CN1023921C - 反转磁场的电路 - Google Patents

Abstract

一种反转磁场的电路，其特征是两个串联的极性相反的二极管与线圈和电容组成的振荡电路相并联，一个二极管可以被一个可变开关短路，而另一个二极管可以被另一个可变开关短路，以及，每当电容放电时向振荡电路提供能量。通过打开第一个可变开关来反转磁场。

Description

本发明涉及的是反转磁场的电路。

这种类型的电路应用在例如磁光记录回放设备中，用来反转磁光软件磁层中的磁性。

一个已知的磁光软件的例子是磁光软盘，它具 有可以录进信息和从中取出信息的磁光层。下面将说明怎样将信息记录在磁光软盘上。

一激光束聚焦在磁光软盘上，将磁光层加热到它的居里点附近，但通常只需将磁光层加热到近似它的补偿温度就够了，补偿温度是低于居里温度的。一电磁铁位于磁光软盘上的焦点后面，将被激光束加热的区域沿一方向或另一方向磁化。由于在关掉激光束后，加热区会重新冷却到补偿温度之下，所以由磁铁所建立起来的磁场方向被保持了下来，也可以说是冻结了。因此，各个位就可以贮存在不同磁场方向的磁畴内。例如，一个方向对应逻辑1的磁畴，而另一个方向对应逻辑O的磁畴。

应用克耳效应将信息取出。线性极化光束的极化平面在被磁化镜体反射时旋转了一定的角度。反射光束的极化平面按照镜体的磁场方向右旋或左旋。由于盘上各独立的磁畴起着类似磁化了的镜体的作用，所以扫描磁畴的光束的极化平面将按照刚扫过的磁畴的磁场方向右旋或左旋。

根据从磁光软盘反射的光束的极化平面的旋转角度，光传感器就能确定当前位是1还是0。

一种已知的沿一定方向磁化磁光层的方法是用电路完成的，它的作用与一个放在磁光软盘后面的带有线圈的电磁铁相同。这个线圈必须足够大，以便能够再磁化光传感器所覆盖的整个区域。按照记录一回放设备的类型，这个区域将是一个从软盘边缘伸展到软盘中心的径向的或弧形的扇条。由于整个扇条范围内的场强必须大于最小值，以便磁化该扇条，所以线圈的横截面应比较大，因而也即是它的导磁率应比较高。

在另一个已知的方法中，是将线圈固定在光传感器上，例如，线圈可以绕在传感器的物镜上。由于在这种方法中，通过跟踪电路，线圈可以与光传感器一起沿着磁光软盘表面上的数据磁道前进，所以一个比较小的横截面，因而也即是比较低的导磁率就足以产生相同的最小场强，因为在磁光层上需要再磁化的不再是一个径向的或弧形的扇条，而是一个，例如是一个在其中心具有近乎无穷小的激光点的小圆区域。

本发明的目的因此是要提供包括一个线圈并保证迅速反转磁场的电路。

按照本发明，将串联的两个极性相反的二极管与一个由一个线圈和一个电容组成的振荡电路相并联，一个二极管可被一个可变开关短路，而另一个二极管可被另一个可变开关短路，以及每当电容（C）放电时，向振荡电路供给能量，就能达到这个目的。

图中，

图1至图9示出了在各种状态下的本发明的一个具体实现。

图10是这个具体实现中可变开关的状态以及，电流和电压相对于时间的曲线;

图11示出了本发明的另一个具体实现：

图12是第二具体实现中可变开关的状态以及电流、电压相对于时间的曲线;

图13示出了一个控制可变开关的电路的具体实现;

图14是可变开关控制信号和电流、电压相对于时间的曲线;

图15示出了另一个控制可变开关的电路的具体实现，

图16是可变开关控制信号和电流、电压相对于时间的曲线;

图17示出了本发明的第三个具体实现。

现在参照图1至图9说明本发明的第一个具体实现及其功能。

图1中串联的两个极性相反的二极管D1、D2与一个由线圈L、电容C组成的振荡电路相并联，二极管D1可被可变开关S1短路，二极管D2可被可变开关S2短路，振荡电路的端点A通过串联的电阻R1和可变开关S3连接到电源的一个极上，电源的另一个极连接到二极管D1和D2的连接点上，振荡电路的端点B通过串联的电阻R3和可变开关S4也连到电源+U的第一个极上。

