Die Diodenmatrix

  1. Einleitung

    Die Diodenmatrix stellt eine Seite im Microcodespeicher dar. Sie enthält die Programmsequenz für eine Befehlsgruppe und steuert die Befehlsdecodierung. In der Diodenmatrix ist die zeitliche Abfolge für die Belegungen der einzelnen Steuersignal abgelegt, die zur Umsetzung einer bestimmten Befehlsgruppe notwendig sind. Jede Diodenmatrix hat eine Wortbreite von maximal 20bit und kann bis zu 16 Steuerworte aufnehmen. Adressiert wird der Microcodespeicher durch das 16-bit-Schieberegister der Ablaufsteuerung, die Auswahl der zum Befehl passenden Diodenmatrix erfolgt durch mehrere 1-aus-16-Decoder, die vom Befehlswort gesteuert werden. Die Diodenmatrix stellt im Prinzip einen ROM (read-only-memory, nur-lese-Speicher) dar, wobei jedes gesetzte Bit durch eine fest verdrahtete Diode realisiert wird. Von den theoretisch bis zu 320Dioden in einer Matrix sind praktisch nur wenige wirklich notwendig um die Steuersignale zu aktivieren. Adress- und Datenbus der Diodenmatrix sind über zwei 40-polige Pfostensteckverbinder zugänglich und werden von allen Diodenmatrizen im Microcodespeicher durch Flachbandkabel parallel geschaltet.

  2. Die Schaltung der Diodenmatrix

    Auf dem folgenden Bild ist die Schaltung einer voll beschalteten Diodenmatrix dargestellt.

  3. Funktionsweise der Schaltung

    Die Schaltung zeigt eine voll beschaltete Diodenmatrix mit 320 Dioden. Die Dioden der Matrix sind in 16 Zeilen und 20 Spalten angeordnet. Eine Zeile stellt ein Wort im Microcodespeicher dar, das Steuerinformationen für die Ablaufsteuerung generiert. Eine gesetzte Diode erzeugt den Logikpegel 1, eine freie Stelle den Logikpegel 0 innerhalb des Steuerwortes. Im praktischen Betrieb beschränkt sich deshalb die Anzahl der gesetzten Dioden pro Wort auf einige wenige, sodass eine Diodenmatrix viel weniger als die maximal möglichen 320 Stück enthält. Die Zeilen werden durch das 16-bit-Schieberegister der Ablaufsteuerung nacheinander mit Logikpegel 1 über den Pfostensteckverbinder P2 versorgt, wodurch nacheinander ein Wort nach dem anderen aus der Diodenmatrix ausgelesen wird. Das gelesene Datenwort wird am Pfostensteckverbinder P1 ausgegeben. Die Widerstände stellen zusammen mit den Dioden D321...D340 eine Torschaltung dar, sodass die Diodenmatrix die Daten nur an den Datenbus ausgibt, wenn die ENABLE-Leitung auf Logikpegel 0 liegt, andernfalls bleibt die Matrix inaktiv. Die Enable-Leitung wird über 20 Lötbrücken vom Pfostensteckverbinder P2 zugeführt. Mit der Lötbrücke an der Diodenmatrix wird festgelegt, bei welcher Seitenadresse die Diodenmatrix aktiviert werden soll. Damit können in einem Block maximal 20 Matrizen zusammengeschaltet werden, die dann die Seiten des Microcodespeichers darstellen und durch die Befehlsdecodierung adressiert werden.

