DE1032010B

DE1032010B - Ferroelektrische Speichermatrix fuer elektronische Rechenanlagen und Daten verarbeitende Maschinen

Info

Publication number: DE1032010B
Application number: DEI12615A
Authority: DE
Inventors: Andrew Ernest Brennemann; Ralph Benjamin De Lano Jun; Donald Reeder Young
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1955-12-27
Filing date: 1956-12-22
Publication date: 1958-06-12
Also published as: FR1179245A; US2955281A; GB843951A; NL213219A

Description

DEUTSCHES

Wenn bei einer ferroelektrischen Speichermatrix die in irgendeinem ihrer Kondensatoren gespeicherte Information abgelesen werden soll, müssen hierzu den Adressenleitungen der betreffenden Spalte und Reihe der Matrix, in der sich dieser Kondensator befindet, gleichzeitig polarisierend wirkende Impulse mit einer genau festgelegten Amplitude, jedoch entgegengesetzter Polarität zugeführt werden. Ein einzelner dieser Impulse reicht jedoch nicht aus, um eine Feldstärke zu erzeugen, die den Kondensator aus seinem einen Polarisationszustand in den anderen umzuschalten vermag. Nur wenn zwei dieser Impulse von. verschiedener. Polarität den Elektroden eines Speicherkondensators gleichzeitig zugeführt werden, erfolgt dessen Umschaltung in den entgegengesetzten Polarisationszustand. Da jedoch die Elektroden aller in einer Spalte oder Reihe der Speichermatrix liegenden Kondensatoren miteinander verbunden sind, werden auch die übrigen in der betreffenden Spalte oder Reihe liegenden Kondensatoren mit diesen Impulsen beaufschlagt. Wenn auch, wie bereits erwähnt, diese Zufuhr von Impulsen nur einer Polarität nicht die Umschaltung der Kondensatoren bewirken kann, wird jedoch die remanente Polarisation in diesen Kondensatoren nach und nach so weit abgebaut, daß die in ihnen gespeicherten Informationen verlorengehen.

Dieser Nachteil wird bei dem ferroelektrischen Speichersystem gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß die mit den Spalten- und Reihenelektroden der Kondensatoren der Speichermatrix verbundenen Sammelleitungen zweier Schaltmatrizes Vorspannungen verschiedener Polarität aufweisen, die bewirken, daß die Kondensatoren der Schaltmatrizes im Anschluß an jeden von ihnen weitergeleiteten Leseimpuls einen Impuls von gleicher Größe, jedoch entgegengesetzter Polarität an die Elektroden der Speicherkondensatoren derjenigen Spalte und Reihe der Speichermatrix abgeben, an deren Schnittpunkt der ausgewählte Speicherkondensator liegt.

Wenn diese letztgenannten Impulse der Speichermatrix im gleichen Zeitpunkt zugeführt werden, wird in dem ausgewählten Kondensator die gerade durch einen Leseimpuls gelöschte Information erneut aufgezeichnet. In jedem Falle aber bewirken diese Impulse, daß der durch die Leseimpulse gestörte Polarisationszustand der nicht ausgewählten Kondensatoren der betreffenden Spalte und Reihe der Speichermatrix wiederhergestellt wird.

Nachstehend soll nun an Hand der Zeichnungen ein Aüsführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes beschrieben werden. Die verschiedenen Figuren der Zeichnungen stellen im einzelnen folgendes dar:

Fig. 1 ein Blockdiagramm, das die Anordnung der wesentlichen Teile der Vorrichtung zeigt,

Ferro elektrische Speichermatrix

für elektronische Rechenanlagen

und Daten verarbeitende Maschinen

Anmelder:

IBM Deutschland

Internationale Büro-Maschinen

Gesellschaft m.b.H.,
Sindelfingen (WürtiJ, Tübinger Allee 49

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. ,Dezember 1965

Andrew Ernest Brennemann,

Ralph Benjamin De Lano jun.,

und Donald Reeder Young, Poughkeepsie,

N.-Y. (V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

Fig. 2 das Schaltbild der in Fig. 1 in Blockform wiedergegebenen Reihen-Inverter,

Fig. 3 das Schaltbild der in Fig. 1 in Blockform dargestellten Schaltmatrizes,

Fig. 3 a das Schaltbild der bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zur Anwendung gelangenden ferroelektrischen Schaltkreise,

Fig. 4 das Schaltbild der ebenfalls in Fig. 1 in Blockform wiedergegebenen Spalten-Inverter und

Fig. 5 und 6 Hysteresekurven von Bariumtitanatkristallen.

Bevor die verschiedenen Teile des als Ausführungsbeispiel gewählten Speichersystems näher erläutert werden, soll vorerst an Hand der Blockdarstellung der Fig. 1 eine allgemeine Beschreibung der Vorrichtung gegeben werden. In dieser Figur stellt der mit dem Bezugszeichen 10 versehene Block eine ferroelektrische Speichermatrix dar, die zweihundertsechsundfünfzig in je sechzehn Spalten und Reihen angeordnete Speicherzellen enthält. Diese Speichermatrix besteht bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem einzigen Bariumtitanatkristall, an dem je sechzehn Reihenelektroden Hi? und Spaltenelektroden 11C angebracht sind. Diese Elektroden bilden zusammen mit dem dazwischenliegenden Kristall die einzelnen Kondensatoren, die die Speicherzellen der Matrix darstellen. Es ist jedoch auch möglich,, die

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Matrix aus einer Vielzahl derartiger Kondensatoren aufzubauen, die alle je einen besonderen Bariumtitanatkristall enthalten, sonst aber in derselben Weise in Reihen und Spalten angeordnet sind. Weiterhin können an Stelle von Bariumtitanat auch andere ferroelektrische Materialien, wie z. B. Kaliumniobat, Bleititanat oder Guanidin-Aluminiumsulfathexahydrat, zum Aufbau der Speichermatrix verwendet werden. Mit jeder dieser Elektroden des Bariumtitanat-

— ^j j _o

stand remanenter Polarisation zu versetzen, der im vorliegenden Falle der Darstellung der Binärziffer »0« zugeordnet ist.

Fig. 5 zeigt die für einen Bariumtitanatkristall, wie er bei dem als Ausführungsbeispiel gewählten Speichersystem zur Anwendung gelangt, typische Hysteresekurve. In dem Diagramm, das den Polarisations zustand/³ des Kristalls in Abhängigkeit von der an-

und der Aufzeichnung, die während des zweiten Teils eines Arbeitsganges ablaufen, werden durch den Spalten-Schaltkreis 32 C gesteuert, der seinerseits wiederum unter der Steuerung durch den »Und«-Kreis 5 22 sowie einen »Oder«-Kreis 36 steht.

Zur Ablesung einer Information aus der Speichermatrix 10 werden gleichzeitig je eine ausgewählte Reihen- und Spalten-Adressenleitung 10 R bzw. 10 C mit Impulsen vorschriftsmäßiger Polarität und ge-

kristalls ist eine Adressenleitung verbunden. Diese io nügender Größe beaufschlagt, um den zu diesen Lei-Leitungen sind für die Reihenelektroden mit 10R und tungen gehörenden Kondensator in denjenigen Zufür die Spaltenelektroden mit IOC bezeichnet. Im ' _ - . .

