DE2936699C2

DE2936699C2 - Magnetblasen-Ansteuerschaltung für Magnetblasenspeicher

Info

Publication number: DE2936699C2
Application number: DE2936699A
Authority: DE
Inventors: Kousuke Tokyo Takahashi
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1978-09-12
Filing date: 1979-09-11
Publication date: 1983-06-16
Also published as: JPS5538691A; US4250564A; JPS597153B2; DE2936699A1

Description

phasenverschoben ist, zur Bildung einer diamant- oder rhombusförmigen Lissajous'scben Figur miteinander kombiniert Wenn der Radius eines Kreises, der die diamantförmige Lissajous'sche Figur berührt, Ir ist, so ergibt sich

Es zeigt sich, daß selbst dann, wenn jeder Spulenstrom einen solchen idealen Dreieck-Signalverlauf besitzt die Amplitude in jeder Richtung der Lissajous'-schen Figur zwischen Ir (Minimalamplitude) und Il (Maximalamplitude) schwankt Folglich kann der Ansteuerwirkungsgrad bei Verwendung idealer Dreieck-Spulenströme, der durch das Verhältnis aus Ir zu Il definiert ist, nicht auf einen Wert erhöht werden, der größer ist als l/j/2=0,7, wie sich aus Gleichung (1) ergibt

Folglich steigen der Leistungsverbrauch und das induzierte Rauschen, das das Fühlersystem beeinflußt, im Vergleich zum Fall bei Sinus-Spulenströrr-?.n an.

Bei der herkömmlichen Ansteuerschaltung mit dreieckförmigen Ansteuerströmen ist die Anstiegszeit nicht stets genau in Übereinstimmung mit der Abfallzeit Insbesondere, wenn die Anstiegszeit 7>=To/4 nicht ausreichend kleiner ist als die Zeitkonstante L/r, ist die Abfallzeit 7} kleiner als die Anstiegszeit T_n wobei 7J die Ansteuerperiode (die inverse Größe der Ansteuerfrequenz), L die Induktivität der Treiberspule und r der ohmsche Widerstand der Spule sind. Folglich wird der Ansteuerwirkungsgrad 0,6 oder weniger, wodurch sich eine zusätzliche Vergrößerung der Amplitudenänderung des Fühlerrauschens und des Leistungsverbrauchs ergibt.

Ferner ist aus der nachveröffentlichten DE-OS 29 15 138 eine Treiberschaltung für einen Magnetblasenspeicher bekannt geworden, die trapezförmige Spulenströme erzeugt. Bei dieser Treiberschaltung wird jeder Spu'en- oder Treiberstrom während eines bestimmten Zeitraumes abgeschaltet, um eine Niveauverschiebung zu verhindern, zu diesem Zweck werden zwei Paare Schalttransistoren mit ähnlicher Abschaltdauer verwendet. Da jedoch der Spulenstrom nicht kontinuierlich ist, erhält man keinen sauberen Treiberbetrieb für die Magnetblasen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine diese Nachteile vermeidende Magnetblasen-Ansteuerschaltung zu schaffen, also insbesondere eine Magnetblasen-Ansteuerschaltung mit erhöhtem Ansteuerwirkungsgrad.

Die ei rindungsgemäßi. Treiberschaltung erzeugt einen kontinuierlichen, trapezförmigen Spulenstrom. Dabei trägt jeder Spulenstrom zu einem günstigen Treiberbetrieb bei, da die Änderung von einem positiven (oder negativen) zu einem negativen (bzw. positiven) Wert beim Nulldurchgang kontinuierlich erfolgt, so daß man die zeitliche Beziehung etwa gemäß F i g. 8 erhält.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. IA ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Magnetblasen-Ansteuerschaltung zur Erzeugung von X- und V-Spulensirömen mit Dreieck-Signalverlauf,

Fig. IB ein Schaltbild einer X-Spulen-Treiberschaltunggemäß Fig. IA₁

F i g. 2 Signalverläufe zur Darstellung des Betriebs der Treiberschaltung gemäß F i g. 1 B, Fig,3 und 4 Signalverläufe zur Erläuterung des herkömmlichen Ansteuerverfahrens mit dreieckförmjgen Spulenströmen,

F i g. 5 ein Schaltbild zur Erläuterung des Steuerbetriebes der Anordnung gemäß F i g, 1A,

