Аналоговое запоминающее устройство Советский патент 1980 года по МПК G11C27/00 

Изобретение относится к аналоговой технике и может использоваться при создании запоминающих устройств, служащих для запоминания аналоговых сигналов, приходящих на вход устройства в случайные моменты времени и сохраняющих информацию при отключении питания. Известны различные конструктивные рииения устройств записи и воспроизведения аналогового сигнала, например запоминающие трубки с видимлм изображением 1. Однако эти приборы из-за конструк тивной сложностиобладают малой надежностью, очень сложны в эксплуатации, требуют большое количество вспо могательного электронного оборудования.. Наиболее близким из известных по технической сущности является устрой ство записи и воспроизведения аналогового сигнала, содержащее носитель информации из магнитострикционного материала в виде трубки с продольным пазом, на конце которого расположен демпфер для предотвращения отражения ультразвукового импульса, распро траняющегося в носителе информации,К синхронизатору, определяющему начало работы устройства, вход которогб соединен с входной шиной, последовательно подключены формирователь импульсов и ультразвуковой преобразователь связанный с началом носителя информации . Вход усилителя считывания подключен к с гатывагощей головке,а вы ход- к амплитудному детектору, выход которого в свою очередь соединен с выходной шиной устройства. Шина записи магнитрсвязана с носителем информации и соединенас--входной шиной 2 . В данном устройстве запись ;аналргового сигнала происходит на носитель информации, представляющий собой трубку из магнитострикдионного материала. Внутри трубки проходит шина записи, по которой при записи от ис точника аналогового сигнала протекает ток записи, пропорциональный амплитуде аналогового сигнала. Магнитное поле, порожденное этим током, самостоятельно не может изменить исходное магнитное состояние носителя информации. С входной шины аналоговый сигнал подается на синхронизатор, который является спусковой схемой, срабатывающей при появлении аналогового сигнала. Перепад напряжения с выхода син низатора поступает на вход формирователя импульсов, воздействующего на ультразвуковой преобразователь. Возбужденный ультразвуковым преобра зователем ультразвуковой импульс распространяется вдоль носителя информации .и поглощается на его конце демпфером. Из-за свойств материала, из которого выполнен носитель информации при совместном воздействии на негх) механического напряжения, образован ного ультразвуковым импульсом, и ма нитного поля тока записи по мере пр хождения ультразвукового импульса вДоль носителя информации происходи изменение его остаточной намагничен ности, величина которой и несет инфор мацию о записанном сигнале.Форма ре льефа остаточной намагниченности вдо длины носителя информации повторяет фо;рму записанного аналогового сигнала за время, в течение которого ультразвуковой импульс пробегает от начала до конца носителя информа ции. Считывание производится путем вращения закрепленного на оправке; носителя информации с высокой скоро тью непосредственно у считывающей . головки, которая может механически перемещаться вдоль, носителя информа ции. Напряжение, индуцируемое в головка магнитным потоком рассеяния продольного паза носителя информаци усипивается усилителем считывания, детектируется амплитудным детекторо и подается на выходную шину устройства. Это напряжение, как функция положения считывающей головки по дтине носителя информации, соответствует записанному сигналу как функ ция его во времени. Недостаток устройства - низкая точность записи аналогового сигнала ограниченная затуханием ультразвуко вого импульса вдоль носителя информации, так как остаточная намагниченность вдоль носителя информации является существенно нелинейной функ цией амплитуды ультразвукового импул са. Бель изобретения - повышение точ ности записи и вопроизведения сигналов в устройстве. Цель достигается тем, что в анало говое запоминающее устройство, содержащее магнитострикционный носитель информации с обмотками записи: и считывания, выход которого соединен с акустическим демпфером, вход магнитострикционного накопителя информации подключен к выходу ультра звукового преобразователя, вход . которого соединен с выходом формирователя импульсов, вход формирователя импульсов подключен к выходу синхронизатора, вход которого соединен со входом устройства и обмоткой записи, последовательно соединеннее усилитель считывания и амплитудный детектор, выход которого соединен с выходом устройства, шину нулевого потенциала, в него введен элемент выравнивания магнитной связи, который индуктивно связан с магнитострикционным носителем информации и обмэткой считывания, один вывод которой соединен со входом усилителя считывания, а второй с шиной нулевого потенциала, На чертеже изображена Функциональная схема устройства. Устройство содержит магнитострикционный носитель 11 информации,акустический демпфер 2, синхронизатор 3, формирователь 4 импульсов, ультразвуковой преобразователь 5, шину 6 нулевого потенциала, усилитель 7 считывания, амплитудный детектор 8, шину 9 записи, шину 10 ультразвукового считывания, элемент 11 выравнивания магнитной связи, Шина ультразвукового считывания выполнена в виде меандра. Устройство работает следующим образом. Запись аналогового сигнала происходит на носитель 1 информации, представляющий собой ленту из магнитострикционного материала. Носитель 1 информации охвачен шиной 9 записи, по которой при записи протекает ток, пропорциональный величине записываемого сигнала. Магнитное поле, порождаемое этим током, самостоятельно не может изменить магнитное состсЙ1ние носителя информации. Вход устройства соединен со входом синхронизатора 3, который является спусковой схемой, срабатывающей при появлении аналогового сигнала на входе устройства. Перепад напряжения с выхода синхронизатора 3 поступает на вход формирователя 4 импульсов,который воздействует на ультразвуковой преобразователь 5, Возбужденный ультразвуковым преобразователем 5 ультразвуковой импульс распространяется вдоль носителя 1 информации и поглощается на его конце демпфером 2, В силу свойств материала, из которого выполнен носитель 1 информации, при совместном воздействии на него механического напряжения, образованного ультразвуковым импульсом, и магнитного поля записи по мере прохождения ультразвукового импульса вдоль носителя информации в нем происходит изменение остаточной намагниченности, которая несет информацию о записанном сигнале. Форма рельефа остаточной намагниченности вдоль носителя информации повторяет форму записанного аналогового сигнала Длительность запоминаемого сигнаша равна времени распространения ультразвукового импульса от начала до конца

