DE1081698B - Anordnung zum schrittweisen Verschieben von Informationen oder Informationsgruppen in einer Kette - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Das Hauptpatent bezieht sich auf eine Anordnung zum schrittweisen Verschieben von Informationen oder Informationsgruppen in einer Kette mit hintereinandergeschalteten Gliedern, in welcher jedes Kettenglied aus zwei parallelen Stromzweigen besteht, von denen der eine einen Zweipol enthält, der einen von zwei möglichen Widerstandszuständen aufweist und hinsichtlich seines jeweiligen Widerstandszustandes von der Vorgeschichte des einzelnen Kettengliedes abhängig ist, während der andere parallele Stromzweig einen Ladegleichrichter und einen Kondensator enthält, der einen Entladestromkreis zum nächstfolgenden Glied aufweist. Dieses Bauelement mit zwei möglichen Widerstandszuständen ist hierbei vorzugsweise ein Magnetkern mit Rechteck-Hystereseschleife, welcher mit nur einer Wicklung versehen ist.

Durch die vorliegende Erfindung wird eine wesentliche Verbesserung erreicht, indem man mit der Einführung einer Gleichstrom-Vormagnetisierung eine Verringerung der Koerzitivkraft der Magnetkerne bewirkt. Durch diese Maßnahme können Magnetkerne relativ hoher Koerzitivkraft verwendet werden, wie z. B. Ferrite mit Rechteck-Hystereseschleife. Außerdem ergibt sich durch die Vormagnetisierung ein verringerter Energieaufwand für den Transport einer Information von Kettenglied zu Kettenglied und damit die Möglichkeit der Verwendung von Impulsgeneratoren, welche mit Transistoren bestückt sind und mit verhältnismäßig geringen Betriebsspannungen auskommen.

Im Interesse einer möglichst kleinen räumlichen Ausgestaltung von im Hauptpatent beschriebenen Magnetketten erscheint die Verwendung von Ferritkernen, und zwar ebenfalls mit Rechteck-Hysterese wünschenswert. Diese Ferritmaterialien weisen gegenüber den bisher für den gleichen Zweck verwendeten metallischen Legierungen bei wesentlich kleineren Abmessungen eine höhere Koerzitivkraft auf. Diese verhältnismäßig hohe Koerzitivkraft steht jedoch günstigen Übertragungseigenschaften entgegen. Daher hat sie allgemein eine Erhöhung des Aufwandes bei den die Ketten bzw. Schieberegister triggernden Impulsgeneratoren zur Folge. Aber gerade bei Verwendung dieser magnetischen Elemente ist eine Ausstattung der Impulsgeneratoren mit Transistoren äußerst wünschenswert; dies sowohl aus Gründen des geringen Raumbedarfs als auch insbesondere wegen der hohen Lebensdauer von Transistorschaltungen.

Die erfindungsgemäße Einführung einer Gleichstrom-Vormagnetisierung für ein Magnetketten-Register in ein Magnetkern-Register, wie es in dem Hauptpatent niedergelegt ist, wirkt sich als scheinbare Verringerung der Koerzitivkraft mit einer da-Anordnung
zum schrittweisen Verschieben

von Informationen
oder Informationsgruppen in einer Kette

Zusatz zum Patent 1 058 285

Anmelder:

Kienzle Apparate G.m.b.H.,
Villingen (Schwarzw.)

Gerhard Wolf, München-Solln,
ist als Erfinder genannt worden

mit verbundenen Einsparung von Energie zum Transport der Informationen aus.

