2.3.2. Потенціально – імпульсна система елементів.

У потенціально – імпульсній системі елементів використовують потенціальні та імпульсні інформаційні сигнали. Потенціально – імпульсні елементи використовують у спеціалізованих цифрових пристроях. Потенціально – імпульсні елементи за енергоспоживанням займають проміжне положення порівняно з імпульсними і потенціальними схемами. Схема потенціально – імпульсного діодно - трансформаторного логічного елемента І – ЧИ , який реалізує функцію

Y = I1П1 \/ I2П2 ,

де I1, I2 – імпульсні сигнали; П1,П2 - потенціальні сигнали показаний на Мал. 2.19.

Сигнали кодуються таким чином. Позитивний імпульс – лог.1. Відсутність імпульса – лог.0. Низький рівень потенційного сигналу – лог.1. Високий рівень потенційного сигналу – лог.0. Мал. 2.20 часової діаграми.

До схеми входять: VD1,VD2 – діоди, які виконують роль ключів; Тр – імпульсний трансформатор з двома первинними обмотками W11, W12 та вторинною обмоткою W2; резистор RШ і діод VDШ утворюють шунтуючий (демпфіруючий або заспокійливий) ланцюг, який зменшує вихідні післяімпульсні коливання. Коли потенційні сигнали П1, П2 дорівнюють лог.0 (високий рівень сигналу) діоди VD1,VD2 закриті і логічний елемент не сприймає імпульсні сигнали I1, I2. (перша частина часової діаграми). Коли потенційні сигнали П1, П2 дорівнюють лог.1 (низький рівень сигналу), діоди VD1,VD2 відкриті і при надходженні імпульсних сигналів I1, I2 по обмотках W11, W12 протікають імпульсні струми. У обмотці W2 з’являється напруга, пропорційна функції І – ЧИ.

2.4. Магнітна схемотехніка.

Магнітні схеми (МС) будують на основі електромагнітного кола, частиною якого є магнітний матеріал. Їх застосовують для перетворення, обробки та зберігання інформації. При побудові МС використовують ряд фізичних явищ: феромагнітних, магнітно – напівпровідникових, магнітооптичних, надпровідності та ін.

Явище феромагнетизму характеризується:

- нелінійним характером процесу намагнічення і високою магнітною проникливістю;

- ефектом магнітного гістерезісу, який використовується для зберігання інформації.

До переваг МС відносять: високу надійність роботи і радіаційну стійкість; зберігання інформації без споживання енергії; високі температурну стабільність і стійкість до перешкод.

За видом оброблювальної інформації МС поділяються на аналогові та цифрові. В магнітній схемотехніці виділяють такі основні напрямки:

- на кільцевих осердях;

- на конструкціях із складним магнітопроводом;

- на магнітних доменах і ефекті Джозефсона.

2.4.1.Магнітні схеми на кільцевих осердях.

Принцип дії МС на кільцевих феритових осердях заснований на здатності феромагнітних матеріалів намагнічуватись, неповністю розмагнічуватись та перемагнічуватись, що описується функцією В = f (Н) та наочно зображається у вигляді кривої намагнічування (петлі гістерезісу) Мал. 2.21.

На цій характеристиці вживані такі позначення:

- Н – напруженість магнітного поля;

- Нmах – максимальна напруженість магнітного поля;

- +Нс, - Нс - коерцитивна сила, яка потрібна для розмагнічування осердя;

- В – магнітна індукція;

- Вmax – індукція насичення (максимальне значення);

- +Вr, - Вr – залишкова магнітна індукція;

- Δ В – спад магнітної індукції після зняття напруги магнітного поля.

Найпростішим магнітним елементом є кільцеве феритове осердя (Мал. 2.22) на якому розташовані: WЗП – інформаційна або записуюча обмотка; WЗЧ – керуюча або зчитуюча обмотка; WВ – вихідна обмотка, з якої знімається сигнал UВ. У загальному випадку кількість обмоток може бути значно більша. Начало кожної обмотки позначено крапкою. Діод VD1 призначений для відсікання негативного імпульсу напруги UВ, який виникає при перемагнічуванні феритового осердя під час запису лог.1.

Припускають, що позитивна залишкова індукція +Вr відображає стан лог.1, а від’ємна - Вr відображає стан лог.0.

Умовно вважають, що струм зчитування ІЗЧ , який подається на обмотку WЗЧ , намагнічує феритове осердя у стан лог.0, а струм записування ІЗП , який подається на обмотку WЗП , перемагнічує феритове осердя у стан лог.1.

При подачі сигналу на обмотку WЗП феритове осердя перемагнічується у стан лог.1 і запам’ятовує цей стан своїм магнітним полем. Негативний імпульс напруги UВ, який виникає на обмотці WВ , відсікається діодом VD1. У такому стані елемент здатний зберігати інформацію необмежено довго без споживання енергії. При надходженні сигналу на обмотку WЗЧ феритове осердя перемагнічується в стан лог.0 і на вихідній обмотці WВ з’являється позитивний сигнал UВ, який пропускає діод VD1.

Для зображення магнітних логічних елементів на схемах використовують такі позначення та припущення (Мал. 2.23). Феритові осердя показують потовщеною вертикальною лінією, обмотки – у вигляді горизонтальних тонких ліній. Вважають, що струм тече зліва направо. Вхідний струм для запису лог.1 позначають похилою лінією під кутом 45 градусів вправо, а для запису лог.0 – похилою лінією під кутом 45 градусів вліво. На вихідній обмотці виникнення позитивного імпульсу напруги відбувається в момент перемикання із стану лог.1 у стан лог.0.

Схема магнітного елемента ЧИ зображена на Мал. 2.23. На діодах VD1,VD2 виконується логічна операція ЧИ. При надходженні одного із сигналів X1 , X2 або двох одночасно на обмотку WЗП феритове магнітне осердя перемагнічується у стан лог.1. Вихідний сигнал F дорівнює лог.0 завдяки діоду VD1. При надходженні сигналу ІЗЧ на обмотку WЗЧ феритове осердя перемагнічується у стан лог.0. Позитивний сигнал, що з’являється на обмотці WВ через діод VD3 подається на вихід F. Таким чином, магнітний елемент виконує логічну операцію F = X1 \/ X2 .

Спрощена схема елементу ЗАБОРОНА по X2 , яка реалізує функцію

F = X1 2 показана на Мал. 2.24.

Інформаційні вхідні обмотки увімкнені зустрічно, тому перемикання осердя можливе тільки за умови коли Х1 = 1, Х2 = 0.