Формирователь тока для доменной памяти

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться в запоминающих устройствах на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД). Цель изобретения - снижение потребляемой мощности. Для этого в формирователь введены компенсационный элемент в виде конденсатора , операционный усилитель, коммутатор, резистор обратной связи, токовый ключ, резисторный делитель напряжения и источник отрицательного напряжения. Положительный эффект состоит в значительном снижении (6-6,5 раз) тока, проходящего через усилитель мощности, по сравнению с током продвижения в катушках микросборки ЦМД. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s G 11 С 11/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗС)БРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

) о

4 (л

jhow (л) (61) 1683071 (21) 4773988/24 (22) 26,12.89 (46) 07.10,92, Бюл, ¹ 37 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт "Альтаир" (72) Е,B.Ãoðoõoâ и В.А.Драчук (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1683071, кл, G 11 С 11/14, 1989. (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ТОКАДЛЯ ДОМЕННОЙ ПАМЯТИ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться в запоИзобретение относится к цифровой вычислительной технике, в частности к запоминающим устройствам на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД), и является усовершенствованием известного устройства, описанного в авт. св. ¹ 1683071, Известный формирователь тока для доменной памяти содержит линейный двухкаскадный, двухтактный усилитель мощности с местными отрицательными обратными связями и два источника напряжений питания.

Однако известный формирователь тока потребляет от источников питания и рассеивает на выходных транзисторах значительную мощность, что в ряде случаев ограничивает его применение из-за необходимости иметь принудительную вентиляцию аппаратуры.

Целью изобретения является снижение потребляемой формирователем тока от источников питания мощности с сохранением высоких показателей его эксплуатационных характеристик. минающих устройствах на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД). Цель изобретения — снижение потребляемой мощности, Для этого в формирователь введены компенсационный элемент в виде конденсатора, операционный усилитель, коммутатор, резистор обратной связи, токовый ключ, резисторный делитель напряжения и источник отрицательного напряжения. Положительный эффект состоит в значительном снижении (6-6,5 раз) тока, проходящего через усилитель мощности, по сравнению с током продвижения в катушках микросборки

ЦМД, 2 ил.

Цель достигается тем, что в формирователь тока введены компенсационный конденсатор, операционный усилитель, коммутатор, резистор обратной связи, токовый ключ, резисторный делитель напряжения и источник отрицательного напряжения, при этом вход формирователя соединен с выходом операционного усилителя, а его выход соединен с первым входом компенсационного конденсатора и является первым выходом формирователя, первый вывод резистора обратной связи соединен с инвертированным входом операционного усилителя и является вторым выходом формирователя, второй вывод резистора обратной связи соединен с шиной нулевого потенциала, прямой вход операционного усилителя соединен с выходом коммутатора, информационный вход которого соединен с входом синусоидального сигнала формирователя, управляющий вход коммутатора соединен с управляющим входом токовогоГо кл юча и входом ста ртсто пи о Го сигнала формирователя, выход токового

1767533

3 ключа соединен с вторым выводом компенсационного конденсатора и выходом резисторного делителя напряжения, первый резистор которого соединен с источником отрицательного напряжения, а второй — с шиной нулевого потенциала, Сопоставительный анализ с известным формирователем показывает, то заявленный формирователь тока отличается. наличием новых признаков, таких как компенсирующий конденсатор, операционный усилитель, резистор обратной связи, токовый ключ и их оригинальные связи, которые сообщают ему новое полезное качество в виде существенного снижения потребляемой от источников питания мощности, поэтому заявляемый формирователь соответствует критериям "Новизна" и "Существен н ые отличия", На фиг.1 представлена функциональная схема формирователя тока для доменной памяти с катушкой управления микросборки ЦМД на фиг.2 — векторная диаграмма его работы в установившемся режиме.

На фиг.1 последовательно соединены коммутатор 1, операционный (дифференциальный) усилитель 2, известный формирователь 3 тока для доменной памяти, выполняющий в устройстве функции линейного усилителя мощности, катушка 4 микросборки 5, резистор 6 обратной связи. Эта цепочка формирует в катушке ЦМД ток продвижения доменов, К выходу усилителя 3 мощности подключена цепочка, обеспечивающая в катушке 4 LlMP, управляющего тока в стартстопном режиме. Цепочка содержит, компенсационный конденсатор 7, подключенный вторым выводом к токовому выходу 8 токового ключа 9, резисторный делитель напряжения с резисторами 10 и 11 и источник 12 отрицательного напряжения, Управляющий вход 13 ключа 9 соединен с управляющим входом коммутатора 1 и подключен к входу 14 стартстопного сигнала формирователя. Информационный вход коммутатора 1 соединен с входом 15 синусоидального сигнала формирователя.

Формирователь функционирует следующим образом.

