Постоянное стремление повысить надежность электронных вычислительных машин привело к использованию в них магнитных элементов. В настоящее время уже накоплен известный опыт построения устройств переработки и хранения дискретной информации на бесконтактных магнитных элементах. Однако нелинейность характеристик этих элементов и полупроводниковых приборов, работающих совместно, существенно осложняет проектирование устройств технической кибернетики, выполненных на магнитных элементах. Материал, посвященный вопросам расчета и проектирования магнитных элементов, разрознен и порой противоречив. Методы расчета непрерывно совершенствуются.
Задачей настоящего пособия является систематизация материала по проектированию и расчету магнитных элементов вычислительных машин. Все изложение ведется на основе современных представлений ферромагнетизма. Приводятся примеры расчета отдельных элементов и устройств.
Во введении проводится сравнительный анализ элементов, применяемых в вычислительной технике. Большое внимание уделено основным характеристикам ферромагнитных материалов и даны рекомендации по их выбору. Подробно рассмотрены вопросы работы сердечника с прямоугольной петлей гистерезиса в различных режимах. Проводится анализ и излагается методика проектирования феррит-диодных и феррит-транзисторных элементов. Основное внимание уделено системе феррит-транзисторных элементов, получивших наибольшее распространение в специализированных устройствах переработки дискретной информации. Дается описание магнитных элементов промышленного изготовления.
В последних главах изложена разработанная автором методика проектирования магнитных накопителей на элементах с ППГ. На примере разветвленной магнитной системы оперативной памяти типа Z показывается целесообразность применения универсальных вычислительных машин для расчета и проектирования оптимальных вариантов магнитных элементов и устройств.
__ 9
Основным требованием, предъявляемым ко всем проектируемым устройствам, является обеспечение надежной работы при заданных технических условиях.
Приводится систематический перечень литературы. При составлении пособия были использованы работы Института точной механики и вычислительной техники АН СССР, Московского ордена Ленина энергетического института, Ленинград-. ского электротехнического института им. В. И. Ульянова (Ленина), Государственного союзного технологического бюро по проектированию счетных машин (г. Ленинград) и ряда других организаций.
В работе использован опыт преподавания курса магнитных элементов и устройств вычислительных машин в Ленинградском электротехническом институте им. В. И. Ульянова (Ленина).
Данное учебное пособие предназначено для студентов специальности «Математические и счетно-решающие приборы и устройства», а также может быть рекомендовано студентам других специальностей, связанных с вопросами радиоэлектроники, автоматики и телемеханики. Книга будет полезна широкому кругу инженеров, работающих в области приборостроения^ автоматики и вычислительной техники и занимающихся вопросами переработки дискретной информации.
В работе учтены критические замечания и пожелания, полученные автором на учебное пособие, по проектированию магнитных элементов и устройств вычислительных машин, изданное в 1964 г. в ЛЭТИ им. В. И. Ульянова (Ленина).
Автор приносит глубокую благодарность сотрудникам кафедры вычислительной техники Московского высшего технического училища им. Баумана и кафедры технической кибернетики Ленинградского института авиационного приборостроения за ценные советы, данные при рецензировании книги. Особую признательность автор выражает научному редактору проф. В. Б. Смолову за рекомендации и помощь, оказанные при написании настоящего пособия.
Все замечания и предложения по улучшению содержания книги автор просит направлять по адресу: Ленинград, ул. лроф. Попова, 5, ЛЭТИ им. В. И. Ульянова (Ленина), кафедра вычислительной техники.