F i g. 6a und 6b Lissajous'sche Figuren der herkömmlichen Spulenströme gemäß F i g. 3 bzw. F i g. 4,

F i g. 7 ein Schaltbild eines Teils eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig.8 Signalverläufe zur Erläuterung des Betriebes des Ausführungsbeispiels gemäß F i g. 7,

Fig.9 ein ausführliches Schaltbild eines Teils der Anordnung gemäß F i g. 7,

Fig. 10 und Fig. lla-lld schematisch den Verlauf ι s des Spulenstroms bei der Anordnung gemäß F i g. 9,

Fi g. 12 Lissajous'sche Figuren für den erfindungsgemäßen trapezförmigen Signalverlauf,

F i g. 13 und 14 ausführliche Schaltbilder anderer Teile der Anordnung gemäß F i g. 7.

In der Zeichnung geben gleiche Bezugszeichen gleiche Bauelemente wieder.

Gemäß Fig. IA enthält eine herkömmliche Magnetblasen-Ansteuerschaltung ein Paar von X- und K-Spulenstrom-Treiberschaltungen 100 bzw. 20Cl mit Steuerschaltungen 11 und 12 bzw. 11' und 12', einen Taktimpulsgenerator 300 mit einer Wiederholperiode von To und eine Verzögerungseinrichtung 400 für eine Verzögerung von ¹A T₀, so daß dreieckförmige X- und V-Spulenströme zum Anlegen eines Drehmagnetfeldes jn an eine Magnetblasenspeicher-Einheit erzeugt werden können.

Gemäß Fig. IB, die die XSpuIenstrom-Ansteuerschaltung 200 zeigt sind zwischen einer ersten Stromversorgung + V₀ und einem ersten Anschluß 7Ί an Ji der linken Seite (Fig. IB) ein erster Schalter Sn und eine dazu parallel geschaltete erste Klemmdiode Dn vorgesehen. In ähnlicher Weise sind zwischen der ersten Stromversorgung + V₀ und einem zweiten Anschluß T₂ an der rechten Seite ein weiterer erster Schalter S₂I und AO ein«; dazu parallel geschaltete erste Klemmdiode D₂I vorgesehen. Schließlich sind ein Paar aus einem zweiten Schalter Su und einer zweiten Klemvndiode Di₂ zueinander parallelgeschaltet zwischen einer zweiten, an Masse liegenden Stromversorgung und dem ersten •t > Anschluß T\ vorgesehen. In ähnlicher Weise ist ein Paar aus einem anderen zweiten Schalter Sb und einer anderen zweiten Klemmdiode D₂₂ zueinander parallel geschaltet zwischen der zweiten Stromversorgung und dem zweiten Anschluß T₂ vorgesehen. Die Treiberschal-)ii tung ist ferner mit der ersten und der zweiten Steuerschaltung 11, 12 versehen, die jeweils Anschlüsse 50 besitzen. Die erste Steuerschaltung 11 steuert den Ein/Aus-Betrieb der Schalter Sn und Si₂, die miteinander verriegelt sind, synchron zu Taktimpu'iien, die vom 5·> Taktimpulsgenerator 300 den Anschlüssen 50 zugeführt werden. Die zweite Steuerschaltung 12 steuert in ähnlicher Weise den Ein/Aus-Betrieb der Schalter S\z und S21, die in der „!eichen Weise miteinander verriegelt sind. Durch den Schaltbetrieb wird eine Dreieck-Welle μ von der Treiberspule 10 erzeugt. Diese herkömmliche Ansteuerschaltung ist ausführlich erläutert in dem Aufsatz »A New Proposal on Field-Access Bubble Drives« von Kazuo Yamagishi et al., in der Zeitschrift »IEEE Transactions on Magnetics«, Bd. MAG-Il (Januar 1975) Nr. 1, S. 16-20.

Der Betrieb der Treiberschaltung gemäß F i g. 1 wird mit Bezug auf die Signalverläufe gemäß F i g. 2 erläutert. Ein Signalverlauf 20 gibt das Taktsignal wieder und die

Signalverläufe 21 und 22 zeigen Signale zum Steuern der Schalter Si ι und S₂₂ bzw. der Schalter Si ₂ und S₂I. Ein durch die Treiberspule 10 fließender Strom, der von diesen Steuersignalen abhängt, hat den Signalverlauf 23. An dem ersten und dem zweiten Anschluß Ti und T₂ ί auftretende Spannungen haben die Signalverläufe 24 bzw. 25. Weiter ist eine Zeitskala 26 für To für eine Periode dargestellt.

