Формирователь токов для запоминающего устройства Советский патент 1978 года по МПК G11C8/00 

1

Изобретение отне ентся к области автоматики и вычислительной техники и предназначено, в чаетности, для использования в магнитных запоминающих устройствах (ЗУ).

Область устойчивой работы магнитных ЗУ ограничивается рядом факторов, влияющих иа токовый режим работы запоминающих элементов, наиболее существенными из которых являются изменения питающих напряжений, температуры окружающей среды и разброс параметров формирователей иеремагничнваюи;их токов. Ьнедрение интегральных элементов, исключаюни1х индивидуальный подбор параметров, а также раснп-фение областей применения ередств вычислительной техники, связанное с усложиеиием условий эксплуатации ЗУ (широкий температуриьп диапазон работы, измеиеиия интаюн;их напряжений), приводят к иеобходнмости включения в еостав ЗУ еиециальиых устройетв, автоматически регулирующих амплитуду перемагничивающих импульсов тока. Эти устройства могут быть построены иа базе иоеледовательно включенных в цепь рабочих токов ЗУ траизиеторов, управляющих импульсными токами. Одиако применение таких устройств техиически затруднено из-за большой мощности, рассеиваемой на управляющих транзисторах. Более целесообразно примеиение устройетв, построенных иа базе иелипейиых дроеселей с изменяе}.1Ь1м индуктивным сопротивлошем, oTv ичaющихся малым доиолн)ггельным падепием папряжения.

Такие устройства содерл ат дроссель на сердечиике с пря: юугольной петлей гпстерезиса и предназначены для ограничения максимальной величины амилитуды импульсов тока при изменении еопротивления нагрузки.

Дроссель имеет обмотку импульсного тока, р-ключенную в цепь формирования токовых Ил1ну; ьеов последопатель.но с источником иитапня и 1:агруз1-., и обмотку смеп1,ення, в которую иоступаст постоянный ток, служащий для установки начального магнитного еоетоя1 ня сердечника дросселя н уровня ограниченг.я амплитуды имнульеов тока в на рузке.

Иедостатка чИ этих устройств являются зависимость амплитуды пмиульсов тока от изменения нанряжения ннтания обмотки смещения и т.сдостаточная точность автоматического регулирования амплитуды имиульсов при изменении тe ncpaтypы веледствпе малого регулирмощего воздействия температурных изменений магнитных характеристик сердечника дросселя при палич1 1 постоянного токового смсщен я.

Известен способ расшнрення температурного д)аназона работы маппггного ЗУ на ферРггоиых сердечниках е прямоугольиой иетлей гистерезиса 1. заключаюидийся в использо3

ванни дроссел51 с сердечником, ИЗГОТОБЛСПИЬШ из того же материала, что и материал запоминающих элементов.

Дроееель имеет обмотки, одна из которых включена в н,ень , а другая подключена к формирователю, токовые имиУсТьсы которого устанавливают сердечник дросселя в начальное магиитиое соетоя ие.

К недостаткам снособа следует отнести ухудшение нереднего фронта имнульсов тока в нагрузке вследствие того, что сердечник дросселя работает на участке нетли гистерезнса с большей, но сравнению с сердечником, имеюнднм токовое смен1,еиие, магнитно нро НЦаеМОСТЬ О, необходимость ДО ОЛ НТеЛЬНОГО

ннтервала времени, унре/ -сда О Т1;е о .1ье тока в нагрузке, ,иального нм ул;зеного формирователя для установки сердеч 1ка дросселя в начальное еостоянне, а технологичеекне трудности осу цествле ия снособа в случае снользовання в ЗУ заночминающих элсме тов малых размеров, особенно iniтеграль ых ферр товых элеме тов.

Ианбо„тее 3 звеет Ь1х 1ю технической еу 1ности является форм ровате, токов для заном И а он,его уетройетва |2J, еодержагций ограннчнтел) амн титуды, BIJHIO. на сердеч нке е обмоткой Н- и ульс11ого тока у равляю1цей обмоткой, конец ivOторой соединен через н дуктнвноеть с одннм 3 выходов регул 1ру ошс1о э;1е,мента, Ha ipyЗОЧ Ь Й ЭЛеме ГТ, у 1раВЛеНИЯ, НОСТОЯН Ого напрял е 1я и нулевого нотенц ала. Ре -улнру ош,ий элеме т выиолнен в внде мостовой схемы, в одной аре нротнвоноложных нлеч KOTOpoi-i в л очень чремнневые стабнл1Г роны, а в другой наре---резнсто)ы. В одну .ть моста, иснользусмую в качеетве выходов регулнруюш,его элемента, вкл 0чена оследовательно с и - дуктнвность 0 у 1раиля ош,ая обмотка, вторая диа ональ моста, 1снользуел ая как входная, связана через рез 1стор с е10чником .