Ausgang der Matrix liegt ein einzelner Transformatorkern 12, durch den die Leitungen 10C derart hindurchgeführt sind, daß jede der Leitungen eine aus 15 nur einer Windung bestehende Primärwicklung bildet. Wie weiterhin aus der Fig. 1 ersichtlich, sind zwei Gruppen von Leitungen, die zu den Spaltenelektroden 11 C führen, induktiv mit dem Transformatorkern 12

gekoppelt. Diese Elektroden sind in zwei Abschnitte 20 gelegten Spannung E wiedergibt, bezeichnen die gleicher Länge unterteilt, und die beiden Gruppen der Punkte »α« und »b« die beiden beständigen Polari-Leitungen 10 C, die mit den beiden Elektrodenab- sationszustände, die das Material aufweist, wenn schnitten in Verbindung stehen, sind in entgegenge- keine Spannung angelegt wird. Von diesen beiden Zusetztem Wicklungssinn um den Kern 12 des Aus- ständen soll im folgenden der dem Punkt »α« entgangstransformators geführt. Hierdurch wird die 35 sprechende die Binärziffer »1« verkörpern, während Entstehung von Störimpulsen in nicht ausgewählten der dem Punkt »&« entsprechende Polarisationszu-Kondensatoren, einer gewählten Reihe oder Spalte stand der Binärziffer »0« zugeordnet ist. unterdrückt. Weiterhin befindet sich auf dem Kern 12 Wenn eine bestimmte Speicherzelle in der Matrix

des Ausgangstransformators eine Sekundärwicklung 10 aufgerufen werden soll, werden gleichzeitig nega-14. Letztere ist über ein Netzwerk, das im folgenden 30 tive Impulse von der Adressenimpulsquelle 34 an eine noch näher beschrieben werden wird, mit einem Ver- der Leitungen 33 R sowie eine der Leitungen 34 R, die stärker 16 verbunden, an dessen Klemme 18 die Aus - mit dem Reihen-Schaltkreis 32 R in Verbindung gangsimpulse zur \^rerfügung stehen. Eine weitere stehen, angelegt. Außerdem werden positive Impulse Leitung 20 verbindet den Verstärker 16 mit dem einen an je eine der Leitungen 33 C und 34 C, die mit dem Eingangeines »Und«-Kreises 22. Dieser »Und «-Kreis 35 Spalten-Schaltkreis 32 C in Verbindung stehen, angesteuert, wie dies im folgenden ebenfalls noch näher legt. Diese Schaltkreise sind während des Lesezyklus erläutert werden wird, die Wiederaufzeichnung in der
Speichermatrix.

Die Reihenelektroden 11 R der Speichermatrix 10
sind durch ihre zugehörigen Adressenleitungen 1Oi? 40
mit einer Reihen-Schaltmatrix 25 R verbunden. Diese
Schaltmatrix hat je vier Reiheneingangsleitungen 28 R
und Spalteneingangsleitungen 26 R und schaltet eine
ausgewählte Reihenelektrode 11 R dann an, wenn
gleichzeitig einer ihrer Reihen- und Spalteneingangs- 45 normalerweise geöffnet und wird im Zeitpunkt f₂ jedes leitungen Impulse zugeführt werden. Die Adressen- Arbeitsganges durch einen über die Leitung 35 zugeleitungen 10 C für die Spalten sind in derselben Weise führten Uhrimpuls betätigt. Diese Uhrimpulse sperren mit einer Spalten-Schaltmatrix 25 C verbunden. im Zeitpunkt i₂ den Schaltkreis 32 R für die Dauer Beide Schaltmatrizes, die die Steuerimpulse für die jeden Arbeitsganges. Die auf die Leitungen 31 R und Speichermatrix liefern, enthalten als Schaltelemente 50 29 R gelangenden Impulse dauern daher, wie das ebenfalls ferroelektrische Kondensatoren. Den Lei- neben den Leitungen dargestellt ist, nur vom Zeittungen 28 R und 26 R der Reihen-Schaltmatrix 25 R punkt t_x bis zum Zeitpunkt i₂. Der Spalten-Schaltkreis werden von einer Reihe von Transistorinvertern 3Oi? 32 C läßt normalerweise im Zeitpunkt i₂ Impulse zu Impulse zugeführt, die an letztere wiederum von einer den Leitungen 31 C und 29 C passieren. Diese Impulse Adressenimpulsquelle 34 über einen Schaltkreis 32 R 55 reichen, wie dies ebenfalls neben den Leitungen dargelangen. Den Leitungen 28 C und 26 C der Spalten- gestellt ist, vom Zeitpunkt t_t bis zum Zeitpunkt i₃. Schaltmatrix 25 C werden die Adressenimpulse in der- Auf diese Weise haben, wenn im Zeitpunkt f₂ das selben Weise zugeführt, mit der Ausnahme jedoch, Intervall von ^₁ bis i₃ in zwei gleiche Abschnitte aufdaß die Zufuhr der Impulse über einen Schaltkreis geteilt wird, die den Spalten-Invertern 30 C zugeführ-32 C erfolgt, der die Aufzeichnung und Wiederauf- 60 ten Impulse normalerweise die entgegengesetzte PoIazeichnung von Informationen in der Speichermatrix rität und die doppelte Dauer wie die den Reihen-10 steuert. Invertern 30i? zugeleiteten Impulse. Die so den

Der normale Arbeitsgang des Speichersystems be- Reihen- und Spalten-Invertern zugeführten Impulse steht aus einem Lese- und einem Schreibzyklus. Das werden umgekehrt und verstärkt und sodann den ausheißt, während des ersten Teils des Arbeitsganges 65 gewählten Leitungen der Spalten- und Reihenmatrizes wird eine Information aus einer ausgewählten Spei- 25 C bzw. 25 i? zugeleitet. Je nachdem auf welche der cherzelle abgelesen, und während des zweiten Teils Leitungen 31 i?, 31 C, 29 i? und 29 C Impulse gelangen, desselben wird entweder dieselbe oder auch eine werden einer der Leitungen 26 i? und 28 i? der Reihenandere Information wieder in diese Speicherzelle ein- Schaltmatrix25i? sowie einer der Leitungen26C und geschrieben. Die Vorgänge der Wiederaufzeichnung 70 28 C der Spalten-Schaltmatrix25 C Impulse zugeführt.

des Arbeitsganges durchlässig, so daß sie die negativen und positiven Impulse zu den Reihen- und Spalten-Inverten 30 i? bzw. 30 C weiterleiten.

Wenn sich ein Arbeitsgang vom Zeitpunkt t_t bis zum Zeitpunkt t_i erstreckt, dauern die von der Adressenimpulsquelle 34 gelieferten Impulse, wie dies neben den Leitungen dargestellt ist, vom Zeitpunkt t_t bis zum Zeitpunkt i₃. Der Reihen-Schaltkreis 32 i? ist

Hierbei sind die beiden der Reihen-Schaltmatrix 25 R zugeleiteten Impulse positiv und die beiden der Spalten-Schaltmatrix 25 C zugeführten Impulse negativ. Die jeweils an den Kreuzungspunkten dieser Leitungen liegenden ferroelektrischen Schaltkondensatoren führen normalerweise eine Vorspannung, deren Vorzeichen dem der auf diese Weise zugeführten Impulse entgegengesetzt ist, und geben, wenn sie geschaltet werden, an die ausgewählten Elektroden der Speichermatrix Impulse ab, deren Form neben den Adressenleitungen 107? und IOC dargestellt ist. Auf diese Weise werden somit vom Zeitpunkt t_i bis zum Zeitpunkt J₂ die ausgewählte Reihen-Adressenleitung 1Oi? sowie die ausgewählte Spalten-Adressenleitung 10 C mit Impulsen beaufschlagt. Diese Impulse werden im folgenden als »halbe« Wählimpulse bezeichnet und haben eine solche Polarität, daß sie den zu den aufgerufenen Elektroden gehörenden Kondensator in einen Polarisationszustand versetzen, der in der Hysteresekurve gemäß Fig. 5 mit »d« bezeichnet ist.

Jeder dieser Impulse hat eine Größe von -£- Volt, wobei E₁ diejenige Spannung ist, die erforderlich ist, während des Intervalls t_t bis

t₂ den Kondensator in

einen der beiden Sättigungszustände »c« oder »rf« (vgl. Fig. 5) zu bringen. Wie ersichtlich, reicht ein

-Impuls nicht aus, um den Kondensator von

einem in den anderen Sättigungszustand zu schalten. Wenn jedoch zwei dieser Impulse mit verschiedenen Vorzeichen gleichzeitig an die beiden Elektroden eines der Kondensatoren gelangen, hat der gesamte Spannungsabfall an dem Bariumtitanatkristall den Wert E₁ und reicht damit aus, um den Kondensator von dem einen Polarisationszustand in den anderen umzuschalten. Wenn sich der Kondensator z. B. in dem Polarisationszustand befindet, der die Binärziffer »1« (vgl. Punkt »α« in Fig. 5) verkörpert, verlegen zwei gleichzeitig in dem Intervall von t_x bis t₂ angelegte halbe Wählimpulse für die Ablesung den Arbeitspunkt auf der Hysteresekurve vom Punkt »α« zum Punkt »ei« und nach dem Abklingen der Impulse bis zum Punkt »&«, der, wie bereits erwähnt, dem Polarisationszustand entspricht, der die Binärziffer »0« verkörpert. Befindet sich dagegen der aufgerufene Kondensator in dem der binären »0« entsprechenden Zustand (vgl. Punkt »b« in Fig. 5), verlegen die halben Wählimpulse für die Ablesung den Arbeitspunkt auf der Hysteresekurve nur bis zum Punkt »rf« und sodann nach dem Abklingen der Impulse wieder zurück zum Ausgangspunkt »&«.

