ПЕРЕДАЮЩАЯ ЯЧЕЙКА Советский патент 1969 года по МПК G11C19/04 

Предлагаемое устройство относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве элемента для проектирования арифметических и управляющих устройств цифровых вычислительных машин.

Для реализации различных логических функций в настоящее время широко используются -известные ферритдиодные схемы распределения тока, в которых необходимо наличие диодов как нелинейных элементов связи для устранения токов в контуре при подготовке сердечников. В известных схемах диод, являющийся необходимой составной частью этих схем, уменьщает их надежность. Кроме того, схемы, содержащие диоды, подвержены воздействию радиации, .в то время как магнитные элементы свободны от ее действия.

С другой стороны, известен целый ряд бездиодных (феррит-ферритовых) схем. Чаще всего это аналог ферр-итдиодной схемы того или иного типа, получаемый заменой диодов на магнитные сердечники (дроссели) с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ). Подобные схемы оказываются более надежными, чем , ферритдиодные, но обладают гораздо меньшим быстродействием.

ками в цепи передачи информации с основных информационных сердечников на вспомогательные. Дроссельные магнитные сердечники содержат обмотки импульсного смещения, соединенные последовательно с цепями распределения тока после их объединения и включенные согласно с многовитковыми обмотками. Кроме того, предлагаемая ячейка отличается тем, что информационные сердечники

содержат дополнительные обмотки импульсно го смещения, включенные «а основных сер.дечниках последовательно с объединенными обмотка.ми записи, а на вспомогательных в цепи передачи информации - последовательно с обмотками смещения дроссельных сердечников и в направлении, согласном с -обмотками записи.

Такое выполнение ячейки позволяет повысить нагрузочную способность при неизменности остальных параметров или повысить быстродействие при заданной нагрузочног способности.