Es sei nun angenommen, daß das Signal gemäß dem Signalverlauf 21 in den Ein-Zustand übergeht, wobei in beide Schalter Sn und S22 simultan geschlossen werden. Zu diesem Zeitpunkt wird die Spannung am ersten Anschluß 7"i der Treiberspule 10 zu + Vo, und die Spannung am zweiten Anschluß T₂ nimmt Massepotential an. Folglich fließt ein Spulenstrom mit positiver π Polarität durch die Spule 10 von dem ersten Anschluß Ti zum zweiten Anschluß T₂. Wenn die Periode T₀ZA des Ein-Zustandes des Signals 21 ausreichend kleiner ist als die Zeitkonstante L/rder Treiberspule 10, so nimmt der Spulenstrom im wesentlichen linear zu, bis er eine Amplitude //.( = (Το/4) χ ( V₀IL)) zum Zeitpunkt f= T₀ZA hat; zum Zeitpunkt L/rbeträgt die Amplitude V₀Zr.

Es sei nun eine Phase des Schaltungsbetriebes betrachtet, in dem das Signal 21 in den Aus-Zustand übergeht und die Schalter Sn und S22 simultan r> abgeschaltet bzw. geöffnet werden. Die magnetische Trägheit, durch die ein Spulenstrom mit einer Amplitude /;. an der Ansteuerspule 10 aufrecht erhalten wird, induziert eine große negative, invertierte Spannung am ersten Anschluß Ti und eine große positive, in invertierte Spannung am zweiten Anschluß T2. Jedoch liegt der erste Anschluß Ti über die Diode D12 an Massepotential, während der zweite Anschluß T2 durch die Diode D₂₁ an + V₀ liegt. Dieser Zustand entspricht dem Fall, daß - V₀ an der Treiberspule 10 anliegt. 1-, Dadurch beginnt in der Treiberspule 10 ein Spulenstrom zu fließen, dessen Signalverlauf auf die Stufenspannung — V_n anspricht und der dem zuvor fließenden Spulenstrom hinzuaddiert wird. Ein Strom l\(t). der beim Abfall der Spannung + V_n erzeugt wird, wenn die Schalter Sn -»o und S;2 abgeschaltet werden, und ein Strom I₂(t), der durch die Stufenspannung — Vo erzeugt wird, ergeben sich zu:

(2)

wobei / zu 0 wird beim Abschaltzeitpunkt der Schalter S₁₁ und S₃₂ und wobei k = (T_nIA)Y. (L/r).

Aus der Gleichung (2) ergibt sich der Strom l_y(t), w als Summe der Ströme /, U) und l-,(t):

Während einer Periode, während der Summenstrom I-Jt) positiv ist. fließt der Spulenstrom von Masse zur ersten Stromversorgung +V₀ über die Diode D_v. die Ansteuerspule 10 und die Diode D₂₁. Um /, U) = 0 in der Gleichung (3) zu erhalten, muß die Abfallzeit T. m wie folgt sein:

T, =

(4)

\uch ist in den obigen Gleichungen (2) und (3) der W ert k. d. h. das Verhältnis der Anstiegszeit T₀ZA zur Zeitkonstante L/r. annähernd bleich dem Kehrwert des

65 (^-Faktors der Treiberspule, da der (^-Faktor allgemein zu (2nl To) χ (Ur) definiert ist. Folglich kann, falls der (^-Faktor ausreichend groß ist, /r-sO gesetzt werden, und dann wird die Abfallzeit T_f gleich T₀ZA (= Tr). Wenn der Q-Faktor nicht so groß ist, nimmt k von 0 auf I oder mehr zu, so daß T/kürzer als To/4 werden kann.

Abhängig vom Signal 22, das in den Ein-Zustand gebracht worden ist, werden die Schalter 5ji und S12 simultan geschlossen, um einen negativen Spulenstrom linear zu erhören, der in der Treiberspule 10 fließt. Wenn das Signal 22 vom Ein-Zustand in den Aus-Zustand umgeschaltet wird, werden die Schalter S₂] und S|2 simultan abgeschaltet bzw. geöffnet. Dadurch wird an der Treiberspule 10 eine inverse Spannung induziert. Da jedoch die Spannung am zweiten Anschluß T₂ durch die zweite Klemmdiode D₁₂ an Massepotential geklemmt ist. und da die erste Anschlußspannung durch die erste Klemmdiode Dn auf + V₀ liegt, wird der negative Spulenstrom über die Dioden Dn und D₁₁ ebenfalls linear gedämpft.

