Формирователь тока продвижения для доменной памяти

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в запоминающих устройствах на цилиндрических магнитных доменах. Целью изобретения .является снижение потребляемой мощности. Формирователь тока продвижения для доменной памяти содержит усилитель мощности, накопительный элемент в виде конденсатора, операционный и дифференциальный усилители, коммутатор, резистор обратной связи и резистор начального состояния. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s G 11 С 11/14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР. (ГОСПАТЕНТ. СССР) ай6> Л лн НИЗА " «$p

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДETEJlbCTBY

1 (21) 4798275/24 (22) 05.02.90 (46) l5.04,93. Бюл. М 14 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт "Ал ьтаир" (72) E.В,Горохов и В.А,Драчук (56) Авторское свидетельство СССР . tk 830572, кл. 6 11 С 11/14, 1983.

Авторское свидетельство СССР

t4 1683071, кл. G 11 С 11/14, 1989, (54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ТОКА ПРОДВИЖЕ-

НИЯ ДЛЯ ДОМЕННОЙ ПАМЯТИ

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике, в частности к запоминающим . устройствам для цилиндрических магнитных доменах (ЦМД).

Целью изобретения является снижение потребляемой формирователем тока от источников питания мощности с сохранением высоких показателей et.o эксплуатационных характеристик.

На фиг. 1 приведена функциональная схема формирователя токов продвижения для доменной памяти; на фиг, 2 — векторная . диаграмма его работы в установившемся режиме.

Формирователь тока содержит усилитель 1 мощности с операционным усилителем 2 на входе. нагрузка которого в виде последовательно включенных катушки L микросборки ЦМД и конденсатора 3 подключена к усилителю через резистор 4 отрицательной обратной связи. Выводы

; резистора обратной связи соединены со входами дифференциального усилителя 5, выход которого связан с инвертирующим... Ж 1809465 А1 (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в запоминающих устройствах на цилиндрических магнитных доменах, Целью изобретения,является снижение потребляемой мощности, Формирователь тока продвижения для доменной памяти содержит усилитель мощности, накопительный элемент в виде конденсатора. операционный и дифференциальный усилители, коммутатор, резистор обратной связи и резистор начального состояния. 2 ил. \

° ° входом операционного усилителя. Неинввртирующий вход операционного усилителя .; подключен к выходу коммутатора 6, информационный вход которого подключен к ши- не 7 синусоидального напряжения, а его и управляющий вход — к шине 8 старт-стопного сигнала. Второй вывод конденсатора соединен с выходом токового ключа 9 и через резистор 10 начального состояния с источ- QO ником f1 напряжения начального состоя- С) ния, а управляющий вход токового ключа 1О соединен с шиной старт-стопного сигнала, ф

Формирователь функционирует следующим образом, Двухтактный усилитель 1 мощности вместе с операционным усилителем 2 на его входе образуют разностный усилитель напряжения и мощности с большим коэффици- в ентом усиления (до десятков тысяч).

Выходной ток усилителя последовательно проходит через резистор 4 обратной связи и катушку ЦМД и поэтому падение напряжения на резисторе обратной связи пропорционально току катушки, Напряжение

1809465 снимается с резистора 4 обратной связи, усиливается и приводится к потенциалу шины дифференциальным усилителем 5. Выходное напряжение дифференциального усилителя, пропорциональное току в катушке ЦМД, подается на инвертирующий вход операционного усилителя 2, на неинвертирующий вход которого с выхода коммутатора 6 поступает входной сигнал усилителя, Таким образом, операционный усилитель 2, двухтактный усилитель 1 мощности, последовательно включенный с нагрузкой резистор 4 обратной связи и дифференциальный усилитель 5, как передаточное звено напряжения обратной связи, по технической классификации является усилителем с глубокой обратной связью по току, а по функциональной принадлежности является высокоточным преобразователем входное напряжение — ток в катушке, 20

В отсутствие старт- стопного сигнала на шине 8 (режим "стоп") на выходе коммутатора б, а следовательно и на входе преобразователя напряжения — ток, устанавливается нулевое напряжение, которое преобразует- 25 ся в нулевой ток катушки,ЦМД, С поступлением старт-стопного сигнала (режим "старт") синусоидальное напряжение с шины 7 пропускается через коммутатор 6 на вход преобразователя и 30 . одновременно открывается токовый ключ 9, разрешая прохождение выходного тока преобразователя ка нулевую шину, В этом режиме в катушке формируется синусоидальный ток, амплитуда и фаза которого в 35 точности соответствует амплитуде и фазе входного напряжения преобразователя.

