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

Легко получить уравнение петли гистерезиса в аналитическом виде. Например, для переменного поля h, действующего под углом ß к оси Л

(рис. 12.8, а),

Подставляя (12.12) в (12.6), получим уравнение петли гистерезиса

впараметрической форме:

Ф= cos (у— а);

(12.13)

Поясним применение метода касательных при анализе поведения магнитного элемента для одного частного случая, когда внешнее маг­ нитное поле h неизменно по направлению (например, ß = 30°) и ме­ няется по величине (рис. 12.9, а). На рис. 12.9, б построена кривая относительного потока ф1( охватываемого обмоткой wlt нормаль Nt которой расположена вдоль оси Л (рис. 12.9, г). Так как для этой об­ мотки 7 = 0, выражения (12.13) принимают вид:

Пусть вначале внешнее поле отсутствует и вектор намагниченности

правлению внешнего поля (касательные 2 и 3). При достаточно боль­

сторону (касательные 8 и 9). Когда внешнее поле становится большим, чем поле в точке С, устойчивым состояниям равновесия согласно ука­ занному ранее правилу будут соответствовать касательные, проведен­ ные к ветви астроиды, расположенной в четвертом квадранте. Это озна­ чает, что вектор J скачком поворачивается из положения 9 в положе­ ние 10, а на петле гистерезиса появляется вертикальный участок. Дальнейший рост поля приближает направление вектора J к направ­ лению поля (касательные 11 и 12).

Явления, сопровождающие снижение поля до нуля, протекают аналогично, и при h = 0 направление J совпадает с направлением оси Л при а = 180° (положение 15), а относительный поток ф = — 1.

Л07

АО/

Иную форму принимает кривая намагничивания для обмотки w.z (рис. 12.9, г), для которой у = 90°, при внешнем поле, направленном вдоль осп Т. В этом случае уравнения (12.13) принимают вид

и кривая намагничивания, т. е. зависимость величины относитель­ ного потока ф2 от относительной величины напряженности внешнего поля h, соответствует рис. 12.9, е. Безгистерезисный характер этой кривой намагничивания с резким изломом при h — Н/Нк = 1 поз­ воляет легко измерить напряженность Нк тонких пленок.

G помощью касательных к астроиде можно проанализировать ра­ боту однодомённого элемента в условиях одновременного действия постоянного и переменного внешних полей, произвольно направленных

Рис. 12.10. Теоретические петли гистерезиса тонких пленок при одновременном действии постоянного и переменного внешних магнитных полей:

а а с т р о и д а ; б — /г—= 0 ,4 ; в — / і - = 0,5

в плоскости пленки. На рис. 12.10 показаны петли гистерезиса при различных значениях постоянного поля, направленного вдоль оси трудного намагничивания. Петли получены с помощью касательных, проведенных из точек прямой, отстоящей от оси Л на величину отно­

= 0 петля имеет вид, приведенный на рис. 12.9, в. По мере возраста­ ния /г_ петля сужается (рис. 12.10, б и е), что можно использовать при создании чувствительных элементов на базе тонких пленок.

Такова картина вращения вектора намагниченности тонкопленоч­ ного элемента в случае, если вся площадь его представляет собой один

домен.

Описанное теоретически перемагничивание, которое основывается на предположении, что перемагничивание происходит только за счет когерентного вращения вектора намагниченности, подтверждается эк­ спериментально, но, как отмечалось ранее, наблюдается лишь в доста­ точно сильных полях.

Импульсные характеристики 1/т —f{Hm) тонкопленочных элеменгоп имеют такой же вид, как характеристики ферритовых и микронных сердечников (рис. 12.12). Следует отметить, что время перемагничнвания одного и того же образца уменьшается в несколько раз при дейст­ вии поперечного постоянного магнитного поля, т. е. поля, направлен­ ного, как на рис. 12.10; напряженность этого поля у каждой из кривых выражена в относительных величинах

а перемагничивающее поле является продольным, т. е. действует вдоль оси Л.

Следовательно, для повышения быстродействия запоминающих и логических элементов на тонких пленках необходим такой режим работы, при котором отсутствовали бы процессы смещения границ доменов. Поэтому одной из задач технологии изготовления магнитных пленок является создание таких условий, при которых процессы доменообразования были бы затруднены и перемагничивание происхо­ дило бы только за счет вращения вектора намагниченности.

§ 12.6 ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА НА ТОНКИХ МАГНИТНЫХ ПЛЕНКАХ

- Матричные ЗУ на тонких пленках могут быть выполнены по тому же принципу, что и на кольцевых сердечниках, но свойства пленок дают большие возможности для их построения.

В пленочном ЗУ, построенном по принципу совпадения токов, оба адресных поля hx и hY могут быть направлены вдоль оси легкого на­ магничивания Л. При этом каждое из полей должно быть меньше, чем поле, вызывающее смещение границ (рис. 12.13, а). Перемагничивание под действием суммы полей hx + hY происходит главным образом за счет смещения доменных границ, поэтому ЗУ не обладает большим бы­ стродействием. Его преимуществом является высокая степень прямо­ угольное™ петли гистерезиса ( рис. 12.9, е), а это значит, что требова­ ния к идеальности характеристик отдельных пленок (пятен) не очень жесткие.

Повысить быстродействие ЗУ можно, направив векторы адресных «полуполей» hx и hY под углом к оси Л, как на рис. 12.13, б. Угол нужно выбрать так, чтобы вектор суммы hx + hY попадал в область когерентного вращения.

В ЗУ типа 2D, в котором пленки выполняют роль сердечников чис­ ловой линейки, поле шины типа Z может быть направлено вдоль оси трудного намагничивания Т (рис. 12.13, ß). Импульс тока этой обмотки wT отклоняет вектор намагниченности на угол а я» 90° (рис. 12.14). При спадании этого импульса вектор намагниченности может повер­ нуться в одно из положений вдоль оси легкого намагничивания — а —