Логический элемент на магнитном ключе

О Иб ИЕ 264456 Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельствал. 21 ат, 36/18 42 птз, 7/00 аявлено 04.Х.1968 ( 128089418-24) присоединением заявкииоритет Комитет по делам изобретений и открыти при Совете Министра СССРб 061К 621.374,33;681.325. ,65 (088.8) 3,1 Н,1970. БюллетеньОпубликов та опубликования описания 11.И 11.1970 вторызобретен Малюков В, П. Кротенко и Киевский политехнический институт явите ГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ НА МА НОМ КЛЮЧЕ к автоматике и,вь Предложение относитсислительной технике.Известны логическиеом ключе, выполненномбмотками возбуждения,хода. лемечты на магнитна трансфлюксоре с смещения, выхода и вПредложенный элемент отличается тем, что обмотка возбуждения размещена в центральном отверстии трансфлюксора, а каждая из обмоток смещения, выхода и входа состоит из двух равных частей, размещенных в периферийных отверстиях трансфлюксора и включен. ных последовательно и встречно относительно друг друга. Это позволяет повысить надежность реализации функций алгебры логики одной и двух переменных,На фиг, 1 приведена принципиальная электрическая схема логического элемента; на фиг. 2 показано перемагничпвание трансфлюксора переменным магнитным потоком возбуждения при отсутствии подмагничивающего поля; на фиг. 3 - перемагничивание трансфлюксора при введении положительного и отрицательного подмагничивающих полей; на фиг.4 - временные диаграммы, поясняющие принцип действия элемента; на фиг. 5 - таблицы соответствия четырнадцати логических функций.Логический элемент на основе магнитного ключа на трансфлюксо е с фазоинверсным выходом (фиг, 1) состоит из трехотверстного трансфлюксора Трф, с обмотками возбуждения Г- выходнои 11 двух входных К, и В 2 и обмотками смещения К.Для удобства изложения принципа действия 5 логического элемента выделим два участкамагнитопровода трансфлюксора, а именно две периферийные перемычки, которые обозначим соответственно буквами а и б. В дальнейшем обмотки, которые будут помещаться на этих 10 перемычках, будут обозначены соответствующими индексами а или б.Обмотка возбуждения В- проходит черезцентральное отверстие и подключена к источнику переменного (синусоидального прямо угольного типа меандр) напряжения,Обмотка смещения Юси проходит через двапериферийных отверстия и состоит из двух частей К и К,е . Обе части имеют одинаковые числа витков и включены последователь но и встречно одна относительно другой. Обмотка смещения подключена к источнику постоянного тока.Обмотка выхода У, проходит через обапериферийных отверстия и состоит из двух 25 частей К и И,. Обе части имеют одинаковые числа витков и,включены последовательно и встречно одна относительно другой.Входные обмотки 971 и % также проходятчерез два периферийных отверстия и состоят ЗО (каждая) из двух часгей: УЯ,л и Ю 2644565 10 И, соответственно. Части входных обмоток имеют равные числа витков и включены последовательно и встречно одна относительно другой, Во входные обмотки подаются сигналы (аргументы) постоянного тока двух уровней. Один уровень характеризуется отсутствием сигнала (нуль на входе), другой истлеет некоторое фиксированное значение (единица на входе).Принцип работы логического элемента состоит в следующем, При наличии в трансфлюксоре постоянного подмагничивающего поля данного направления (знака) в выходной обмотке наводится э. д. с. удвоенной частоты (относительно частоты возоуждения) и данной фазы, При изменении знака подмагничивающего поля на противоположный фаза выходной э. д. с. изменяется на 180, Будем считать, что на выходе элемента единица, когда имеется э. д. с, данной фазы лр, и на выходе нуль, когда имеется э, д, с. противоположной фазы р+я, Выходная э. д, с. фазы лр наводится при наличии постоянного подмагничивающего поля, направленного так, как это показано на фиг. 3 (т. е, по часовой стрелке вокруг левого