Wie aus den neben den Adressenleitungen 1Oi? wiedergegebenen Impulsdarstellungen ersichtlich, wird innerhalb des Intervalls von t₂ bis i₃ ein Impuls von gleicher Größe und entgegengesetzter Polarität von der Reihen-Schaltmatrix zu der aufgerufenen Reihenelektrode geleitet. Wenn während eines Arbeitsganges keine Aufzeichnung vorgenommen werden soll, wird der aufgerufenen Spaltenelektrode während dieses Intervalls kein Impuls zugeführt, so daß der an die Reihenelektrode gelangende Impuls den aufgerufenen Kondensator nicht umschalten kann. Im Intervall von i₃ bis i₄ gelangt ein ähnlicher Impuls, der jedoch die entgegengesetzte Polarität aufweist wie der im Intervall t₁ bis i₂ auftretende, an die aufgerufene Spaltenelektrode. Auch dieser Impuls reicht allein nicht aus, um den aufgerufenen Kondensator umzuschalten.

Wenn diese auf die halben Wählimpulse für die Ablesung folgenden Schreib- oder Aufzeichnungsimpulse von gleicher und entgegengesetzter Polarität in der vorstehend beschriebenen Weise in aufeinanderfolgenden Intervallen zugeführt werden, bewirken sie nicht die Aufzeichnung einer Information in der aufgerufenen Speicherzelle. Diese Impulse verhindern jedoch, da sie von gleicher Amplitude und entgegengesetztem Vorzeichen wie die halben Wählimpulse für die Ablesung sind, das Abwandern und die schrittweise Zerstörung von in den nicht ausgewählten Kondensatoren der ausgewählten Reihe und Spalte gespeicherten Informationen. Während des Lesezyklus eines Arbeitsganges wird jeder dieser nicht ausgewählten Kondensatoren mit einem halben Wählimpuls für die Ablesung beaufschlagt, der, wenn sich der Kondensator ursprünglich in dem die Binärziffer »1« verkörpernden Zustand befunden hat, den Arbeitspunkt auf der Hysteresekurve von Punkt »α« zum Punkt »0« und sodann zurück zum Punkt »x« verlagert. Auf diese Weise wird die remanente Polarisation vermindert, bis sie, wenn ein derartiger Kondensator mit einer großen Zahl dieser halben Wählimpulse beaufschlagt wird, fast ganz verschwindet. Bei dem als Ausführungsbeispiel gewählten Speichersystem wird daher jeder dieser Impulse von einem Impuls mit gleicher Amplitude, aber entgegengesetzter Polarität gefolgt, der den ursprünglichen Polarisationszustand wiederherstellt. Versuche haben gezeigt, daß eine auf diese Weise gespeicherte Information ohne Schaden mehr als tausend halben Wählimpulsen ausgesetzt werden kann. Befindet sich dagegen ein nicht ausgewählter Kondensator in dem der Binärziffer »0« entsprechenden Zustand (vgl. Punkt »b« auf der Hysteresekurve der Fig. 5), bewirkt ein dem Kondensator zugeführter halber Wählimpuls, daß der Arbeitspunkt auf der Hysteresekurve vom Punkt »b« zum Punkt »y« und sodann wieder zurück zum Punkt »b« verlagert wird. Der folgende Schreibimpuls verlagert den Arbeitspunkt sodann vom Punkt »b« zum Punkt »e« und weiterhin zu einem Punkt »/« im Gebiet geringerer remanenter Polarisation. Der nächstfolgende Leseimpuls von gleicher Amplitude und entgegengesetzter Polarität versetzt jedoch den Kondensator wieder in seinen ursprünglichen, durch den Punkt »b« auf der Hysteresekurve gekennzeichneten Polarisationszustand.

Wenn es erwünscht ist, eine Information erneut in den aufgerufenen Kondensator einzuschreiben, werden die vorstehend erwähnten Impulse gleichzeitig den Adressenleitungen 1Oi? und IOC der ausgewählten Reihe und Spalte zugeführt. Dies wird unter der Steuerung durch den »Und«-Kreis 22 erreicht, der immer dann über seine Ausgangsleitung 40 einen Impuls abgibt, wenn ihm über seine Eingangsleitungen 20 und 42 gleichzeitig Impulse zugeführt werden. Wenn eine Information erneut aufgezeichnet werden soll, wird aus einem nicht dargestellten Teil der Maschine im Zeitpunkt J₂ ein Impuls zugeführt. In diesem Zeitpunkt entsteht am Ausgang 18 des Verstärkers 16 ein Impuls, wenn der aufgerufene Kondensator während dieses Zyklus eine binäre »1« enthalten hat. Der Polarisationszustand des aufgerufenen Kondensators wird bei der Ablesung aus dem kapazitiven Widerstand ermittelt, den er den gleichzeitig auftretenden halben Wählimpulsen für die Ablesung bietet. Diese Impulse halten, wie bereits erwähnt, den aufgerufenen Kondensator in dem der Binärziffer »0« entsprechenden Polarisationszustand. Wenn sich der Kondensator daher ursprünglich in dem der binären »0« entsprechenden Zustand befunden hat, wird der Arbeitspunkt auf der Hysteresekurve gemäß Fig. S vom Punkt »&«

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zum Punkt »d« und dann wieder zurück zum Punkt »fr« verlagert. Ist dagegen eine binäre »1« gespeichert und entspricht damit der Polarisationszustand des Kondensators dem durch den Punkt »α« wiedergegebenen, wird der Arbeitspunkt auf der Hysteresekurve vom Punkt »α« zum Punkt »d« und sodann zum Punkt »b«, der dem entgegengesetzten Polarisationszustand entspricht, verlegt. Der kapazitive Widerstand eines f erroelektrischen Kondensators wird durch

den Ausdruck

J₁J
\atL)

