Магнито-полупроводниковые логические элементы

В дискретной автоматике применяют магнитные элементы, выполненные на сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса. В этих материалах В_r  B_s.

Сердечники из материалов с ППГ могут находиться в двух устойчивых состояниях (+В_r) или (-B_r). В дискретной автоматике этим состоянием сердечника условно приписывают смысл логической единице и логического нуля. Для изменения магнитного состояния сердечник из ППГ снабжают управляющей обмоткой, создающей в сердечнике намагничивающие поле. Напряженность этого поля пропорциональна величине тока в обмотке.

Сердечник из ППГ с одной намагничивающей обмоткой представляет собой RS – триггер, в котором роль S – входа приписывается положительному импульсу намагничивающего тока (положительное значение Н), а R – входа – отрицательному импульсу тока. Выводной величиной Q является остаточная индукция +Вr или -Вr. Специфическая особенность состоит в том, что выходная информация записывается не в электрической, а магнитной форме, и непосредственно не обнаруживается.

Считывание информации возможно только в момент изменения логического состояния сердечника, когда магнитная индукция изменяется, а в электрических обмотках наводится ЭДС. Из этого вытекает, что в магнитных логических элементах операции записи и считывания информации должны быть во времени разделены. Обычно их выполняют по принципу синхронных дискретных устройств с раздельными тактами записи и считывания.

Магнитный сердечник имеет три обмотки: W1 – входная, служит для записи информации; W2 – выходная; W3 – тактирующая. Исходное логическое состояние сердечника будем считать нулевым.

Если во время первого такта в W₁ подан положительный импульс тока I₁, то сердечник перемагничивается из состояния +B_s до –B_s, что соответствует логической единице.

Во всех обмотках логического элемента при этом индуцируется ЭДС одинаковой полярности.

Если предположить, что возрастающий ток I₁ входит в начало обмотки W₁, то противо – ЭДС самоиндукции в этой обмотке будет направления навстречу току – от конца обмотки к началу. Такое же направление будет иметь ЭДС взаимоиндукции в обмотке W₂. Эта ЭДС запирает диод VD1. В результате предотвращается ложная передача информации в виде импульса тока отрицательной полярности, который мог бы пройти в последующий логический элемент.

В следующий такт отрицательный тактирующий импульс тока I_т1 переводит сердечник из состояния логической единицы в состояние логического нуля (-В_r). При этом на выходной обмотке W₂ наводится ЭДС обратной полярности, VD1 открывается, и через нагрузку протекает ток. Обычно на таком принципе строят регистры сдвига, поэтому выходная обмотка W₂ связана с входной обмоткой следующего сердечника. Логическая единица переходит в следующий разряд. Диод VD2 шунтирует входную обмотку и устраняет обратное влияние ЭДС, возникающий в последующих логических элементах.

Описанная схема представляет собой сочетание магнитных сердечников, используемых для хранения информации, и диодов, которые обеспечивают передачу информации в необходимом направлении. Поэтому такие элементы называют магнитно-диодными (МДЛ).

Кроме этого существуют магнитно-транзисторные логические элементы. Отличие состоит в том, что транзисторы предотвращают взаимное влияние последовательно включенных элементов и надобность в разделительных диодах отпадает. На магниченных элементах строят устройства памяти (МТЛ).