Eine derartige Gleichstrom-Vormagnetisierung ist deshalb vorteilhaft, weil die Koerzitivkraft eines Magnetkernes nur bei der Ummagnetisierung in einer Richtung stört, nämlich dann, wenn die aus dem vorausgehenden Magnetkern stammende und in einem Kondensator zwischengespeicherte Information in den nachfolgenden Magnetkern übertragen werden soll. Demgegenüber ist der Vorgang der »Abfrage« eines Magnetkernes durch einen Schiebeimpuls mit Ausstoß der Information in Richtung zum nächsten Kern unkritisch. Es genügt daher eine dauernde Gleichstrom-Magnetisierung in einer Richtung, und zwar so, daß diese dem Vorgang der Übertragung der Information zum nächstfolgenden Kern in ihrer Wirkung gleichgerichtet ist. Es ist selbstverständlich, daß eine zu starke Gleichstrom-Vormagnetisierung zu einer Selbsterregung der Kette führen würde und daher vermieden werden muß.

Es ist anzuraten, etwa die Hälfte der vorhandenen Koerzitivkraft durch solch eine Gleichstrom-Vormagnetisierung zu kompensieren. Hierbei läßt sich ein außerordentlich stabiler Betrieb verwirklichen, das Nutz-Stör-Verhältnis verbessern und Schiebeimpulsleistung einsparen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt die in der Zeichnung dargestellte Anordnung. Diese stellt eine Zählkette mit 10 Gliedern in Zusammenarbeit mit einem Transistor-Impulsgenerator dar, wobei diese Anordnung beispielsweise als Zähleinrichtung oder programmsteuerndes Element. verwendet. . werden kann.

009 509/203

Die Kette setzt sich aus .den Magnetkernen 10 bis 19 zusammen, welche aus einem Material mit rechteckförmiger Hystereseschleif e bestehen. Diese Magnetkerne besitzen Wicklungen 20, 21., 22 bis 29 zum Zweck des Transports der Informationen von Kettenglied zu Kettenglied nach Art des Hauptpatents. Es sei angenommen, in dem Magnetkern IO sei eine Information gespeichert. Durch einen Impuls auf der Leitung 60 ergibt sich durch die induktive Gegenspannung an der Wicklung 20 eine Aufladung des Kondensators 30, welcher anschließend über den Widerstand 50 diese Information über die Wicklung 21 auf den folgenden Magnetkern 11 weiterleitet. Durch den Impuls auf der Leitung 60 wird gleichzeitig die Information in dem Magnetkern 10 gelöscht. Durch eine Serie von Impulsen auf der Impulsleitung 60 wird daher gemäß der Beschreibung im Hauptpatent eine Information schrittweise von Kettenglied zu Kettenglied verschoben.

Die in der Zeichnung dargestellte Magnetkette ist eine dekadische Zählkette, die sich aus zwei verschiedenen Arten von Magnetkernen mit Rechteck-Hystereseschleife zusammensetzt. Der dem Wert Null entsprechende Magnetkern 10 ist mit Rechteck-Hysteresematerial in Form eines größeren Ringkernes ausgeführt. Dieser Ringkern 10 trägt Wicklungen 20 und 120. Er befindet sich an der Stelle des Ringschlusses des dekadischen Registers und weist daher zwei gleiche Wicklungen auf, wobei die Wicklung 120 den Ringschluß des Registers vollzieht und eine an dieser Stelle benötigte galvanische Trennung der Kreise bewirkt.

Der Magnetkern 10 ist lediglich deswegen größer und aus anderem Material gewählt, weil seine doppelte Bewicklung einen größeren Wickelraum erfordert.

Die Magnetkerne 11, 12, 13 bis 19 hingegen sind kleiner in den Abmessungen und sollen aus Magnetmaterial ebenfalls mit Rechteck-Hysterese bestehen, jedoch eine gegenüber dem Kern 10 verhältnismäßig größere Koerzitivkraft aufweisen. Auf diese Magnetkerne 11 bis 19 läßt man die Gleichstrom-Vormagnetisierung zur Verringerung der Koerzitivkraft einwirken, wogegen der Magnetkern 10 des Registers von dieser Vormagnetisierung ausgenommen sein kann. Für die Vormagnetisierung ist eine Gleichstromquelle 110 vorgesehen. Der Hilfsstrom wird von Teil 113 der Quelle 110 über eine Leitung 116 durch die Wicklungen 29 bis 21 und von dort immer in Richtung des Pfeiles 109 über einen Widerstand 105 zur Quelle 110 zurückgeführt.

