Передающая ячейка

 

ОП

И С А Н И Е 254572 беюз Сымоких

Социалистичеоких

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Кл. 21а1, 37/64

Заявлено 22.VI I.1968 (¹ 1260717/18-24) с присоединением заявки №

Приорйтет

Опубликовано 17.Х.1969. Бюллетень № 32

Дата опубликования описания 13.I I I.1970

МПК G 1!с 19100

УД1(621.374.32(088.8) Комитет по делан каобретений н открытий при Соеете Министрое

СССР

Авторы изобретения

В. Г..Колосов и E. А. Строганова

Заявитель

Ленинградский политехнический институт им. М. И. Калинина

ПЕРЕДАЮЩАЯ ЯЧЕЙКА

Предлагаемое устройство относится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве элемента для проектирования арифметических и управляющих устройств цифровых вычислительных машин.

Для реализации различных логических функций в настоящее время широко используются известные ферритдиодные схемы распределения тока, в которых необходимо наличие диодов как нелинейных элементов связи для устранения токов в контуре при подготовке сердечников. В известных схемах диод, являющийся необходимой состав ной частью этих схем, уменьшает их надежность.

Кроме того, схемы, содержащие диоды, подвержены воздействию радиации, .в то время как магнитные элементы свободны от ее действия.

С другой стороны, известен целый ряд бездиодных (феррит-ферритовых) схем. Чаще всего это аналог ферритдиодной схемы того или иного типа, получаемый заменой диодов на магнитные сердечники (дроссели) с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ). Подобные схемы оказываются более надежными, чем, ферритдиодные, но обладают гораздо меньшим быстродействием.

Предложенная ячейка отличается тем, что в ней в.качестве дросселей используются магнитные сердечники с многовитковыми обмотками в цепи передачи информации с основных информационных сердечников на вспомогательные. Дроссельные магнитные сердечники содержат обмотки импульсного смещения, соединенные последовательно с цепями распределения тока после их объединения и включенные согласно с многовитковыми обмотками. Кроме того, предлагаемая ячейка отличается тем, что информационные сердечники

10 содержат дополнительные обмотки импульсно го смещения, включенные íà основных сердечниках последовательно с объединенными обмотками записи, а на вспомогательных в цепи передачи информации — последовательно с обмотками смещения дроссельных сердечников и в направлении, согласном с обмотками записи.

Такое выполнение ячейки позволяет повысить нагрузочную способность при неизмен2о ности оста IbHblx параметров или повысить быстродействие при заданной нагрузочно . способности.

На фнг. 1 изображена описываемая ячейка; на фиг. 2 — зависимость изменения пото25 ка в сердечнике при намагничивании его по пологой части от магнитодвижущей силы (м.д.с.); на фиг. 3 — распределитель, построенный на базе описываемой ячейки; на фиг. 4 — сдвигающий регистр, построенный на

30 базе описываемой ячейки.

254572

Схема (см. фиг. 1) содержит четыре группы 1 — 4 сердечников. Сердечники групп 1 и

2 являются информационными, сердечники групп 8 и 4 (дроссели) заменяют диоды.

В состав группы 1 входят основные сердечники 5, 6, 7,..., на которые записывается информация извне. Группу 2 образуют вспомогательные сердечники 8, 9, 10,..., которые получают информацию с основанных сердечников.

Сердечники 11, 12, 18,..., группы 8 заменяют диоды в цепях передачи информации с основных на вспомогательные сердечники, а сердечники 14, 15, 16,... группы 4 заменяют диоды в цепях передачи (сдвиг, регенерация и т. д.) информации с вспомогательных сердечников на основные. Распределяющие (многовигковые) обмотки 17, 18, 19,... основных сердечников соединены последовательно соответственно с многовитковыми обмотками

20, 21, 22,... сердечников группы 8. Последние соединены через активные сопротивления

23, 24, 25,... с обмотками записи 26, 27, 28,... вспомогательных сердечников. Обмотки записи 26, 27, 28, ... после объединения соединены с обмотками смещения 29, 30, 31,... сердечников 11, 12, 18,... и с .обмотками смещения 82, 83, 34,... вспомогательных сердечников 8, 9, 10,... и далее на выход 85. Распределяющие обмотки 17, 18, 19,... слева объединены и поданы на вход 86. Обмотки записи 87, 38, 89,... основных сердечников соединены со входами (соответственно) 40, 41, 42,... После объединения обмотки записи

37, 38, 39,... соединяются по ледовател: но с обмотками смещения 48, 44, 45,... сердечников 5, 6, 7,... и далее с выходом 46. Обмотки смещения 47, 48, 49,... сердечников 14, 15, 16,... соединены с объединением многовитковых обмоток 50, 51, 52,... Обмотки 50, 51, 52,... соответственно соединены с сопротивлениями 53, 54, 55, .... и с распределяющими обмотками 56, 57, 58,... вспомогательных сердеччиков 8, 9, 10, ... и далее на выходы

