Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
186
результате разветвления токов па вход усилителя приходят соответственно xI2Iy 1UI, V2?7—1 Важно, что резистивную схему R—2R нетрудно выполнить с необходимой точностью методами интегральной технологии. Генераторы тока в этой схеме нагружены одинаково, и резисторы могут иметь небольшую величину сопротивления, что обеспечивает высокое быстродействие: в 12-раз-рядиом преобразователе, например, можно обеспечить время установления около 50 не. Аналогичные схемы типа R—2R выполняются также с ключами на КМОП-транзисторах.
§ 3.9. ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА (ЗУ)
В экспериментальной ядерной физике, особенно в ядерной спектрометрии, необходимо анализировать и накапливать очень большое' число событий. В амплитудных и временных спектрометрах но время эксперимента запоминается до IO6—IO7 событий, в многомерных комплексных установках объем накапливаемой информации превышает IO10 событий. Для приема и обработки таких больших объемов информации часто применяют вычислительные машины, запоминающие устройства (ЗУ) которых служат для храпения исходных или обработанных данных. Запоминающие устройства широко применяют в ядерной электронике в виде отдельных накопительных систем или узлов многоканальных и многомерных анализаторов. В зависимости от решаемых задач используют разные типы ЗУ. Рассмотрим ЗУ, получившие наибольшее распространение.
3.9.1. ФЕРРИТОВЫЕ ЗУ
Ферриты и метод совпадающих токов. Элементы памяти фер-ритовых устройств — магнитные тороидальные сердечники с прямоугольной петлей гистерезиса — ферриты (рис. 3.57). Способность ферритов принимать два различных магнитных состояния, соответствующих остаточной индукции Л-Br и —Bri используют ЗУ. Состоянию + Br приписывается, например, значение двоичного числа 1, в то время как состоянию Br — значение двоичного числа 0. Для записи 1 или 0 в обмотку феррита посылают токи + / или —/, соответствующие магнитной напряженности ±Нт.
Запоминаемое ферритом число (0 или 1) может быть прочитано. Для этого достаточно в обмотку направить, например, отрицательный импульс тока —/. Если в феррите записан 0, т. е. феррит находится в состоянии —Br, то при протекании тока —/ изменение индукции (Bm—Br) будет незначительным, и на выходной обмотке появится импульс небольшой амплитуды (рис. 3.57,в). При считывании 1 феррит переводится из состояния +Br в —Br. При этом происходит значительное изменение индукции, и в выходной обмотке появляется импульс большой амплитуды.
В ЗУ анализаторов запись и считывание 0 и 1 ведут, как правило, методом совпадающих токов. При этом ферриты объединяют
187
Считывание
X+Y-'
-Il
вт
'Br(O)
Запись 1 ------*~X+Y
Iy Запись О -X + Y+Z
*)
В)
Считывание
I і Сигналы \ 0\ і памяти
8)
Рис. 3.57. Петля гистерезиса ферритового сердечника (а), схема включения серг-дечника (б); сигналы памяти при считывании 0 и 1 (в)
в матрицу (рис. 3.58). В матрице роль обмоток ферритов выполняют пронизывающие провода. Шины X и Y называют адресными, в них направляются токи записи и считывания. Возникающие при считывании сигналы памяти снимаются с обмотки, проходящей через ферриты в диагональном направлении.
Допустим, что нам требуется записать 1 в одном из ферритов матрицы. Для этого отыскиваются адресные шины XuYy пронизывающие этот феррит, и в них одновременно направляются токи + //2. Поскольку через шины выбранного феррита протекает суммарный ток /, то этот феррит изменяет состояние (0 на 1), т. е. в нем записывается 1. Все остальные ферриты, пронизываемые шинами с током +1/2/, состояния не изменяют, так как напряженность магнитного поля для этого недостаточна (см. рис. 3.57,а).
Аналогичным образом считывают информацию. Для этого в соответствующие шины XuY направляют отрицательные токи — 112. Сигналы памяти снимаются со считывающей обмотки. Большую
амплитуду имеет сигнал памяти при считывании 1. Амплитуда и длительность сигнала памяти,, соответствующего считыванию О,, значительно меньше. Поэтому нетрудно определить значение ранее записанного числа.
Диагональное размещение считывающей обмотки способствует уменьшению амплитуды помехи, возникающей от частично возбужденных ферритов, через которые протекают токи —//2.
UJch-считы-вающая обмотка
X-UiUHbt
Рис. 3.58. Ферритовая матрица
188
Поскольку через каждые два соседних феррита (в вертикальном или горизонтальном направлении) считывающая обмотка проходит в разных направлениях, импульсы, наводимые на ней полу-возбужденными ферритами, частично компенсируются.
Для большей надежности ферритового ЗУ важно, чтобы сигнал памяти при перемагничивании сердечника током —I был значительно больше сигнала помехи от тока —//2. Пригодность ферритов для работы в ЗУ оценивается динамическим коэффициентом прямоугольности
R = BslBm,
где Bs — магнитная индукция при напряженности магнитного поля —HmI2 (см. рис. 3.57). Хорошие образцы ферритов имеют Я>0,9.
Соотношение между сигналами памяти и помехи зависит также от температуры, так как с повышением температуры ширина петли гистерезиса уменьшается, а с понижением—увеличивается. Коэрцитивная сила изменяется примерно на 1 .% /;о С. Поэтому в ответственных установках ферритовые ЗУ иногда термостатируют.
