книги из ГПНТБ / Миловзоров, В. П. Электромагнитные устройства автоматики учебник

перемагничивание координатного трансформатора за время записи <г3. На основании изложенного

Величина тока записи Iz3 в рассматриваемом варианте ЗУ должна быть строго ограниченной. Если принять импульс тока Iz3 прямо­ угольным, то разность между Iz3 и током / 3 в записывающей обмотке (см. рис. 11.2) не должна перемагнитить даже внутренние слои сердеч­ ника числовой линейки:

а их сумма должна быть достаточной для перемагничивания внешних слоев сердечника линейки:

должен превышать значения Нсл я dmv так как иначе он будет разру­ шать информацию в сердечниках других числовых линеек, сквозь которые проходит шина записи. Поэтому положим,что максимальное значение

Последнее означает, что соотношение между наружным и внутрен­ ним диаметрами сердечника числовой линейки должно удовлетворять условию 3 dBH^ d Hap, которое обычно выдерживается.

Определив по (11.18) Iz3max и из (11.16) с учетом (11.17) мини­ мальное допустимое значение тока

для того чтобы амплитуда этого импульса тока, отличного от прямо­ угольного, не нарушила условий (11.15) и (11.16).

В процессе выборки и записи изменения по абсолютной величине потоков координатного трансформатора и сердечников числовых ли­ неек практически одинаковы. Поэтому из (11.5) следует, что

260

обходима н. с. смещения, которую определяют по (11.14), где величины правой части известны.

после чего проверить условие неперемагничивания полувыбранного координатного трансформатора

ранное соотношение k между токами выборки и помехи. Для его сохра­ нения можно увеличить сопротивление R шины Z либо сделать перес­

в схему компенсирующие сердечники, как было рассмотрено в § 9.2. Форму кривой импульса напряжения в выходной обмотке можно оп­ ределить графоаналитическим способом, аналогичным рассмотренному

в § 8.6, если известны формы координатных импульсов тока.

261

262

Проверим условие неперемагничивания полувыбранного координатного

Сравнение расчетных данных с экспериментальными исследованиями [2.7J системы координатный трансформатор — числовая линейка показывает доста­

тающих токов на гЬ 10%.

§П.5. НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ МАТРИЧНЫХ МОЗУ

Сувеличением быстродействия электронных вычислительных ма­ шин потребовалось увеличение быстродействия и запоминающих уст­

ройств. С момента появления в начале 50-х годов МОЗУ на кольце­ вых ферритовых сердечниках их быстродействие увеличилось более, чем в 10 раз. Сократить время перемагничивания т можно было только путем увеличения напряженности Нт (см. рис. 8.4, б), а так как эта напряженность при использовании принципа совпадения токов не может превышать 2IIс (см. § 11.1), разрабатывались ферриты с боль­ шими значениями коэрцитивной силы. Однако перемагничнвание сердечников требовало при этом значительного увеличения токов и мощности, уменьшить значения которых можно было только за счет уменьшения размеров сердечников; их диаметр, например, сократил­ ся с 2—3 мм до 0,35—0,3 мм.

Прошивка таких сердечников тремя-четырьмя проводами не только во взаимно-перпендикулярных, но и в диагональном направлении очень трудоемка.

На основе компромиссного решения создано МОЗУ, получившее условное название 2,5D, которое станет ясным из дальнейшего 12.17].

Система типа 2,5D как и система типа 3D, работает по принципу совпадения токов, но в системе 2,5D при записи пуля не исполь­ зуется ток запрета, проходящий по специальной обмотке, как в систе­ ме 3D. Поэтому в системе 2,5D через сердечник проходит не 4, а 3 (или даже 2) провода, причем эти провода прошивают сердечники только в двух взаимно перпендикулярных направлениях, как в МОЗУ системы 2D, что упрощает процесс изготовления МОЗУ.

При неизменном числе т сердечников в матрице, каждую матрицу выполняют в виде явно выраженного прямоугольника, а количество матриц п по-прежнему равно количеству разрядов числа. На рис. 11.4, а показан набор матриц для 64 п-разрядпых чисел. В строке каждой матрицы содержится 4 сердечника, а в столбце — 16.

Горизонтальные адресные шины соединяют последовательно у всех матриц. Для одноименных вертикальных адресных шин такие соединения не делают.

263

Обращение к МОЗУ осуществляется импульсами тока, посылаемыми

вп шин Х і и шину Y і, причем в каждой матрице оказывается по од­ ному выбранному сердечнику. Отличие от системы 3D заключается

втом, что при записи нуля в шину Хг соответствующей матрицы

импульс не подается (рис. 11.4, б).

