til at det flyter strbm gjennom motstandene 33 og 35 og resulterer i blokkering av halvlederen 31. Bare med en positiv inngangsspennlng som utkobler transistorene 18, 20 og 21, vil transistoren 26 og halvlederen 31 bli ledende. Virkemåten for transistorene 28 og 29 og halvlederen 32 er den samme som for transistorene 26 og 27 og halvlederen 31.

En negativ inngang på basiselektroden på transistor 20 vil resultere i 1 blokkering av begge halvledere 31 og 32*Likeledes vil en negativ inngang på basiselektroden på transistor 21 resultere i blokkering av begge halvledere 31 og 32. En negativ inngang på basiselektroden på transistor 18 resulterer i blokkering, av halvlederen 31 alene, og en negativ inngang på basiselektroden på transistor 22 resulterer i blokkering av halvlederen 32 alene.

Når transistoren 26 har vært ledende og én av transistorene 18, 20 eller 21 blir ledende, vil basiselektroden på transistor 26 bli negativ i forhold til dens emitter. Transistoren 2? arbeider som diode og tilveiebringer en utladningsvel med lav impedans for overskytende strbmbærere mellom basis og emitter på transistor 26. Dette forbedrer i hoy grad utkoblings-tiden for kretsen. Transistoren 29 i basis/emitter-kretsen for transistor 28 arbeider på samme måte for å forbedre utkoblings-hastlgheten for transistor 28.

Transistorene 41 og 42 utforer hver en dobbelt-funksjon. Halvlederelementet 31 arbeider som en mettet bryter som krever metnlngsstrom i sin basis/emitter-krets. Når elementet 31 blir koblet inn eller på av et positivt-gående signal, påtrykker dette signal også en spenning på emitteren på transistor 41. Dette blir en fremadrettet forspenning av transistoren 4l så snart metningen av halvlederen 31 bevirker at kollektorpotensialet på halvlederen 31 faller under dens basiselektrode-potensial. Derved virker transistor 41 som regulator for metningsnivået for elementet 31. En strombestemmende motstand 39 i- form av et diskret element virker som belastning for å etablere arbeidsspennlngen for transistoren 41. Da denne transistor blir ledende så snart elementet blir mettet, avleder den overskytende drivstrbm fra elementet 31. Denne avledning av overskytende drivstrbm reduserer lagringen av overskytende strbmbærere i elementet 31 og forbedrer således utkoblingshastigheten. Transistoren 42 arbeider på samme måte i forhold til halvlederelementet 32. Således virker transistorene 41 og 42 til å gjore emitterstrbmmen for halvlederelementet 31 henholdsvis 32, uavhengig av drivstrbmmen og begrenser og-så oppbygningen av overskytende strbmbærere for derved å oke utkoblingshastigheten.

På fig. 2 er det vist en koblingsmatrise som anvender en portenhet 50 som har lavere operasjonshastlghet og lavere forsterkning enn den på fig. 1 viste enhet.

Til utgangsklemmene på portenheten 50 er det koblet en gruppe 51 av drivtransformatorer som på sin side er forbundet med utgangsklemmene fra en påvirknings- eller forutinnstil-lingskrets 52»De strekete linjer 53 representerer andre grupper av drivtransformatorer som er forbundet med andre portenheter som også er forbundet med ledningene fra påvirkningskretsen 52 sammen med forbindelsene til de respektive drivtransformatorer 1 gruppen 51»Denne krets er representativ for en avkodningsutvelger/drivkrets egnet for anvendelse til å drive hukommelseselementer med kort aksesstid. Portenheten 50 funksjonerer på samme måte som den på fig. 1 viste portenhet, men uten de fordeler som gjelder for-sterknings stab ili sert utgang og utkobling med forhbyet hastighet, slik som beskrevet 1 forbindelse med fig. 1.

Istedenfor de transistorinnganger som er anvendt på flg. 1, blir det brukt en enkel diode-OG-port. Diodene 55, 56 og 57 som med sine anorder er forbundet med en strbmtilfbrsels-klemme gjennom motstanden 58, avstedkommer således en portvirk-ning for å bestemme en spenning som påtrykkes basiselektroden på halvlederelementet 6o. Den felles anode for diodene 55»56 og 57 er direkte forbundet med basis av halvlederelementet 6o. Kollek-torelektroden på halvlederelementet 60 er gjennom en motstand 6l forbundet med en spenningskildeklemme og fire emitterelektroder på elementet 6o er hver forbundet med en av fire drivtransformatorer 62, 63, 65 og 66.