控制电路S的输出端点A1到A4连接到可变开关S1至S4的控制输入端，电路S按下面参照图1至图10所说明的顺序打开和闭合，为简单起见，图2至图9中没有画出控制电路S。

图1中的开关S1和S2是闭合的，开关S3和S4是打开的。为了简单起见和便于理解本发明，假设线圈L是一个已经充上了磁能的无耗感应电阻，因此电流I沿箭头指示的方向流过由线圈L和开关S1、S2组成的电路，电源+U，开关S3、S4和电阻R1、R2的作用将在下面说明。

为了反转磁场的方向，控制电路S将可变开 关S1打开，由于流过由开关S1、S2组成的与线圈L并联的支路的电路的电流被截断了，所以现在电流I流过电容C，给它充电。在充电过程中，流过线圈的电流I将减小，直至为零，此时电容C上的电压Uc达到了它的最大值。这个情况由图3示出，由于电容C现在开始放电，电流I将沿着图4中箭头所示的方向流过线圈L。然而，一旦电容C上的电压Uc为零，则二极管D1变为导通，虽然电流I现在以同一方向流过线圈L，但电流I将不流过电容C，而是流过可变开关S2和二极管D1，这一情况由图5示出。

在图6中，控制电路S打开着可变开关S2，并同时闭合可变开关S1，电容现在沿相反的方向充电直至电容C上的电压Uc达到最小值，此时流过线圈L的电流I为零，如图7所示。

由于电容C现在又放电，则流过线圈L的电流反向，如图8所示。

一旦电容C上的电压Uc为零，则二极管D2导通，如图9所示，电流I现在流过由线圈L、二极管D2和可变开关S1组成的回路，现在，控制电路S将可变开关S2闭合，电路返回到图1所示的状态。

然而，由于线圈L，电容C，二极管D1、D2和开关S1、S2实际上是不是无耗的，而是存在电阻损耗的，所以必须向振荡电路供给能量，为此，控制电路S在它打开可变开关S1时，将可变开关S3闭合。如图2所示，这个步骤将振荡电路连到电源+U。控制电路S在它闭合可变开关S1和打开可变开关S2时，也闭合可变开关S4，因此振荡电路也连到电源+U，如图6所示。

做为时间t的函数，图10示出了流过线圈L的电流，电容C上的电压Uc和可变开关S1至S4的状态，当t＝0时，开关S3、S4是打开的，S1、S2是闭合的。然而，可变开关S2也可以是打开的，因为二极管D2是导通的。

如前所述，磁场是通过打开可变开关S1并同时闭合可变开关S3而反转的，流过线圈L的电流I在电容C上的电压Uc增加时减小，当电流I降到零时，Uc达到最大值。可变开关S3在t1这瞬间再次被打开，在这以前，可变开关S2必须已经是闭合的，现在电流I成为负的，而同时电压Uc下降到零，现在电流I是在最小值，可变开关S1可在t2时或以后闭合，控制电路S在t3时打开可变开关S2，同时闭合可变开关S4，电流I下降到零，同时电容C上的电压Uc变为负，当电流I为零时，电容C上的电压Uc将是最小值，在t4这一瞬间，可变开关S4再次打开，在这以前可变开关S1必须是已经再次闭合了，电流I继续上升，当电压Uc下降到零时，电流I上升到它的最大值，在t5这一瞬间，可变开关S2可以已经闭合，在阴影区内，开关S1至S4的状态可以是任意的，电阻R1、R2控制流过振荡电路的电流值。

