DE1264508B - Magnetisches Schieberegister - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

GlIc

Deutsche Kl.: 21 al-37/64

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

H40799IXc/21al
28. Oktober 1960
28. März 1968

Die Erfindung betrifft ein magnetisches Schieberegister, das mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes versehen ist, um einen ersten Bereich eines magnetischen Mediums, das anfänglich in einer Richtung magnetisiert ist, in entgegengesetzter S Richtung umzumagnetisieren, und das eine weitere Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes aufweist, um in einem bestimmten Abstand von einer Grenze des ersten Bereiches einen zweiten Bereich des magnetischen Mediums in einer Richtung umzumagnetisieren, die der Magnetisierungsrichtung des den zweiten Bereich unmittelbar umgebenden magnetischen Mediums entgegengesetzt ist.

In einem magnetischen Medium Bereiche verschiedener Magnetisierungsrichtungen zu erzeugen, ist bekannt. Die bekannten Vorrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß zur Ummagnetisierung dieser Bereiche, in denen ausschließlich stabile magnetische Zustände Verwendung finden, erhebliche Energien benötigt werden und daß außerdem die zur Ummagnetisierung benötigte Zeit relativ groß ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei der bekannten Vorrichtung als Speicherelemente Ferritkerne oder Ferritblöcke Anwendung finden, um die in sich geschlossenen magnetischen Pfade zu bilden, die bei der bekannten Vorrichtung benötigt werden. Die Anwendung von Ferritkernen und Ferritblöcken ist relativ kostspielig.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein magnetisches Schieberegister zu schaffen, bei dem die einzelnen magnetischen Zustände unter Aufwendung geringer Energien und in extrem kurzen Zeiten ummagnetisierbar sind. Außerdem sollen die einzelnen Speicherelemente nur geringe Kosten verursachen. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einem magnetischen Schieberegister der eingangs erwähnten Art die Abmessungen des zweiten Bereiches kleiner gewählt sind als die Abmessungen, die normalerweise notwendig sind, um darin die entgegengesetzte magnetische Richtung nach dem Abschalten des erzeugenden Magnetfeldes aufrechtzuerhalten, und daß außerdem der bestimmte Abstand zwischen den Grenzen des ersten und des zweiten Bereiches so klein gewählt ist, daß sich die Magnetisierungsrichtung des Mediums im Zwischenraum zwischen diesen Grenzen zwangläufig in Übereinstimmung mit der Magnetisierungsrichtung in benachbarten Teilen des Mediums umkehrt.

Im Gegensatz zu der bekannten Vorrichtung wird also bei dem erfindungsgemäßen Register ein stabiler magnetischer Bereich, nämlich der erste Bereich, mit Magnetisches Schieberegister

Anmelder:

Hughes Aircraft Company,

Culver City, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Phys. R. Kohler, Patentanwalt,
7000 Stuttgart, Hohentwielstr. 28

Als Erfinder benannt:
Kent Dastrup Broadbent,
San Pedro, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 2. November 1959
(850436)

Hilfe von unstabilen magnetischen Bereichen (den zweiten Bereichen) verschoben, wobei entgegen allen Erwartungen die unstabilen Bereiche so angeordnet werden, daß sie nicht die Grenze des stabilen magnetischen Bereiches berühren, sondern statt dessen von dem stabilen Bereich durch einen bestimmten Abstand getrennt sind. Dieser Abstand ist so klein, daß der Bereich zwischen den Grenzen des unstabilen Bereiches und des stabilen Bereiches ebenfalls magnetisch unstabil ist, was dazu führt, daß das magnetische Medium zwischen diesen Grenzen automatisch seine Magnetisierungsrichtung ändert und sie an die Magnetisierungsrichtung der angrenzenden Teile des magnetischen Mediums angleicht. Das hat die Hinzufügung eines stabilen Bereiches am einen Ende des stabilen magnetischen Bereiches und eine entsprechende Verminderung am anderen Ende dieses Bereiches zur Folge. Wegen des beschriebenen unstabilen Zwischenraumes zwischen dem stabilen Bereich und dem unstabilen Bereich wird der stabile magnetische Bereich nicht nur längs des magnetischen Mediums verschoben, sondern er springt tatsächlich von einer Stellung zur anderen. Hierdurch wird der große Vorteil einer erheblichen Steigerung der Arbeitsgeschwindigkeit der Vorrichtung erzielt.

Da weiterhin durch die Magnetisierungsvorrichtungen nicht der gesamte dem stabilen Bereich hinzuzufügende oder abzuziehende Abschnitt des magne-

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auf unbedingte wissenschaftliche Richtigkeit und Vollständigkeit. Der Vorteil der vorliegenden Erfindung hängt auch nicht von der richtigen Deutung der beobachteten Vorgänge und Vorteile ab.

