Appareil de commutation électronique pour appliquer un courant à au moins un conducteur
dans l'un ou l'autre sens et utilesation de cet appareil
La présente invention a pour objet un appareil de commutation électronique pour appliquer un courant à au moins un conducteur dans l'un ou l'autre sens, lequel appareil comprend une première et une seconde bornes de source pour effectuer la liaison aux pôles positif et négatif d'une source de puissance électrique et une troisième borne pour effectuer une liaison à un point de la source de potentiel intermédiaire à ceux desdits pôles et plusieurs dispositifs de commutation.
Le but de l'invention est l'établissement d'un gppa- reil capable d'améliorer la vitesse de commutation, tout en diminuant la puissance dissipée moyenne.
Selon l'invention l'appareil est caractérisé en ce qu'il comprend au moins quatre dispositifs de commutation à semi-conducteurs pour relier de façon sélective le conducteur aux pôles de la source, chacun de ces dispositifs comprenant une borne connectée en série avec l'une des extrémités du conducteur, une autre borne connectée en série à l'une ou l'autre des bornes de source et une troisième borne à laquelle un signal de commande de commutation est destiné à être appliqué, en ce que le premier dispositif de commutation est connecté de manière à établir, lorsqu'il est enclenché, un courant allant de la première borne de source à une première extrémité du conducteur, le second dispositif de commutation de manière à établir, lorsqu'il est enclenché, un courant allant de ladite première extrémité du conducteur à la seconde borne de source, le troisième dispositif de manière à établir,
lorsqu'il est enclenché, un courant allant de la seconde extrémité du conducteur à la seconde borne de source, et le quatrième dispositif de manière à établir, lorsqu'il est enclenché, un courant allant de ladite première borne de source à ladite seconde extrémité du conducteur, en ce que des moyens limiteurs de courant sont branchés en série, entre ladite première borne de source et les dispositifs de commutation associés, et en ce qu'un écrêteur de tension est relié entre ladite troisième borne et les moyens limiteurs de courant afin d'empêcher à la tension appliquée au conducteur par les moyens limiteurs de cournat, de dépasser une valeur déterminée.
L'invention a aussi pour objet une utilisation de cet appareil pour l'enregistrement et la lecture d'informationes binaires dans une mémoire magnétique, dans laquelle cet appareil connecte de façon sélective l'un de plusieurs conducteurs auxdits bornes de source, qui est caractérisée en ce que lesdits conducteurs sont couplés électromagnétiquement à plusieurs éléments d'emmagasinage de la mémoire.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil.
La fig. 1 est un schéma-bloc d'un ordinateur numérique.
La fig. 2 est un schéma de l'appareil.
La fig. 1 est un schéma-bloc d'un ordinateur numérique conventionnel. Un bloc de programme 10 constitue les moyens d'entrée permettant la programmation.
Une unité de réglage et de commande 11, un registre d'adresses 12, et un registre d'information 13 reçoivent tous des instructions de programme, c'est-à-dire des signaux de commande. Une mémoire à accès rapide, est représentée en 15 dans son ensemble par plusieurs blocs disposés dans un cadre en traits interrompus. La mémoire 15 représente l'une d'un grand nombre d'unités communes et fondamentalement identiques, qui sont actionnées en coopération avec les mêmes unités de réglage, d'adresses et d'informations.
La mémoire 15 comprend une ou plusieurs matrices 16 et des unités de sélection et d'excitation 18 et 20.
Chaque matrice de mémoire comprend généralement plusieurs milliers d'éléments de commutation binaires, tels que des noyaux magnétiques. les noyaux sont enfilés dans une matrice de fils conducteurs appelés lignes. Un noyau donné est sélecté en appliquant un courant d'excitation à deux lignes, qui toutes les deux sont enfilées dans le noyau, c'est-à-dire ont des enroule ments sur le noyau. Le courant est appliqué dans un sens pour une opération d'écriture et en sens inverse pour une opération de lecture. Des réseaux d'isolation de lignes 17 et 19, construits par exemple sous forme de réseaux conventionnels à deux diodes par ligne, permettent une simplification de l'installation en limitant le passage du courant dans une seule voie pour effectuer à la fois les opérations de lecture et d'écriture.
Le courant est appliqué aux lignes par des commutateurs d'excitation qui à leur tour sont commandés par le circuit de décodage. Le courant est appliqué à l'une des lignes par une unité de décodage, de sélection et d'excitation Y 20.
Le seul caractère de la fig. 1 qui la différencie des ordinateurs conventionnels est la position de la ligne en trait interrompu définissant la mémoire 15.
