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

Элементы типа биакс могут быть выполнены в виде слоистых фер­ ритовых пластин (см. рис. 11.7), если средний слой феррита сделать достаточно толстым, с тем чтобы он выполнял роль перемычки между взаимно перпендикулярными проводниками-шинами.

Характеристики ферритовых пластин и биаксов, выпускаемых отечественной промышленностью, приведены в [2.19].

Другие магнитные элементы с выборкой информации без разруше­ ния рассмотрены в гл. XII.

Г л а в а XII

МАГНИТНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ НА РАЗВЕТВЛЕННЫХ СЕРДЕЧНИКАХ, ТОНКИХ ПЛЕНКАХ И МОНОКРИСТАЛЛАХ

§ 12.1. ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕМАГНИЧИВАНИЯ РАЗВЕТВЛЕННЫХ СЕРДЕЧНИКОВ

Разветвленные сердечники (PC) в отличие от кольцевых имеют несколько возможных контуров замыкания магнитного потока. Это позволяет выполнять на них как простые, так и сложные логические операции без применения полупроводниковых приборов, а также соз­ давать МОЗУ без разрушения информации при считывании.

Если пренебречь полями рассеяния и считать петлю гистерезиса ферромагнитного материала идеально прямоугольной, то анализ ра­ боты PC упрощается и может быть проведен с использованием зако­ нов Кирхгофа для магнитных цепей.

PC различных форм (например, рис. 12.1—12.3) можно свести к конечному числу стержней, соединенных узлами. При этом, вопервых, в силу непрерывности магнитного потока для узла, в котором сходится п стержней, по первому закону Кирхгофа имеем

д и ,

т. е. алгебраическая сумма потоков (или их приращений),приходящих к любому узлу и уходящих от него, равна нулю.

Во-вторых, по закону полного тока (по существу представляющему аналогию второго закона Кирхгофа в магнитных цепях) для любого замкнутого контура, состоящего из т стержней, справедливо соот­ ношение

тр

<7=1

по р обмоткам, охватывающим рассматриваемый маг­ нитный контур.

270

Эти законы позволяют сформулировать положения [2.20], кото­ рыми следует руководствоваться при анализе процессов перемагничивания PC.

1.В произвольном замкнутом контуре невозможно изменить на­ правление магнитного потока на противоположное, если один из уча­ стков контура уже доведен до насыщения в желаемом направлении перемагничивайия.

2.Максимальное изменение (приращение) потока в замкнутом контуре при его перемагничивании

А Ф ш а х - 2 Br Smia,

где smln — минимальная площадь поперечного сечения участков, со­ ставляющих контур, в котором направление магнитного потока меняется на противоположное.

3. Минимальное значение н. с., необходимое для полного перемагничивания контура,

авызывает лишь уменьшение времени перемагничивания.

5.При параллельном соединении стержней равного сечения пото­ ки в стержнях распределяются обратно пропорционально их длинам.

6.При перемагничивании одного из участков PC изменение на­ правления магнитного потока на противоположное происходит по замкнутому контуру, не имеющему нагруженных выходных обмоток, с наименьшей длиной.

§12.2. МЕТОДЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕС.САМИ ПЕРЕМАГНИЧИВАНИЯ РАЗВЕТВЛЕННЫХ СЕРДЕЧНИКОВ С МАГНИТНО-СВЯЗАННЫМИ

КОНТУРАМИ

У PC с магнитно-связанными контурами связь между выходными обмотками и входными (обмотками записи) осуществляется непосред­ ственно через общий магнитный поток.

Для управления процессами перемагничивания PC используют три метода: суммирования магнитных потоков, запрета перемагничивания и динамического смещения, а также из комбинации.

Метод суммирования магнитных потоков, являясь наиболее про­ стым, основан на положении перемагничивания по контуру с наимень­ шей длиной.

Пусть PC (рис. 12.1) имеет четное число вертикальных стержней, а сечение каждой из горизонтальных перемычек равно полусумме се­ чений стержней. Исходное состояние, показанное на рис. 12.1, а стрел­ ками, устанавливается обмоткой считывания wC4.

При подаче в такт записи в одну из входных обмоток тока, соответ­ ствующего единице какого-либо из сигналов А, В или С, перемагничи­ ваются соответствующий «входной» стержень (1, 2 или 3) и ближайший

271

«выходной» стержень 4. При подаче любых двух входных сигналов пе­ ремагнитятся стержни 4 и 5. При подаче же всех трех сигналов перемаг­ нитятся все три входных стержня и стержни 4, 5 и 6.

Втакт считывания сердечник возвращается в исходное состояние

ипри обратном перемагничивании стержней 4, 5, 6 в соответствующей выходной обмотке наводится э. д. с.