Двухтактный линейный усилитель 3 мощности с операционным усилителем 2 на его входе образуют разностный усилитель напряжения и мощности с большим коэффициентом усиления, Рабочей нагрузкой усилителя является катушка 4 микросборки

ЦМД 5 с последовательно включенным резистором 6 обратной связи по току, а конденсатор 7, подключаемый к выходу усилителя посредством токового ключа 9, образует его компенсирующую нагрузку, Входной сигнал усилителя поступает с выхода коммутатора 1 на прямой (неинвертирующий) вход операционного усилителя

2, а на его инвертирующий вход поступает

5 сигнал обратной связи по току с резистора

6 обратной связи. Без компенсационного конденсатора 7 схема, состоящая из последовательно включенных разностного усилителя (элементы 2 и 3), нагрузки в виде

1ð катушки 4 и резистора 6 обратной связи с замкнутой петлей обратной связи по инверсному входу усилителя, является усилителем с отрицательной обратной связью по току или по функциональному существу линейным преобразователем входного напряжения в ток нагрузки (катушки 4 в данном случае), Конденсатор 7 в рабочем режиме шунтирует на нулевую шину общую часть реактивной составляющей тока катушки 4, существенно уменьшая тем самым ток усилителя 3 мощности.

Рабочий сигнал на выходе коммутатора

1 формируется путем коммутации входного синусоидального сигнала, непрерывно поступающего от системного синхронизатора по входу 15 синусоидального напряжения, При отсутствии стартстопного сигнала на входе 14 на выходе коммутатора 1 устанавливается нулевое напряжения, которое поддерживает в катушке 4 нулевой (пренебрежимо малый в реальных конструкциях) ток, С поступлением стартстопного сигнала

flo входу 14 синусоидальное напряжение входа 15 пропускается через коммутатор 1

35 на вход разностного усилителя (элементы 2 и 3), в нагрузке которого, т,е. в катушке 4, формируется ток, строго соответствующий величине, форме и фазе входного напряжения усилителя независимо от разброса

40 электрических параметров катушки. Одновременно по стартстопному сигналу открывается токовый ключ 9, через который компенсационный конденсатор 7 замыкает часть выходного тока усилителя 3 мощности на нулевую шину. Компенсирующее действие конденсатора 7 в установившемся режиме иллюстрируется векторной диаграммой фи г.2.

Векторная диаграмма построена для ну" левой фазы входного сигнала 0 » (неинвертированный вход операционного усилителя

2), так как вектор Us» (вектор ОА) направлен по действительной оси диаграммы, Вектор тока катушки 4 » (вектор OF) также направлен по действительной оси, поскольку ток нагрузки в усилителе с глубокой отрицательной обратной связью по току в точности совпадает по форме и фазе с его входным напряжением. Вектор напряжения на катушке 4 U, (вектор ОН) складывается из век1767533

55 тора ее индуктивной составляющей Ui<

{вектор OG), опережающей вектор тока катушки 1, на 90О, и вектора ее активной составляющей UR< (вектор GH), совпадающей по направлению с вектором тока катушки, Пренебрегая падением напряжения на открытом токовом ключе 9 (динамическое сопротивление насыщенных типовых токовых транзисторов не превышаетдолей ома), вектор напряжения на конденсаторе 7 Uc (вектор OL) есть сумма вектора напряжения на катушке 0к и вектора напряжения на резисторе 6 обратной связи (вектор lL), совпадающего с вектором входного напряженйя 14х.

Вектор тока конденсатора 71с опережает вектор напряжения на нем Uc на 90, а его величина однозначно определяется величиной емкости конденсатора, На векторной диаграмме для более наглядной иллюстрации существа и положительного эффекта заявляемого устройства представлены токи конденсатора для двух значений его емкости, из которых вектор тока 1со (вектор OB) соответствует оптимальному значению емкости, обеспечивающему максимальный положительный эффект, а вектор тока ic-zo (вектор ОС) дает количественное представление о снижении этого эффекта при 20%-ом разбросе емкости конденсатора 7, Вектор выходного тока усилителя 3 мощности iy равен сумме векторов токов катушки 4 1к и конденсатора 7 lc При оптимальном значении емкости конденсатора 7 его ток ico полностью компенсирует индуктивную составляющую тока цепи, состоящей из катушки 4 и резистора 6 обратной связи (вектор D F), в результате чего выход ной ток усилителя 3 lyly (вектор OD) равен активной составляющей тока этой цепи {вектор 00, совпадающий по направлению с вектором выходного напряжения усилителя

3 (OL) и имеет минимальное значение, При отклонении емкости конденсатора 7 от ее оптимального значения компенсация индуктивной составляющей тока цепи катушки нарушается и появляется реактивня составляющая выходного тока усилителя 3 мощности, увеличивая его абсолютное значение. Так, при токе конденсатора ic-2o, меньшем оптимального тока lcp Ha 20%, нескомпенсированная часть индуктивной составляющей тока цепи конденсатора Ьр (вектор DE) суммируется с активной составляющей тока цепи i>c, увеличивая выходной ток усилителя 3 до величины i -zp (вектор

ОЕ).