(A) wiedergegeben, wobei mit A

die in der Polarisationsrichtung liegende Fläche bezeichnet ist. Der kapazitive Widerstand C eines Kondensators ist daher, wenn die Hysteresekurve in horizontaler Richtung innerhalb des Gebietes »b-d« durchlaufen wird, wesentlich geringer als der kapazitive Widerstand C₀, der auftritt, wenn das Gebiet »a-d« der Hysteresekurve in vertikaler Richtung durchlaufen wird. Dieser unterschiedliche kapazitive Widerstand für die halben Wählimpulse für die Ablesung bedingt die Erzeugung eines Impulses von unterschiedlicher Größe am Ausgang 18 des Verstärkers, wenn in dem aufgerufenen Kondensator eine binäre »1« gespeichert ist. Dieser Impuls wird über die Leitung 20 dem »Und«-Kreis 22 zugeführt, so daß, wenn im Zeitpunkt t₂ die Leitung 42 mit einem Impuls beaufschlagt wird, der »Und«-Kreis einen Impuls an seine Ausgangsleitung 40 abgibt. Dieser Impuls wird über den »Oder«-Kreis 36 im Zeitpunkt t₂ dem Spalten-Schaltkreis 32 C zugeführt, der dadurch gesperrt wird. Die den Leitungen 26 C und 28 C der Spalten-Schaltmatrix 25 C und darauf der ausgewählten Spaltenleitung 10 C zugeführten Impulse haben die gestrichelt neben diesen Leitungen wiedergegebene Form. Wie ersichtlich, fällt der Schreibimpuls auf dieser Leitung mit den gleich großen und entgegengesetzten Impulsen zusammen, die im Intervall von t₂ bis i₃ der ausgewählten Adressenleitung 1Oi? zugeführt werden. Diese gleichzeitig dem ausgewählten Kondensator zugeführten Impulse werden im folgenden als halbe Wählimpulse für die Aufzeichnung bezeichnet, da sie den Arbeitspunkt dieses Kondensators auf der Hysteresekurve längs der Strecke »b-c« und dann wieder zurück zu dem dem entgegengesetzten Polarisationszustand entsprechenden Punkt »α« verlagern, der, wie bereits mehrfach erwähnt, die Speicherung einer binären »1« verkörpert. Wenn der aufgerufene Kondensator sich in dem der Speicherung einer binären »0« entsprechenden Zustand befindet und somit den halben Wählimpulsen für die Ablesung den kapazitiven Widerstand C entgegenstellt, reicht der am Ausgang 18 des Verstärkers erzeugte und über die Leitung 20 dem »Und«-Kreis 22 zugeführte Impuls nicht aus, um auf der Ausgangsleitung 40 einen Impuls zu erzeugen. Der Schaltkreis 32 C bleibt daher geöffnet, und es gelangen Impulse auf die ausgewählte Adressenleitung 10 C (vgl. die Darstellung neben diesen Leitungen). Der Spalten-Schreibimpuls wird im Intervall t₃ bis t_i zugeführt und fällt nicht mit dem der Reihen-Adressenleitung 10 R zugeleiteten Impuls zusammen. Der ausgewählte Kondensator bleibt daher in dem durch den Punkt »&« bezeichneten Polarisationszustand, der die Binärziffer »0« verkörpert.

Wenn während eines Arbeitsgänges in dem aufgerufenen Kondensator eine neue Information aufgezeichnet werden soll, wird dem »Und«-Kreis 22 kein Impuls über die Leitung 42 von der Maschine zugeführt. Wenn jedoch während eines Arbeitsganges eine binäre»!« geschrieben wird, wird im Zeitpunkt t₂ über die Leitung 44 sowie den »Oder«-Kreis 36 dem Spalten-Schalkreis 32 C ein Impuls zugeführt, der den Schaltkreis in diesem Zeitpunkt sperrt. Der der Spalten-Adressenleitung IOC zugeführte Schreibimpuls fällt dann mit dem über die Reihen-Adressenleitung 10 R ankommenden Impuls zusammen, wodurch der aufgerufene Kondensator in den die Binärziffer »1« verkörpernden Zustand (vgl. Punkt »α« der Hysteresekurve gemäß Fig. 5) geschaltet wird. Hierbei ist zu beachten, daß während des Lesezyklus jedes

ίο Arbeitsganges die dem ausgewählten Kondensator zugeführten halben Wählimpulse für die Ablesung die in dem Kondensator gespeicherte Information ablesen. Hierbei wird der Kondensator, wenn er ursprünglich eine »1« gespeichert hatte, in den entgegengesetzten, die »0« verkörpernden Zustand umgeschaltet. Der Kondensator befindet sich daher im Zeitpunkt t₂ immer in seinem die »0« verkörpernden Zustand, und derselbe Arbeitszyklus kann für die erneute Aufzeichnung derselben Information oder aber zur Aufzeich- nung einer neuen Information in der aufgerufenen Speicherzelle verwendet werden. Weiterhin ist zu bemerken, daß, gleichgültig ob die den Reihen- und Spalten-Adressenleitungen 10 i? bzw. 10 C zugeführten Impulse zeitlich zusammenfallen oder nicht, alle nicht ausgewählten Kondensatoren in der gewählten Reihe und Spalte abwechselnd mit Impulsen gleicher Amplitude und entgegengesetzter Polarität beaufschlagt werden.

Die Reihen-Inverter

Die Aufgabe der in Fig. 1 durch die Blocks 3Oi? und 3OC dargestellten Reihen-Inverter besteht darin, die ihnen von der Adressenimpulsquelle 34 zugeführten Impulse umzukehren und so weit zu verstärken, daß sie die ferroelektrischen Kondensatoren in den Schaltmatrizes 25 R und 25 C umzuschalten vermögen. Bei einem Speichersystem mit der in dem Ausfühfungsbeispiel beschriebenen Kapazität führen vier Adressenleitungen 31 i? und vier Adressenleitungen

4.0 29 i? von dem Reihen-Schaltkreis 32 i? zu denReihen-Invertern 3Oi? und dementsprechend zwei Gruppen mit je vier Leitungen 31C und 29 C von dem Spalten-Schaltkreis 32 C zu den Spalten-Invertern 30 C. Um eine bestimmte der Adressenleitungen 1Oi? der Speichermatrix auszuwählen, muß im Zeitpunkt I₁ einer der Leitungen 31 i? sowie einer der Leitungen 29 i? zu den Reihen-Invertern 30 i? ein negativer Impuls zugeführt werden. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, enthält jeder dieser Reihen-Inverter 30 i? einenPNP-Flächen· transistor, dessen Emitter 52 über die Klemme 50 eine positive Spannung und dessen Kollektor 56 über die Klemme 54 und den Widerstand 62 eine negative Spannung zugeführt wird. Die der Klemme 54 zugeführte Spannung hat den Betrag von -E₂VoIt. Weiterhin wird der Basiselektrode 60 jedes der Transistoren über den Widerstand 58 eine positive Vorspannung zugeführt, die die Transistoren so weit sperrt, daß zwischen der Basiselektrode 60 und dem Emitter 52 kein merklicher Stromübergang mehr stattfindet.

6p In diesem Zustand werden die zwischen den Invertern und der Reihen-Schaltmatrix 25 i? liegenden Leitungen 26 i? und 28 i? normalerweise auf der über die Klemme 54 zugeführten negativen Spannung gehalten, Wenn von der Adressenimpulsquelle 34 ein negativer Impuls auf eine der Leitungen 31 i? oder 29 i? gelangt, wird die dem entsprechenden Transistor über den Widerstand 58 : zugeführte Sperrspannung kompensiert und dadurch die an der Basiselektrode liegende Spannung so" weit vermindert, daß sie den Be-

trag der Sperrspannung unterschreitet. Hierdurch

wird der Transistor in den leitenden Zustand versetzt, und es fließt ein stärkerer Strom über den Kollektor 56 und den Widerstand 62 zu der Klemme 54. Die an dem Verbindungspunkt 64 zwischen dem Kollektor 56 und dem Widerstand 62 liegende Spannung wird damit über ihren normalen Betrag von -Ti₂ Volt angehoben. Die Größe der von der Adressenimpulsquelle her zugeführten Impulse sowie die Verstärkercharakteristik der Inverter sind derart bemessen, daß die erstrecken, je nachdem, ob während eines Arbeitsganges eine Aufzeichnung stattfindet oder nicht. Wie aus den Fig. 1 und 3 ersichtlich, sind neben den Eingangsleitungen 267? und 287? sowie den Ausgangsleitungen 10 7? der Reihen-Sehaltmatrix die Formen der der Matrix zugeführten bzw. der von derselben abgegebenen Impulse dargestellt. Die Reihen-Schaltmatrix hat vier Reihenleitungen 287? sowie vier Spaltenleitungen 26 7?. Die Kreuzungspunkte dieser Lei-

Spannung auf den zu der Reihen-Schaltmatrix füh- io tungen sind über Widerstände 70 7? mit Klemmen 72 7?

renden Leitungen 287? und 267? einen Wert annimmt, der genauso groß, jedoch von entgegengesetzter Polarität ist wie der normalerweise vorliegende Spannungswert von —Τι, Volt. Wie aus der über den Leiverbunden, und jede dieser Klemmen 72 7? steht mit einer Elektrode 75 7? des dazugehörigen ferroelektrischen Kondensators 74 T? in Verbindung. Insgesamt sind sechzehn derartige Kondensatoren vorhanden,

tungen befindlichen graphischen Darstellung ersieht- 15 von denen je einer mit je einem der Kreuzungspunkte lieh, wird die normalerweise auf einen Pegel von der viermal vier Leitungen in Verbindung steht. Die -Ti₂VoIt befindliche Spannung durch einen von der anderen Elektroden 77 7? der Kondensatoren 74 7? sind Adressenimpulsquelle 34 im Zeitpunkt ^ zugeführten über die Reihenadressenleitungen 107? mit der Impuls auf den Wert von +£₂ Volt gebracht, so daß Speichermatrix 10 verbunden. Jede dieser Adressender Gesamtbetrag, um den sich die Spannung auf der 20 leitungen ist von einem Punkt 807? aus über einen betreffenden Leitung ändert, +2Ti₂ Volt beträgt. Kondensator 76 T?, zu dem ein Widerstand 78 7? parallel liegt, mit Erde verbunden. Dieses 7?C-Glied bildet einen Spannungsteiler, wenn dem dazugehörigen ferroelektrischen Kondensator eine Schaltspannung ag zugeführt wird, und bewirkt, daß 'die erforderliche Spannung nur dann an der ausgewählten Adressenleitung 107? entsteht, wenn der Kondensator von einem

Diese Impulse werden während eines Arbeitsganges gleichzeitig einer der Leitungen 28 7? und einer der Leitungen 267? der Reihen-Schaltmatrix 257? zugeführt.

