Запоминающее устройство Советский патент 1990 года по МПК G11C11/22 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к пьезо- керамическим запоминающим устройствам, и может быть использовано в перепрограммируемых накопительных устройствах.

Цель изобретения - повышение быстродействия, увеличение емкости запоминающего устройства и уменьшение потребляемой мощности.

На фиг. 1 показана функциональная схема запоминающего устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит накопитель 1 информации на биморфной пьеэокерами- ческой матрице (), состоящей из

пьезокерамических пластин 2 и 3 общего электрода 4, подключенного к шине нулевого потенциала, входного электрода 5 и выходных электродов 6, подключенных к шинам 7 записи-считывания, ключевые элементы 8, входы кото-. ,рых подключены к шине 9 управления ч ключевыми элементами и соответствующим входам амплитудных детекторов 10 (АД), схемы 11 сравнения (СС), генератор 12 опорного линейно изменяющегося напряжения (ГЛИН), элементы И 13 (ЛЭ), задающий генератор 14 (ЗГ), суммирующие счетчики 15 (Сч), объединенные в блок 16, генератор 17 импульсов возбуждения (ГИ), шину 18 управления задания режима устройства,

сл

со

шину 19 управления считыванием устройства, формирователь 20 импульсов задержки сигнала и формирователь 21 импульсов установки О.

Формирователь 20 представляет собой одНовибратор, вырабатывающий импульс с задержкой относительно входного сигнала с двухвходовым логическим элементом совпадения на входе. Формирователь 21 представляет собой одновибратор, вырабатывающий короткие импульсы установки О счетчика 15 по фронту управляющего сигнала считывания. Шины 7 подключены к входам ключей 8 и детекторов 10 через разделительные конденсаторы для предохранения от воздействия импульсов записи амплитудных детекторов (не указаны, они могут быть отнесены к элементам 8 или 10),

Устройство работает следующим образом.

Направление и величина остаточной поляризации под электродом 5 пластины 2 как при записи, так и при считывании информации не изменяются и с целью получения максимальных выходных сигналов имеют предельно положительное значение (на фиг. 1 условно принято направление стрелки вверх). Перед началом записи на шины 9 и 18 подается сигнал, который отключает генератор 17 и подключает входы АД 10 через ключ 8 к шине нулевого потенциала для предохранения АД 10 от воздействия импульсов записи. Запись кода N; числа производится после предварительной подготовки (установки О) запоминающего элемента ПКМ. При этом подэлектродная область выбранного электрода 6 через шину 7 (фиг.1 поляризуется по предельному циклу Р0 Рг (или Р0 +РГ) импульсами отрицательной (положительной) полярности с фиксированной амплитудой U n и длительностью tn.

Запись кода числа осуществляется переключением подэлектродной области выбранного электрода 6 в диапазоне Р -Рг - О (или Р +РГ - 0). Так, при записи кода N; числа на шину 7 выбранного электрода подают импульс записи положительной (отрицательной полярности с амплитудой (N;) B

А

« TklKi) и длительностью tn (либо

1

амплитудой Un и длительностью tn(N;)

0

5

0

5

0

5

0

5

(i)) и изменяют поляризацию под- электродной области электрода 6 ПКМ, переключая ее в 1-е частично переключенное состояние.

При считывании информации на шину 9 подается сигнал, отключающий входы АД 10 от шины нулевого потенциала, на шину 18 подается управляющий сигнал, который включает ГИ 17. При этом с первого выхода ГИ 17 напряжение возбуждения прямоугольной (синусоидальной) формы с амплитудой Ub (N,) и частотой fe f. подается на электрод 5 (фиг. 1 и 2а). На втором выходе ГИ 17 формируется признак включения ГИ 17 (длительность сигнала признака t22/fB), который подается на второй вход формирователя 20. На шину 19 с задержкой на время t0 подается сигнал считывания информации Ucu (фиг. 2в,г). 1}ремя задержки t0 зависит от динамических свойств накопителя (ПК11) в резонансном режиме возбуждения и в основном определяется пьезомодулем d3i подэлектродных областей 2 и 3,.Формирователь 21 по переднему фронту сигнала UCI| формирует короткий импульс установки О суммирующих счетчиков 15 (фиг. 1 и 2 г,д), а на выходе формирователя 20 с задержкой на время Ц , необходимое для установки О счетчиков, формируется импульс напряжения считывания с длительностью tc (фиг. 2 г,д,е).