Conformément à l'un des caractères de la forme d'exécution décrite, toutes les fonctions indiquées dans la mémoire 15 peuvent être effectuées avec des circuits construits presque entièrement sous forme de circuits intégrés et qui peuvent par conséquent être assemblés dans un boîtier très petit, et même, si on le désire, sur une même carte portant un réseau de noyaux. Cette construction permet de constituer la matrice de mémoire 16, par plusierus panneaux de noyaux magnétiques, les noyaux dans chacun des panneaux étant enfilés par les lignes X et Y sous forme d'une configuration rectangulaire de rangées et colonnes respectivement.
Le schéma-bloc de la fig. 1, représente une mémoire du type 21/2 D . A titre de comparaison une mémoire à noyaux utilisée couramment au début était du type 3 D , chaque noyau portant quatre enroulements, soit un enroulement X, un enroulement Y, un enroulement d'inhibition et un enroulement capteur. Dans une mémoire du type 21/2 D , le nombre des enroulements est réduit à trois, ceci en supprimant l'enroulement d'inhibition et en intégrant la fonction d'inhibition à la logique d'entrée des lignes Y. Dans la fig. 1 ceci est représenté par l'unité d'entrée 20 reliée à la sortie du registre d'information 13.
Toutefois, les circuits de décodage, de sélection et d'excitation peuvent être utilisés aussi bien dans les mémoires du type 3 D et autres types.
Les interconnexions entre les registres 12 et 13, l'unité 11, et la mémoire 15 ne sont pas décrites en détail; les unités de programmage, de registres et de réglage ne sont pas décrites non plus étant donné que l'on peut utiliser différents types conventionnels.
La fig. 2 est une vue schématique partielle de la mémoire 15, qui représente quelques lignes de matrice 24 pour l'un des axes, les éléments de mémoire magnétiques 22 étant représentés par des traits courts transversaux sur une ligne de matrice 21. I1 est clair qu'en pratique un mémoire peut comprendre beaucoup plus de lignes et que chaque ligne est enfilée dans plusieurs éléments d'emmagasinage. Le nombre d'éléments d'emmagasinage peut se monter à plus d'un millier par ligne.
L'une des extrémités de chaque ligne 24 est reliée, par l'intermédiaire d'une diode de séparation, a un transistor de commutation et par une autre diode de séparation, à un transistor de mise à la masse. Par exemple, l'une des extrémités de la ligne 21 est branchée, par une diode de séparation 23, à un transistor de commutation 25 et par une diode de séparation 26, à un transistor de mise à la masse 27. I1 est clair que tous les transistors 25 et 27 travaillent en commutation. Les termes de commutation et de mise à la masse sont choisis arbitrairement pour différencier les différents niveaux de potentiel. Le transistor de mise à la masse provoque l'application d'un potentiel de masse commun servant de référence.
Le potentiel de commutation provoque l'application d'un potentiel qui est représenté comme étant positif et qui est différent du potentiel de masse.
Les diodes de séparation 23 et 26 sont constituées par un bloc monolithe plat 28. c'est-à-dire que ces diodes peuvent être fabriquées sur un seul bloc en matériau semi-conducteur et le bloc logé dans un boîtier plat conventionnel. Dans la forme d'exécution représentée, ce boîtier plat 28 renferme seize diodes reliées à huit lignes de matrice. Les transistors de commutation 25 et de mise à la masse 27 sont également constitués par un bloc monolithe 30 comprenant également un autre transistor de commutations 25 et un autre transistor de mise à la masse 127. Le bloc monolithe 30 comprend également un circuit de décodage non représenté.
On voit à la fig. 2, que les lignes 24 sont chacune également connectées, à l'autre extrémité, à un autre transistor de commutation et de mise à la masse. Par exemple la ligne supérieure 21 est connectée à un transistor de mise à la masse 31 et, par une diode 32, à un transistor de commutation 33. Le transistor de mise à la masse 31 et le transistor de commutation 33 sont formés dans un bloc monolithe 35 identique au bloc 30.
La diode 32 sert à protéger la jonction base-émetteur du transistor 33 contre les tensions inverses pouvant entrai- ner le claquage. Les diodes intégrées 23 remplissent cette fonction relativement au transistor de commutation 25. La diode 32 est de préférence constituée par un élément discret, étant donné que son intégration dans le bloc 35 augmenterait sensiblement la dissipation thermique requise pour le bloc.