Die Inverter der Spalten-Schaltmatrix 25 C haben an sich den gleichen Aufbau, die verwendeten Transistoren sind jedoch, wie dies aus der Fig. 4 ersichtlich ist, NTN-Transistoren. Die Basis 61 dieser TranPolarisationszustand in den anderen umgeschaltet wird. In Fig. 6 ist die für die bei dem gewählten Aus-

sistoren ist normalerweise über den Widerstand 59 30 führungsbeispiel verwendeten Bariumtitanatkristalle

stärker negativ vorgespannt als der Emitter 53, so daß ein nennenswerter Stromfluß verhindert wird. Die Kollektoren 57 dieser Transistoren erhalten normalerweise eine Vorspannung von +Ti₂VoIt, die von einer Impulsquelle über die Klemmen 55 zugeführt wird und die Leitungen 26 C und 28 C zu der Spaltenmatrix 25 C ebenfalls auf diesem Spannungswert hält. Außerdem werden diesen Invertern positive, von der Adressenimpulsquelle 34 kommende Impulse über den Schaltkreis 32 C zugeführt. Um eine bestimmte Adressenleitung 10 C zu der Speichermatrix 10 auszuwählen, ist es daher erforderlich, eine der Leitungen 31C und eine der Leitungen 29 C mit Impulsen zu beaufschlagen. Die Zuführung eines solchen positiven Imcharakteristische Hysteresekurve dargestellt. In dem normalen Zustand, d. h. wenn den Kondensatoren ursprünglich eine Abspannung vom Betrag -Ti₂VoIt zugeführt worden ist, befinden sich diese in dem durch den Buchstaben »c« wiedergegebenen Sättigungszustand. DiePunkte»c« und »rf« bezeichnen in diesem Fall diejenigen Zustände, in denen die Kondensatoren in der einen oder der anderen Richtung bis zur Sättigung polarisiert sind. Die Zuführung einer positiven Spannung zu einer der Elektroden eines dieser ferroelektrischen Kondensatoren polarisiert diesen in derselben Richtung wie die Beaufschlagung seiner anderen Elektrode mit einem negativen Impuls. Wenn daher wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel

pulses zu einem dieser Transistoren hebt die über den 45 die Impulse einer Mehrzahl von Kondensatoren zuge-Widerstand 59 angelegte Sperrspannung auf und be- führt werden, muß also die dadurch in jedem der

und

dingt damit einen Spannungsanstieg an der Basis 61. Hierdurch wiederum steigt der über den Kollektor 57 und den Widerstand 63 fließende Strom ebenfalls an, wodurch die Spannung im Punkt 65 von +Ti₂ auf — E₂ Volt herabgesetzt und ein Impuls von — Ti₂VoIt auf die entsprechende Leitung 26 C oder 28 C der Spalten-Schaltmatrix gegeben wird.

Die ferroelektrischen Schaltmatrizes

Die ferroelektrischen Reihen- und Schaltmatrizes haben den gleichen Aufbau und dieselbe Arbeitsweise. Es genügt daher, wenn nur die in der Fig. 3 dargestellte Reihen-Schaltmatrix näher beschrieben wird. Der einzige Unterschied in der Arbeitsweise der beiden Schaltmatrizes besteht darin, daß dieLeitungen T? und 287? der Reihen-Schaltmatrix 25 7? normalerweise eine Vorspannung vom Betrag —E₂VoIt führen und im Intervall t_t bis t₂ mit Impulsen beaufschlagt werden, deren Amplitude +E₂ Volt beträgt, während die Leitungen 26 C und 28 C der Spalten-Schaltmatrix 25 C normalerweise auf eine Spannung von +Ti₂VoIt führen und mit Impulsen vom Betrage — E₂ Volt beaufschlagt werden, die im Zeitpunkt ij beginnen und sich bis zum Zeitpunkt t₂ oder i₃ Kondensatoren erzielte Polarisation und nicht unbedingt die Polarität der einzelnen Impulse beachtet werden. Aus diesem Grunde wird der Kondensator 76 T? als in einem dem Punkt »c« der Hysterekurve befindlichen Polarisationszustand angesehen, wenn ihm eine negative Vorspannung zugeführt worden ist, bzw. als in den dem Punkt »rf« der Kurve entsprechend Polarisationszustand umgeschaltet, wenn gleichzeitig positiveAdressenimpulse zugeführt worden sind. Dies wird ohne weiteres durch die nunmehr mit Bezug auf die Fig. 3 a folgende Beschreibung der Arbeitsweise der Schaltanordnung klar.

Wenn die normalen Vorspannungen auf den Reihen- und Spaltenleitungen 287? bzw. 267? die Kondensatoren der Matrix erst einmal bis zu diesem Sättigungszustand polarisiert haben, bedingt die weitere Anwendung dieser Spannungen, daß durch die Kondensatoren 747? nur noch ein geringer oder sogar gar kein Strom mehr fließt. Die im Sättigungszustand befindlichen Kondensatoren stellen dann der in derselben Richtung zugeführten Polarisationsspannung einen sehr hohen Widerstand entgegen. Die Klemmen 727? führen dann im wesentlichen eine Spannung von

-E₂VoIt, und die Punkte 807? und damit die

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Adressenleitungen liegen auf Erdpotential. Wenn im Aufzeichnung einer Information in dem ausgewählten Zeitpunkt J₁ von den Transitor-Invertern 30 R einer Kondensator der Speichermatrix, der Reihen- und einer der Spaltenleitungen 28 R bzw. Wenn daher im Intervall von i_x bis J₂ Impulse zu-