Dieser Hilfsstrom unterstützt die Informationsübertragung in den Kernen 11, 12 bis 19.

Zum besseren Verständnis der Wirkung dieses Stromes sei folgendes ausgeführt:

Unter Annahme einer Aufladung des Kondensators 31 durch Ausstoß einer Information aus dem Magnetkern 11 durch einen Schiebeimpuls auf der Impulsleitung 60 ergibt sich über den Widerstand 51 und die Wicklung 22 des Magnetkernes 12 ein Stromfluß, welcher den Magnetkern 12 durch Ummagnetisierung in eine Lage bringen soll, die der Einspeicherung einer Information in diesem Kern entspricht. Um im Magnetkern 12 diese Wirkung hervorzurufen, ist durch die Wicklung 22 bzw. durch den Widerstand 51 ein Mindeststrom notwendig, welcher durch die Koerzitivkraft des Magnetkernes 12, seine Eisenweglänge und seine Bewicklung gegeben ist. Unterschreitet die Aufladespannung des Kondensators 31 einen gewissen Mindestwert, welcher durch den die Koerzitivkraft überwindenden Strom in der Wicklung 22 und deren Vorwiderstand 51 gegeben ist, so wird im Magnetkern 12 keine Wirkung hervorgerufen. Daher geht der Wirkungsgrad der Übertragung sprungartig auf Null zurück. Der Aufladung des Kondensators 31 sind von Seiten der Auslegung der Magnetkreise und der Impulsstromquellen verhältnismäßig enge Grenzen gesetzt. Durch Einführung des zusätzlichen Hilfsgleichstromes durch die Wicklungen 21 bis 29 der Magnetkerne 11 bis 19 wird diese Mindestaufladespannung des Kondensators 31 wesentlich herabgesetzt, so daß auch bei einer leistungsmäßig geringeren Auslegung der Impulsquelle noch eine einwandfreie Informationsübertragung zustande kommt. Von besonderem Interesse ist hierbei jedoch auch die Wirkung dieser Vormagnetisierung auf das Nutz-Stör-Verhältnis des Registers. Die Wicklungen 20 bis 29 sind nicht nur mit dem Fluß des Rechteck-Hysteresematerials verkoppelt, vielmehr ergibt sich durch eingeschlossene Luftquerschnitte (Streuinduk-

ao tivitäten) bzw. reversible Anteile aus der Hysterese der Magnetkerne selbst eine Selbstinduktion, welche unabhängig von einer in dem Magnetkern beinhalteten Information zur Wirkung kommt. Diese unerwünschten Selbstinduktionen ergeben zusammen mit den Impulsen auf der Leitung 60 auch dann eine induktive Stör-EMK, wenn keine Information in dem Magnetkern gespeichert ist. Eine ähnliche Wirkung ruft auch der ohmsche Widerstand der Wicklungen 20 bis 29 hervor. Je größer die Stromstärke bzw. die Leistung des Schiebeimpuls-Generators gehalten wird, um so größer sind auch die durch die unerwünschten Selbstinduktionen auftretenden S tor spannungen. Gelingt es, durch Einführung der Gleichstrom-Vormagnetisierung den Leistungsbedarf für die Schiebeimpulse zu verringern, so ergibt sich hierdurch gleichzeitig eine Verringerung der Störamplituden im Verhältnis zu den Informationen entsprechenden Nutzamplituden. Diese Wirkung trägt wesentlich zur Erhöhung der Stabilität derartiger Register bei.

Die Richtung des Vormagnetisierungs-Hilfsstromes über den Widerstand 105 und die Wicklungen 21 bis 29 muß hierbei entgegengesetzt zum Verschiebestrom verlaufen. Dies ergibt sich dadurch, daß am Widerstand 105 eine niedrigere Spannung liegt als am Punktll7.