Выходная обмотка прошивает сердечники матрицы вертикально, но имеет перекрестия в середине матрицы для компенсации помех от полувыбранных сердечников.

Рис. 11.4. Схема магнитного куба МОЗУ типа 2,5D в развернутом виде (а) и временные токовые диаграммы (б)

Однако система 2,5 D при одинаковой с системой 3D емкости тре­ бует большего числа проводов для обращения к сердечникам, состав­ ляющим магнитный куб. Поясним это.

Пусть в прямоугольнике матрицы X столбцов и Y строк, так что

Тогда общее число управляющих проводов для системы 2,5D

Продифференцировав (11.24) и приравняв нулю производную dFIdX, получим наименьшее число проводов

264

при оптимальном значении

Кривые К (п) при т — const приведены на рис. 11.5, а.

В 40 до 120 т 200 П

а)

Рис. И.5. Соотношения между количеством проводов, необ­ ходимых для обращения к сердечникам магнитного куба в си­ стемах МОЗУ:

а — между 2.5D и 3D; б — между 2,5D и 2D

Из (11.26) и (II .27) следует

Уопт= У п т = ] / — = пХ,

т. е. наименьшее число управляющих проводов при заданной емкости системы 2,5D получится в случае, когда число шин Y равно общему для всех іі матриц числу шин X. Значит, если все п матриц такого на­ копителя разложить на плоскости, их сердечники образуют квадрат,

меньше единицы и соответствует рис. 11.5, б.

265

Таким образом, система 2,5D по числу проводов, прошивающих сердечники магнитного куба, занимает промежуточное положение между системами 2D и 3D (чем и объясняется ее название) и в этом отношении уступает системе 3D. Однако благодаря своей технологич­ ности система 2,5D получает все большее распространение, особенно

вЗУ больших емкостей.

§П.6. МАТРИЧНАЯ СИСТЕМА ПАМЯТИ НА ФЕРРИТОВЫХ ПЛАСТИНАХ

Запоминающие устройства на ферритовых сердечниках обладают достаточным быстродействием, надежностью, емкостью и экономич­ ностью. Однако изготовление и сборка матриц из сердечников диа­ метром менее I мм связаны с серьезными технологическими затруд­ нениями.

Более технологичным является ЗУ на ф е р р и т о в ы х п л а ­ с т и н а х .

Рис. 11.6. ЗУ на ферритовых пластинах:

а — распределение поля в пластине; б — внешний вид пластины

Ферритовая пластина с отверстиями, расположенными в шахмат­ ном порядке, представляет собой плоскую матрицу (рис. 11.6). Через отверстия могут быть продеты проводники записи — считывания. Ток /, протекающий по проводнику, создает вокруг него поле с напря­

ствием этого поля в пластине будет перемагничена кольцевая зона радиусом Г], внутри которой напряженность выше коэрцитивной силы. Свойства данной кольцевой зоны во многом аналогичны свойствам кольцевых ферритовых сердечников. Однако остальная часть пла­ стины оказывает некоторое влияние на процесс перемагничивания.

206

Так, например, увеличение тока /, начиная с некоторого значения, почти не приводит к ускорению перемагничивания, как в кольцевых сердечниках. Это объясняется тем, что происходит расширение коль­ цевой зоны, на границе которой напряженность незначительно пре­ вышает коэрцитивную силу.

Увеличение тока может повлиять на участки пластины вокруг со­ седних отверстий. Установлено, что оптимальным является соотноше­

ритовых элементов памяти представ­ ляют интерес МОЗУ на монолитных слоистых пластинах из феррита стокопрово­

дящими шинами, проходящими внутри магнитного материала. Сетку проводни­ ков-шин получают следующим образом. На стеклянную подложку кладут трафа­ рет с прорезями, которые заполняют токопроводящей пастой из металлического порошка. После удаления трафарета на подложке остается требуемый рисунок проводников, например шин X, который покрывают тонким слоем ферритовой массы. Металлические частицы пасты после спекания феррита прочно закреп­ ляются на его поверхности. Подсушенную пластину снимают с подложки. Аналогично изготавливают и пластину с шинами У. Между полученными двумя пластинами вкладывают третью из чистого феррита, которая служит изолятором между шинами (рис. 11.7), пластины соединяются и спекаются, образуя слоистую систему. На пластине 2X2 см2 располагается 4096 перекрестий шин. Подобные пластины целесообразно использовать в МОЗУ типа 2D. В этом случае две соседние шины образуют обмотку Z, а перпендикулярные им шины выполняют роль проводов записи — считывания.