In den F i g. 1 und 2 ist ein Streifen 10 aus einer dünnen Schicht oder einem dünnen FiLn eines magnetischen Materials dargestellt, der nur einen magnetischen Bereich aufweist, der sich längs des Materials erstreckt. Ein durch einen Leiter fließender

tischen Mediums ummagnetisiert zu werden braucht, sondern nur ein schmaler unstabiler Bereich, ist die Energie, die zum Verschieben des stabilen Bereiches erforderlich ist, sehr viel geringer als bei bekannten Vorrichtungen.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung ist
darin zu erblicken, daß eine kontinuierliche Elektrode längs der gesamten Ausdehnung des magnetischen Mediums angeordnet und periodisch mit den
Pulsen beaufschlagt werden kann, um den stabilen io Strom erzeugt ein elektromagnetisches Feld rund um magnetischen Bereich zu verschieben, weil die Teile den Leiter. Man kann daher einen antiparallelen Beder Elektrode, die von dem stabilen magnetischen reich 11 mit der Länge L innerhalb dieses Streifens Bereich weiter entfernt sind, lediglich unstabile Ma- 10 erzeugen, wenn man einen elektrischen Strom gnetisierungen erzeugen, die sofort verschwinden, durch einen geeignet angeordneten schichtförmigen wenn der Impuls beendet ist. Infolgedessen werden 15 Leiter 12 sendet, wie in F i g. 2 dargestellt ist. Die nur die Teile der Elektrode wirksam, die jeweils Richtung der Magnetisierungsstreifen 10 kann durch dem stabilen magnetischen Bereich benachbart sind. Steuerung der Stromrichtung durch den Leiter 12 Die Erfindung läßt sich nicht nur dazu verwenden, festgelegt werden.

Schieberegister oder Verzögerungselemente aufzu- Es ist bekannt, daß jedes magnetisierte Material

bauen, sondern auch für Einrichtungen zum Spei- 20 die Tendenz hat, sich zu entmagnetisieren. Diese entchern und Weiterverarbeiten von binären Infor- magnetisierende magnetostatische Energie ist, ganz mationen, die dann ebenfalls die obenerwähnten allgemein gesprochen, etwa umgekehrt proportional Vorteile eines geringen Energiebedarfs sowie hoher der Länge des magnetischen Bereiches L; je größer Schaltgeschwindigkeiten aufweisen. also die Länge L ist, desto niedriger ist diese ma-

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines 25 gnetostatische Energie bei konstanter Breite und Beispiels in Verbindung mit den Zeichnungen be- Dicke der Schicht. Wenn die Länge des magnetischen schrieben. Bereiches verringert wird, erhält man einen Zustand,

F i g. 1 zeigt einen einzelnen, dünnen Streifen aus in dem die magnetostatische Energie des Bereiches magnetischem Material; so groß wird, daß der Bereich unstabil wird und die

Fig. 2 zeigt einen einzelnen Streifen aus magne- 30 Magnetisierungseigenschaften verliert, die zu einem tischem Material, der auf einen elektrisch leitenden einzigen magnetischen Endzustand des Bereiches Streifen aufgelegt ist; führen. Durch die Selbstentmagnetisierung des anti-

Fig. 3, 4 und 5 zeigen einen dünnen Streifen aus parallelen Bereiches und durch die Einwirkung des magnetischem Material, der auf zwei leitende Schich- benachbarten Materials kann der antiparallele Beten aufgelegt ist; verschiedene Betriebszustände sind 35 reich 11 also entweder stabil oder unstabil in seiner in diesen Figuren eingezeichnet; Umgebung sein. Bei konstanter Dicke und Breite

kann, wenn L genügend lang ist, ein stabiler magnetischer Bereich entstehen, wenn Strom durch die leitende Schicht 12 fließt. Dieser Bereich wird auch

rechten Schnitt durch die Anordnung nach Fig. 6; 40 beim Abschalten des Erregerstromes durch die lei-F i g. 8 zeigt auseinandergezogen und vergrößert tende Schicht 12 aufrechterhalten bleiben. Verkleidie dünnen Schichten der magnetischen Anordnung nert man L, so erreicht man schließlich eine Länge, nach F i g. 6 und zeigt, in welcher Folge die Schich- bei der der Bereich nicht mehr stabil bleibt. Die ten aufgetragen werden; kritische Länge, bei der dieser Übergang erfolgt,

Fig. 9a bis 9j sind idealisierte vergrößerte senk- 45 wird im folgenden als »Umschlaglänge« bezeichnet, rechte Schnitte durch die magnetische Anordnung Unterhalb der Umschlaglänge wird der erzeugte nach den F i g. 6 bis 8 und erläutern die Wirkungs- magnetische Bereich wegen des Einflusses des beweise der Anordnung; nachbarten Materials und wegen der obenerwähnten Fig. 10 zeigt als Ausführungsform ein Schalt- entmagnetisierenden Wirkung wieder verschwinden, schema, in dem die Anordnung nach den F i g. 6 50 sobald der Strom in der leitenden Schicht 12 abgebis 8 verwendet werden kann, und schaltet wird. Die Umschlaglänge ist abhängig von Fig. 11 zeigt eine Tabelle, in der die Erregung den Abmessungen und dem gewählten magnetischen der verschiedenen Teile des Schaltschemas nach Material.