Nachdem das Signal 21 für 'At-Periode eingeschaltet und dann Halbperiode verstrichen ist, wird das Signal 22 für !/^-Periode eingeschaltet. Weiter wird nach einer Halbperiode das Signal 21 für '/4-Periode eingeschaltet. Durch Wiederholung dieses Betriebsablaufs wird ein dreieckfönviger Spulenstrom 23 erhalten.

Der Signalverlauf 23 des Spulenstroms gemäß F i g. 2 ist ideal und wird erhalten, wenn der Q-Faktor der Ansteuerspule ausreichend groß ist und die Anstiegszeit mit der Abfallzeit übereinstimmt. In Wirklichkeit ist jedoch der (^-Faktor (Gütefaktor) nicht so groß, und die Abfallzeit ist kürzer als die Anstiegszeit, so daß zwei Spulenströme ('A'-Spulenstrom und V-Spulenstrom) erzeugt werden, die sich um '/4-Periode in der Phase unterscheiden (vgl. F i g. 3 und 4), um ihre Synchronisation aufrecht zu erhalten.

Fig. 3 zeigt ein erstes Beispiel zur Beschreibung herkömmlicher dreieckförmiger Spulenströn'e. Gemäß F i g. 3 geben Signalverläufe 31 und 32 Ausgangssignale der ersten Steuerschaltungen 11 und 11' für den A'-Spulenstrom bzw. den V-Spulenstrom wieder. Signalverläufe 33 und 34 geben die Ausgangssignale der zweiten Steuerschaltungen 12 bzw. 12' für den A'-Spulenstrom bzw. V-Spulenstrom wieder. Die Signalverläufe 31 und 33 erreichen, daß ein A'-Spulenstrom mit dem Signalverlauf 35 fließt. In ähnlicher Weise bewirken die Signalverläufe 32 und 34 einen V-Spulenstrom mit einem Signalverlauf 36. Das Beispiel gemäß Fig.3 betrifft den Fall, in dem die Abfailzeit der Dreieckwe"e mit positiver oder negativer Polarität kürzer ist als die Anstiegszeit, wobei verhindert ist, daß die folgende Dreieckwelle erzeugt wird, bevor die Dreieckwelle des Gegenstücks einen positiven oder negativen Spitzenwert erreicht. Das heißt, daß mit der herkömmlichen Einrichtung keine kontinuierlichen dreieckförmigen Sp jlenströme erzeugt werden können.

Fig.4 zeigt ein zweites Beispiel zur Erläuterung herkömmlicher dreieckförmiger Spulenströme. In F i g. 4 geben Signalverläufe 41 und 42 Ausgangssignale der ersten Steuerschaltung 11 bzw. 11' wieder. Signalverläufe 43 und 44 geben die Ausgangssignale der zweiten Steuerschaltung 12 bzw. 12' wieder. Die Signalverläufe 41 und 43 steuern einen A'-Spulenstrom mit einem Signaiver'auf 45. Die Signalverläufe 42 und 44 steuern einen V-Spulenstrom mit dem Signalverlauf 46. In diesem Beispiel betragen die Impulsbreiten der Signalverläufe 41—44 jeweils 'A-Periode oder mehr, damit die positiven Dreieckwellen und die negativen

Drcieckwellen kontinuierlich verlaufen.

Gemäß F i g. 5 wird die aus den Bauelementen 300,11, II', 12 und 12' gemäß Fig. IA gebildete Anordnung durch eine Schaltungsanordnung erreicht, die einen Festwertspeicher oder ROM 51, Decodierer 52, 53, einen Adreßzähler 54. der am Anschluß 50 Taktimpulse mit de: Wiederholperiode Ta empfängt, und Ausleseschaltungen 55 aufweist. Die Ausleseschaltungen 55 erzeugen Steuersignale (entsprechend Signalverläufen 31 —34 in F i g. 3). Insbesondere werden durch Wiederholen des sukzessiven Zugriffs zu den Adressen (Vt 0