Som på fig. 1 er det i portenheten 50 angitt et annet halvlederelement 67 med flere emittere og med en inngangs-port. Da detaljene her er de samme som vist for inngangsportan-ordnlngen for elementet 60, er lnngangskretsen for elementet 67 vist som en logisk OG-funksjon med multi-emitterlnnretningen forbundet med denne. Fire ytterligere drivtransformatorer er forbundet med hver sin emltterelektrode på elementet 67. Påvlrknings-kretsen 52 utgjbr den annen side av en strbmvei gjennom transfor-ma torvinningene . I en matrise har hvert multi-emitter-halvlederelement én emitter forbundet med en transformator for felles forbindelse med andre multi-emitterfunksjoner til en utgang fra kretsen 52. Med fire emittere på hvert element er det således fi-re transformatorer og fire påvirkningsdeler av påvirkningskretsen 52.

Påvirkningskretsen 52 inneholder intet spesielt

kretsarrangement som er av betydning for oppfinnelsen. Den er angitt som bestående av fire likeartete logiske inverterte OG-por-ter 70, 71, 72 og 73. Porten 70 er vist detaljert. Tre dioder 75 må alle være blokkert av et positivt signal for at transistoren 76 kan lede, slik at strbm flyter fra referansepunktet 13 gjennom primærviklingen på transformator 62, hvis elementet 60 samtidig ikke er blokkert. Dette medfbrer så en utgangspuls på sekundær-vlkllngen på drivtransformatoren 62. Portenheten 50 og påvirkningskretsen 52 arbeider som avkodnings-utvelgnlngskretser som velger hvilken som helst eller flere transformatorer for å av-

stedkomme et utgangssignal. Utvelgningen blir bestemt av lnn-gangsadressen, lese/skrive- og tidsstyringsslgnaler.

Nbdvendigheten av å opprettholde en rimelig isolasjon mellom i det minste den ene ende av hver av transformato-renes primærsider er åpenbar. Hvis primærvlkllngene på tranforma-torene 62, 63, 65 og 66 alle ble koblet til en enkelt emitter på elementet 60 og både elementet 67 og transistoren 76 blir ledende, mens elementet 60 var blokkert, så kunne strbmmen flyte til-bake gjennom transformatorene 63, 65 og 66 til sine motstykker forbundet med elementet 67, Dette ville gi en mulig puls ut fra hvilken som helst eller alle tranformatorer og vil representere en alt for stor belastning på kretsen. De separate emittere som anvendes i strbmkretsen ifblge oppfinnelsen, besbrger den nbdven-dige isolasjon.

Skjbnt emitterfblgekonfigurasjonen fbrer til me-get hoy utgangseffekt for monolittiske kretser, er det på teknik-kens nåværende utviklingstrinn funnet bnskellg å bke effektkapa-slteten av hver utgangslednlng for å drive store hukommelsesar-rangementer. Således har drivtransformatorer, så som transforma-toren 62, vært anvendt for å drive diskrete transistorelementer. Diskrete eller separate elementer slik som det blir forstått i denne forbindelse, definerer et kretselement som eksisterer uavhengig av andre elementer og er innkoblet i en strbmkrets indivi-duelt. Betegnelsen blir brukt i motsetning til integrerte elementer, som definerer et element i et felles halvlederlegeme for et flertall funksjonelle halvlederlnnretninger. Den nevnte transistor i form av et separat element, bker utgangseffekten slik at en kjerne-utvelgningsmatrise med to dioder pr* ledning, kan drives med en sikker effektmargin for styring av lagring og lese/skrive-vlrkning i et hukommelsesarrangement med magnetkjerner.

Fig. 3 er et blokkskjema som viser organiseringen av et hukommelsessystem med kort aksesstid som anvender foreliggende oppfinnelse.