Количественные и фазовые соотношения токов и напряжений характерных эле ментов схемы формирователя в 40 установившемся режиме для средних значений и индуктивного сопротивлений микросборки ЦМД иллюстрируются векторной диаграммой на фиг, 2, Диаграмма построена для нулевой фазы входного синусоидаль- 45 ного напряжения U» и вектор его отображения OF направлен по действительной оси диаграммы. Вектор тока 1» катушки

05 также направлен по действительной оси, т.к. преобразователь напряжение-ток 50 не вносит заметных фазовых искажений в его выходной ток.

Пренебрегая падением напряжения на открытом ключе 9 (напряжение насыщения токойых транзисторов составляет 0.3...0,5 55

8), вектор напряжения Uy на выходе усилителя 1 мощности равен векторной сумме напряжения Оо на резисторе 4 обратной связи, напряжения U» на катушке ЦМД и напряжения Ue на конденсаторе 3, Вектор напряжения Орос. на резисторе 4 (вектор

0D) совпадает по направлению с вектором тока IK катушки и равен URoc = I» . Roc.

Вектор напряжения U» на катушке (вектор

0B) в свою очередь складывается иэ вектора

UI» индуктивной составляющей напряжения катушки (вектор OA), опережающего вектор тока катушки на 90 и равного

Ui» = I, o) L,, и вектора Оя» активной составляющей напряжения катушки (вектора A ), совпадающего с вектором тока катушки и равного UR» = I». Вк. Вектор напряжения Uc на конденсаторе 3 отстает от вектора тока l» катушки на 90 и равен Ос = I», где С—

NC емкость конденсатора.

С целью наглядной демонстрации работы формирователя тока в условиях изменения параметров его реактивных элементов, как наименее стабильных при эксплуатации, векторная диаграмма построена для двух значений емкости конденсатора 3: для значения С, равного расчетному (номиНаЛЬНОМУ), ДО ЗНаЧЕНИЯ Co+2o, РаВНОГО УВЕличенному на 20 значению Ср.

При номинальной величине емкости Со конденсатора 3 его сопротивление на рабо1 чей частоте у, — равно индуктивной вС, составляющей полного сопротивления катушки gL = cuL», в результате чего вектор напряжения Uc-о на конденсаторе (вектор

0L) и вектор Ui» индуктивной составляющей сопротивления катушки (вектор (Я) взаимно компенсируются и вектор напряжения

Uy-о на выходе усилителя 1 мощности (вектор ОЕ) равен сумме вектора напряжения

Овос на резисторе 4 обратной связи и вектора напряжения Ояк на активном сопротивлении катушки (вектора И, равного вектору AB), С увеличением емкости конденсатора 3 до значения С +2р его сопротивление снижа1 ется до величины =, в ре мСо+2о зультате чего вектор напряжения Ос+2о на конденсаторе (вектор ОН) не полностью компенсирует вектор напряжения UIg индуктивной составляющей напряжения на катушке (вектор ОА),.оставляя вектор наоряжения ЬО раскомпенсации (вектор ЕС). В этом случае вектор напряжения 0 +2< на выходе усилителя мощности 1 (вектор ОС) складывается из вектора напряжения Оаос на резисторе 4 обратной связи, вектора напряжения Ояк на активном сопротивлении катушки и вектора напряжения hU> раскомпенсации.

1809465

15

25

55

Очевидно, что с уменьшением емкости конденсатора 3 относительно номинального значения С его сопротивление увеличи. вается и появляется вектор раскомпенсации с противоположным знаком, который, складываясь с векторами напряжения на резисторе обратной связи и активным сопротивлением катушки, также увеличивает выходное напряжение усилителя мощности. .Очевидно, что отклонение катушки

ЦМД от ее номинального значения при номинальном значении емкости резонансного конденсатора также приводит к появлению напряжения раскомпенсации, и следовательно. к повышению выходного напряжения усилителя мощности.