носителя информации. Точность заииси аналогового сигнгша зависит от постоянства свойств носителя информации по его длине и от степени постоянства амплитуды ультразвукового импульса при его распространении по носителю 1 информации. В предлагаемом устройстве амплитуда ультразвукового импульса поддерживается постоянной по всей длине носителя информации за счет специальной- фор1«ы носителя информации. Как известно, при распространении ультразвукового импульса в однородной среде про1 ходит его затухание по закону

где (Гх амплитуда ультразвукового импульса на расстоянии к от источника;

Со - начальная амплитуда ультразвукового импульса; (Ь - коэффициент затухания ультразвукового импульса. Если предположить, что затухание отсутствует, амплитуда ультразвукового импульса зависит от площади поперечного сечения носителя информаци следующим образом:

ASL Sx

где S, - площадь поперечного сечения

Cf носителя информации непосредственно у ультразвукового преобразователя; - площадь поперечного сечения носителя информации на -расстоянии X от ультразвукового преобразователя,

Для поддержания амплитуды ультразвукового импульса постоянной по всей длине носителя 1 информсщии необходимо выполнить равенство X г

5 о

1

5х

Выводим закон изменения площади поперечного сечения носителя информации

.2х

15-.

Считывание информации в предлагаемом устройстве осуществляется следующим образом; Вновь возбуждается ультразвуковой преобразователь 5, генерирующий ультразвуковой импульс в носителе 1 информации. При прохождении этого импульса по носителю 1 информации за счет магнитоупругого эффекта в шине 10 считывания наводится знакопеременное напряжение, огибающая которого определяется формой записанного аналогового сигнала, а .частота- шагом меандровой шины 10 считывания. Это напряжение усиливается в усилителе 7 считывания, детектируется в амплитудном детекторе 8 и подается на выход устройства.

Амплитуда знакопеременного напряжения, снимаемого с шины 10 считывания пропорциональна величине ос-г точной намагниченности участка нос; теля 1 информации, находящегося под воздействием ультразвукового J импульса, и коэффициенту магнитной связи между носителем 1 информации и меандровой щиной 10 считывания. Остаточная намагниченность носителя 1 информации определяется записанO ным аналоговым сигналов, амплитуда ультразвукового импульса за счет экспоненциальной формы носителя информации постоянна по длине, а коэффициент магнитной связи К между

5 носителем 1 информации и меандровой шиной 10считывания пропорционален ширине щели в элементе 11 выравнивания итолщине носителя 1 информации

K-dUIiiU f.. btx.d(X,

где d(x) - ширина в элементе 11 выравнивания магнитной связи на расстоянии

5X от ультразвукового преобразователя 5;

btxi,h С(.) - соответственно ишрина и толщина носителя 1 информации на расстоя0НИИ X от ультразвуко, вого преобразователя 5. Для обеспечения постоянной амплитудад характеристики по длине .носителя

Iинформации при постоянной амплиту5 де ультразвукового импульса необходимо, чтобы K const. Это обеспечивается изменением ширины щели в элементе

IIпо закону dXi использовании в качестве носителя 1 информации ленты из тонкого

проката для достижения постоянства амплитуды ультразвукового импульса по его длине удобно изменять только ширину носителя 1 информайии (при неизменной толщине) по закону 2к

ЪС -Ъ„-е J

гдеи.Ъо - ширина носителя информации

непосредственно около

ультразвукового преобразователя 5.

В этом случае для обеспечения постоянства коэффициента связи между носителем 1 информации и шиной 10 считывания в элементе 11 необходима щель шириной

бСх-)- - --do-const ,

где h - толщина носителя информаЦии.

Для обеспечения максимального коэффициента связи необходимо, чтобы b{x), или чтобы ширина щели в элементе 11 была равна минимальной ширине носителя 1 информации.