  4. Wahrheitstabelle

    In der Wahrheitstabelle sind nun die einzelnen Pegel zur Zählersteuerung aufgelistet.
    0=logisch 0-Pegel, entspricht 0V
    1=logisch 1-Pegel, entspricht 12V
    H=hochohmiger Zustand
    X=beliebiger Zustand
    E=der Ausgang ist mit Eingang E verbunden
    hochohmiger Zustand
    EingangssignaleAusgangssignale 
    ENABLEA0A1A2A3A4A5A6A7A8A9AAABACADAEAFDatenwortErläuterungen
    1,H X X X X X X X X X X X X X X X X HDurch das ENABLE=1 oder ENABLE=H aus der Seitenadresse ist die Diodenmatrix nicht aktiviert und die Datenwortausgänge befinden sich im hochohmigen Zustand.
    Datenwort 0
    EingangssignaleAusgangssignale 
    ENABLE A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 AA AB AC AD AE AFDatenwortErläuterungen
    00,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H 0Durch das ENABLE=0 ist die Diodenmatrix aktiviert, da keine Wortadressenleitung aktiv ist, wird das Datenwort 0 ausgegeben.
    Datenwort auslesen
    EingangssignaleAusgangssignale 
    ENABLE A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 AA AB AC AD AE AFDatenwortErläuterungen
    0 10,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H DW(0)Es wird das Datenwort Nummer 0 ausgegeben
    00,H 10,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H DW(1)Es wird das Datenwort Nummer 1 ausgegeben
    00,H0,H 10,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H DW(2)Es wird das Datenwort Nummer 2 ausgegeben
    00,H0,H0,H 10,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H DW(3)Es wird das Datenwort Nummer 3 ausgegeben
    00,H0,H0,H0,H 10,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H DW(4)Es wird das Datenwort Nummer 4 ausgegeben
    00,H0,H0,H0,H0,H 10,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H DW(5)Es wird das Datenwort Nummer 5 ausgegeben
    00,H0,H0,H0,H0,H0,H 10,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H DW(6)Es wird das Datenwort Nummer 6 ausgegeben
    00,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H 10,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H DW(7)Es wird das Datenwort Nummer 7 ausgegeben
    00,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H 10,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H DW(8)Es wird das Datenwort Nummer 8 ausgegeben
    00,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H 10,H0,H0,H0,H0,H0,H DW(9)Es wird das Datenwort Nummer 9 ausgegeben
    00,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H 10,H0,H0,H0,H0,H DW(10)Es wird das Datenwort Nummer 10 ausgegeben
    00,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H 10,H0,H0,H0,H DW(11)Es wird das Datenwort Nummer 11 ausgegeben
    00,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H 10,H0,H0,H DW(12)Es wird das Datenwort Nummer 12 ausgegeben
    00,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H 10,H0,H DW(13)Es wird das Datenwort Nummer 13 ausgegeben
    00,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H 10,H DW(14)Es wird das Datenwort Nummer 14 ausgegeben
    00,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H0,H 1 DW(15)Es wird das Datenwort Nummer 15 ausgegeben

