Файл: Миловзоров, В. П. Электромагнитные устройства автоматики учебник.pdf

стоянии нуля. Энергия в магнитодиодных ячейках может быть пере­ дана двояко: или во время интенсивного перемагничивания передаю- ,

(рис. 9.1, а) является источник тока, который выдает однополярные импульсы прямоугольной формы, называемые тактовыми импуль­ сами*. Тактовые импульсы, проходя по тактовым обмоткам или шинам, периодически «опрашивают» сердечники, создавая напряженность —

Нт (см. рис. 8.1.).

Рис. 9.1. Схемы мапиполиодных ячеек:

до — Вт, наводя в выходной обмотке швых э. д. с. Эта э. д. с. через диод в цепи связи двух магнитодиодных ячеек подается к входной обмотке шях второго сердечника и создает с ее помощью напряженность + Нт, под действием которой второй сердечник перемагничивается от — Вг до + Вт и запоминает переданную единицу.

При подаче тактового импульса во второй сердечник эта единица

будет передана дальше.

Если же в первом сердечнике был записан нуль, то под действием тактового импульса в выходной обмотке этого сердечника наведется небольшая э. д. с. помехи. Данная э. д. с. не в состоянии перемагни­ тить второй сердечник, и его индукция, пройдя путь от —Вг до точки а (см. рис. 8.1), останется после окончания импульса в точке Ь, близ­ кой к отрицательной остаточной индукции; во второй сердечник будет передан нуль.

Передача информации в д р о с с е л ь н о й с х е м е (рис. 9.1, б)

* Эти импульсы называют также сдвигающими, продвигающими или счи­ тывающими.

198

происходит иначе. В этой схеме источником энергии является источ-' ник напряжения с прямоугольной или даже с синусоидальной формой кривой. Положительные полупериоды играют роль опрашивающих, тактовых импульсов для нечетных сердечников, отрицательные — для четных.

Предположим, что в первом сердечнике записана единица. Под действием напряжения источника питания первый сердечник начнет перемагничиваться от + Вг до — Вт, создавая в обмотке о/вых э. д. с., уравновешивающую напряжение источника. Если параметры схемы выбраны правильно, то индукция достигнет значения — Вт в конце положительного полупериода источника и в цепи, состоящей из выход­ ной обмотки первого сердечника, диода и входной обмотки второго сердечника, в течение всего полупериода будет течь небольшой ток, близкий к пороговому. Работа первого сердечника в этих условиях практически близка к работе элементарной схемы рис. 5.1, а при от­ сутствии сигнала. Число витков входной обмотки второго сердечника всегда делают меньше числа витков выходной обмотки первого сердеч­ ника, поэтому напряженность второго сердечника будет меньше пороговой, и он останется в состоянии нуля.

Если же в первом сердечнике записан нуль, то работа схемы напо­ минает работу схемы рис. 5.1, а при максимальном сигнале. Небольшое изменение индукции (от — ВТдо — Вт) первого сердечника не в сос­ тоянии уравновесить напряжение питания, и оно почти полностью будет приложено к нагрузке, которой является входная обмотка второго сердечника. Под действием этого напряжения второй сердеч­ ник перемагнитится от — Вг до + Вт и к концу полупериода его индукция будет + Вп т. е. в сердечнике будет записана единица. В следующий отрицательный полупериод источника подобным образом произойдет опрос второго сердечника, и информация будет передана дальше. Таким образом, в отличие от трансформаторной схемы, где списывание единицы с передающего сердечника сопровождается за­ писью единицы в воспринимающий сердечник, в дроссельной схеме спи­

которое необходимо учитывать при составлении логических схем. Сравнивая описанные магнитодиодные ячейки, можно отметить

следующее. Ячейки трансформаторного типа наиболее просты, удобно сочленяются в сложные схемы и обладают большим быстродействием, благодаря чему их широко применяют для создания логических схем. Однако они требуют специальных источников тактовых импульсов со стабильным значением тока, что ограничивает их применение.

