Формирователь тока для доменной памяти

(19) (11) 51)5 0 11 С ИЕИ ТЕНИ ательскии Ы Ы о известныи форм т от источников пи выходных транз мощность, что в ает его применени меть принудитель атуры.изобоетения явля мой формировате питания мощности оказателей его экс стик. Однакпотребляеивает нательнуюограничивдимости ицию аппарЦельюпотребляеточниковвысоких ихарактери рователь тока тания и рассесторах значи- ряде случаев из-за необхоную вентиляется снижение лем тока от ис с сохранением плуатационных ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ )(56) Авторское свидетельство ССМ 1683071, кл, 8 11 С 11/14, 198(54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ТОКАДЛЯ ДОМЕННОЙ ПАМЯТИ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться в запоИзобретение относится к цифровой вычислительной технике, в частности к запоминающим устройствам на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД), и является усовершенствованием известного устройства, описанного в авт, св, Гч. 1683071,Известный формирователь тока для доменной памяти содержит линейный двухкаскадный, двухтактный усилитель мощности с местными отрицательными обратными связями и два источника напряжений пита- ния минающих устройствах на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД), Цель изобретения - снижение потребляемой мощности, Для этого в формирователь введены компенсационный элемент в виде конденсатора, операционный усилитель, коммутатор, резистор обратной связи, токовый ключ, резисторный делитель напряжения и источник отрицательного напряжения. Положительный эффект состоит в значительном снижении (6-6,5 раз) тока, проходящего через усилитель мощности, по сравнению с током продвижения в катушках микросборки ЦМД, 2 ил. Цель достигается тем, что в формирователь тока введены компенсационный конденсатор, операционный усилитель, коммутатор, резистор обратной связи, токовый ключ, резисторный делитель напряжения и источник отрицательного напряжения, при этомвход формирователя соединен с выходом операционного усилителя, а его выход соединен с первым входом компенсационного конденсатора и является первым выходом формирователя, первый вывод резистора обратной связи соединен с инвертированным входом операционного усилителя и является вторымвыходом формирователя, второйвывод резистора обратной связи соединен с шиной нулевого потенциала, прямой вход операционного усилителя соединен с выходом коммутатора, информационный вход которого соединен с входом синусоидального сигнала формирователя, управляющий вход коммутатора соединен с управляющим входом токового ключа и входом стартстопного сигнала формирователя, выход токового1767533 3ключа соединен с вторым выводом компенсационного конденсатора и выходом рези-сторного делителя напряжения, первыйрезистор которого соединен с источникомотрицательного напряжения, а второй - сшиной нулевого потенциала,Сопоставительный анализ с известнымформирователем показывает, то заявленный формирователь тока отличается. наличием новых признаков, таких каккомпенсирующий конденсатор, операционный усилитель, резистор обратной связи,токовый ключ и их оригинальные связи, которые сообщают ему новое полезное качество в виде существенного сниженияпотребляемой от источников питания мощности, поэтому заявляемый формировательсоответствует критериям "Новизна" и "Существенные отличия",На фиг,1 представлена функциональнаясхема формирователя тока для доменнойпамяти с катушкой управления микросборки ЦМД на фиг.2 - векторная диаграмма егоработы в установившемся режиме,На фиг.1 последовательно соединеныкоммутатор 1, операционный (дифференциальный) усилитель 2, известный формирователь 3 тока для доменной памяти,выполняющий в устройстве функции линейного усилителя мощности, катушка 4 микросборки 5, резистор 6 обратной связи, Этацепочка формирует в катушке ЦМД ток продвижения доменов, К выходу усилителя 3мощности подключена цепочка, обеспечивающая в катушке 4 ЦМД управляющеготока в стартстопном режиме. Цепочка содержит, компенсационный конденсатор 7,подключенный вторым выводом к токовомувыходу 8 токового ключа 9, резисторный делитель напряжения с резисторами 10 и 11 иисточник 12 отрицательного напряжения,Управляющий вход 13 ключа 9 соединен суправляющим входом коммутатора 1 и подключен к входу 14 стартстопного сигналаформирователя. Информационный входкоммутатора 1 соединен с входом 15 синусоидального сигнала формирователя. Формирователь функционирует следующим образом,Двухтактный линейный усилитель 3 мощности с операционным усилителем 2 на его входе образуют разностный усилитель напряжения и мощности с большим коэффициентом усиления, Рабочей нагрузкой