МАГНИТНЫЙ ЗАПОМИНАЮЩИЙ И ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ Советский патент 1968 года по МПК G11C11/08 

В настоящее время при создании самых разнообразных по назначению устройств все большее применение находят многоотверстные ферритовые элементы. Так, на элементах трансфлюксорного типа собираются такие дискретные устройства, как регистры сдвига, схемы совпадения, сравнения и другие запоминающие устройства (ЗУ), хранящие информацию, выраженную в двоичном или троичном коде.

Известен элемент в виде прямоугольника со средним стержнем, соединяющим середины длинных сторон - стержней, площадь поперечного сечения которого вдвое больше, чем у всех остальных участков магнитопровода. Источник потока «размещается на среднем стержне, являющемся осью симметрии, относительно которой расположены верхняя и нижняя части элемента, представляющие собой возможные магнитные пути для замыкания магнитного потока, переключенного в среднем стержне. Назовем обе эти ветви рабочими стержнями. При подаче тока в обмотку «восстановления, обхватывающую средний стержень, произойдет насыщение материала во всех участках магнитопровода. Допустим, что верхний рабочий стержень намагнитился при этом по часовой стрелке, а нижний - против. В среднем же стержне линии магнитного потока направлены справа налево. В такт возбуждения источником потока переключается магнитный поток, величина которого определяется половиной площади поперечного сечения среднего стержня. Этот поток в силу полной идентичности магнитных путей по верхнему и нижнему рабочим стержням распределится между ними поровну, приводя их в нейтральное состояние. Очевидно, что амплитуды токов восстановления и возбуждения должны быть достаточными для осуществления описанных выше переключений магнитного потока. При отсутствие других м.д.с. насыщенное и нейтральное состояния стержней будут сменять друг друга, не вызывая сигнала в выходной дифференциальной обмотке, обхватывающей рабочие стержни таким образом, что Э.Д.С., индуцируемые в каждой из ее половин, направлены встречно.

Однако, если одновременно с импульсом возбуждения по входной обмотке, намотанной

на рабочие стержни так же, как н выходная обмотка, подать управляющий ток, то произойдет «разбаланс, ибо в одном из рабочих стержней будут созданы условия, облегчающие замыкание через него магнитного потока, а в

другом, - наоборот, препятствующие этому. В результате произойдет беспороговая запись информации в элемент, которая выражается в том, что распределение потока между рабочими стержнями будет неравным. Эта инфорвосстановления, устанавливающего его в нсходное, нолностыо насыщенное состоянне. При этом на выходной обмотке будет иметь место сигнал, амплитуда и полярность которого определяются величиной н направлением управляющего тока.

Отрицательным качеством, сннжающим несомненную практическую ценность таких элементов, является невозможность осуществления неразрушающего опроса.

Цель предложенного устройства - созданне элемента с иснользованнем балансного нрнпципа управления потоком н допускающего возможность осущеетвлення неразрушающего опроса с уровнями переключаемых необратнмо потоков, равными уровню заннсанной информацнн.

Предложенное устройство отличается тем, что в каладом нз рабочих стержней имеются опросные отверстня, нути замыкания магнитного потока вокруг которых но рабочим стержням неравны между собой, причем каждое отверстие одного рабочего стержня образует с симметрично расположенным относительно среднего стержня опросным отверстием другого рабочего стержня в совокупности с прошнвающнмп их опросной и сигнальной обмотками систему неразрушающсго считывания.

На фпг. 1 показана характеристика заннсн балансного элемента; на фиг. 2 - конструкция элемента; на фиг. 3 - нсходное состояние элемента; на фиг. 4 - нейтральное состояние элемента; на фиг. 5 - состояние неполной записи; на фиг. 6 - состоянне полной заннск на фиг. 7 - состояние нолной записи на фиг. 8 ,- нрошивка опросных и сигнальных обмоток и на фнг. 9 - обычный (небалапсный) метод записи дискретной информации.