периферийного отверстия и против часовой стрелки вокруг правого). Будем считать такое направление подмагничивающего поля положительным. Выходная э. д, с. фазы лр+л нуль наводится тогда при отрицательном подмагничивающем поле, т. е, направленном против часовой стрелки вокруг левого периферийного отверстля и по часовой стрелке вокруг правого (фиг. 3). Поэтому реализация функций алгебры логики одной и двух переменных достигается за счет создания соответствующего знака постоянного поля подмагничивания надлежащей комбинацией величин и направлений токов входных сигналов и смещения.Рассмотрение физических процессов, с помощью которых в предлагаемом элементе реализуются логические функции, разделим на два этапа. Сначала рассмотрим процесс получения выходного напряжения удвоенной частоты той или иной фазы с помощью введения постоянного подмагничивающего поля того или иного направления (знака), а затем способы формирования нужного знака этого поля с помощью двух входных сигналов (аргументов) и смещения.При отсутствии постоянного подмагничивающего поля переменный магнитный поток Ф создаваемый оомоткой возоуждения Т-, синфазно перемагничивает перемычки а и б (фиг. 2) сплошными линиями в один полупериод и штриховыми - во второй полупериод напряжения возбуждения. Поэтому в половинах выходной обмотки 1,и У, наводятся одновременно э, д. с, одной частоты, фазы и амплитуды в силу полной симметрии схемы. Так как половины выходной обмотки К,и Ф, включены последовательно и встречно одна относительно другой, наводимые в них эд, с, в" аилно компенсируются. Таким сбра 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 зом, при отсутствии постоянного подмагничивающего поля в выходной обмотке сигнал отсутствует,Пусть теперь, например, с помощью обмотки смещения создано положительное постоянное подмагничивающее поле ЛФ,+ и ЛФ+. Постоянное поле подмагничивания сдвигает рабочую точку по петле гистерезиса в положение +В, для перемычки б и в положение - В, для перемычки а (фпг. 4,а). Тогда переменный магнитный поток Ф, создаваемый обмоткой возбуждения, может замыкаться только по пути, указанному на фиг. 3 сплошной линией Ф + в один полупериод напряжения возбуждения, и только по пути, указанном на фиг. 3 штриховой линией Ф - в следующий полупериод возбуждения, Благодаря этому в первый полупериод перемычка б под воздействием намагничивающей силы обмотки возбуждения перемагничивается из состояния +В, в состояние - В, и назад в состояние +В, под воздействием постоянного подмагничивающего поля (фиг. 4). При этом в части выходной оомотки Ч расположенной на этой перемычке б, наводится два разнополярных импульса - У,. Точно также, но во второй полупериод возбуждения, .в части выходной обмотки 1 л расположенной на перемыч. ке а, наводятся два импульса, но противоположной полярности У,. Так как части выходной обмотки Ю, и К, включены последовательно и встречно одна относительно другой, наводимые в них в противофазе пары импульсов слагаются так, что в результате в выходной обмотке при наличии постоянного подмагничивания течет сигнал удвоенной частоты УФаза выходного сигнала удвоенной частоты определяется знаком (направлением),постоянного подмагничивающего поля, так как при изменении знака подмагничивающего поляна противоположный направления прохождения перемычек а и б переменным магнитным потоком Ф изменяются на противоположные Ьа фиг, 3 сплошная линия Ф + и штриховая линия Ф- - ), перемычка б начинает перемагничиваться из состояния - В, в +В, и назад в - В перемычка а соответственно наоборот, и фаза выходных сигналов изменяется на противоположную Ь, .