книги из ГПНТБ / Кузьмич, В. И. Основы импульсной техники учебник

Тора находится в одном из двух состояний намагничивания, соответствующих значениям остаточной индукции + В Ги — Вг. Примем, что сердечник находится в состоянии «1», если он на­ магничен до -f Вг, и в состоянии «О», если он намагничен до

Вг (рис. 15.7, в).

Рис. 15.7

В МДЯ состояния «1» и «О» в статике на выходе обнаруже­ ны быть не могут, так как во время хранения информации ин­ дукция в сердечнике не изменяется. Получить информацию о состоянии ячейки можно лишь в результате «опроса» сердеч­ ника импульсом тока, называемого считывающим. И в зависи­ мости от того, перемагничивается или не перемагничивается сердечник при «опросе», т. е. возникает или не возникает э.д.с. на выходе ячейки, можно судить о предыдущем состоянии ячейки.

Считывающий импульс всегда должен иметь одно и то же направление. Обычно принимают, что считывающий импульс создает поле отрицательного направления, т. е. стремится пе­ ревести сердечник в состояние «О» (рис. 15.7, в). Обмотка U>2 (рис. 15.7, а) служит для «опроса» сердечника. Считывающий импульс /сч подается в конец обмотки, не обозначенный точ­ кой.

Если сердечник находится в состоянии «1», то при «опросе» ячейки происходит перемагничивание сердечника в состояние «О», т. е. считывание «1». При этом индукция изменяется прак­ тически на величину 2Вг (от 4- Вг до — Вт) (рис. 15.7,«).

Если же сердечник находится в состоянии «О», то при «оп­ росе» перемагиичивания сердечника не происходит и пндук-

454

иия изменяется очень незначительно (от —Вг до —Вт и об­ ратно) (рис. 15.7, в).

В выходной обмотке ѴЕ3 трансформатора (рис. 15.7, а) в первом случае индуцируется значительная э.д.с., во втором — э.д.с. практически равная нулю.

Таким образом, при считывании «1» на выходе ячейки по­ является сигнал, при считывании «О» сигнал на выходе отсут­ ствует. Если при считывании «О» в силу различных причин, о которых будет сказано ниже, в выходной обмотке W3 индуци­ руется значительная э.д.с., дополнительные элементы К долж­ ны воспрепятствовать появлению этой э.д.с. на выходе ячейки. Сигнал, возникающий на выходе ячейки при считывании «О», является вредным и называется сигналом помехи или просто «помехой».

Для записи «1» в ячейку используется отдельная обмотка W\ (рис. 15.7, а), которая называется входной. Ток записи ізяп должен быть направлен в начало входной обмотки, обозначен­ ной точкой. При записи «1» сердечник перемагничивается, а изменяющаяся индукция приводит к появлению э.д.с. в выход­ ной обмотке трансформатора. Эта э.д.с., как и э.д.с. считыва­ ния «О», не должна появляться на выходе ячейки. Дополни­ тельный элемент К кроме функции ослабления «помехи» вы­ полняет также функцию подавления сигнала при записи «1». При этом на выходе МДЯ сигнал будет появляться только при считывании «1», а при записи «1» и считывании «О» сигнал на выходе будет отсутствовать.

Необходимым условием выполнения указанной логики ра­ боты МДЯ является временной разнос импульсов записи и считывания. Временной интервал, в котором может происхо­ дить запись или считывание, называется тактом.

На рис. 15.8, а условно изображена логика работы ячейки для двух случаев: когда в такте записи происходит запись «1» (импульс тока подается), и когда записи «1» не произво­ дится. Последний случай равноценен записи «О», поскольку в предшествующем такте считывания сердечник был установ­ лен в состояние «О».

Цифра у входных стрелок ячейки указывает, в какое поло­ жение устанавливается сердечник в соответствующем такте. Цифра «1» на выходе означает появление импульса в такте счи­ тывания, «О» — отсутствие этого импульса в том же такте.

Указанной логики работы недостаточно для нормальной работы устройств на МДЯ. Так, в случае последовательного соединения ячеек (рис. 15.8,6) необходимо потребовать, чтобы при считывании «1» со второй на третью ячейку исключалась

4 5 5

возможность перезаписи «1» со второй на первую ячейку. В последовательной цепочке ячеек информация должна переда­ ваться только в одном направлении. Устранение возможного обратного потока информации также возлагается на дополни­ тельные элементы К.