F i g. 10 zusammengestellt ist. Wenn beispielsweise die Dicke der magnetischen

Bei allen Beschreibungen der Wirkungsweise der 55 Schicht 8000A (Angström) beträgt, so beträgt die folgenden magnetischen Einrichtung ist zu beachten, Koerzitivkraft 1 Örsted, und die Remanenz B beträgt daß die Beschreibung der magnetischen Erscheinun- 7000 Gauß, die Umschlaglänge für ein typisches magen zum Zweck der besseren Erläuterung sehr ver- gnetisches Material beträgt dann annähernd 5 mm. einfacht wurde. Die gegebenen Erläuterungen er- Aus den obigen Ausführungen ist ersichtlich, daß

scheinen einleuchtend und qualitativ richtig. In Wirk- 60 die Möglichkeit besteht, die Länge des erzeugten malichkeit sind der Aufbau der magnetischen Bereiche gnetischen Bereiches so zu wählen, daß dieser Bereich und deren Wechselwirkungen miteinander bekannt- je nach Bedarf stabil oder unstabil wird. Diese Möglich sehr undurchsichtig, und einfache Erklärungen lichkeit erlaubt die Verwendung des Umschlagdieser Vorgänge können nicht eine vollständige effektes zum Übertragen oder Verschieben von Theorie dieser Vorgänge bei der erfindungsgemäßen 65 existierenden Bereichgrenzen. Einrichtung geben. Die im folgenden angegebene Die Übertragung von Bereichgrenzen ist in den

Theorie der Wirkungsweise ist lediglich zur Erklärung F i g. 3, 4 und 5 dargestellt. Eine magnetische Schicht der Vorgänge gegeben und erhebt keinen Anspruch 10 ist über zwei leitende Schichten 14 und 16 gelegt.

F i g. 6 zeigt teilweise ausgebrochen ein erfindungsgemäß aufgebautes Schieberegister;
Fig. 7 zeigt idealisiert einen vergrößerten senk-

Man nimmt an, daß ein antiparalleler magnetischer Bereich in dem Abschnitt 18 der magnetischen Schicht 10 vorher erzeugt wurde, und der elektrische Strom fließt nun durch die beiden leitenden Schichten 14 und 16 in einer Richtung, die eine antiparallele Magnetisierung der den Schichten 14 und 16 unmittelbar benachbarten Abschnitte 20 und 22 der magnetischen Schicht 10 erzeugt. Wenn die Länge der in Fig. 4 mit 20 und 22 bezeichneten antiparallelen Bereiche kleiner ist als die Umschlaglänge und wenn der Abstand 24 zwischen den Grenzen des stabilen Bereiches 18 und dem Bereich 20 kleiner als die Umschlaglänge ist, wird beim Abschalten des Erregerstromes die in F i g. 5 dargestellte Konfiguration eintreten. Der antiparallele Bereich 22 wird wegen der Einwirkung des benachbarten Materials und wegen des entmagnetisierenden Effektes verschwinden, sobald der Strom in der leitenden Schicht 16 abgeschaltet ist. Der stabile Bereich 18 wird sich jedoch ausdehnen und den antiparallelen Bezirk 20 einschließen. Diese Übertragung oder Verschiebung der Grenze des stabilen Bereiches 18 erfolgt deshalb, weil der Abschnitt 24, der kleiner als die Umschlaglänge ist, seine Magnetisierung zu irgendeiner Zeit während des Intervalls umkehren wird, währenddem der Strom durch die leitende Schicht 14 fließt. Wenn die Magnetisierung in dem Abschnitt 24 umgekehrt ist, schließt die Grenze des stabilen Bereiches tatsächlich die beiden Abschnitte 20 und 24 ein.

Untersuchungen über das magnetische Verhalten von auf eine Unterlage aufgetragenen ferromagnetischen Schichten sind schon durchgeführt worden. Eine derartige Untersuchung ist in dem Journal of Applied Physics, Bd. 26, August 1955, unter dem Titel »Preparation of Thin Magnetic Films and Their Properties« von M. S. Blois, Jr., auf den Seiten 975 bis 980 veröffentlicht.

Eine Anwendung der in den F i g. 1 bis 5 erläuterten Vorgänge zum Aufbau eines Schieberegisters ist in den F i g. 6 bis 8 dargestellt. In diesen Figuren sind Teile in verschiedenen Dimensionen herausgebrochen, so daß man die Einzelheiten der Erfindung klar ersehen kann.

Die Einrichtung nach den F i g. 6 bis 8 kann durch aufeinanderfolgendes Auftragen im Vakuum hergestellt werden, wobei jede der magnetischen, isolierenden und leitenden Schichten der F i g. 6 bis 8 in geeigneter Weise übereinander gelagert werden. Die magnetische Schicht kann aus einer Eisen-Nickel-Legierung mit hoher magnetischer Suszeptibilität bestehen und eine Dicke von etwa 6000 A aufweisen. Die leitenden Schichten können aus Aluminium bestehen und die isolierenden Schichten aus Siliziummonoxyd. Die Dicke der leitenden und isolierenden Schichten kann etwa 10 000 A betragen.

Die Dicke der magnetischen Schicht ist durch einen unteren Grenzwert bestimmt, bei dem ferromagnetische Eigenschaften nicht mehr auftreten. Eine obere Grenze der Schichtdicke ist durch das Auftreten von beträchtlichen Wirbelstromverlusten bei den verhältnismäßig hohen Frequenzen gegeben, die in Digitalrechnern verwendet werden.

Der Aufbau der einzelnen Elemente, die zusammen als ein Schieberegister wirken, ist in den F i g. 6 bis 8 dargestellt. Da der gesamte Aufbau aus dünnen Schichten zusammengesetzt ist, ist ein Träger oder eine Unterlage 30 erforderlich. Die Unterlage ist entsprechend den Gesichtspunkten ausgewählt, die Blois in dem vorerwähnten Artikel beleuchtet hat. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist eine geeignete Unterlage in einem im Handel erhältlichen weichen Glas gefunden worden, das das erforderliche isolierende Medium bildet. Es können jedoch auch andere isolierende Materialien verwendet werden, die höhere Temperaturen aushalten.

