БИБЛИОТЕН.Л , Советский патент 1972 года по МПК H03K17/80 

Предложенный коммутатор может найти примеиение в устройствах вычислительной техники для коммутации электрических сигналов.

Пзвестен коммутатор, в котором для коммутации электрических сигналов используется импульсная ультразвуковая волна, распространяющаяся в ленте из магнитного материала.

Этот коммутатор служит для последовательной коммутации нмпульсов, содержит сердечник, вынолненный в виде тоикой полосы из сплава супермендюр, входной преобразователь, состоягцнй из нескольких сотен одновитковых изолированных катушек, и работает подобно магннтострикционой линии задерл ки.

Однако в таком коммутаторе ультразвуковая волна является одновременно и коммутационным элементом и источником входного сигнала, что снижает возможиость применения такого коммутатора;

невозможно осуществить коммутацию снгпалов любой формы, так как форма выходного сигнала определяется кривой намагничивания магнитного сердечника и четкостью магнистрикционного эффекта, а также конструкцией катушки возбуждения входного преобразователя;

невозможно осуществить коммутацию электрических сигналов с нескольких входов на один выход, так как в данном коммутаторе входная катушка преобразователя выполняет одновременно функции генератора.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей .магнитного ком.мутатора электрических сигналов, способного последовательно переключать сигналы с ограниченной но максимуму вольт-секуидиой площадью произвольной формы без искажений как с одного входа на несколько вы.ходов, так и с нескольких входов на один выход, обеспечение иередачи по одному каналу за один цикл коммутации нескольких сигиалов, унрощеине системы синхронизации, иотребляемой кольмутатором мощности при отсутствии на его входе коммутируемых сигналов.

В предлагаемом коммутаторе эта цепь достигается введением в коммутатор двух магнитных сердечников, один из которых чувствигелен к действию .механических напряжений и соединен с генератором ультразвуковых волн, нанесением отдельных входных и выходных облюток на каждый сердечник и нсиользованием специального соедннения вход HbLX и выходных обмоток. мы, поясняющие принцип работы коммутатора; на фиг. 3 - схема коммутатора с одновременным преобразованием полярности коммутируемых сигналов. Коммутатор содержит генератор 1 импульсных ультрозвуковых волн и два магнитных сердечника 2 и 3. Сердечник 2 соединен с генератором /. Выходные обмотки 4-7 расположены на сердечнике 3 и соединены последовательно согласно с выходными обмотками 8-11 соответственно располол енными на сердечнике 2. Входная обмотка 12 намотана па сердечник 2 и соединена последовательно Бстречно с входной обмоткой 13, которая располол ена на сердечнике 3. Сердечники 2 и 5 могут быть изготовлены методом сверхтонкого проката из сплава, чувствительного к механическим напряжениям, например из сплава 5 ОНП (50% и 50% Fe) и могут иметь форму ПОЛОС. На фиг. 2 кривой 14 представлена форма ультрозвуковой волны, которая содержит зону растяжения 15 и зону сжатия 16. Кривая 17 изображает входные сигналы, поступающие на входные обмотки 12 и 13, кривая 18- выходной сигнал, снимаемый с одного из выходов, образованного обмотками 4 и S. Коммутатор, показанный на фиг. 3 содержнт генератор ультрозвуковой волны 19, два .магнитных сердечника 20 и 21. Сердечник 20 связан с генератором 19. Две пары соседних, соединенных носледовательно встречно выходных обмоток 22, 23 и 24, 25 соединены носледовательно и согласно соответственно с двумя парами соседних, соединенных последовательно встречно выходных обмоток 26, 27 и 28, 29, которые расположены на сердечнике 20. Входные обмотки 30 и 31, расноложеиные на сердечниках 21, 20 соответственно соединены последовательно -встречно. Сердечники 20 и 21 могут быть изготовлены методом сверхтонкого проката из сплава, чувствительного к механическим напряжениям, например из 50 НП. Ком.мутатор показанный на фиг. 1 при наличии сердечника из сплава, имеющего положительную магнитострикцию, работает следующим образом. Ультрозвуковая волна, возбуледаемая генератором /, распространяется в сердечнике 2 и вызывает локальное изменение магнитной проницаемости сердечника 2. При этом в сердечнике 2 образуются зоны растяжения 15 и зоны сжатия 16. Когда волна проходит под коммутируемыми обмотками 8 и 12, то из-за изменения магнитной проницаемости участка сердечника 2, находящегося под выходной обмоткой 8, изменяется связь между обмотками 3 и 12. При подаче коммутируемого сигнала на вход, образованчый обмотками 12 и 13, изменение связи выбывает увеличение амплитуды передаваемоЕсли под обмоткой 8 находится зона сжатия 16 ультразвуковой волны, то нри подаче коммутируемого сигнала на вход, образованный обмотками 12 и 13, изменение индуктивной связи вызывает уменьшение амплитуды передаваемого сигнала из входной обмотки 12 в выходную обмотку 8. Для наблюдения уменьшения и увеличения сигналов на обмотке 5 коммутатора необходимо, чтобы сигналы, подаваемые на обмотку 12, имели постояниую амплитуду. С целью осуществления надежной коммутации и устранения наводок входные обмотки 12 и 13 соединены последовательно встречно, а выходные обмотки 4 и 8 - последовательно согласно. Поэтому выходной сигнал коммутатора есть разностный сигнал, обусловленный разностью магнитных проницаемостей нри намагничивании участков сердечников 2 и. 3, которые находятся под выходными обмотками 4 и 8. Такое соединение выходных 4 и 8 и входных 12 и 13 обмоток позволяет получить сигнал на выходе коммутатора при подаче на его вход коммутируемых сигналов только нри наличин ультразвуковой волны в сердечнике 2 под выходной обмоткой 8. Когда ультразвуковая волна отсутствует под обмоткой 8, на выходе коммутатора сигнала нет, так как токи, наводимые в выходных обмотках 4 и 8, равны по амплитуде и направлены навстречу друг другу. Коммутация остальных выходов коммутатора, образованных обмотками 5, 9; 6, 10; 7, 11; происходит аналогично, как в обмотках 4 и 8, когда волна достигает выходных обмоток 9, 10 и 11 соответственно. Соотнощение между эффективной длиной выходной обмотки и длиной волны механического напряжения выбрано таким, что длина зоны растяжения 15 или зоны сжатия 16 должна быть больше эффективной длины выходной обмотки 8, 9, 10 и 11. Время подключения одного выхода ко входу Т определяется как - а где /1 - длина зоны сжатия или растяжения ультразвуковой волны (/i выбрана так, чтобы механическое напряжение а, а, следовательно, и магнитная проницаемость jx сердечника были в зоне сжатия или растяжения с достаточной степенью точности постоянной); /2 - эффективная длина выходной обмотки; С - скорость распространения ультразвуковой волны в сердечнике. Для осуществления в предлагаемом коммутаторе последовательной коммутации с нескольких входов на один выход достаточно в схеме коммутатора, показанного на фиг. 1, поменять местами входные обмотки 12, 13 и выходные обмотки 4-10, т. е. сигналы подаРассмотренный выше принцип работы коммутатора позволяет также осуществить коммутацию электрических сигналов одновременно с изменением полярности коммутируемых сигналов. Такая коммутация возможна в коммутаторе, схема которого изображена на фиг. 3. В данном коммутаторе применяется тот же способ коммутации, что и в коммутаторе, показанном на фиг. 1.