Λ % ... A 10. ... A 15) von 0 bis 15 mittels Anschließen des Decodierers 52 binäre Information »1« oder »0«, die in ilen vier Bitstellen D \. B2. Bi und Ö4 jeder Adresse des ROM 51 gespeichert sind, über die Ausleseschaltungen 55 in Form eines hohen Pegels (EIN) oder eines niedrig¹!! Pegels (AUS) erzeugt. Üblicherweise wird beim Anhalten des Drehmagnctieides iedigiieh der Λ'-Spulenstrom zusätzlich um eine Halbperiode angesteuert. Zu diesem Zweck wird ein zusätzlicher Decodierer 53 betrieben, nachdem der Abtastbetrieb des Decodierens 52 in vorgegebener Anzahl durchgeführt worden ist. so daß der Abtastbetrieb zum Decodierer 53 verschoben wird. Dazu wird ein Abtastzahl-Diskiiminator 56 mit einem Paar parallelgeschalteter UND-Glieder verwendet, um die Abtastzahl der Decodierer 52 und 53 zu zählen. Sobald die Abtastzahl eine vorgegebene Zahl erreicht, wird von dein Decodierer 52 oder 53 ein Freigabe- oder ein Abschdltsignai erzeugt. Die εη den Anschlüssen 51-1, 57-2, 57-3 und 57-4 abgegebenen Impulse bilden die Steuersignale 31— 34, die von den Steuerschaltungen 11, II', 12 bzw. 12' abgeleitet werden.

In den F i g. 6a und 6b, die Lissajous'sche Figuren der herkömmlichen Spulenströme gemäß den F i g. 3 und 4 zeigen, ist längs einer Koordinatenachse 61 die Amplitude des X-Spulenstroms und längs einer Koordinatenachse 62 die Amplitude des K-Spulenstronis aufgetragen, ferner geben durchgehende Geraden 63 bzw. 65 Lissajous'sche Figuren wieder, die man durch die Signalverläufe 35 und 36 gemäß Fig.3 bzw. die Signalverläufe 45 und 46 gemäß Fig. 4 erhält. Strichlinien 64 und 66 geben kreisförmige Lissajous'sche Figuren wieder, wobei die Kreise die Lissajous'-schen Figuren 63 bzw. 65 innen berühren. Die kreisförmigen Lissajous'schen Figuren wirken auf die Magnetblasenspeicher-Einheit ein. Der Ansteuerwirkungsgrad, der jeweils durch das Verhältnis der Amplitude der kreisförmigen Lissajous'schen Figuren zur Maximalamplitude der Lissajous'schen Figuren, die durch die Volumen wiedergegeben sind, ausgedrückt ist, ist gering, beträgt z. B. höchstens 0,6. Die Amplitude der Lissajous'schen Figuren ändert sich stark und unregelmäßig mit sich ändernder Richtung (Phase) des Drehrr.agnetfeldes. Dies beeinflußt die Steuerung der Magnetblasen nachteilig. Daher besitzt die herkömmliche Magnetblasen-Ansteuerschaltung nur einen niedrigen Ansteuerwirkungsgrad.

Gemäß Fig. 7 ist das Ausführungsbeispiel der Erfindung ähnlich dem gemäß Fig. IB, jedoch mit der Ausnahme, daß die Schalter Sn und S22 und die Schalter

5₂1 und Si2 für den Ein/Aus-Betrieb nicht paarweise miteinander verriegelt sind, daß vielmehr unabhängige Signalleitungen 73, 74 von einer ersten Steuerschaltung 71, die synchron zu den an den Anschlüssen 70 anliegenden Taktsignalen (Signalverlauf 80 in Fig.8) mit einer Periode Ti arbeitet, zu den Schaltern Sn und

522 führen und daß getrennte Signalleitungen 75, 76 von

einer zweiten Steuerschaltung 72 zu den Schallern S21 und S\2 führen.