Auf der Unterlage 30 ist eine Anzahl von leitenden, isolierenden und magnetischen Schichten aufgetragen, die weiter unten im einzelnen beschrieben sind. Die Reihenfolge der leitenden Schichten ist nicht kritisch und kann ohne Beeinträchtigung der Funktion der Einrichtung geändert werden. Die erste aufgetragene Schicht ist eine leitende Schicht 32 von rechteckiger Form, die als Eingangselektrode dient und dazu verwendet wird, um einen stabilen, antiparallelen magnetischen Bereich in der magnetischen Schicht zu erzeugen. Da der erzeugte magnetische Bereich stabil sein muß, so muß die Breite der leitenden Schicht 32 größer sein als die kritische Umschlaglänge. Über die leitende Schicht 32 wird eine isolierende Schicht 34 aufgetragen. Die isolierende Schicht 34 muß eine solche Größe und Form haben, um den elektrischen Kontakt zwischen der leitenden Schicht 32 und den verschiedenen leitenden und magnetischen Schichten zu verhindern, die außerdem noch aufgetragen werden. Auf die isolierende Schicht 34 werden zwei Elektroden 36 und 38 aufgetragen, die durch eine isolierende Schicht 40 voneinander getrennt sind, deren Abmessungen einen elektrischen Kontakt zwischen beiden Elektroden 36 und 38 verhindern. Die Elektroden 36 und 38, die aus leitfähigem Material gebildet sind, enthalten mehrere parallele Elektrodenabschnitte 36 a ... 36 η und 38 a ... 38η (s. Fig. 7). Diese Elektrodenabschnitte verlaufen quer zu dem magnetischen Medium, das weiter unten beschrieben wird, und sind elektrisch zu einem ununterbrochenen, schlangenförmigen Leiter miteinander verbunden, so daß der Strom in benachbarten Elektrodenabschnitten in entgegengesetzten Richtungen fließt. Ein an die Elektrode 36 angelegter Strom fließt daher durch alle Elektrodenabschnitte 36 α ... 36 η, und ein an die Elektrode 38 angelegter Strom fließt durch alle Abschnitte 38a... 38n. Die Breite jeder dieser Elektrodenabschnitte ist kleiner als die kritische Umschlaglänge. Es ist außerdem erforderlich, daß der Abstand zwischen benachbarten parallelen Elektrodenabschnitten, wie z. B. 36 a und 38 a, auch kleiner als die kritische Umschlaglänge ist. Außerdem muß (s. F i g. 8) die Einleseelektrode, die leitende Schicht 32, wegen der in der Ausführungsform nach F i g. 6 bis 8 gewählten Elektrodenkonfiguration etwa viermal breiter sein als eine Fortpflanzungselektrode 36a bzw. 38 a. Jedoch können andere Ausführungsformen einen anderen Elektrodenaufbau besitzen und trotzdem nach dem gleichen erfinderischen Prinzip aufgebaut sein.

Über die Elektrode 38 ist eine Isolierschicht 42 aufgetragen, die den elektrischen Kontakt zwischen der Elektrode 38 und den darübergelegten leitenden magnetischen Schichten verhindert. Auf der Isolierschicht 42 ist eine magnetische Schicht 48 aufgetragen, die rechteckig ist und sich über die ganze Länge der Einrichtung erstreckt. Rund um die magnetische Schicht 48 liegt die Schleife einer Ausgangswicklung, die aus den leitenden Schichten 44 und 52 gebildet ist, von denen jede eine rechteckige Form hat, und die so aufgetragen ist, daß zwischen der unteren

Schicht 44 und der oberen Schicht 52 am einen Ende dieser Schichten ein elektrischer Kontakt besteht. Die leitenden Schichten 44 und 52 haben keinen Kontakt mit der magnetischen Schicht 48, und zwischen diesen sind mit Ausnahme an dem einen, gemeinsamen Ende isolierende Schichten angeordnet, nämlich eine isolierende Schicht 46 zwischen der leitenden Schicht 44 und der magnetischen Schicht 48 und eine isolierende Schicht 50 zwischen der magnetischen Schicht 48 und der leitenden Schicht 52.

Die Wirkungsweise des in den F i g. 6 bis 9 beschriebenen Schieberegisters wird mit Hilfe der Fig. 9a bis 9j erläutert. Die Fig. 9a bis 9j stellen schematische Querschnitte durch die Einrichtung nach den F i g. 6 bis 8 zu verschiedenen Zeiten während des Betriebes des Schieberegisters dar. Der Leiter 32 ist auf der magnetischen Schicht 48 anstatt unterhalb dieser Schicht gezeichnet. Diese Änderung ist nur zum Zweck der besseren Erläuterung gemacht und um eine mögliche andere Anordnung zu zeigen. Die Fig. 9a zeigt den Anfangszustand des magnetischen Mediums 48, in dem das Medium in dem gesamten Bereich in einer ersten Richtung magnetisiert ist. Auf diesem Medium wird eine binäre Information dadurch hergestellt, daß ein Bereich des Mediums 48, der in der ersten Richtung (in F i g. 9 nach rechts) magnetisiert ist, eine binäre »NULL« darstellt und eine in der entgegengesetzten oder antiparallelen Richtung magnetisierte Fläche eine binäre »EINS« darstellt.