Le reste du circuit de la figure 2 n'est qu'une répétition de ce qui a été décrit, à l'exception de la source d'alimentation représentée au haut de la figure et qui sera décrite maintenant.
Pour pouvoir tirer un courant déterminé, sensiblement indépendant de l'impédance de la mémoire, il est généralement indiqué d'actionner une matrice de mémoire magnétique à partir d'une source à courant constant ou du moins à partir d'une source présentant un certain réglage en courant. Ceci est généralement obtenu en utilisant une tension supérieure à celle qui est nécessaire, en série avec une résistance limitatrice de courant. Lorsqu'on utilise cette technique avec des circuits intégrés monolithes, elle conduit à l'apparition de tensions élevées entre différentes parties du bloc monolithe d'est-à-dire entre deux électrodes d'un transistor.
En d'autres termes une source d'alimentation conventionnelle comprenant une source de tension plus élevée que nécessaire et une résistance limitatrice de courant conduit à l'apparition de tensions élevées indésirables dans le matériau semi-conducteur constituant les diodes 23 et 26 et les transistors de mise sous tension et de mise à la masse.
Selon la variante représentée au haut de la figure 2, une source de courant est constituée par une résistance discrète limitatrice de courant 36, qui est connectée, par une extrémité 38, à une source 37 de tension relativement élevée et dont l'autre extrémité 41 est maintenue, par une diode discrète 40, à la tension plus basse de la borne 39. l'extrémité 41 de la résistance 36 constitue la borne de la source de courant pour les lignes de matrices. La diode 40 empêche la tension appliquée aux éléments semi-conducteurs 28, 30 et 35 de dépasser la tension inférieure engendrée à l'extrémité 41 de la résistance. Il y a lieu de noter qu'il n'est pas indispensable que les éléments tels que la résistance 36 et la diode 40 soient discrets, ceci étant toutefois préférable.
Comme on le voit également à la figure 2, une autre diode 43 est brachée en série entre la borne 41 de la source d'alimentation et le transistor de commutation 25. Elle est disposée de façon telle qu'un courant appliqué à une ligne 24 quelconque depuis la borne 41, passe par la même nombre de diodes, quel que soit le sens de passage du courant dans la ligne 24.
Lors du fonctionnement, on fait passer le courant de gauche à droite (fig. 2) dans la ligne 21 sélectée, en rendant les transistors 25 et 31 conducteurs. La voie de courant à faible résistance, allant de la masse 42 à la borne 41 par les circuits émetteur-collecteur des transistors 31 et 25, provoque la polarisation en sens inverse de la diode 40. Le circuit fonctionne alors comme si la diode 40 n'existait pas. Lorsque les transistors 25 et 31 sont rendus non-conducteurs, la tension à la borne 41 augmente à nouveau jusqu'à la valeur fixée, pour laquelle la diode 40 devient à nouveau conductrice, en empêchant la tension de continuer à augmenter.
On pensait jusqu'à maintenant que lorsqu'aucun courant ne circule dans la ligne 21 au moment où les transistors sont rendus conducteurs, il était nécessaire d'appliquer une tension d'environ vingt-quatre volts pour assurer un faible temps de montée, c'est-à-dire une fermeture rapide du transistor. Une observation et une analyse précise du fonctionnement des circuits connus ont montré que la tension à la borne 41 en l'absence de la diode 40, tombait immédiatement à une tension d'environ quatorze volts sitôt que l'un des transistors de commutation devenait conducteur. La raison de la chute de tension était due à la charge capacitive constituée par les lignes 24 non commutées.
Par exemple, dès que le transistor 25 est rendu conducteur, la capacité répartie entre toutes les lignes reliées aux diodes 23, et entre ces lignes et la masse, se décharge à travers ces diodes et le transistor 25 qui est conducteur. Ceci produit un blocage important pendant la montée du courant de sorte que la tension à la borne 41 n'atteint pas le niveau pour lequel la diode 40 devient conductrice. Dans ces conditions l'adjonction de la diode de blocage 40 n'a que peu d'effet sur le temps de montée. Toutefois la tension élevée de la source 37 bloquée à travers la résistance limitrice 36, par la diode 40, est indiquée pour établir un courant stable dans les lignes sélectées, après la période transistoire d'établissement du courant.
La diode de blocage 40 est particulièrement importante lorsque tous les commutateurs reliés à la source particulière, sont ouverts, en déconnectant toutes les lignes. Si, dans ce cas, la diode 40 n'était pas prévue, la tension à la borne 41 s'éléverait à la valeur maximum de la source, en appliquant, dans l'exemple représenté, une tension de vingt-quatre volts aux éléments semiconducteurs reliés à cette source. La diode de blocage 40, empêche toutefois cette tension de dépasser une valeur relativement basse, de par exemple quatorze volts.