Недостатком извест юго формировате.тя токов является сннже - ие стаб1 лнзани от осительно ,нх нанряже п;й 13jMeHeHiHi тем ературы вследствие изменения магнит Ь х хара :тернетик сердеч Г ка дросселя 1 разбала са моетовой , вызываемого температурным дрейфом нанряжения на стабилитронах. Кроме того, формлфователь ie обеснеч №ает точност регулирования ам ;лнТуДЬ МПуЛ1зСОВ НагруЗКг В )ОКОМ

темиературиом днаназоне.

Целью изобретения является ;;странеине указа Ь Х недостат -сов новыше П1С надеж оети заномииа огн,его устройства. Ре1нение этой задачи нозволяет обсснечить работоснособноеть ЗУ в сложных условнях экс луатации, имеющ х место на движу}зд 1хся объ-сктах.

изобретения является также возможность нолучения в формирователе зада 1иого по величиие и знаку температурного коэффндиента амплитуды нмнулье ых токов, незави4

симого от температ -рных характо-истнк А агннтного материала сердечннка ограничителя а.милнтуды.

Иоставлеииая цель доет 1гается тем, что в форм рователь для заиомина ош,его устройства введен диффере цнальньш усилитель, выход которого с входом ре -улиру 0 дего элеме1Г1а, 1ерзь Й вход днфсреренцналь 1ого усилителя иодкл Очен к а -р}зочном} а BTupOii ЗХОД--К шине лравле ня, начало унравля ош,ей обмотки еоеД нено с шиной ностоян ого 1аиряжения, другой выход регулиру ош,его через нагрузоч Ь Й элемент нодкл очеи к улево 0 нотенц ала.

Сущность изобретения нояс яется чертежом, vOTOpOM нредставле а блок-схема 1редложенно -о устройства.

Форл ироватсль токов содержит 0{-ра 1ичитель амнлитуды 1 ia сердечнигсе с прямоуголь 1ой нетлей гистерезиса, обмотку нм ульено -о тока 2, между

шиной ЮСТОЯ ОГО НаирЯЖСНИЯ о и ИМну.тьено о TOiia 4-, }; равля ОЩ} о 5,

Между НОСТОЯН Ю -О 6 н 1 ыходом рег), элемента 7. 1 другому 5ьгходу ре з т 1ру1още;о эле. подключен нагрузоч 1Ы11 эле.уент 8, ОДСоед11ненн Л1 к е,ьому входу 9 диффереациально о усилителя lU, втор(;й вход И lioioрого нодеоед 1ие к jHiiiie остояаиог- напряжения 12.

Ре -З7 ирующ ш 7 содержит тра 3 1стор 13, коллектор эмнттер KOTopoio явля отся выхода.ми ре -улнру още -о эле.мента, резистор 14, одкл очениыи нараллель 1о цени коллектора тра зистора 13 для уменьшения рассеиваелюй на транзнеторе г., i транзистор 15, коллектор которО о связан с

-соллектором, а э.М Т1ер--с базой т; аизистора 13. База транзистора 15, явля ощаяея входом регулнру ощего элемента, соединена с выходом 1Ь диффсре иналь 1ого 10. Диффере 1Д альиый усилитель 10 содерл-игг

два транзистора 17 н 18, эмиттеры оторь х соединены н через резистор 19 связаны с общей шиной устройства, базы транз 1сторов явля отся первым и вторые входам ; усилителя. Коллектор тра зиетора 17 еоеди е через резистор 20 с шнной постоянно1о нанряжения 6

и выходом 16 уе 1лнтеля 10. Коллектор транзнстора 18 связа с а, ностоянгого а1 ряжен1 я G ненос)едствсиио.

На иостояииого на 1ряжеиия 12 i(uaется иап))я;);еи11е, например, с сточи1 ка унравляюн его ианряжеиия, вьи10Л1км ного на делителе, состоянием из последовательно вклюuciiHiiix д:;одов 21 и ;1езистироа 22, 23. Дел :тель нодключен иараллельно еосдн :сниом через резистор 24 с Н1;ной ностоя 11:)го на 1ряжеи я 3 о 0рному диоду 25, обес :ечиваюн ему стабилизацию относ1 тсльно нитаю них напряжений.