26 R der Schaltmatrix Impulse zugeführt werden, geführt werden, um die Spannung auf den ausgewird die Spannung an den Klemmen 72 R dieser Lei- 5 wählten Leitungen 26 R und 28 R der Schaltmatrix tungen von — E₂ auf +E₂VoIt angehoben. Dies be- 25 R auf einen Wert von+ JS₂ Volt zu erhöhen, werden dingt eine Spannungsänderung von +.E₂VoIt an dem die mit diesen Lei tungen in Verbindung stehenden, nicht aufgerufenen Kondensator 7AR, die, wie dies aus der ausgewählten Kondensatoren 74 R nicht umgeschaltet. Darstellung der Fig. 6 ersichtlich ist, ausreicht, um Der Grund hierfür liegt darin, daß die Zuführung den Kondensator in den entgegengesetzten Polari- io einer Spannung von +E₂VoIt zu einer dieser Leisationszustand umzuschalten. Die Hysteresekurve tungen und die Belassung der anderen Leitung auf wird dabei innerhalb des Bereiches »cad« durchlaufen. eine Spannung von -E₂VoIt einen Strom durch die Der für die entsprechende Reihen-Adressenleitung zugehörigen Widerstände 70 R bedingt. Die gesamte 10 R bestimmte Impuls wird am Punkt 80 R abge- Spannungsdifferenz zwischen den Werten — E₂ und nommen. Wenn im Zeitpunkt J₁ die Spannung auf den 15 +E₂VoIt wird daher auf die beiden Widerstände ausgewählten Leitungen 26 R und 28 R auf einen Wert 7Oi? aufgeteilt, so daß an deren Verbindungspunkt von + E₂ Volt ansteigt, fließt kurzzeitig ein starker 72 R die Spannung den Wert 0 annimmt. Diese Än-Strom über den Widerstand 7Oi? sowie die ferro- derung der Spannung im Punkt 72 R von -E₂ auf elektrischen Kondensatoren 74 R und 76 R zur Erde. OVoIt entspricht einerGesamtänderung um +E₂VoIt. Hierbei tritt der gesamte Spannungsabfall anfänglich 20 Dieser Betrag genügt, wie aus Fig. 6 ersichtlich, um am Widerstand 70 R auf, wodurch die Spannung an die Arbeitspunkte auf den Hysteresekurven der entder Klemme 72 R von — E₂ auf 0 Volt ansteigt. Diese sprechenden Kondensatoren vom Punkt »c« zum Spannungsänderung an der Klemme 72 R bedingt, daß Punkt »β« zu verlagern. Hierbei bleibt die Spannung der Spannungsabfall an dem aufgerufenen ferroelek- im Punkt 8Oi? im wesentlichen unverändert, da an irischen Kondensator 74 i? schnell den Wert 0 erreicht 25 dem Kondensator 72 i? kein Spannungsabfall auftritt, und damit den Grad der Polarisation längs der Wie bereits erwähnt, besteht der einzige Unter-

Strecke »c-a« der Hysteresekurve gemäß Fig. 6 ver- schied in der Arbeitsweise der Reihen- und Spaltenmindert. Dieser Vorgang läuft sehr schnell ab, da der Schaltmatrizes darin, daß sie Vorspannungen von verKondensator 74 i? nur einen sehr geringen kapazitiven schiedenen Vorzeichen haben und außerdem mit Im-Widerstand C aufweist, wenn die Strecke »a-c« der 30 pulsen verschiedener Polarität beaufschlagt werden. Hysteresekurve durchlaufen wird. Darauf nimmt der Die Dauer dieser Adressenimpulse erstreckt sich dabei Strom ab, wenn der Kondensator 74 i? längs der für die Reihen-Schaltmatrix vom Zeitpunk i_x bis zum Strecke »a-d« der Hysteresekurve in entgegengesetzter Zeitpunkt i₂ und für die Spalten-Schaltmatrix vom Richtung polarisiert und der Kondensator 76 R auf- Zeitpunkt t_x bis zu den Zeitpunkten i_a oder t₃. Somit geladen wird. Der kapizitive Widerstand des Konden- 35 stellt, wenn eine Aufzeichnung vorgenommen wird sators 76 i? liegt unter dem Wert C₀, den der kapazi- und die Adressenimpulse für die Spalten-Schaltmatrix tive Widerstand des Kondensators 74 i? erreicht, wenn 25 C im Zeitpunkt i₂ enden, der der Spalten-Adressendie Strecke »a-d« der Hysteresekurve durchlaufen leitung 10 C zugeführte Impuls die Umkehrung des wird. Hierdurch tritt der größere Teil des an diesen der Reihen-Adressenleitung 1Oi? zugeleiteten Impulses Kondensatoren bei der Aufladung entstehenden Span- 40 dar. Enden dagegen die Adressenimpulse nicht im nungsabfall anfänglich an dem Kondensator 76 i? auf. Zeitpunkt i₂, sondern erst im Zeitpunkt t_s, haben die Die Spannung im Punkt 8Oi? steigt daher, wenn der den Spalten-Adressenleitungen 10 C zugeführten Imanfänglich auftretende Stromstoß abgeklungen ist, pulse die in Fig. 1 neben diesen Leitungen dargestellte _r ., „,. E₁ ,_T . ,_ττ. , Form. Wie aus dieser Figur der Zeichnung ersieht-

auf ihren maximalen Wert von -J-VoIt an. Wie be- ₄₅ ^ ^ _{dn im Zeitpun}& ^ _zugeführter Impuls im

reits erwähnt, muß die für die Umschaltung eines Zeitpunkt i₂ den in der Spalten-Schaltmatrix aufge-

Kondensators in der Speichermatrix erforderliche rufenen Kondensator 74 C bereits völlig in den nega-

Spannung den Wert von +E₁VoIt haben, der dadurch tiven Sättigungszustand (vgl. den Punkt »d« in Fig. 6)

erzielt wird, daß den Reihen- und Spaltenelektroden umgeschaltet. Im Zeitpunkt i₂ tritt daher bereits der

, ,, ,,,..,,. , t> 4. £1 ττ ,. r-i , So gesamte Spannungsabfall am Kondensator74C auf,

halbe Wahlimpulse vom Betrag -—-- Volt zugeführt , ,. A ^b , , , .. . _o u

¹ 2 ^σ und die Spannung auf der zugehörigen bpalten-

werden. Wenn der Kondensator 74 i? in der entgegen- Adressenleitung 10 C nimmt wieder den Wert 0 an.

gesetzten Richtung polarisiert und der Kondensator Ist der Adressenimpuls dagegen erst im Zeitpunkt t_s

i? aufgeladen wird, nimmt der Strom ab,, und die beendet, so wird der aufgerufene Kondensator 74 C

Spannungen an der Klemme 72 i? und im Punkt 8Oi? 55 der Spalten-Schaltmatrix 25 C in seinen negativen

nähern sich dem Wert + E₂ Volt bzw. dem Erdpoten- Sättigungszustand zurückgeschaltet und gibt dabei

tial. Diese Spannungswerte werden kurz vor dem den zwischen den Zeitpunkten t_s und t_i dargestellten

Zeitpunkt i₂ erreicht, in dem die +2 E₂-Impulse auf positiven Impuls ab.

den Leitungen 26i? und 28i? abgeklungen sind, wo- Hierbei ist zu beachten, daß die im Punkt 8Oi? der

durch der vorstehend beschriebene Vorgang umge- 60 Reihen- und der Spalten-Schaltmatrizes entstehenden

kehrt und im Punkt 8Oi? ein negativer Impuls vom _T , , -, . E₁ „_T , . , ,,

_E ^L Impulse den Betrag -™ Volt haben und damit, wenn

Betrage ^- Volt erzeugt wird. Auf diese Weise wird . , . , , , ,, ,,»»11· 1 1·

⁰ 2 sie gleichzeitig als halbe Wahlimpulse mit verschie-

im Intervall von i₂ bis t₃ der erforderliche Impuls von dener Polarität angewandt werden, ausreichen, um

gleicher Amplitude und entgegengesetzter Polarität 65 den in der Speichermatrix 10 aufgerufenen Konden-

der ausgewählten Reihen-Adressenleitung zugeführt. sator umzuschalten. Weiterhin ist zu beachten, daß

Dieser Impuls verhindert, wie dies weiter oben be- für beide Schaltmatrizes insofern nicht die Gefahr

reits beschrieben worden ist, das Abwandern der ge- einer Abwanderung der Information besteht, als die

speicherten Information und dient weiterhin als halber nicht ausgewählten Kondensatoren, die mit den aias-

Wählimpuls für die Aufzeichnung und die erneute 70 gewählten Reihen- und Spaltenleitungen 26 i?, 28 i?,

die Adressenimpulse umgeschaltet wird, fließt ein verhältnismäßig großer Strom durch den Kondensator und damit auch über die Spalten-Adressenleitung 10 C. Befindet sich der Kondensator 100 in dem die 5 Binärziffer »0« darstellenden Zustand, haben die durch die im Zeitpunkt J₁ erfolgende Zuführung von Leseimpulsen in den Punkten 8Oi? bzw. 8OC entstehenden positiven und negativen Impulse nicht die für die Umschaltung des Polarisationszustandes des

26 C und 28 C in Verbindung stehen, in beiden Schaltmatrizes unmittelbar nach der Zuführung der Adressenimpulse durch die Vorspannungen wieder in ihren normalen Sättigungszustand zurückgeführt werden. Ferner wird auch durch die normalerweise an den Kondensatoren liegenden Vorspannungen eine unerwünschte Änderung der Hysteresekurven vermieden, die sich in erster Linie in einem Zusammenschrumpfen der Kurven äußert.