59, 60, 61,... Обмотка смещения 47 сердечника 14 соединена со входом 62. Обмотки подготовки 63, 64, 65, ... сердечников 5, б, 7,... с одной стороны соединены со входом бб, а с другой — с обмотками подготовки 67, 68, 69, ... сердечников 11, 12, 18... Последние соединены с обмотками подготовки 70, 71, 72,... сердечников 14, 15, 1б,... и далее с выходом 78. Обмотки подготовки сердечников 11, 12, 13... (обмотки 74, 75, 76...) последовательно соединены с обмотками подготовки 77, 78, 79,... сердечников 14, 15, 16,... и с обмогками подготовки 80, 81, 82, .... вспомогательных сердечников (вход и выход этой цепи — соответственно 88 и 84).

Передающая ячейка (см. фиг. 3) изображена в виде квадрата (цепь) 85, внешние выводы пронумерованы в соответствии с нумерацией внешних выводов передающей ячейки на фиг. 1. Внешняя нагрузка 86, на которую поступают последовательно распределенные во

Зо

65 времени импульсы с распределителя, изображена в виде квадрата.

В схеме двух разрядов сдвигающего регистра, созданного на базе передающей ячейки, передающие ячейки (см. фиг. 4) изображены в виде квадратов (нагрузки) 87 и 88.

Все связи между ними показаны на фиг. 4.

Здесь также внешние выводы пронумерованы B соответствии с нумерацией внешних выводов передающей ячейки на фиг. 1.

Работа предложенной ячейки происходит следующим образом.

Один цикл работы схемы фиг. 1 происходит за четыре такта.= Предварительно все сердечники должны быть установлены в исходное состояние. При этом один из основных сердечников должен находиться в состоянии «1» (условно «вверх»), а остальные сердечники этой группы — в состоянии «0» (условно

«вниз») . Все вспомогательные сердечники (группа 2) должны быть поставлены «вниз».

Дроссели обеих групп (3 и 4) ставятся

«вверх>.. Bc время работы схемы на нее последовательно поступают четыре тактовых им пульса.

Paoora схемы рассматривается при предположении, что сердечник 5 находится

«вверху», а остальные сердечники этой первой группы — «внизу». Импульс тока i< первого такта поступает на вход 86. В соответствии с подготовкой сердечников первой группы распределяющими обмотками 17, 18, 19,... этих сердечников почти весь ток Lg направляется по цепи 85 и далее после объединения на выход 35. Так как сердечник 11 предварительно установлен «вверх», то он током

i, (1 — чск в цепи 85, т. е. ток i за вычетом суммы ложных токов в непроводящих ветвях) намагничивается по пологой части и, следовательно, не представляет собой большого сс противления. Импульс тока i, стремится пер;магнигить «вверх>- сердечник 8 по обмотке за писн 26. 1<ак видно из фиг. 1, импульс тока первого такта по обмоткам смещения 32, 8"

84,... воздействуег на сердечники 8, 9, 10, так>ке в направлении установки их «вверх>

Однако амплитуда тока 1 и числа витков обмоток смещения 32, 33, 34, ... сердечника. второй группы выбираются таким образом, что одного действия только этой м. д. с. недо. статочно для перемагничивания сепдечников

8, 9, 10, ... «вверх». Из всех серпечников второй группы будет перемагничиваться «вверх» толь,<о сердечник 8, так как на него одновр; менно действует м. д. с. ЛГщ (где Фщ — число витков обмотки 26 сердечника 8) и м. д. с.

/ % 3» (где W — число витков обмотки смещения 82 сердечника 8). Совместного действия этик м.д. с. достаточно для полного перемагничивания сердечника 8 «вверх». Импульсное смещение по обмоткам 82, 88, 84,... позволяет уменьшить число витков обмоток подгоговки сердечников, на которые производится запись, что облегчает условия работы передающей цепи. Следует отметить, что

254572 для информационных сердечников целесообразно использовать сердечники с большой коэрцитивной силой Нс (1,3ВТ, 1,5ВТ, 2ВТ и т. д.). Петля гистерезиса таких (широких) сердечников имеет большой коэффициент квадратности (О,=H,р, где Н,р — напряженность трогания), поэтому полное перемагничивание сердечника при совпадении двух упомянутых м.д.с. и отсутствие «трогания» сердечника при наличии лишь первой из них могут быгь обеспечены при достаточно больших допусках на Tок iI (порядка 10 — 15 /о) и при достаточно большой величине первой м.д.с. по сравнению со второй (например, при равных, что дает возможность уменьшить нагрузку, вносимую в цепь передачи обмоткой подготовки информ ационных сердечников, вдвое).

