DE2436991C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Weiche für den Übergang magnetischer Zylinderdomänen zwischen verschiedenen Fortpflanzungsspuren auf einer magnetischen Platte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Magnetische Zylinderdomänenspeicher (bubble memories) sind derzeit für den Gebrauch als Rechnerspeicher von Interesse. Typischerweise werden magnetische Zylinderdomänen-Vorrichtungen auf einer Platte aus einem Seltenerd-Eisen-Granat-Material wie

Eu₂ErIFe₄GaOi₂ hergestellt. Dadurch, daß die Platte einem externen Magnetfeld ausgesetzt wird, ist es möglich, die natürlichen magnetischen Domänen bestimmter Magnetisierung in Zylinderdomänen von stabilem Durchmesser zusammenschrumpfen zu lassen, die in einem gleichförmigen Hintergrund der entgegengesetzten Magnetisierung eingebettet sind. Dieses Verfahren ist in Einzelheiten von A. H. Bo beck und H. E. ü. S c ο ν i I in einem Artikel »Magnetic Bubbles« in »Scientific American«, Juni 1971 beschrieben. Die r.o erzeugten stabilen Zylinderdomänen werden oft auch als »magnetic bubbles« bezeichnet. Sind die Zylinderdomänen einmal erzeugt worden, können sie auf der Magnetplatte auf »Spuren« bewegt werden, welche periodische Muster von Dünnfilmstreifen aus hochpermeablem Magnetmatcrial aufweisen, die auf die Platte aufgebracht sind. Die Fortpflanzung der magnetischen Zylinderdomänen wird dadurch erreicht, daß die Platte einem externen magnetischen Drchfeld ausgesetzt wird, welches verschiedene hochpermeable Streifen zu verschiedenen Zeilen in Abhängigkeit von der Phase des magnetischen Drchfeldcs polarisiert. Da das Feld rotiert, ziehen einige hochpermeable Magnc'.elemcnte eine Zylimlcrdomäne an, wahrend andere sie abstoßen.

so daß es möglich ist, eine Zylinderdomäne mit Hilfe des magnetischen Drehfeldes durch das Muster weiterzuschieben. Die Arbeitsweise eines solchen Zylinderdomänenspeichers ist detailliert in der älteren deutschen ' Patentanmeldung P 24 06 743.4 der gleichen Anmelderin beschrieben. In diesen Vorrichtungen werden Informationsbits durch eine Folge von die Spur entlang fortschreitenden Zylinderdomänen dargestellt, wobei zum Beispiel die Anwesenheit einer Zylinderdomäne ein

ι» Bit »1« bezeichnet, während die Abwesenheit einer Zylinderdomäne ein Bit »0« bezeichnet

Für den praktischen Gebrauch als Rechnerspeicher ist es oft erforderlich, eine Vorrichtung vorzusehen, mit welcher Zylinderdomänen von einer hochpermeablen

'"· Spur auf eine andere abgezweigt werden können. In manchen Vorrichtungen werden die Zylinderdomänen zum Beispiel durch eine Quelle auf der Platte in einer ununterbrochenen Kette erzeugt. Diese Folge von Zylinderdomänen kann selbst nur eine ununterbrochene

-» Folge von »1«-Bits darstellen. Wenn gewünscht wird, durch die Folge binäre Information darzustellen, muß die Information daher in anderer Weise »geschrieben« werden. Es kann zum Beispiel eine Zylinderdomänen-Weiche benutzt werden, um eine Zylinderdomäne von

-'· der Hauptspur abzuleiten, wenn ein »O«-Bit auf dieser Spur erzeugt werden soll. Nach dem Stand der Technik werden Zylinderd-mänen-Weichen benutzt, die eine stromführende Schicht auf der Magnetplatte enthalten und mit denen Zylinderdomänen entsprechend einem elektrischen Signalimpuls von einer Spur auf eine andere abgeleitet werden können. Die stromführenden Schichten sind typischerweise schleifenförmig gestaltet, so daß ein durch den Leiter gesandter Stromimpuls ein lokalisiertes Magnetfeld in der Umgebung des Zen-

¹' trums der Schleife erzeugt. Dieses Feld addiert sich zeitweilig zu den Feldern der hochpcrmcablen Elemente in diesem Bereich und führt zu einer zusätzlichen Anziehungskraft auf die sich diesem Bereich nähernden Zylinderdomänen. Wenn die Schicke dementsprechend

·'" in der Nähe einer Verbindungsstelle von zwei verschiedenen Zylinderdomänei-Spuren angeordnet ist, können die Stromimpulse benutzt werden, um die Zylinderdomäne vorzugsweise zu einer der Spuren hinzuziehen, so daß die Funktion einer Weiche entsteht.

