Устройство для считывания информации из магнитного накопителя

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении цепей воспроизведения магнитных оперативных запоминающих устройств. Целью изобретения является повышение быстродействия устройства. Сущность изобретения заключаемся в том, что тины считывания информации накопителя подключены к генераюру 5 импульсов тока через ключи 3 выборки и дифференциальный окогыдаю цип каскад 4, охваченный отрицатечьиои обратной связью 6, что почнолнет Форсировать процесс нарастания нал яжения на входе усилителя 7 вогпроитведения. 2 ил.

СОЕЭ СОВЕТСНИХ

РЕСПЮЛИН (51)5 С 11 С 7/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Cb

Яч

4:ь

00 3

С0

Puz1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЭОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4 700088/24 (22) 02.06.89 (46) 07. 06.91. Вил. !. 21 (72) С.И. Байков, С. F.. Поздняков и 1!.!!.Чельдиев (53) 681. 327. 66 (088.8) (56) Вопросы радиоэлектроники. Серия

ЭВТ, 1977, вып.3 с. 36 — 45.

J.Aðð1. Phys. — March 1982, v. 53(3), р. 2762 — 2764. (54) УСТРО!!СТВО ДЛЯ СЧИТ!!ВЛН!!Я ИНФО! ИЛ!!!!И ИЗ 1!ЛГНИТНОГО НЛКО!Н!ТЕПЯ (57) Изобретение относите я к вычислительной технике и может бьггь исполь„„ЯО„„!654870 А 1.зовано при построении цепей воспроизведения магнитных оперативных запоминаю11пих устройств. Целью изобретения является повьпзение быстродействия устройстна. Суцность изобретения заключается в том, что иппн считывания инбориацнн накопителя подключены к генератору 5 импульсов тока через ключ и 3 выборки и дифференциальный токоэадаюгрш каскад 4, охваченный отрицательной обратной связью 6, что позволяет форсировать процесс нарастания напряжения на входе усилителя 7 воспроизведения. 2 ил.

1654870

5

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии ключи 3 и генератор 5 находятся в закрытом сосИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении цепей воспроизведения магнитных оперативных запоминающих устройств.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства считы I вания.

На фиг.1 изображена электрическая схема устройства считывания информации, подключенная к магнитному накопителю, на фиг.2 — временная диаграмма работы устройства.

Устройство (фиг.1) содержит инфор- 15 мационные шины 1 считывания„ адресную нину 2 выборкир ключи 3 выборки, дифференциальный токоэадающий каскад 4, генератор 5 импульсов тока, линейный фазоинвертирующий усилитель 6, усилитель 7 воспроизведения, резистор 8 фиксации напряжения, нагрузочный резистор 9, информационный вход 10 устройства считывания, выход 11 устройства, шину 12 опорного напряжения, первую шину 13 напряжения питания, вторую пину 14 напряжения питания и шину 15 нулевого чотенциала устройства.

Нинами 1 могут .служить, как и в

30 известнои устройстве> цепи. пермаллое- .. вых запоминающих элементов, омическое сопротивление которых зависит от записанной s них информации. Число шин .2 в накопителе равно числу запоминаюФ щих элементов в шине 1 (показана 35 ,только одна нина 2, так как этого до ствточно для объяснения принципа работы устройства) . В качестве ключей

3 могут быть использованы насыщенные транзисторные ключи. Дифференциальныи

" 40 токозадающий каскад 4 состоит из транзисторов 16 и 17 и резисторов 18 и 19. Подразумевается, что схема устройства рассчитана так, что при всех

4 разбросах ее параметров обеспечивается ненасыценный режим работы транзисторов 16 и 17. В качестве генератора

5 может быть использован ненасыщенныи . ключ на и-р-и транзисторе с общим эмиттером. В качестве усилителя 7 5 воспроизведения в устройстве используется усилитель, построенный на основе схеиы управляемого дифференцирования, подобный известному. тоянии, а паразитная емкость 20 (С„), .равная сумме паразитных емкостей ключей 3 и транзистора 16, полностью разряжена. В момент времени t z (фиг . 2) происходит открывание одного из ключей 3 и одновременное включение генератора 5, задающего прямоугольный импульс тока амплитудой I„a каскад 4.