Одновременно импульс тока 1, первого такта по обмоткам смещения 29, 80, 81, ... воздействует на сердечники 11, 12, 18, ..., стремясь намагнитить их «вверх». Введение такого смещения требует отдельного пояснения.

1(ак известно, зависимость изменения потока при намагничивании сердечника по пологой части ЛФ„„от м.д.с. намагничивания имеет нелинейный характер (см. фиг. 2). Вольтосекундная емкость, которую вносят обмотки дросселя (Лфпол.др) в передающую цепь в такт передачи, зависит от м.д.с., намагничивающей сердечник дросселя, и равна:

Л пол.др — ДФпол.др Wzp, где ЛФ,ол,др изменение потока сердечника дросселя при намагничивании его по пологой части (см. фиг. 2), Юдр — число витков многовитковых обмоток дросселя.

Реальная нагрузка, вносимая дросселями в передающую цепь при намагничивании дросселя по пологой части (Лф„,„ ), несколько пол.др меньше, так как из Лфпол.др вычитается потокосцепление обмотки дросселя (Лф„"„), находящейся в непроводящей ветви. Изменение потокосцепления Лф„„, зависит от величины ложного тока ll ответвляющегося в непроводящую ветвь. Обычно Лф„"„др весьма мало, так как мал ток 4". д = д,ь . — Лф" пол.др т пол ар пол.др

Для уменьшения значения Лф„„дрвводится импульсное смещение на сердечники дросселя (обмотки смещения 29, 80, 81, ... на сердечниках 11, 12, 18, ... и обмотки смещения 82, 88, 84, ... на .сердечниках 14. 15, 1б, ... м.д.с. смещения (iI В,р) выбирается таким образом, чтобы выйти на колесо характеристики (см. фиг. 2). При этом увеличивается значение ДЧ, пол.др так как увеличивается м.дс., намагничинающая дроссели в,передающей цепи в такт распределения (i> W„p +i< W,„), где

W, число витков обмоток смещения дросселя. Однако увеличивается и в значительно

1О

65 ббльшей степени величина Л „, поэтому пол.др разность (Al(„,.др — Лф„„, ) уменьша тся. При наличии смещения реальная нагрузка, равная

Лф„ „, <,„, —— ЛФ„ од др<,„> К,р значительно меньше, чем при отсутствии его. Так, для сердечников типа 0,25 BT (диаметром ЗХ2, 2Х1) измечение потока при отсутствии смещения

ЛФ„ „, — 0,02 мквб, а при наличии смещения — 0,005 ммвб. Числа витков обмоток смещения при заданном токе выбираются по кривым зависимости изменения потока при намагничивании сердечника по пологой части от м.д.с.

При протекании тока i, по цепи 85 происходит перемагничивание сердечника 8. При этом в обмотке 5б этого сердечника наводится электродвижущая сила э.д.с. такого знака (см. фиг. 1), что контурный ток, возникающий от этой э.д.с., с одной стороны, может разрушить информацию на сердечниках 9, 10, ..., а с другой стороны, тормозит перемагничивание сердечника 8. Для ограничения контурного тока служит сердечник 14, который перемагничивается этим током по крутому участку петли гистерезиса. Схема рассчитывается таким образом, чтобы все изменения потока в обмотке 5б пои перемагничивании сердечника 8 расходовались в обмотке 50 сердечника 14. В общем виде это может быть выражено следующим образом:

ЛФ Wð = ЛФдр W p где ЛФ, — изменение потока информационного сердечника при его полном перемагничивании, ЛФ,р — изменение потока дросселя при его полном перемагничивании, F р — число витков м ноговитковой обмотки информационных сердечников, ядр — число витков м ноговитковых о 6м оток дросселя.

Таким образом, после окончания импульса тока первого такта сердечник 5 остается в положении «вверх», остальные сердечники первой группы находятся в промежуточном состоянии, сердечники 11, 12, 18, ... и 15, 1б,... сохраняют положение «вверх», сердеч ник 14 будет в промежуточном состоянии.

Сердечник 8 находится в состоянии «вверх», а остальные сердечники этой группы сохпаняют положение «вниз».

Во втором такте импульсом тока ь (вход бб) производится установка «вниз» сердечни-ков группы 1 и установка «вверх» сердечника 14. Так как при этом по обмотке подготовки 70 происходит перемагничивание сердечника 14 по крутому участку петли, то в соответствующих контурах появляется ток, который стремится разрушить информацию на сердечниках 8, 9, 10, ... Во избежание этого необходимо ограничивать амплитудное значение тока 1» так, чтобы возникающий при перемагничивании сердечник 14 контурный ток

254572

55 создавал бы в обмотках 56, 57, 58, ... м.д.с. меньшую, чем.м.д.с. трогания этих сердечников. Скорость перемагничивания дросселя во время установки растет с ростом тока i>. Поскольку амплитуда этого тока ограничена сверху, существует некоторое минимальное время подготовки дросселя (длинный импульс). Это и определяет максимально допустимую рабочую частоту элемента. Новые элементы, введенные в передающую ячейку, позволяют сократить это время.

