Магнитный запоминающий и логический элемент

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОВРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 24ЛУ.1967 (№ 1151338/26-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

25.65: .8) Опубликовано 28Х!.1968. Бюллетень № 20

Дата опубликования описания 16.IX.|968

Автор изобретения

Г. В. Титов

Заявитель

МАГНИТНЫЙ ЗАПОМИНАЮЩИЙ И ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ

В настоящее время при создании самых разнообразных по назначению устройств все большее применение находят многоотверстные ферритовые элементы. Так, на элементах трансфлюксорного типа собираются такие дискретные устройства, как регистры сдвига, схемы совпадения, сравнения и другие запоминающие устройства (ЗУ), хранящие информацию, выраженную в двоичном или троичном коде.

Известен элемент в виде прямоугольника со средним стержнем, соединяющим середины длинных сторон — стержней, площадь поперечного сечения которого вдвое больше, чем у всех остальных участков магнитопровода.

Источник потока «размещается» на среднем стержне, являющемся осью симметрии, относительно которой расположены верхняя и нижняя части элемента, представляющие собой возможные магнитные пути для замыкания магнитного потока, переключенного в среднем стержне. Назовем обе эти ветви рабочими стержнями. При подаче тока в обмотку «восстановления», обхватывающую средний стержень, произойдет насыщение материала во всех участках магнитопровода. Допустим, что верхний рабочий стержень намагнитился при этом по часовой стрелке, а нижний — против. В среднем же стержне линии магнитного потока направлены справа налево. В такт возбуждения источником потока переключается магнитный поток, величина которого определяется половиной площади поперечного сечения среднего стержня. Этот поток в силу полной идентичности магнитных путей по верхнему и нижнему рабочим стержням распределится между ними поровну, приводя их в нейтральное состояние. Очевидно, что амплитуды токов восстановления и возбуждения должны быть достаточными для осуществле10 ния описанных выше переключений магнитного потока. При отсутствие других м.д.с. насыщенное и нейтральное состояния стержней будут сменять друг друга, не вызывая сигнала в выходной дифференциальной обмотке, обхва15 тывающей рабочие стержни таким образом, что э.д.с., индуцируемые в каждой из ее половин, направлены встречно.

Однако, если одновременно с импульсом возбуждения по входной обмотке, намотанной

20 на рабочие стержни так же, как и выходная обмотка, подать управляющий ток, то произойдет «разбаланс», ибо в одном из рабочих стержней будут созданы условия, облегчающие замыкание через него магнитного потока, а в

25 другом, — наоборот, препятствующие этому.

В результате произойдет беспороговая запись информации в элемент, которая выражается в том, что распределение потока между рабочими стержнями будет неравным. Эта инфор30 мация может быть считана с элемента в такт

220313

4 восстановления, устанавливающего его в исходное, полностью насыщенное состояние. Прн этом на выходной обмотке будет иметь место сигнал, амплитуда и полярность которого определяются величиной и направлением управляющего тока.

OTpHLIÿrñëüíbiì качсством, сни?ка(ощим нссомненную практическую це|шость таких элеме|пов, является невозможность осущелвлсния неразрушающего опроса.

Цель предложенного устройства — создание элемента с использованием балансного принципа управления потоком и допускающего возможность осуществления неразрушающего опроса с уровнями переключаемых необратимо потоков, равными уpoBHIO записанной H!iформации.

11редложенное устройство отличается тем, что в каждом из рабочих стержней име отся опросные отверстия, пути замыкания магнитного потока вокруг которых по рабочим стер?киям неравны между собой, причем каждое отверстие одного рабочего стержня образует с симметрично расположенным Относительно среднего стержня опросным отверстием другого рабочего стержня в совокупности с прошиkIaIo!IiH!v! H H?i ОН1?оспой и сигнальной Обмотками систему неразрушающсго считывания.

На фиг. 1 показана характеристика записи балансного элемента; на фиг. 2 — конструкция элемента; на фиг. 3 — исходное состояние элемента; на фиг. 4 — нейтральное состояние элемента; на фиг. 5 — состояние неполной записи; на фиг. 6 — состоянис полной записи

«1»; на фиг. 7 — состояние полной записи «0»; на фиг. 8 — прошивка опросных и сигнальных обмоток и на фиг. 9 — обычный (небалапсный) метод записи дискретной информации.

На фиг. 2 изобра?кен элемент, ширина среднего стержня которого вдвое больше, чем у остальных участков магнитопровода, предсгавляющих собой два абсолютно идентичных рабочих стержня, симметричных Относительно среднего стержня и имеющих наружный край в виде прямоугольника, а внутpel!IIHH — в виде полуокружности. В углах элемента расположены малые опросные отверстия 1, 2, ? и 4, причем вокруг каждого из них имеет место неравенство в путях замыкания магнитного потока (4)I>) по рабочим стержням. Если геометрические соотношения в различных участках магнитопровода такие, как это указано на фиг. 2, то для осуществления неразрушающего опроса (для чего необходимо, чтобы участок около малого отверстия с длиной пути 11, оказался после записи перемагниченным, а участок с длиной пути 1 Остался В пре?кнсм состоянии) «емкость» источника потока, т. е, величина переключаемого им потока должна определяться шириной а, т. е. четвертью от площади поперечного сечения среднего стержня. В данном случае выбран источник потока в виде двух щелей, симметричных относительно средней линии стержня, расстояние ме?кду

65 которыми для полу чения необходимой «емкости» источника потока равно а. исходное состояние элемента приведено на фиг. 3. Оно достигается подачей импульса тока в обмотку восстановления б, обхватывающую средний стержень. При этом рабочий стержень 6 намагничивается по часовой, а стержень 7 — против часовой стрелки, оба до состо»ни» насыщения. При подаче импульса тока в обмотку возбуждения 8, прошитую через огверстия источника потока (фиг, 4), в среднем стержне поток переключается в обратном направлении и определяется шириной а. Далее он распределяется поровну между рабочими стержнями, замыкаясь по верхнему — против часовой, а Ilo нижнему — по часовой стрелке. 1 ак как в зоне около малых отверстий участки пути l> меньше, чем i2 (см. фиг. 2), то, очевидно, что близлежащие к периметру полуокружности участки будут изменять свое магни1ное состояние до нейтрального. Внешние же участки пути вокруг малых отверстий, равные

Lq остаются в исходном состоянии насыщения (см. фиг. 4). Естественно, что при наличии чередующейся последовательности токовых импульсов возбуждения и восстановления (разумеется, с амплитудами, достаточными для перемагничивания по всей длине стержня), состояния, приведенные на фиг. 2 и 4, будут сменять друг друга, не вызывая сигнала на выходной обмотке 9, намотанной так, как это показано на фиг. 3 и 4.

Однако, если одновременно с действием импульса возбуждения по входной обмотке 10 подать управляющий ток указанного на фиг. 5 направления, то для переключения магнитного но ока по верхнему рабочему стержню будут созданы более благоприятные условия, в результате чего большая часть потока, перекл оченная источником потока, замкнегся именно через этот стержень (см. фиг. 5). B этот момент на выходной обмотке 9 будет иметь место сигнал, определяемый разностью потоков, замыкающихся по верхнему и HH?Kнему рабочим стержням. При установке элемента в исходное состояние (см. фиг. 3) на выходной обмотке вновь появится сигнал, теперь обратной полярности, опрсделяемый той же разностью потоков, которая зависит от величины тока управления. При Величинах управляющего тока, равных и больших 1 или — (см. фиг. 1), магнитные состояния элемента будут "àêèìè,,как это показано на фиг. б и 7.

Если речь идет о дискретной информации, то можно считать, что состояние, показанное на фиг. О, соответствует полной записи единицы, а состояние, приведенное на фиг. 7, — полной записи нуля (или наоборот).

Теперь рассмотрим режим неразрушающего опроса (фиг. 8). Для этой, цели служат малые отверстия, из которых отверстия 1 и 8 с соответствующими опросной 11 и сигнальной 12 обмотками образуют один выход неразрушающего опроса, а отверстия 2 и 4 с соответствующими опросной 13 и сигнальной 14 обмот220313

15

65 ками — другой. Если элемент находится в очищенном состоянии (см. фиг. 3), то двуполярный ток (подготовки и считывания), подаваемьш по опросной обмотке П, а также 18, не может вызвать изменения магнит юго состояния материала вокруг малых отверстий, если о» не превышает порога переключения вокруг большого отверстия, что является недопустимым.

Если же элемент находится в нейтральном состоянии (см. фиг. 4), то наличие разнополярного тока в опросной обмотке 11 (а также

18) будет вызывать необратимое переключение участков материала, расположенных вокруг малых отверстий 1 и 8 (а также 2 и 4) с уровнями потоков, определяемыми а/2. Однако выходной сигнал на сигнальной обмотке 12 (а также 14) будет отсутствовать, ибо величины потоков, переключаемых вокруг отверстий 1 и

8 (а также 2 и 4) равны, и поэтому э.д.с., индуцируемые в каждой из половин сигнальной обмотки 12 (а также 14), тоже равны и компенсируют друг друга.