Векторная диаграмма на фиг,2 построена для катушек управления типовой микросборки ЦМД К1605РЦ1, средние значения

40 индуктивного и активного сопротивлений которой равны ю Ь< = 30 Ом и R к = 2 Ом, а сопротивление резистора 6 обратной связи

R< c = 2 Ом. Из визуального сопоставления векторов OD, OE; OF видно, что даже при

20%-ном отклонении величины емкости конденсатора 7 от его оптимального значения выходной ток усилителя 3 мощности lc-ão в несколько раз меньше рабочего тока катушки 1к, Расчет схемы показывает, что выходной ток усилителя мощности!у, меньше тока катушки 1к в 7,5 раза для оптимальной емкости конденсатора 7 и в 4,2 раза для конденсатора с 20%-м отклонением емкости от оптимальной, Очевидно, что эти цифры показывают во сколько раз в заявляемом формирователе потребление тока от источников питания и мощности рассеивания на выходных транзисторах усилителя 3 мощности меньше, чем в известном устройстве.

С целью устранения тока переходного режима конденсатора 7 при коммутации управляющих токов в катушках микросборки

ЦМД в стартстопном режиме и тем самым устранения перегрузки выходногб усилителя 3 мощности по току и искажения формы тока в катушке 4 конденсатор 7 предварительно заряжается до начального напряжения Uc>, Заряд конденсатора

7 осуществляется со стороны токового ключа 9 в отсутствие стартстопного сигнала, когда токовый ключ закрыт, от источника 12 отрицательного напряжения питания до потенциала минус U«, задаваемого резисторным делителем 10 и 11 напряжения, Стартстопный сигнал с выхода 14 поступает от внешнего синхронизатора в момент прохождения входным напряжением

15 нулевой фазы, поэтому в соответствии с теорией переходных процессов в электрических цепях начальное напряжение на конденсаторе 7 Ucc.устанавливается резисторным делителем 10 и 11 равным напряжению на этом конденсаторе в установившемся режиме для нулевой фазы выходного напряжения. На векторной диаграмме напряжение U«соответствует длине отрезка OG и равно амплитуде напряжения U«на индуктивном сопротивлении катушки 4, С поступлением стартстопного сигнала по входу 14 токовый ключ 9 открывается, потенциал на его выходе 8 (на нижней обкладке конденсатора 7) устанавливается близким к нулю, а потенциал на выходе усилителя 3 мощности (на верхней обкладке конденсатора) скачком увеличивается до значения плюс Uco. Зто потенциал в точности равен начальному напряжению на катушке 4, ток переходного режима конденсатора 7 отсутствует и в дальнейшем

1767533 1

9 процесс формирования тока в управляющей катушке 4 не отличается от процесса формирования в установившемся режиме.

Стартстопный сигнал с выхода 14 снимается в момент прохождения входным напряжением 15 нулевой фазы, после чего токовый ключ 9 закрывается и конденсатор сохраняет значение напряжения, равное

Осо, до начала очередного цикла работы ЗУ

ЦМД.

Таким образом, формирование тока в управляющей катушке микросборки ЦМД посредством усилителя с глубокой обратной связью по току обеспечивает высокую стабильность его амплитуды, формы и фазы, а подключение к выходу усилителя компенсирующего конденсатора в несколько раз снижает его выходной ток, и., следовательно, мощность потребления энергии от источников питания и мощность рассеивания на выходных транзисторах усилителя, Формула изобретения

Формирователь тока для доменной памяти по авт. ca. ¹ 1683071,о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения потребляемой мощности, он содержит компенсационный элемент в виде конденсатора, операционный усилитель, коммутатор, резистор обратной связи, токовый ключ, резисторный делитель напряжения и источник отрицательного напряжения, причем вход формирователя соединен с выходом операционного усилителя, а его выход соединен с первым выводом конденсатора и является первым выходом формирователя, первый вывод резистора обратной связи соединен с инвертированным входом операционного усилителя, второй вывод резистора обратной связи соединен с шиной нулевого потенциала, прямой вход операционного усилителя соединен с выходом коммутатора, информационный вход которого соединен с входом синусоидального сигнала формирователя, управляющий вход коммутатора соединен с управляющим входом токового ключа и входом стартстопного сигнала формирователя, выход токового ключа соединен с вторым выводом конденсатора и выходом резисторного делителя напряжения, первый резистор которого соединен с источником отрицательного напряжения, а второй — с шиной нулевого потенциала, 1767533

45

Составитель Е.Горохов

Техред М.Моргентал Корректор Н.Слободяник

Редактор Т.Юркова

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Г / ч

Заказ 3550 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5