книги из ГПНТБ / Миловзоров, В. П. Электромагнитные устройства автоматики учебник

Падение напряжения на дросселе состоит, строго говоря, из трех слагаемых:

U = WS~dT + Lo(5~di + R oö1'

где Lo0 — индуктивность рассеяния обмотки; RoG— ее активное сопротивление.

Допустим, что Lo6 = Ro6 « 0. Тогда кривую падения напряже­ ния на дросселе и (/) можно построить по точкам, которые определяют графическим дифференцированием кривой В (t) и умножением най­ денной кривой dBldt на число витков и сечение сердечника:

В случае импульса тока прямоугольной формы Н т — const рас­ четы упрощаются, а зависимость <3Д(t) представляет собой прямую линию, проведенную под углом arctg (Н т — #„) к оси времени с уче­ том масштабов по осям.

Расчет переходного процесса перемагничивания сердечника при питании его обмотки w от источника напряжения е (t) с внутренним сопротивлением (рис. 8.8, а) может быть сведен к рассмотренному случаю, если преобразовать источник напряжения в источник тока (рис. 8.8, б):

е(()

(8.48)

190

Динамическая характеристика Qn (В) рассматриваемого сердечника считается заданной. Выбрав ряд значений времени по кривой е (t) вычисляют ряд зна­ чений первого слагаемого левой части выражения (8.53) и в четвертом квадран­ те строят соответствующую кривую. Из этой кривой вычитают отрезки H0t, по­ лучается кривая левой части выражения (8.53), обозначенная на чертеже у (/). Увеличивая абсциссы динамической характеристики <2Д (В) на отрезки, опреде­ ляемые выражением (8.51), получим кривую, соответствующую правой части выражения (8.53) и обозначенную на чертеже у (В). По кривым у (I) и у (В) мож­ но легко построить зависимость В (1). На чертеже показано построение для опре­ деления Ві при некотором 1*.

Путем дифференцирования кривой В (і) можно по выражению (8.46) по­ строить кривую падения напряжения на обмотке сердечника и (t).

Графически легко определить и время полного перемагничивания т, не­ обходимое для изменения индукции от точки —Вг до точки + ß r (см. рис. 8.8, в). Из рис. 8.8, в видно, что при наличии сопротивления в цепи перемагничивающей обмотки возрастает время полного перемагничивания т. Физический смысл сла­ гаемого (8.51) тоже очевиден — это влияние сопротивления, которое шунтирует сердечник в схеме замещения (рис. 8.8, б) и потребляет часть энергии источника напряжения.

Проанализируем переходный процесс в импульсном трансформаторе, нагру­ женном на сопротивление R2 (рис. 8.9, а), при питании его первичной обмотки от

намагничивающий ток импульсного трансформатора.

19!

Первый зокон Кирхгофа для схемы (рис. 8.9, в) можно записать в виде

h “

Рис. 8.9. Переходный процесс в импульсном транс­ форматоре:

о —реальная схема; б —схема с заменой источника напря­ жения источником тока; в —схема замещения; г — графи­ ческие построения

Рассуждая, как в предыдущем случае*-для первого «латаемого правой части (8.55) получим выражение

для второго слагаемого правой части —

оо

и, учитывая, что

і'2==іШ = і( й ( E lV

2 Ri Rz \ Щ ) ’

для третьего слагаемого правой части —

192

Но так как ток 11) 2является намагничивающим для второго сердеч­ ника, то он пропорционален напряженности

Р и с . 8 . 1 0 , К р а с ч е т у э л е м е н т а р н ы х с х е м :

194

тем, что вследствие активного падения напряжения на сопротивлении

ходимое для перемагничивания одинаковых сердечников 1 и 2 за оди­

Из (8.71) видно, что из двух значений а, определяемых (8.69), большее значение соответствует меньшей н. с. Однако для предотвра­ щения так называемой обратной передачи информации (см. § 9.2) и условия вместимости обмоток в окне предпочитают меньшее зна­ чение а.

По (8.69)

а цепи связи

Ul—Пп и2

R

Интегрируя от 0 до т и переходя к импульсам поля и потокосцеп-

Найденная по закону полного тока н. с. первичной обмотки пере­ дающего сердечника

196

На рис. 8.10, г показано соединение сердечников в цепочку, когда сердечники соединены друг с другом отдельными цепями связи 1-2, 2-3 и т. д Перемагничивание сердечника 1 током /„ наводит в его швых э. д. с., под действием которой течет ток іХ 2, перемагничивающий вто­ рой сердечник. В процессе перемагничивания в его выходной обмотке наводится э. д. с., создающая ток і2і 3, перемагничивающий третий сердечник, и т. д.

Удовлетворительная работа такой цепочки может быть только при идеально прямоугольном импульсе тока /0 или при очень ограничен­ ном числе сердечников. В реальных случаях, когда импульс тока /0 имеет трапецеидальную или колоколообразную форму (рис. 8.10, д), передача информации связана со значительным уменьшением длитель­ ности передаваемых импульсов тока по мере продвижения их по цепоч­ ке. Это объясняется тем, что ток в цепи связи будет протекать лишь тогда, когда напряженность в передающем сердечнике достигнет

ипревысит пороговое значение Н0 (рис. 8.10, д).

Врезультате такого сокращения времени импульсов перемагни­ чивание сердечников, достаточно удаленных от начала цепочки, ста­ новится неполным, поэтому данный вид соединения в чистом виде, как правило, не применяют.

Однако используя диоды или транзисторы, удается ограничивать процесс перемагничивания только теми сердечниками, которые объе­ динены одной цепью связи, и предотвращать появление токов в цепях связи других сердечников. В таких магнитодиодных и магнитотран­ зисторных элементах обеспечивается устойчивое перемагничивание сердечников, образующих в цифровых устройствах достаточно длин­ ные разветвленные цепочки.

Г л а в а IX

МАГНИТОДИОДНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

ИОСНОВЫ ИХ РАСЧЕТА

§9.1. ДВА ОСНОВНЫХ ТИПА СХЕМ МАГНИТОДИОДНЫХ ЯЧЕЕК

Магнитодиодные и магнитотранзисторные элементы состоят, как правило, из нескольких магнитных сердечников, соединенных цепями связи. Под термином «ячейка» понимают элементарную часть элемента, состоящую из одного сердечника с относящимися к нему диодами, транзисторами и резисторами.

При работе элементов в вычислительной машине происходит пе­ редача сигналов (единиц и нулей) от одного сердечника к другому. Импульс поля передает воспринимающему сердечнику энергию, не­ обходимую для перемагничивания. Если импульс поля достаточен для полного перемагничивания воспринимающего сердечника, то в нем записывается единица, если нет — то сердечник остается в со-

197

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