'' Insbesondere für die Informationseinschrcibung ist es wesentlich, daß die Zylinderdomänen-Weiche zuverlässig und wirksam arbeitet. Typische bekannte Weichen erfordern Ströme von etwa 40 bis 50 mA um eine geeignete Zuverlässigkeil zu erreichen.

'" Der im Anspruch I gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, magnetische Zylinderdomänen von einer Spur auf eine andere in zuverlässiger Weise abzuleiten und dabei Ströme zu benutzen, die wesentlich unter denen liegen, die von den bekannten Weichen

^v> benötigt werden.

Da die Leitung doppelschleifenartig geformt ist, erzeugt derselbe Stromimpuls, der das Magnetfeld zur Anziehung der Zylinderdomäne in Richtung auf eine hochpermeable Spur erzeugt, auch ein weiteres

^h" Magnetfeld, welches die Zylinderdomäne von einer anderen Spur an der Verbindungsstelle abstößt. Daher werden die Zylinderdomänen zuverlässig von einer Spur auf eine andere übergeben, wobei nur sehr niedrige Ströme bcnöligl werden.

'" Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unlcransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispiclen in Verbindung mil der Zeich-

nung erläutert. In der Zeichnung ist eine Weiche mit einer doppelschleifenartigen Stromleitung dargestellt.

Ein Y-förmiges Element aus hochpermeablem magnetischem Material mit einem Pol 1 und ein balkenförmiges Element mit einem Pol 2 sind Elemente einer mit »Spur 1« bezeichneten Spur für die Fortpflanzung magnetischer Zylinderdomänen. Weiterhin ist ein T-förmiges Element mit Polen 3, 4 und 5 dargestellt. Dr.s, T-förmige Element ist mit dem Querbalken des T im Winkel von ungefähr 45° bezüglich der Längsrichtung des balkenförmigen Elementes (Pol 2) angeordnet. Ein weiteres T-förmiges Element mit Polen 6, 7 und 8, ein balkenförmiges Element mit einem Pol 9 und ein Y-förmiges Element mit einem Pol 10 sind spiegelsymmetrisch zu den drei ersten Elementen angeordnet Das letztere Y-förmige und das balkenförmige Element gehören zu einer zweiten, mit Spur »2« bezeichneten Spur, entlang welcher sich ebenfalls magnetische Zylinderdomänen fortpflanzen. Die dargestellte Anordnung der obenerwähnten Elemente bildet eine 180°-Kurve, urn die Zylinderdomänen umlaufen und so einen Übet gang von Spur 1 auf Spur 2 bewirken. Ebenfalls dargestellt ist ein balkenförmiges hochpermeables Element mit einem Pol 6', welches sich zwischen dem unteren T-förmigen Element und einem weiteren Y-förmigen Element mit einem Pol T befindet. Das letztere Y-förmige Element ist Teil eines hochpermeablen Musters, das eine mit »Spur 3« bez-eichnete Zylinderdomänen-Spur bildet. In ausgeführten Vorrichtungen sind die verschiedenen hochpermeablen Elemente typischerweise ungefähr 3 μνη breit. Die Längenabmessungen der Elemente betragen typischerweise ungefähr 15μπι, während der Abstand zwischen den Elementen etwa 2 μιτι beträgt. Alle diese hochpermeablen Elemente befinden sich auf einem magnetischen Substrat, welches zum Beispiel aus einem Seltenerd-Eisen-Granat-Material wie

Eu)EriFe₄GaOi2 hergestellt sein kann. Auf die hochpermeablen Elemente aufgebracht oder zwischen ihnen und dem darunter liegenden Substrat angeordnet ist ein stromführender Leiter 11, der üus einem hoch leitfähigen Metall, zum Beispiel Gold, hergestellt ist. Um die Zwecke der Erfindung zu erfüllen, hat der stromführende Leiter 11 die Form einer doppelten Schleife, bei der ein schleifenartiger Abschnitt in dem anderen angeordnet ist. Genauer gesagt ist eine innere Schleife mit geradlinigen Abscnnilten 13, 15 und 17 so angeordnet, daß der Pol 6' in einem mit A bezeichneten Bereich ungefähr im geometrischen Zentrum dieser Schleife liegt. Eine äuße;e Schleife mit geradlinigen Abschnitten 21, 23 und 25 ist mit der ersten Schleife durch einen geradlinigen Abschnitt 19 verbunden. Der Bereich nahe dem Zentrum dieser äußeren Schleife ist mit Bbezeichnet.