Die Arbeitsweise eines ferroelektrischen Konden- io Kondensators erforderliche Polarität. Der Kondensators 747? sowie eines entsprechenden Kondensators _sat_Or stellt dem Impuls in diesem Fall nur einen ver-74 C in der Spalten-Schaltmatrix 25 C während der hältnismäßig geringen kapazitiven Widerstand entAblesung und der Aufzeichnung einer Information in gegen, so daß der größte Teil des Stroms über den der Speichermatrix ist unter Hinzuziehung derFig.3a parallel liegenden Widerstand 78 R und den Kondenleicht zu verstehen. In dieser Figur ist mit 100 ein i_{S S}ator767? sowie den ebenfalls parallel liegenden Wibestimmter ferroelektrischer Kondensator in der derstand 78 C und den Kondensator 76 C zur Erde Speichermatrix bezeichnet, der zwischen der Reihen- fließt. Diese parallel zu dem Speicherkondensator HeelektrodellT? und der Spaltenelektrode 11C liegt. genden Kondensatoren und Widerstände verhindern Die Adressenleitungen 107? und IOC für diese Elek- auch, daß der größere Teil der Leseimpulse an dem troden sind mit den Kondensatoren 747? und 74C in ao in diesem Zeitpunkt verhältnismäßig hohen kapaziden Reihen- und Spalten-Schaltmatrizes verbunden. tiven Widerstand des Speicherkondensators entsteht, Wenn sich der Kondensator 74 7? in seinem normalen _Und stellen darüber hinaus sicher, daß die Konden-Polarisationszustand befindet, d.h. wenn an seinen satoren 747? und 74 C umgeschaltet werden. Bei der Zuleitungen 28 7? und 267? eine negative Vorspannung im Zeitpunkt t_s erfolgenden Beendigung der Leseliegt, befindet er sich in dem durch den Buchstaben»«:« as impulse befindet sich der aufgerufene Kondensator auf der Hysteresekurve gemäß Fig. 6 dargestellten immer in dem die Darstellung der binären »0« ent-Sättigungszustand. Der unmittelbar über diesem Kon sprechenden Zustand und wird dann in derselben densator befindliche Pfeil gibt die Polarisations- Richtung wie die Schaltkondensatoren polarisiert. Die richtung derart an, daß eine der am Ende des Pfeils gleichzeitig zugeführten Schreibimpulse haben daher befindlichen Elektrode zugeführte positive Spannung 30 immer die erforderliche Polarität, um alle drei Konoder eine der an der Spitze des Pfeils befindlichen densatoren umzuschalten. Wenn die Schreibimpulse Elektrode zugeleitete negative Spannung die Polari- fortlaufend zugeführt werden oder wenn nur einer der sationsrichtung des Kondensators umkehren. Unter Schaltkondensatoren 74 C oder 747? (vgl. Fig. 3 a) der normalen Arbeitsbedingung, d. h. mit positiver aufgerufen wird, reicht die dem Speicherkondensator Vorspannung an den Leitungen 28 C und 26 C ist 35 zugeführte Spannung nicht aus, um die Polarisationsdaher die Polarisationsrichtung im Kondensator 74 C richtung dieses Kondensators umzukehren, der Spalten-Schaltmatrix dieselbe wie die im Kondensator 747? der Reihen-Schaltmatrix (vgl. Fig. 3 a)

Wie vorstehend bereits ausgeführt worden ist, ist es erwünscht, daß die den Schaltkondensatoren züge- 40 führten Adressenimpulse eine solche Polarität haben, daß sie den aufgerufenen Speicherkondensator von dem die Binärziffer »1« darstellenden Zustand in den die Binärziffer »0« verkörpernden Zustand umschalten.

Die Ausgangskreise

wie die Schaltkondensatoren 74 C und 747?. Da in der Fig. 5 der Punkt »α« den Zustand des Kondensators 100 für die Speicherung der »1« darstellt, gibt sinn-

Die Ablesung einer Information, die in bestimmten, an den Schnittpunkten der Elektroden der Speichermatrix 10 liegenden Kondensatoren gespeichert ist, wird durch den Transformatorkern 12 bewirkt. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, sind die Reihen-Adressenleitun-Wenn der Kondensator 100 daher die Binärziffer »1« 45 gen IOC derart durch diesen Kern hindurchgeführt, speichert, weist er dieselbe Polarisationsrichtung auf daß sie eine aus nur einer Windung bestehende Primärwicklung bilden. Wie bereits erwähnt, wird angenommen, daß eine binäre »1« in einem Speicherkondensator steht, wenn sich dieser in dem durch den gemäß der Punkt »c« den Polarisationszustand der 50 Punkt »α« der Fig. 5 gekennzeichneten Polarisations-Schaltkondensatoren 747? und 74 C wieder, der dann zustand befindet, und daß der Kondensator den durch vorhanden ist, wenn an diesen Kondensatoren die den Punkt »b« der Fig. 5 dargestellten Polarisationsnormalen Vorspannungen liegen. zustand aufweist, wenn er eine binäre »0« speichert. Wenn durch die Adressenimpulse ein positiver Im- Die den Adressenleitungen 107? und IOC im Zeitpuls an die Elektrode 757? des Kondensators 747? ge- 55 punkt t_t zugeführten halben Wählimpulse für die Ablangt und gleichzeitig der Elektrode 75 C des Kon- lesung haben die erforderliche Polarität, um einen densators74C ein negativer Impuls zugeführt wird, Speicherkondensator aus dem die »1« verkörpernden haben diese Impulse eine solche Polarität, daß sie Polarisationszustand in den die »0« darstellenden Zu· diese beiden Kondensatoren und außerdem auch den stand umzuschalten. Die gleichzeitige Zuführung Speicherkondensator 100 umzuschalten vermögen, 60 dieser Impulse zu einem eine »1« enthaltenden wenn sich letztere in dem Polarisationszustand be- Speicherkondensator verlagert den Arbeitspunkt dieses findet, der der Speicherung einer binären »1« ent- Kondensators auf der Hysteresekurve vom Punkt »α« spricht. Wie vorstehend bereits erwähnt, ist der kapa- zum Punkt »ei«. Bei der im Zeitpunkt t₂ erfolgenden zitive Widerstand eines ferroelektrischen Konden- Beendigung dieses Impulses weist der Kondensator sators verhältnismäßig hoch, wenn dem Kondensator 65 sodann den durch den Punkt »ö« gekennzeichneten ein Impuls von genügender Größe und vorschrifts- Polarisationszustand auf. Wie ebenfalls bereits ermäßiger Polarität zwecks Umschaltung der Polari- wähnt, fließt während dieses Vorganges ein versationsrichtung zugeführt wird. Wenn sich der hältnismäßig hoher Strom über den aufgerufenen Speicherkondensator 100 daher in dem die Binär- Speicherkondensator. Dieser Strom fließt über die um ziffer»!« verkörpernden Zustand befindet und durch 7° den Kern 12 geführte Spalten-Adressenleitung 10 C

und bewirkt damit einen Strom in der Sekundärwicklung 14. Da die Spalten-Adressenleitungen 10 C in verschiedene Gruppen unterteilt und in verschiedenem Wicklungssinn um den Kern 12 geführt sind, kann auch der Strom in der Sekundärwicklung in der einen oder der anderen Richtung fließen. Aus diesem Grunde liegt zwischen der Sekundärwicklung 14 und dem Ausgangsverstärker 16 ein Doppelweggleichrichter, der die beiden Dioden 85 enthält. Der am Arbeitswiderstand 87 des Gleichrichters entstehende Ausgangsimpuls hat daher immer dieselbe Polarität.