I blokkskjemaet på flg*3 er X-avkodnings/utvelg-nings- og drivmatrisen 85 en matrise av den type som er vist på fig. 2. Y-avkodnings/utvelgnings- og drivmatrisen 86 er en annen matrise av den type som er vist på fig. 2. Hver av disse kan være identiske med arrangementet på fig. 2 eller de kan fortrinnsvis benytte kretsen på fig. 2 med portenhetene ifblge den konfigura-sjon som er vist på fig. 1. Som det fremgår av fig. 2, er ut-

gangs-drivanordningene for begge matriser 85 og 86 sekundærvlk-

linger på drivtransformatorer. Sekundærvikllngene på transformatorene driver respektive effektforsterkere 87 og 88 for å avstedkomme tilstrekkelig effekt for påvirkning av hukommelsesarrangementet 90. Por tiden er den effekt som normalt kreves for å dri-

ve et hukommelsesarrangement hbjrere enn den som lett kan oppnåes fra monolittiske strbmkretser. Således blir separate effektforsterkere, så som separate transistorer, innfort etter begge mat-

riser 85 og 86. Dessuten blir det anvendt en isoleringsmatrise 91 for utlesning henholdsvis innlesning eller lesning og skriv-

ning. Dette er passende en utvelgnlngsmatrise med to dioder for hver ledning, som tillater strømgjennomgang gjennom hukommelses-elementene i den ene eller den annen retning uten ubnsket inn-

byrdes påvirkning. Hukommelsesarrangementet 90 er passende en matrise av hukommelseselementer i form av magnetkjerner. Funksjonelle innganger blir påtrykket gjennom en tidsstyrings- og kontrollkrets 92, et adresseregister 93 og et dataregister 95»Utgang3data blir levert fra hukommelsen 90 til et dataregister 95.

Claims (5)

1. Elektronisk koblingsanordning som omfatter i det minste to transistorinnretninger, hver med en basis koblet for å motta styresignaler fra en inngangskrets og en kollektor koblet for å motta en fbrste elektrisk tilfbrselsspenning, og som er i stand til parallelt å energisere i det minste to grupper av flere elektriske utgangselementer (62 - 66) som hvert har en forste klemme forbundet med en utgangsklemme på anordningen, og hvor lnngangskretsen frembringer et signal for styring av energise-ringen av utgangselementene, karakterisert ved at hver transistorinnretning (60 ,67) omfatter en i og for seg kjent transistor med flere emittere og at en av transistorinnretnln-gene har sine emittere koblet til forskjellige utgangselementer i den forste gruppe og den annen transistorinnretning har sine emittere koblet til forskjellige utgangselementer i den annen gruppe, og hvert utgangselement 1 den forste gruppe har en annen klemme koblet til en tilsvarende annen klemme på et utgangselement i den annen gruppe, og ved at det er anordnet en koblings- krets (52) som virker til selektivt å forbinde hvert par av de nevnte sammenkoblete andre klemmer med en annen elektrisk tilforselsspenning.

2. Anordning ifblge krav 1, karakterisert ved at den omfatter en ytterligere transistorinnretning (41,42) tilknyttet i det minste en av transistorinnretningene med flere emittere, hvilken ytterligere transistorinnretning har en basis-elektrode forbundet med kollektoren på den tilhorende transistorinnretning med flere emittere, har en emltterelektrode forbundet med basisen på den tilhorende transistorinnretning med flere emittere og har en kollektorelektrode forbundet med den annen elektriske tilforselsspenning.

3. Anordning ifolge krav 2, karakterisert ved at emitter/basls-overgangen i den ytterligere transistorinnretning er basis/kollektor-overgangen i den tilhorende transistorinnretning med flere emittere.

4. Anordning ifolge et av de foregående krav, karakterisert ved at hvert utgangselement (62 - 66) er en transformator og har en bilateral drivkrets som omfatter transformatorens primærvikling.

5. Anordning ifblge et av de foregående krav, karakterisert ved at inngangskretsen omfatter enda minst to transistorinnretninger (20,21) med flere emittere, hver av hvilke innretninger har en basis som drives av et tilhorende signal av inngangssignalene, at en kollektor er koblet for å motta en elektrisk tilforselsspenning og at en emitter er tilforord-net hver av de fb rstnevnte transistorinnretninger (31,32) med flere emittere, hvorved den leverer et styresignal for disse.