Магнитный запоминающий и логический элемент

ПИСАНИЕ ЗОВРЕТЕНИЯ Сова СоветскихоциалистическихРеспублик ВИДЕТЕЛЬСТ К АВТОРСКО Зависимое от авт. свидетельства6-24 Заявлено 24 ЛЧ.1967 ( 11 аявкис присоединени ритет Комитет по дела изобретении и открытий при Совете Министров СССР25.658) публиковано 28 Ч 1,1968, Бюллетень20ата опубликования описания 16.1 Х,1968 Авторизобретения Г. В. Ти явитель ГНИТНЪЙ ЗАПОМИНАЮЩИЙ И ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ В настоящее время при создании самых разнообразных по назначению устройств все большее применение находят многоотверстные ферритовые элементы, Так, на элементах трансфлюксорного типа собираются такие дискретные устройства, как регистры сдвига, схемы совпадения, сравнения и другие запоминающие устройства (ЗУ), хранящие информацию, выраженную в двоичном или троичном коде.Известен элемент в виде прямоугольника со средним стержнем, соединяющим середины длинных сторон - стержней, площадь поперечного сечения которого вдвое больше, чем у всех остальных участков магнитопровода, Источник потока размещается на среднем стержне, являющемся осью симметрии, относительно которой расположены верхняя и нижняя части элемента, представляющие собой возможные магнитные пути для замыкания магнитного потока, переключенного в среднем стержне. Назовем обе эти ветви рабочими стержнями. При подаче тока в обмотку восстановления, обхватывающую средний стержень, произойдет насыщение материала во всех участках магнитопровода. Допустим, что верхний рабочий стержень намагнитился при этом по часовой стрелке, а нижний - против. В среднем же стержне линии магнитного потока направлены справа налево. В такт возбуждения источником потока переключается магнитныи поток, величина которого определяется половиной площади поперечного сечения среднего стержня. Этот поток в силу полной идентичности магнитных путей по верх нему и нижнему рабочим стержням распределится между ними поровну, приводя их в нейтральное состояние, Очевидно, что ампли.туды токов восстановления и возбуждения должны быть достаточными для осуществле ния описанных выше переключений магнитного потока. При отсутствие других м.д.с. насыщенное и нейтральное состояния стержней будут сменять друг друга, не вызывая сигнала в выходной дифференциальной обмотке, обхва тывающей рабочие стержни таким образом,что э.д.с., индуцируемые в каждой из ее половин, направлены встречно.Однако, если одновременно с импульсомвозбуждения по входной обмотке, намотанной 20 на рабочие стержни так же, как и выходнаяобмотка, подать управляющий ток, то произойдет разбаланс, ибо в одном из рабочих стержней будут созданы условия, облегчающие замыкание через него магнитного потока, а в 25 другом, - наоборот, препятствующие этому.В результате произойдет беспороговая запись информации в элемент, которая выражается в том, что распределение потока между рабочими стержнями будет неравным. Эта инфор мация может быть считана с элемента в тактвосстановления, устанавливающего его в ис. ходное, полностью насыще 1 шос состояние. Прн этом на выходной обмотке будет иметь место сигнал, амплитуда и полярность которого определяются величиной и направлс 1 ием управляющего тока.Отрицатсльным качсством, сникающим 11 ссомненную практическую це 1 шость таких эле. мс 1 пов, является невозможность осущелвлсния неразрушающего опроса.Цель предложенного устройства - создание элемента с использованием балансного принципа управления потоком и допускающего возможность осуществления неразрушаю 1 цего опроса с уровнями переключаемых необратимо потоков, равными уровн 1 о записанной И 1- формации.11 рсдложенное устройство отличается тем, что в каждом из рабочих стержней име 1 отся опросные отверстия, пути замыкания магнитного потока вокруг которых по рабочим стеркиям неравны между собой, причем каждое отверстие одного рабочего стержня образует срасоложеным о гнос 11 тельно среднего стержня опросным отверстием другого рабочего стержня в совокупности с прошивающими их Оп 1 оспой и сигнальноЙ Обмотками систему неразрушающсго считывания. На фиг. 1 показана характеристика записи балансного элемента; на фиг, 2 - конструкция элемента; на фиг. 3 - исходное состояние элемента; на фиг. 4 - нейтральное состояние элемента; на фиг, 5 - состояние неполной записи; на фиг. 6 - состояние полной записи 1; на фиг. 7 - состояние полной записи 0; на фиг, 8 - прошивка опросных и сигнальных обмоток и на фиг. 9 - обычный (небалапсный) метод записи дискретной ин 1 рормации.