книги из ГПНТБ / Каган Б.М. Цифровые вычислительные машины и системы учеб. пособие

полностью переключает сердечник. Запрещающие им­ пульсы имеют такую полярность, что они предотвраща­ ют переключение сердечника и стремятся ввести его в более глубокое насыщение. Выбранным оказывается тот сердечник, через который не проходит ни одной воз­ бужденной запрещающей линии. Поэтому импульс уста­ новки переключает его в противоположное состояние намагничивания. Эта фаза работы дешифратора назы­ вается селектирующей.

Импульс возврата, имеющий такую же амплитуду и полярность, что и запрещающие импульсы, возвращает

шину запоминающего массива. После импульса возврата все сердечники опять находятся в одинакешом исходном состоянии намагничивания.

Описанный матричный дешифратор обладает эконо­ мичной и простой схемой прошивки проводами управле­ ния. Однако он предъявляет довольно высокие требова­ ния к прямоугольное™ петли гистерезиса сердечника.

При больших отклонениях формы петли гистерезиса от прямоугольной в таком коммутаторе возникают зна­ чительные сигналы помех на невыбранных линиях.

При необходимости построения адресных коммутато­ ров с низким уровнем помех часто в сочетании с другими элементами используют диоды. Распространенным типом адресного коммутатора является управляемый транзи­ сторами диодно-трансформаторный переключатель. Та­ кие переключатели используются в ОЗУ как с двумерной организацией, так и со структурами 2,5D и 3D. Для се­ лекции шин по двум осям применяют два переключате­ ля: соответственно по оси У и по оси У.

Адресный коммутатор на 2г входов и 21 выходов уп­ равляет токами чтения и записи, имеющими противопо­ ложную полярность. Так, коммутатор, изображенный на рис. 4-23, имеет 64 выходные селектирующие шины, и, следовательно, і—6. Переключатель имеет две группы возбудителей А и В, состоящих каждая из восьми воз­ будителей тока чтения и восьми возбудителей тока запи­ си. С помощью схем И возбудители группы А выбира­ ются триггерами Т0, Ти Т2 адресного регистра, а возбу­ дители группы В — триггерами Т3, Г4, Т5. Правильным считается такое обращение, при котором номера откры-

290

I

вающихся возбудителей совпадают с номерами, установ­ ленными в адресном регистре на соответствующих триг­ герах.

При возбуждении одного трансформатора из группы А и одного из группы В при чтении (Чтение А і, Чтение В і) или записи (Запись А і, Запись Ві) открываются дио­ ды в шине с запоминающими элементами, общей для групп шин обоих трансформаторов. По этой шине про­

стоинством, что на всех выбранных выходах с помощью одного генератора устанавливаются токи одинаковой амплитуды независимо от нагрузки. Кроме того, этот коммутатор позволяет получить низкий уровень шумов.

Применение магнитных элементов в коммутаторах по ряду причин нежелательно. Они ограничивают быстро­ действие коммутаторов, ухудшают режим работы тран­ зисторов, так как представляют собой индуктивную на­ грузку. В некоторых случаях создание магнитных деши­ фраторов связано с определенными технологическими трудностями, вызванными необходимостью выполнения специальных видов намотки.

Появление в последнее время транзисторов со значи­ тельно улучшенными характеристиками (повышенное напряжение коллектора и большой коэффициент усиле­ ния) позволяет в ряде случаев отказаться от магнитно­ транзисторных и магнитно-транзисторно-диодных комму­ таторов для ОЗУ и заменить их чисто транзисторно-ди­ одными коммутаторами.