усилителя является катушка 4 микросборки ЦМД 5 с последовательно включенным резистором 6 обратной связи по току, а конденсатор 7, подключаемый к выходу усилителя посредством токового ключа 9, образует его компенсирующую нагрузку,Входной сигнал усилителя поступает свыхода коммутатора 1 на прямой (неинвертирующий) вход операционного усилителя2, а на его инвертирующий вход поступает5 сигнал обратной связи по току с резистора6 обратной связи, Без компенсационногоконденсатора 7 схема, состоящая из последовательно включенных разностного усилителя (элементы 2 и 3), нагрузки в виде10 катушки 4 и резистора 6 обратной связи сзамкнутой петлей обратной связи по инверсному входу усилителя, является усилителем с отрицательной обратной связью потоку или по функциональному существу линейным преобразователем входного напряжения в ток нагрузки (катушки 4 в данномслучае), Конденсатор 7 в рабочем режимешунтирует на нулевую шину общую частьреактивной составляющей тока катушки 4,существенно уменьшая тем самым ток усилителя 3 мощности.Рабочий сигнал на выходе коммутатора1 формируетсяпутем коммутации входногосинусоидального сигнала, непрерывно поступающего от системного синхронизаторапо входу 15 синусоидального напряжения,При отсутствии стартстопного сигналана входе 14 на выходе коммутатора 1 устанавливается нулевое напряжения, котороеподдерживает в катушке 4 нулевой (пренеб 30 режимо малый в реальных конструкциях)ток,С поступлением стартстопного сигналапо входу 14 синусоидальное напряжениевхода 15 пропускается через коммутатор 135 на вход разностного усилителя (элементы 2и 3), в нагрузке которого, т,е. в катушке 4,формируется ток, строго соответствующийвеличине, форме и фазе входного напряжения усилителя независимо от разброса40 электрических параметров катушки. Одновременно по стартстопному сигналу открывается токовый ключ 9, через которыйкомпенсационный конденсатор 7 замыкает часть выходного тока усилителя 3 мощности на нулевую шину. Компенсирующеедействие конденсатора 7 в установившемся режиме иллюстрируется векторнойдиаграммой фиг,2.Векторная диаграмма построена для ну"левой фазы входного сигнала Ох (неинвертированный вход операционного усилителя2), так как вектор О (вектор ОА) направленпо действительной оси диаграммы, Вектортока катушки 4 (вектор ОЕ) также направлен по действительной оси, поскольку токнагрузки в усилителе с глубокой отрицательной обратной связью по току в точностисовпадает по форме и фазе с его входнымнапряжением. Вектор напряжения на катушке 4 О, (вектор ОН) складывается из век50 55 тора ее индуктивной составляющей А (вектор ОО), опережающей вектор тока катушки , на 90, и вектора ее активной составляющей Ок (вектор ОН), совпадающей по направлению с вектором тока катушки, Пренебрегая падением напряжения на открытом токовом ключе 9 (динамическое сопротивление насыщенных типовых токовых транзисторов не превышаетдолей ома), вектор напряжения на конденсаторе 7 О ( вектор О) есть сумма вектора напряжения на катушке О и вектора напряжения на резисторе 6 обратной связи (вектор Н), совпадающего с вектором входного напряженйя Овх.Вектор тока конденсатора 7опережает вектор напряжения на нем О на 90, а его величина однозначно определяется величиной емкости конденсатора,На векторной диаграмме для более наглядной иллюстрации существа и положительного эффекта заявляемого устройства представлены токи конденсатора для двух значений его емкости, из которых вектор тока со (вектор ОВ) соответствует оптимальному значению емкости, обеспечивающему максимальный положительный эффект, а вектор тока -2 о (вектор ОС) дает количественное представление о снижении этого эффекта при 20;4-ом разбросе емкости конденсатора 7,Вектор выходного тока усилителя 3 мощности у равен сумме векторов токов катушки 4и конденсатора 7 , При оптимальном значении емкости конденсатора 7 его ток со полностью компенсирует индуктивную составляющую тока цепи, состоящей из катушки 4 и резистора 6 обратной связи (вектор ОР), в результате чего выход ной ток усилителя 3 у (вектор ОО) равен активной составляющей тока этой цепи(вектор ОО, совпадающий по направлению с вектором выходного напряжения усилителя 3 (О ) и имеет минимальное значение, При отклонении емкости конденсатора 7 от ее оптимального значения компенсация индуктивной составляющей тока цепи катушки нарушается и появляется реактивня составляющая выходного тока усилителя 3 мощности, увеличивая его абсолютное значение. Так, при токе конденсатора -20, меньшем оптимального тока со на 20%, нескомпенсированная часть индуктивной составляющей тока цепи конденсатора Ьр (вектор ОЕ) суммируется с активной составляющей тока цепи у, увеличивая выходной ток усилителя 3 до величины у-го (вектор ОЕ).