Аналоговое запоминающее устройство Советский патент 1983 года по МПК G11C27/00 

с вторым входом адресного блока и с входом генератора ступенчатого напряжения, выходы которого соединены с входами третьего ключа, вЫход третьего ключа соединен с

первым входом сумматора,, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом второго коммутатора и с выходом формирователя стробируюйих импульсов, чет.вертый вход которого соединен с Четвертым выходом делителя часто. ты, выходы генератора опорного напряжения соединены с входами четвертого ключа, выход которого соединен с Управляющим входом блока памяти, выход формирователя импульсов возбуждения соединен с управляющим входом ультразвукового преобразователя.

АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее носители информации из магнитострикционного материала, входы-выходы которых соедикены с выходами-входами первой группы ультразвукового преобразователя, входы-выходы второй группы ультразвукового преобразойателя соединены с выходами первой группы переключателя, выходы второй группы которого соединены с входами блока считывания, адресный блок, выходы которого соединены с входами формироянтеля импульсов тока, выходы которого соединены с входами переключателя, первый генератор опорного напряжения, выход которого соединен с первым входом первого компаратора, формирователь аналр- гового сигнала и генератор тактовых импульсов, о.тлич ающее - с я тем, что, .с целью расширения применения устройства за счет узеличения динамического и частотного :-диапазонов запоминаемых сигналов, в него введены последовательно соединенные первый коммутатор, формирователь управляющих импульсов, блок памяти и второй коммутатор, формирователь,стробирую11Ш :5 импульсов, сумматор, ключи, последовательно соединенные второй генератор опорного напряжения и второй компаратор, делитель частоты, генератор ступенчатого напряжения, формирователь имп льсов возбуждения и распределитель импульсов, выходы которого соединены с входами второй группы формирователя управляющих импульсов, вход распределителя импульсов соединён с первым входом делителя частоты с первым входом формирователя стробирующих импульсов, с первым входом юрмироватёля аналогового сигнала и с входом второго генератора опорного напряжения, | информацио|1ные входЕ первого 1 оммутатора соединены с выходами блока считывания, (Л управляющий вход .первого коммутатора соединен с выходом второго coмс мутатора и с вторым входом формирователя стррбирующих импульсов, второй вход второго компаратора является входе устройства, выход формирователя аналогового сигнала является выходом устройства, второй вход :формирователя аналогового сигнала . соединен с первым входом первого клюел ча, второй выход которого соединен с вторым входе .первого компаратора i4:ii вход первого ключа соединен с выхо «;ь дом сумматора, нервый вход адресного блока соедин.ен с выходом первого О компаратора, вход первого генераЗгора jjnopHoro напряжения соединен с вторым выходом делителя частоты, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, с третьим входом формирователя стробирующих. импульсов и с первым входом второго ключа, второй вход второ, го ключа соединен с первым выходом делителя частоты, третий выход .которого соединен с входим формирователя импульсов возбуждения, выход второго ключа соединен с управ .ляющим входом второго коммутатора.