Таким образом, на,вляходе логического элемента наводится э, д. с. фазы л - единица при положительном подмагничивающем поле и фазы р+л - ноль при отрицательном,Для удобства объяснения способов формирования нужного знака подмагничивающего поля при реализации логических функций следует условиться, что положительное подмагничивающее поле создается положительным сигналом (или смешением), отрицательное - отрицательным сигналом (смещением), При этом, как это было отмечено ранее, положительным полем подмагничивания считается поле, направленное по часовой стрелке вокруг левого периферийного отверстия трансфлюксора и против часовой стрелки вокруг правого. На фиг. 1, например, такое положительное поле создается сигналом а. Сигнал Ь и смещение на этом рисунке следует считать отрицательными.Логическая функция конъюнкция х=а/Ь (фиг, 5,а) реализуется следующим образом.Постоянно дейсгвующее отрицательное смещение создает отрицательное подмагничивающее поле. Поэтому при отсутствии сигналов в выходной обмотке наводится э. д, с, фазы ср+л - ноль на выходе (первая строка таблицы соответствия). Величины намагничивающих сил (н. с,) сигналов выбираются равными друг другу, положительными и по абсолютной величине меньше, чем н. с. смещенияР= Р,(/ - Р,/. (1) Потому, если приходит только один сигнал, знак подмагничивающего поля остается отрицательным, э, д. с, на выходе фазы ср+л - ноль (вторая и третья строки таблицы соответствия), Если проходят оба сигнала одновременно, в трансфлюксоре создается положительное поле подмагничивания, и на выходе наводится э, д. с, фазы ср - единица (четвертая строка таблицы соответствия).Если направления сигналов и смешения оставить прежними (т. е, смещение отрицательное, а сигналы положительные)величины же н, с. сигналов сделать по абсолютной вели. чине больше, чем н.,с. смещенияР= Р,)/ - Р,/,то реализуется логическая функция дизыонкция х=а /Ь (фиг. 5,б).Действительно, при отсутствии сигналов подмагничивающее поле отрицательно, на выходе э. д. с. фазы ср+ч - ноль (первая строка таблицы соответствия) при поступлении хоть одного из сигналов, а тем более обоих сразу, подмагничивающее поле становится положительным, и на выходе наводится э.д,с, фазы ср - единица (вторая, третья и четвертая строки таблицы соответствия).Логическая функция штрих Шеффера х= =а/Ь (фиг, 5,в) реализуется при подаче положительного смещения и отрицательных сиг- налов, н. с. которых по абсолютной величине меньше н, с, смещения/ - Р / = / - Р/(Р (з)Действительно, при отсутствии сигналов или даже при наличии одного из них подмагничивающее поле положительно, на выходе э, д, с, фазы ср - единица (первая, вторая и третья строки таблицы соответствия). При приходе обоих сигналов сразу подмагничивающее поле становится отрицательным, и на выходе появляется э. д. с, фазы ср-л - ноль (четвертая строка таблицы соответствия). 510152025 Зо 35 4045 50 55 60 Логическая функция стрелка Пирса х==а/Ь (фиг. 5,г) реализуется при подаче поло.жительного смещения и отрицательных сигналов, н. с. которых равны между собой и по абсолютной величине больше н. с. смещения(о) Действительно, при отсутствии сигналов или по приходу сигнала Ь подмагничивающее поле положительно и на выходе э. д. с. фазы ср - единица (первая и вторая строки таблицы соответствия). Если приходит один сигнал а, поле,подмагничивания становится отрицательным, на выходе э. д, с. фазы ср+л - ноль (третья строка таблицы соответствия). Если приходят оба сигнала одновременно, их н. с. взаимно компенсируются. Знак подмагнпчивающего поля определяется положительным смещением и на выходе э, д. с. фазы ср - единица (четвертая строка таблицы соответсгвпя),Логическая функция импликация от Ь и а х=а+-Ь (фиг. 5,е) реализуется прп подаче положительного смещения, положительного сшнала а и отрицательного сигнала Ь; н. с. сигналов по абсолютной величине больше н, с. смещения Р= / - Р,/) Р,(6) Действительно, при отсутствии сигналов плп при поступлении одного сигнала а подмагничпвающее поле в трансфлюксоре положительно, э. д. с. на выходе фазы ср - едпнипа (первая и третья строки таблицы соответствия).