现在参照图11和图12说明本发明的第二个具体实现及其功能。

图11所示的具体实现与第一个具体实现不同的地方在于它获得能量的方法，由振荡电路，二极管D1、D2，和开关S1、S2组成的并联电路与第一个具体实现相同，然而，振荡电路的端点A连到二极管D3的一个极上，该二极管的另一个极通过可变开关S3连到电源-U的一个极上，并通过串联的感应电阻L2和电阻R1连到电源-U的另一个极上，振荡电路的端点B连到二极管D4的一个极上，该二极管的另一个极通过可变开关S4连到电源-U的一个极上，并通过串联的感应电阻L3和电阻R2连到电源-U的另一个极上。

作为时间的函数，图12示出了流过线圈L的电流，电容C上的电压Uc和开关S1至S4的状态。

电流，电压和开关S1、S2的状态与图10所示的相同。但能量不是直接由电源供给电压来提供的，而是用一个感应电压提供的，因而，每当电容C被充电（不论是正还是负）时，开关S3和S4都是打开的，二极管D3和D4的极性保证了电流在开关S3和S4闭合时流过感应电阻L2和L3而不流过振荡电路。

图12所示的可变开关S3在t1时是打开的，此时电容C正向充电，打开可变开关S3使得在感应电阻L2上产生一个感应电压，这个电压加到电容C，可变开关S2可以在t1时（电压Uc最大，电流I为零）或以后再次闭合，在t3时打开可变开关S4，此时电容C反向充电，感应电阻L3上的感应电压现在补偿振荡电路中的能量损耗，可变开关S4在t4时或以后再次闭合，在t4时，电压Uc为最大值，在阴影区内，开关S1至S4的状态 可以是任意的，电阻R1和R2也是控制电流的大小，这个具体实现所具有的，而第一个具体实现所没有的优点是，为了补充振荡电路中能量损耗所需要的高电压不是由外部功率源产生的，而是用一个很简单的方法在一个感应电阻上产生的。

本发明的第三个具体实现（示于图17）与第二个具体实现（图11）的区别在于它具有两个附加的相反极性的二极管D5和D6，二极管D5位于可变开关S3和二极管D3、感应电阻L2的连接点之间，与二极管D4极性相反的二极管D6位于可变开关S4和二极管D4、感应电阻L3的连接点之间。

当开关S3、S4具有晶体管时，二极管D5、D6可以使感应电阻L2、L3的寄生电容放电更为迅速，现以二极管D5和感应电阻L2为例进行说明。

当可变开关S3闭合时，即当它的晶体管导通时，电压-U加到感应电阻L2上，流过它的电流线性增加，可变开关S3-打开（断开它的晶体管），感应电压就将感应电阻与二极管D3和D5相连的端点上的电位迅速增加到最大值，而流过感应电阻L2的电流将降到零，此后，感应电阻L2端点上的电位将再次下降，当它达到零时，电流达到最小值，该电位将继续减小，而流过感应电阻L2的电流将同时再次从最小值上升到零，然而，如果没有二极管D5，它相对于电压源-U的负极就不能为负，因为起可变开关作用的晶体管的二极管将会穿通，因此，如果没有二极管D5，感应电阻L2中的寄生电容只能缓慢地放电，因此，当可变开关S3再次闭合时，寄生电容还没有达到完全的放电，感应电阻L2将不是完全没有电流的，二极管D5就是要通过将感应电阻L2的第一端点与电压源-U的负极断开，以便使这个节点的电位相对电压-U的负极成为负的，来消除这个缺陷，感应电阻L2的寄生电容因而就能较迅速地放电，该电阻能较迅速地去掉电流。

甚至可以进一步计算感应电阻L2和确定可变开关S3的闭合时间，以便保证在接通可变开关S3时，残余电流以与电压源-U产生的电流相同的方向流过感应电阻L2，因而，由于有了这个残余电流，流过感应电阻L2的电流上升到最大值的速度将会比在可变开关S3的闭合时间前感应电阻里没有电流的更快。

