DE1042649B - Schaltkreise mit saettigbaren Magnetkernen zur Verarbeitung von binaeren Informationen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Fortschaltung von binären Informationen in einer Übertragungskette, in welcher jede Stufe zur vorübergehenden Speicherung einer Ziffer dieser Informationen aus einem sättigbaren Magnetkern, Vorzugsweise mit rechteckiger Hysteresisschileife besteht. Zur Vereinfachung wird in der folgenden Beschreibung jeder Kern dieser Art als »Ringkern« bezeichnet, da dies die häufigste praktische Ausführung ist. Die Erfindung betrifft insbesondere sowohl die Ausführung derartiger Übertragungsketten als auch die Schaffung von entsprechenden Anordnungen, welche in solche Ketten eingefügt werden können, um verschiedene logische Operationen mit den dort fortgeschalteten Ziffern der Information auszuführen.

Beispielweise Ausführungen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin ist

Fig. 1 eine erste Ausführungsart einer gemäß der Erfindung ausgeführten Fortschaltekette,

Fig. 2 und 3 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise der Fortschaltekette nach Fig. 1,

Fig. 4 und 5 vereinfachte Ausführungen der Fortschaltekette von Fig. 1,

Fig. 6 und 7 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise dieser Fortschalteketten, ·

Fig. 8 und 9 abgeänderte Ausführungen der in Fig. 4 und 5 dargestellten Fortschalteketten.,

Fig. 10 und 11 zwei Anordnungen zur Durchführung bestimmter logischer Operationen unter Verwendung der zuvor erläuterten Fortschalteketten und

Fig. 12 bis 16 weitere Schaltungsanordnungen zur Ausführung derartiger logischer Operationen mit erhöhter Betriebssicherheit.

Die Erfindung soll zunächst an Hand des Schaltbilds von Fig. 1 sowie der Diagramme von Fig. 2, welche den Verlauf des Flusses in einem Kern darstellen, und von Fig. 3, welche die Steuersignale für die Schaltung von Fig. 1 zeigen, erläutert werden.

In dem in Fig. 1 dargestellten Abschnitt einer Fortschaltekette sind fünf Kerne I bis V dargestellt. Jeder Ringkern trägt drei Wicklungen: eine Eingangswicklung oder Einschreibwicklung 6, z. B. mit M₂ Windungen, eine Ausgangs- oder Lesewicklung 5, z. B. mit U₁ Windungen, wobei. n₂ kleiner als % ist, und eine Wicklung 7, die zur Rückstellung des Ringkerns dient, nachdem dieser Kern, welcher ein Informationselement trug, »gelesen« worden ist und das auf diesem Kern befindliche Informationselement auf den in der Kette folgenden Kern übertragen worden ist.

Wie es bei Schaltkreisen mit Ringkernen zur Behandlung von binären Informationen üblich¹ ist, geschieht die vorübergehende Speicherung auf jedem Magnetkern gemäß einer Vereinbarung so, daß für Schaltkreise mit sättigbaren

Magnetkernen zur Verarbeitung

von binären Informationen

Anmelder:

SEA Societe d'Electronique

et d'Automatisme,
Courbevoie, Seine (Frankreich)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz

und Dr. rer. nat. G. Hauser, Patentanwälte,

München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 21. Juli, 5. September, 31. Oktober 1956
und 5. Februar 1957

eine bestimmte Ziffernstelle die Ziffer 1 durch den einen stabilen Magnetisierungszustand und die Ziffer 0 durch' den anderen, stabilen Magnetisierungszustand dargestellt wird. Diese Zustände können mit P (positive Remanenziaiduktion) und N (negative Remanenzinduktion) bezeichnet werden. Bei dem Schaltbild von Fig. 1 sei angenommen, daß in jedem Ringkern der Zustand P die Ziffer 1 und der Zustand N die Ziffer 0 darstellt.

Jede Wicklung 5 eines Ringkerns liegt in. Serie mit der Wicklung 6 des folgenden Ringkerns der Kette in einem Verbindungsstromkreis, welcher ferner wenigstens ein Gleichrichterelement 8 und eine Spannungsquelle enthält. Diese Spannungsquelle wechselt jedoch von einem Verbindungsstromkreis bis zum nächsten in einer regelmäßigen Folge, so daß diese Spannung als zweiphasig angenommen werden kann, wobei die Phasen beim Durchlaufen der Ketten jeweils abwechseln.

Die Speisung dieser UbertragungsStromkreise mit den abwechselnden Spannungen entspricht beispielsweise den Spannungsverläufen (1) und (3) in den Diagrammen von Fig. 3, wobei der Spannungsverlauf (1) an die Verbindungsstrdmkreise zwischen den Kernen I-II, III-IV, . . . von Fig. 1 und der Span-

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nungsverlauf (3) an die Verbindungsstromkreise zwi- die Bedingungen umgekehrt, und die Übertragung fin-

schen den Kernen H-III, IV-V, ... von Fig. 1 an- det von den Kernen II und IV auf die Kerne III

gelegt werden. Die Trennung dieser Stromkreise kann und V statt, welche in den. Zustand P übergehen,

auf jede geeignete Weise geschehen, beispielsweise worauf wiederum die vier Kerne II, III, IV und V

mittels der Sekundärwicklungen von Speisetransfor- 5 den Zustand P haben. Dieser Zustand wird sofort da-

matoren. Die Spannungsverläufe sind als Rechteck- durch geändert, daß an die Wicklungen 7 der Kerne IT

wellen dargestellt, jedoch können auch sinusförmige und IV die wirksame Phase des Stromes (4) angelegt