При поступлении сигналов возбуждения на электрод 5 входной пластины 2 вследствие прямого и обратного пье- зоэффектов, а также вследствие свойства накопителя изменять параметры выходного сигнала в зависимости от напряжений векторов и степени остаточных поляризаций подэлектродных областей пластин 2 и 3 на электродах 6 формируются пьезопреобразованные выходные сигналы U; (t) k:(N ()Ue(t) (где k;(N;) - коэффициент передачи запоминающего элемента по каналу амплитуды - амплитуда при i-м частично переключенном состоянии; j 1-1 - число запоминающих элементов матрицы), амплитуды и фаза которых однозначно определяют код числа, записанного в j-й запоминающий элемент матрицы (фиг. 2а,б) для 1-го частично переключенного состояния подэлектродных областей электродов 6

5

и 5. Сигналы считывания U (t) с электродов поступают на АД 10, где формируются уровни 11(1), и подаются на

15

первый вход СС JI. На другой вход СС I1 с ГЛИН 12 по сигнапу с формирователя 20 подается линейно изменяющееся опорное напряжение Ur. В схеме 11 уровни Um(i) с АД 10 сравниваются с Ur (причем максимальное значение Ur Um(tn)) . 3 момент совпадения уровня пьезопреобразованного сигнала считывания Um(i)n опорного напряжения Ur на выходе СС 11 формируется t(i) временной интервал: t(i) b(Urh(i) , где С - постоянная времязадающей цепи ГЛИН 12, Uq, - амплитуда выходного сигнала формирователя 20. Тем самым на входах ЛЭ 13 формируются разрешающие уровни длительностью, в течение которой импульсы напряжения ЗГ 14 с частотой f}(- 0,5Nnf6 и длительностью t,r 2/(NmfB) поступают через ЛЭ 13 на счетные входы суммирующих счетчиков Сч 15 (фиг. 1 и 2 е,ж,з,и). Число импульсов ЗГ 14, поступивших на счетные входы Сч 15, однозначно определяют коды N; чисел, хранимых в запоминающих элементах накопителя. Коды N; чисел формируются на инверсных выходах 1 - q Сч 13,

Устройство обладает структурной гибкостью, обусловленной надежной работой накипят пя с ПКМ из различных как известных, так и новых пьезо- материалов (а также их сочетаний, например сегнетолесткой входной и сегнетомягкой выходной пластин), возможностью, если необходимо, изменять число фиксированных состояний (т.е. один и тот же накопитель может быть реализован с различным объемом памяти), при этом в устройстве сколько- нибудь существенных изменений не производится (перестраивается частота задающего генератора). По сравнению с известными предлагаемое устройство за счет исключения относительно медленного процесса поляризации подэлек- тродных областей запоминающих элементов обладает существенно (не менее чем в 10 раз при j 3) повышенным быстродействием и низкой энергоемкостью (потребляемая мощность уменьшается не менее чем в 10-16 раз) в ре- жиме считывания. При этом не требует- ся восстановления информации, что особенно полезно при построении надежных перепрогрлммируемых эаномииаю364416

тих устройств, когда режим записи не является основным или когда необходимо длительное (в течение ряда лет) хранение информации.

10

15

0

5

0

5

0

5

0

5

Формула изобретения

Запоминающее устройство, содержащее генератор импульсов возбуждения, схемы сравнения, ключевые элементы и пьезокерамический биморфный накопитель информации, состоящий из пье- зокерамическнх пластин, общего электрода, подключенного к шине нулевого потенциала устройства, входного электрода, подключенного к первому выходу генератора импульсов возбуждения, вход которого подключен к шине управления задания режима устройства, выходные электроды накопителя и входы соответствующих ключевых элементов подключены поразрядно к шинам записи считывания информации устройства, управляющие входы ключевых элементов подключены к шине управления ключевыми элементами устройства, отличающееся тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности и повышения быстродействия устройства, в него введены задающий генератор, генератор опорного линейно изменяющегося напряжения, амплитудные детекторы, формирователь импульсов установки нуля, формирователь импульсов задержки сигнала, элементы И и суммирующие счетчики, выходы которых являются информационными выходами устройства, второй выход генератора импульсов возбуждения подключен к информационному входу формирователя импульсов задержки сигнала, выход которого подключен к входу генератора опорного линейно изменяющегося напряжения и входу задающего генератора, управляющий вход формирователя импульсов задержки сигнала подключен к шине управления считыванием устройства и входу формирователя импульсов установки нуля, выход которого подключен к входам установки нуля суммирующих счетчиков, счетные входы которых подключены соответственно к выходам элементов И, первые и вторые входы которых подключены соответственно к выходам схем сравнения и выходу задающего генератора, выходы ключевых элементов подключены к шине нулевого потенциала устройства, а входы подключены соответственно к пходлм амплитудных детекторов, ныходы которых подключены соответственно к первым

вторы 1 информационные входы которых подключены к выходу генератора опорного линейно изменяющегося напряже

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к пьезокерамическим запоминающим устройствам, и может быть использовано в перепрограммируемых накопительных устройствах. Целью изобретения является повышение быстродействия и уменьшение потребляемой мощности. Устройство обладает структурной гибкостью, обусловленной надежной работой накопителя с пьезокерамической матрицей из различных пьезоматериалов, возможностью изменять число фиксированных состояний (т.е. один и тот же накопитель может быть реализован с различным объемом памяти, для этого перестраивается частота задающего генератора. Устройство за счет исключения относительно медленного процесса поляризации подэлектродных областей запоминающих элементов обладает высоким быстродействием и низкой энергоемкостью в режиме считывания. При этом не требуется восстановления информации, что особенно эффективно при длительном хранении информации. 2 ил.

информационным входам схем сравнения, , ния,