Wenn eine binäre Information in das Medium 48 eingebracht werden soll, so fließt durch den Leiter 32 Strom. Dadurch entsteht ein magnetisches Feld rund um den Leiter, das einen Teil der magnetischen Schicht 48 in der Nachbarschaft des Leiters 32 magnetisieren will. Durch entsprechende Wahl der Stromrichtung in dem Leiter 32 kann die Magnetisierung in dem dem Leiter 32 benachbaren Bereich der magnetischen Schicht 48 entweder in der ersten Richtung oder in der antiparallelen Richtung erfolgen. Wenn eine binäre »EINS« eingeschrieben werden soll, so muß der Strom durch den Leiter 32 in solch einer Richtung fließen, in der er ein magnetisches Feld in dem Medium in antiparalleler Richtung erzeugt, wie dies in F i g. 9 a angedeutet ist. Eine binäre »NULL« kann entweder durch Fließen des Stromes in dem Leiter 32 in entgegengesetzter Richtung eingeschrieben werden oder aber dadurch, daß kein Strom durch den Leiter 32 fließt, da die magnetische Schicht 48 eine Anfangsmagnetisierung in der »NULL«-Richtung besitzt.

Da der Teil der magnetischen Schicht 48, der durch das Fließen des Stromes durch den Leiter 32 erzeugt worden ist, größer als die kritische Umschlaglänge ist, so ist der Bereich der erzeugten antiparallelen Magnetisierung stabil und wird stabil bleiben, wenn der erzeugende Strom in dem Leiter 32 abgeschaltet ist. Diesen Zustand des Mediums nach dem Abschalten des Stromes in dem Leiter 32 zeigt die Fig. 9b. In dem magnetischen Medium48 ist ein stabiler Bereich mit antiparalleler Magnetisierung.

Die Fig. 9c bis 9j zeigen den Zustand des Mediums und die Zustände der Elektroden 36 und 38 zu verschiedenen Zeiten zwischen dem Einspeichern der Information durch die Eingangselektrode 32 und dem Auslesen der Information durch die Ausgangselektrode, die durch die Leiter 44 und 52 gebildet ist. F i g. 9 c zeigt den ersten Schritt des Betriebsablaufs, bei dem durch die ganze Elektrode 38 ein Strom fließt. Aus der Form der in den Fig. 6 bis 8 dargestellten Elektrode ist ersichtlich, daß dann, wenn der Elektrodenabschnitt 38 a ein magnetisches Feld in einer ersten Richtung erzeugt, der Elektrodenabschnitt 38 & ein magnetisches Feld in der antiparallelen Richtung erzeugt, und die folgenden Elektrodenabschnitte 38 c ... 38 η erzeugen magnetische

ίο Felder in abwechselnder Richtung. Dies ergibt sich daraus, weil die Elektrode so konstruiert ist, daß der Strom in dem ersten Elektrodenabschnitt 38 α in einer ersten Richtung und in der entgegengesetzten Richtung jeweils den folgenden Elektrodenabschnitt durchfließt. Fig. 9c zeigt die Verhältnisse, wenn die Elektrode 38 in einer ersten Richtung durchflossen wird.

Aus den obigen Betrachtungen ergibt sich, daß in diesem Fall die beiden Grenzen des antiparallelen Bereiches 33 in F i g. 9 c sich in die in F i g. 9 d gezeichnete Lage verschieben.

Aus F i g. 9 c geht hervor, daß der Teilbereich 31 des stabilen, antiparallel magnetisierten Bereiches 33 zwischen zwei parallel magnetisierten Teilbereichen 37 und 35 liegt, da die Wirkung des Elektrodenabschnittes 38 b in der gezeichneten Richtung nur einen parallel magnetisierten Teilbereich 35 in dem Medium 48 erzeugt. Da die Länge des Teilbereiches 31 kleiner als die kritische Umschlaglänge L ist, wird dieser Teilbereich 31 umschlagen, so daß die linke Grenze der stabilen, antiparallel magnetisierten Zone 33 sich in die in F i g. 9 d gezeichnete Lage verschiebt. In ähnlicher Weise liegt der parallel magnetisierte Teilbereich 41 zwischen den antiparallel magnetisierten Teilbereichen 39 und 43 und wird ebenfalls umgekehrt, so daß die rechte Grenze der stabilen, antiparallel magnetisierten Zone 33 in die in Fig. 9d gezeichnete Lage verschoben wird. Auf diese Weise rückt die stabile, antiparallel magnetisierte Zone 33 von der in Fig. 9c gezeichneten Lage in die in F i g. 9 d gezeichnete Lage.

Die anderen Elektroden, beispielsweise die Elektrode 38 n, erzeugen ebenfalls Teilbereiche, welche eine von den benachbarten Bereichen des magnetischen Mediums 48 entgegengerichtete Magnetisie- " rung aufweisen. Diese Zonen verschwinden jedoch wieder, wenn der Erregerstrom abgeschaltet wird, da die Länge dieser erzeugten Zonen kleiner ist als die kritische Umschlaglänge L und da sie zwischen stabilen Zonen von entgegengesetzter Magnetisierung liegen.