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к аналоговым запоминающим устройствам и может быть использовано при разработке аналоговых запоминающих устройств е энергонезависимым хранением информации. Известно аналоговое запоминающее устройство для записи аналоговых сигналов, выполненное на основе запоминающих трубок с видимым изображением. Такое устройство обеспечивает быстродействие и точность фиксации формы аналоговых сигналов, а также необходимуК) в некоторых случаях видимость изоб ражения записанного сигнала. 1. Однако применение указанного устройства связано с определенными трудностями, поскольку оно изза конструктивной сложности обладает малой надежностью, сложно в эксплуатации, требует большого вспомогательного, электронного обор дования и имеет ограниченный срок хранения информации. . Известно ферроакустическое запо минающее устройство, содержащее ;носитель информации из магнктостри ционного материала, ультразвуковой преобразователь, соединенный с ген тором импульсов, элемент задержки, соединенный с генератором импульсо и генератором цилообразного напряжения, модулятор, соединеный с носителем информации и через переклю чатель типа .запоминающего устройст (ЗУ) - с . элементом задержки, усилитель считывания, соединеный leрез переключатель типа.ЗУ с носите информации. Такое запоминающее уст ройство может в течение длительног срока хранить информацию при включ ном питании, не требует сложного электронного оборудования, надежно в эксплуатации, не имеет движущихс механических частей 21. Недостатком данного устройства :является малый динамический диапазон аналоговых сигналов, которые oji. позволяет записывать с приемлемой точностью. Ограничение происходит из-за нелинейного характера процессов записи и считывания амплитудно модулированных (игналов. . Известно аналоговое запоминакицее устройство, содержащее N носителей информации из магнитострикционногО материала, связанных с ультразвуковым преобразователем, блок адресации, генератор импульсов, генератор опорного напряжения, выход котррого связан с входом компаратора, переклю-. чатель режима работы, соединенный с формирователем импульсов тока и с усилителем считывания, схему восстановления аналогового сигнала. В указанном аналоговом ЗУ отсчеты входного сигнала преобразуются в интервалвремени между импульсами синхронизации и импульсами тока sanrf си информации. Импульсы синхронизации жестко связаны с импульсом возруждения ультразвуковой волны, которая возбуждается во всех носителях | нформации одновременно и, райпрост|раняясь вдоль носителей, последовательно проходит зоны записи, отведенные под , каждай отсчет. Запись в носителях информации происходит в виде локального необратимого из ленёния намагниченности носителя информации на том его участке, где в момент импульса тока записи находитсй ультразвуковая волна. Информацию несет интервал времени, в течение которого ул тразвуковая волна проходит расстоя ние от начала зоны эаписи отведенной под OTC4et, до участка, где произошла запись. Начало зоны записи определяется импульсами синхронйзации. Особенностью этого ЗУ является то, 1о1каж№аЛ}слепуюш,иЛ отсчет записывается в свой носитель инфорвиации, это происходит до тех пор, поKei уль,тразвуковая волна б первом носителе не выйдет в следукицую зону записи, после этого очередной отсчет записывается снова в первый но.ситель и порядок перебора носите лей при записи каждого следующего отсчета повторАется. При считывани информации в носителях возбуждается ультразвуковая волна. Распространяясь вдоль носителей информации, она приводит, к обратимому изменению намагниченности носителей в той зоне, где она находится, В момент прохождения ультразвуковой волной зЬны где произошла запись, на каждый носитель наводятся импульсы ЭДС, т.е. происходит неразрушающее считывание. Далее интервалы времени между импульсс1ми синхронизации и импульсамя ЭДС преобразуются в исходный аналоговый сигнал. В этом аналоговсил ЗУ длительное энергонезависимое хранение информации, оно надежно в эксплуатации, имеет неболь объем электронного оборудования, . так как по следовательное отсчитывание информации из зон записи, расположенных вдоль носителя, осуществляется ульт развуковой волной, р спространямцейсявдоль него 3. Недостатками такого ЗУ яёляются уменьшение динамического диапазона, сигналов которое позволяет за сывать это устройство при увеличен частоты отсчетов,и ограничение час тотного диапазона записываемых сиг налов в Так как запись каждого следующе отсчета происходит только после за писи предыдущего, то с увеличением частоты отсчетов интервал времени