МАГНИТНОЕ ЛОГИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО Советский патент 1968 года по МПК H03K19/16 

Элементы из ферромагнетика с прямоугольной петлей гистерезиса широко применяются в автоматике, вычислительной технике и телемеханике.

Известны логические схемы, построенные на элементах лестничной конфигурации (элементы типа «Laddic», использующие принцип «запрета магнитого потока»).

Эти схемы предназначены для реализации функций алгебры логики, представляемых только в конъюнктивной нормальной форме. В ряде случаев представление булевой функции в дизъюнктивной нормальной форме более компактно и поэтому с точки зрения объема необходимого оборудования является более оптимальным.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что входные обмотки отрицаний аргументов каждого дизъюнктивного члена нанесены на соответствующую четную перемычку магнитопровода, а обмотки опроса и выходная охватывают крайнюю левую перемычку.

На фиг. 1 изображена схема для реализации конкретной булевой функции четырех переменных.

На частном примере пояснен общий принцип построения предлагаемого устройства. Конструктивно магнитопровод выполнен так, что поперечное сечение горизонтального участка вдвое превышает поперечное сечение любой из вертикальных перемычек, площади сечений которых равны между собой. Такое соотношение необходимо для наилучшего использования магнитного материала перемычки, то есть для получения максимального выходного сигнала.

При подаче импульса тока «Установка» в магнитопроводе устанавливается исходное магнитное состояние (на фиг. 1 показано длинными стрелками), при котором все нечетные и четные перемычки (1-8) оказываются намагниченными в противоположных направлениях.

Приведенная на фиг. 1 схема предназначена для реализации представленной в совершенной дизъюнктивной нормальной форме булевой функции:

Это выражение можно преобразовать в соответствии с формулами де Моргана:

Перемычка 2 предназначена для реализации первого дизъюнктивного члена в выражении (1), т.е. конъюнкции С этой целью на перемычку нанесены четыре обмотки для подачи соответственно сигналов: Направления полей, возникающих от протекания токов по каждой из обмоток, показаны соответствующими короткими стрелками.

На перемычку 1 нанесена обмотка для подачи сигнала «Опрос». Под действием этого токового импульса в перемычке 1 возникает м.д.с.(направление ее показано соответствующей короткой стрелкой), стремящаяся реверсировать против часовой стрелки первоначально установленный магнитный поток; при этом поток может реверсироваться возможно кратчайшим путем через соответствующую четную перемычку элемента.

Для нормальной работы схемы импульс «Опрос» должен подаваться не раньше момента поступления тех или иных сигналов независимых переменных, а заканчиваться он должен не позже момента окончания действия этих сигналов.

Если при подаче сигнал «Опрос» на перемычку 2 подан хотя бы один сигнал то в ней создается поле, препятствующее реверсированию магнитного потока в контуре 1-2-1. И только в том случае, если не подан ни один из сигналов A,B,C,D, то поля, препятствующего перемагничиванию контура 1-2-1, не будет, реверсирование потока в этом контуре произойдет, и на выходной обмотке, охватывающей перемычку 1, появится полезный сигнал. Таким образом, на перемычке 2 реализуется первый член дизъюнктивной формулы (1).

В перемычке 4 реализуется вторая конъюнкция выражения (1) . Для этого в перемычку подаются запрещающие поля от сигналов Только в случае их отсутствия при подаче сигнала «опрос» будет реверсирован контур 1-4-1, и на выходе появится сигнал, соответствующий второму члену дизъюнктивной формул (1), и т.д.

Наконец, для реализации последнего дизъюнктивного члена выражения (1) предназначена перемычка 8. Только при отсутствии запрещающих сигналов на выходе схемы появится сигнал, соответствующий конъюнкции

Необходимо отметить, что предлагаемое устройство для реализации булевых функций в дизъюнктивной форме требует относительно меньшего числа перемычек элемента, чем для представления функций в конъюнктивной форме.