Während des nächsten Schrittes des Operationszyklus wird durch die Elektrode 36 in der ersten Richtung Strom hindurchgeschickt. Dieser Stromnuß erzeugt einander entgegengesetzte Magnetisierungen in jedem der Elektrodenabschnitte und eine Bewegung der stabilen Zone von der in F i g. 9 e gezeichneten Lage in die in Fig. 9f gezeichnete Lage. Während des nächsten Intervalls des Arbeitsspiels wird wieder die Elektrode 38 erregt, jedoch in der entgegengesetzten Richtung, so daß der antiparallele stabile Bereich von der in Fig. 9g gezeichneten Lage in die in Fig. 9h gezeichnete Lage sich verschiebt. Während des letzten Schrittes des Arbeitsspiels wird die Elektrode 36 in der entgegengesetzten Richtung erregt, so daß die stabile antiparallele Zone von der in Fig. 9i gezeichneten Lage in die in Fig. 9j gezeichnete Lage verschoben wird. Während

dieses Teiles des Arbeitsspiels tritt die stabile antiparallele Zone unter die durch die Leiter 44 und 52 gebildete Ausgangswicklung. Da in einem durch die Ausgangswicklung umschlossenen Bereich eine Änderung der Magnetisierungsrichtung erscheint, entsteht in den Leitern 44 und 52 ein Ausgangsimpuls. Dieser Ausgangsimpuls kann zur Bestimmung des Zustandes oder der Richtung der Magnetisierung des Mediums verwendet werden. Auf diese Weise ist aber ein Schieberegister beschrieben worden. Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Ausgangswicklung entsprechend der gewünschten Zeitverzögerung angeordnet werden kann und daß ein Schieberegister von einer beliebigen Länge auf diese Weise hergestellt werden kann. Während in der obigen Beschreibung nur ein einziges Eingangssignal erwähnt ist, kann in der Praxis eine Folge von binäre Zahlen darstellenden Impulsen verwendet werden. Es kann also einige Zeit, nachdem der erste antiparallele Bereich aus dem Eingangsbereich herausgeschoben ist (F i g. 9 h), ein zweiter antiparalleler Bereich in dem Medium erzeugt werden. So kann eine Reihe von Bereichen erzeugt und weitergeschoben werden. Der erforderliche Zeitabstand entspricht annähernd der Breite des stabilen Bereiches.

Fig. 10 zeigt ein Schaltschema einer Betriebsschaltung, die ein Schieberegister 60 und die dazu gehörenden Stromkreiselemente enthält. Mit Hilfe einer Eingangsschaltung 64 werden binäre Eingangssignale zugeführt. Diese Eingangsschaltung ist mit dem Leiter 32 verbunden und muß Strom in geeigneten Richtungen und zu den Fortpflanzungselektroden in der weiter unten beschriebenen Weise zuführen. Die Eingangsschaltung kann ein Flip-Flop-Kreis oder ein anderer Erzeuger von binären Signalen sein, die einen geeigneten elektrischen Strom erzeugen. Eine Ausgangsschaltung 66 ist mit den die Ausgangswicklung des magnetischen Elementes bildenden Leitern 44 und 52 verbunden. Die Ausgangsschaltung kann ein Flip-Flop-Kreis oder eine andere geeignete Einrichtung sein, die Impulse empfangen kann, die Zustandsänderungen bezeichnen, und die diese Impulse in binäre Informationen übertragen kann.