Векторная диаграмма на фиг,2 построена для катушек управления типовой микро- сборки ЦМД К 1605 РЦ 1, средние значения 5 10 15 20 25 30 35 40 индуктивного и активного сопротивлений которой равны со Ь = 30 Ом и й = 2 Ом, а сопротивление резистора 6 обратной связи й = 2 Ом. Из визуального сопоставления векторов ОО, ОЕ; ОГ видно, что даже при 20%-ном отклонении величины емкости конденсатора 7 от его оптимального значения выходной ток усилителя 3 мощности -го в несколько раз меньше рабочего тока катушки , Расчет схемы показывает, что выходной ток усилителя мощности у, меньше тока катушкив 7,5 раза для оптимальной емкости конденсатора 7 и в 4,2 раза для конденсатора с 20 -м отклонением емкости от оптимальной, Очевидно, что эти цифры показывают во сколько раз в заявляемом формирователе потребление тока от источников питания и мощности рассеивания на выходных транзисторах усилителя 3 мощности меньше, чем в известном устройстве.С целью устранения тока переходного режима конденсатора 7 при коммутации управляющих токов в катушках микросборки ЦМД в стартстопном режиме и тем самым устранения перегрузки выходногб усилителя 3 мощности по току и искажения формы тока в катушке 4 конденсатор 7 предварительно заряжается до начального напряжения О, Заряд конденсатора 7 осуществляется со стороны токового ключа 9 в отсутствие стартстопного сигнала, когда токовый ключ закрыт, от источника 12 отрицательного напряжения питания до потенциала минус Осо, задаваемого резисторным делителем 10 и 11 напряжения,Стартстопный сигнал с выхода 14 поступает от внешнего синхронизатора в момент прохождения входным напряжением 15 нулевой фазы, поэтому в соответствии с теорией переходных процессов в электрических цепях начальное напряжение на конденсаторе 7 О-.устанавливается резисторным делителем 10 и 11 равным напряжению на этом конденсаторе в установившемся режиме для нулевой фазы выходного напряжения. На векторной диаграмме напряжение 0 соответствует длине отрезка ОО и равно амплитуде напряжения О на индуктивном сопротивлении катушки 4,С поступлением стартстопного сигнала по входу 14 токовый ключ 9 открывается, потенциал на его выходе 8 (на нижней обкладке конденсатора 7) устанавливается близким к нулю, а потенциал на выходе усилителя 3 мощности (на верхней обкладке конденсатора) скачком увеличивается до значения плюс О. Зто потенциал в точности равен начальному напряжению на катушке 4, ток переходного режима конденсатора 7 отсутствует и в дальнейшемпроцесс формирования тока в управляющей катушке 4 не отличается от процесса формирования в установившемся режиме.Стартстопный сигнал с выхода 14 снимается в момент прохождения входным напряжением 15 нулевой Фазы, после чего токовый ключ 9 закрывается и конденсатор сохраняет значение напряжения, равное Оо, до начала очередного цикла работы ЗУ ЦМД.Таким образом, формирование тока в управляющей катушке микросборки ЦМД посредством усилителя с глубокой обратной связью по току обеспечивает высокую стабильность его амплитуды, формы и фазы, а подключение к выходу усилителя компенсирующего конденсатора в несколько раз снижает его выходной ток, и., следовательно, мощность потребления энергии от источников питания и мощность рассеивания на выходных транзисторах усилителя,ФоРмула изобретенияформирователь тока для доменной памяти по авт. св. М 1683071,о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью снижения потребляемой мощности, он содержит компенсационный элемент в виде конденсатора, операционный усилитель, коммутатор, резистор обратной связи, токовый ключ, резисторный делитель напряжения и источник отрицательного напряжения, причем вход формиро.вателя соединен с выходом операционного усилителя, а его выход соединен с первым выводом конденсатора и является первым выходом формирователя, первый вывод резистора обратной связи соединен с инвертированным входом операционного усилителя, второй вывод резистора обратной связи соединен с шиной нулевого потенциала, прямой вход операционного усилителя соединен с выходом коммутатора, информационный вход которого соединен с входом синусоидального сигнала формирователя, управляющий вход коммутатора соединен с управляющим входом токового ключа и входом стартстопного сигнала формирователя, выход токового ключа соединен с вторым выводом конденсатора и выходом резисторного делителя напряжения, первый резистор которого соединен с источником отрицательного напряжения, а второй - с шиной нулевого потенциала,1767533 4 0 аз 3550 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 нно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Г /ч