Устройство для считывания информации из магнитного накопителя

СООЭ СОНЕТСНИХсаИВЛд йпиРЕСПУ 1 ЛИК(51)5 С 11 С 7/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯМ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Да 00 ГОСУДАРСТНЕННЬЙ КОМИТЕТПО ИЗСБ ЕТЕНИ 1 М И ОТНРЫТИНМПРИ ГКНТ СССР(54) УСТРО 11 СТВО ЛЛЯ СИТНВЛНИЯ ИНФО- ИЛ 1 И ИЗ г 1 ЛГ 111 ТНОГО НЛКОВ 1 ТВПЯ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может бьггь исполь.801654870 А.зовдно при построении цепей воспроизведения магнитных оперативных запоминающих устройств. Целью изобретенияявляется повьпденне быстродействияустройстнд. Суцность изобретения заключдется в том, что ппп ы считыванияинборидции накопителя подключены кгенердтору 5 импульсов тока черезключи 3 выборки и дифференциальныйтокоэдддюгрш каскад 4, охваченный отрицдтельной обрдтной связью 6, чтопозволяет пюрсировдть процесс нардстдншя ндп яжения нд входе усилителя 7воспроизведения. 2 ил.5 0 5Устройство работает следующим образом.В исходном состоянии ключи 3 и генератор 5 находятся в закрытом сосИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении цепей воспроизведения магнитных оперативных запоминающих устройств.Целью изобретения является повышение быстродействия устройства считывания.На Фиг.1 изображена электрическаясхема устройства считывания информации, подключенная к магнитному накопителю, на фиг.2 ввременная диаграммаработы устройства.Устройство (фиг.1) содержит информационные шины 1 считывания адреснуюшину 2 выборки, ключи 3 выборки, дифференциальный токоэадающий каскад 4,генератор 5 импульсов тока, линейныйФазоинвертирующий усилитель 6, усилитель 7 воспроизведения, резистор 8Фиксации напряжения, нагрузочный резистор 9, информационный вход 10 устройства считывания, выход 11 устройства, шину 12 опорного напряжения, первую шину 13 напряжения питания,вторую пину 14 напряжения питания ишину 15 нулевого чотенциала устройства.1 инами 1 могут .служить, как и в30 известнои устройстве цепи. пермаллое-вых запоминающих элементов, омическоесопротивление которых зависит от записанной в них информации, Число шин 2 в накопителе равно числу запоминающих элементов в шине 1 (показана 35 ,только одна нина 2, так как этого доствточно для объяснения принципа работы устройства). В качестве ключей 3 могут быть использованы насыщенные транзисторные ключи. Дифференциальныи" 40 токозадающий каскад 4 состоит из транзисторов 16 и 17 и резисторов 18 и 19. Подразумевается, что схема устройства рассчитана так, что при всех4 разбросах ее параметров обеспечивается ненасыценный режим работы транзисторов 16 и 17. В качестве генераторач 5 может быть использован ненасыщенныи ключ на и-р-и транзисторе с общим эмиттером. В качестве усилителя 7 5 воспроизведения в устройстве используется усилитель, построенный на основе схеиы управляемого дифференцирования, подобный известному. тоянии, а паразитная емкость 20 (С), равная сумме паразитных емкостей ключей 3 и транзистора 16, полностью разряжена, В момент временио (фиг . 2) происходит открывание одного из ключей 3 и одновременное включение генератора 5, задающего прямоугольный импульс тока амплитудой 1 в каскад 4.Ток х в шине 1 мгновенно нарастает до некоторого начального значения, близкого к 1 /2, Дальнейшее нарастание тока , до своего установившегося значения происходит постепенно по иере заряда емкости С через сопротивление шины 1 (К ), а также коллекторныи током хА транзистора 16. При этом напряжение йа входе 10 (Б )изменяетАся по экспоненциальному закону от нуля до некоторого установившегося значатчения Ур", определяемого разбросами величии К , 1падения напряжения наь г"замкнутом ключе 3 Я ) и напряжения питания Е на шине 13, а также коэффициентом усиления цепи обратной связи К = КК, где К и К - коэффициенты усилейия каскада 4 и усилителя 6 соответственно. Одновременно напряжение в точке В изменяется от своего начального значения, определяемого нулевым разбалансом усилителя 6; досг своего установившегося значения Б Скорость установления напряжений Б и П определяется постоянной времени цепи инФормационной шины 1 Й = К С, уменьшенной вследствие действия отрицательнойобратной связи в (К + 1) раз.