Ainsi, en revenant au circuit de la figure 2, on voit que dans chaque groupe de quatre lignes de mémoire 24 reliées à une paire de transistors de mise à la masse d'un bloc monolithe 30, l'une des lignes de mémoire 21 est sélectée par un courant allant de la gauche à la droite, en rendant les transistors 25 et 31 conducteurs et en ayant les transistors 27 et 33 non-conducteurs. Ceci a pour effet d'appliquer la tension de l'extrémité 41 de la résistance 36 au collecteur du transistor 25 d'où il résulte que le courant traverse successivement, de la source 37 à la masse commune 42, la résistance 36, la diode 43, le circuit collecteur-émetteur du transistors 25, l'une des diodes 23, la ligne 21, le circuit collecteur-émetteur du transistor 31, le courant retournant à la source par la masse commune 42.
De même si l'on ne rend conducteurs que les transistors 33 et 27 on applique un courant de même amplitude à la ligne 21, mais qui va da la droite à la gauche dans la figure 2. En partant de la source 37, le courant traverse successivement le transistor 33, la diode 32, la ligne 21, l'une des diodes 26 et le transistor 27.
Dans chacune de ces conditions de fonctionnement, le courant passant dans la ligne 21 traverse la résistance 36. Toutefois l'impédance de faible valeur de la paire de transistors conducteurs 25 et 31, ou 27 et 33 et des éléments disposés entre eux, maintient la tension appa raiscant à l'extrémité 41 de la résistance, à une valeur inférieure à celle pour laquelle la diode 40 laisse passer un courant appréciable.
Lorsque tous les transistors 25, 27, 31 et 33 ne conduisent pas, de sorte qu'aucun courant n'est appliqué à aucune des lignes reliées à ces transistors, la diode 40 est conductrice et bloque la tension apparaissant à l'extrémité 41 de la résistance 36, au niveau maximum que l'on désire. Le courant de la diode passe à travers la résistance 36.
Grâce à cette disposition, la tension appliquée aux transistors 25, 27, 31 et 33 et aux diodes 23 et 26, ne dépasse jamais la valeur à laquelle la diode 40 bloque l'extrémité 41 de la résistance. De plus le domaine de variation des tensions appliquées à ces transistors et à ces diodes ne s'étend qu'entre cette tension de blocage et la tension de la masse commune 42.
Si deux transistors 25 et 27 ou 31 et 33 étaient rendus simultanément conducteurs à la suite d'une défectuosité quelconque, le courant les traversant serait limité à la même valeur nominale normale. En conséquence une telle défectuosité n'entraîne pas de conditions de fonctionnement sensiblement différentes de celles décrites plus et que l'on désire obtenir pour autant que deux transistors soient disposés en série entre la résistance 41 et la masse commune 42, ceci dans les deux cas. Il en résulte que cette défectuosité n'est pas susceptible d'endommager un composant quelconque du circuit.
Une autre caractéristique de la forme d'exécution représentée à la figure 2 est qu'une seule source d'alimentation, c'est-à-dire une seule combinaison d'une source 37, d'une résistance 36 et d'une diode de blocage 40, suffit pour commander plusieurs lignes de mémoire 24; dans la forme d'exécution relativement simple qui est représentée il en est prévu seize. Ceci permet d'économiser de composants et par conséquent de réduire le prix, le poids, l'encombrement et la dissipation de chaleur.
En résumé l'appareil décrit constitue un circuit de sélection de mémoire, capable d'une fabrication extensive sous forme de circuits intégrés monolithes. Cet appareil permet une économie importante en encombrement et en poids, relativement aux appareils précédents.
Le fait que l'appareil décrit peut être fabriqué sous forme intégrée permet également une fabrication à bas prix, notamment lorsqu'il est fabriqué à grande échelle.
I1 y a lieu de noter que l'appareil décrit n'est pas limité à la commande de mémoires. Ses fonctions de décodage et d'actionnement peuvent être appliquées à d'autres dispositifs électriques. En outre le milieu d'emmagasinage magnétique peut être constitué par des noyaux magnétiques, un film magnétique, des fils plaqués, de tiges plaquées et d'autres milieux magnétiques propres à l'emmagasinage d'informations.