Преимуществом МОЗУ на ферритовых пластинах является их эко­ номичность, превышающая экономичность МОЗУ на ферритовых сер­ дечниках. Однако в МОЗУ на сердечниках возможны индивидуальный отбор и разбраковка сердечников, а на пластинах бракуется вся пластина.

§ 11.7. МЕТОД СЧИТЫВАНИЯ ПОПЕРЕЧНЫМ ПОЛЕМ. БЙАКС

Необходимость перезаписи информации, стираемой (разрушаемой) во время выборки из кольцевых сердечников, усложняет систему уп­ равления МОЗУ.

267

Возможно создание магнитных элементов, позволяющих произво­

Этот метод основан на анизотропии свойств ферромагнетиков с пря­ моугольной петлей гистерезиса и заключается в следующем. При отсут­ ствии напряженности внешнего магнитного поля вектор остаточной маг­ нитной индукции Вг направлен вдоль одной из трех осей легкого на­ магничивания кристаллов. Причем направление векторов + Вг или

—Вг зависит от направления последнего импульса напряженности, который записал соответственно 1 или 0.

Если затем приложить внешнее магнитное поле, перпендикулярное направлению остаточной индукции (квадратурное поле), то под дей­ ствием его напряженности Н к вектор индукции повернется на угол у, практически сохраняя абсолютное значение вследствие горизонталь­ ности насыщенного участка петли гистерезиса. Поворот вектора индук­ ции соответствует переориентации домёнов в направлении поперечного поля. С окончанием импульса поперечного поля домёны приобретают прежнюю ориентацию, если напряженность Н к была не слишком ве­ лика, и вектор индукции возвращается в начальное положение. Зна­ чит, информация не стирается.

Одним из таких элементов является б й а к с (от слова двухосевой). Биакс, предназначенный для работы в запоминающих устройствах, представляет собой параллелепипед из феррита с двумя квадратными отверстиями, оси которых взаимно перпендикулярны (рис. 11.8, а). Через верхнее отверстие проходят обмотка-шина записи аузап и вы­ ходная шина шпых, через нижнее — обмотка квадратурного поля wK, которая используется и при записи, и при считывании информации.

268

Процессы записи и считывания в биаксе можно представить сле­ дующим образом.

Для записи в обмотки wsan и wKподаются импульсы тока; причем в обмотку wsau положительный или отрицательный в зависимости от необходимости записать 1 или 0, а в обмотку wK в любом случае подается импульс одного и того же знака. Величина импульсов такова, что может довести материал до насыщения. В результате после оконча­ ния импульсов магнитный поток части магнитопровода, заключенной

нижнего магнитопроводов, он связан с потоком верхней части биакса Фаап и нижней части Фк выражением

Ф ? = Ф !ап + Ф ! ,

в котором при равенстве потоков Фзап и Фк

Фзап = Ф к= Ф Ж 2 .

На векторной диаграмме рис. 11.8, в записи 1 соответствует услов­

тока того же направления, что и при записи. Под действием этого им­ пульса поток нижней части биакса увеличивается на ЛФСЧ. При этом результирующий поток Фг, являющийся потоком насыщения, не может увеличиться по абсолютной величине и вектор этого потока лишь пере­ мещается из положений 1 или 0 на угол у в направлении потока АФСЧ, занимая положение Г или 0'. Это приводит к перераспределению потоков в перемычке: поток нижней части биакса увеличивается на ДФСЧ, а верхней части — уменьшается на АФ0 или АФі в зависимости от того, какое число было записано в биаксе. Как видно из векторной диаграммы, изменения потоков АФ0 и АФХодинаковы по величине, но различны по направлению. Следовательно, в выходной обмотке биакса эти изменения потоков наведут э. д. с., одинаковые по величине, но различные по знаку. Последнее особенно ценно, так как позволяет отличить сигнал 1 от сигнала 0 не по уровню выходной э. д. с., а по ее направлению, так же как, например, в МОЗУ с линейным выбором.

После окончания действия импульса считывания начальное рас­ пределение потоков в перемычке, а также в верхней и нижней частях биакса почти полностью восстанавливается. Этот процесс аналогичен процессу аккомодации в полувыбранных сердечниках матричных МОЗУ с переходом рабочих точек из состояний 1 и 0 в состояния 1 и 0р (см. § 11.3), Таким образом, обеспечивается считывание информации без стирания, а значит, отпадает необходимость в перезаписи, что обус­ ловливает уменьшение времени обращения ЗУ и упрощение схемы.

К преимуществам биакса относятся малые размеры, возможность

работы при высоких скоростях, высокая надежность и небольшая стоимость.

269