Рис. 15.8

Уменьшение помехи при считывании «О», устранение сиг­ нала записи «1» на выходе ячейки и предотвращение обратно­ го потока информации выполняются либо диодами (в ФДЯ), либо транзисторами (в ФТЯ) в сочетании с другими элемен­ тами.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1.Какие параметры сердечника определяют величину по­ мехи на выходе МДЯ?

2.Какие функции возлагаются на дополнительный элемент

Кв цепи связи МДЯ?

§15.3. МДЯ НА ТРАНСФОРМАТОРАХ

ИДИОДАХ (ФДЯ)

1.Простейшая ФДЯ

На рис. 15.9, а приведена простейшая схема ФДЯ. Ячейка состоит из трехобмоточного трансформатора Тр и диода Д. Обмотка W BX служит для записи «1», обмотка WC4 — для считывания, а обмотка W Bm — для индикации состояния сер­ дечника в момент считывания.

Рассмотрим физические процессы в ФДЯ для случая, когда в ячейку записывается «1», а затем последовательно считыва­ ются «1» и «О»,

456

Петля гистерезиса сердечника и временные диаграммы, по­ ясняющие работу ячейки, приведены соответственно на рис. 15.9, б и в .

Пусть длительности импульсов записи «1» (tBX) и считыва­ ния f^,,) и длительности их фронтон выбраны одинаковыми и удовлетворяют условиям переключения сердечника за вре­ мя т. е.

4 5 7 t

При записи и считывании «1» происходит перемагничиваиие сердечника. Как при записи «1», так и при ее считывании индукция в сердечнике изменяется дважды: от —Вг до Ч-Вт (от + В Г до — В т) за время перемагничивания t n, оставаясь

трансформатора возникает импульсное напряжение, которое показано на эпюре «ВЬІХ (рис. 15.9, в).

Полярность импульсов зависит от направления включения обмоток трансформатора и определяется по следующему пра­ вилу: если какой-либо ток (/вх или /сч) поступает в соответ­ ствующий отвод первичной обмотки (начало, обозначенное точкой, или конец), то во всех вторичных обмотках возникают взаимные напряжения такого же знака, как и знак э.д.с. само­ индукции в соответствующем отводе первичной обмотки.

При выбранном направлении включения обмоток и диода Д (рис. 15.9, а) в нагрузке R ,, возникают импульсы только по­

появляются сигналы помехи 2 и 5, соответствующие срезу им­ пульса записи «1» и фронту импульса считывания «О».

Появление импульсов помехи связано с непрямоугольтюстью реальной петли гистерезиса, т. е. с наличием наклона ■Г»езгистерезисных ветвей петли сердечника. Очевидно, чем меньше прямоугольность петли гистерезиса сердечника, тем значительнее будет изменение индукции на этих ветвях и тем большей будет амплитуда импульсов помехи.

Если не принять специальных мер ослабления помехи, ло­ гика работы ячейки будет нарушена.

2 Способы уменьшения помехи в ФДЯ

Для уменьшения помехи используются амплитудные и вре­ менные различия полезного сигнала 3 и сигналов помехи 2 и 5.

Амплитудные и временные характеристики сигнала и поме­ хи определяются различным характером изменения индукции на гистерезисном и безгистерезисном участках петли гистере­ зиса сердечника соответственно.

458

Рассмотрим характер изменения индукции на каждом участке.

При формировании полезного сигнала 3 сердечник пере­ магничивается за время tn на величину Вг + Вт (рис. 15.9, ß). Изменение индукции в сердечнике происходит сначала

Длительность им­ пульса равна времени переключения сердечника. Амплитуда

соответствует максимальной скорости изменения индукции и определяется выражением

1,65 раза в широком диапазоне изменения времени переклю­ чения. Таким образом, амплитуда полезного сигнала может быть определена в следующем виде:

Следовательно, чем меньше время переключения сердечника, тем меньше длительность полезного сигнала и больше его амплитуда.