Главное преимущество дроссельных ячеек заключается в наиболее удобном источнике питания — переменном напряжении; причем форма кривой не имеет существенного значения и может быть синусоидаль­ ной. Однако для обеспечения надежной работы сложных логических схем требуется введение дополнительных развязок. Тем не менее из­ вестны вычислительные машины, выполненные полностью на основе дроссельных ячеек. Чаще дроссельные ячейки применяют в качестве переключательных.

199

В п е р е к л ю ч а т е л ь н о й с х е м е (рис. 9.1, е) импульс тока 1 направляется в нагрузку RHl или R H2 в зависимости от сопротивле­ ния, которое оказывают этому импульсу выходные обмотки щвых1 и £овых2. Е сли импульсу / предшествовал сигнал А, записывающий в сердечник 1 единицу, а в сердечник 2 нуль, то под действием импульса / сердечник 1 будет перемагничиваться от + Втдо — Вт, а его об­ мотка шЕых1 — обладать высоким сопротивлением. Сердечник 2, пере­ магничиваясь под действием импульса / от — Вг до — Вт, не окажет существенного сопротивления этому импульсу. В результате почти весь ток / потечет по цепи с наименьшим сопротивлением через щВЫХ2 в нагрузку RnZ. Если же импульсу тока / предшествовал сиг­ нал В, который записывает единицу в сердечник 2 и нуль в сердечник /, то сердечники меняются ролями, и большая часть тока / потечет через

о>иыхі в нагрузку /?и1.

§ 9.2. ВИДЫ МАГНИТОДИОДНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ТРАНСФОРМАТОРНОГО ТИПА

При анализе схем магнитодиодных ячеек в § 9.1 не отмечалось, что при изменении индукции сердечника э. д. с. наводится во всех обмотках, помещенных на сердечнике, что может быть причиной как прямой, так и обратной ложной передачи информации по цепям связи.

Можно сформулировать следующие условия, которые должны выполняться для правильной и четкой работы магнитных сердечников

вэлементах цифровых машин:

1)предотвращение прямой ложной передачи информации, возни­

кающей за счет э. д. с. в выходной обмотке во время перемагничивания сердечника от — ВТдо Вт при записи единицы входной обмоткой; 2) предотвращение обратной ложной передачи информации, воз­ никающей за счет э. д. с. во входной обмотке во время перемагничива­

ния сердечника от + Вг до — Вт при считывании единицы, 3) разнесение во времени процессов записи и считывания информа­

ции, так как при одновременном действии напряженностей — Нт и -f- Нт сердечник остается в безразличном состоянии;

4) обеспечение устойчивой передачи информации при последова­ тельном соединении элементов: подавление э. д. с. помехи при считы­ вании нулей и создание токов в цепях связи, гарантирующих незату­ хающую передачу единиц.

Рассмотрим, как выполняются первые три.условия в распространен­ ных трансформаторных схемах.

Наиболее просто эти условия выполняются в т р е х т а к т н о й схеме (рис. 9.2, а). Исходное состояние всех трех сердечников схемы соответствует точке — ВТ. Тактовые импульсы /,, / 2, / 3, создавая отрицательные напряженности — Нт, не изменяют исходного состоя­ ния. Во время записи единицы в сердечник 1 импульсом, приходящим во входную обмотку этого сердечника, его индукция меняется «вверх» от — ВТ до + Вт, и в выходной обмотке сердечника 1 наводится э. д. с., которая может создать прямую ложную передачу информации,

200

Для ее предотвращения в цепи связи между сердечниками 1 и 2 вклю­ чен диод Д 1)2 , который запирается указанной э. д. с., и ток в цепи связи 1—2 не протекает. Такую же роль играет диод Д2,3 в цепи связи между сердечниками 2 и 3 во время передачи информации от сердечни­ ка 1 к сердечнику 2.