Im Betrieb wird eine magnetische Platte einem Vormagnetisierungsfeld ausgesetzt, wodurch magnetische Zylinderdomänen irzeugt werden, von denen zu-· Veranschaulichung angenommen wird, daß sie Magnetisierungsrichtungen in die Zeichenebene hinein haben. Die magnetische Platte mit den dargestellten hochpermeablen Elementen wird dann einem magnetischen Drehfeld ausgesetzt. Wenn das Feld gegen den Uhrzeigersinn rotiert, werden die Zylinderdomänen auf der Spur 1 von links nach rechts bewegt. Wenn das magnetische Drehfeld die Phasenlage θ = 0 hat, befindet sich eine typische Zylinderdomäne in der Nähe des Pols 2, wie in der Zeichnung gezeigt ist. Wenn sich das Magnetfeld um 270° dreht, läuft die Zylinderdomäne zu den Polen 3, 4 und 5 weiter und befindet sich im Bereich zwischen den Polen 5 und 6, wenn die Phase des Magnetfeldes 270" ist. Wenn die Zylinderdomäne auf der Spur 2 weiterlaufen soll, wird keitv Strom durch den Leiter 11 geschickt. In diesem Fall läuft, wenn sich das Feld weiterdreht, die Zylinderdomäne zu den Polen 6, 7 und 8 und erreicht schließlich die Urr,..:.bung des Pols 9, wenn das Feld cmc Phase vun 540' (ei. ii. nne Phase von 180° während einer zweiten Umdrehungsperiode) erreicht hat. Wenn sich das Magnetfeld weiterdreht, läuft die Zylinderdomäne weiter zum Pol 10 und von da aus nach links entlang der Spur 2.

Soll statt dessen jedoch die Zylinderdomäne von der Spur 1 auf die Spur 3 abgeleitet werden, wird anders verfahren. Wenn die Phasenlage des Magne.feldes 270 beträgt (die Zylinderdomäne befindet sich dann im Bereich zwischen den Polen 5 und 6), wird ein Strom durch den Leiter Il in der durch Pfeile angedeuteten Richtung geschickt. Dieser Stromimp jIs erzeugt in dem Granatsubstrat im Bereich A ein Magnetfeld, das die Zylinderdomäne in Richtung auf den Pol 6' zieht. Wenn das Magnetfeld 360" erreicht, wird die Zylinderdomäne durch das kombinierte Feld vom Pol 6' und der Stromschleife in den Bereich des Pols 6' gezogen, und wenn sich das Feld weiterdreht, läuft die Zyünderc'omäne zum Pol T und von da entlang der Spur 3 weiter. Zu dem Weichenverhalten der Vorrichtung trägt auch die gro^r'c Stromschleife mit den Abschnitten 21, 23 und 25 bei. Wenn der zugeführte Stromimpuls durch die größere Schleife fließt wird in dem mit B bezeichneten Bereich ein Magnetfeld erzeugt, das dem im bereich A erzeugten Feld entgegengerichtet ist. Dieses Feld im Bereich B stößt die Zylinderdomäne von den Polen 5 und 6 in Richtung auf den Pol 6' ab und vergrößert dadurch die Kräfte, die die Zylinderdomäne von der Spur I auf die Spur 3 ableiten. Durch den Doppelschleifenaufbau wird erfindungsgemäß ein einzelner Stromimpuls benutzt, um eine Anziehungskraft in einer Richtung zu erzeugen, die du^rch eine Abstoßungskraft in cine^r anderen Richtung unterstützt wird, wodurch eine weiche und zuverlässige Zylindcrdomänen-Übergabe mit minimalen¹ Strom erreicht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Weiche für den Übergang magnetischer Zylinderdomänen zwischen verschiedenen Fortpflanzungsspuren auf einer magnetischen Platte mit an einer ersten und einer zweiten Fortpflanzungsspur angeordneten Magnetelementen zur Führung der magnetischen Zylinderdomänen von einer Spur zur anderen und mit einer Stromleitung auf der magnetischen Platte, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromleitung (11) einen äußeren schleifenartigen Abschnitt (21, 23, 25) und einen innerhalb eines Teils des äußeren angeordneten inneren schleifenartigen Abschnitt (13, 15, 17) aufweist und bei Hindurchleitung eines Stroms magnetische Felder erzeugt, die gleichzeitig magnetische Zylinderdomänen von den Magnetelementen abstoßen und zu einer dritten Fortpflanzungsspur hinziehen, wodurch die magnetischen Zylinderdomänen VC5 der ersten bzw. zweiten Spur auf die dritte abgezweigt werden.

2. Weiche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetelemente ein Paar von T-förmigen Elementen aus magnetischem Material aufweisen, die symmetrisch an der ersten und der zweiten Fortpflanzungsspur angeordnet sind und magnetische Zylinderdomänen von einer Spur zur anderen führen.

3. Weiche nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetelemente aus hochpermeablem Magnetma'erial bestehen.