Wenn sich der aufgerufene Speicherkondensator in dem die Binärziffer »0« verkörpernde Zustand (vgl. den Punkt »&« der Hysteresekurve gemäß Fig. 5) befindet, polarisieren ihn die im Zeitpunkt J₁ zugeführten halben *5 Wählimpulse längs der Strecke »b-d« in derselben Richtung. Hierbei fließt nur ein verhältnismäßig geringer Strom über den Kondensator. Obwohl dieser durch die Spalten-Adressenleitung IOC fließende Strom nur gering ist, reicht er doch aus, um in der ao Sekundärwicklung 14 einen Strom zu erzeugen. Der hierdurch an der Klemme 89 entstehende Ausgangsimpuls ist jedoch nach seiner Verstärkung durch den Transistorverstärker 16 wesentlich kleiner als der Impuls, der in dem Fall entsteht, in dem eine binäre »1« in dem aufgerufenen Speicherkondensator gespeichert ist. Um jedoch eine Unterscheidung dieser Impulse am Ausgang überflüssig zu machen, liegt in dem Gleichrichterkreis die Sekundärwicklung91 eines Transformators 93. Im Ablesungszeitpunkt wird nun den Klemmen 95 eine sogenannte Null-Löschspannung zugeführt, die in der Primärwicklung 97 des Transformators 93 eine Spannung induziert, welche die in der Sekundärwicklung 91 induzierte Spannung so weit erhöht, daß sie die in der Wicklung 14 induzierte Spannung kompensiert, wenn in dem aufgerufenen Kondensator eine »0« steht.

Wie erinnerlich, sind die Spaltenelektroden 11C in zwei Abschnitte unterteilt, von denen jeder mit einer entsprechenden Adressenleitung 10 C in Verbindung steht. Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, sind die zu den Abschnitten jeder der Spaltenelektroden 11C führenden Zuleitungen mit verschiedenem Wicklungssinn um den Kern 12 herumgeführt. Weiterhin ist aus der Fig. 1 ersichtlich, daß die Spalten-Adressenleitungen derart angeordnet sind, daß die Hälfte der Leitungen zu den unteren Abschnitten der Spaltenelektroden 11C in der einen Richtung und die andere Hälfte in der entgegengesetzten Richtung um den Kern 12 herumgeführt ist. Die Anordnung der Leitungen zu den oberen Abschnitten der Spaltenelektroden ist dieselbe. Hierdurch wird das Auftreten von Störimpulsen unterdrückt. Diese Störimpulse sind die in den nicht ausgewählten Spalten-Adressenleitungen 10 C durch die den ausgewählten Reihen-Adressenleitungen 10 R zugeführten halben Wählimpulse verursachten Stromimpulse. Wenn die Spannung in einem der Punkte 8Oi? in der Reihen-Schaltmatrix 25 R vom Erdpotentialwert auf den Betrag -^-^L Volt ansteigt, wird jeder der Speicherkondensatoren in der mit diesem Punkt in Verbindung stehenden Reihe mit diesem halben Wählimpuls beaufschlagt. Entsprechend dem Polarisationszustand dieser Kondensatoren werden deren Hys:eresekurven längs der Strecke »a-o« oder längs der Strecke »b-y« durchlaufen. Der den Kondensatoren eigene Wechselstromwiderstand ist beim Durchlaufen dieser beiden Strecken verhältnismäßig groß, wodurch der Stromfluß in den Spalten-Adressenleitungen 10 C stark absinkt. Unabhängig von dem Polarisationszustand der nicht ausgewählten Kondensatoren werden diese alle in derselben Richtung vom Strom durchflossen. Wären- dagegen die Adressenleitungen alle in gleichem Wicklungssinn um den Kern 12 geführt, würden sich die in den einzelnen Leitungen 1Oi? entstehenden Ströme addieren und in der Sekundär- oder Ausgangswicklung 14 einen beträchtlichen Strom erzeugen. Die nicht ausgewählten Kondensatoren der gewählten Spalten-Adressenleitung 10 C führen, wenn diese Leitung mit einem halben Wählimpuls beaufschlagt wird, ebenfalls nur einen geringen Strom, der aus den vorstehend beschriebenen Gründen ebenfalls ohne Bedeutung bleibt.

Der Ausgangsverstärker 16, der »Und«-Kreis 22, der »Oder«-Kreis 36 sowie die Schalt- und Steuerkreise 32 i? und 32C haben den für diese Kreise allgemein üblichen Aufbau. Die Aufgabe des Verstärkers 16 besteht darin, die an der Klemme 89 entstehenden Ausgangsimpulse zu verstärken. Dem »Und«-Kreis 22 fällt die Aufgabe zu, einen Ausgangsimpuls im Zeitpunkt t₂ eines Zyklus abzugeben, in dem die Wiederauf Zeichnungsleitung 42 mit einem Impuls beaufschlagt wird und in dem der aufgerufene Speicherkondensator eine »1« enthält und damit die Erzeugung eines Impulses auf der Leitung20 bewirkt. Der Reihen-Schaltkreis 32i? wird im Zeitpunkt J₂ jedes Zyklus gesperrt, so daß die den Reihen-Invertern 3Oi? zugeleiteten Impulse sich nur vom Zeitpunkt t₁ bis zum Zeitpunkt ίο erstrecken. Der Spalten-Schaltkreis 32 C wird dagegen normalerweise nicht in diesem Zeitpunkt gesperrt, so daß die Impulse für die Spalten-Inverter 30 C vom Zeitpunkt t_x bis zum Zeitpunkt f₃ reichen. Der »Oder«-Kreis 36 schaltet den Kreis 32 C dagegen auch schon im Zeitpunkt t₂ aus, wenn in dem aufgerufenen Kondensator entweder eine Information erneut aufgezeichnet oder aber eine neue Information gespeichert werden soll. Die erneute Aufzeichnung einer Information wird durch den »Und«-Kreis 22 gesteuert, während die Aufzeichnung einer neuen Information durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Kreis bewirkt wird, der im Zeitpunkt f₂ an die Leitung 44 einen Steuerimpuls abgibt. Wenn ein Speicherkondensator, in dem eine binäre »1« steht, während eines bestimmten Zyklus durch die im Intervall von t_x bis t_a zugeführten Leseimpulse aufgerufen wird, wird der an der Klemme 18 entstehende Impuls durch den Verstärker 16 so weit gedehnt, daß er mit dem dem »Und«-Kreis 22 im Zeitpunkt t₂ über die Leitung 42 zugeführten Impuls zusammenfällt.

Claims

Patentansprüche:

1. Durch ferroelektrische Schaltmatrizes gesteuerte ferroelektrische Speichermatrix für elektro^- nische Rechenanlagen und Daten verarbeitende Maschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Spalten- und Reihenelektroden der Kondensatoren der Speichermatrix verbundenen Sammelleitungen zweier Schaltmatrizes Vorspannungen verschiedener Polarität aufweisen, die bewirken; daß die Kondensatoren der Schaltmatrizes im Anschluß an jeden von ihnen weitergeleiteten Leseimpuls einen Impuls von gleicher Größe, jedoch entgegengesetzter Polarität an die Elektroden der Speicherkondensatoren derjenigen Spalte und Reihe der Speichermatrix abgeben, an deren Schnittpunkt der zur Ablesung ausgewählte Speicherkondensator liegt. \

2. Speichermatrix nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen einzigen Bariumtitanatkristall, auf dem spalten- und reihenweise die Elektroden der einzelnen Speicherkondensatoren angeordnet sind.

3. Speichermatrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherkondensatoren aus einzelnen Bariumtitanatkristallen aufgebaut sind.

4. Speichermatrix nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch mit Flächentransistoren be- ίο stückte Inverter, die die den Spalten- und Reihenmatrizes zugeführten Adressenimpulse umkehren und so weit verstärken, daß diese die ferroelektrischen Kondensatoren der Matrizes umzuschalten vermögen.

5. Speichermatrix nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen im Ausgang der Matrix liegenden Transformator, um dessen Kern die Spalten- und Reihen-Adressenleitungen derart herumgeführt sind, daß jede dieser Leitungen eine aus nur einer Windung bestehende Primärwicklung bildet, und mit dem weiterhin zwei Gruppen von zu den Spaltenelektroden führenden Leitungen induktiv gekoppelt sind.

6. Speichermatrix nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zu diesen Gruppen gehörenden Leitungen im entgegengesetzten Wicklungssinn um den Kern des Transformators geführt und mit zwei gleich großen Abschnitten der unterteilten Spaltenelektroden verbunden sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen