Способ возбуждения многовходового пьезотрансформаторного запоминающего элемента

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено03,11.75 (21) 218Й20 18" 24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Я (51) М. Кл.

С 11 С 11/22

Гвсударственныв комитет

Соввта Ииннстров СССР но делам изобретений н открытий (43) Опубликовано 05.10.77. БюллетеныМ 37

РЗ) УДК 681.à27.66

{ 088.8) (45) Дата опубликования описания 26.11.77 (?2) Авторы изобретения

К. Г. Самофалов, Я, В. Мартынюк и А. Д. Харламов

Киевский ордена Ленина политехнический институт им. 50-летия

Великой Октябрьской социалистической революции (7!) Заявитель

{ 54) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ МНОГОВХОДОВОГО ПЬЕЗОТРАНСФОРМАТОРНОГО

ЗАПОМИНАЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА

Изобретение относится к области ЗУ, построенных, например, на основе сегнето» алектрических пъезотрансформаторов и пред назначенны для использования в тяжелых условиях аксплуатации, например при. изменении в широком диапазоне рабочих тем» ператур окружающей среды.

Известен способ возбуждения многовхо дового пьеэотрансформаторного запоминаю щего элемента, заклйчающийся в подаче н один из входов элемента синусоидального напряжения с частотой, равной частоте механического резонанса элемента ) 1).

Иэ-за применения в качестве сигнала возбуждения синусоидального напряжения и необходимости согласования частоты си нусоидального напряжения возбуждения с резонансной частотой алемента ЗУ, использующие известный сйособ, характеризуются сложностью алектронных схем управления адресной и разрядной части ЗУ, большим потреблением мощности, низкой надежностью и технологичностью. Кроме того, при ис.— пользовании пзвестного способа увеличение информационной емкости ЗУ приводит к усложненщо конструкции накопителя и резко ,му снижению помехозащищейности, что, в свою очередь, ограничивает допустимый

-объем памяти устройства. Qpa атом прак5 тически исключена возможность изготов ления методамк интегральной технологии блоков памяти емкостью более 1 2 десят» ков бит. Из за атих недостатков ЗУ, в ко торых использован известный способ прав10 тически не нашли примененич в современных вычислительных машинах и устройс т вах.

Из известных способов наиболее бли ким по технической сущности к изобретенщо

15 является способ возбуждения многовходо вого пьезотрансформаторного запоминаю щего алемента, заключающийся в том, что на один из входов алемента последовательно подают два разнополярных токовых им20 пульса (2). При атом ко входу элемента прикладывается одиночный импульс напря ження возбуждения.

Однако 9TQT способ характеризуется высоким уровнем по.. ех на выход= элемента а При возбуждения за пои; шиюще1 D алема нТа этим способом помехи порождаются lcoпечным значением динемическо о сопротивления элементе связи, например шины или электронного ключа и открытом состоянии, через который в ЗУ акранируюший алектрол 5 запоминающего элемента подсоединен к шине нулевого потенциала> из-эа падения напряжения не указанном элементе связи, обусловленного протеканием по нему входных импульсов тока. Для записи информа- И иии B накопителе (матрице памяти) акренирующие алектроды запоминающих алементов соответствующим образом объединены между собой в акранирующие шины, которые подключены к шине нулевого потенциале через ключевой алемент, например механичес-кое разъемное соединение или алектрош ый ключ. При использовании известного способе 2)имеют место также большие электро статические и электромагнитные помехи не 28 выходе пьезотрансформеторного запоминающего алемента, в особенности при высоких частотах возбуждения.

Помехи на выходе элемента затрудняют правильное определение информации, которая 2S хранится в алементе и для определения которой возбуждают алемент. Это приводит к снижению недежности и быстродействия, а также к значительному усложнению ЗУ, использующих известный способ f2).

Целью изобретения является уменьшение помех на выходе многовходового пьезотрансформаторного запоминающего элемента при el o возбуждении.

Поставленная цель достигается тем, что при подаче на один из входов алементе последовательности токовых импульсов одно временно с первой на другой симметричный вход элемента подают вторую последовательность TDKoBMx импульсов той же ампли- О туды и длительности противоположной по лярности.

На фиг. 1 представлена схема многовхо дового (например, двухвходового) пьеэотрансформаторного запоминающего алемента; не фиг. 2 диаграмма токов и напряжений на его входах при возбуждении.

B соответствии с предлагаемым способом на два симметричных входа 1 и 2 алемента подают последоват;>л.ности токовых импульсов; ) . (фиг. 2,4.) на вход

1 и 1 (фиг, 2, ф) не вход 2, Каждая последовательность (3,> И 4 ) состоит на прил.ер, иэ двух разнонолярных токовых импульсoll. Если в начальный момент периода возбуждения на один из входов aael ell те (например, 1) подают токовый импульс, допустим, положительной полярности, то одновременно и ие другой симметричный вход элемента(2) подают токовь>Ф имиуль той же амплитуды и длитеЛьности отрицательной полярности. Затем по истечении времени Г(фиг, 2, v) на те же входы элемента подают противофаэные токовые импульсы одинаковой амплитуды и длительности, полярность каждого из которых противоположна полярности предшествующего токового импульса на соответствуюшем входе элемента. Вследствие этого к симметричным входным электродам 3 и

4 "åêöèè возбуждения 5 запоминающего элемента относительно акраиирующего электрода б, который через алемент связи

7„ например ключевой элемент, подсоединен к шине 8 нулевого потенциала, одновременно прикладываются противофазные импульсы напряжения, одновременно прикладываются противофаэные импульсы напряжения, т.е. к электроду 3 прикладывается импульс напряжения положительной полярности U (фиг. 2, 6 ), а к алектроду 4 - импульс напряжения отрицательной полярности Гу (фиг. 2, > ). На основании явления обратного пьезоэлектрического эффекта под воз действием этих импульсов напряжения сегнетоалектрическея пьезокерамика секции

5 испытывает импульсную деформацию.