Spannungen verwendet werden, wie in Fig. 3 in ge- wind, weiche diese in den Zustand N bringt. Dieser

strichelten Linien angedeutet ist, wodurch die Speise- Vorgang wiederholt sich periodisch. In jeder Peri-

stromkreise in offensichtlicher Weise wesentlich ver- io ode T schreitet jede Informationsziffer um einen

einfaoht werden. Die Rückstellwicklungen 7 werden Schritt fort, so daß also jede Ziffer für ihre korrekte

gleichfalls mit Phasen gespeist, die von einem Ring- Darstellung ein Kernpaar benötigt.

kern zum nächsten in der Kette abwechseln. So emp- Natürlich kann offensichtlich die Fortschaltekette

fangen beispielsweise die ungeradzahligen Ringkerne auch mit der entgegengesetzten Übereinkunft betätigt

an ihren Wicklungen 7 einen Strom mit dem Ver- 15 werden, so daß der Zustand P der Ziffer 0 und der

lauf (2), während die geradzahligen Ringkerne an Zustand N der Ziffer 1 entspricht. Hierzu genügt es

ihren Wicklungen 7 einen Strom mit dem Verlauf (4) einfach, die Wicklungssinne auf allen Magnetkernen

empfangen. Diese Ströme können als gegenphasig an- umzukehren.

gesehen werden, während sie gegenüber den oben- Es ist offensichtlich erwünscht, einerseits die ergenannten Spannungen für die Verbindungsstrom- 20 läuterte Steuerung der Fortschaltekette zu vereinkreise eine Phasenverschiebung von 90° besitzen. fachen und andererseits die übertragungsgeschwin-

Die Weiterschaltung eines Elementes bzw. einer digkeit soweit wie möglich zu vergrößern. Gemäß Ziffer der binären Information um einen Schritt um- einem weiteren Merkmal der Erfindung entfallen dafaßt eine Zeitdauer T₁ die sich bei der Schaltung von her die Wicklungen 7 auf den Kernen, und es wird Fig. 1 aus vier Elementarzeiten t_± bis i₄ (Fig. 3) zu- 25 nur die Steuerung der Übertragungen mit den sammensetzt. Bei Anwendung von Rechteckwellen Wechselspannungen (1) und (3) beibehalten. Dies bebrauchen natürlich die Zeiten t_t bis t_i gegebenenfalls deutet natürlich, daß die Rückstellung der Kerne bei nicht identisch zu sein. Während drei von diesen, vier der Übertragung selbst geschehen muß, und dies ist Elementarzeiten ist jedes dieser Signale nicht aktiv, auch tatsächlich automatisch der Fall. In Fig. 4 ist was z. B. durch eine Polarisationsspannung erreicht 30 das Schaltbild von Fig. 1 dargestellt, wobei¹ die Wickwerden kann, welche eine Schwelle (0) definiert. Jedes lungen 7 und natürlich die zugehörigen Stromzufüh-Signal ist nur während der vierten Elementarzeit rungen zu diesen Wicklungen weggelassen sind. Dawirksam, und zwar t₁ für die Spannung (1), t₂ für gegen ist in jedem VerbindungsStromkreis zwischen den Strom (2), t₃ für die Spannung (3) und t_i für den den Kernen ein Dämpfungswdderstand 9 vorgesehen, Strom (4) im Diagramm von Fig. 3. 35 der auch bei den Verbindungsstromkreisen der Schal-