Сигналы помехи 2 и 5 (рис. 15.9, в) формируются на безгистерезисных участках петли сердечника, когда перемаг-

4 5 9

ничивания не происходит. Безгистерезисііые участки со­ ответствуют парамагнитному состоянию материала с очень незначительными инерционными свойствами. Индукция здесь практически мгновенно изменяется вслед за изменением внеш­ него поля. Чем быстрее изменяется поле на этом участке, тем короче помеха и больше ее амплитуда.

где /ф — длительность фронта или среза переключающих им­ пульсов тока.

Таким образом, чем короче фронт или срез переключаю­ щих импульсов тока, тем меньше длительность помехи и боль­ ше ее амплитуда при данной разнице Вт — В г.

На практике используются различные способы ослабления помехи в зависимости от формы импульсов записи и считыва­ ния.

Если применять короткие переключающие импульсы с ма­

амплитуде. Тогда устройство ослабления помехи строится на принципе различия длительностей полезного сигнала и поме­ хи, т. е. представляет собой селектор по длительности. Если же запись и считывание информации происходят импульсами с пологими фронтами, то полезный сигнал и помеха различают­ ся в большей степени по амплитуде, чем по длительности. Тог­ да используются амплитудные селекторы.

На рис. 15.11 приведены простейшие варианты ФДЯ с се­ лекторами по амплитуде и длительности, а также временные диаграммы, поясняющие принципы селекции.

В схеме, приведенной на рис. 15.11, а, селекция по ампли­ туде происходит за счет последовательного диодного ограни­ чения снизу на уровне Ump > Uuом.макс (рис. 15.11,6). Огра­ ничитель помехи построить просто, так как для этой цели тре­

мени цепи выбрана такой, чтобы от полезного сигнала конден­ сатор заряжался почти до максимального значения э.д.с., в то

460

Xj

Рис. 15.11

461

нремя как от импульса помехи — только па некоторую часть от амплитуды помехи (рис. 15.11, г).

ся длительность полезного сигнала и уменьшается быстродей­ ствие ячейки (рис. 15.11,г). Поэтому рассмотренные способы применяются лишь в тех случаях, когда указанные недостат­ ки не имеют сущест­

венного значения.

го компенсирующего трансформатора, ли­ шенный недостатков

а)

рассмотренных способов. Ячейка с дополнительным двухобмо­ точным компенсирующим трансформатором и поясняющие принцип компенсации временные диаграммы показаны на рис. 15.12.

462

Оомоткіі считывании и выходные обмотки основного п компенсирующего (К) трансформаторов соединены после­

В то время, как с основного трансформатора считывается то «1», то «О», с компенсирующего трансформатора всегда считывается «О». Благодаря встречному включению выходных обмоток обоих трансформаторов результирующее напряжение па выходе ячейки при считывании «Ö» практически равно ну­ лю (рис. 15.12, б).

При считывании «1» с основного трансформатора из полез­ ного сигнала вычитается сигнал считывания «О» компенси­ рующего трансформатора. Максимум импульса считывания «О» с компенсирующего трансформатора всегда опережает максимум полезного сигнала (рис. 15.12, в). Поэтому амплиту­ да полезного сигнала не изменяется, а искажается лишь пе­ редний фронт импульса.

Рассмотренная схема не обеспечивает компенсации поме­ хи при записи «1». Однако этот недостаток может быть устра­ нен, если срез импульса записи «I» будет выбран достаточно большим по сравнению с фронтом импульсов считывания

(рис. 15.9, в).

3. Соединение ФДЯ друг с другом

Для построения на ФДЯ различного рода цифровых и ло­ гических устройств ячейки соединяются друг с другом. Наибо­

только одну последующую. Эта связь используется в регист­ рах сдвига и других схемах.

Импульсы считывания, которые называются также такто­ выми импульсами, подаются на ячейки в две серии со сдвигом на полпериода. Серия Ди/ — на все нечетные трансформато­

ры, серия іуи/г — на все четные (рис. 15.13,6). Две серии так­ товых импульсов необходимы для выполнения принципа вре­ менного разноса импульсов записи «1» и считывания в каж­ дой ячейке. Если до подачи тактовых импульсов сердечник Трі находится в состоянии «1», то с поступлением импульса А серии / иі/ (рис. 15.13,6) только на нечетные ячейки происхо­ дит перезапись «1» с первой на вторую ячейку. Импульс Б се­

463