ФЕРРИТОВЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ Советский патент 1968 года по МПК H03K19/16 

Известны ферритовые логические элементы, содержащие в качестве контурного элемента связи сердечники с прямоугольной петлей гистеризиса, с тактовыми, управляющими, выходными и дроссельными обмотками, а также обмоткой подготовки.

Предложенный элемент отличается тем, что содержит два ключевых низкокоэрцитивных ферритовых сердечника, контурные обмотки которых включены встречно по отнощепию друг к другу, и одну или несколько пар высококоэрцитивных информационных сердечников. Выходные обмотки каждого из сердечников, принадлежащих одной паре, включены встречно по отношению друг к другу, причем через оба ключевых сердечника и все информационные сердечники проходит тактовая шина.

Па фиг. 1 и 2 изображены ферритовые логические элементы. Распределение импульсов питающих токов во времени показано на фиг. 3, на которой индексами /i, i, is обозначены тактовые точки первой, второй и третьей фазы соответственно, а индексом i - ток подготовки. Сдвигающий регистр на ферритовых логических элементах приведен на фиг. 4.

. Ферритовый логический элемент состоит из информационных сердечников с щирокой прямоугольной петлей гистерезиса, которые выполняют логические операции, и из дроссельных сердечников с узкой прямоугольной петлей гистерезиса, которые выполняют роль ключей. Через все сердечники элемента проходит общая тактовая щина, по которой протекает тактовый ток (фиг. 1, 2); через дроссели проходит щина тока подготовки; временные диаграммы тока подготовки и трех тактов представлены на фиг. 3. Как правило, элемент содержит 2 или 4 информационных сердечника. В случае необходимости выполнения на одном элементе сложных логических операций может быть построен элемент с щестью или даже восемью информационными сердечниками. Информационные сердечники имеют входную (управляющую)

обмотку и выходную обмотку. Выходные обмотки информационных сердечников включены встречно, благодаря чему осуществляется компенсация помех, появляющихся из-за недостаточной прямоугольности петли гистерезиса информационных сердечников. Логические операции в элементе осуществляются на принципе вычитания э.д.с. (электродвижущей силы), возникающей на выходных обмотках элемента при протекании через такНа схеме элемента, изображенного на фиг. 1, видно, что при считывании из сердечника / на обмотке 2 развивается э.д.с. полож11тельной полярности, а при считыванин из сердечника 3 на обмотке 4 развивается з.д.с. отрицательной полярности. Если же на входы 5, 6 информационных сердечников 1, 3 сигналы не поступают, на выходе 7 элемента э.д.с. не наблюдается. Таким образом, в логических элементах сигналы могут быть представлены положительным импульсом, отрицательным л.м-пульсом и «нуль -и.мпульсом нулевой амплитуды. KoHTjpHbie обмотки 8 и 9 дроссельных сердечников 10 и 11 включены встречно, что обеспечивает симметричную работу ключа при прохождении через элемент положительного и отрицательного сигнала.

На фиг. 2 показан логический элемент, содержащий две пары информационных сердечников (сердечники 1, 2, 3 и 4).

Рассмотрим работу ферритового логического элемента на примере сдвигающего регистра (фиг. 4). Рабочий цикл (фаза) разделяется на два этапа: 1) считывание и запись; 2) подготовка. Пзсть все сердечники, кроме сердечника Л находятся в состоянии «О, т. е. протекание тактового тока и тока подготовки по соответствующим шинам питания в направлении, указанном стрелками на этих шинах, не вызывает перемагничивания этих сердечников. С приходом тактового имлульса в цепи 2, 3 происходит считывание из сердечника 1, в контуре связи 4 протекает ток, в сердечнике 5 производится запись. Сердечники 6, 7, 8 п 9 перемагничиваются по частному циклу. Дроссели (сердечники) 7 и 5 заблокированы тактовым током. Сердечник 7 находится под воздействие.м суммы тактовых и контурных ампер-витков, сердечник 8 находится под воздействием разности тактовых и контурных ампер-витков, которая должна быть положительной.