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung tung nach Fig. 1 vorhanden sein könnte, jedoch dort von Fig. 1 sei angenommen, daß z. B. die Rihgkeirne I nicht erforderlich ist, da die »abgelesenen« Kerne und III die Ziffern 1 einer Information tragen, so daß während der Übertragung blockiert sind. Bei der in sie dann im Zustand P sind, während die anderen Fig. 4 dargestellten Schaltung ruft die auf einen VerKerne die Ziffern 0 dieser Information· enthalten und 40 bindungsstromkreis zum Ablesen; des die zugehörige daher den Zustand N besitzen. Wenn die Span- Wicklung 5 enthaltenden Kerns gegebene Spannung nung (1) ihren hohen Wert annimmt, aktiviert sie den einen Strom hervor, welcher den abgelesenen Kern Verbindungsstrombreis zwischen den Kernenl und II. zum Zweck der Rückstellung umkippen läßt. Wenn Der Kern I erscheint an seiher Wicklung 5 als eine das Umkippen des Kerns vor dem Ende des aktiven geringe Impedanz, und das gleiche gilt für den 45 Teils der Spannung beendet ist, kann dann eine Span-Kern III. Der in den Stromkreisen zwischen I und II nungsspitze auftreten. Zu diesem Zweck wird der bzw. III und IV auftretende Strom besitzt nach dem Stromdämpfungswiderstand vorgesehen·, rechten Diagramm von Fig. 2 einen Wert i_c/n₂. Er Da nur zwei Steuerspannungen (1) und (3) beiläßt die Kerne II bzw. IV in den Zustand P umkippen, behalten werden, welche stets eine entgegengesetzte ohne daß die Kernel und III in den ZustandN ge- 50 Phase besitzen müssen, kann die Speisung der Fortbracht werden, da diese durch die negative Phase des schaltakette beispielsweise von einem einfachen EinStromes (2) an ihren Wicklungen 7 gehalten werden. phasentransformator 13 (Fig. 5) geschehen·, bei wel-Am Ende der Zeit t_x befinden sich dementsprechend chem die Mittelanzapfung der Sekundärwicklung an die vier Kerne I, II, III und IV im Zustand P. Dann eine gemeinsame »Stromschiene« angeschlossen, ist, kommt die positive Phase des Stromes (2), welche die 55 mit welcher die gleiche Klemme jedes Verbindungs-Kerne I und III in ihren Zustand N bringt, was durch Stromkreises verbunden ist; wahirend die Enden der den Wicklungssinn der Wicklungen 7 erreicht wird. Sekundärwicklung an Stromschienen 11 und 12 an-Der dabei auftretende Strom beträgt I₀Jn₁, wodurch geschlossen sind, mit welchen die anderen Klemmen eine ausreichende Flußänderung in diesen, Kernen er- der Verbindungsstromkreise in regelmäßiger Abreicht wird. Die Gleichrichterelemente: 8., welche den 60 wechs'lung entlang der Fortschaltekette verbunden ersten Übertragungsstrom infolge des Vorhandenseins sind. Außer bei bestimmten zusätzlichen Sonderder Spannung (1) durchgelassen haben, verhindern, anordnungen, welche später erläutert werden, können daß der entgegengesetzt gerichtete Strom, welcher die Verbindungsstromkreise auch über zwei Drähte durch die Rückstellung in den betreffenden Verbin- von einer Einphasenspannung gespeist werden, wobei düngsstromkreisen erzeugt wird, zur Wirkung kommt, 65 einfach die Anschlußklemmen der Verbindungsstromda ja zu diesem Zeitpunkt die Spannung (3) ihre kreise in regelmäßiger Abwechslung entlang der negative Phase besitzt, wie in Fig. 3 zu erkennen ist. Fortschaltekette mit diesen' beiden Drähten verbunden Am Ende der Zeitf₂ befinden sich dementsprechend werden, wie z.B. in Fig. 10 und 11 dargestellt ist. die Kernel und III im ZustandN und die KerneII Die Wirkungsweise der Schaltungen von Fig. 4 und IV im Zustand P. In der Periode t₃ sind dagegen 70 und 5 läßt sich dann folgendermaßen verstehen, wobei

hinsichtlich der Wicklungssinne und Durchlaßrichtung der Gleichrichter angenommen ist, daß am Ende jeder positiven Phase der Spannung (1) (Leitungen 10 und 11 von Fig. 5) die Kerne I, III, V, ... unbedingt den Zustand N besitzen und daß am Ende jeder positiven Phase der Spannung (3) (Leitungen 10 und 12 von Fig. 5) die Kerne II, IV, ... unbedingt den gleichen Zustand N einnehmen.

Wenn sich beispielsweise der Kern I am Ende einer negativen P'hase dieser Spannung (1) im Zustand N befindet, 'hat der Strom, welcher während der folgenden positiven Phase durch seine Lesewicklung fließt, keine Wirkung auf diesen; Kern. Dagegen läßt dieser Strom über die Eingangs wicklung des folgenden Kerns II, welcher sidh, wie zuvor erwähnt, im Zustand N befindet, den Kern II vom Zustand N in den Zustand P übergehen. Wenn sidh dagegen der Kern I am Ende der negativen Phase der Spannung (1) im Zustand P befand, läßt der Strom, welcher während der folgenden positiven Phase der gleichen Spannung in der Lesewicklung 5 entsteht, den Kern in den Zustand N zurückkippen. Während des Uinkippens des Kerns bleibt die Größe des Stromes in dem Verbindungsstromkreis zum Kern II hin auf den Koerzitivwert begrenzt, und der Kern II bleibt im Zustand N.

Wenn sich der Kern II seinerseits am Ende der positiven Phase der Spannung (1), d. h. am Ende der negativen Phase der Spannung (3) im Zustand N befindet, hat die folgende positive Phase der Spannung (3) keine Wirkung auf diesen' Kern, jedbch bewirkt sie das Umkippen des Kerns III in den Zustand P. In einer vollständigen Steuerperiade ist also die Information vom Kern I auf den Kern III mit der gleichen Darstellung übergegangen, wobei sie vorübergehend auf dem Kern II in komplementärer Darstellung gespeichert war. Wenn dagegen am Ende der positiven Phase der Spannung I, d. h. am Ende der negativen Phase der Spannung (3), der Kern II den Zustand .P erreicht hat, bringt die folgende positive Phase der gleichen Spannung (3) den Kern in den Zustand iV, und sie läßt den Kern III im Zustand N. Auch in diesem Fall ist die Information mit der gleichen Darstellung in einer Periode vom Kern I auf den Kern III übergegangen, wobei sie vorübergehend in komplementärer Form auf den Kern II gespeichert war.

Diese abwechselnde Darstellung des gleichen: Wertes einer Informationsziffer beim Fortschreiben von einem Kern auf den nächsten ist offensichtlich der Preis für die erzielte Vereinfachung der Übertragungs- und Steuerkreise. Dies ist jedoch in Schaltkreisen zur Bearbeitung von binären Informationen- ohne weiteres annehmbar, da dies nur eine bestimmte Übereinkunft betreffs der Darstellung der Werte der Ziffern 0 und 1 in den vorbestimmten und bekannten Stellen: der Kerne betrifft, in welchen die Ziffern vorübergehend gespeichert sind. Wie zuvor werden zwei· Kerne für jede Binärziffer der verarbeiteten Information benötigt. Man kann das Fortschalten in direkter Form erreichen, wenn mit den Steuerspannungen zusätzliche Wicklungen auf den Kernen über Gleichrichter gespeist werden, die die gleiche Durchlaßrichtung wie die dargestellten besitzen, wobei jedoch dbr Wicklungssinn umgekehrt zu demjenigen dbr Eingabewicklungen der Kerne ist. Hierdurch wird die obengenannte Übereinkunft über die Zifferndarstellung umgekehrt, jedoch läßt diese sich wieder herstellen, indem einfach die Wirkungssinne dieser beiden Eingabewicldungen auf jedem Kern umgekehrt werden.