оТводигФяЙ йа запись каждого отсчета, уменьшается, в то же время абсолютная погрешность определения положения записанного импульса при считываний остается постоянной от частоты отсчетов не зависит и, определяется однородностью магнитных свойств носителей информации. Поэтому при увеличении частоты отсчетов д|й намический. диапазон за- . писываейых сигналов уменьшается. Уменьшение интервала времени, отводимого на запись каждого отсчета при увеличении частоты отсчетов приводит к увеличению относ тельной погрешности определения i положения записанных иипульсов при считывании. Это ограничивает макси мальную частоту сигналов, которые может записывать аналоговое ЗУ с допустимой относительной norpetaностью. Цель изобретения - расширение частотного и динамического диапазонов записываемых аналоговых сигналов, Поставленная цель достигается тем,- что в аналоговое запоминающее устройство содержащее носи- , тел., информации из магнитострикционного материала, входы-выходы которых соединены с выходамивходами первой группы ультразвукового преобразователя, входы-выходы второй группы ультразвукового преобразователя соединены с выхо|дами первой группы первого переключателя, выходы второй группы которого соединены с входами блок а сч1№21 тывания, сшресный блок, выходы ко торого соединены с входами формирол вателя импульсов тока, выходы которого соединены с входами первого переключателя, первый генератор опор1ного напряжения , выход которого соединен с первым входом первого компаратора, формирователь аналогового сигнала и генератор тактовых импульсов, введены последовательно соединеные первый коммутатор, формирователь управляющих импульсов, блок памяти и второ й коммутатор, формирователь стробирукедих ймпульсов, |Сумматор, ключи, последовательно |соединенные второй генератор опор«ого напряжения и второй компара тор, делитель частоты, генератор Ступенчатого напряже11ия, формирователь импульсов возбуждения и распределитель импульсов выходы которого стеринены с входами второй группы формирователя управляющих штульсов, ёход распределителя импульсов соединен с первым входом делителя ;частоты с первым входом формирователя стробир5пощиз4 импульсов, с первым входом фррмирователя аналогового сигналами с входом второго генератора опорного напряжения, информационные входы первого коммутатора соединены с выхода|ми блока считывания, управляющий вхяд первого коммутатора соединен с выходом второгокомпаратора и с. BToptM входом формирователя стробир рующих импульсов, второй вход второго компаратора является входом устройства, выход формирователя аналогового сигнала является выходом устройства, второй вход формирователя аналогового сигнала соединен с первым выходом первого ,ключа, BTOpoflf внкод кохорого соединен с вторым входом первого компа тора, вход дервогб ключа соединен с выходом cj MfcaTopa, первый вход адресного блока сое.динен с выходом первого ком,паратора, вход первого генератора опорного напряжения соединен с-вторым выходом делителя частоты, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, с третьи входом формирователя стробирующих импульсов и с первым входом второго ключа, второй вход второго ,ключа соединен с первым выходом делителя частоты, третий выход кот рого соединен с входом формировате ля импульсов возбуждения,выход второго ключа соедйяен q управляю щим входом второго коммутатора, с вторым входом адресного блока и с входом генератора ступенчатого напряжения, выходы которого соединены с -входами третьего ключа, выход третьего ключа соединен с пе вым входом сумматора, второй и тре тий входы которого соединены соответственно с выходом второго коммутатора и с выходом формировате Ля стробирующих импульсов, четвертый вход которого соединен с четвертым выходом делителя частоты, выходы генераторов опорного напряжения соединены с входами четвертого ключа, выход которого соединен, с управляющим входом блока памяти, выход формирователя им пульсов возбуждения соединен с . управляющимвходом ультразвукового преобразователя. На фиг,1 представлена функциональная схема устройства; на фиг,2-6 - временные диаграммы, поясняющие работу предлагаемого устройства. Устройство (фиг,1) содержит носители 1 информации из магнитостри ционного материала, переключатель формирователь 3 импульсо.