Па фиг. 1 изображена описываемая ячейка; на фиг. 2 - зависимость изменения потока в сердечнике при намагничивании его по пологой части от магнитодвижущей силы (м.д.с.); на фиг. 3 - распределитель, построенный на базе описываемой ячейки; на фиг. 4 -- сдвигающий регистр, построенный на Схема (см. фиг. 1) содержит четыре группы 1-4 сердечников. Сердечиики -групп / и 2 являются информационными, сердечники групп 3 -я 4 (дроссели) заменяют диоды. В состав группы 1 входят основные сердечники 5, 6, 7, ..., на которые записывается информация извне. Группу 2 образуют вспомогательные сердечники 8, 9, 10,.. ., которые получают информацию с основных сердечников. Сердечники //, 12, 13, . .., группы 3 заменяют диоды в цепях -передачи информации с основных на вспомогательные -сердечники, а сердечники 14, 15, 16, ... группы 4 заменяют диоды в цепях передачи (сдвиг, регенерация и т. д.) информации с вспомогательных сердечНИКОВ «а основные. Распределяющие (многовитковые) обмотки 17, 18, -19,. .. основных сердечников соединены последовательно соответственно с многовитковыми обмотками 20, 21, 22, . .. сердечников группы 3. Последние соединены через активные со-противления 23, 24, 25,.. . с обмотками записи 26, 27, 28, . . . вспомогательных сердечников. Обмотки записи 26, 27, 28, ... после объединения соединены с обмотками смещения 29, 30, 31, ... сердечникоз //, 12, 13,... и с обмотками смещения 32, 33, 34,. .. вспомогательных -сердечников 8, 9, 10, ... и далее на выход 35. Распределяющие обмотки 17, 18, 19, . .. слева объединены и 1поданы на вход 36. Обмотки записи 37, 38, 39,... основных сердечников соединены со входами (соответственно) 40, 41, 42, . . . После объединения обмотки записи 37, 38, 39, . . . соединяются последователь110 с обмотками смещения 43, 44, 45, .. . сердечников 5,6, 7, ... и далее с выходом 46. Обмотки смещения 47, 48, 49,... сердечников 14, 15, 16,... соединены с объединением мн-оговитковых обмоток 50, 51, 52, . . . Обмотки 50, 51, 52, . . . соответственно соединены с сопротивлениями 53, 54, 55, .... и с распределяющими обмотками 56, 57, 58,... вспомогательных сердечников 8, 9, 10, ... н далее на выходы 59, 60, 61,. .. Обмотка смещения 47 сердечника 14 соединена со вх-одом 62. Обмотки .подготовки 63, 64, 65, ... сердечников 5, 6, 7, ... с одной стороны соединены со входом 66, а с другой - с обмотками подготовки 67, 68, 69, ... сердечников 11, 12, 13... Последние соединены с обмотка-ми подготовки 70, 71, 72, ... сердечников 14, 15, 16, ... т далее с выходом 73. Обмотки подготовки сердечников 11, 12, 13 . .. (обмотки 74, 7.5, 76 ...) последовательно соединены с обмотками подготовки 77, 78, 79,... сердечников 14, 15, 16,... и с обмогками подготовки 80, 81, 82, .... вспомогательных сердечников (вход и выход этой цепи - соответственно 83 и 84). Передающая ячейка (см. фиг. 3) изображена в виде квадрата (цепь) 85, внешние выводы прону.мерованы в соответствии с нумерацией внешних выводов передающей ячейки на фиг. 1. Внещняя нагрузка 86, на которую повремени импульсы с распределителя, изображена в виде квадрата. В схеме двух разрядов сдвигающего регистра, созда-нного на базе передающей ячейки, передающие ячейки (см. фиг. 4) изображены в виде квадратов (нагрузки) 87 и 88. Все связи между ними показаны на фит. 4. ЗдесБ также внешние выводы пронумерованы в соответствии с нумерацией внещних выводов передающей ячейки на фиг. 1. Работа предложенной ячейки происходит следующим образом. Один цикл работы схемы фиг. 1 происходит за четыре такта.--- Предварительно все сердечники должны быть установлены в исходное состояние. При этом один из основных сердечников должен находиться в состоянии «1 (условно «вверх), а остальные сердечники этой группы - в состоянии «О (условно «вниз). Все вспомогательные сердечники (группа 2) должны .быть поставлены «вниз. Дроссели обеих групп (5 и 4) ставятся «вверх. Во время работы схемы на нее последовательно поступают четыре тактовых импульса. Работа схемы рассматривается при предположении, что сердечник 5 находится «вверху, а остальные сердечники этой первой группы - «внизу. Импульс тока ii первого такта поступает на вход 36. В соответствии с подготовкой сердечников первой группы распределяющими обмотками 17, 18, 19, . . . этих сердечников почти весь ток ij направляется по цепи 85 и далее после объединения на выход 35. Так каК сердечник // предварительно установлен «вверх, то он током i/ (г/ - ток в цепи 85, т. е. ток Il за вычетом суммы ложных токов в непроводящих ветвях) намагничивается по пологой части и, следовательно, не представляет собой большого со противления. Импульс тока г/ стремится перемагнигить «РЕврх сердечник S по обмотке зз писи 26. Как видно из фиг. 1, импульс тока первого такта по обмоткам смещения 32, 3i 34,. . . 1зоздействуег на сердечники 8, 9, 10, . . также в направлении установки их «вверх Однако амплитуда тока Il и числа витков о-бмоток смещения 32, 33, 34, ... сердечнико. второй группы выбираются таким образоу, что одного действия только этой м. д.с. недостаточно для перемагничивания сепяечников 8, 9, 10, ... «вверх. Из всех сердечников второй группы будет перемагничиваться «вверх только сердечник 8, так как на него одновр менно действует м. д. с. iWzu (где W - число витков обмотки 26 сердечника 8) им. д. с. (где Wzz - число витков обмотки смещения 32 сердечника 8). Совместного действия этих м.