Если приходит один сигнал Ь, иоле становится отрицательным, на выходе э, д, с. фазы ср+л - ноль (вторая строка),Если приходят оба сигнала одновременно, пх н. с. взаимно компенсируются, знак поля поди агнпчивания определяегся только положительным смещением - на выходе э. д. с. фазы ср единица (четвертая строка таблицы соответствия).Логическая функция запрет по а х=-а - Ь (фпг. 5,ж) реализуется прп подаче отрицательного смеще,шя, отрицательного сигнала а и положительного сигнала Ь.По абсолютной. величине н, с, сигналов равны друг другу и больше, чем н, с. смещения Р=/ - Р/)/ - Р,/,(7)/ - Р,/= / - Р,/) Р, (4)Действительно, при отсутствии сигналов подмагничивающее поле положительно и на выходе э. д. с. фазы ср - единпца (первая строка таблицы соответствия), По приходе любого одного, а тем более обоих сигналов одновременно, подмагничивающее поле становится отрицательным и на,выходе наводится э. д, с. фазы ср+л - ноль (вторая, третья и четвертая строки таблицы соотвегствия),Логическая функция импликация от а к Ь х= - а - эЬ (фиг. 5,д) реализуется прп подаче положительного сигнала Ь и отрицательного сшнала а; н, с. сигналов по абсолютной величине больше н. с. смещенияДействительно, при отсутствии сигналов или при поступлении одного сигнала а подмагничивающее поле отрицательно, на выходе э. д. с. фазы р+л - ноль (первая и третья строки таблицы соответс 1 вия). При поступлении одного сигнала Ь поле подмагничивания становится положительным, на выходе э. д. с. фазы 1 р единица (вторая строка таблицы соответствия). Если приходят оба сигнала одновременно, их н. с. взаимно компенсируются, знак подмагничивающего поля определяется только отрицательным смещением. и на,выходе э. д. с. фазы 1 р+1 т - ноль (четвертая строка таблицы соответствия).Логическая функция запрет по Ь х=а Ь (фиг. 5,з) реализуется при подаче отрицательного смещения, положительного сигнала а и отрицательного сигнала Ь. По абсолютной величине н. с. сигналов равны между собой и больше н. с. смещенияа - / ь /) / см / (8)При отсутствии сигналов или при поступлении одного сигнала Ь подмагничивающее поле отрицательно, на выходе э. д. с. фазы р - л - ноль (первая и вторая строки таблицы соответствия). Если приходит один сигнал а, поле подмагничивания становится положительным, на выходе наводится э. д. с. фазы единица (третья строка). При поступлении обоих сигналов одновременно их н, с. компенсируют одна другую, знак поля подмагничивания определяется только отрицательным смещением, на выходе э. д. с. фазы 1 р+л - ноль (четвертая строка таблицы соответствия).Логическая функция повторение а х=а (фиг. 5,и) реализуется при подаче отрицательного смещения, положительного сигнала а и отрицательного сигнала Ь, По абсолютной величине н. с, сигнала а должна быть больше абсолютной величины н. с. смещения и больше абсолютной величины суммы н, с. сигнала Ь и н. с, смещения/а) / - /ь - см/) / - см/(9)что может быть достигнуто соответствующим секционированием обмотки сигнала Ь - К, (иметь, например, отвод от середины каждоп части этой обмотки Фж,2 и У 2;, соответст,венно). Тогда при отсутствии сигналов или по приходу только одного сигнала Ь подмагничивающее поле отрицательно и на выходе наводится э. д, с. фазы р+л - ноль (первая и вторая строки таблицы соответствия). Если приходит сигнал а, то, так как его н. с. по абсолютной величине больше как и н. с. смещения и н. с. сигнала Ь в отдельности, так и их суммы, подматничивающее поле становится положительным и на выходе наводится э. д. с. фазы гр - единица (третья н четвертая строки таблицы соответствия).Логическая функция повторение Ь х=Ь (фиг. 5,к) реализуется при подаче отрицательных смещения сигнала а и положительного ситнала Ь, По абсолютной величине н. с, сила/а - / ь - /смДействительно, если ситналы и смещение65 .