Одновременно импульсом тока ее по обмоткам подготовки 68, 64, 65,... производится установка «вниз» сердечников 5, б, 7,... и подготовка «вверх» сердечников 11, 12, 18,...

Последнее необходимо в связи с тем, что при установке «вниз» сердечников 5, б, 7,... во втором же такте могут возникать контурные токи, которые способны частично перемагнитить сердечники 11, 12, 18,...

Импульс тока i3 .третьего такта поступает на один нз входов 40, 41, 42,... и на вход 62.

Импульс, поступающий на вход 62, в соответствии с предыдущей подготовкой направляется по цепи (нагрузка) 86 и далее на выход 59.

Импульсом, поступающим на один из входов

40, 41, 42,..., производится перемагничивание одного из сердечников первой группы. При этом, так же как и во время действия импульса тока i, но теперь уже в цепи передачи первого такта, могут возникнуть контурные токи. Сердечники 11, 12, 18,, служат для ограничения этих токов и работают аналогично сердечникам 14, 15, .16,... В четвертом такте импульсом тока 4 (вход 88) производится установка сердечников 8, 9, 10,... и сердечников 11, 12, 18,... и 14, 15, 16,... Назначение и действие этих установок аналогичны действию соответствующих цепей во втором такте. На этом цикл работы схемы заканчивается.

Цикл работы схемы (см. фиг. 3) — четыре такта. В исходном состоянии все информационные сердечники, кроме сердечника 5 (см. фиг. 1), установлены «вниз», сердечник 5 установлен «вверх». Все дроссели ставятся в положение «вверх». Импульс первого такта поступает на вход 86 и распределяющими обмотками информационных сердечников направляется по цепи 85 и готовит «вверх» сердечник 8. Импульс второго тока поступает на вход бб и устанавливает «вниз» основные сердечники и «вверх» дросселя. В третьем такте импульс подается на вход 62. Распределяющими обмотками .вспомогательных сердечников он направляется на выход 59 и через нагрузку на вход 41 схемы, в. результате чего производится подготовка «вверх» сердечника б.- В четвертом также (вход 88) производится установка вспомогательных сердечников и дросселей. Следующий цикл работы схемы приводит к тому, что выход ной импульс появляется на выходе 60, и соответственно поступает на другой вход нагрузки 88, а затем на вход 42, и что приводит к подготовке следующего сердечника 7 первой группы и т. д. Таким образом за п циклов работы выходные импульсы будут последовательно появляться на выходах 59, 60, 61,...

На фиг. 4 изображено два разряда m-рнчного сдвигающего регистра. Предварительно все информационные сердечники обоих разрядов устанавливаются в исходное состояние.

При этом один из сердечников основной (в данном случае 1) группы находится в положении «вверх», а остальные фиксируются в состояние «вниз». Все дроссели должны быть установлены «вверх». В первом такте (вход

86) в соответствии с предварительной записью происходит передача информации с основных сердечников на вспомогательные..

Цепи второго и четвертого тактов работают аналогично тому, как это было описано выше. В третьем такте импульс поступает на один из входов 40, 41, 42,... первого разряда и далее на выход 46 (запись нового числа).

С выхода 46 импульс поступает на вход 62 и в соответствии с подготовкой вспомогательных сердечников осуществляет сдвиг информации из первого разряда во второй.

Предмет изобретения

1. Передающая ячейка на схемах с распределением тока, содержащих информационные основные и вспомогательные сердечники, связанные с помощью дросселей и резисторов и имеющие обмотки записи, распределения и подготовки, отличающаяся тем, что, с целью повышения нагрузочной способности и быстродействия, в ней в качестве дросселей применены магнитные сердечники с многозигко. выми обмотками в цепи передачи информации с основных информационных сердечников на вспомогательные, причем дроссельные магнитные сердечники содержат обмотки импульсного смещения, соединенные последовательно с цепями распределения тока после их объединения и включенные согласно с многовитковыми обмотками.

2. Ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что информационные сердечники содержат дополнительные обмотки импульсного смещения, включенные на основных сердечниках последовательно с объединенными обмотками записи, а на вспомогательных в цепи передачи информации — последовательно с обмотками смещения дроссельных сердечников и в направлении, согласном с обмотками записи.

254572

4 иг 3

P/ã ц

Составитель И. И. Горелова

Редактор Е. В. Семанова Техред Т. П. Курилко Корректор Л. С. Колабин

Заказ 4}0/5 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Типография, пр. Сапунова, 2