Jedesmal, wenn ein Magnetkern seinen Zustand ändert, bleibt der Strom, wie in der oberen Hälfte des Diagramms von Fig. 6 in ausgezogenen Linien angedeutet ist, nur während des Umkipp ens auf einem niedrigen Wert. Anschließend entsteht eine Stromspitze A, welche eine Überspannung in dem betreffenden Verbind'ungsstromkreis hervorruft. Diese Überspannung überträgt sidh auf die anschließenden Verbindungsstromkreise, und sie kann dort nicht durch die Wechselspannung mit entgegengesetzter Polarität kompensiert werden, die bei B in der unteren Hälfte des Diagramms von Fig. 6 angedeutet ist. (Die wirksame Spannung ist bei C im oberen Teil des Diagramms mit gestrichelten Linien dargestellt.)

Gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal ist es zur Verbesserung der Dimensionie-rung der erfindungsgemäßen Anordnungen vorgesehen, in- jeden Verbindungsstrotnkreis die Gleichspannung einer Gegenbatterie einzuführen, und zwar so, daß bei jeder negativen Phase der Steuerspannumg diese Gegenbatterie die Amplitude¹ gegenüber dem Schwellenwert vergrößert, der, wie bei D im Diagramm von Fig. 7 gezeigt ist, zur positiven Phase oder Nutzphase der Spannung hin angehoben ist. Dies gilt wohlgemerkt auch dann, wenn die Wellenzüge nicht sinusförmig sind. Vorteiihafterweise kann dann nach Fig. 8 diese Gegenbatterie für einen ganzen Abschnitt der Übertragungskette, der von dem gleichen Transformator gespeist wird, gemeinsam vorgesehen werden. Sie wird¹ dann bei 14 zwischen die Mittelanzapfung des Transformators 13 und den Leiter 10 eingefügt. Wenn sie für jeden Verbindungsstromkreis getrennt vorgesehen wird, was nicht dargestellt ist, befindet sie sich in Serie mit diesem Verbindungsstromkreis.

Damit jedoch eine solche Batterie voll zur Wirkung kommt, ist es ferner erforderlich, daß die primäre Speisespannung verhältnismäßig gut geregelt ist, da offensichtlich die Spannung D in bezug auf den Spitzenwert dieser Spannung definiert ist. Ferner ist von einem anderen Gesichtspunkt aus zu berücksichtigen, daß die Verbindungsstromkreise Gleichrichterelemente oder Dioden 8 enthalten, bei welchen die handelsüblichen Elemente Widerstände besitzen, die in Abhängigkeit von der Temperatur veränderlich sind, wodurch Schwankungen im Pegel der parasitären Überspannungen auftreten können.

Außerdem müssen bei einer Übertragungskette der betrachteten Art verschiedene numerische Codezüge fortgeschaltet werden, wobei unabhängig von dem Code die Wirkungsweise korrekt bleiben muß. In ungünstigen Fällen (wenn z. B. der Kern IV das Informationselement der Ziffer 1 und der Kern II dasjenige der Ziffer 0 enthält, so daß die Kerne III und IV gleichzeitig umkippen müssen) sind die Verbindungsstromkreise, deren Kerne umkippen, vor dem Ende der positiven Phasen miteinander gekoppelt, da die Kerne vorübergehend als einfache Transformatoren wirken. Die Spannung der Gegenbatterie¹ muß also für den ungünstigsten Fall des Zahlencodes eingestellt werden. Darin liegt zumindest hinsichtlich der Dimensronierung eine Bedingung bei der Einführung der Gegenspannungsquelle in eine Übertragungskette der betrachteten Art. Zu diesem Zweck ist bei einer abgeänderten Ausführungsart nicht, wie in Fig. 8, eine Gegenbatterie zur Lieferung der Gegenspannung vorgesehen, sondern ein Autopolarisationsnetzwerk 15 (Fig. 9), z. B. eine einfache .RC-Parallelschaltung, die in Serie mit dem Verbindungsstromkreis zwischen der Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Transformators 13 und dem Leiter 10 liegt. Dieses Auto-

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Polarisationsnetzwerk ist an sich für andere Zwecke lungen derart kombiniert sind. Insbesondere aus

bekannt, und seine Wirkungsweise braucht hier nicht diesem Grunde wurde zusätzlich die Grundanordnmig

näher erläutert zu werden. Die dadurch erzeugte entwickelt, die in Fig. 12 dargestellt ist und zur

Gleichspannungskomponente ist bei der erfindungs- Durchführung verschiedener logischer Operationen

gemäßen Anordnung proportional zur mittleren 5 nach den. Schaltbildern: voii Fig. 13 bis 16 wsiter-

Stromstärke, die in den Verbindungsstromkreisen auf- entwickelt wurde. Außerdem kann, die Anordnung von

tritt, so daß eine bessere Sicherheit gegen die Über- Fig. 12 auch vorteilhaft zur Verbindung zwischen

spannungen und ein sehr großer Schutzbereich gegen zwei Fortschalteketten. verwendet werden, damit das