Im folgenden wird der Stromkreis für die geeignete Erregung der Fortpflanzungselektroden 36 und 38 beschrieben. Dieser Stromkreis muß zu einer ersten Zeit einen elektrischen Strom in einer ersten Richtung in der Elektrode 38 erzeugen. In einer zweiten Zeit muß der elektrische Strom in der ersten Richtung der Elektrode 36 zugeführt werden. In einem dritten Zeitpunkt muß der elektrische Strom in einer zweiten, entgegengesetzten Richtung der Elektrode 38 und zu einem vierten Zeitpunkt in dieser zweiten Richtung dieser Elektrode 36 zugeführt werden.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung enthält die die vorerwähnten Ströme erzeugende Schaltung einen Taktimpulsgenerator 68, der eine Anzahl von elektrischen Impulsen erzeugt. Der Taktimpulsgenerator ist mit einem ersten Flip-Flop-Kreis 70 verbunden, der einen einzigen Eingang 72 und zwei komplementäre Ausgänge 74 und 76 besitzt. Bekanntlich ändert ein derartiger Flip-Flop-Kreis jedesmal seinen Zustand, wenn er einen Eingangsimpuls empfängt. Wenn er also einen ersten Impuls empfängt, so erhält der Ausgang 74 ein hohes Potential und der Ausgang 76 ein niedriges Potential. Nach Empfang des zweiten Impulses kehren sich die Potentiale der Ausgänge um, der Ausgang 74 nimmt also ein niedriges Potential und der Ausgang 76 ein hohes Potential an. Beim Empfang hintereinanderfolgender Impulse ändern sich also die Ausgänge 74 und 76 entsprechend. Der Ausgang 74 ist mit dem Eingang 78 eines zweiten Flip-Flop-Kreises 80 verbunden, der Ausgänge 82 und 84 aufweist. Der Flip-Flop-Kreis 80, der bei einem Abfall der Spannung arbeitet, ändert seinen Zustand, d. h. die Spannungen an seinen Ausgangen, wenn der Ausgang 74 des Flip-Flop-Kreises 70 seinen Zustand von einem relativ hohen Potential auf ein relativ niedriges Potential ändert. Eine solche Zustandsänderung des Flip-Flop-Kreises 80 tritt bei jedem zweiten an den Flip-Flop-Kreis 70 angelegten Taktimpuls ein. Nimmt man also an, daß ein erster Taktimpuls die beiden Flip-Flop-Kreise 70 und 80 in einen Zustand versetzt, bei dem die Ausgänge 74 und 82 beide niedrig sind, so versetzt der zweite Taktimpuls den Flip-Flop-Kreis 70 in einen Zustand, in dem der Ausgang 74 ein hohes Potential annimmt, was aber auf den Flip-Flop-Kreis 80 nicht einwirkt, so daß der Ausgang 82 auf dem niederen Potential bleibt. Ein dritter Taktimpuls versetzt den Filp-Flop-Kreis 70 in einen Zustand, in dem der Ausgang 74 niedrig ist. Dadurch wird der Flip-Flop-Kreis 80 in einen Zustand versetzt, in dem der Ausgang 82 hoch ist. Ein vierter Taktimpuls wiederum verändert den Zustand des Flip-Flop-Kreises 70, so daß der Ausgang 74 hoch wird, was wiederum den Flip-Flop-Kreis 80 nicht ändert, so daß der Ausgang 82 auf hohem Potential bleibt. Ein fünfter Taktimpuls setzt wieder die beiden Ausgänge 74 und 82 auf niederes Potential, so daß das eben erwähnte Arbeitsspiel wieder beginnt. Der Ausgang 74 des Flip-Flop-Kreises 70 und der Ausgang 82 des Flip-Flop-Kreises 80 sind mit den Eingängen eines ersten bekannten UND-Kreises 86 verbunden. Der Ausgang 74 des Flip-Flop-Kreises 70 und der Ausgang 84 des Flip-Flop-Kreises 80 sind mit den Eingängen eines zweiten UND-Kreises 88 verbunden. Der Ausgang 76 des Flip-Flop-Kreises 70 und der Ausgang 82 des Flip-Flop-Kreises 80 sind mit einem dritten UND-Kreis 90 und der Ausgang 76 des Flip-Flop-Kreises 70 und der Ausgang 84 des Flip-Flop-Kreises 80 mit den Eingängen eines vierten UND-Kreises 92 verbunden. In F i g. 11, Spalte I der Tabelle, sind die einzelnen Zeiten aufgeführt, die das Arbeitsspiel der Fortpflanzungselektroden 36 und 38 bilden. Die Spalte II zeigt den Zustand des Flip-Flop-Kreises 70 an. Eine »NULL« stellt eine niedere Spannung an dem Ausgang 74 und ein hohes Potential an dem Ausgang 76 dar. Eine »EINS« stellt ein hohes Potential an dem Ausgang 74 und ein niederes Potential an dem Ausgang 76. dar. Die Spalte III zeigt den Zustand des Flip-Flop-Kreises 80 an, wobei eine »NULL« einen Zustand darstellt, in dem der Ausgang 82 auf einem niederen Potential und der Ausgang 84 auf einem hohen Potential steht. Eine »EINS« entspricht einem Zustand, in dem der Ausgang 82 auf einem hohen Potential und der Ausgang 84 auf einem niederen Potential liegt. Da im allgemeinen die UND-Kreise ein hohes Potential an ihrem Ausgang nur dann erzeugen, wenn alle ihre Eingänge auf einem hohen Potential sind, zeigt die Spalte IV an, welcher der UND-Kreise bei jedem der vier möglichen Zustände der Flip-Flop-Kreise 70 und 80 an seinem Ausgang ein hohes Potential hat. Man erkennt, daß in einer bestimmten Zeit nur ein einziger UND-Kreis ein

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hohes Potential an seinem Ausgang haben kann und daß zu diesem Zeitpunkt die anderen UND-Kreise ein niederes Potential an ihren Ausgängen haben. Zum Zeitpunkt 1 hat der UND-Kreis 92 ein hohes Potential. Dieser ist mit einer Klemme der Fortpflanzungselektrode 38 verbunden. Das andere Ende der Elektrode 38 ist mit dem UND-Kreis 90 verbunden, dessen Ausgang auf einem niedrigen Potential liegt. Zum Zeitpunkt 2 ist der UND-Kreis 88, dessen Ausgang mit einer Klemme der Fortpflanzungselektrode 36 verbunden ist, auf einem hohen Potential. Die andere Klemme der Elektrode 36 ist mit dem UND-Kreis 86 verbunden, dessen Ausgang zu dieser Zeit auf einem niedrigen Potential liegt. Zum Zeitpunkt 3 führt der Ausgang des UND-Kreises 90 ein hohes Potential, der, wie bereits oben erwähnt ist, mit einer Klemme der Elektrode 38 verbunden ist, so daß der Strom durch die Elektrode 38 in einer umgekehrten Richtung wie zum Zeitpunkt 1 fließt. Zum Zeitpunkt 4 liegt der Ausgang des UND-Kreises 86 auf hohem Potential, so daß der Strom durch die Elektrode 36 in umgekehrter Richtung fließt als zum Zeitpunkt 2. Die durch diese beschriebenen Spannungen erzeugte Stromrichtung erzeugt die obenerwähnten Wirkungen der Fortpflanzungselektroden 36 und 38.