Так, для реализации в конъюнктивной форме функции, состоящей из к конъюнктивных членов, требуется n_к=2(к+1) перемычек магнитопровода. А для реализации в дизъюнктивной форме функции, состоящей из D дизъюнктивных членов, необходимо n_D=2D перемычек элемента.

Для того чтобы использовать униполярную форму представления входных двоичных перемычек, входные обмотки составных членов каждой конъюнкции наносят на соответствующие данной конъюнкции четные перемычки обмотки смещения с намагничивающими силами, компенсируемыми действием полей всех входных сигналов, составляющих данную конъюнкцию без отрицания.

На фиг. 2 приведена схема для реализации булевой функции трех независимых переменных, представленной в совершенной дизъюнктивной нормальной форме:

В выражении (3) имеются все члены, необходимые для рассмотрения принципа работы предложенного устройства.

При подаче импульса тока «Установка» в магнитопроводе устанавливается исходное магнитное состояние, при котором все четные и нечетные перемычки оказываются намагниченными в различных направлениях.

Под действием импульса тока тактовой обмотки в перемычке 1 возникает м.д.с., стремящаяся реверсировать против часовой стрелки первоначально установленный магнитный поток. При этом реверсируемый поток с перемычки 1 может замкнуться кратчайшим доступным путем через соответствующую четную перемычку.

Перемычка 2 предназначена для реализации первого дизъюнктивного члена в выражении (3), т.е. конъюнкции На эту перемычку нанесены три обмотки для подачи однофазного кода ABC соответственно. Поле, возникающее от протекания тока по каждой из обмоток, действует в направлении, препятствующем перемагничиванию перемычки 2. Таким образом, если на перемычку 2 воздействует хотя бы одно поле А, В или С, то при подаче импульса «Такт» поток в перемычке 2 реверсироваться не может, а реверсирование этой перемычки будет происходить только при отсутствии всех запрещающих полей, т.е. при комбинации входных переменных При этом благодаря изменению магнитного потока в контуре 1-2-1 в выходной обмотке, охватывающей перемычку 1, будет наводиться э.д.с. полезного сигнала.

В перемычке 4 реализуется вторая конъюнкция выражения (3), т.е. Для этого обмотки В и С нанесены так, что при возникновении соответствующего сигнала создается поле, препятствующее перемагничиванию перемычки 4, т.е. поток в этой перемычке может реверсироваться при отсутствии сигналов как B, так и С. Кроме того, через специальную обмотку подается постоянное или динамическое смещение, которое создает поле, запрещающее перемагничивание перемычки 4. Направления действия полей смещения показаны на фиг. 2 стрелками, стоящими рядом с обмотками. Действие поля смещения будет скомпенсировано при поступлении в обмотку А сигнала, соответствующего наличию А.

Таким образом, перемычка 4 может перемагничиваться при подаче импульса «Такт»; только в том случае, если на выход подается кодовая комбинация ABC. Тогда на выходной обмотке, охватывающей перемычку 1, появится полезный сигнал.

Наконец, для реализации последней конъюнкции выражения (3) служит перемычка 8. В нее подается утроенное по сравнению с перемычкой 4 поле смещения, которое будет скомпенсировано только при наличии всех трех входных сигналов А, В и С. В этом случае создаются условия для реверсирования магнитного потока по контуру 1-8-1, вследствие чего на выходе появится полезный сигнал.

1. Магнитное логическое устройство на элементах лестничной конфигурации, отличающееся тем, что, с целью реализации дизъюнктивной формы представления функций алгебры логики, входные обмотки отрицаний аргументов каждого диъюнктивного члена нанесены на соответствующую четную перемычку магнитопровода, а обмотки опроса и выходная охватывают крайнюю левую перемычку.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности использования униполярной формы представления входных двоичных переменных, входные обмотки составных членов каждой конъюнкции нанесены на соответствующие данной конъюнкции четные перемычки элемента, на эти же перемычки нанесены обмотки смещения с намагничивающими силами, компенсируемыми действием полей всех входных сигналов, составляющих данную конъюнкцию без отрицания.