  5. Anschlussbelegung

    Die Diodenmatrix ist über einen 40-poligen Pfostenstecker P1 , der das Datenwort liefert, mit der Ablaufsteuerung verbunden. Der 40-polige Pfostensteckverbinder P2 führt zum 16-bit-Schieberegister , dass die Wortadressen generiert und zu den 1-aus-16-Decodern der Befehlsdecodierung, die die Seitenadresse erzeugen.
    Die Belegung des Steckverbinders P1:
    PinNameFunktionPegel
    1 D0Ausgangsleitung Datenwort Bit00V,H
    2freileeres AnschlusspinH
    3 D1Ausgangsleitung Datenwort Bit10V,H
    4freileeres AnschlusspinH
    5 D2Ausgangsleitung Datenwort Bit20V,H
    6freileeres AnschlusspinH
    7 D3Ausgangsleitung Datenwort Bit30V,H
    8freileeres AnschlusspinH
    9 D4Ausgangsleitung Datenwort Bit40V,H
    10freileeres AnschlusspinH
    11 D5Ausgangsleitung Datenwort Bit50V,H
    12freileeres AnschlusspinH
    13 D6Ausgangsleitung Datenwort Bit60V,H
    14freileeres AnschlusspinH
    15 D7Ausgangsleitung Datenwort Bit70V,H
    16freileeres AnschlusspinH
    17 D8Ausgangsleitung Datenwort Bit80V,H
    18freileeres AnschlusspinH
    19 D9Ausgangsleitung Datenwort Bit90V,H
    20freileeres AnschlusspinH
    21 D10Ausgangsleitung Datenwort Bit100V,H
    22freileeres AnschlusspinH
    23 D11Ausgangsleitung Datenwort Bit110V,H
    24freileeres AnschlusspinH
    25 D12Ausgangsleitung Datenwort Bit120V,H
    26freileeres AnschlusspinH
    27 D13Ausgangsleitung Datenwort Bit130V,H
    28freileeres AnschlusspinH
    29 D14Ausgangsleitung Datenwort Bit140V,H
    30freileeres AnschlusspinH
    31 D15Ausgangsleitung Datenwort Bit150V,H
    32freileeres AnschlusspinH
    33 D16Ausgangsleitung Datenwort Bit160V,H
    34freileeres AnschlusspinH
    35 D17Ausgangsleitung Datenwort Bit170V,H
    36freileeres AnschlusspinH
    37 D18Ausgangsleitung Datenwort Bit180V,H
    38freileeres AnschlusspinH
    39 D19Ausgangsleitung Datenwort Bit190V,H
    40freileeres AnschlusspinH
    Die Belegung des Steckverbinders P2:
    PinNameFunktionPegel
    1 A0 Wortadressleitung 00V,12V,H
    2ENABLE0Seitenadressleitung 00V,H
    3 A1 Wortadressleitung 10V,12V,H
    4ENABLE1Seitenadressleitung 10V,H
    5 A2 Wortadressleitung 20V,12V,H
    6ENABLE2Seitenadressleitung 20V,H
    7 A3 Wortadressleitung 30V,12V,H
    8ENABLE3Seitenadressleitung 30V,H
    9 A4 Wortadressleitung 40V,12V,H
    10ENABLE4Seitenadressleitung 40V,H
    11 A5 Wortadressleitung 50V,12V,H
    12ENABLE5Seitenadressleitung 50V,H
    13 A6 Wortadressleitung 60V,12V,H
    14ENABLE6Seitenadressleitung 60V,H
    15 A7 Wortadressleitung 70V,12V,H
    16ENABLE7Seitenadressleitung 70V,H
    17 frei leeres AnschlusspinH
    18ENABLE8Seitenadressleitung 80V,H
    19 frei leeres AnschlusspinH
    20ENABLE9Seitenadressleitung 90V,H
    21 frei leeres AnschlusspinH
    22ENABLE10Seitenadressleitung 100V,H
    23 frei leeres AnschlusspinH
    24ENABLE11Seitenadressleitung 110V,H
    25 A8 Wortadressleitung 80V,12V,H
    26ENABLE12Seitenadressleitung 120V,H
    27 A9 Wortadressleitung 90V,12V,H
    28ENABLE13Seitenadressleitung 130V,H
    29 AA Wortadressleitung 100V,12V,H
    30ENABLE14Seitenadressleitung 140V,H
    31 AB Wortadressleitung 110V,12V,H
    32ENABLE15Seitenadressleitung 150V,H
    33 AC Wortadressleitung 120V,12V,H
    34ENABLE16Seitenadressleitung 160V,H
    35 AD Wortadressleitung 130V,12V,H
    36ENABLE17Seitenadressleitung 170V,H
    37 AE Wortadressleitung 140V,12V,H
    38ENABLE18Seitenadressleitung 180V,H
    39 AF Wortadressleitung 150V,12V,H
    40ENABLE19Seitenadressleitung 190V,H

  6. Schluss

    Die Diodenmatrix wurde auf einer zweiseitig beschichteten Platine mit den Abmessungen 80mmx100mm aufgebaut. Da mehrere Matrizen benötigt werden, wurden jeweils zwei Stück auf einer Platine mit 160mmx100mm gefertigt und später getrennt.


    Eine leere Diodenmatrix ohne Diodenarray von oben
    Die Diodenmatrix von unten



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