G помощью обмотки йУВЬІх4 рассматриваемого PC можно осущест­ вить схему сложения ИЛИ на три входа (Р = А + Л + С), так как в такт записи при подаче любого из входных сигналов (или их различ­

нется неперемагниченным и на выходе схемы появится э. д. с. от об­ мотки wBhlx 8. При одновременном поступлении сигналов А — 1 и В = 1 перемагнитятся стержни 4, 5 и 6 и, значит, в такт считывания на выходе сигнал будет отсутствовать, так как э. д. с. обмоток wBbI%5 и даВЬІХв вза­

имно компенсируются. При поступлении только сигнала Л = 1 (А = 0) перемагнитится лишь стержень 4 и выходного сигнала также не будет.

Преимуществом PG, работа которых основана на методе суммиро­ вания магнитных потоков, является некритичность к амплитуде вход­

ных токов, так как приращение магнитных потоков ограничивается сечением входных стержней.

Их недостаток заключается в необходимости одновременной подачи входных сигналов. В самом деле подача, например, сигнала в обмотку ®вх з после прекращения сигнала в wBX2, перемагнитившего стержня 2 и 4, приведет к перемагничиванию стержня 3 по кратчайшему контуру

через стержень 2, а не 5, так это требуется для правильной работы схемы.

Метод запрета перемаеничивания заключается в том, что строго фиксированное изменение магнитного потока осуществляется лишь по одному из возможных контуров, который однозначно определяется

комбинацией входных сигналов, запрещающей перемагничивание по другим контурам.

272

Такой метод, например, использован в PC типа «лесенка» с количе­ ством стержней N = 2п + 2, где п — число входных обмоток, и с се­ чением стержней, равным сечению горизонтальных перемычек.

На рис. 12.2 приведен PC на три входа. Исходное направление маг­ нитных потоков сердечника, показанное на рисунке, устанавливается подачей импульса тока в обмотки считывания wC4, размещенные во всех нечетных окнах. При подаче импульса тока в обмотку записи wgan, расположенную на первом стержне, фиксированное изменение магнит­ ного потока (т. е. изменение, определяемое произведением сечения первого стержня на индукцию 2ВТ) стремится замкнуться по крат­ чайшему контуру через стержень 2. Однако если при этом одновремен­ но с импульсом записи в обмотку ®вх1 подан сигнал А, стремящийся

Рис. 12.2S Разветвленный сердечник с запретом перемагничивания

удержать стержень 2 в исходном состоянии, то перемагничивание про­ изойдет через следующий четный (четвертый) стержень. Если же пода­ ны все три входных сигнала, перемагничивание через четные стержни со входными обмотками будет запрещено и оно осуществится через крайний правый (восьмой) стержень. В следующий за записью такт считывания в сердечнике установится прежнее исходное состояние, а в обмотках, охватывающих перемагничивающиеся стержни или пере­ мычки PG, наведутся э. д. с.

Схема И {Р — А • В ■С) реализуется -с помощью обмотки швых 4 операцию можно осуществить как при записи, так и при считывании.

Схема НЕ (Р = А • В) реализуется с помощью обмотки швых 2; опе­ рацию также можно осуществить и при записи, и при считывании.

Схема ИЛИ (Р = А + В + С) реализуется при последовательном соединении всех выходных обмоток; операция осуществляется лишь при считывании, так как только в этом случае амплитуда выходного сигнала будет одинакова для любого сочетания входных сигналов и рав­ на э. д. с. в одной из выходных обмоток.

Преимуществом элементов на PC лестничного типа является воз­ можность существенного уменьшения мощности входных сигналов, энергия которых не расходуется на перемагничивание материала (пе­ ремагничивание происходит за счег энергии обмоток записи и считыва­ ния), а недостатком—необходимость жесткой синхронизации импуль­

273

сов записи и входных импульсов, которые должны перекрывать во времени импульсы записи.

Метод динамического смещения заключается в создании для одногоиз контуров, имеющих одинаковую длину, более благоприятных усло­ вий для перемагничнвания за счет подмагничивания этого контура входным сигналом. На рис. 12.3 изображен простейший PC, на котором удобно проиллюстрировать этот метод.

Все ветви (1, 2, 3 и 4) расщепленных участков вертикальных стерж­ ней имеют одинаковые сечения, равные половине сечения нерасщеп-

подан входной импульс, то в зависимости от полярности этого импульса его и. с. будет действовать согласно с и. с. импульса записи в одной вет­ ви (например, 4) и встречно —в другой. Напряженность поля в каждой из ветвей определяется выражениями:

Определить необходимую величину входного сигнала при импульс­ ном перемагничивашш можно исходя из следующего. При заданном быстродействии элемента известно время записи тзап и напряженность, создаваемая обмоткой записи,

Чтобы ветвь 3 не смогла перемагнититься, напряженность в ней не должна превышать величины Н0, т. е.

Н. -ЯЕХ< Я 0,

274