11сли ультрозвуковая волна проходит под выходной обмоткой 26, то коммутируемый сигнал передается без изменения полярности, если под выходной обмоткой 27, то - с изменением полярности.

Если ультрозвуковая волна отсутствует в сердечнике 20, то последовательное согласное включение пар 26, 27 и 22, 23 выходных обмоток компенсирует выходной сигнал. Подключение другого выхода коммутатора, образованного обмотками 24, 25 и 28, 29 происходит так же как и в обмотках 22, 23 и 26, 27, когда волна достигает обмоток 28, 29 соответственно.

Для осуществления в схеме коммутатора, показанного на фиг. 3, последовательной коммутации одновременно с изменением полярности с нескольких входов на один выход достаточно в схеме коммутатора поменять местами выходные 22, 23, 26, 27 и 24, 25, 28, 29 и входные 30, 31 обмотки, т. е. сигналы подавать на соединенные последовательно согласно пары обмоток 22, 23, и 26, 27 и 24, 25, 28, 29, а снимать сигналы с соединенных последовательно встречно обмоток 30 и 31, Соотношение между эффективной длиной выходной обмотки 26 из пары соседних входных обмоток 26 и 27, расположенных на одном сердечнике, -и длиной волны механических напряжений выбрано так, что во-первых, длина зоны сжатия (или зоны растяжения) ультразвуковой волны должна быть больше эффективной длины выходной обмотки 26 из пары соседних, соединенных последовательно встречно выходных обмоток 26 и 27, во-вторых, расстояние между выходными обмотками 26 и 27, расположеннымИ на одном сердечнике, должно быть больше, чем длина зоны сжатия или растяжения.

Для упрощения системы синхронизации в схемах коммутаторов, показанных на фиг. 1 и 3, можно использовать сигналы, которые образуются в выходных обмотках при прохол дении фронтов зон сжатия или растяжения под выходными обмотками. В предлагаемом коммутаторе можно также осуществить заданное выборочное одновременное подключение нескольких выходов на вход коммутатора, если возбудить в сердечнике импульсную бегущую ультразвуковую волну в виде кодовой последовательности импульсов.

Предмет изобретения

1- Магнитный коммутатор электрических сигналов, содерлсащий генератор ультразвуковых волн и два магнитных сердечника с входными и выходными обмотками, отличающийся тем, что, с целью расширения функциопальных возможностей, упрощения синхронизации и снижения потребляемой мощности, один сердечник соединен с генератором ультразвуковых волн, входные обмотки обоих сердечников соединены последовательно

встречно, а выходные обмотки, расположенные на одном магнитном сердечнике, соединены последовательно согласно с выходными обмотками, расположенными на другом магнитном сердечнике.

2. Коммутатор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью осуществления коммутации одновременно с изменением полярности коммутируемых сигналов и компенсации помех, пара соседних, соединенных последовательпо встречно выходных обмоток, расположенных на одном магнитном сердечнике, соединена последовательно согласно с парой соседних, соединенных последовательно встречно выходных обмоток, расположенных

на другом магнитном сердечнике, а входные обмотки соединены последовательно встречно.

l.

Фиг. 3