Передача информации от сердечника / к сердечнику 2 происходит при подаче в момент времени t xтактового импульса І ѵ Под действием импульса І г индукция сердечника 2 меняется «вниз» от -f- Вг до — Вт,

Рис. 9.2. Различные виды трансформаторных схем магнитодиодных эле-> ментов:

а — трехтактная; б, в, г — двухтактные; д — однотактная

и в выходной обмотке наводится э. д. с. обратной полярности, для ко­ торой диод Д 1)2 будет открыт. Ток, протекающий по цепи связи 1—2, создает в сердечнике 2 напряженность, достаточную для записи в нем

единицы.

В момент времени t 2 подается второй тактовый импульс / 2, под действием которого информация передается из сердечника 2 в сердеч­ ник 3. Однако при перемагничивании сердечника 2 «вниз» в его вход­ ной обмотке находится э. д. с. такой полярности, что диод Д 1)2 для нее оказывается открытым, и по цепи связи 1—2 будет протекать ток, который создает положительную напряженность в выходной обмотке

201

сердечника 1. Чтобы не произошло ложной записи единицы в сердеч­ ник 1 под действием этой напряженности, в тактовую шину сердечни­ ка 1 подается запрещающий импульс тока (заштрихован на рис. 9.2, а), который создает отрицательную напряженность, компенсирующую действие тока в цепи связи. Эта напряженность удерживает сердеч­ ник 1 в состоянии — Вп и обратной ложной передачи информации не происходит.

Аналогичным образом осуществляется передача информации с сер­ дечника 2 в сердечник 3 и затем на выход трехтактного трансформа­ торного элемента. За счет диодов в цепях связи и подачи запрещающих импульсов в трехтактной схеме полностью отсутствуют при правиль­ но подобранных параметрах как прямая, так и обратная ложные пе­ редачи информации.

Допустим, что через цепочку из трансформаторных элементов (та­ кую схему часто называют регистром сдвига) должен пройти какойлибо двоичный код, т. е. последовательность единиц и нулей, которая без искажений должна быть'•передана следующему логическому эле­ менту. Было рассмотрено прохождение сигнала 1 от входа до выхода элемента. Новый сигнал (1 или 0), соответствующий следующему раз­ ряду двоичного числа, может быть подан на вход элемента лишь в мо­ мент времени t3, так как в момент времени tx и t 2сердечник 1 находится под действием сильных отрицательных напряженностей. Таким обра­ зом, для выполнения третьего условия трехтактная схема должна состоять из трех магнитодиодных ячеек на каждый разряд двоичного кода, и для ее работы генератор (источник энергии) должен обеспечи­ вать систему из трех тактовых импульсов, синхронизированных относи­ тельно друг друга. При работе машины в момент времени іх опраши­ ваются все первые сердечники группы магнитных элементов машин, в момент 12 — все вторые сердечники, в момент t3 — все третьи. Не­ достатком трехтактной схемы является сложность системы питания с тремя синхронизированными последовательностями импульсов.

Замена запрещающего импульса диодами, шунтирующими цепь связи при обратной ложной передаче информации, позволяет сокра­ тить число сердечников до двух на каждый разряд двоичного кода и перейти от трехтактного питания к д в у х т а к т н о м у (рис. 9.2, б).

При записи единицы в сердечник / диод Д 1>2 будет заперт э. д. с., наводимой в выходной обмотке первой ячейки, и, так же как в трех­ тактной схеме, прямой ложной передачи информации не произойдет. В результате подачи тактового импульса І 1 информация передается в сердечник 2 за счет э. д. с., наводимой в выходной обмотке сердеч­ ника /, которая открывает диод Д ь а и через сопротивление R подается к входной обмотке сердечника 2, как в трехтактной схеме.

При считывании единицы с сердечника 2 тактовым импульсом / 2 сигнал поступает на выход элемента, но одновременно во входной обмотке сердечника 2 наводится э. д. с., которая может создать обрат­ ную ложную передачу информации.

Эта э. д. с. открывает шунтирующий диод Дш и замыкается на сопротивление R, величина которого ограничивает ток в этой цепи. Строго говоря, открытый диод Дш и сопротивление R образуют

202