В том случае, если элемент находится в состоянии записи определенного уровня информации того или иного знака (см. фиг. 5), то величины потоков, переключаемых вокруг верхних и нижних опросных отверстий, будут неодинаковыми, что приведет к появлению выходного сигнала. Пусть для простоты элемет.т находится в состоянии, приведенном на фиг, 6 (крайний случай). При воздействии опросных импульсов вокруг верхних отверстий 1 и 2 оудет иметь место переключение материала с уровнем потока, определяемым а, в то время как вокруг нттжних отверстий 8 и 4 переключения не происходит. В результате на сигнальных обмотках 12 и 14 будут появляться вых;,ные сигналы, определяемые максимальной разностью потоков (см. фиг. 1). Если же элемент находится в состоянии, приведенном на фиг. 7, то на сигнальных обмотках будут иметь место те же двухполярные сигналы, расположенные симметрично относительно временной оси, И так, если привязаться к моменту времени считывания (или подготовки), то получим, что амплитуда и полярность выходного сигнала определяются величиной и направлением тока управления. Для значений тока, меньших (см. фиг. 1), зависимость между разностным потоком и управляющим током выражается соотношением Л ", = t т„„р и носит достаточно линейный характер.

Необходимо отметить, что в предлагаемом элементе приводится простейший способ прошивки опросной обмотки, который применим для конструкции с,чостаточно большим отношением диаметров болыпого н малых отверстий, а также при ограниченных сверху амплитудах опросных токов и достаточно пологих фронтах. Если в практике выполнение этих условий не может быть обеспечено, то необходимо применять более сложные способы прошивки опросных обмоток, которые, однако, сами по себе не являются принципиально новыми.

Необходимо тяк>т е отметить, что для осуществленття неразрушающего опроса необходима лишь одна из пар малых отверстий — 1 и 8 либо 2 и 4 (фиг. 2, 8). Наличие другой пары отверстий оправдано из следующих соображений; во-первых, с конструктивной точки зрения, так как элемент получается симметричным, во-вторых, прп,чвух по существу параллельных выходах для неразрушающего опроса представляется возможность один из них использовать как рабочий, а другой — как контрольный, что в ряде случаев может оказаться необходимым. в-третьих, наличие четырех малых отверстий позволяет получить два трехотверстных трянсфлюксора (15 и 1á), симметричных относительно центральной оси 0 — -О (см. фиг. 9). Несмотря ня их близость трансфлюксоры изолированы друг от друга. Так, если элемент находится в состоянии блокировки (см. фиг. 3), то подача импульса тока записи. достаточного для преодоления порога вокруг большого о верстня трансфлюксора 1б, по обмотке 17 зя IIIIBcT информацию в нижний трянсфлюксор. Прп этом переключение материала вокруг больптого отверстия трансфлтоксора 15 не может иметь места, так как для ,чанного направлетшя м.ч.с. записи магнитное сопротивление этого участка элемента очетть велико.

Достоинство такого сдвоетптого трансфл оксора ".àêëão÷ÿåòñë в то т, что связи между ч рансф.чюксорамп могут быть выполнены с помощью печатного тотттяжя, а тат<же в простоте построения пя таких интегральных копструкцттях совершенных тропчных элементов.

Таким образом. пя предлагаемом элементе могут быть построены устройства, обрабатыватощие и запоминятоиттте информацию самого разнообразного характера: двоичную с наличием и отсутствием импульса, двоичную с разнополярными импульсами, троичную, а также непрерывную. В последних трех случаях благодаря использованшо балансного принципа управления потоком характеристики записи полу таются беспороговыми, достаточно линейнымп и незначительно изменяющимися в широком интервале температур.

Пре,чмет изобретения

Магтттттньттт зягтмтттттатотцтттт и логический элемент пя сло>кттозт мягнитопроводе с источник м потока, расположенным на среднем стержне, площячь поперечного сечения которого глвое болыпе, чем у всех остальных участков мягнитопровочя. с. двумя исходящими из концов этого стержня симметричными относительно него и илентичнымп в магнитном отнотпе ии замкнутымп рабочими стержнями, отли таюиийся тем, что, с целью обеспечения неразрушающего считывания, каждый из рабочих стержней содержит пару отверстий, сим220313 метрично расположенных относительно среднего стержня и прошитых опросными и сигнальными обмотками, причем пути замыкания магнитного потока по рабочим стержням вокруг опросных отверстий не равны между собой, 220313

Риа. 6

Мил.9

9виг. д

Составитель Ю. Розенталь

Техред Л. Я. Левина Корректор С. А. Башлыкова

Редактор Л. А. Вербова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2557/12 Тираж 530 Подписное

Ш1ИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4