Одновременно с записью в сердечник 5 на его выходной обмотке 10 возникает размагничивающий ток, который протекает в контуре связи //. Контурный ток производит запись в сердечник 12, обладающий узкой прямоугольной петлей гистерезиса, благодаря чему ток в контуре связи ограничивается. В сердечники 9 и 13 запись не производится, так как они обладают широкой петлей гистерезиса. Сердечники 14 и 15 перемагничиваются по частному циклу. По окончании считывания «1 из сердечника / сердечники 5 и 12 устанавливаются в состоянии «1.

При считыванин «1 из сердечника / возникает ток в контуре связи 16. Контурный ток производит запись только в сердечник /7 с узкой петлей гистерезиса, что предотвраща- ет обратное движение информации.

По окончании считывания в дроссели приходит импульс тока подготовки, протекающий по цепи 18, 19, который перемагничивает сердечники 12 и 17, возвращая их в исходное состояние. На обмотке 20 сердечника 12 возникает э.д.с., вызывающая ток в контуре //. Этот ток не должен производить запись в сердечник Р н не должен производить стирание «1 с сердечника 5. Последние два требования обеспечиваются выбором широкой петли гистерезиса информационных сердечников и выбором малой амплитуды тока подготовки. Поскольку при подготовке ток в контуре 11 не перемагничивает ни один из сердечников, поток дросселя 12 рассеивается на активном сопротивлении контура связи. Длительность перемагничивания дросселя при прочих равных зсловиях определяется сопротивлением контура связи. В качестве сопротивления в контуре связи используется активное сопротивление обмоток, выполненных медным проводом, поэтому на фигурах сопротивление не. изображено. Аналогично происходит подготовка дросселя 17. По окончании импульса тока подготовки все дроссели установлены в состояние «О, а сердечник 5 остается в состоянии «1. С приходом тактового импульса в цепь 21, 22 единица считывается с сердечника 10 и

записывается в сердечник 14. Одновременно производится запись в дроссель 8, что предотвращает обратное движение информации. Зате.м производится подготовка перемагниченных дросселей, после чего схема снова

готова к считыванию. Так положительный сигнал передается по регистру от элемента к элементу.

Аналогично производится передача отрицательного сигнала по регистру. При этом,

если производится считывание из сердечника 6, то запись происходит в сердечники 9 и 15. Обратному движению информации препятствует дроссель 23. Затем производится подготовка дросселей 23 и 15 и последующее

считывание сигнала, который мы считаем отрицательным с сердечника 9.

Из расс.мотрения работы ферритового логического элемента видно, что на выходе элемента могут быть сигналы положительной и отрицательной полярности. Чувствительность к полярности сигнала на выходе элемента определяется направлением входной обмотки.

Дроссели в качестве контурных элементов связи не препятствуют работе одного элемента на несколько (разветвление информации). Причем разветвление может выполняться как по положительному, так и по отрицательному сигналу.

Ферритовые логические элементы могут реализовать следующие существенно различные (с точки зрения процессов в контуре связи) операции:

1. Операция «передачи (была описана выше). тывания выходной сигнал будет отсутствовать. 3. Операция «ИЛИ выполняется на элементе, изображенном на фиг. 2. Если перед считыванием сердечники 1 или 2 (3 или 4) находились в состоянии «1, то в результате считывания на выходе появится положительный (отрицательный) сигнал. Таблица 1 Как правило, любой логический элемент реализует комбинацию этих логических one- 25 раций. Многообразие этих комбинаций значительно возрастает, когда входные и выход510 15 20 ные сигналы различаются не только по амплитуде («О и «1), но и по знаку «+ и -. Например, работа элемента, изображенного на фиг. 5, описывается таблицей 1. Предмет изобретения Ферритовый логический элемент, содержащий в качестве контурного элемента связи сердечники с прямоугольной петлей гистерезиса, с тактовыми, управляющими, выходными и дроссельными обмотками, а также обмоткой подготовки, отличающийся тем, что, с целью полного устранения обратного движения информации и получения трех устойчивых состояний логического элемента, он содержит два ключевых низкокоэрцитивных ферритовых сердечника, контурные обмотки которых включены встречно по отношению друг к другу, и одну или несколько пар высококоэрцитивных информационных сердечников, выходные обмотки каждого из сердечников, принадлежащих одной паре, включены встречно по отношению друг к другу, причем через оба ключевых сердечника и все информационные сердечники проходит тактовая шина.

/Оfi

Фиг т 23 /7 12 1Ь