На фиг. 2 изобралсен элемент, ширина среднего стержня которого вдвое больше, чем у остальных участков магнитопровода, представляющих собой два абсолютно идентичных рабочих стержня, симметричных относительно среднего стержня и имеющих наружный край в виде прямоугольника, а внутрен11ий - в виде нолуокруж:ности. В углах элемента расноложены малые опросные отверстия 1, 2, 3 и 4, причем вокруг каждого нз них имеет место неравенство в путях замыкання магнитного нотока () по рабочим стержням. Если геометрические соотношения в различных участках магнитонровода такие, как это указано на фиг. 2, то для осуществления неразрушающего опроса (для чего необходимо, чтобы участок около малого отверстия с длиной пути /i, оказался носле записи неремагниченным, а участок с длиной пути 4 остался в прежнем состоянии) «емкость источника потока, т. е. величина переключаемого им потока должна определяться шириной а, т. е. четвертью от площади поперечного сечення среднего стержня. В данном случае выбран источник потока в виде двух щелей, симметричных относнтельно средней линнн стерл ня, расстояние между

которыми для получения необходимой «емкости источника нотока равно а.

Исходное состояние элемента нриведено на фнг. 3. Оно достигается нодачей импульса тока в обмотку восстановления 5, обхватывающую средний стерлчень. При этом рабочий стерл ень 6 намагничнвается но часовой, а стержень 7 - против часовой стрелки, оба до состояния насыщения. При подаче импульса тока

в обмотку возбуждения 8, нрошитую через отверстня нсточника потока (фиг. 4), в среднем стержне ноток переключается в обратном направлении н определяется шириной а. Далее он распределяется поровну между рабочими

стерлснями, замыкаясь по верхнему - против часовой, а но - но часовой стрелке. Так как в зоне около малых отверстий участки пути /1 меньше, чем 4 (см. фиг. 2), то, очевидно, что близлежащне к нернметру нолуокружности участки будут изменять свое магнитное состояние до нейтрального. Внешние же участкн пути вокруг малых отверстий, равные /2 оетаются в исходном состоянии насыщения (см. фиг. 4). Естественно, что нри наличии чередующейся последовательности токовых нмпульеов возбуждения и восстановления (разумеется, с амплитудами, достаточными для неремагничивания по всей длине стержня), состояния, приведенные на фиг. 2 и 4, будут сменять друг друга, не вызывая сигнала на выходной обмотке 9, намотанной так, как это показано на фнг. 3 и 4.

Однако, если одновременно с действием импульса возбуждения но входной обмотке W

подать унравляющий ток указанного на фиг. 5 нанравления, то для переключения магнитного нотока по верхнему рабочему стержню будут созданы более благоприятные условия, в результате чего большая часть потока, переключенная источником потока, замкнется именно через этот стержень (см. фиг. 5). В этот момент на выходной обмотке 9 будет нметь место сигнал, онределяемый разностью нотоков, замыкающихся но верхнему и нижнему рабочим стержням. При установке элемента в исходное состоянне (см. фиг. 3) на ыходной обмотке вновь появится сигнал, теперь обратной полярности, онределяемый той же разностью нотоков, которая зависит от велнчнны тока управления. При величинах управляющего тока, равных н больших / или -/ (см. фиг. 1), магнитные состояния элемента будут такнми, как это показано на фиг. 6 н 7. Если речь ндет о дискретной информации, то

молаю счнтать, что состояние, показанное на

фиг. 6, соответствует нолной записи единицы,

а состояние, приведенное на фиг. 7, - полной

записи нуля (или наоборот).

Теперь рассмотрим режим неразрушающего

опроса (фнг. 8). Для этой, цели служат малые отверстия, из которых отверстия 7 н 5 с соответствующими опросной 11 и сигнальной 12 обмотками образуют один выход неразрушающего опроса, а отверстия 2 и 4 с соответстками - другой. Если элемент находится в очищенном состоянии {см. фиг. 3), то двуполярный ток (подготовки и считывания), нодаваемый по опросной обмотке 11, а также 13, не может вызвать изменения магнитного состояния материала вокруг малых отверстий, если он не превышает порога переключения вокруг большого отверстия, что является недопустимым. Если же элемент находится в нейтральном состоянии (см. фиг. 4), то наличие разнополярного тока в опросной обмотке 11 (а. также 13 будет вызывать необратимое переключение участков материала, расположенных вокруг малых отверстий / и (а также 2 и 4} с уровнями потоков, определяемыми а/2. Однако выходной сигнал на сигнальной обмотке 12 (а также 14} будет отсутствовать, ибо величины потоков, переключаемых вокруг отверстий / и 3 (а также 2 и 4) равны, и поэтому э.д.с., индуцируемые в каждой из половин сигнальной обмотки }2 (а также 14), тоже равны н компенсируют друг друга.