д. с. достаточно для полного перемагничивания сердечника 8 «вверх. Импульсное -смещение по обмоткам 32, 33, 34, . . . позволяет уменьшить число витков обмоток подготовки сердечников, на которые производится запись, что облегчает условия рабодля информационных сердечников целесообразно использовать сердечники с большой коэрцитивной силой Вс (1,ЗВТ, 1,5ВТ, 2ВТ и т. .д.). Петля гистерезиса таких (широких) сердечников имеет большой коэффициент квадратности (, где напряженность трогания), поэтому полное перемагничивание сердечника при совпадении двух упомянутых м.д.с. и отсутствие «трогания сердечника при «аличии лишь первой из них могут быть обеспечены при достаточно больших допусках на ток /i (порядка 10-15%) и при достаточно большой величине первой м.д.с. по сравнению со второй (например, при равных, что дает возможность уменьшить нагрузку, вносимую в цепь передачи обмоткой подготовки информационных сердечников, ч Одновременно импульс тока /, первого такта по обмоткам смещения 29, 30, 31, ... воздействует на сердечники 11, 12, 13, .. ., стремясь намагнитить их «вверх. Введение такого смещения требует отдельного -пояснения. Как известно, зависимость изменения потока при намагничивании сердечника по пологой части от м.д.с. намагничивания имеет нелинейный характер (см. фиг. 2). Вольтосекундная емкость, которую вносят обмотки дросселя (.др)в передающую цепь в такт передачи, зависит от м.д.с., намагничивающей сердечник дросселя, и равна: .яр АФПОЛ.ДР-УТдр, где АФПОЛ.ДР-изменение потока сердечника дросселя при намагничивании его по пологой части (см. фиг. 2), число витков многовитковых обмоток дросселя. Реальная нагрузка, вносимая дросселями в передающую цепь при намагничивании дросселя по пологой части (Аг|з ), несколько меньше, так как из .др вычитается потокосцепление обмотки дросселя ( ), находящейся в непроводящей ветви. Изменение потокооцепления АтЬ1, „„ зависит от величины ложного тока /j ответвляющегося в непроводящую ветвь. Обычно А1|„ддд весьма мало, так как мал ток г / . Кол.др .др - .дрДля уменьщения значения вводится импульсное смещение на сердечники дросселя (обмотки смещения 29, 30, 31, ... на сердечниках 11, 12, 13, ... ц обмотки смещения 32, 33, 34, ... на сердечниках 14. 15, 16, ... м.д.с. смещения (/i ) выбирается таким образом, чтобы выйти на колесо характеристики (см. фиг. 2). При этом увеличивается значение пол.др «так как увеличивается м.д.с., намагничивающая дроссели в лередающей цепи в такт распределения (/IWflp ) , где большей степени величина , поэтому разность (Аярпол.др-A()уменьшается. При наличии смещения реальная нагрузка, равная . АФ. пол.др(см) - .др(см) , чем при отсутствии его. Так, для сердечников типа 0,25 ВТ (диаметром 3X2, 2X1) изменение потока при отсутствии смещения пол.др - мквб, а при наличии смещения- 0,005 мквб. Числа витков обмоток смешения при заданном токе выбираются по кривым зависимости изменения потока при намагничивании сердечника по нологой части т -Д-С Ротекании тока н по цепи 85 проис ° перемагничивание сердечника 8. При ЭТОМ в обмотке 56 этого сердечника наводитf электродвижущая сила э.д.с. такого знака (м. фиг. 1), что контурныи ток, возникающии от этой Э.Д.С., с одной стороны, может разруипггь информацию на сердечниках 9, 10, . . ., а с другой стороны, тормозит перемагничивание сердечника 8. Для ограничения контурного тока служит сердечник 14, котоР перемагничивается этим током по круто У петли гистерезиса. Схема рассчитывается таким ооразом, чтобы все изменения ™:„„,Г™ ходовГись во моткГ 5 сердечника рас.чодовались в обмотке W сердечника 14. В общем виде это может быть r at- QTTTtIir.O/y Wi rSTrr i TrtTirTQ ClT.l л ГМ-ГТТ. выражено следующим образом: АФ,-Ц7р АФдр-1Гдр, где АФ, - изменение потока информационного сердечника при его полном перемагничивании, АФдр- изменение потока дросселя при его полном перемагничивании, Wp -число витков миоговитковой обмотки информационных сердечников, Wjp-число витков многовитковых обмоток дросселя. Таки.м образом, после окончания импульса тока первого такта сердечник 5 остается в положении «вверх, остальные сердечники первой группы находятся в промежуточном состоянии, сердечники И, 12, 13, ... и 15, 16, . . . сохраняют положение «вверх, сердеч ник 14 будет в промежуточном состоянии. Сердечник 8 находится в состоянии «вверх, а остальные сердечники этой группы сохоаняют положение «вниз. Во втором такте импульсом тока га (вхол 66) производится установка «вниз сердечников группы / и установка «вверх сердечника 14. Так как при этом по обм-отке подготовки 70 происходит перемагничивание сердечника 14 по крутому участку петли, то в соответствующих контурах появляется ток, который стремится разрушить информацию на сердечниках 8, 9, 10, ... Во избежание этого необходимо ограничивать амплитудное значение тока /2 так, чтобы возникающий при песоздавал бы в обмотках 56, 57, 58, ... м.д.с. меньшую, чем .м.д.с. трогания этих сердечников. Скорость перемагничивания дросселя во время установки растет с ростом тока 4- Поскольку амплитуда этого тока ограничена сверху, существует некоторое минимальное время подготовки дросселя (длинный импульс). Это и определяет максимально допустимую рабочую частоту элемента. Новые элементы, введенные в передающую ячейку, позволяют сократить это время.