Schwankungen der Speisespannungen und der Tem- Eingangssignal der zweiten Kette in allen Fällen die

peratur der Dioden 8 erreicht wird. io gleiche Darstellung besitzt wie das Ausgangssignal

Zum Ablesen der Information und ganz allgemein der ersten Kette (was bei den Fortschalteketten nach für eine Verzweigung kann gemäß Fig. 10 vorteil- Fig. 4 und den folgenden Figuren, nicht erfüllt ist), hafterweise in den Verbkidungsstromkreis zwischen Übrigens kann die Anordnung von Fig. 12 auch am zwei Kernen V und VI einer Fortschaltekette die Ein- Ende einer Übertragungskette nadh. Art von Fig. 1 gabewicklung 16 eines zusätzlichen Kerns IX einge- 15 verwendet werden, wobei dann der Kern V von Fig. 12 fügt werden, welcher somit systematisch zur gleichen mit einer besonderen Rückstellwicklung versehen ist. Zeit wie der Kern VI gesteuert wird. Zwischen dem Der Kern V ist der letzte Kern einer Fortschaltezusätzlichen Kern IX und einem weiteren Kern VIII kette. Die dort vorübergehend eingeschriebene Inforwird ferner ein Verbindungsstromkreis hergestellt, mation soll auf den Kern X am Anfang der folgenden welcher in Serie den Widerstand 19, die Eingangs- 20 Fortschailtekette über einen Kern VI übertragen werwicklung 26 des Kerns VIII, den Gleichrichter 18 und den, der z. B. während der Phase (1) beschrieben und die Lesewicklung 25 des Kerns IX enthält. Dieser während der Phase (3) abgelesen wird. Der Verbin-Verzweigungsstromkreis wird durch eine Spannung dungsstromkreis zwischen den Kernen V und VI entgesteuert, die gegenphasig zu der Steuerspannung des spricht der zuvor beschriebenen Art mit der Aus-Verbindungsstromkreises zwischen den Kernen V 25 nähme, daß die Anschlüsse der Wicklung 6 des und VI ist, so daß das gewünschte Ergebnis erzielt Kerns VI gekreuzt dargestellt sind, und zwar für wird. einen später zu erläuternden Zweck. Der Verbin-

Um nun bestimmte logische Operationen mit der in dungsstromkreis zwischen den Kernen VI und X ist einer solchen Kette fortgesdhalteten Information und ebenfalls von gleicher Art, jedo>dh enthält er ferner einer von anderer Stelle her kommenden Information 30 einen Parallelzweig, in welchem ein Element XI mit durchführen zu können, kann, wie in Fig. 11 ange- einem Magnetkern mit gleichfalls rechteckiger Hystedeutet ist, der zusätzliche Kern IX mit einer weiteren resisschleife zwischen dem einen Ende der Wicklung 5 Wicklung 35 versehen werden, über welche die Span- des Kerns VI und dem nicht mit der Wicklung 5 vernung einer weiteren Veränderlichen gleichzeitig mit bundenen Pol der Phase (3) angeschlossen ist, so daß der auf die Wicklung 16 des gleichen· Kerns IX ge- 35 der Wicklung 5 eine reine Wechselkomponente zulangendenSpannung der ersten Veränderlichen ge- geführt wird. Diese Komponente besteht in der Wickgeben wird. Entsprechend den jeweiligen Wicklungs- lung 5 nur während' einer Eingabeperiode· für den sinnen der Wicklungen 16 und 35 auf dem Kern IX Kern VI. Während einer Ableseperiode des Kerns VI wird unter der Annahme gleicher Stromstärken offen- wird ihr in der Wicklung5 der gleichgerichtete Strom sichtlich auf dem Kern IX das Ergebnis einer logi- 40 überlagert, welcher dann in dem Verbindungsstromschen Operation erhalten, welches anschließend von kreis zwischen den Kernen VI und X fließt. Dies bedem Kern VIII abgenommen wird. Diese logische ruht auf dem Vorhandensein der Diode 8 in diesem Operation kann entweder die Operation »Oder« sein Verbindungsstromkreis.

(wobei die beiden Wicklungen in der gleichen Rieh- Während einer Eingabeperiode des Kerns VI ortung wirken und der Kern IX seinen Zustand für eine 45 zeugt die Wechselkomponente in der Wicklung 6 des bestimmte Bedingung der einen und/oder der anderen Kerns VI und dem Verbindungsstromkreis zwischen Veränderlichen ändert) oder eine Negation der einen den Kernen V und VI eine elektromotorische Kraft, Veränderlichen durch die andere (wobei die eine der die so groß ist, daß der von ihr erzeugte Strom in der Wicklungen 16 bzw. 35 auf dem Kern IX einen be- Wicklung 6 in der Lage ist; den Kern· VI von seinem stimmten Wicklungssinn besitzt, während die andere 50 Ruhemagnetisierungszustand in den anderen Magnetifür den gleichen Zustand der beiden. Variablen den sierungszustand umzukippen, da die Polung der entgegengesetzten Wicklungssinn hat). Diode8 indem Verbindungsstromkreis zwischen den

Es ist offensichtlich, daß die Verzweigungen und Kernen V und VI dann dieser Wirkung entspricht. Je

