Формирователь тока продвижения для доменной памяти

(57) Изо ной тех запомин тельски ких ма ия,явмощнос тель мо виде кон ренциал Естор обр состоян о и ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР.(56) Авторское свидетельство СССР(54) ФОРМИРОВАТЕЛЬ ТОКА ПРОДВИЖНИЯ ДЛЯ ДОМЕННОЙ ПАМЯТИ Изобретение относится к цифровой вычислительной технике, в частности к запоминающим . устройствам для цилиндрических магнитных доменах (ЦМД).Целью изобретения является снижение потребляемой формирователем тока от источников питания мощности с сохранением высоких показателей его эксплуатационных характеристик.На фиг. 1 приведена функциональная схема формирователя токов продвижения для доменной памяти; на фиг, 2 - векторная диаграмма его работы в установившемся режиме.Формирователь тока содержит усилитель 1 мощности с операционным усилителем 2 на входе, нагрузка которого в виде последовательно включенных катушки . микросборки ЦМД и конденсатора 3 подключена к усилителю через резистор 4 отрицательной обратной связи. Выводы резистора обратной связи соединены со входами дифференциального усилителя 5, выход которого связан с инвертирующим бретение относится к вычислитель- нике и может быть использовано в ающих устройствах на цилиндричегнитных доменах, Целью изобретеяется снижение потребляемой ти, Формирователь тока продвижедоменной памяти содержит усилищности, накопительный элемент в денсатора. операционныйи диффеьный усилители, коммутатор, резиатнойсвязи и резистор начального ия. 2 ил. У входом операционного усилителя. Неинввртирующий вход операционного усилителя ., подключен к выходу коммутатора 6, информационный вход которого подключен к шине 7 синусоидального напряжения, а егоЯ управляющий вход - к шине 8 старт-стопного сигнала. Второй вывод конденсатора со единен с выходом токового ключа 9 и через ф в резистор 10 начального состояния с источ- ОО ником 11 напряжения начального состоя- С) ния, а управляющий вход токового ключа О соединен с шиной старт-стопного сигнала, фФормирователь функционирует следу- . 0 ющим образом,Двухтактный усилитель 1 мощности вместе с операционным усилителем 2 на его входе образуют разностный усилитель напряжения и мощности с большим коэффици- а ентом усиления (до десятков тысяч).Выходной ток усилителя последовательнпроходит через резистор 4 обратной связи катушку ЦМД и поэтому падение напряжения на резисторе обратной связи пропорционально току катушки, Напряжениеснимается с резистора 4 обратной связи,усиливается и приводится к потенциалу шины дифференциальным усилителем 5. Выходное напряжение дифференциальногоусилителя, пропорциональное току в катушке ЦМД, подается на инвертирующий входоперационного усилителя 2, на неинвертирующий вход которого с выхода коммутатора 6 поступает входной сигнал усилителя,Таким образом, операционный усилитель 2, 10двухтактный усилитель 1 мощности, последовательно включенный с нагрузкой резистор 4 обратной связи и дифференциальныйусилитель 5, какпередаточное звено напряжения обратной связи, по технической классификации является усилителем с глубокойобратной связью по току, а по функциональной принадлежности является высокоточным преобразователем входноенапряжение - ток в катушке, 20В отсутствие старт-стопного сигнала нашине 8 (режим "стоп") на выходе коммутатора б, а следовательно и на входе преобразователя напряжения - ток, устанавливаетсянулевое напряжение, которое преобразуется в нулевой ток катушки,ЦМД,С поступлением старт-стопного сигнала(режим "старт") синусоидальное напряжение с шины 7 пропускается через коммутатор б на вход преобразователя и 30одновременно открывается токовый ключ 9,разрешая прохождение выходного токапреобразователя на нулевую шину, В этомрежиме в катушке формируется синусоидальный ток, амплитуда и фаза которого в 35точности соответствует амплитуде и фазевходного напряжения преобразователя,Количественные и фазовые соотношения токов и напряжений характерных эле ментов схемы формирователя в 40установившемся режиме для средних значений и индуктивного сопротивлений микросборки ЦМД иллюстрируются векторнойдиаграммой на фиг, 2, Диаграмма построена для нулевой фазы входного синусоидального напряжения Овх и вектор егоотображения ОЕ направлен по действительной оси диаграммы, Вектор тока 1 к катушки05 также направлен по действительнойоси, т,к. преобразователь напряжение-ток 50не вносит заметных фазовых искажений вего выходной ток.