Der Betrieb der Treiberschaltung gemäß F i g. 7 wird mit Bezug auf Fig.8 näher erläutert. Für die Schalter Sn und S22 werden Steuersignale 81 und 82 und für die Schalter S21 und Si? Steuersignale 83 und 84 erzeugt. Wenn das Signal 81 dem Schalter Sn zugeführt ist, wird das Signal 82 an den Schaltern S22 angelegt, um das Signal 83 dem Schalter Su zuzuführen. Es zeigt sich, daß

in die Signale 81 und 82 untereinander sowie die Signale 83 und 84 untereinander austauschbar sind. In jedem Fall wird eine Reihe von Perioden sequentiell wiederholt: eine Periode, in der beide Schalter Sn und Si > im Ein-Zustand sind, eine Periode, in der einer der Schalter

|·, im Ein-Zustand ist und der andere im Aus-Zustand, eine Periode, in dem beide Schalter im Aus-Zustand sind, eine Periode, in dem beide Schalter S>i und S12 im Ein-Zusiiiiiü sind, eine Periode, in dem einer der Schalter im Ein-Zustand ist, während der andere im

_'o Aus-Zustand ist, und eine Periode, in dem beide Schalter im Aus-Zustand sind.

Zu diesem Zeitpunkt nimmt ein X-Spulenstrom. der in die Treiberspule 10 fließt. Trapezform gemäß dem Signalverlauf 85 an. Die Signalverläufe 8Γ—84' geben

:=> Steuersignale zum Erreichen eines K-Spulenstroms mit dem Signalverlauf 86 wieder, der um 'Ai-Periode gegenüber dem Spulenstrom 85 phasenverschoben ist. Diese Signale wirken wie die Signale 81—84. Die Signalverläufe 81, 82 und 8Γ, 82' werden in den ersten

κι Steuerschaltungen 71 bzw. 71' erzeugt (wobei letztere nicht dargestellt ist. jedoch den gleichen Aufbau wie die Steuerschaltung 71 besitzt). In ähnlicher Weise werden die Signalverläufe 83 und 84 sowie 83' und 84' von zweiten Steuerschaltungen 72 bzw. 72' erzeugt.

j5 Im folgenden werden mit Bezug auf die Fig. 9,10 und 11 die trapezförmigen Spulenströme 85 und 86 erläutert. Fig. 9 zeigt schematisch eine Schaltung zum Ansteuern eines positiven Spulenstromes in der Schaltung gemäß Fig. 7; Fig. 10 zeigt die Beziehung zwischen Signalverläufen 101 und 102 der Steuersignale, die von der ersten Steuerschaltung 71 den Schaltern Sn und S22 gemäß F i g. 9 zugeführt werden sowie den Verlauf des Spulenstroms. Abhängig vom Signalverlauf 101, der dem Schalter Sn zugeführt wird, und dem Signalverlauf 102, der dem Schalter S22 zugeführt wird, fließt der Spulenstrom f_c gemäß dem Signalverlauf 103 von einem ersten Anschluß 91 zu einem zweiten Anschluß 92 der Treiberspule 90. Weil die Abfallzeiten ηό, ηί, wi und wj des Signalverlaufs 101 allmählich bzw. stufenweise verzögert sind, sind die Abfallzeiten des Spulenstroms I₁-entsprechend verlängert, wie das durch den Signalverlauf 103 wiedergegeben wird. Für den Fall, daß die Impulsbreiten der Signalverläufe 101 und 102 einander gleich sind, ist die Abfallzeit Tr kürzer als die Anstiegszeit T_r(= 7ö/4), wie im Fall der herkömmlichen Magnetblasen-Ansteuerschaltung. In diesem Fall ergibt sich der Spulenstrom zu

Kt)

wobei t bei der Abfallzeit des Signalverlaufes 101 Null ist. Wenn die Impulsbreite des Sigr.alverlaufs 102 ausreichend länger ist als die des Signalverlaufs 101. es ergibt sich der Spulenstrom zu I(t)= /z.exp ( — (r/L)t). Daher ist die Abfallzeit Ti wesentlich länger als die Anstiegszeit T₁-. Wenn die Abfallzeit des Signalverlaufes 102 an einer geeigneten Stelle gewählt ist, die mit w\

'··,·; bezeichnet ist, stimmt die Abfallzeit 77, die die Summe Iv einer langsamen bzw. wenig geneigten Abfallzeit und

einer schnellen bzw. steilen Abfallzeit ist, mit der ; Anstiegszeit r_rüberein.