положительны, то тогда как при отсугствиИ,10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 сигнала Ь должна быть больше абсолютной величины н. с. смещения и больше абсолю 1 нойвеличины суммы н. с. сигнала а, и н. с. смещенияь)/ а см/) / /смф (1 О) что может быть достигнуто соответствующим секционированием обмотки сигнала а - ИГ 1 (иметь, например, отвод от середины каждой части этОЙ Оомотки: У 1 и 2 и Т 1 о 2 соответственно). Тогда при отсутствии сигналов при поступлении только сигнала а подмагничивающее поле отрицательно, на выходе э. д, с. фазы ср+л - ноль (первая и третья строки таблицы соответствия). Если приходит сигнал Ь, то, так как его н. с. по абсолютной величине больше как и н. с. смещения и н. с. сигнала а порознь, так и их суммы, подматничивающее поле становится положительным и на выходе наводится э. д. с. фазы ср единица (вторая и четвертая строки таблицы соответствия).Логическая функция отрицание а х=а (фиг. 5,л) реализуется при подаче положительного смещения, положительного сигнала Ь и отрицательного сигнала а. По абсолютной величине н. с. сигнала должна быть больше н. с. смещения и больше абсолютной величины суммы н. с. сме 1 цения и н, с. сигнала/ - Р /)/+/; )/, . (11)Действительно, при отсутствии сигналов при поступлении только одного сигнала Ь поле подмагничивания положительно, на выходе э, д. с. фазы р - единица (первая и вторая строки таблицы соответствия). Если приходит сигнал а, поле подмагничивания становится отрицательным и на выходе наводится э. д, с. фазы р+ л - ноль (третья и четвертая строки таблицы соответствия).Логическая функция отрицание Ь х=Ь (фиг. 5,м) реализуется при подаче положительного смещения, положительного сигнала а и отрицательного сигнала Ь. По абсолютной величине н, с. сигнала Ь должна быть больше н. с. смещения и больше абсолютной величины суммы .н. с. смещения и н. с. сигнала а/ /ь /,) а+ см) см (1) Тогда при отсутствии сигналов или при по. ступлении только одного ситчала а поле подмагничивания положительно и на выходе э. д. с, фазы р - единица (трегья и первая строки таблицы соответствия). Если приходит сигнал Ь, то поле подмагничивания становится отрицательным и на выходе наводится э, д. с. фазы ср+л - ноль (вторая и четвертая строки таблицы соответствия),Единичная функция х=1 (на фиг. 5,н) реализуется при подаче положительных сигналов и смещенияМ 4456 10 так и при поступлении одного или обоих сигналов сразу в трансфлюксоре непрерывно имеется положительное подмагничивающее поле и в выходной обмотке наводится э.д.с. фазы р - единица,Аналогично реализуется нулевая функция Таблица Знак сигнала Соотношение н, с. обмоток входных и смещенияЗсм Да формула Название функции Ра- РЬ - Рсм- Рсм ГЬ- Га - Рсм- Рсм- Ра РЬ+Рсм Рсм- РЬ РаГсмГсм Ра=РЬ=Рсм - Ра - РЬ- Гсм Х=а Х=Ь Х=1 Х=О Предмет изобретения Логический элемент на магнитном ключе, содержащем трехотверстный транофлюксор с обмотками возбуждения, смещения, выхода и входа, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности реализации функций алгебры логики одной и двух переменных, обмотКонъюнкцияДизъюнкцияШтрих ШеффераСтрелка ПирсаИмпликацияОбр, импликацияЗапрет по аЗапрет по ЬПовторение аПовторение ЬОтрицание аОтрицание ЬЕдиничнаяНулевая Х=алЬ Х=ауЬ Х=аЛЬ Х= а/Ь Х= а-ъ-Ь Х=а-Ь Х=а,.Ь Х=аЬ Х=а Х=Ь х=О (фиг. 5,о) при условии, что смещение и сигналы подаются отрицательными."а: ь: "см (14)Вышеизложенное по реализации логических 5 функций на магнитном ключе проиллюстриро,ванно в таблице,Ра= РЬ(- Рсм Ра= РЬ- Рсм- Га= - РЬ Рсм- Ра= - РЬ Рсм ГЬ= - Ра Рсм Ра= - РЬ Рсм РЬ= - Ра- Рсм Га= - РЬ- Рсм ка возбуждения размещена в центральном от- .40 верстии трансфлюксора, а каждая из обмотоксмещения, выхода и входа состоит ит двух равных частей, размещенных в периферийных отверстиях трансфлюксора и включснных последовательно и встречно относительно друг 45 друга.264456 9 виг Редактор ектор Л. В.. Лаза на ете Министр ака, 218ЦНИИПИ 1 Комитет о дел Моставитель Ю. Д. РозентТехред Т. П, Курилко Тираж 480и изобретений и открытий при Сква Ж, Раушская наб., д. 4/5 ипография пр. Сапунова,дписное в СССР