Рассмотрим схему адресного коммутатора с исполь­ зованием только р-п-р транзисторов и диодов (рис. 4-24). Коммутатор имеет две группы возбудителей. Группа возбудителей Тъ ..., Тп и Пъ ..., Пт создает в выбранной линии [одной из (пт) ] ток нужной полярно­ сти, например, ток чтения. Другая группа возбудителей

.... Д п и Д \ , ..., Д'п , В и ..., Вт введены в схему с целью уве­

личения допустимого обратного напряжения, приклады­ ваемого к базам соответствующих транзисторов. Это необходимо потому, что высокочастотные германиевые транзисторы имеют допустимую величину обратного на­

292

пряжения эмиттерно-базового диода около 2—3 в. Дио­ ды Б\, ..., Бпт выполняют логическую функцию ИЛИ и развязывают выходы коммутатора при записи.

Диоды А ь . . Атп выполняют логическую функцию ИЛИ и развязывают выходы коммутатора при чтении, а также служат для увеличения допустимой величины об­ ратного напряжения эмиттерно-базовых диодов транзи­ сторов, к эмиттерам которых они присоединены.

Элементы Д, Т, R образуют генератор тока. Нормаль­ но, при отсутствии возбуждения входов коммутатора ток

Рис. 4-24. Принципиальная схема адресного коммутатора на транзисторах и диодах.

от генератора течет из источника напряжения - ft/ через сопротивление R, транзистор Т и диод Д в источник —U\.

Рассматриваемый коммутатор имеет пт выходов при пА~т входах. Входами коммутатора являются базы тран­ зисторов групп п и т . Напряжение питания — Ü выбира­ ют в соответствии с допустимым напряжением коллекто­ ра и требуемым падением напряжения в выбранной ли­ нии с сердечниками. Напряжение —Uі устанавливают несколько большим суммы падений напряжений на от­ крытом диоде Д и транзисторе Т. Резистор R и напряже­ ние -ft/ выбирают в соответствии с характеристиками возбуждения сердечников памяти. Нормально на базы

293

всех транзисторов поданы нулевые потенциалы с помо­ щью возбудителей, схема которых изображена на рис. 4-25. При этом все входные транзисторы заперты, так как их эмиттеры имеют более отрицательные потен­ циалы, чем базы. Отрицательный потенциал на эмитте­

например 1л, током чтения, необходимо на базу Пі по­ дать импульс с амплитудой, несколько меньшей —U, для того, чтобы триод П 1, работающий в режиме эмиттерного повторителя, не ввести в насыщение и не тратить затем

Рис. 4-25. Возбудитель адресного дешифратора.

дополнительного времени на вывод его из насыщенного состояния. При этом на базу Т\ следует подать отрица­ тельный импульс с амплитудой, несколько превосходя­

крылся. Это приведет к тому, что ток от транзистора Т потечет в выбранную линию по цепи Ди Ть 1л, А и Пі и далее в источник напряжения —U. Падение напряжения на триоде Ті позволяет перекрывать возможный разброс падений напряжений на линиях. Правильный выбор на­ пряжения — U и- амплитуды импульса, подаваемого на базу П 1, позволяет свести к минимуму потери мощности и достичь большей надежности возбуждения.

294

Возбуждение линии 1л током записи производится аналогично. Ток в этом случае течет из коллектора Т по цепи Вѵ /71 ,БѴ 1л, Д и Т\ в источник напряжения —U.

Подобным же способом может быть выбрана любая из пт линий как при чтении, так и при записи.

Поскольку в схеме коммутатора один и тот же гене­ ратор тока используется как при чтении, так и при запи­ си, то амплитуды импульсов обеих полярностей одинако­ вы. В случае, если амплитуды импульсов чтения и запи­ си должны быть различными, то шину, соединяющую аноды диодов Ви ..., Вт, необходимо отключить от ши­ ны, соединяющей аноды Д и ..., Д п, и к каждой шине при­ соединить свои генераторы тока.

При необходимости повысить к. п. д. дешифратора и при сравнительно невысоких требованиях к поддержа­ нию равенства токов в выбираемых линиях генератор тока на элементах Д, Т и R может быть заменен рези­ стором Ru изображенным на рис. 4-24 пунктиром. Ток в выбранных линиях при этом будет определяться вели­ чиной амплитуды импульса, подаваемого на базы трио­

жет быть сделана очень малой, все же введение резисто­ ра Ri дает значительное снижение потерь мощности, так как через него будет протекать импульсный ток. Быстро-’ действие рассмотренного дешифратора ограничивается лишь частотными свойствами примененных транзисторов

идиодов.