в тока, блок 4 считывания, первый коммутат 5, формирователь б управляющих имп сов, блок 7 памяти, адресный блок второй коммутатор 9, суммаТор 10 генератор 11 тактойых импульсов, делитель 12 частоты, формирователь 13 стробирующих импульсовf формиро ватель 14 аналогового сигнала,. генератор 15 и 16 опорного напряже ния, компараторы 17 и 18, генерато 19 ступенчатого напряжения, формир ватель 20 импульсов возбуждения, ультразвуковой преобразователь 21 ключи 22-25, распределитель 26 импульсов. На фиг,2-6 сигналы обозначены сигнал 27 на выходе формирователя сигнал 28 на первом выходе делителя 12 частоты, сигнал 29 на Ёыходе генератора 15, сигналы (напряжения 30 и 31 на входе.и выходе генерато 16, сигнал 32 на четвертом выходе делителя 12 частоты, сигнал 33 на входе устройства, сигнал 34 на вых де компаратора, сигналы напряжения на выходах формирователя 6 .при N, 5 (N - число носите,дей информации из магнитострикционного материала), сигналы (напряжения) 40-44 на конденсаторах блока 7 памяти, сигнал 45 на входе делителя 12 частоты, сигнал 46 на выходе генератора 19, сигнал 47 на выходах коммутатора 9, сигнал 48 на выходе сумматора 10, сигнал 49 на выходе компаратсэра 17, сигналы 50-51 на выходеформирователя 3, сигналы 52-56 на выходе блока 4 считывания, сигналы 57 и 59 на входе и выходе Формирователя 14, Устройство работает следующим образом, В режиме записи аналоговый сигнал 33. (фиг,3) поступает на первый вход компаратора 18, на втррой его вход поступает пилообразное напряжение 31 (фиг,2 и 3) с генератором 16, который запускаемся импульсам 30 (фиг,2 и 3) с liepBoro выхода делителя 12 частоты. Частота этих импульсов равна частоте отсчетов. Эти же иМпульсы 30 через распределитель 26 импульсов поступают на разрешающие входи формирователя 6, причем калдайJ-и импульс распределяется рапределителем 26 на i-й разрешающийвход формирователя 6, Этому моменту -соответствует появление разрешающего напряжения 35-39 на i-м выходе формирователя 6 и следовательно, на i-м управляющем входе блока 7, При этом конденсаторы блока 7, подключенные к i- .му выходу коммутатора, объединены с блоком 7 памяти и заряжаются пилообразными сигналами 40-44 (фиг,3), поступающими на конденсатора с выхода генератора 16 через переключатель 2, Процесс заряда конденсаторов, блока 7 прекращается в момент равенстВа напряжения 31 (фиг,3) на выходе генератора 16 и входного сигнала 33 (фиг,3). При этом компаратор 18 вырабатывает импульс 34 равенства, (фиг.З) ,который через коммутатор 5 . поступает на запрещающие входы формирователя 6, Таким образом, каждый .i -и конденйатор заряжается до напряжения, равного i-му отсчету аналогового сигнала, Это напряжение сохраняется на конденсаторе блока 7 в течение интервала времени Т, равного времени прохождения ультразеуко-. вой волной зоны носителя,отведенногопод один отсчет. Импульсы 45 (фиг,4) с входа делители - 12 частоты поступают на вход генератора 19 ступенчатого напряжения, с выхода которого ступенчатое напряжение 46 (фиг,4) поступает на один из входов сумматора 10, на другой вход которого через коммутатор 9 последовательно поступает напряжение 47- (фиг, 4) с блока 7, Частота подклюцения конденсаторов блока.7 к входу сумматора 10 определяется импульсами 45 (фиг.4), поступающими с входа делителя 12 частоты через ,переключатель 23 на управляющий ,нход коммутатора 9. Частота этих импульсов выбирается такой, подключение всех N конденсаторов блока 7 происходило за интервал времени, меньший абсолютной погреш ности ЛТ определения временного положения записанного импульса при считывании. На третий вход сумма тора 10 поступает напряжение с выхода формирователя 13 стробирующих импульсов, которое компенсирует временной сдвиг при распределении отсчетов по разным носителям. С выхода сумматора 10 напряжение 48 (фиг.4) поступает на вход компа ратора 17, на другой вход которого с генератора 15 поступает пилообразное напр жение 29 (фиг.2 и 4 период которого равен 2Т, а амплит уда в два.раза больше амплитуды иилообразного напряжения 31 (фиг. (И 3) с генератора 1б.Нггчало пилоо разного напряжения 29 синхронизиро .вано с моментом возбуждения ультразв ковой волны,определяемым импульсом 27 (фиГ;,2). В. момент равенства напряжений 48 и 49 компаратор 17 вырабатывает импульс 49 (фиг.4), который поступает на информационный вход адресного блока 8. Блок 8 обеспечивает синхронное Подключение каждого входа формирователя 3, выход которого через переключатель 2 связан с i-м носителем 1 информации, к входу компа. ратора 17 в момент, когда на его вход после суммирования подается напряжение 1-го конденсатора . блока -7. В случае равенства напряжений 48 и 29 импульс 49 с выхода компаратора 17 запускает формирова тель 3 импульсов-тока, который под импульсы 50-51 тока (фиг.5) в -й носитель 1. В зоне носителя 1 в которой в момент импульса тока . находится ультразвуковой импульс, происходит необра имое изменение магнитных свойств, т.