В том случае, если элемент находится в состоянии записи определенного уровня информации того или иного знака (см. фиг. 5), то величины потоков, переключаемых вокруг верхних и нижних опросных отверстий, будут неодинаковыми, что приведет к появлению выходного сигнала. Пусть для простоты элемет т находится в состоянии, приведенном на фиг. 6 (крайний случай). При воздействии опросных импульсов вокруг верхних отверстий 1 н 2 будет иметь место переключение материала с уровнем потока, определяемым а, в то время как вокруг нижних отверстий 3 и 4 переключения не происходит. В результате на сигнальных обмотках 12 и 14 будут появляться выХ.-дные сигналы, определяемые максимальной разностью потоков (см. фиг. 1). Если же элемент находится в состоянии, приведенном на фиг. 7, то на сигнальных обмотках будут иметь место те же двухполярные сигналы, расположенные симметрично относительно временной оси.

И так, если привязаться к моменту времени считывания (или подготовки), то получим, что амплитуда и полярность выходного сигнала определяются величиной и направлением тока управления. Для значений тока, меньших / (см. фиг. 1), зависимость между разностным потоком и управляющим током выражается соотношением А jf tg Ь и носит достаточно линейный характер.

Необходимо отметить, что в предлагае мом элементе приводится простейший способ прошивки опросной обмотки, который применим для конструкции с достаточно большим отношением диаметров большого и малых отверстий, а также при ограниченных сверху амплитудах опросных токов и достаточно пологих фронтах. Если в практике выполнение этих условий не может быть обеспечено, то необходимо применять более сложные способы прошивки опросных обмоток, которые, однако, сами по себе не являются принципиально новыми.

Необходимо также отметить, что для осуществления неразрушающего опроса необходима лишь одна из пар малых отверстий - / и 5 либо 2 и 4 (фиг. 2, 8). Наличие другой пары отверстий оправдано из следующих соображений: во-первых, с конструктивной точки зрения, так как элемент получается симметричным, во-вторых, при двух по существу параллельных выходах для неразрушающего опроса представляется возможность один из них использовать как рабочий, а другой - как контрольный, что в ряде случаев может оказаться необходимым, в-третьих, наличие четырех малых отверстий позволяет получить два трехотверстных трансфлюксора (5 и 16, симметричных относительно центральной оси 0--0 (см. фиг. 9). Несмотря на их близость трансфлюксоры изолированы друг от друга. Так, если элемент находится в состоянии блокировки (см. фиг. 3), то подача импульса тока записи, достаточного для преодоления порога вокруг большого отверстия трансфлюксора 16,

по обмотке 17 запишет информацию в нижний трансфлюксор. При этом переключение материала вокруг больитого отверстия трансфлюксора 15 не может иметь места, так как для данного направления м.д.с. записи магнитное

сопротивление этот участка элемента очень велико.

Достоинство такого сдвоенного трансфлюксора заключается в том. что связи между трансфлюксорами могут быть выполнены с

помощью печатного монтажа, а также в простоте построения на таких интегральных констоукциях совернтсиных троичных элементов. Таким образом, на предлагаемом элементе могут быть построены устройства, обрабатывающие и запоминающие информацию самого разнообразного характера: двоичную с наличием и отсутствием импульса, двоичную с разнополярными импульсами, троичную, а также непрерывную. В последних трех случаях благодаря использованию балансного принципа управления потоком характеристики записи получаются беспороговыми, достаточно линейными и незначительно изменяющимися в широком интервале темнератур.

Предмет изобретения

Магнитный запоминающий и логический элемент на сложногм магнитопроводе с источникплг пот-ока, расположенным на среднем стерх не, плонтадь поперечного сечения которого вдвое больше, чем у всех остальных участков магнитопровода. с двумя исходящими из коннов этого стержня симметричными относительно него и идентичными в магнитном отношении замкнутымн рабочими стержнями, отличаюш ийся тем, что, с целью обеспечения неразрушающего считыБЯиия, калсдый из рабочих стержней содержит пару отверстий, сим78

метрично расположенных относительно сред- магнитного потока но рабочим стержням зонего стержня и прошитых опросными и сиг- круг опросных отверстий не равны между сональными обмотками, причем пути замыкания бой.

g g

«V)

о о

§

f

«

220313

Oi

ит V

vr

.,,г

&

01

гг

0/7

fu9.S

us.9