Матричный коммутатор Советский патент 1984 года по МПК H03K17/80 

Изобретение относится к автоматике, измерительной и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах передачи цифровых сигналов. Известен матричньй коммутатор, содержащий несколько звукопроводов, соединенных с генератором механических колебаний, число которых равно числу входов матричного коммутатора записывающие, входные и выходные обмотки и генератор кодов ClJОднако у-известного устройства мало отношение сигнал/помеха. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является мат ричный коммутатор, содержащий п строк звукопроводов, первыми выводами акустически соединенных с выходными шинами генератора ультразвуковых колебаний, га столбцов обмоток считывания, первые выводы которых подключены к соответствующим выходным шинам, коммутационные магнитные носители, магнитрсвязанные со звукопроводами, и обмотку записи, один вывод которой подключен к управляющей шине, а другой соединен с общей шиной 2}. Однако у известного устройства помехоустойчивость недостаточно высока. Целью изобретения является повьппе ние помехоустойчивости. Поставленная цель достигается тем, что в матричный коммутатор, содержащий п строк звукопроводов, первыми выводами акустически соединенных с выходными щинами генератора ультразвуковых колебаний, m столбцов обмоток считывания, первые выво ды которых подключены к соответствую щим выходным щинам, коммутационные магнитные носители, магнитосвязанны со звукопроводами, и обмотку записи один вывод которой подключен к упра ляющей шине, а другой соединен с общей шиной, введены п компенсирующих магнитных носителей, причем ком мутационные магнитные носители выпо нены в виде дискретных элементов, магнитосвязанньгх с компенсирующими магнитными носителями и звукопрово дами в местах их пересечения с обмотко записи, одни выводы компенсирующих магнитных носителей соединены с вхо ными шинами, другие выводы соединен с соответствующими вторыми выводами звукопроводов, первые выводы которы соединены с общей шиной, а каждая из обмоток считывания магнитосвязана с соответствующими коммутационными магнитными носителями. На фиг. 1 представлена электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схемы коммутационного элемента и векторные циаграммь намагниченностей коммутационных магнитных носителей. Матричный коммутатор содержит генератор 1 ультразвуковых колебаний, п строк звукопроводов 2, п компенсирующих магнитных носителей 3, п генераторов 4 импульсов тока коммутации, обмотку 5 записи, 2 mn коммутационных магнитных носителей 6, т столбцов обмоток 7 считывания. Каждый из п выходов генератора 1 электромеханических колебаний соединен с соответствующим звукопроводом 2, один конец каждого компенсирующего магнитного носителя 3 соединен с выходом соответствующего генератора 4 импульсов тока коммутации, а второй конец каждого компенсирующего магнитного носителя 3 соединен с первым концом соответствующего звукопровода 2. Вторые концы всех звукопроводов 2 заземлены. Обмотка 5 записи в местах пересечения со звукопроводами 2 и компенсирующими магнитными носителями 3 магнитосвязана с ними и ортогональна им. Коммутационные магнитные носители 6 выполнены в виде дискретных элементов из магнитомягкого материала, располагаются в местах пересечения обмотки 5 записи со звукопроводами 2 и компенсирующими магнитными носителями 3 и магнитосвязаны с ними. Обмотки 7 считывания выполнены в виде шин, параллельных обмотке 5 записи и магнитосвязанньгх с коммутационными магнитньми носителями 6, расположенными над одним отрезком меандра обмотки 5 записи. Входы генераторов 4 импульсов тока коммутации образуют входы 8 матричного коммутатора, а обмотки 7 считывания - выходы 9 матричного коммутатора. Матричный коммутатор работает в двух режимах (режим записи маршрута коммутации и режим коммутации). Перед началом работы все звукопроводы и компенсирующие магнитные носители 3 намагничиваются в исходное состояние подачей импульса тока стирания 1ст в обмотку 5 записи, при3

чем полярность импульса стирания противоположна полярности импульсов тока записи. При .этом участки звукопроводов и компенсирующих магнитных носителей, расположенные под обмоткой записи, намагничиваются до насыщения.