На фиг. 2 изобракен элемент, ширина среднего стержня которого вдвое больше, чем у остальных участков магнитопровода, предс 111 вляющих собой два абсолютно идентичных рабочих стержня, симметричных относи тел ы 1 о среднего стержня и имеющих наружный край в виде прямоугольника, а внутре 1 ший - в виде полуокружности. В углах элемента расположены малые опросные отверстия 1, 2, 5 и 1, причем вокруг каждого из них имеет мело неравенство в путях замыкания магнитного потока (12)1,) по рабочим стержням. Если геометрические соотношения в различных участках магнитопровода такие, как это указано на фиг. 2, то для осуществления неразрушающего опроса (для чего необходимо, чтобы участок около малого отверстия с длиной пути 1 оказался после записи перемагниченным, а участок с длинОЙ пути 12 Осталс 51 В прекнсм состоянии) емкость источника потока, т. е, величина переключаемого им потока должна определяться шириной а, т. е. четвертью от площади поперечного сечения среднего стержня. В данном случае выбран источник пото 1 са в виде двух щелей, симметричных относительно средней линии стержня, расстояние мекду5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 которыми для получения необходимой емкости источника потока равно а.11 сходное состояние элемента приведено на фиг. 3. Оно достигается подачей импульса тока в обмотку восстановления б, обхватывающую средний стержень. При этом рабочий стержень 6 намагничивается по часовой, а стержень 7 - против часовой стрелки, оба до состони насыщения. При подаче импульса тока в обмотку возбуждения 8, прошитую через отверстия источника потока 1 фиг, 4), в среднем стержне поток переключается в обратном направлении и определяется шириной а. Далее он распределяется поровну между рабочими стержнями, замыкаясь по верхнему - против часовой, а по нижнему - по часовой стрелке. 1 ак как в зоне около малых отверстий участки пути 1, меньше, чем 12 (см, фиг. 2), то, очевидно, что близлежащие к периметру полуокруи 1 ности участки будут изменять свое магни 1- ное состояние до нейтрального, Внешние же участки пути вокруг малых отверстий, равные 4 остаются в исходном состоянии насыщения (см, фиг. 4). Естественно, что при наличии чередующейся последовательности токовых импульсов возбуждения и восстановления (разумеется, с амплитудами, достаточными для персмагничивания по всей длине стержня), состояния, приведенные на фиг, 2 и 4, будут сменять друг друга, не вызывая сигнала на выходной обмотке 9, намотанной так, как это показано на фиг, 3 и 4.Однако, если одновременно с действием импульса возбуждения по входной обмотке 10 подать управляющий ток указанного на фиг. 5 направления, то для переключения магнитного потока по верхнему рабочему стержню будут созданы более благоприятные условия, в результате чего большая часть потока, перекл 1 очсиная источником потока, замкнегся именно через этот стержень (см. фиг. 5). В этот момент на выходной обмотке 9 будет иметь место сигнал, определяемый разностью потоков, замыкающихся по верхнему и нижнему рабочим стержням. При установке элемента в исходное состояние (см. фиг. 3) на выходной обмотке вновь появится сигнал, теперь обратной полярности, определяемый той же разностью потоков, которая зависит от величины тока управления. При величинах управляющего тока, равных и больших 1 или - 1 (с 11. фиг. 1), магнитные состояния элемента будут такими, как это показано на фиг. б и 7. Если речь идет о дискретной информации, то можно считать, что состояние, показанное на фиг. О, соответствует полной записи единицы, а состоя 1 п 1 с, приведенное на фиг. 7, - полной записи нуля (или наоборот).Теперь рассмотрим режим неразрушающего опроса (фиг. 8). Для этой, цели служат малые отверстия, из которых отверстия 1 и 5 с соотвстствующими опросной 11 и сигнальной 12 обмотками образуют один выход неразрушаощего опроса, а отверстия 2 и 4 с соответствующими опросной 13 и сигнальной 14 обмот5 ю 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 ками - другой. Если элемент находится в очищенном состоянии (см. фиг. 3), то двуполярный ток (подготовки и считывания), подаваемьш по опросной обмотке П, а также 13, не может вызвать изменения магнит юго состояния материала вокруг малых отверстий, если он це превышает порога переключения вокруг большого отверстия, что является недопустимым.Если же элемент находится в нейтральном состоянии (см. фтлг. 4), то наличие разнополярного тока в опросной обмотке 11 (а также 13) будет вызывать необратимое переключение участков материала, расположенных вокруг малых отверстий 1 и 3 (а также 2 и 4) с уровнями потоков, определяемыми а/2. Однако выходной сигнал на сигнальной обмотке 12 (а также 14) будет отсутствовать, ибо величины потоков, переключаемых вокруг отверстий 1 и Л (а также 2 и 4) равны, и поэтому э.д.