Operationen nach Fig. 10 und 11 unverändert bleiben, nach dem Zustand des Kerns V kann die Spannung

wenn eine Fortschaltekette verwendet wird, bei 55 mit der Phase (1) in dam Verbindungsstromkreis

welcher eine systematische Rückstellung der Kerne einen Eingabestrom erzeugen, dessen Wirkung ent-

durch besondere Ströme erfolgt. gegengesetzt zu derjenigen des Stromes ist, welcher

Logische Operationen können jedoch auch nach von der Phase (3) in der Wicklung 6 des Kerns VI

einem von anderer Stelle her bekannten Verfahren induziert wird. Damit dies richtig erfolgt, ist es

durchgeführt werden, indem "die Lesewickhmgen von ⁶° natürlich erforderlich, daß der von der Phase (3) in

mehreren Kernen, an deren Eingabewicklungen ge- der Wicklung 6 erzeugte Strom begrenzt ist. Diese

trenn'a Verbindungsstromkreise enden, in bestimmten Begrenzung läßt sich durch eine geeignete Bemessung

Korn! inationen in Serie und/oder parallel geschaltet des Kerns XI automatisch erreichen,

werd; i, um einen Empfangskern zu beeinflussen, Im einzelnen läßt sich düe Wirkungsweise folgende r-

welch.r dann ein Signal empfängt, welches dem 65 maßen; erläutern: Es sei angenommen, daß während

Resultat dieser Kombination entspricht. Bei dem er- der Eingabeperiode des Kerns VI «in von der Span-

findungsgemäßen Verbindungsstromkreis zwischen nung (1) in dem Verbindungsstromkreis zwischen V

den Kernen treten jedoch bestimmte Schwierigkeiten und VI erzeugter Strom die Binärziffer 1 darstellt,

bei der Steuerung auf, insbesonder; bei der Zu- während kein Strom oder nur ein sehr geringer Strom

standsänderun^ von Kernen, deren Ausgangswick- 70 die Binärziffer 0 bedeutet. Der Anfangszustand des

Kerns VI, in welchen er nach jedem Ablesen gebracht wird, falls er nicht schon zuvor in diesem Zustand war, ist durch die Ziffer 0 gekennzeichnet, wobei der entsprechende Magnetzustand mit A₀ bezeichnet sein soll. Der Kern XI befindet sich in einem magnetischen Anfangszustand B₀ von gleicher Art wie A₀.

Es sei eine Eingabeperiode für den Kern VI angenommen, bei welcher der 'durch, den· Zustand des Kerns V bedingte Strom stark ist (Ziffer 1), wobei dieser Strom dann dem Strom entgegenwirkt, der von der Spannung (3) in der Wicklung 6 des Kerns VI erzeugt wird. Der Kern VI bleibt daher im Zustand A₀, -.während der Kern XI in den Zustand. B₁ umklappt. Während der folgenden Phase der Spannung (3) bleibt der Kern VI im Zustand' A₀, und der Kern XI geht in den Zustand B₀ über. Der gleichgerichtete Strom, welcher zur Wicklung 5 des Kerns X gelangt, läßt diesen Kern X aus dem Zustand A₀ in den Zustand A₁ umklappen, da diese Komponente eine große Stärke besitzt, weil im Zustand.^ des Kerns VT die Impedanz der Wicklung 5 auf diesem Kern nur gering ist.

Es soll nun eine Einschreibperiode des Kerns VI betrachtet werden, in welcher der durch den Zustand des Kerns V bedingte Strom gering ist (Ziffer 0). Dann setzt dieser Strom dem von der Spannung (3) in der Wicklung 6 des Kerns VI erzeugten Strom keine nennenswerte Wirkung entgegen. Der Kern VI geht in den Zustand A₁ über, während der Kern XI im Zustand B₀ bleibt (da sein Koerzitivstrom größer als derjenige des Kerns VI gewählt wird). Während der folgenden Lesephase der Spannung (3) kippt der Kern VI nadh A₀, und der Kern XI bleibt im Zustand B₀. Die von der Wicklung 5 des Kerns VI gebildete Impedanz ist dann hoch, und der Strom, welcher dem Kern X über den Verbindungsstromkreis zwischen den Kernen VI und X zugeführt wird, ist zu gering, um diesen Kern X umklappen zu lassen, so daß dieser im Zustand A₀ bleibt.

Es ist offensichtlich, daß das Umklappen des Kerns VI durch einen Strom bewirkt wird, der von der Spannungsquelle (3) geliefert wird, und dessen Wirkung durch den von der Spannung (1) erzeugten und durch den Zustand des Kerns V bedingten Strom entweder aufgehoben' wird, oder nicht. Das Umklappen wiird also dann in allen Fällen erhalten, in welchen der durch den Kern V bedingte Strom gering ist. Dies ergibt eine größere Sicherheit als bei der umgekehrten Anordnung, bei welcher der KernVI allein durch den dann starken Strom umklappen muß, der in dem Verbindungsstromkreis entsprechend dem Zustand des Kerns V fließt (wobei natürlich in diesem Fall für diesen Kern die umgekehrte Definition getroffen werden muß). Dies heißt mit anderen Worten, daß durch den Kern XI eine Verstärkerwirkung der Steuerung erreicht wird, die direkt an jede Anzahl von gemeinsam zu steuernden Kernen angepaßt werden kann.

Es können mit einer derartigen Verbindungsstromkreisanordnung mit gegenwirkender Spannung direkt und sicher fast alle logischen Operationen der betrachteten Art realisiert werden.

Alle logischen Operationen können auf die Disjunktion, die Konjunktion und die Kombinationen von solchen einfachen Operationen zurückgeführt werden. Es genügt daher, in Fig. 13 bis 16 nur einige von diesen zu betrachten.