Die Technik, mit der diese Schichten des erfindungsgemäßen magnetischen Elementes aufgetragen werden können, ist längst bekannt. Die Schichten können insbesondere im Vakuum mit Hilfe von einzelnen Masken aufgedampft werden, die die Form frei lassen, die die gewünschte aufzutragende Schicht besitzen soll. Die dünnen Schichten können jedoch auch auf andere Weise als durch Zerstäuben oder Verdampfen oder anderweitiges Niederschlagen im Vakuum erzeugt werden. Beispielsweise können die erforderlichen Formen der leitenden, der isolierenden und der magnetischen Schichten durch Verfahren oder Kombinationen von Verfahren erzeugt werden, wie beispielsweise Elektrodeposition, Elektrophoresis, Siebdrucktechniken oder verschiedene Färbe-, Zeichen- oder Druckverfahren, welche erlauben, dünne Materialflächen zu erzeugen, die genau begrenzt sind und auf einer Unterlage aufgetragen werden.

Die oben angeführten Abmessungen für die verschiedenen dünnen Schichten sollen nicht als Grenzen aufgefaßt werden, sondern stellen nur ein Beispiel eines bevorzugten Aufbaues aus dünnen Schichten dar. Die Reihenfolge, in der die verschiedenen leitenden Schichten aufgetragen werden, kann ebenfalls abweichend von der beschriebenen Reihenfolge vorgenommen werden.

Die erfindungsgemäße magnetische Einrichtung kann, wie erwähnt, zwei Fortpflanzungselektroden aufweisen. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind auf -jeder Seite der magnetischen Schicht zwei Fortpflanzungselektroden vorgesehen. In einem solchen Fall sind die Elektroden paarweise miteinander verbunden, d. h., die Elektrode 38 weist senkrecht über ihr eine mit ihr elektrisch verbundene Elektrode auf. In ähnlicher Weise würde senkrecht über der Elektrode 36 eine weitere Elektrode angeordnet sein. Die Verwendung von zwei Elektrodenpaaren ergibt schärfere und noch besser begrenzte magnetische Zonen. ■. ·

Das Schieberegister kann an Stelle eines beschriebenen Viertaktzyklus einen anderen Zyklus mit einer anderen Anzahl von; Fakten aufweisen, es muß nur die Elektrode eine entsprechende Anzahl von Schleifen aufweisen.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Magnetisches Schieberegister, das mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes versehen ist, um einen ersten Bereich eines magnetischen Mediums, das anfänglich in einer Richtung magnetisiert ist, in entgegengesetzter Richtung umzumagnetisieren, und das eine weitere Vorrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes aufweist, um in einem bestimmten Abstand von einer Grenze des ersten Bereiches einen zweiten Bereich des magnetischen Mediums in einer Richtung umzumagnetisieren, die der Magnetisierungsrichtung des den zweiten Bereich unmittelbar umgebenden magnetischen Mediums entgegengesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen dieses zweiten Bereiches kleiner gewählt sind als die Abmessungen, die normalerweise notwendig sind, um darin die entgegengesetzte magnetische Richtung nach dem Abschalten des erzeugenden Magnetfeldes aufrechtzuerhalten, und daß außerdem der bestimmte Abstand zwischen den Grenzen des ersten und des zweiten Bereiches so klein gewählt ist, daß sich die Magnetisierungsrichtung des Mediums im Zwischenraum zwischen diesen Grenzen zwangläufig in Übereinstimmung mit der Magnetisierungsrichtung in benachbarten Teilen des Mediums umkehrt.

2. Schieberegister nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Bereich außerhalb des ersten Bereiches angeordnet ist und daß seine Magnetisierung die gleiche ist wie diejenige des ersten Bereiches, wobei der erste Bereich und der zweite Bereich sich unter Bildung eines größeren einzelnen Bereiches vereinigen, der die Magnetisierung des ersten Bereiches aufweist.

3. Schieberegister nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Bereich innerhalb des ersten Bereiches liegt und eine Magnetisierung aufweist, die von derjenigen des ersten Bereiches verschieden ist, wobei ein Abschnitt des ersten Bereiches, der zwischen der Grenze des ersten Bereiches gegenüber dem Bereich der ursprünglichen Magnetisierung und der Grenze des zweiten Bereiches liegt, kleiner als der kritische Abstand zur Aufrechterhaltung einer stabilen Magnetisierung ist und daher unter Verkleinerung der Fläche des ersten Bereiches den Zustand der Ausgangsmagnetisierung annimmt.

4. Schieberegister nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des zweiten Bereiches (20, 35) Fortpflanzungselektroden (36 α ... 36 η, 38 α... 38 η) vorgesehen sind, die von der Grenze des ersten Bereiches einen Abstand aufweisen, der kleiner als die kritische Länge ist, die notwendig ist, um einen stabilen magnetischen Bereich zu erhalten.

5. Schieberegister nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Medium aus einem flachen Streifen besteht und daß die Fortpflanzungselektroden mehrere leitende Elemente aufweisen, die in einem Abstand vonein-

• ander angeordnet sind, der geringer als der kri-

tische Abstand ist, und die quer zu der Längsrichtung des magnetischen Streifens und parallel zu seiner Ebene augeordnet sind und elektrisch miteinander verbunden sind, so daß der elektrische Strom die einander benachbarten Leitungsabschnitte in entgegengesetzter Richtung durchfließt.

6. Schieberegister nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgang mit dem magnetischen Medium magnetisch gekuppelt ist und auf

eine Änderung des magnetischen Zustandes des Mediums anspricht.

7. Schieberegister nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Fortpflanzungselektroden kleiner als die kritische Länge ist, die erforderlich ist, um einen stabilen Zustand der Magnetisierung aufrechtzuerhalten.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 066 613.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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