正如上面已经提过的，本发明适用于再磁化磁光软件中的磁层。

信息以8-14调制码（简称EFM码）的形式贮存在磁光高密软盘中。

图13示出了一个控制可变开关S1至S4的电路的具体实现，做为例子提供了要被记录的信息。

由发生器G产生的时钟T与数字信号DS一起加到移位寄存器SR年，数字信号DS可以是高密软盘磁光层中的EFM信号，信号DS在移位寄存器SR的一个输出端T1上输出，该端连接到NAND门N1、N2的不倒相输入端和NAND门N3、N4的倒相输入端，从移位寄存器SR的另一个输出端T2，在得到另一个落后一拍的数字信号DS1，端点T2连接到NAND门N1、N4的倒相输入端，移位寄存器SR还有第三个输出端T3，它送出落后二拍的数字信号DS2，并连到NAND门N2、N3的倒相输入端，在NAND门N1的输出端得到控制可变开关S3的信号，在NAND门2的输出端得到控制可变开关S2的信号，在NAND门N3的输出端得到控制可变开关S1的信号，以及，在NAND门N4的输出端得到控制可变开关S4的信号。

做为时间的函数，图14示出了数字信号DS、DS1、DS2、流过线圈L的电流，电容C上的电压Uc和控制开关S1至S4的信号，数字信号例如可以是EFM码构成的数据信号。

图15示出了控制开关S1至S4的电路的另一个具体实现。

将数据信号的DS加到移位寄存器SR，移位寄存器由发生器G产生的时钟T定时，移位寄存器SR的输出端T1在一拍之后送出信号DS1，输出端T1连接到NAND门N1的倒相输入端和NAND门N4的不倒相输入端，移位寄存器SR的第二个输出端T2在两拍之后送出信号DS2，第二个输出端T2连接到NAND门N1的不倒相输入端和NAND门N4的倒相输入端，输出端T4在四拍之后送出数据信号DS4，输出端T4连到NAND门N2和N3的倒相输入端和NAND门N5和N6的不倒相输入端，另一个输出端T5在五拍之后送出数据信号DS5，第五个输出端T5连接到NAND门N2的不倒相输入端和NDND门 N5的倒相输入端，第六个输出端T6在六拍之后送出数据信号DS6，这个信号连接到NAND门N3的不倒相输入端和NAND门N6的倒相输入端，RS触发器FF1的置位输入端连到NAND门N1的输出端，它的复位输入端连到NAND门N2的输出端，从RS确发器FF1的Q输出端得到控制可变开关S3的信号，另一个RS触发器FF2的置位输入端连接到NAND门N4的输出端，它的复位输入端连接到NAND门N5的输出端，从RS触发器FF2的Q输出端得到控制可变开关S4的信号，从NAND门N3的输出端得到控制可变开关S1的信号，以及，从NAND门N6的输出端得到控制可变开关S2的信号，如果触发器响应上升沿，也可以用NAND门代替NAND门。

作为时间的函数，图16示出了时钟T，信号DS，移位寄存器SR输出端T1、T2、T4、T5和T6上的信号DS1至DS5，NAND门N2输出端上的信号SN1，NAND门N4输出端的信号SN4，NAND门N5输出端上的信号SN5，控制开关S1至S4的信号S1至S4，流过感应电阻L2的电流I2，流过感应电阻M3的电流I3，流过线圈L的电流I，和电压Uc，由于NAND门和触发器的功能对于熟悉该项技术的人来说是熟知的，所以不再详细讨论图16中的脉冲图。

本发明所叙述的磁光记录和回放设备的优点在于，当软盘上已有其他数据时，可以直接将数据记录上，然而在可以记录新数据之前必须从已知的设备中擦去原来的数据。

为此，激光将磁光层上要记录新数据的地点加热到补偿温度，将它们在一个方向上磁化，因此软盘被“初始化”，然后将线圈中产生的磁场所转。

为了记录新的数据，激光输出根据所要贮存的这一位在低值和高值之间转换，例如，如果要将0值贮存到原先已被擦去的地点，则激光工作在低值输出状态，这样就达不到补偿温度，而当要贮存1时，激光将该地点加到补偿温度，让线圈将它再磁化，在新数据可以记录在磁光软盘上之前，通过这一复杂步骤，数据一开始就被擦去了。

本发明也适用于磁光设备以外的其他磁记录设备。

Claims (9)