Направление и степень деформации участ ков пьеэокеремики секции возбуждения 5, расположенных между акранирующим электродом 6 и каждым иэ входных электродов

3 и 4, определяется направлением и урое нем остаточной (спонтанной) поляризации

Р этих участков. Например, если участки пьеэокерамики секции возбуждения 5 mrляриэованы во взаимно гротивоположных направлениях по указанных . не фиг. 1 стрел

KBMH 9> To oHH дефоРмиРУютсЯ B ollHHBK0 вых направлениях. Эта деформация переда ется сегнетоалектричес кой пьсзокерамике генераторной секдии 10 алемента, которая посредством алектроде 8 механически соеди непа с секцией возбуждения 5, а также поляризована, предположим, в направлении> показанном на фиг, 1 стрелкой 11. При том эа счет явления прямого пьезоалектрик:-..,ого аффекте не выходном электроде 12 секции 1 О образуются нескомпенсированные электрические заряды, которые обувное.;и".з>п>;т появление импульса напряжения на выходе 13 элемента. Полярность и ем нлитуде этого импульса напряжения зависят от соотношения направлений и уровней поляризации 7 сегнетозлектрической пьеэокеремики секции возбуждения 5 и секции

10, Ио полярности и ел.>шитуде импуль>.-.а напряжения не выходе 13 элемента ипределяют информацию, которая хранится в пьеэотрансФ:>рметирком запоминающем аль

575698 менте в виде направлений и уровней остаточной поляризации Р сегнетоалектрической пьезокерамики секции возбуждения 5 или секции 10, Для записи информации к электроду 6 и одному из алектродов 3 и 4 (или электроду 12) элемента прикладывают импульсы напряжения. При этом путем воздей ствия на секцию возбуждения 5 (или секцию 10) импульсным напряжением записи 10 соответствующей полярности управляют остаточнойполяризациейР сегнетоалектрической пьезокерамики этой секции.

Описанный способ возбуждения многовходового пьезотрансформаторного запоминаюmего ал мента позволяет существенно уменьшить следующие сигналы помех на выходе алемента. Во-первых, в силу того, что на два симметричных входа 1 и 2 запоминающего элемента одновременно подают противофаэные токовые импульсы возбуждения одинаковой амплитуды и длительности по элементу связи 7, через который алектрод

6 запоминающего элемента подсоединен к шине 8 нулевого потенциала, токи практи75 чески не протекают и потенциал алектрода

6 остается неизменным. Благодаря атому уменьшен сигнал помехи на выходе запоминающего элемента, обусловленный падением напряжения на динамическом сопротивлении алемента связи 7 от токов возбуждения. Кроме того, поскольку к двум симметричным входам запоминающего але мента одновремен. о прикладываются раз»

35 нополярные импульсы напряжения одинако» вой амплитуды и длительности, взаимно компенсируют друг друга сигналы электростатических помех, обусловленные паразит ными емкостями связи междувыходом 13

40 и каждым иэ входов 1 и 2 элемента. Использование описанного способа позволяет существенно уменьшить и уровень электро магнитных помех на выходе алемента, так как на двух входах элемента одновременно протекают в противоположных направлениях равные между собой токи.

Описанный способ федъявляет к многовходовому пьезотрансформаторному запоминающему элементу требование, заключающееся в симметричности его входов, которая, в свою очередь, за,исит от идентичности размеров входных электродов 3 и 4, - 1ак-: же от однороднси-..ти и раз "эме; Hr гп то.тпп ны сегнетоэлектрической пьезоке;а..ики„ расположенной между алектродом 6 и кажды из электродов 3 и 4. Это: ребованпе легло выполняется при использовании r .етодов интегральной технологии, При атом симмет ричность входов алемента сохраняется в диапазоне температур окружающей среды ат -60 С до +125 С, Отметим также, что длительность периода g следования токовых импульсов возбуждения на входах пьезотрансформаторного запоминающего алемента, работающего в импульсном режиме, целесообразно выбирать равной (или краткой) длительности периода резонансных колебаний элемента.

При этом электромеханические колебания, возбуждаемые в алементе, разнопопярнымн токовыми импульсами, которые последовательно подают на вход элемента, имеют противоположные фазы и наиболее полно компенсируют друг друга по окончании действия входных токовых импульсов вОзбуждения. Это обеспечивает минимальный уровень помех на выходе элемента по окончании действия сигнала возбуждения, что в свою очередь, позволяет повысить частоту возбуждения ачемента.

Формула чэобретения

Способ возбуждения многовходового пьезо -.. трансформаторного запоминающего элемента заключающийся в подаче на одоин Н3 входов але» мента последовательности токовых импульсов, отличающийся тем„что, с qe=лью уменьшения пол ех на выходе элел ента, одновременно с первой на другой сим метричный вход элемента подают вторую последовательность "|îaîàûõ импульсов той же амплитуды и длительности противо положной полярности

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1, Патент США К!3142044, кл. 340 173,2

1964 r, 2. Патент США М 3401 378, кл. 340-173,2, 1968 г.

Составитель В. Рудаков

Редактор JI. Утехина Техред М. Левинкаи Корректор Ц. Яиемирска

Заказ 4042/36 Тираж 728 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам иеобретений и открытий

113035, Москва,. Ж-35, Раушскаи наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Прогктная, 4