Пренебрегая падением напряжения наоткрытом ключе 9 (напряжение насыщениятоковых транзисторов составляет 0.30,5 55В), вектор напряжения Она выходе усилителя 1 мощности равен векторной сумменапряжения Ос на резисторе 4 обратнойсвязи, напряжения Она катушке ЦМД инапряжения Ос на конденсаторе 3, Вектор напряжения Орос, на резисторе 4 (вектор ОО) совпадает по направлению с вектором токак катушки и равен Овос =Рос Вектор напряжения Она катушке (вектор ОВ) в свою очередь складывается иэ вектора Оы индуктивной составляющей напряжения катушки (вектор ОА), опережающего вектор тока катушки на 90 и равного О = 1 а) , и вектора Овактивной составляющей напряжения катушки (вектора АВ), совпадающего с вектором тока катушки и равного Ов =, Вк. Вектор напряжения Ос на конденсаторе 3 отстает от вектора тока 1 катушки на 90 и равен Ос = 1, где С -1исемкость конденсатора,С целью наглядной демонстрации работы формирователя тока в условиях изменения параметров его реактивных элементов, как наименее стабильных при эксплуатации, векторная диаграмма построена для двух значений емкости конденсатора 3: для значения Со, равного расчетному (номиНаЛЬНОМу), дО ЗНаЧЕНИя Со+2 о, раВНОГО уВЕ- личенному на 20 д значению СоПри номинальной величине емкости Со конденсатора 3 его сопротивление на рабо 1чей частоте у, - равно индуктивнойв Ссоставляющей полного сопротивления катушки у 1 = щЬ, в результате чего вектор напряжения Ос-о на конденсаторе (вектор 0) и вектор Оь индуктивной составляющей сопротивления катушки (вектор Я) взаимно компенсируются и вектор напряжения Оу-о на выходе усилителя 1 мощности (вектор ОЕ) равен сумме вектора напряжения Овос на резисторе 4 обратной связи и вектора напряжения Овк на активном сопротивлении катушки (вектора ОГ, равного вектору АВ),С увеличением емкости конденсатора 3 до значения Сц 2 р его сопротивление снижа 1ется до величины ф = С +, в РеМСо+2 о зультате чего вектор напряжения Осц 2 о на конденсаторе (вектор ОН) не полностью компенсирует вектор напряжения Ок индуктивной составляющей напряжения на катушке (вектор ОА),.оставляя вектор науряжения ЬОр раскомпенсации (вектор ЕС). В этом случае вектор напряжения Осц 2 о на выходе усилителя мощности 1 (вектор ОС) складывается из вектора напряжения Оаос на резисторе 4 обратной связи, вектора напряжения Ои на активном сопротивлении катушки и вектора напряжения ЬОр раскомпенсации.10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Очевидно, что с уменьшением емкости конденсатора 3 относительно номинального значения С его сопротивление увеличи. вается и появляется вектор раскомпенсации с противоположным знаком, который, складываясь с векторами напряжения на резисторе обратной связи и активным сопротивлением катушки, также увеличивает выходное напряжение усилителя мощности..Очевидно, что отклонение катушки ЦМД от ее номинального значения при номинальном значении емкости резонансного конденсатора также приводит к появлению напряжения раскомпенсации, и следовательно. к повышению выходного напряжения усилителя мощности.