4-5. СХЕМЫ НА ФЕРРИТ-ТРАНЗИСТОРАХ

В настоящее время широко распространенными элементами устройств автоматики и вычислительной техники являются различные типы ферриттранзисторных элементов. Принципиальная схема одного из таких элементов изображена на рис. 4-26,а.

Сопоставим намагничиванию сердечника при остаточной индукции значение 1, а состоянию сердечника при остаточной индукции — значение 0 (рис. 4-26,б). Перемагничиванпе сердечника из одного состояния в другое происходит под влиянием тока в обмотке записи и в обмотке считывания. На одном сердечнике может быть размещено несколько обмоток считывания и записи.

Если в обмотке имеется импульс тока то сердечник перемагничивается в состояние 1. При этом

транзистор остается запертым и в нагрузке тока нет. При наличии импульса тока в обмотке считывания происходит перемагничивапие сердечника в состояние 0. Если при этом сердечник до считывания уже находился в состоянии 0, то в выходной обмотке э. д. с. не наводится и импульс коллекторного тока не возникает. В противном случае э. д. с., наведенная при перемагничивании сердечника в выходной обмотке, открывает транзистор и в его коллекторной цеии появляется импульс тока, который является управляющим для других феррит-транзисторов и нагрузки.

Рис. 4-26.

Таким образом, работа феррит-транзисторной ячейки носит двухтактный характер.

Для повышения надежности логических схем на ячейках описанного типа необходимо отказаться от зависимости работы элементов схемы от точных значений амплитуды, формы и длительности токов, протекающих в считывающих и записывающих обмотках. В связи с этим оказываются неприемлемыми схемы, использующие принцип суммирования перемагничивающих токов или работающие на принципе, компенсации токов.

Для всех типов схем, рассматриваемых в параграфе, появление импульса тока в любой из обмоток сердечника приводит к перемагничиваиию сердечника в соответствующее положение.

Все феррит-транзисторные схемы могут быть разделены на два класса: однотактные и двухтактные.

Для однотактных схем считывание со всех элементов схемы происходит одновременно, и для возможности

управления выходами одних элементов схемы входами других элементов необходимы линии задержки между элементами схемы, управляющими друг другом.

В двухтактных схемах все элементы делятся на две группы. Если с одной из групп происходит считывание, то на вторую группу элементов производится запись считанных значений. В настоящее время наиболее широкое распространение получили элементы двухтактного типа. Именно такие феррит-транзисторные элементы мы и будем рассматривать в дальнейшем.

Рис. 4-27.

Все входные обмотки феррит-транзисторного элемента мы разделим на два типа: разрешающие и запрещающие. Появление тока в разрешающей обмотке перемагничивает сердечник в состояние, соответствующее единице. Импульс тока в запрещающей входной обмотке действует противоположным образом. Условное обозначение феррит-транзисторного элемента показано на рис. 4-27. Из логики работы элемента, показанного на рис. 4-26, вытекает, что при разрешающих обмотках и запрещающих собственная функция такого элемента имеет вид:

В частности, при одной разрешающей и одной запрещающей обмотке

В § 1-7 получены следующие соотношения, справедливые для любых функций алгебры логики:

и

Обозначая, как и выше, операцию через можно представить эти соотношения в следующей форме:

и

Полученные соотношения могут быть использованы при синтезе функциональных схем.

Рассмотрим теперь класс феррит-транзисторных схем, в которых используются элементы, не имеющие обмоток запрета. Такие элементы обладают весьма высокой надежностью работы и интересны с точки зрения их логических возможностей.

Отсутствие цепей запрета приводит к необходимости каким-то образом восстановить логическую универсальность схем, построенных на феррит-транзисторных элементах. Для этих целей вводится парафазный код, дающий на входе и выходе схемы наряду с двоичной переменной х и ее отрицание .

Основным логическим элементом описываемых схем является транзистор, работающий в режиме насыщенного ключа. Такой клапан является аналогом замыкающего контакта в релейно-контактных схемах. Объединение цепей, содержащих феррит-транзисторные ячейки и транзисторные клапаны, возможно как с помощью соединительных трансформаторов, выполняемых наоксиферах, так и непосредственно (при необходимости применяя диоды).