И ду т виоеть 26, в л 0ченная носледовательио с обмоткой 5, служнт для устранения

влияния импульсных, токов: на, TDK в управляющей обмотке, а также для ускорения процесса возврата сердечника ограничителя амплитуды в начальное магнитное состояние после прохождения импульса тока в цепи обмотки 2. Параллельно обмотке 5 включены последовательно соединенные диод 27 и резистор 28, служащие для демпфирования выбросов напряжения, возникающих при восстановлении начального магнитного состояния сердечника. При работе устройства амплитуда импульсных токов, протекающих в обмотке 2, ограничивается ограничителем амплитуды 1, как в известных схемах с нелинейным дросселем. Уровень ограничения амплитуды имнульсов с достаточной для практики точностью определяется соотношением

,- - 1см+ иW

где / - амплитуда импульса тока н обмотке

2, А; W - число витков обмотки 2;

/см-ток смещения в обмотке 5, Л; - число витков обмотки 5;

Ло - поле трогания материала сердечника, А/см;

/ - длина средней силовой линии сердечника, см.

Управление импульсными токами в устройстве осуществляется нутем изменения величины тока с.-а, вызывающего изменение амплитуды импульсных токов в соответствии с приведенным соотношением. Ток /см регулируется электронной схемой, работающей по принципу компенсационного стабилизатора постоянного тока последовательного типа. На входы дифференциального усилителя Ш ноступают два напряжения; 1апряжение с нагрузочного элемен1а о, пропорцноиальное величине TOiKa УОМ и управляющее напряжение сщины 11. Усиленная разность этих напряжений поступает па вход регулирующего элемента 7, регулнрующого величину тока /см. При отклонении :всличины тока /см от значения, задаваемого иаиряжснием на щине 11 и соответствующего температуре окружающей среды, измеияется разность напряжений на входах диффереициальиого усилителя, вследствие изменения ианряження на нагрузочном элементе 8, что, в свою очередь, влечет измененне тока, управляющего работой регулирующего элемента 7 - сонротивленне последнего изменяется таким образом, чтобы комиенсировать отклонение величины тока /см от заданного значения.

Изменение иитающих наиряжеиий и параметров цепи нагрузки не приводят к изменению амплитуды импульсных токов, так как эта амплитуда определяется величиной управляющего напряжения на щине И, которое стабилизировано относительно напрян ений титання.

Изменение температуры вызывает изменение управляющего напряжения на щине 11,

что приводит к изменению разности напряжений на входах дифференциального усилителя и, в конечном счете, к изменению сопротивления регулирующего элемента 7 таким

образом, что величина тока /см, а следовательно н амплитуда импульсных токов, приводятся 3 соответствие новому значению температ}ры. Иснытания предложенного формирователя

токов в составе реально ЗУ на интегральных ферритовых элементах нодтвердили его работосиособность.

Формнрователь нснользовался для регулирования амнлитуды импульспых токов в адресных цепях 3, от и,26 до 0,38 А при измепеннн температ ры окр жающей среды от -|-60 до -60Х и изменении питающих напряжений на ±10% от номинальных значений. При этом отклонения амплитуды токов от заданного закона регулирования не превыщали иогрещности измерений (порядка 5%).

Иснытання показали существенпое повыщепие надежностн запоминающего устройства при работе в задаииом температуриом диапазоне (от -60 до -)).

Предлагаемый формирователь токов отличается ВЫСОКО точностью работы в щироком

температурном дианазоне, что позволило расщнррггь ооласть рабочпх температур ЗУ в 1,5 раза при одновременном снижении требований к стабильности питающих ЗУ напряжеHiiii.

Схема формирователя отличается уппверсальностью.

Предлагаемое устройство иеслол ио в осуществлении, не требует дальнейшей разработки н может быть применено также в других

устройствах автоматики там, где требуется управление величиной амплитуды токовых имиульсов по заданному закону (лннейному или иному), или там, где требуется стабилизация амн.тнтуды имн льсов относительно питающих

напряжений, сонротпвленпя нагрузки, темнературы.

Формула изобретения

Формирователь токов для зaпo инaющeгo устройства, содержащий ограиичитель амплитуды, выполненный на сердечнике с обмоткой нмнульсного тока н уиравляющей обмоткой, коиец которой соединен через индуктивность с одним нз выходов регулирующего элемента, нагрузочный элемент н щины управления, постоянного напряжения и нулевого потенциала, отличающийся тем, что, с целью повыщення надежности, формирователь содержит дифференциальный уснлитель, выход которого соединен с входом регулирующего элемента,

нервый вход дифференциального усилителя

подключен к нагрузочному элементу, а второй вход-к шине управления, начало управляющей обмотки соединено с шиной постоянного напряжения, другой выход регулирующего элемента через нагрузочный элемент подключен к щине нулевого потенциала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 136097, кл. G ПС 7/00, 1961.

2. Авторское свидетельство СССР N° 360691, кл. G ПС 7/00, 1972.