ВОЗУ на магнитных элементах типа 2,5 D для выпол­ нения операции записи и считывания требуется иметь

практически одинаковые схемы для коммутации обеих управляющих линий. Этим требованиям удовлетворяют описанные схемы адресных коммутаторов. В ОЗУ со структурами 2D и 3D для каждого разряда хранимых чисел должен быть отдельный усилитель, возбуждающий при операции записи соответствующую обмотку, общую для всех элементов данного разряда. В ОЗУ типа 3D усилитель разрядной записи должен вырабатывать од­ нополярные токовые импульсы.

Для ОЗУ типа 2D в зависимости от использования од­ ного или двух сердечников на разряд усилитель должен вырабатывать соответственно одноили двухполярные импульсы.

295

Разрядные усилители записи

Разрядный усилитель записи предназначен для фор­ мирования импульсов тока с высокой крутизной фронта, необходимой для обеспечения требуемого быстродейст­ вия ОЗУ на магнитных сердечниках. Так как обмотка разрядной записи таких ОЗУ имеет большую индуктив­ ность, то для повышения быстродействия приходится применять различные форсирующие средства. Кроме то-

Рис. 4-26. Разрядный усилитель записи од­ нополярного тока.

го, при записи необходимо поддерживать постоянной ам­ плитуду тока. Для удовлетворения этим двум требовани­ ям оконечный мощный каскад усилителя должен рабо­ тать в импульсном режиме насыщения—отсечки. Обычно транзисторы, в особенности германиевые, имеют боль­ шое время выхода из режима насыщения. Поэтому при­ нимают специальные меры для форсированного включе­ ния и выключения мощных транзисторов.

На рис. 4-26 представлена одна из схем усилителя записи с форсированным выключением выходного мощ­ ного транзистора, управляющего однополярным током в

296

разрядной обмотке записи (обмотке запрета). Схема ра­ ботает при подаче на вход отрицательного импульса на­ пряжения. Для форсированного выключения мощного триода применен инвертор, выполненный на транзисторе 7Y На вход его подается положительный импульс, явля­ ющийся инверсией входного импульса. Инвертор вклю­ чается после окончания этого импульса, обеспечивая форсированное выключение мощного транзистора Т2. Так как выходной транзистор работает в режиме насыщения, ток в обмотке запрета практически определяется сопро­ тивлением резистора в коллекторе Т2 и внутренним со­ противлением обмотки при данном напряжении питания. Усилители с аналогичными схемами могут быть исполь­ зованы также и в качестве возбудителей адресных ком­ мутаторов.

Усилители записи, вырабатывающие двухполярные импульсы тока, имеют более сложные схемы. Они состо­ ят из двух однополярных возбудителей, работающих на одну нагрузку. Объединение однополярных возбудителей в двухполярный обычно достигается с помощью много­ обмоточных трансформаторов и диодов развязки по схе­ мам, подобным тем, которые используются в адресных коммутаторах.

Усилители считывания

Усилитель считывания воспринимает входные сигна­ лы с обмоток считывания, устраняет импульсные поме­ хи, формирует сигнал, усиливает и подает его на вход регистра числа ЗУ.

Схемы усилителей считывания тесно связаны с общей организацией памяти. Для ОЗУ типов 2,5D, 3D и 20 с однополярным считыванием усилитель должен разли­ чать сигналы по амплитуде, а для ОЗУ типа 2D с двух­ полярным считыванием — по полярности сигнала. Кроме того, для ОЗУ типов 2,5D и 3D полезные сигналы при од­ ной и той же информации, которую они несут, могут быть в зависимости от адреса либо положительными, либо от­ рицательными. Поэтому усилитель должен воспринимать обе полярности сигнала, а на выходе вырабатывать оди­ наковые по форме импульсы определенной полярности.