1、一种用以反转磁场的电路该电路，包括二个二极管(D1，D2)，其中一个二极管(D1)与一个第一可变开关(S1)并联，另一个二极管(D2)与一个可变开关(S2)并联，这两个二极管(D1，D2)再以相反极性串联并且这两个二极管(D1，D2)的连接点接地，其特征在于，所述的两个二极管(D1，D2)与一个振荡电路相并联，该振荡电路中一个线圈(L)和一个电容器(C)组成，每当上述电容器(C)放电时，就向上述振荡电路供应能量。

2、按照权利要求1中所要求的电路，其特征是用电流向振荡电路供给能量。

3、按照权利要求2中所要求的电路，其特征是通过打开第一个可变开关（S1）来反转磁场，在电容（C）上的电压（Uc）上升到一个极值时或在此之前闭合第二个可变开关（S2），第一个可变开关（S1直到电压（Uc）从极值再次下降到零时才闭合，在电容（C）上的电电（Uc）已经从极值下降到零时或之后打开第二个可变开关（S2）再次反转磁场，在电容（C）上的电压（Uc）上升到另一个极值时或之前闭合第一个可变开关（S1），以及，第二个可变开关（S2）直到电容（C）上的电压（Uc）从另一个极值再次降到零时才闭合。

4、按照权利要求3中所要求的电路，其特征是控制电路（S）按照与开关（S1和S2）有关的顺序重复各开关步骤。

5、按照权利要求4中所要求的电路，其特征是振荡电路的一个端点（A）通过串联的电阻（R1）和第三个可变开关（S3）、振荡电路的另一个端点（B）通过串联的电阻（R2）和第四个可变开关（S4）均连接到电源（+U）的一个极上，该电源的另一个极连接到两个二极管（D1和D2）的接点上，在第一个可变开关（S1）打开、第二个可变开关（S2）闭合时，控制电路（S）闭合第三个可变开关（S3），一旦电容（C）充完电，控制电路再打开第三个可变开关（S3），当第二个可变开关（S2）打开、第一个可变开关（S1）闭合时，控制电路闭合第四个可变开关（S4），以及，一旦电容（C）充完电时，控制电路再打开第四个可变开关（S4）。

6、按照权利要求4中所要求的电路，其特征是振荡电路的端点（A）连接到第三个二极管（D3）的一个极上，它的另一个极通过第三个可变开关（S3）连接到电源（-U）的一个极上并通过第二个感应电阻（L2）连接到电源（-U）的另一个极上，振荡电路的另一端点连接到第四个二极管（D4）的一个极上，它的另一个极通过第四个可变开关（S4）连接到电源（-U）的一个极上并通过第三个感应电阻（L3）连接到电源（-U）的另一个极上，控制电路（S）在打开第一个可变开关（S1）之前将第三个可变开关（S3）闭合一个规定的时间长度，并与第一个可变开关（S1）同时打开，以及，控制电路在打开第二个可变开关（S2）之前将第四个可变开关（S4）闭合一个规定的时间长度，并与第二个可变开关（S2）同时打开。

7、按照权利要求6中所要求的电路，其特征是极性与第三个二极管（D3）相反的第五个二极管（D5）位于第三个可变开关（S3）和电容（C）与第二个感应电阻（L2）之间的结点之间，以及，极性与第四个二极管（D4）相反的第六个二极管（D6）位于第四个可变开关（S4）和电容（C）与第三个感应电阻（L3）之间的结点之间。

8、按照权利要求5或6或7中所要求的电路，其特征是由时钟发生器（G）定时的移位寄存器（SR）输入端上的数字信号DS，移位寄存器（SR）输出端（T1、T2、T4、T5和T6）上的信号（DS1、DS2、DS3、DS4和DS5）与辑辑电路（N1、N2、N3、N4、N5和N6）连接在一起，以及，可以从该逻辑电路的各输出端得到控制各可变开关（S1、S2、S3和S4）的信号。

9、按照权利要求8中所要求的电路，其特征是逻辑电路（N1、N2、N4和N5）的四个输出端连接到二个RS触发器（FF1和FF2）的输入端，在它们的输出端可以得到控制二个可变开关（S3和S4）的信号。

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