Из анализа векторной диаграммы вытекает важный вывод, заключающийся в том, что при определенном запасе выходного напряжения усилителя 1 мощности формирователь токов устойчиво функционирует в условиях изменения в достаточно широких пределах индуктивности катушки ЦМД и емкости конденсатора 3, сохраняя при этом сравнительно низкое напряжение источников питания, а следовательно и низкую потребляемую мощность,С целью устранения тока переходного режима в катушке при коммутации управляющего тока в катушке микросборки ЦМД в старт-стопном режиме и тем самым устранения. перегрузки выходного усилителя 1 мощности по напряжению и искажения формы тока в катушке, конденсатор предварительно заряжается до начального напряжения О, Заряд конденсатора осуществляется со стороны токового ключа 9 в отсутствии старт-стопного сигнала 8, когда токовый ключ закрыт - от источника 11 напряжения начального состояния через резистор 10 начального состояния, Старт-стопный сигнал 8 поступает от внешнего синхронизатора в момент прохождения входным синусоидальным напряжением 7 нулевой фазы, и поэтому, в соответствии с теорией переходных процессов в электрических цепях, начальное напряжение на конденсаторе 3 Осн устанавливается источником 11 напряжения начального состояния, равным напря.жению на этом конденсаторе в установившемся режиме для нулевой фазы входного напряжения, Но, как следует из векторной диаграммы на фиг. 2, в установившемся режиме напряжение на конденсаторе 3 для нулевой фазы входного напряжения равно его амплитудному значению О- (для номинальной емкости конденсатора) и поэтомуначальное напряжение конденсатора О устанавливается равным его амплитудному значению Ос- с положительным потенциалом на выводе со стороны токового ключа, С поступлением старт-стопного сигнала токовый ключ 9 открывается, на его выходе устанавливается потенциал, близкий к нулю, в результате чего на момент коммутации (начало старт-стопного сигнала) потенциал на выводе конденсатора 3 со стороны ключа скачком изменяется от плюс Ос-о до нуля, его потенциал на выводе со стороны катушки, а также на конце катушки изменяется от нуля до минус О-о, а потенциал на начале катушки остается нулевым,т,к. ее начальный ток отсутствует, Такая расстановка потенциалов на момент коммутации тока соответствует значениям напряжений йа катушке и конденсаторе 3 на момент нулевой фазы входного сигнала в установившемся режиме и поэтому коммутация тока в катушке протекает без тока переходного режима.Старт-стоп ный сигнал 8 снимается в момент прохождения входным напряжением 1 нулевой фазы, после чего токовый ключ 9 закрывается и конденсатор 3 сохраняет значение напряжения Ос-о до следующего 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 компенсирующего конденсатора в несколько раз снижает мощность потребления от источников питания и мощность рассеивания на выходных транзисторах усилителя.Формула изобретенияФормирователь тока продвижения для доменной памяти, содержащий усилитель мощности, отл ич а ю щи йс я тем, что, с целью снижения потребляемой мощности, он содержит накопительный элемент в виде конденсатора, операционный и дифференциальный усилители, коммутатор, резистор обратной связи и резистор начального состояния, токовый ключ, источник напряжения начального состояния, причем вход усилителя мощности соединен с выходом операционного усилителя, а его выход соединен с неинвертирующим входом дифференциального усилителя и первым выводом резистора обратной связи, второй вывод которого соединен с инвертирующим входом дифференциального усилителя и является первым выходом формирователя тока, выход дифференциального усилителя подключен к инвертированному входу операционного усилителя, первый выводконденсатора является вторым выходом формирователя тока, э второй вывод конденсатора соединен с первым выводом резистора начального состояния и выходом . токового ключа, управляющий вход которо- б го соединен с управляющим входом коммутатора и является управляющим входом формирователя тока, информацонный вход коммутатора является входом синусоидаиьного сигнала формирователя тока, а его выход соединен с неинвертированным входом операционного усилителя, второй вывод резистора начального состояния соединен с источником напряжения начального состояния.1809465 оставитель Е. Гороховехред М.Моргентал дактор Тиражного комитета по и 113035, Москва, Ж Производственно-издательский Подписноеобретениям и открытиям при35, Раущская на 64/5омбинат "Патент", г, Ужгород НТ СССР Гагарина, 1 Заказ 1287В НИИПИ Государствен Корректор Л, Ливри