с., индуцируемые в каттсдой из половин сигнальной обмотки 12 (а также 14), тоже равны и компенсируют друг друга. В том случае, если элемент находится в состоянии записи определенного уровня информации того или иного знака (см. фиг. 5), то величины потоков, переключаемых вокруг верхних и нижних опросных отверстий, будут неодинаковымтл, что приведет к появлению выходного сигнала, Пусть для простоты элемент находится в состоянии, приведенном на фиг, 6 (крайний случай). При воздействии опросных импульсов вокруг верхних отверстий 1 и 2 оудет иметь место пеоеклточение материала с уровнем потока, определяемым а, в то время как вокруг нттжних отверстий 3 и 4 переключения не происходит. В результате на сигнальных обмотках 12 и 14 будут появляться вьтх;д - ные сигналы, определяемые максимальной разностью потоков (см. фиг, 1). Если же элемент находится в состоянии, приведенном на фиг. 7, то на сигнальных обмотках будут иметь место те же двухполярцые сигналы, расположеттттые симметрично относительно временной оси,И так, если привязаться к моменту времени считывания (или подготовки), то получим, что амплитуда и полярность выходного сигнала определяются величиной и направлением тока управления, Для значений тока, меньших 1 (см. фиг. 1), зависимость между разностцым потоком и управляющим током выражается соотношением Л ";= 1т,р и носит достаточно линейный характер. Необхочимо отметить, что в предлагаемот элементе приводится простейший способ прошивки опросной обмотки, который применим для конструкции с,чостаточно большим отношением диаметров болыпого и малых отверстий, а также прц ограниченных сверху амплитудах опросных токов и достаточно пологих фронтах. Если в практике выполнение этих условий не может быть обеспечено, то необходимо применять более сложные способы прошивкц опросных обаоток, которые, однако, сами по себе не являются принципиально новыми.Необходимо тятсттсе отметить, что для осуществленття неразрушающего опроса необходима лишь одна из пар малых отверстий - 1 и 8 либо 2 и 4 (фиг. 2, 8). Наличие другой пары отверстий оправдано из следующих соображетлтлтл; во-псрвых, с конструктивной точки зрения, так как элемент получается симметричньщ, во-вторых, прц двух по существу параллельных выходах для неразрушающего опроса представляется возможность один из них использовать как рабочий, а другой - как контрольный, что в ряде случаев может оказаться необходимым, в-третьих, наличие четырех малых отверстий позволяет получить два трехотверстных трянсфлюксора (1 б и 1 б), симметричных относительно центральной осц О - О (см. фиг. 9). Несмотря ня цх близость трансфлюксоры изолированы друг от друга. Так, если элемент находится в состоянии блокировки (см. фиг. 3), то подача импульса тока записи, достаточного для преодоления порога вокруг большого о.верстця трансфлюксора 1 б, по обмотке 17 запишет информацию в нижний трансфлюксор. Прп этом переключение материала вокруг болыпого отверстия трансфлтоксора 1 Б не может иметь места, так как для ,чацного направлештя м.ч.с. записи магнитное сопротивление этого участка элемента очетть вс лико.Достоинство такого сдвоетцтого трансфл оксора заклточается в том, что связи между чрансф.чюксорамц могут быть выполнены с помощью печатного тотлтяжя, а также в простоте построения пя таких интегральных копструкцттях совершенных тропчных элементов.Таким образом. пя пречлагаемом элементе могут быть построены устройства, обрабатыватощие и запоминаюитце информацию самого разнообразного характера: чвоичную с наличием и отсутствием импульса, двоичную с разнополярцыми импульсами, троичную, а также непрерывную, В последних трех случаях благодаря использованшо балансного принципа управления потоком характеристикизаписи по.ч таются беспороговьщтт, достаточно линейнымп и незначительно изменяющимися в широком интервале температур. Предмет изобретения Магнитный зягтмттлттатотцтлтл и логический элемент пя сложном мягнцтопроводе с источнцс м потс кя, расположенным на среднем стержне, плоптачь поперечного сечения которого глвое болыпе, чем у всех остальных участков мягнитопровочя. с. двумя исходящими из концов этого стержня симметричными относите;тьпо него и цлентичнымц в магнитном отнотпеннц замкнутымп рабочими стержнями, отлиюаюиийся тем, что, с целью обеспечения не- разрушающего считывания, каждый из рабочих стержней содержит пару отверстий, симметрично расположенных относительно среднего стержня и прошитых опросными и сигнальными обмотками, причем пути замыкания магнитного потока по рабочим стержням вокруг опросных отверстий не равны между собой,220313 9 иг, 6 а.7 в Составитель Ю. РозентальТехред Л, Я, Левина Корректор С. А. Башлыков актор П. А, Вербов пография, пр. Сапунова Заказ 2557/1 ЦНИИПИ К Тираж 530итета по делам изобретений и открытийМосква, Центр, пр. Серова, д Подписное и Совете Министров СССР