В режиме записи производится запись кодов в звукопроводы. Генератор 1 электромеханического колебания возбужда,ет импульс механического напряжения поочередно во всех звукопроводах 2. При прохождении импульса механического напряжения в звукопроводах 2 под отрезками меандра обмотки 5 записи, в нее подаются импульсы тока записи Ij, такие ,что в участках звукопроводов 2, где должны быть записаны единицы, при совпадении импульса механического напряжения и импульса магнитного поля происходит необратимое изменение намагниченности. В компенсирующих магнитных носителях 3 состояние намагниченности не изменяется, так как амплитуда импульса тока записи Ijn выбрана таким образом, что создаваемое этим импульсом магнитное поле не способно изменить состояние компенсирующего магнитного носителя а импульс механического напряжения в компенсирующий магнитный носитель ;не подается.

Коммутационные магнитные носители 6 выполнены из магнитного материала, имеющего коэрцитивную силу Hj, в 3-4 раза меньшую, чем звукопроводы 2 и компенсирующие магнитные носители Под действием поля смещения, создаваемого участками звукопроводов 2 и компенсирующих магнитных носителей, коммутационные магнитные носители 6 устанавливаются в состояние насыщения, причем их векторы намагниченности устанавливаются антипараллельно векторам намагниченности соответствующих участков звукопроводов 2 и компенсирующих магнитных носителейЗ

На фиг. 2 и ,5 изображено состояние коммутационных магнитных носителей в одной.коммутационной ячейке при записи нуля и единицы, соответственно.

В режиме коммутации все генераторы 4 импульсов тока коммутации параллельно лодают в компенсирующие магнитные носители 3 импульсы тока коммутации I под воздействием вход864

ных сигналов коммутатора, подаваемых на его входы 8. Импульсы тока коммутации 1 создают импульсное магнитное поле в направлении, перпендикулярном компенсирующим .магнитсным носителям 3 и звукопроводам 2. Под действием этого поля векторы магнитной индукции коммутационных магнитных носителей 6 поворачиваются на угол ct и, следовательно, наводится ЭДС в обмотках 7 считывания. Поале окончания импульса коммутации под действием поля смешения звукопроводов 2 и компенсирующих магнитных носителей 3 векторы намагниченности коммутационных магнитных носителей возвращаются в исходное состояние. В результате на обмотках 7 считывания и соответственно на выходах 9 матричного коммутатора появляются сигналы.

На фиг. 2 В , -ъ изображен процесс считывания сигнала при .записанных нуле и единице, соответственно.

В случае записи единицы сигнал практически равен нулю, а в случае записи нуля - амплитуда сигнала определяется выражением

c4 o t 2 ° Амплитуда помехи в матричном коммутаторе определяется технологическим разбросом параметров коммутационных магнитных носителей. Отношение

сигнал/помеха не зависит от квадратности петли гистерезиса и может достигать нескольких десятков.

Помехоустойчивость матричного коммутатора становится еще вьш1е при

изготовлении звукопроводов и компенсирующих магнитных носителей в виде единой матрицы, что позволяет добиться параллельности звукопроводов и компенсирующих магнитных носителей.

Изготовление коммутационных магнитных носителей в едином технологическом процессе позволяет значительно уменьшить технологический разброс параметров магнитного материала и

размеров коммутационных магнитных носителей.

Дальнейшее повьштение отношения сигнал/помеха может быть получено при увеличении считанного сигнала, которое может быть достигнуто конструктивными методами. При согласном соединении двух смежных шин считывания выходной сигнал коммутатора оп

МАТРИЧНЫЙ КОММУТАТОР, содержащий п строк звукопроводов, первыми выводами акустически соединенных с выходными шинами генератора ультразвуковых колебаний, m столбцов обмоток считывания, первые выводы которых подключены к соответствующим выходным шинам, коммутационные магнитные носители, магнитосвязанные со звукопроводами, и обмотку записи, один вывод которой подключен к управляющей шине, а другой соединен с общей шиной, отличающийс я тем что, с целью повышения помехоустойчивости, в него введены п компенсирующих магнитных носителей, причем коммутационные магнитные носители выполнены в виде дискретных элементов, магнитосвязанньгх с компенсирующими магнитными носителями и звукопроводами в местах их пересечения с обмоткой записи, одни выводы компенсирующих магнитных носителей соединены с входными с S шинами, другие выводы соединены с ko соответствующими вторыми выводами звукопроводов, первые выводы которых соединены с общей щиной, а каждая из обмоток считывания магнитосвязана с соответствующими коммутационными магнитными носителями. эо 4 х эо 05