в) Схемы на магнитных элементах

Особый класс логических устройств связан с использованием в них магнитных усилителей. Существуют разные методы построения магнитных логических устройств и систем. Мы кратко и в сильно упрощенной форме опишем один из них, имея в виду дать лишь общее представление о системах такого рода. На рис. 2.17 приведена схема магнитного усилителя с внешней положительной обратной связью. Основу усилителя составляет магнитный сердечник 1, несущий ряд обмоток). Усилитель питается переменным током, который подводится к его двум обмоткам и через диодный мост 2 и сопротивление нагрузки поступает на обмотки положительной обратной связи. Помимо указанных обмоток, сердечник несет обмотки смещения а также одну или несколько управляющих обмоток: . К обмоткам смещения подводится постоянный ток значение которого сохраняется неизменным.

Рис. 2.17.

Обмотки управления также питаются постоянным током, значения которого и используются как входные переменные для всего устройства. Выходом устройства является выпрямленный ток в цепи нагрузки.

Рассмотрим сначала усилитель, имеющий лишь одну пару обмоток управления На рис. 2.18 показана характеристика такого магнитного усилителя, т. е. зависимость выходной величины (тока в цепи нагрузки ) от входной (тока в обмотках управления ) при нулевом токе смещения.

Рис. 2.18.

Наличие смещает такую характеристику вдоль оси параллельно самой себе.

Если для входной переменной принять за 0 значение , а за 1 любое значение , и если для выходной переменной принять соответственно нижнее и верхнее значения тока, которые только и могут быть на выходе в соответствии с характеристикой рис. 2.18, то при нулевом токе смещения такой магнитный усилитель будет элементом отрицания.

Этот же магнитный усилитель может быть использован в качестве элемента, реализующего операцию «повторение». Для этого надо током сместить характеристику вправо так, как показано на рис. 2.19, и одновременно изменить полярность управления. Теперь, когда , на выходе имеем наименьшее значение выпрямленного тока, т. е. выходная логическая переменная имеет значение 0; если же на вход подана 1, т. е. достаточно большой ток , то на выходе логическая переменная также будет иметь значение 1, т. е. ток в цепи нагрузки будет иметь наибольшее значение.

Рис. 2.19.

Из приведенного описания видно, что магнитный усилитель в рассмотренных схемах является бесконтактным аналогом электромеханического реле с нормальнозамкнутым либо с нормально-разомкнутым контактом.

Рассмотрим теперь этот же магнитный усилитель, но не с одной, а с несколькими обмотками управления. В этом случае при подаче соответствующего тока смещения характеристика рис. 2.19 остается в силе, если по оси абсцисс отложить суммарные ампервитки всех управляющих обмоток.

Принимая для каждой из входных переменных в качестве 0 и 1 те же самые значения тока в соответствующих обмотках, какие принимались раньше, когда рассматривался усилитель с одной управляющей обмоткой, получим элемент, реализующий дизъюнкцию всех переменных, подаваемых на входк. Действительно, достаточно иметь 1 на любой из управляющих обмоток для того, чтобы суммарные ампервитки обеспечивали наибольшее значение выходного тока.

Если же в качестве 1 принимать значение, в раз меньшее прежнего (где — число входных переменных), то необходимые для получения 1 на выходе ампервитки получатся только тогда, когда поданы единицы на все входы. Магнитный элемент в этом случае реализует конъюнкцию переменных.

Такие магнитные усилители являются бесконтактными аналогами многообмоточного электромеханического реле.

Магнитные усилители описанных типов могут собираться в сети, образуя, в частности, любые однотактные релейные схемы. При этом выходы усилителей подключаются ко входам одного или нескольких усилителей. В связи с тем, что мы располагаем магнитными элементами, реализующими операции отрицания, конъюнкции и дизъюнкции, можно, подобно тому как это делалось на электромеханических реле, собирать их в схемы, реализующие любые логические функции.