L'appareil décrit a des performances intéressantes particulièrement en ce qui concerne la dissipation de puissance, la vitesse de fonctionnement, la possibilité de commander des charges réactives et de résister aux modifications des tensions et des courants de sortie. Ces avantages sont obtenus indépendamment du type de construction, c'est-à-dire que l'on utilise des composants discrets ou des circuits intégrés.
REVENDICATION I
Appareil de commutation électronique pour appliquer un courant à au moins un conducteur dans l'un ou l'autre sens, comprenant une première et une seconde bornes de source pour effectuer Ia liaison aux pôles positif et négatif d'une source de puissance électrique et une troisième borne pour effectuer une liaison à un point de la source de potentiel intermédiaire à ceux desdits pôles et plusieurs dispositifs de commutation, caractérisé en ce qu'il comprend au moins quatre dispositifs de commutation à semi-conducteurs (33, 31, 27, 25) pour relier de façon sélective le conducteur aux pôles de la source, chacun de ces dispositifs comprenant une borne connectée en série avec l'une des extrémités du conducteur (21), une autre borne connectée en série à l'une ou l'autre des bornes de source (38,
42) et une troisième borne à laquelle un signal de commande de commutation est destiné à être appliqué, en ce que le premier dispositif de commutation (33) est connecté de manière à établir, lorsqu'il est enclenché, un courant allant de la première borne de source (38) a une première extrémité du conducteur, le second dispositif de commutation (31) de manière à établir, lorsqu'il est enclenché, un courant allant de ladite première extrémité du conducteur à la seconde borne de source (42), le troisième dispositif (27) de manière à établir, lorsqu'il est enclenché, un courant allant de la seconde extrémité du conducteur à la seconde borne de source (42), et le quatrième dispositif (25) de manière à établir, lorsqu'il est enclenché, un courant allant de ladite première borne de source (38) à ladite seconde extrémité du conducteur,
en ce que des moyens limiteurs de courant (36) sont branchés en série, entre ladite première borne de source (38) et les dispositifs de commutation associés, et en ce qu'un écrêteur de tension (40) est relié entre ladite troisième borne (39) et les moyens limiteurs de courant afin d'empêcher la tension appliquée au conducteur par les moyens limiteurs de courant, de dépasser une valeur déterminée.
SOUS-REVENDICATIONS a 1. Appareil selon la revendication I, destiné à connecter de facon sélective l'un de plusieurs conducteurs (24) auxdites bornes de source, caractérisé en ce que pour chaque paire de ces conducteurs il comprend au moins six dispositifs de commutation à semi-conducteurs (33, 31, 27, 25, 127 et 125) dont chacun a une borne reliée en série avec une des extrémités d'au moins un autre des conducteurs, une autre borne reliée à, ou en série, avec l'une ou l'autre des bornes de source et une troisième borne à laquelle est destiné à être appliqué un signal de commande de la commutation, et en ce que le premier dispositif de commutation (33) est connecté de manière à établir, lorsqu'il est enclenché, un courant allant de la première des bornes de source (38) à l'une des extrémités des deux conducteurs (21),
le second dispositif de commutation de manière à établir, lorsqu'il est enclenché, un courant allant desdites extrémités des conducteurs (21) à la seconde borne de source (42), les troisième (27) et cinquième (127) dispositifs de commutation de manière à établir, lorsqu'ils sont enclenchés, un courant allant de l'autre extrémité de l'un ou l'autre des conducteurs à la seconde borne de source (42), et les quatrième (25) et sixième (125) dispositifs de commutation de manière à établir, lorsqu'ils sont enclenchés, un courant allant de ladite première borne (41) de source à ladite autre extrémité de l'un ou l'autre des conducteurs.
2. Appareil selon la revendication I ou la sous-revendication 1, caractérisé en ce que les moyens limitateurs de courant comprennent une résistance.
3. Appareil selon la revendication I ou la sous-revendication 1, caractérisé en ce que l'écrêteur de tension comprend une diode reliée entre ladite première borne de source (38) et ladite troisième borne (39), ceci en série avec les moyens limitateurs de courant de manière que le potentiel appliqué aux dispositifs de commutation soit limité, à sa valeur maximum, à la valeur de la tension appliquée à la borne.
REVENDICATION II
Utilisation de l'appareil selon la revendication I et la sous-revendication 1 pour l'enregistrement et la lecture d'information binaires dans une mémoire magnétique, caractérisée en ce que lesdits conducteurs (24) sont couplés électromagnétiquement à plusieurs éléments d'emmagasinage (22) de la mémoire.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.