УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ФЕРРИТ-ДИОДНЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ Советский патент 1968 года по МПК H03K19/16 

Известны феррит-диодные логические элементы, содержащие дроссели насыщения, включенные.последовательно с выходной обмоткой генератора импульсов.

Предложенное устройство отличается от известного тем, что дроссели насыщения включаются параллельно выходной обмотке генератора импульсов, что позволяет реализовать логическую функцию «И». Подключение дросселей насыщения последовательно-параллельно позволяет реализовать любую логическую функцию.

На фиг. 1 показана схема «И» на четыре входа; на фиг. 2 - диаграмма распределения токов в ней.

Схема работает следующим образом.

Тактовые импульсы второго такта, проходя по обмотке W₂ генератора единиц ГЕ, подготавливают его сердечник (ампервитки перемагничивают его в состояние «1»). Тактовые импульсы первого такта осуществляют считывание «1», т.е. ампервитки перемагничивают сердечник в состояние «0». При отсутствии входных сигналов (во время 0-2π на диаграмме) ток, возникший в обмотке W₁ГЕ, под действием ампер-витков проходит через дроссельные обмотки W₁ дросселей (Др) насыщения (токи I₁, I₃, I₅, I₇,) и через входную обмотку W₁ повторителя П.

Величина сопротивления связи R_св выбрана так, что практически весь ток ГЕ проходит через дроссели, а ток, проходящий через обмотку W₁ повторителя, мал и недостаточен для перемагничивания его сердечника, т.е. ГЕ закорочен на низкоомную нагрузку (обмотки дросселей), подготовка повторителя отсутствует, и тактовый ток проходя по обмотке W₃ повторителя, вызывает на выходе только появление помехи, обусловленной неполной прямоугольностью петли гистерезиса сердечника повторителя. При этом сердечники дросселей не перемагничиваются и находятся в одном положении (в «0»), определяемом направлением токов I₁, I₃, I₅, I₇.

На один из входов (в данном случае на обмотку W₂ дросселя Др₁ подают сигнал. На диаграмме показан сигнал, представляющий из себя однополупериодный ток (ампервитки I₂, W₂).

Под воздействием первой полуволны (в полупериод 3π-4π) сердечник этого дросселя перемагничивается в «1». Индуктивное сопротивление резко возрастает, а ток I₁ резко падает. В результате перераспределения токи I₃, I₅, I₇ и I₉ увеличиваются, но ток I₉ еще не в состоянии перемагнитить сердечник повторителя Так как ток I₁ уменьшился, то под его влиянием сердечник не может перематнититься. Рабочая точка на его характеристике незначительно сдвигается в сторону «0», но в следующий полупериод (5π-6π) опять возвращается в «1» входным сигналом. Таким образом при приходе управляющего сигнала сердечник дросселя перемагничивается и остается в этом состоянии. Если управляющий сигнал снять, сердечник возвращается в «0» через несколько периодов.

Пусть на вход Др₂ (W₂) пришел второй управляющий сигнал, представляющий из себя серию импульсов с тактовой частотой. Первый же из них (в период 4π-бπ) перемагничивает сердечник Др₂ в «1». Из диаграммы видно, что время прихода сигнала не имеет значения, т.е. он может появиться в любой момент за время 4π-6π. Снова происходит перераспределение токов, т.е. токи I₅, I₇ и I₉ возрастают, но ток I₉ все еще недостаточен для перемагничивания сердечника повторителя.

С приходом третьего управляющего сигнала перемагничивается сердечник третьего дросселя (на диаграмме показаны прямоугольные импульсы I₆W₂). В этом случае ток I₇ достигает максимума, однако тока все еще не хватает для перемагничивания сердечника повторителя, так как мощность генератора ГЕ ограничена, и его напряжение «садится» на закорачивающей обмотке W₁ неперемагничивенного дросселя Др₄. (В реальном элементе ток I₉ в 7-10 раз меньше, чем нужно для перемагничивания сердечника повторителя).

При приходе сигнала на вход дросселя Др₄ (на диаграмме показано двухполупериодное напряжение) его сердечник тоже перемагничивается в «1» (ампервитками I₈W₂), т.е. сопротивление всех дросселей возрастет. Поскольку исчезает закорачивающее влияние обмоток дросселей, напряжение на обмотке W₁ генератора ГЕ возрастает, ток I₉ увеличивается и становится достаточным для подготовки повторителя (записи в его сердечнике «1» ампервитками I₉W₁). Одновременно перемагничиваются сердечники всех дросселей токами I₁, I₃, I₅, I₇ в «0», а в следующий полупериод они возвращаются в «1» входными сигналами и т.д.

Тактовый импульс I₁″ (на диаграмме не показан) считывает «1» с сердечника повторителя на втором такте, и на выходе элемента появляется первый импульс. Затем повторяется подготовка сердечника, т.е. на выходе элемента появляется серия импульсов. Очередность прихода входных сигналов роли не играет.

При снятии любого из входных сигналов соответствующий дроссель перемагничивается за несколько тактов (3-4) и закорачивает генератор ГЕ; снова создается ситуация, аналогичная описанной.

Универсальный феррит-диодный логический элемент, содержащий генератор единиц, повторитель и дроссели насыщения, выполненные на сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, дроссели насыщения подключены последовательно-параллельно между выходной обмоткой генератора единиц и входной обмоткой повторителя.