Из анализа векторной диаграммы вытекает важный вывод, заключающийся в том, что при определенном запасе выходного напряжения усилителя 1 мощности формирователь токов устойчиво функционирует в условиях изменения в достаточно широких пределах индуктивности катушки ЦМД и емкости конденсатора 3, сохраняя при этом сравнительно низкое напряжение источников питания, а следовательно и низкую потребляемую мощность, С целью устранения тока переходного режима в катушке при коммутации управляющего тока в катушке микросборки ЦМД в старт-стопном режиме и тем самым устранения перегрузки выходного усилителя 1 мощности по напряжению и искажения формы тока в катушке, конденсатор предварительно заряжается до начального напряжения U«, Заряд конденсатора осуществляется со стороны токового ключа 9 в отсутствии старт-стопного сигнала 8, когда токовый ключ закрыт — от источника 11 напряжения начального состояния через резистор 10 начального состояния.

Старт-стопный сигнал 8 поступает от внешнего синхронизатора в момент прохождения входным синусоидальным напряжением 7 нулевой фазы, и поэтому, в соответствии с теорией переходных процессов в электрических цепях, начальное напряжение на конденсаторе 3 U« устанавливается источником 11 напряжения начального состояния, равным напря.жению на этом конденсаторе в установившемся режиме для нулевой фазы входного напряжения, Но, как следует из векторной диаграммы на фиг. 2, в установившемся режиме напряжение на конденсаторе 3 для нулевой фазы входного напряжения равно его амплитудному значению Uc- (для номинальной емкости конденсатора) и поэтому начальное напряжение конденсатора U« устанавливается равным его амплитудному значению U<-< с положительным потенциалом на выводе со стороны токового ключа, С поступлением старт-стопного сигнала токовый ключ 9 открывается, на его выходе устанавливается потенциал, близкий к нулю, в результате чего на момент коммутации (начало старт-стопного сигнала) потенциал на выводе конденсатора 3 со стороны ключа скачком изменяется от плюс

U -< ддо о ннуулляя, его потенциал на выводе со. стороны катушки, а также на конце катушки изменяется от нуля до минус U<->, а потенциал на начале катушки остается нулевым, т,к. ее начальный ток отсутствует. Такая расстановка потенциалов на момент коммутации тока соответствует значениям напряжений йа катушке и конденсаторе 3 на момент нулевой фазы входного сигнала в установившемся режиме и поэтому коммутация тока в катушке протекает без тока переходного режима.

Старт-стоп ный сигнал 8 снимается в момент прохождения входным напряжением 1 нулевой фазы, после чего токовый ключ 9 закрывается и конденсатор 3 сохраняет значение напряжения 0 -< до следующего 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 компенсирующего конденсатора в несколько раз снижает мощность потребления от источников питания и мощность рассеивания на выходных транзисторах усилителя.

Формула изобретения

Формирователь тока продвижения для доменной памяти, содержащий усилитель мощности. отл ич а ю щи и с я тем, что, с целью снижения потребляемой мощности, он содержит накопительный элемент в виде конденсатора, операционный и дифференциальный усилители, коммутатор, резистор обратной связи и резистор начального состояния, токовый ключ, источник напряжения начального состояния, причем вход усилителя мощности соединен с выходом операционного усилителя, а его выход соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя и первым выводом резистора обратной связи, второй вывод которого соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя и является первым выходом формирователя тока, выход дифференциального усилителя подключен к инвертированному входу операционного усилителя, первый вывод

1809465 конденсатора является вторым выходом формирователя тока, э второй вывод конденсатора соединен с первым выводом резистора начального состояния и выходом . токового ключа, управляющий вход которо- б го соединен с управляющим входом коммутатора и является управляющим входом формирователя тока, информацонный вход коммутатора является входом синусоидаиьного сигнала формирователя тока, а его выход соединен с неинвертированным входом операционного усилителя, второй вывод резистора начального состояния соединен с источником напряжения начального состояния.

1809465

Составитель Е. Горохов

Техред M.Moðãåíòàë Корректор fl, Ливринц

Редактор

Заказ 1287 Тираж т ытиям и и ГКНТ СССР

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при

113035. Москва. Ж-35, Раушская на6„4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г, Ужгор д, у . р

Ю Н о л.Гага ина, 101