In weiterer Ausgestaltung vorliegender Anordnung wird daher der Punkt 117 der Magnetkette an einen Abgriff der Stromquelle 110 angeschlossen. Während der durch die Impulsquelle hervorgerufene (positive) Strom in der Impulsleitung 60 in der Zeichnung von links nach rechts verläuft, verläuft der Magnetisierungs-Hilfsstrom von rechts nach links, vom Punkt 117 über den Widerstand 105 zur Stromquelle 110 (Pfeil 109).

Als Quelle für die zur Informationsverschiebung in der Kette benötigten Impulse auf Leitung 60 dient im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Generator 101. Dieser Generator, ein Schiebeimpuls-Generator, weist einen Sperrschwinger mit Transistor und Magnetkern mit Rechteck-Hystereseschleife auf, welcher über seine Ausgangswicklung einen Leistungstransistor 102 steuert. Die Gleichstromquelle 110 versorgt mit ihrem Teil 111 den Generator 101 mit Betriebsstrom. Dieser Generator 101 kann entweder über eine Klemme 103 mit positiven oder über eine zweite Klemme 104 mit negativen Impulsen getriggert werden und ist so beschaffen, daß jeder Triggerimpuls über eine der Klemmen 103 oder 104 die Abgabe eines Verschiebeimpulses über den Leistungstransistor 102 an die Impulsleitung 60 auslöst.

In der Impulsleitung 60 ist zwischen der ersten Wicklung 20 und dem Generator 101 eine 2?C-Kombination 106 vorgesehen, um Störeffekte auf den Generator 101 zu vermeiden. Das i?C-Glied 106 besteht aus einem Kondensator 107 und einem Widerstand 108 und erfüllt folgende Aufgaben: Der Stromkreis über die Wicklungen 20 bis 29 hat einen vorwiegend induktiven Charakter. Die Selbstinduktionen setzen sich zusammen aus den Anteilen der Rechteck-Hystereseschleife und den reversiblen Anteilen bzw. den Luftinduktionen der Wicklungen. Betrachtet man den Stromverlauf des Schiebeimpulses 61 auf der Leitung 60, so findet man einen nahezu dreieckförmigen Stromverlauf. Bei der Übertragung einer Information infolge eines Schiebeimpulses verschwinden außerdem gegen Ende des Schiebeimpulses die induktiven Gegenspannungen aus der Rechteck-Hystereseschleife infolge der vorübergehenden Sättigung aller Magnetkerne in negativer Richtung. Hierdurch vermindert sich die Gegenspannung zwischen dem Eingang der Kette an der Leitung 60 und dem Ausgang 117, was einen noch steileren Stromanstieg zur Folge hat. Dem wirkt aber die Aufladung des Kondensators 107 entgegen. Der Kondensator 107 ist zu Beginn des Schiebeimpulses in entladenem Zustand. Durch den Stromfluß auf der Leitung 60 während des Schiebeimpulses bildet sich eine Aufladung des Kondensators 107 aus, welche dem ansteigenden Stromfluß mehr und mehr entgegenwirkt. Die Spannung an der Eingangsleitung 60 der Kette wird daher um den Spannungs- abfall am Kondensator 107 vermindert. Hierdurch werden zunächst die Stromspitzen, welche eine Überlastung des Transistors 102 bewirken könnten, abgefangen. Gleichzeitig sorgt diese i?C-Kombination 106 dafür, daß die Emitter-Kollektor-Spannung während der Öffnungsdauer des Transistors 102 klein bleibt, der Transistor 102 also in »Kniespannung« arbeitet. Es wird also schon während der Öffnungszeit sowohl eine strom- als auch eine spannungsmäßige Entlastung des Transistors 102 erreicht.

Eine weitere Gefährdung des Transistors 102 kann durch die Abschaltspannung der Magnetkette — verursacht durch die reversiblen Anteile und Luftinduktionen der Wicklungen im Augenblick der Schiebeimpulsrückflanke — hervorgerufen werden. Dadurch, daß bereits die Stromspitze, welche nach Sättigung der Magnetkerne 10 bis 19 auf der Leitung 60 auftritt, verringert wurde, wird eine Reduktion der Abschalt-Spitzenspannung herbeigeführt. Außerdem ist im Augenblick des Abschaltens der Kondensator 107 auf seinen höchsten Wert aufgeladen, und zwar mit einer Polarität, welche der Abschalt-EMK der Spulen entgegenwirkt.