Работа усилителя считывания значительно осложня­ ется, если в ОЗУ обмотка считывания совмещена с одной из управляющих обмоток. Обычно встречаются два слу­ чая совмещения. Один вид совмещения применяется в

297

памяти со структурами 2D и 3D, где разрядная обмотка записи при операции чтения выполняет роль обмотки считывания. Совмещение другого вида характерно для ОЗУ со структурой 2,5D, где одна из обмоток при чтении не только возбуждает запоминающий элемент, но и вос­ принимает считанный с него сигнал. При таких совмеще­ ниях ОЗУ типов 2D и 2,5D превращаются в двухпровод­ ные, а ОЗУ со структурой 3D — в трехпроводную.

Для памяти с отдельной считывающей обмоткой при необходимости выделения сигналов по количественному признаку усилитель считывания выполняют дифферен­ циальным. Два его входа присоединяются к двум концам обмотки считывания. На усилитель при этом воздейству­ ют два вида помех: синфазные и дифференциальные. Синфазная помеха, т. е. помеха, величина и полярность которой на обоих входах усилителя одинакова, вызыва­ ется индуктивной связью между обмотками при протека­ нии токов записи. Дифференциальную помеху, имеющую на разных входах одинаковую величину, но противопо­ ложную полярность, создают полностью выбранные сер­ дечники, которые не переключаются, так как уже нахо­ дятся в состоянии 0, а также полувыбранные сердечники. При расщеплении обмотки считывания на секции и про­ кладке ее таким образом, что половину сердечников она пронизывает в одном направлении, а другую половину— в противоположном, дифференциальные помехи частич­ но компенсируются. Тем не менее обычно отношение сигнал/помеха в обмотке считывания невелико.

Усилитель считывания должен подавлять дифферен­ циальные сигналы, имеющие величину ниже некоторого фиксированного порогового уровня. Обычно для каждого конкретного ЗУ имеется свой оптимальный пороговый уровень, зависящий от размера сердечников. Необходи­ мо, чтобы в усилителе этот уровень можно было регули­ ровать. Усилитель должен подавлять синфазные помехи с амплитудой в несколько вольт и в то же время должен оставаться достаточно чувствительным для обнаружения малых полезных дифференциальных сигналов любой по­ лярности. Поэтому дифференциальный входной каскад усилителя считывания обычно работает в линейном ре­ жиме при смещении, достаточном для поддержания ра­ бочей точки транзисторов на активном участке характе­ ристики даже при наличии синфазной помехи напряже­ нием в несколько вольт (см. § 4-3).

298

Влияние помех на усилитель считывания снижается также с помощью временной селекции, осуществляемой стробированием собственно усилительного каскада или каскада формирования.

На рис. 4-27 приведена схема усилителя считывания, на вход которого могут быть поданы сигналы с двух сек-

S xoâ г

Рис. 4-27. Принципиальная схема усилителя считывания запоминаю щего устройства.

ций расщепленной обмотки считывания. На входе име­ ются два трансформатора Тр\ и Тр2, к первичным обмот­ кам которых присоединяются обмотки считывания. Вто­ ричные обмотки присоединены к входам дифференциаль­ ных усилителей, которые имеют трансформаторные вы­ ходы (трансформаторы Тр3 и ТрА). Рабочие точки диф­ ференциальных усилителей устанавливаются с помощью резисторов 7?із—R 16. Отрицательная обратная связь осу­ ществляется через резисторы Rg—R ]2. Выпрямленные с помощью диодов Д 2—Дь сигналы подаются на вход эмиттерного повторителя Т5, к которому присоединен также стробирующий каскад. Амплитудная дискримина­ ция осуществляется с помощью стабилитронов Д 6— Д э , открытых в прямом направлении, и регулируется сопро­ тивлением.

299