В момент времени С по шине 2 подается импульс тока, вызывающий увеличение за счет магниторезистивного эффекта сопротивления запоминающего элемента (ЗЭ), расположенного в перекрестии выбранных шин 1 и 2, а следовательно, увеличение сопротивления выбранной нины 1 на величину ЛКы, большую в случае единичной информации в 33 (ЬК ) и меньшую в случае нулевой информации (ЬК ), В результате этогонапряжение БА, установившееся на входе 10 после окончания переходного процесса (к моиенту окончания импульет са) становится меньше 0 на нес"г 4 которую величину Л 0 , которая соотАветствует информационному сигналу 1 или "0" . Однако считывание информации с входа 1 О затруднительно , т ак как величина б 0чр е звычайно мала изАза действия отрицательной обратной+Ь за ар ДЕ 1 ГО33 задержка импульса тока 1 относительно импульса токадлительность импульса тока 1. в адресной шине 2 .выборки,а=5 45 50 Выражают минимально необходимую величину Счерез параметры схемы устройства, При этом для упрощения анализа исходят из следующих допущений: каскад 4 идеально симметричен и сбалансирован в исходном состоянии устройства (параметры транзисторов 16 и 17 идентичны, сопротивления резисторов 18 и 19 равны между собой,55 5связи. 11 оэтому считывание информационного сигнала осуществляется в устройстве с вьмода усилителя 6, напряжение на котором вовраотает ва вели-чину ЬИ" = 1 ЬБ" . Сигнал Ь 1) ф 5Ь 2 А 6поступает на вход усилитепя 7, в котором происходит устранение постояно сгной составляющей 6118 , стробирование и амплитудная дйскриминация, в10результате чего этот сигнал идентифицируется на выходе 11 устройства каксигнал "1" или "ОнеНаряду с увеличением сопротивленияК импульссоздает помеху на вхо 15де 10 в виде выброса напряжения засчет непоср едств ен ног о прохождениясигнала через паразитную емкость,всегда существующую между шинами 2и 1. Амплитуда этого выброса в точкеВ может в несколько десятков раз пресгвысить величину 611" . Поэтому длив,тельность импульса 1. должна бытьвыбрана достаточно большой., чтобы кмоменту начала стробирования УВ25(фиг,2) выброс напряжения стал быстмного меньше величины 6 Б . Исходя.виз этого реальная длительность им 1лпульса 1. должна быть не менее 51.,где , = О, /(Е + 1),В момент времени Т происходит закрывание клича 3 и выключение генератора 5, одновременно прекращаетсяимпульс. При этом ток 1.1 падаетдо нуля, а емкость Сп разряжаетсячерез резистор 8. Устройство возвращается к своему исходному состоянию.Время выборки информации из накопителя, вычисленное без учета задержки на дешифрацию адреса и задержкиУВ, равно400 6а опорное напряжение Б равно начальному напряжению в точке В при закрытых ключах 3),токи, ответвляющиеся в базовые цепи 16 и 17 при открывании генератора 5, пренебрежимо малы, входное сопротивление усилителя 6 и сопротивление резистора 8 достаточно велики, поэтому их можно не учитывать при расчете постоянной времени О, и пренебречь ответвляющимся в них током; усилитель 6, ключи 3 и генератор 5 являются безынерционными узлами устройства, работающими синхронно согласно временной диаграмме (фиг.2).Анализ работы предлагаемой схемы (фиг.1) дает при перечисленных допущениях следующую формулу для процесса установления напряжения П в интервале времени 1-С: КгЛ А П -( 1 о 1+10 (С) ве ),(2) Минимально необходимую величину задержки ЗЭ определяют, исходя из условия, что изменение Ц 8 на интервале времени- с согласно (2) долж 1 Я.