Während der Öffnungszeit des Transistors 102 wird dieser durch die Wirkung der i?C-Kombination in Kniespannung gehalten und gefährliche Stromspitzen abgefangen. Im Augenblick der Sperrung des Transistors 102 — also beim Auftreten der Schiebeimpulsrückflanke — wirkt die Aufladung des Kondensators 107 den induktiven Abschaltspitzen der Wicklungen 20 bis 29 entgegen und vermeidet so störende Rückwirkungen auf den Generator 101.

Der Widerstand 108 hat die Aufgabe, den Kondensator 107 in den Impulspausen zu entladen. Die Abklingzeit muß dabei so gewählt sein, daß der Kondensator 107 zwischen zwei Zählschritten mit Sicherheit nahezu völlig entladen wird. Desgleichen erhöht die Aufladung des Kondensators 107 die Abschaltgeschwindigkeit des Leistungstransistors 102. Dies erfolgt, indem die Wirkung der den Impulsstrom auch nach der erfolgten Abschaltung des Transistors 102 aufrechterhaltenden Selbstinduktionen der Wicklungen 20 bis 29 durch die Gegenspannung des Kondensators 107 kompensiert wird. Der Kondensator bewirkt also außer einer spannungsmäßigen Entlastung des Transistors 102 eine geringere Abschaltzeit für die Verschiebeimpulse, wodurch der Wirkungsgrad der Kette noch weiter gesteigert wird.

Eine Löschung des in dem Register bestehenden magnetischen Zustandes kann durch einen verhältnismäßig langen Stromstoß über die Impulsleitung 60 erfolgen. Dieser Impuls muß um ein Mehrfaches langer als der Schiebeimpuls sein. Das läßt sich beispielsweise durch Einblendung eines Steuersignals über eine Klemme 115 am Emitter des Transistors 102 bewirken. Die Länge des Löschimpulses ist nicht begrenzt, so daß auch eine reine Gleichstromlöschung Anwendung finden kann.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Schaltung zur Verbesserung der Arbeitsweise einer Anordnung zum schrittweisen Verschieben von Informationen oder Informationsgruppen in einer Kette, Zusatz zu Patent 1 058 285, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer Gleichstromquelle (110) je einer Wicklung jedes Magnetkerns (10 bis 19) ein Vormagnetisierungsstrom in der Weise zugeführt wird, daß dieser Strom den magnetischen Fluß der Kerne (10 bis 19) in einer Richtung beeinflußt, die der durch den Schiebeimpuls erzielten entgegengesetzt ist.

2. Schaltung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromquelle (110) mit den Schiebewicklungen (20 bis 29) der Kette verbunden ist.

3. Schaltung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vormagnetisierungsstrom so gewählt ist, daß er einen vorbestimmten Teil der Koerzitivkraft des Magnetmaterials in einer Richtung aufhebt.

4. Schaltung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer dekadischen Kette der dem Wert Null entsprechende Magnetkern (10) keinen Vormagnetisierungsstrom erhält.

5. Schaltung nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Anordnung eines RC-Gliedes (106), das in die Impulsleitung (60) derart eingeschaltet ist, daß sich an einem Kondensator (107) eine Aufladung ergibt, welche Störeffekte kompensiert und damit von der Impulsquelle (101) fernhält.

6. Schaltung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Löschung der Kette durch einen langen Impuls auf der Schiebeimpulsleitung (60) durchführbar ist.

7. Schaltung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Transistor-Generator (101) als Schiebeimpuls-Generator vorgesehen ist.

8. Schaltung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Löschung der Kette durch Eingabe eines besonderen Steuersignals im Emitterkreis eines Leistungstransistors (102) des Generators (101) vorgenommen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© OM 5W/203 5.60