Ферритовый логический элемент
Союз Советских
Социалистических
Республик
36/18 (42.07(088.8) Комитет по делам иаооретениК н открытий при Совете Министров
СССР ата опубл
Авторы изобретения
В. А. Морозов, T. H. Соколов и Д. В. Шапот
Особое конструкторское бюро при Ленинградском политехническом институте им. М. И. Калинина
Заявитель
ФЕРРИТОВЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ
Известны ферритовые логические элементы, содержащие в качестве контурного элемента связи сердечники с прямоугольной петлей гистеризиса, с тактовыми, управляющими, выходными и дроссельными обмотками, а также обмоткой подготовки.
Предложенный элемент отличается тем, что содержит два ключевых низкокоэрцитивных ферритовых сердечника, контурные обмотки которых включены встречно по отношению друг к другу, и одну или несколько пар высококоэрцитивных информационных сердечников. Выходные обмотки каждого из сердечников, принадлежащих одной паре, включены встречно по отношению друг к другу, причем через оба ключевых сердечника и все информационные сердечники проходит тактовая шина.
На фиг. 1 и 2 изображены ферритовые логические элементы. Распределение импульсов питающих токов во времени показано на фиг. 3, на которой индексами т1, 1„тз обозначены тактовые точки первой, второй и третьей фазы соответственно, а индексом L4 — ток подготовки. Сдвигающий регистр на ферритовых логических элементах приведен на фиг. 4.
На фиг. 5 показан один из возможных вариантов включения входных обмоток элемента в пояснение к таблице 1.
Ферритовьш логический элемент состоит из информационных сердечников с широкой прямоугольной петлей гистерезиса, которые выполняют логические операции, и из дрос5 сельных сердечников с узкой прямоугольной петлей гистерезиса, которые выполняют роль ключей. Через все сердечники элемента проходит общая тактовая шина, по которой протекает тактовый ток (фиг. 1, 2); через дроссели проходит шина тока подготовки; временные диаграммы тока подготовки и трех тактов представлены на фиг. 3. Как правило, элемент содержит 2 или 4 информационных сердечника. В случае же необходимости выполнения на одном элементе сложных логических операций может быть построен элемент с шестью или даже восемью информационными сердечниками. Информационные сердечники имеют входную (управляющую)
20 обмотку и выходную обмотку. Выходные обмотки информационных сердечников включены встречно, благодаря чему осуществляется компенсация помех, появляющихся из-за недостаточной прямоугольности петли гистере25 зиса информационных сердечников. Логические операции в элементе осуществляются на принципе вычитания э.д.с. (электродвизкущей силы), возникающей на выходных обмотках элемента при протекании через такЗО товую шину тактового тока.
208347
На схеме элемента, изображенного на фиг.
1, видно, что при считывании из сердечника
1 на обмотке 2 развивается э.д.с. положительной полярности, а при считывании из сердечника 8 на обмогке 4 развивается э.д.с. отрицательной полярности. Если же на входы 5, 6 информационных сердечников 1, 8 сигналы не поступают, на выходе 7 элемента э.д.с. не наблюдается. Таким образом, в логических элементах сигналы могут быть представлены положительным импульсом, отрицательным импульсом и «нуль»-импульсом нулевой амплитуды. Контурные обмотки 8 и 9 дроссельных сердечников 10 и 11 включены встречно, что обеспечивает симметричную ра ооту ключа при прохождении через элемент положительного и отрицательного сигнала.
На фиг. 2 показан логический элемент, содержащий две пары информационных сердечников (сердечники 1, 2, 8 и 4). 20
Рассмотрим работу ферритового логического элемента на примере сдвигающего регистра (фиг. 4). Рабочий цикл (фаза) разделяется на два этапа: 1) считывание и запись; 2) подготовка. Пусть все сердечники, 25 кроме сердечника 1, находятся в состоянии
«О», т. е. протекание тактового тока и ток» подготовки по соответствующим шинам питания в направлении, указанном стрелками на этих шинах, не вызывает перемагничивания этих сердечников. С приходом тактового импульса в цепи 2, 8 происходит считывание из сердечника 1, в контуре связи 4 протекает ток, в сердечнике 5 производится запись. Сердечники 6, 7, 8 и 9 перемагничи- З5 ваются по частному циклу. Дроссели (сердечники) 7 и 8 заблокированы тактовым током. Сердечник 7 находится под воздействием суммы тактовых и контурных ампер-витков, сердечник 8 находится под воздействием 40 разности TBI(TQBbIx и контурных ампер-витков, которая должна быть положительной.