Одновременно импульсом тока ь по обмоткам подготовки 63, 64, 65,... производится установка «вниз сердечников 5, 6, 7,... и подготовка «вверх сердечников 11, 12, 13,.. . Последнее необходимо в связи с тем, что при установке «вниз сердечников 5, 6, 7, ... во втором же такте могут возникать контурные токи, которые способны частично перемагнитить сердечники П, 12, 13,...

Импульс тока гз -третьего такта поступает на один из входов 40, 41, 42,... -к на вход 62. Импульс, .поступающий на вход 62, в соответствии с предыдущей НОДРОТОВКОЙ направляется по цепи (нагрузка) 86 и далее «а выход 59. Импульсом, поступающим на один из входов 40, 41, 42,.. ., производится перемагничивание одного из сердечников первой группы. При этом, так же как и во время действия импульса тока г/, но теперь уже в цепи передачи первого такта, могут возникнуть контурные токи. Сердечники //, 12, 13,.. . служат для ограничения этих токов и работают аналогично сердечникам 14, 15, .16,... В четвертом такте импульсом тока ii (вход 83) производится установка сердечников 8, 9, 10, . .. и сердечников 11, 12, 13, ... и 14, 15, 16, . . . Назначение и действие этих установок аналогичны действию соответствующих цепей во втором такте. На этом цикл работы схемы заканчивается.

Цикл работы схемы (см. фиг. 3) - четыре такта. В исходном состоянии все информационные сердечники, кроме сердечника 5 (см. фиг. 1), установлены «вниз, сердечник 5 установлен «вверх. Все дроссели ставятся в .положение «вверх. Импульс первого такта цоступает на вход 36 и распределяющими обмотками информационных сердечников направляется по цепи 85 « готовит «вверх сердечник 8. Импульс второго тока поступает на вход 66 и устанавливает «вниз основные сердечники и «вверх дросселя. В третьем такте импульс подается на вход 62. Распределяющими обмотками .вспомогательных сердечников он направляется; на выход 55 и через нагрузку, на вход 4/-схемы, .в. результате чего производится подготовка «вверх - сердечника -5.; В--четвертом также (вход 55) произ-.

водится установка вспомогательных сердечников и дросселей. Следующий цикл работы схемы приводит к тому, что выходной импульс появляется на выходе 60, и соответственно поступает на другой вход нагрузки 88, а затем на вход 42, и что приводит к подготовке -следующего сердечника 7 первой группы и т. д. Таким образом за п циклов работы выходные импульсы будут последовательно

появляться на выходах 59, 60, 61, . ..

На фиг. 4 изображено два разряда т-ричного сдвигающего регистра. Предварительно все информационные -сердечники обоих разрядов устанавливаются в исходное состояние.

При этом один из сердечников основной (в данном случае /) группы находится в положении «вверх, а остальные фиксируются в состояние «вниз. Все дроссели должны быть установлены «вверх. В первом такте (вход

36 в соответствии с предварительной записью происходит передача информации с основных сердечников на вспомогательные.Цепи второго и четвертого тактов работают аналогично тому, как это было описано выше. В третьем такте импульс поступает на один из входов 40, 41, 42, . . . первого разряда и далее на выход 46 (запись нового числа). С выхода 46 импульс поступает на вход 62 и в соответствии с подготовкой вспомогательных сердечников осуществляет сдвиг информации из первого разряда ъо второй.

Предмет изобретения

1. Передающая ячейка на схемах с. расцределением тока, содержащих информационные основные и вспомогательные сердечники, связанные с помощью дросселей и резисторов и имеющие обмотки записи, распределения и подготовки, отличающаяся тем, что, с целью

повышения нагрузочной способности и бы- стродействия, в ней в качестве дросселей применены магнитные сердечники с многозигковыми обмотками в цепи передачи информации с основных информационных сердочников на вспомогательные, причем дроссельные магнитные сердечники содержат обмотки импульсного смещения, соединенные последовательно с цепями распределения тока после их объединения и включенные согласно с многовитковыми обмотками.

2. Ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что информационные сердечники содержат дополнительные обмотки импульсного смещения, включенные на основных сердечниках последовательно с объединенными обмотками записи, а на вспомогательных в цепи передачи информации - последовательно с обмотками смещения дроссельных сердечников и в направлении, согласном с обмотками записи.:

5 6 7П 2 3/ /5 f6

V . ;

8 Э Ю

{i,W.-i,,Wj,,

Wgp

Фи,.