Tom i» в нине 1 мгновенно нарастает до некоторого начального значения, близкого к Х /2. Дальнейшее нарастание тока i, до своего установившегося значения происходит постепенно по иере заряда емкости С„ через сопротивление шины 1 (К ), а также коллекторныи током iA транзистора 16. При этом напряжение йа входе 10 (U ) изменяетА ся по экспоненциальному закону от нуля до некоторого установившегося значат чения 0 ", определяемого разбросами величии R I „падения напряжения на ь> г" замкнутом ключе 3 (U ) и напряжения питания К» на шине 13, а также коэффициентом усиления цепи обратной связи К = К»К, где К» и К вЂ” коэффициенты усилейия каскада 4 и усилителя 6 соответственно. Одновременно напряжение в точке В изменяется от своего начального значения, определяемого нулевым разбалансом усилителя 6, до сг своего установившегося значения U

Скорость установления напряжений UA u

О» определяется постоянной времени цепи информационной шины 1 9 > = R C„„ уменьшенной вследствие действия отрицательной обратной связи в (К + 1) раз.

В момент времени С по нине 2 подается импульс тока i вызывающий увеличение за счет магниторезистивного эффекта сопротивления запоминающего элемента (33), расположенного в перекрестии выбранных шин 1 и 2, а следовательно, увеличение сопротивления выбранной нины 1 на величину 6К большую в случае единичной информации в 33 (5R ) и меньшую в случае нулевой информации (>>Кы). В результате этого

>>> напряжение UA установившееся на входе 10 после окончания переходного процесса (к моиенту окончания импульger са i ) становится меньше 0 на не>

> с"г 4 которую величину 6U которая соотA 1

>111! ветствует информационному сигналу 1 или "О". Однако считывание информации с входа 10 затруднительно, так как величина 5U черезвычайно мала изр за действия отрицательной обратной

16548 7 де t " о

3Э задержка импульса тока i2 относительно импульса тока длительность импульса тока 2 в адресной шине 2 .выборки, а

О Я.

Выражают минимально необходимую величину t через параметры схемы устройства. При этом для упрощения анализа исходят из следующих допущений: каскад 4 идеально симметричен и сбалансирован в исходном состоянии устройства (параметры транзисторов

16 и 17 идентичны, сопротивления резисторов 18 и 19 равны между собой, 5 связи. Поэтому считывание информационного сигнала осуществляется в устройстве с вьмода усилителя 6, напряжение на котором воераотает еа вели- чину ЬИ" = K ÜU" . Сигнал AU ь 2 5 поступает на вход усилитепя 7, в котором происходит устранение постояно сг ной составляющей Ь Uв, стробирование и амплитудная дйскриминация, в

l0 результате чего этот сигнал идентифицируется на выходе 11 устройства как сигнал "1" или "Оне

Наряду с увеличением сопротивления

R „импульс i< создает помеху на вхо15 де 10 в виде выброса напряжения за счет непоср едств ен ног о прохождения сигнала через паразитную емкость, всегда существующую между шинами 2 и 1. Амплитуда этого выброса в точке 0

В может в несколько десятков раз пре ЮГ высить величину 6 U" . Поэтому длив. тельность импульса i.2 должна быть выбрана достаточно большой., чтобы к моменту начала стробирования УВ

25 (фиг.2) выброс напряжения стал бы ст много меньше величины- Б . Исходя. в из этого реальная длительность им1 и пульса i2 должна быть не менее 5 » где <. = О, /(1 + 1).

В момент времени t происходит закрывание клича 3 и выключение генератора 5, одновременно прекращается импульс i . При этом ток i< падает до нуля, а емкость Сп разряжается через резистор 8. Устройство возвра- 35 щается к своему исходному состоянию.

Время выборки информации из накопителя, вычисленное без учета задержки на дешифрацию адреса и задержки

УВ, равно

0 6 а опорное напряжeíèå U равно начальному напряжению в точке В при закрытых ключах 3), токи, ответвляющиеся в базовые цепи 16 и 17 при открывании генератора 5, пренебрежимо малы; входное сопротивление усилителя 6 и сопротивление резистора 8 достаточно велики, поэтому их можно не учитывать при расчете постоянной времени

О, и пренебречь ответвляющимся в них током, усилитель 6, ключи 3 и генератор 5 являются безынерционными узлами устройства, работающими синхронно согласно временной диаграмме (фиг.2).