е. запись. В режиме считывания импульс 30 с первого выхода делителя 12 частоты через распределитель 26 подается на разрешаклцие входы формирователя 6, при этом на его выходе последовательно появляются управляющие импульсы 34-39 (фиг.5) Каждый i-й импульс управления разрешает заряд i-ro конденсатора блока 7 через коммутатор 9 пилообразными напряжениями 40-44 (фиг.6), поступающими на вход блок 7 рез переключатель 25 с выхода, генератора 15. Начало этих пилооб разных напряжений синхронизировано с импульсом 27 возбуждения . .,.. ультразвуковой волны (фиг.2 и 5). Заряд каждого / -го конденсатора блока 7 прекращается в момент появления на концах -го носитедя считанных сигналов 52-56 (фиг.5) и поступление их через переключатель блока. 4 считывания, через коммутатор 5 на 1-й запрещающий вход формирователя 6. Кокя 1утатор 9, также как и при записи, последовательно подает напряжение 40-44 с кЬнденсаторов блока 7 на вход jcyMMaTopa 10, на другие входы {которого подается ступенчатое напряжёние с генератора 19 ступенчатого напряжения и компенсирующие. . импульсы с выхода формирователя 13 В режиме считывания эти напряжения имеют отрицательную полярность, поэтому в сумматоре 15 они вычитайтся из выходного напряжения блот ка 7 памяти. Результат вычитания подается на вход формирователя 14, где он стробируатся импульсом 30 (фиг.6) с первого выхода делителя 12 частоты. После стробирования из сигнала 57 (фиг.6) в формирователь 14 выделяется огибающая 58 (фиг.6), которая соответствует записанному аналоговому сигналу. Таким образом, вiпредлагаемом устройстве с увеличением частоты отсчетов интервал времени Т, отводимый на запись каждого отсчета, уменьшается, так как значение отсчета для (J- г,о носителя запоминается на конденсаторе блока 7 и сохраняется до следующего отсчета, кotopый необходимо записать.на I -и носитель i; а это происходит через N-отсчетов. Следовательно,, частотный и динамический диапазон сигналов, которые можно записывать в предлагаеТлое аналоговое ЗУ шире, чем для прототипа. . Для прототипа динамический диапазон (Dfj) , записываемый с приемле- мой точностью сигналов, можно оценить по формуле ,N,CA&) tir де Tg - время прохождения ультразвуковой волны расстояниямежду двумя, соседними зонами записи, расположенными на одном носителе информации;Tf, - время, отвйдимое на один отсчет в прототипе; N - количество носителей информации;ЛТ - абсолютная погрешность измерения интервалов времени между импульсами синхронизации и считанными импульсами ЭДС, обусловленная абСолютной погрешностью фикси вания положения зоны лока него необратимого изменен намагниченности носителя инфррмации из-за неодноро ности его магнитных свойс -Для предлагаемого ЭУ динамичес:кий диапазон (D) записываемых сигн лов можйо определить по формуле D-2oe f Ь 2оес5 -ff (АБ; (Z) где Т - время, отводимые на оди отсчет в предлагаемом устройстве. , Таким образом, динамический диа пазон в устройстве-прототипе на, 20 А(дБ) меньше, чем и предлагаемом ЗУ.. . Для прототипа значениеотносительной погрешности записи (У и последующего считывания отсчетов аналогового сигнала можно оценить по формуле s4 TN. iVT о а для предлагаемого устройства по формуле . . , , Максимальная чатота f. записыва мых сигналовдля обоих случаев опр деляется по формуле сеч : N Как видно из формул (4)ii (5) заданное максимальное допустимое значение для предлагаемого ЗУ определяет .минимальное значение Тд, выбирая необходимое значение N можно, не влияя на сГ, увеличивать значение f. Для прототипа эта независимость н.ё сохраняется. Заданное максимально; допустимое значение Г определяет максимальное значение отношения а следовательно, В качестве базового образца выбрана когерентная цифровая память, выполненная на схемах ЗУ фирмы Fairchild с организацией 256 слов по 4 разряда. Память предназначена для запоминания аналоговых сигналов. В предлагаемом устройстве берутсй отсчеты высокочастотного аналогового сигнала с частотой, удовлетворя ощей критерию Найквйста . Отсчеты преобразуются и анлого-цнфродбМ м преобразователе (АЦП) и запоминаются в ОЗУ. В качестве АЦП йсйользуется пороговое устройство, при этом не учитываются амплитудные изменения |аналогового сигнала. Предлагаемое аналоговое ЗУ по сравнению ,с базовым обладает следующими преимуществамиiинформация не теряется при отключении источника пи гания;ЗУ точно фиксирует изменений амплитуды аналогового сигнала.

t

1 О Г Г о о о

тITзтп/гег

iu

ti

2N

«N

Ulimillk- IIIIIIIIIIIHL

Ж.

... fm... Г-Г I П

1

tH

3i tirftititMHiiiitnifiimnnnmniiniiiiiirliiiiim

30

rL.30

nrrMintMHiiinnniinnnitiniiiri

iinmm

Фиг.е