Многоустойчивый запоминающий элемент Советский патент 1979 года по МПК G11C11/56 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может найти применение в системах многозначной логики с гармоническим представлением информации. Известны многоустойчивые запоминающие элементы, содержащие перестраиваемый по частоте контур, детектор, фильтр низкой частоты и усшжтель. Один из известных многоустойчивых запоминающих элементов содержит управляемый ав тогеиератор гармонических колебаний, выполненный на магнитных сердечниках с управляющими обмотками, фильтр с гребенчатой амплитудно-частотной характеристикой, детектор и усилитель 11 . Недостатком этого элемента является его относительная сложность. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является многоустойчивый запоминающий элемент, который содержит, как и предложенный, кольцевые ферромагнитные сердечники с обмот ками входными, выходными, управляющими и обмоткой опорного подмагничивания, погуслючеиной к источнику напряжения 2. Недостатком известного многоустойчивого запоминающего элемента является невысокая надежность, обусловленная сложностью схемы и конструкции. Кроме того, возникает необходимость в перестройке в процессе эксплуатации автогенератора в широком диапазоне, что практически труднореализуемое и ограничивает число устойчивых состояний. Целью изобретеиия является повышение надежности многоустойчивого запоминающего элемента. Поставленная цель достигается тем, что одноименные входные и выходные обмотки включены последовательно, а обмотки управления каждого сердечника включены встречно с обмотками опорного подмагничивания. На чертеже изображена принципиальная схема предложенного многоустойчивого запоминающего элемента. Многоустойчивый запоминающий элемент содержит кольцевые ферромагнитные сердечники 1,, Ij, ID с системой обмоток на них, магнитный фазовый модулятор, выполненный на сердечниках и усилитель обратной связи. Количество сердечников равно числу требуемых усToihniBbix состояний элеменга.

На каждом из сердещшков расположены четыре об-моткн: две обмотки переменного тока входная 2 и выходдая 3 и две обмотки постоЯ1пюго тока: обмотка опорного под згтиивания 4 и обмотка управления 5. Ошюименные обмотки сердечников, за исключением обмоток управления имеют одинаковое число витков. Входные обмотки соединены носледовательно и поддслючеш к истошику входного напряжения UBX Обмотки опорного подмагничивания 4 служащие для создания начального насыщения сердечников, соединены последовательно и подключены к источнику напряжения Don- Обмотки управления предзшзначенные для изменения магнитного состояния сердечников, одновременно с изменением амплитуды входного сигнала, сое/дшены последовательно и подключены через вътрямительный мост 6 к источнику входного сигнала. 8ыход1Ш1е обмотки соединены последовательно н согласно, то есть по схеме суммирования, под1слючены через выпрямительный мост 7 к с{Пналыгым обмоткам 8 и 8 фазового модулятора 9. Фазовый модулятор выполнен по мостовой схеме, в два противоположных плеча, в которые включены резисторы, а в два других - регулируемые реактивные элементы. 1еобход мым условием нормальной работы модулятора является равенство резисторов 10 и II. Реактивные элементы представляют собой две модуляпионные обмотки 12 и 13, выполненные на ферритовых сердечниках 14 и 15 магнитное, состояние которых управляется полем сигналыштх обмоток 8 и 8/, Одна диагональ мостовой схемы подключена к обмоткам 3, другая - к выходным клеммам устройства. Вход н выход многоустойчивого элемента замкнхты через день обратной связи, представляющей собой усилитель 16, собращый по типовой схеме на одлом транзисторе. Элементы этой схемы представляют собой избирательную цепочку, служащую для подбора частоты генершдаи в системе. Для осуществления коллекторного питания усилителя используется истощщк опорного напряжения. Роль ; регулируемых элементов в схеме выполняют модулящюшше обмотки.

Предложе1шый элемент работает следующим образом.

