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

Предлагаемое устройство относится к области автоматики, управления, вычислительной техники и предназначается для построения схем совпадения, а также схем сравнения.

Известны логические элементы на магнитопроводе с несколькими равновеликими рабочими стержнями.

Предлагаемый логический элемент отличается тем, что каждая из (n-1) входных обмоток наносится только на соответствующий входной стержень, выходная обмотка охватывает (n-1) входных стержней в одном направлении, а n-ный выходной стержень - в обратном направлении.

Это обеспечивает возможность выполнения функции совпадения (n-1) сигнала, а также функции сравнения двух многоразрядных чисел.

Принцип осуществления логических функций на элементе с такой прошивкой заключается в том, что признак наличия полезного сигнала на выходной обмотке появляется только в том случае, если в такт опроса входными сигналами блокируются (n-1) входных стержней. Этот принцип является общим как для схемы совпадения, так и для схемы сравнения.

На фиг. 1 и 2 изображена схема предложенного устройства (на фиг. 1 - исходное состояние схемы; на фиг. 2 - насыщение n-ного стержня).

В исходное состояние элемент приводится подачей тактового импульса в обмотку 1 восстановления. В такт опроса, т.е. при пропускании импульса тока достаточной амплитуды по обмотке 2 опроса, происходит переключение материала элемента по пути 3-4 (n параллельных стержней) - 5-6-1. При этом изменение потока в n стержнях, благодаря их равновеликости будет равным и в n раз меньшим, чем в стержнях 3-6. При последующей подаче тактового импульса восстановления элемент вновь вернется в исходное состояние. Таким образом, при отсутствии токов в обмотках (K₁-K_n-1) переключаемый в стержне 3 магнитный поток будет равномерно распределяться между стержнями, вызывая в выходной обмотке 7 импульсы напряжения, величины и полярности которых определяются разностью между суммарным изменением потока в (n-1) входных стержнях и изменением потока в выходном стержне. При наличии токов в некоторых из K₁-K_n-1 обмотках разница между суммарным изменением потока в выходном n-ном) стержне будет уменьшаться по сравнению с тем случаем, когда входные токи вообще отсутствуют, однако, она будет вызывать (в момент опроса) в выходной цепи ток того же направления, что и ранее.

Если ток отсутствует только в одной из входных обмоток, поток распределится равномерно между двумя стержнями (незаблокированным и выходным), и в случае большого отношения сигнал/помеха ток в выходной цепи может быть равным нулю. При наличии токов во всех входных обмотках все (n-1) входные стержни будут заблокированы, и весь поток в момент опроса замкнется через выходной стержень, насыщая его и вызывая в выходной цепи ток, направление которого обратно исходному. Именно этот фактор и является признаком выполнения логической функции. С точки зрения улучшения отношения сигнал/помеха предпочтительно выбрать один из средних стержней в качестве выходного.

Для осуществления сравнения двух чисел X и У, «1» и «0» в которых представлены разно-полярными импульсами с неограниченными сверху, но с одинаковыми амплитудными значениями, сигналы, представляющие разрядные коды числа X (Х₁, Х₂, X₃ … X_n-1) и числа У (У₁ У₂, У₃ …У_n-1), подаются попарно, в фазе, на соответствующие обмотки (K₁, K₂, K₃ ... K_n-1). Т. к. «1» соответствует импульс одной полярности, а представлению кода «0» - импульс обратной полярности, то при тождестве кодов в разряде соответствующий стержень в момент опроса элемента будет блокироваться под действием двойного тока, ибо для значений токов блокировки, больших некоторого уровня, эффективность управления запиранием стержня (для способа прошивки входной обмотки через пару отверстий) не зависит от полярности тока. В случае же, когда коды в разрядах сравниваемых чисел неодинаковы, на соответствующие входные обмотки будут воздействовать разнополярные импульсы, которые при равенстве амплитудных значений будут компенсировать действие друг друга. Следовательно, эти стержни могут и будут переключаться под воздействием тактовых токов.

Таким образом, весь поток в момент опроса будет замыкаться через выходной стержень, вызывая соответствующий сигнал на выходной обмотке только в случае тождества кодов во всех (п-1) разрядах сравниваемых чисел.

При построении другой схемы сравнения двух чисел X и У, разряды которых выражаются в прямом и дополнительном кодах и представляются токами с неограниченными сверху амплитудами любых значений выше некоторого значения (т.е. необязательно равными между собой), для осуществления сравнения в каждом из разрядов необходимо использовать два входных стержня (желательно соседних). Во входную обмотку одного из них подается сигнал, представляющий код в данном (i-том) разряде числа X (т.е. X_i), и сигнал, представляющий дополнительный код данного (i-того) разряда числа У (т.е. У_i), а во входную обмотку другого из этой пары стержней - наоборот (т.е. X_i и У_i).

В случае равенства кодов в разряде оба соответствующих стержня будут в момент опроса заблокированы. При неравенстве кодов один из стержней окажется заблокированным двойным током, зато другой из этой пары стержней будет открыт и замкнет через себя также и дополнительную долю потока, переключаемого до этого по соседнему стержню.

Таким образом, только при совпадении кодов во всех разрядах сравниваемых чисел (n-1) входных стержней окажутся заблокированными, и весь поток в момент опроса будет замыкаться через выходной стержень.

Необходимо отметить, что объединение сигналов на единой входной обмотке подчас затруднительно из-за возможных взаимных влияний элементов, представляющих разряды сравниваемых чисел в каждом из разрядов. Поэтому необходимо предусмотреть нанесение дополнительных обмоток , идентичных обмоткам (K₁-K_n-1) (см. фиг. 2).

Для облегчения выделения выходного сигнала определенной полярности в такт опроса, а также для улучшения нагрузочных характеристик элемента в цепь нагрузки может быть включен полупроводниковый прибор.

Ферритовый логический элемент на разветвленном магнитопроводе с несколькими равновеликими рабочими стержнями и обмотками восстановления и входных переменных, проходящими через отверстия в этих стержнях, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности выполнение функции совпадения (n-1) сигнала, а также функции сравнения двух многоразрядных чисел, каждая из (n-1) входных обмоток наносится только на соответствующий входной стержень, выходная обмотка охватывает (n-1) входных стержней в одном направлении, а n-ный выходной стержень - в обратном направлении.