Условимся о следующих обозначениях, которые будем применять при построении функциональных схем. На рис. 4-28 показано обозначение феррит-транзисторной ячейки для запоминания информации. Цепи и являются обмотками записи и считывания. Характер обмотки определяется указанным направлением тока на функциональной схеме. Цепь С соответствует выходной обмотке феррит-транзисторного элемента. На рис. 4-29 показано условное обозначение транзисторного клапана с управляющими цепями и с одной неуправляющей цепью Такой клапан

выполняется в виде импульсного трансформатора с входами и одним или несколькими выходами, открывающими ключ в цепи Направление тока в цепи от точку) является отпирающим, а направление от B к B (из точки) - запирающим. Все остальные условные обозначения, которые будут использоваться при построении функциональных схем, являются общепринятыми. Отметим некоторые особенности построения схем рассматриваемого класса.

Рис. 4-28.

Рис. 4-29.

При синтезе схем необходимо следить, чтобы выполнялось следующее правило: если при данном состоянии схемы через некоторый элемент нагрузки проходит какая-либо цепь тока, то через него проходят все цепи тока, образующиеся при данном состоянии схемы и имеющие общие точки с этой выделенной цепью. Выполнение этого правила гарантирует от шунтирования нагрузки и появления внутри схемы параллельной нагрузки.

Необходимо проверять синтезированную схему для выявления замкнутых порочных цепей (когда несколько клапанов управляют друг другом, т. е. выходные цепи одного клапана служат управляющими цепями для другого клапана, а выходная цепь последнего управляет первым клапаном).

При непарафазном коде функции конъюнкции и дизъюнкции реализуются весьма просто. Их реализация показана на рис. 4-30. На рис. 4-30,а показана реализация конъюнкции, а на рис. 4-30, б — дизъюнкции. На рис. 4-30,в показан способ моделирования конъюнкции с помощью клапанов с одной управляющей обмоткой.

При этом предполагается, что при реализации конъюнции в соответствии с рис. 4-30,а одного управляющего сигнала недостаточно для открытия клапана. При

Рис. 4-30.

реализации же конъюнкции в соответствии с рис. 4-30,в и дизъюнкции для открытия клапана достаточно одного управляющего сигнала. Однако при непарафазном коде на феррит-транзисторных элементах без запрещающих входных обмоток невозможна реализация функции отрицания или каких-либо других функций, с помощью которых можно было бы дополнить функции конъюнкции и дизъюнкции до полной системы функций.

Введем теперь в рассмотрение парафазный код. Для каждой переменной X; используем две вспомогательные переменные которые будем называть единичной и нулевой фазой

Равенство означает, что Если же то Таким образом, фазовые значения переменной удовлетворяют следующим соотношениям:

Единичная и нулевая фазы каждой переменной выполняются в виде самостоятельных токовых цепей.

Каждая фаза или может рассматриваться как обычная непарафазная двоичная переменная.

Рассмотрим теперь реализацию функций отрицания, дизъюнкции и конъюнкции в случае парафазного кода. Будем обозначать буквами единичную и нулевую фазы функции:

Тогда для функции отрицания на основании таблицы ее задания можно написать следующее соотношение, связывающее фазы аргумента х и функции

Схемная реализация отрицания сводится к простои перекоммутации фаз (рис. 4-31,а).

Для дизъюнкции необходимо найти связь между фазами аргументов и фазами функций. Используя соотношения (4-7) и (4-8), получаем эту связь в следующем виде:

или, применяя для формулу

и учитывая (4-23), получаем следующее выражение:

Производя соответствующую замену в (4-10), приходим к системе равенств, определяющих дизъюнкцию

Функциональная схема, построенная на основании (4-11), дана на рис. 4-31, б.

Для моделирования конъюнкции используется следующее соотношение, связывающее между собой фазы аргументов и функции:

Применяя к Нулевой фазе функции 2 соотношение

получаем:

Функциональная схема, реализующая конъюнкцию в соответствии с соотношением (4-13), показана на рис. 4-31, в.

Таким образом, мы реализовали на схемах с парафазным кодом базис полной системы, состоящей из функции отрицания, конъюнкции и дизъюнкции.

Рис. 4-31. (см. скан)

Рис. 4-32. (см. скан)

Пример 4-8. Реализовать в классе феррит-транзисторных элементов без запрещающих входов одноразрядную суммирующую схему.

Соответствующая схема приведена на рис. 4-32. На этом рисунке означают слагаемые, — перенос из младшего разряда, — сумму перепое в старший разряд.