Die Schaltung von Fig. 13 ist eine »Oder«-Schaltung, welche eine logische Addition von zwei Veränderlichen durchführt und direkt auf jede gewünschte Anzahl von Veränderlichen erweitert werden kann. Die Wicklungen! S der Kerne VI und VII sind miteinander parallel geschaltet, während die Eingabekreise dieser Kerne getrennt sind. Wenn also einer dieser Kerne im Zustand A₀ bleibt, wobei dann seine Eingangsvariable die Ziffer 1 angibt, geht der Kern XI in den Zustand B₁ über, und beim Ablesen wird der Strom zu dem Kern, welcher das Ergebnis speichert, groß, was die Ziffer 1 bedeutet. Wenn dagegen die

ίο beiden Kerne VI und VII während einer Eingabeperiode in den Zustand A₁ umklappen, ist in der folgenden Leseperiode der Strom gering, wodtach die Ziffer 0 dargestellt wird. Man hat also· das Ergebnis der logischen Operation »Oder«, d.h. χ + y, wenn eine der Variablen mit χ und die andere mit y bezeichnet wird.

Die Schaltung von Fig. 14 arbeitet als »Und«- Sohaltung, welche das logische Produkt von zwei Veränderlichen bildet. Sie kann ohne weiteres auf jede

ao größere Anzahl von Veränderlichen erweitert werden. Die Wicklungen 5 der Kerne VI und VII liegen in Serie in dem Verbindungsstromkreis zu dem Kern, welcher das Ergebnis speichert. Wenn beim Einschreiben einer der Kerne im Zustand A₀ bleibt und der andere in den Zustand A₁ umklappt, ist beim Ablesen der Strom gering, wodurch die Ziffer 0 dargestellt wird. Wenn dagegen die beiden Kerne im Zustand A₀ bleiben (Ziffer 1), wird beim Lesen der Strom in dem Verbindungsstromkreis zum Ergebniskern groß sein, wodurch die Ziffer 1 dargestellt wird. Wenn beim Einschreiben die beiden Eingangssignale die Ziffer 0 bedeuten, klappen die beiden. Kerne unvollständig um, jedoch gewährleisten: sie beim Ablesen zusammen die Strombegrenzung in dem Ergebnisstromkreis. Man hat also das logische Produkt χ · y.

In Fig. 15 ist eine Schaltung dargestellt, welche eine Disjunktion von Konjunktionen ergibt: Es sei angenommen, daß der Kern XII z. B. das Signal der Veränderlichen χ und der Kern XIII das Signal der Veränderlichen y empfangen, während der Kern XIV das Signal y und der Kern XV das Signal χ erhalten. Das Ergebnissignal ist dann χ ·γ-\-x · y, was in bekannter Weise das Ergebnis der Operation »Ausschließliches Oder« (Addition modulo 2) bedeutet. Das Schaltbild .von Fig. 16 zeigt den umgekehrten Fall einer Konjunktion von zwei Disjunktionen. Wenn z. B. der Kern XIII das Signal ~x und der Kern XII das Signal y empfängt, während der Kern XIV das Signal χ und der Kern XV das -Signal y erhalten, lautet das Ergebnis (x + y) · (x + y).

Ausgehend von diesen Beispielen, ergeben sich alle anderen logischen Operationen von selbst.

Claims (21)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung mit sättigbaren Magnetkernen mit rechteckiger Hysteresissrihleife zur Fortschaltung wenigstens eines serienmäßig dargestellten Binärcodes unter vorübergehender Speicherung der Ziffern des Codes auf ebensoviel in Kaskade geschalteten Kernen und fortlaufender, gleichzeitiger Übertragung der vorübergehend gespeicherten Werte entlang der Kaskade, wobei jeder Kern wenigstens eine Eingabe wicklung und eine Ausgabewicklung besitzt und. unter der Wirkung der durch diese Wicklungen fließenden Ströme von einem Magnetisierungszustand in den anderen und umgekehrt umklappen kann, dadurch

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gekennzeichnet, daß jeder Verbindungsstromkreis dieser Schaltungsanordnung in Serie zwischen zwei Klemmen, an welche eine Wechselspannung gelegt wird, wenigstens eine Ausgabewicklüng eines Kerns und eine Eingabewicklung eines an-■deren Kerns und ein Gleichrichtarelemeot enthält, welches wenigstens für den Empfängerkern nur den Strom wirksam werden läßt, der von der einen Polarität der Wechselspannung erzeugt wird und durch den Magnetisierungszustand des die Ausgabewicklung tragenden Kerns bedingt ist, daß diese Elemente in jedem Verbindungsstromkreis im gleichen Sinne eingeschaltet sind und die Phasen der Spannung regelmäßig von einem Verbindungsstromkreis zum nächsten umgekehrt werden und daß ferner jede Eingabewicklung eine kleinere Anzahl von Windungen als jede Ausgabewicklung auf jedem der Kerne besitzt.

2. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amperewindungen der Eingabe- und der Ausgabewicklungen an den Magnetkernen entgegengesetzten· Wirkungssinn besitzen.

3. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Amperewindungen der Ausgabewicklungen ausreichen, um die Rückstellung aller Kerne zu gewährleisten, welche durch die vorhergehende Wirkung der Amperewindungen der Eingabewicklung in einen vorbestimmten Magnetisierungszustand gebracht worden sind, und daß jeder Magnetkern der Schaltungsanordnung unter der Wirkung der einen oder der anderen dieser Amperewindungen frei- in der einen oder anderen Richtung umklappen kann.

4. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Amperewindungen, der Ausgabewicklungen nicht ausreichen, um die Rückstellung aller Kerne zu gewährleisten, welche durch die vorhergehende Wirkung der Amperewindungen der Eingabewicklungen in einen vorbestimmten Magnetisierungszu'Stand gebracht worden sind, und daß jeder Kern der Schaltungsanordnung mit einer zusätzlichen Rückstellwicklung versehen ist, die in jedem Intervall zwischen zwei aktiven Eingabe- bzw. Ausgabephasen der Spannungen in den Verbindungsstromkreisen der betreffenden Kerne mit einem Rückstellstrom gespeist wird.

5. Schaltungsanordnung gemäß Ansprudh 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Amperewindungen der Ausgabewicklungen ausreichend sind, um die Rückstellung aller Kerne zu gewährleisten, welche zuvor durch die Wirkung der Amperewindungen der Eingabewicklungen in einen vorbestimmten Magnetisierungszustand gebracht worden sind, und daß jeder Magnetkern der Schaltungsanordnung mit einer zusätzlichen Rückstellwicklung versehen ist, die mit einem Strom gespeist wird, welcher der Wirkung der Amperewindungen der Ausgabewicklung während aller aktiven Ausgabephasen entgegenwirkt, jedoch die Rückstellung der Kerne in allen Intervallen zwischen den aktiven Eingabe- und Ausgabephasen ermöglicht.

6. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisung aufeinanderfolgender Verbindungsstromkreise mit abwechselnden Phasen in der Schaltungsanordnung von der gleichen Wechselstromquelle aus gewährleistet wird, deren Spannung durch abwechselnde Verbindung der Polklemmen dieser Spannungsquelle mit den Spannungsklemmen der Verbindungsstromkreise verteilt wird.

7. Schaltungsanordnung gemäß Ansprach 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung über einen Transformator angelegt wird, dessen Sekundärwicklung einen Mittelabgriff besitzt, mit welchenx die gleiche Klemme aller Verbindungsstromkreise verbunden ist, während die anderen Klemmen· der Verbindungsstromkreise abwechselnd mit den Enden dieser Sekundärwicklung mit Mittelabgriff verbunden sind.

8. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Serienwiderstand in jeden Verbindungsstromkreis zwischen den Kernen eingefügt ist.

9. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gegenbatterie in Serie mit jedem Verbindungsstromkreis zwischen den Kernen geschaltet ist.

10. Schaltungsanordnung gemäß den Ansprüchen 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenbatterie für eine Anzahl von Kernen gemeinsam vorgesehen und in die zum Mittelabgriff der Sekundärwicklung des Speisetransformators führende Leitung gelegt ist.

11. Schaltungsanordnung gemäß Ansprudh 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Autopolarisationsnetzwerk für eine Anzahl von Kernen vorgesehen und in die zum Mittelaogriff der Sekundärwicklung des Speisetransformators führende Leitung eingeschaltet ist.

12. Vorrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Autopolarisationsnetzwerk eine .RC-Parallelsdhaltung enthält.

13. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amperewindungen der Ausgabe- und Eingabewicklung den gleichen Wirkungssinn auf den Kernen besitzen und daß in den Eingabephasen der Magnetkerne zusätzliche Amperewindungen· mit entgegengesetztem Wirkungssinn in jedem Verbindungsstromkreis eingefügt sind.

14. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Amperewindungen· durch eine zusätzliche Wicklung auf jedem Magnetkern· erzeugt werden, welche durch die gleiche Eingabephase der Speisespannung für diesen Kern gespeist wird.

15. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Ampepewindungen dadurch erzeugt werden, daß über jeden betreffenden Kern die Ausgabespannung dieses Kerns mit entgegengesetzter Phase zur eigentlichen Ausgabephase auf induktivem Weg eingeführt wird, indem ein Nebenschluß vorgesehen ist, "welcher die Wechselspannung zu der Ausgabewicklung dieses Kerns gelangen läßt.

16. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 15, dadurch¹ gekennzeichnet, daß der Nebenschluß eine Wicklung eines sättigbaren Magnetkerns enthält, der von gleicher Art wie alle übrigen Kerne der Schaltungsanordnung ist.

17. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Eingabewicklungen von verschiedenen Magnetkernen in wenigstens einem Verbindungsstromkreis dieser Schaltungsanordnung in Serie geschaltet sind.

18. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Kern

•dieser beiden verschiedenen Kerne mit einer weiteren Eingabewicklung versehen ist, welche in einem getrennten Verbindungsstromkreis liegt und gleichphasig mit der eigentlichen Eingabewicklung dieses Kerns gespeist wird.

19. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ausgabewicklungen von getrennten Magnetkernen in Serie und/oder parallel in einen gemeinsamen Verbindungsstromkreis geschaltet sind, welcher zu wenigstens einem Empfangskern für das Ergebnis dieser Kombination führt.

20. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabe- und Eingabewickluingen dieser Kerne den gleichen Wirkungssinn besitzen und daß an den Klemmen der Kombination der Ausgabewicklungen dieser getrennten Kerne ein Stromkreis vorgesehen ist, welcher den Wechselstrom durchläßt.

21. Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromkreis, welcher den Wechselstrom durchläßt, aus wenigstens einer Wicklung eines sättigbaren Magnetkerns mit rechteckiger HysteresisscHeife besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© SiOS 677/155 W.