Одновременно с записью в сердечник 5 на его выходной обмотке 10 возникает размагничивающий ток, когорый протекает в конту- 45 ре связи 11. Контурный ток производит запись в сердечник 12, обладающий узкой прямоугольной петлей гистерезиса, благодаря чему ток в контуре связи ограничивается. В сердечники 9 и 18 запись не производится, so так как они обладают широкой петлей гистерезиса. Сердечники 14 и 15 перемагничиваются по частному циклу. По окончании считывания «1» из сердечника 1 сердечники 5 и 12 устанавливаются в состоянии «1». 55
При считывании «1» из сердечника 1 возникает ток в контуре связи 16. Контурный ток производит запись только в сердечник 17 с узкой петлей гистерезиса, что предотвраща.ет обратное движение информации. 60
По окончании считывания в дроссели приходит импульс тока подготовки, протекающии по цепи 18, 19, который перемагничивает сердечники 12 и 17, возвращая их в исходное состояние. На обмотке 20 сердечника 12 возникает э.д.с., вызывающая ток в контуре 11.
Этот ток не должен производить запись в сердечник 9 и не должен производить стирание «1» с сердечника 5. Последние два требования обеспечиваются выбором широкой петли гистерезиса информационных сердечk. .èêîâ и выбором малой амплитуды тока подготовки. Поскольку при подготовке ток в контуре 11 пе перемагничивает ни один из серде:ников, поток дросселя 12 рассеивается на
-,êòèâíîì сопротивлении контура связи. Длительность перемагничивания дросселя при прочих равных условиях определяется сопротивлением контура связи. В качестве сопротивления в контуре связи используется активное сопротивление обмоток, выполне IHblx медным проводом, поэтому на фигурах сопротивление не, изображено.
Аналогично происходит подготовка дросселя 17. По окончании импульса тока подготовки все дроссели установлены в состояние
«О», а сердечник 5 остается в состоянии «1».
С приходом тактового импульса в цепь 21, 22 единица считывается с сердечника 10 и записывается в сердечник 14. Одновременно производится запись в дроссель 8, что предотвращает обратное движение информации.
Затем производится подготовка псремагниченных дросселей, после чего схема снова готова к считыванию. Так положительный сигнал передается по регистру от элемента к элементу.
Аналогично производится передача отрицательного сигнала по регистру. При этом, если производится считывание из сердечника 6, то запись происходит в сердечники 9 и 15. Обратному движению информации препятствует дроссель 28. Затем производится подготовка дросселей 28 и 15 и последующее считывание сигнала, который мы считаем отрицательным с сердечника 9.
Из рассмотрения работы ферритового логического элемента видно, что на выходе элемента могут быть сигналы положительной и отрицательной полярности. Чувствительносгь к полярности сигнала на выходе элемента определяется направлением входной обмотки.
Дроссели в качестве контурных элементов связи не препятствуют работе одного элемента EI3 несколько (разветвление информации) . Причем разветвление может выполняться как по положительному, так и по отрицательному сигналу.
Ферритовые логические элементы могут реализовать следующие существенно различные (с точки зрения процессов в контуре связи) операции:
1. Операция «передачи» (была описана выше) .
2. Операция «запрета» на вычитания э.д.с.
Если сердечники 1 и 8 элемента, изображенного на фиг. 1, перед считыванием находились в состоянии «1», то в результате счи208347
Таблица 1
Состояние выхода
Состояние входов
1/3 2/4
5/6
+
+
0
+
+
+
О
4Ъ2 T тывания выходной сигнал будет отсутствовать.
3. Операция «ИЛИ» выполняется на элементе, изображенном на фиг. 2. Если перед считыванием сердечники 1 или 2 (8 или 4) находились в состоянии «1», то в результате считывания на выходе появится положительный (отрицательный) сигнал.
Как правило, любой логический элемент реализует комбинацию этих логических операций. Многообразие этих комбинаций значительно возрастает, когда входные и выходные сигналы различаются не только по амплитуде («О» и «1»), но и по знаку «+» и
« — ». Например, работа элемента, изображенного на фиг. 5, описывается таблицей 1.
Предмет изобретения
Ферритовый логический элемент, содержащий в качестве контурного элемента связи
10 сердечники с прямоугольной петлей гистерезиса, с тактовыми, управляющими, выходными и дроссельными обмотками, а также оомоткой подготовки, отличающийся тем, что, с целью полного устранения обратного движе15 ния информации и получения трех устойчивых состояний логического элемента, он содержит два ключевых низкокоэрцитивных ферритовых сердечника, контурные обмотки которых включены встречно по отношению
20 друг к другу, и одну или несколько пар высококоэрцитивных информационных сердечников, выходные обмотки каждого из сердечников, принадлежащих одной паре, включены встречно по отношению друг к другу, при25 чем через оба ключевых сердечника и все информационные сердечники проходит тактовая шина.
208347 (l
Т
) Р /2. 4"
1г и
Л 17
Фиг. 5
Составитель Б. Тимохин
Редактор Е, Хаскелис Техред А. А. Камышникова Корректоры: А. А. Березуева и Л. В. Наделяева
Заказ 190/7 Тираж 530 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Центр, пр. Серова, д. 4
Типография, пр. Сапунова, 2
11
cz 1
1 !
1, 1 (! 1
lç
1 1
1
1
1! ) 1 3
1