Анализ работы предлагаемой схемы (фиг.1) дает при перечисленных допущениях следующую формулу для процесса установления напряжения U в интервале времени t -t„:

K2U 4

U — ------ (1 о K+1

U,(t) уп е ), (2) Минимально необходимую величину задержки t>g определяют, исходя из условия, что изменение U > на интервале вр емени t — t согласно (2) долж1 2. но быть много. меньше разности сигна, ст лов напряжения Л 0 при считывании кодов "1" и "0", т,е. М 3" -ЬПЯ

Отношение сравниваемых сйгналов учитывается коэффициентом

Исходя из этого условия, получают: . p„„ и 2/04(1 - е ) — g J QRt0 г ы

Э Ю л О где ЬК = ЬК„, — Р,„, (< 1, а в качестве U используется ве4 личина, соответствующая наибольшему разбросу величин Е1, БК, I 7, Rw и дающая наибольшуи амплитуду изменения Ug в интервале времени где Б =Е -U — Т Н /2 к г ы напряжение,которое установилось бы в точке

А при Отсутствии обратной связи и зависящее от разбросов величин Е

1 к ° It- Ны (pac четное среднее значение Ц, должно быть равно нулю) . г 6548 0

В известном устроистве считывание происходит непосредственно с информационных шин, объединенных посередине, при этом каждая из шин коммутируется к шинам питания +Е через два ключа выборки. Переходный процесс установления напряжения на выходе накопителя (являющегося входом усилителя воспроизведения) имеет постоянную времени:

R

4 и

f где С„- сумма паразитных емкостей

15 всех информационных шин (С ) и ключей выборки (С кб) .

Для известного устройства получаА ют: сп = 5<,, - 1Ф, П (1- е ) 20 М-" " gI ЬК

t ! ц

f где U - максимальная амплитуда измеА пения напряжения на выходе накопителя, обусловленная разбросами величин F. Uk., Кш и приблизительно равная величине ) Уд в предлагаемом устройстве (при выборе Е

= Е,/2), 30

I — номинальная амплитуда тока ( х < в информационной шине, соответствующая величине

? /2 в предлагаемом устройГ стве.

Оценивают количественно время вы- 35 борки информации в обоих устройствах при одинаковой информационной емкости накопителя 16К бит (256 информационных шин по 64 запоминающих элемента), одинаковых параметрах информа- 40 ционных шин, приведенных в известном о устройстве (Г = 800 Ом 5Е, 6 R

Ш

0,06 Ом, С = 2 пФ), а также задавшись реальными значениями параметров устройств: Е = 5+0,25 В в иэвест- 45 ном и Е = 9, 5+ 0, 5 H в предлагаемом устройстве (I< = Тг/2 =- 11,2 мЛ), Цк = 0,5+0,1 В, Ск& = 0,5 Ф, К, = 2, Пользуясь приведенными соотноше- 50 ниями, для известного v(тройства Io луч ают л R

1 = (2560 ш + 2(ко ) " - 154 нс, 11д = 0,57 В t > = 1,5 мкс и — 2„3 мкс, а для предлагаемого устройства ь, = R„256С „6 = 102 нс, I U I

1,05 В, ь = 9,26 нс, t Э = 89,5 нс и t = 131 нс.

Таким образом, предлагаемое устройство считывания позволяет уменьшить время выборки более чем на порядок по сравнению с известным, Ь

Формула изобретения

Устройство для считывания информации иэ магнитного накопителя, содержащее усилитель воспроизведения, выход которого является выходом устройства, отличающее с я тем, что, с целью повышения быстродействия, устройство содержит дифференциальный токозадающий каскад, состоящий из первого и второго транзисторов и первого и второго резисторов, первые выводы которых соединены с эмиттерами соответствующих транзисторов, а база первого транзистора соединена с шиной опорного напряжения устройства, элемент нагрузки, выполненный в виде резистора, первый вывод которого соединен с коллектором второго транзистора дифференциального токоэадающего каскада, а второй — с первой шиной напряжения питания устройства, генератор импульсов тока, первый вывод которого соединен с вторыми выводами резисторов дифференциального токоэадающего каскада, а второй вывод— с второй шиной напряжения питания устройства, линейный усилитель, вход которого соединен с коллектором первого транзистора дифференциального токозадающего каскада и является информационным входом устройства, а выход — с базой второго транзистора дифференциального токозадающего каскада и входом усилителя воспроизведения, элемент фиксации напряжения, выполненный в ниде резистора, первый вывод которого соединен с коллектором первого транзистора дифференциального токозадающего каскада, а второй — с шиной нулевого потенциала устройства.

L2

Фиг. 2

Составитель А.Дерюгин г

Редактор И.Дербак Техред Л.Олийнык Корректор Л.Патай

Заказ 1954 Тираж 349 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101