но быть много. меньше разности сигна, стлов напряжения Л Б при считываниидов 1и "0б,е, ЬПЧ и -1 ПЯ д Отношение сравниваемых сйгналов учитывается коэффициентомИсходя из этого условия, получают:/лл 2 йд(1 - е з )ЗЗ "З " Р 1 Дюг ыЭ10 4 огде ЬК = ЬК, - ЬР, ( 1, а в качестве Б используется веАличина, соответствующаянаибольшему разбросу величин Е, икр 1 тр Кш и дающая наибольшуи амплитудуизменения ПВ в интервалевремени где П =Е -Б в Н /2к гы напряжение,которое установилось бы в точке А при отсутстВии Обратное 1 связи и зависящее от разбросов величин Е Ь 1 Р (рас четное среднее значение Ц, должно быть равно нулю).1 654870 3К4 пф Н известном устроистве считывание происходит непосредственно с информационных шнн, объединенных посередине, при этом каждая из шин коммутируется к шинам питания+Е через два ключа выборки. Переходный процесс установления напряжения на выходе накопителя (являющегося входом усйпителя воспроизведения) имеет постоянную времени: где Ся - сумма паразитных емкостей15всех информационных шин (С )и ключей выборки (Сб).Для известного устройства получа/ Агюте Ср 5П(1 - е ) 20ьЭ " " 3 Т,И"Эгде Б " максимальная амплитуда измеАпения напряжения на выходенакопителя, обусловленнаяразбросами величин Е, Бк, Кши приблизительно равная величинеБд впредлагаемомустройстве (при выборе Е= Е(/2),301 - номинальная амплитуда тока(11 в информационной шине,соответствующая величине1 /2 в предлагаемом устройстве.Оценивают количественно время выборки информации в обоих устройствахпри одинаковой информационной емкости накопителя 16 К бит (256 информационных шин по 64 запоминаюцрх элемента), одинаковых параметрах информационных шк, приведенных в известномоустройстве (Кш = 800 Омф 5 Е, 6 Кю0,06 Ом, С = 2 пФ), а также задавшись реальными значениями параметров устройств: Е = 5+0,25 В в иэвестном и Е = 9,5+0,5 Б в предлагаемомустройстве (1 = Тг/2 =- 11,2 мЛ),Б, = 0 5+0, 1 В, С= 0 5 пФ, К, = 2,К= 5, =- 0,1,Пользуясь приведенными соотношениями, для известного устройства получают= ,(256 С,+ 2 Г ); 154 нс;л К,Бд = 0,57 В, Е - 1,5 мкс и- 23 мкс,а для предлагаемого устройстваь, = К 256 Скб = 102 нс, цд1,053, ь = 9,26 нс; й Э =89,5 нс и= 131 нс. Таким образом, предлагаемое устройство считывания позволяет уменьшить время выборки более чем на порядок по сравнению с известным,Формула изобретения Устройство для считывания информации иэ магнитного накопителя, содержащее усилитель воспроизведения, выход которого является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, устройство содержит дифференциальный токозадающий каскад, состоящий из первого и второго транзисторов и первого и второго резисторов, первые выводы которых соединены с эмиттерами соответствующих транзисторов, а база первого транзистора соединена с шиной опорного напряжения устройства, элемент нагрузки, выполненный в виде резистора, первый вывод которого соединен с коллектором второго транзистора дифференциального токозадающего каскада, а второй - с первой шиной напряжения питания устройства, генератор импульсов тока, первый вывод которого соединен с вторыми выводами резисторов дифференциального токоэадающего каскада, а второй вывод - с второй шиной напряжения питания устройства, линейннй усилитель, вход которого соединен с коллектором первого транзистора дифференциального токозадающего каскада и является информационным входом устройства, а выход - с базой второго транзистора дифференциального токозадающего каскада и входом усилителя воспроизведения, элемент фиксации напряжения, выполненный в виде резистора, первый вывод которого соединен с коллектором первого транзистора дифференциального токозадающего каскада, а второй - с шиноц нулевого потенциала устройства.1654870 г.2 Составитель Тех е Л.Ол югн Редактор И.Дербак р д ийнык Корректор Л.Патай роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужг ул. Гагарина, 101 Заказ 1954 . Тираж 349 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5