/
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие............................. 3
Введение. Сравнительный анализ элементов, применяемых в вычислительной технике .................... 5
Глава I. Ферромагнитные материалы
§ 1. Основные положения теории ферромагнетизма ........ 9
§ 2. Процессы намагничивания ферромагнетиков.......... 12
§ 3. Классификация ферромагнетиков..................... 15
§ 4. Основные требования к материалам с ППГ .......... 17
§ 5. Технология производства элементов с ППГ......... 20
Глава П. Основные характеристики ферромагнетиков
§ 1. Статические характеристики ферромагнитных материалов с ППГ 26
§ 2. Динамические характеристики процессов намагничивания ... 30
§ 3. Динамические процессы перемагничивания на переменном токе . 31 § 4. Динамические процессы перемагничивания ферромагнетиков в
импульсных полях....................... 34
§ 5. Температурные характеристики ферритов с ППГ....... 36
§ 6. Температурная стабильность параметров металлических сердечников с ППГ.......................... 39
§ 7. Выбор сердечников с ППГ для устройств, работающих в широком температурном диапазоне............... . . 40
Глава III. Импульсные трансформаторы
§ 1. Применение импульсных трансформаторов (ИТ)........ 42 •
§ 2. Процессы, происходящие в ИТ при передаче импульса..... 46
§ 3. Эквивалентная схема ИТ ................... 53
§ 4. Основные стадии работы ИТ................. 54
§ 5. Работа ИТ в коллекторной цепи транзистора.......... 58
§ 6. Расчет трансформаторного транзисторного усилителя с наиболее
крутым передним фронтом.................... 60
§ 7. Проектирование ИТ....................... 63
Глава IV. Импульсное перемагничивание ферромагнетиков с ППГ
§ 1. Исследование ферромагнетиков с ППГ в импульсных полях . . 68 § 2. Вывод основного уравнения импульсного перемагничивания
ферромагнетика с ППГ ......................... 75
§ 3. Коэффициент переключения сердечника с ППГ........ 79
§ 4. Результаты анализа статических и динамических характеристик
ферромагнетиков с ППГ.................... 82
§ 5. Расчет переходного процесса перемагничивания сердечника с ППГ 85 § 6. Расчет переходных процессов в сердечнике с произвольной нагрузкой .................................. 88
Глава V. Эквивалентные схемы элементов с ППГ в различных режимах перемагничивания
§ I. Входное сопротивление ферромагнитного сердечника с ППГ . . 92
§ 2. Работа сердечника с ППГ на активную нагрузку.......97 :
§ 3. Построение обобщенной динамической характеристики сердечника, работающего на активную нагрузку............102
§ 4. Переключение магнитного элемента с ППГ импульсом постоянного напряжения............................103
§ 5. Перемагничивание сердечника методом дискретных приращений
потока. . . . . . ... ...... •. • • • • • • •. • • • • • •. • • • J07
§ 6. Передача энергии через элемент с ППГ . ...........112
§ 7. Нагревание сердечников при перемагничивании и предельная частота работы............................П4
§ 8. Сравнение различных способов перемагничивания элементов с ППГ 116
§ 9. Примеры расчета............................Н8
Глава VI. Феррит-диодные элементы
§ 1. Классификация схем переработки дискретной информации на
магнитных элементах с ППГ................... . 127
§ 2. Основные принципы построения феррит-диодных схем..... 129
§ 3. Анализ петли связи, осуществляющей передачу информации от
одного сердечника к другому ................. 134
§ 4. Работа сердечника с ППГ на группу сердечников....... 141
§ 5. Примеры расчета........................ • • • • 144
§ 6. Методика проектирования магнитных элементов......... 148
§ 7. Расчет феррит-диодных ячеек................. 150
§ 8. Особенности проектирования логических феррит-диодных элементов . . . . . . . . . .. . .... . . .. .. . •......... 157
§ 9. Надежность магнитных элементов и устройств......... 159
§ 10. Феррит-диодные элементы промышленного изготовления-..... 161
§ 11. Импульсные источники питания для магнитных элементов .... 165
Глава VII. Бездиодные магнитные элементы
§ 1. Бездиодные элементы дроссельного типа............170
§ 2. Бездиодные элементы трансформаторного типа.........173
§ 3. Логические схемы на бездиодных элементах..........174
§ 4. Анализ дешифраторной схемы, использующей дроссельный эффект 175
§ 5. Пример расчета дешифраторной схемы . . . . . . . . . . . . . 178
Глава VIII. Феррит-транзисторные элементы
§ 1. Схемы феррит-транзисторных ячеек ...............179
§ 2. Расчет мощности рассеяния на триоде в схеме феррит-транзис-
' торной ячейки............................. 183
§ 3. Анализ работы феррит-транзисторной ячейки без регенерации 187 § 4. Проектирование феррит-транзисторной ячейки без регенерации 191 § 5. Система феррит-транзисторных элементов с положительной обратной связью .......... . ....... . ... . . . . . . .193
§ 6. Анализ работы феррит-транзисторной ячейки с положительной
обратной связью............................195
§ 7. Проектирование феррит-транзисторной ячейки с положительной
обратной связью......................... 201
§ 8. Пример расчета............. . ... . . . . . . . 205
§ 9. Анализ работы логических схем на феррит-транзисторных ячейках 207
§ 10. Схема разделения........................... . 208
§ 11. Анализ работы и проектирование элемента совпадения......208
§ 12. Варианты элементов запрета и их проектирование.......213
§ 13. Триггеры на феррит-транзисторных ячейках........ . . . 219
§ 14. Многотактные логические схемы . . '..............224
§ 15. Типовой феррит-транзисторный модуль (ФТМ).........224
§ 16. Логические возможности одноярусной и многоярусной схем на
ФТМ . . . ....... ...... .......... . . ..........227
§ 17. Примеры построения схем на ФТМ............... . 230
§ 18. Сумматоры на ФТМ . . ... ................ • • • . 233
§ 19. Комплексы магнито-триодных элементов..............236
§ 20. Передаточная характеристика — критерий работоспособности ФТМ 238 § 21. Граничные испытания ФТМ . .... . . . ... . . ... . . .241
§ 22. Сопряжение феррит-транзисторных элементов с импульсно-потен-
циальными транзисторными элементами ........... . . 243
§ 23. Конструкция аппаратуры на феррит-транзисторных элементах . . 245 .