В исходном состоянии (при отсутствии входного сигнала) сердечтшки Ь, la... In од действием маг штодв 1жущей силы (МДС) обмо-ток 4 насыще а1.. По мере возрастания входного с1Епала степень насыщения каждого сердечника изменяется в сторону уменьшения. Это объяс1ше1ся тем, что вместе с ростом амплитудь входного сигнала растут .; МДС обмоток

управления 5, создающие в каждом сердешгике магнитное поле, действующее навстречу полю, созда1шому соответствующей обмоткой 4. При небольших входных сигналах, когда степень насыщения сердечников велика, выходные электродвижущие силы (ЭДС) ничтожно малы. С ростом входного сигнала все больше сказывается размагничивающее действие обмоток управления. При амплитуде входного сигнала, когда аоле обмотки управления скомпенсирует поле, созданное опорной обмоткой, будет наблюдаться резкое возрастание ЭДС, трансформированной из обмотки 2 в обмотку 3. При дальнейшем росте амплитуды входного сигнала сердеч1шк вновь входит в насыщение, но уже под действием поля обмотки управления. Следовательно, изменение амплитуды входного сигнала вызывает вначале возрастание амплитуды выходного сигнала в каждом сердечнике от нуля до некоторого максимального значения, а затем убывание опять до нуля. Таким образом, амплитyдIiaя характерист1гка УВЫХ f (Uax) для любого i-ro сердечника имеет колоколообразный вид, а выходной сигнал представляет собой сумму ЭДС, наведенных в выходных t обмотках 3 всех сердечников. Для того, чтобы получить гребенчатую амплитуднзто характеристику УВЫХ (UBX) необходимо, чтобы отдельные колоколообразные характеристики были смещены друг относительно друга вдоль ос абсщ1сс, что достигается применением обмоток управления 5 с различными числами витков. При этом обеспечиваются различные скорости изменения поля управляющей обмотки в каждом сердечнике и максимумы отдельных колоколообразных характеристик соответствуют разл {чным значениям входного сигнала, то есть эти характеристики смещаются друг относительно друга. Результирующая характеристика приобретает вид гребенчатой кривой. Нормальная работа схемы имеет место при обеспечении в цепи обмоток 2 режима генератора тока, что достигается введением в схему резистора 17 wLgx. где LBX индуктивность каждой обмотки 2. При этом всякие изменения импедансов входных обмоток, связанные с изменением магнитного состояния сердечников, практически не влияют на величину тока цепи обмоток 2. С выхода схемы, реализующей гребенчатую характеристику, сигнал поступает через выпрямительный мост 7 на сигнальные обмотки 8 и 8 фазового модулятора, при прохождении гармонического сигнала, через который происходит запаздывание его фазы на определешшш угол, причем, амплитуда сигнала не меняется, то есть коэффициент передачи по напряжению остается постоягшым. вменением параметров- модулятора можно регулировать

Величину фазового сдвига от О до 180. Для генерации сигнала в схеме многоустончивого элемента необходимо, чтобы на частоте генерации выполнялись условия баланса фаз и баланса амплитуд. Баланс амплитуд обеспечивается выбором соответствующей величины коэффициента усиления усилителя обратной связи. Амплитуда выходного напряжения устройства определяется условием баланса амплитуд. Для выполнения баланса фаз, необходимо, чтобы сигнал, проходя по всему контуру системы, изменял свою фазу на величину кратную , Частоты, на KOTOpiDC будет возникать генерация сигнала в схеме, определяются из условий баланса фаз и амплитуд.

Сравнительные испытания предложенного многоустойчивого запоминающего элемента с известным показали преимущества его в части надежности, простоты схемы и конструкции.

Формула изобретения Многоустойчивый запоминающий элемент, содержащий кольцевые ферромагнитные сердечники с обмотками входными, выходными, управляющими и обмоткой опорного подмагничивания, подключенной к источнику напряжения, отличающийся тем, что, с целью повьпиення надежности элемента, одноименные входные и выходные обмотки включены последовательно, а обмопсн управления каждого сердечника включены встречно с обмотками опорного подмагничивания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Ситников Л. С. Многоустойчивые элементы в цифровой измерительной (технике к. Наукова думка, 1970.

2.Сигорскнй В. П. и Щ5. Многоустойчивы элементы дискретной техники, М. Энергия, . 1966.