Глава IX. Устройства хранения дискретной информации, выполненные на сердечниках с ППГ
§ 1. Принципы построения магнитных запоминающих устройств . . . 248
§ 2. Выбор сердечников для магнитных накопителей..........254
§ 3. Условия надежной работы матричного накопителя .......257
§ 4. Условия надежной работы накопителя с линейным выбором . ... 258 § 5. Анализ работы полноточного накопителя с феррит-диодной ячейкой памяти . . . . . ... ... .........;•.• • • • •. • • • 260
§ 6. Рекомендации по проектированию накопителя с феррит-диодной
ячейкой памяти ... . ..... ... .......... г... ..... . . . . 264
§ 7. Полноточный магнитный накопитель трансформаторного типа 269 § 8. Основные соображения по выбору типа магнитного накопителя 272
§ 9. Проектирование ЗУ типа Z...... . .. . ;. ..... . . . . 277 -•
§ 10. Расчет накопителя типа Z . .......... ...... ...... . . 281
§ 11. Определение коэффициента запаса надежности накопителя по критическому параметру.....................291
§ 12. Примеры расчета магнитной системы оперативной памяти машин
«БЭСМ-2» и «Минск-1» ..... .... .;... . ... ....!. . . ...294
§ 13. Рекомендации по проектированию управляющей аппаратуры ... 296 § 14. Работа транзисторного формирователя токовых импульсов на числовую линейку . . . . .............. ...... . . 298
§ 15. Пример расчета.........................304
§ 16. Оценка технической работоспособности магнитных запоминающих
устройств ... .... . . . . . . . . . ......... . . . . 305
Глава X. Применение универсальных цифровых вычислительных машин для проектирования магнитных запоминающих устройств
§ 1. Некоторые соображения по машинному проектированию запоминающих устройств...................... . 313
§ 2. Система уравнений, описывающая работу накопителя типа Z . 315 § 3. Выбор оптимального варианта накопителя .........j. ... .... . 318
§ 4. Выбор вида вычислительного устройства для автоматизации
проектирования магнитной памяти . . . . . ..... .. . . . . 320
§ 5. Построение алгоритмов электротехнических задач...... . 321
§ 6. Подготовка задачи к машинному решению ...... ....,.;. . . 322
Глава XI. Приложения
Приложение 1. Основные статические и динамические параметры фер-
ритовых сердечников с ППГ ... .... . . . . . . . 324
Приложение 2. Статические и динамические параметры ленточных сердечников с ППГ . . . . . . . . . ........ . . .326
Приложение 3. Изменение статических и динамических характеристик ферритовых и ленточных сердечников с ППГ в диапазоне температур — 40 -т- +70° С . .. j......; .,.:.•....,. .327
Приложение 4. Характеристики ферритовых сердечников ...... . 328
Приложение 5. Импульсные параметры полупроводниковых приборов 329 Приложение 6. Допустимое число витков на тороидальном сердечнике 334
Приложение 1. Источники постоянного напряжения.......... . 335
Литература . . . . . . ... . . ........ .,.. . ... .... . . 336
Цена: 150руб.