* Die Fig. 1 la, I Ib, Sie und 1 Id geben die Richtungen

_tt des Spulenstroms während der Anstiegszeit, während

{■■■ der sanft geneigten Abfallzeit und während der steilen

j'< Abfallzeit wieder. Der Stromfluß gemäß Fig. übergibt

>_:; sich, wenn die Steuersignale mit den Signalverläufen 101

*!'* und 102 den Schaltern S,, und Sv zugeführt werden. Der

Stromfluß gemäß Fig. lic ergibt sich, wenn diese Steuersignale den Schaltern S22 und Sn zugeführt werden. Gemäß Fig. 11 a liegt die Spannung + V₀ an der Treiberspule, und der Spulenstrom nimmt von 0 auf V₀Ir

zu gemäß der Gleichung
v. t(t) — ( V₀Zr) χ (1 — e χ ρ (— (r/L)t)).

','' Durch Beschränken der Anstiegszeit auf T₀IA=Tr

WIlU UIC ΛΛΙΙΐμΐUUUC

In den Fällen der Fig. 11b und lic wird keine Spannung an die Treiberspule angelegt, und der Spulenstrom 1(0 ergibt sich zu:

Kt) = I_L ■ exp

Wie erwähnt, nimmt zum Zeitpunkt 7", der Spulenstrom im wesentlichen von I_L auf I_L · (1 - (r/L) Γ,) ab. Im Falle gemäß Fig. Hd wird die Spannung -V₀ an die Treiberspule angelegt, und der Spulenstrom ergibt sich zu:

KO - /,

.(1- f

Fig. 12 zeigt eine Lissajous'sche Figur, die durch die beiden Spulenströme mit trapezförmigem Signalverlauf gemäß F i g. 8 erhalten wird. Wie dargestellt, nimmt die Lissajous'sche Figur eine konvexe und achteckige Form ein (wegen des schwach geneigten und des steilen Abfalls bei der Abfallzeit der Spulenströme). Wenn die Amplitude Ir einer kreisförmigen Lissajous'schen Figur 124, die die achteckige Lissajous'sche Figur 123 innen berührt, mit der Maximalamplitude //. der achteckigen Lissajous'schen Figur 123 verglichen wird, so genügt es, daß die Amplitude Λ. höchstens das 1.2fache der Amplitude Ir ist. Dieses Verhältnis ist ziemlich klein, wenn k nicht nahe bei 0 ist. Dies bedeutet, daß der Ansteuerwirkungsgrad bei mindestens 0,83 liegt und daß die Amplitudenänderung für jede Drehmagnetfeld-Richtung stark verringert ist im Vergleich zu der bei der herkömmlichen Schaltung. Dadurch ergibt sich ein

10

relativ sanftes oder geglättetes Drehmagnetfeld mittels einer keinen Resonanzkreis aufweisenden Schaltung mit einer einzigen Stromversorgung.

Fig. 13 zeigt ein Bauelement der bei dem Ausführungsbeispiel verwendeten Steuerschaltung. Das Bauelement gemäß Fig. 13 ist mit den Ausleseschaltungen gemäß Fig.5 verbunden. Der so gebildete Schaltungsaufbau erzeugt Steuersignale 82 und 82' aus den Steuersignalen 81 und 8Γ und erzeugt Steuersignale 84 und 84' aus den Steuersignalen 83 und 83'. Diese Steuersignalerzeugung wird durch logisches Addieren der Signale vor und nach Verzögerung mittels eines Verzögerungsgliedes 131 um eine Verzögerungszeit T\ mit einem ODER-Glied 132 erreicht. Mit dieser Schaltungsanordnung kann, wenn die Verzögerungszeit kleiner ist als die Impulsbreite, die Impulsbreite des ursprünglichen Signals um eine vorgegebene VerzögecTgrOucr

g g

In Fig. 14 ist ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Steuerschaltung wiedergegeben, bei der acht Steuersignale gemäß F i g. 8 mittels einer ähnlichen Schaltungsanordnung wie gemäß Fig. 5 erzeugt werden. Die Schaltung gemäß Fig. 15 weist einen einzigen ROM 141. Decodierer 142, 143, 144. einen Adreßzähler 145. dein am Anschluß 70 Taktimpulse mit der Wiederholperiode 7o zugeführt werden, und Ausleseschaltungen 146 auf. Ein Abtastzahl-Diskriminator 147 mit gleichem Aufbau wie derjenige gemäß Fig. 5 ist vorgesehen, so daß er den Decodierer 142 im ersten Zyklus oder bei der ersten Drehung des Drehmagnetfeldes, und den Decodierer 143 vom zweiten Zyklus bis zum vorletzten Zyklus und den Decodierer 144 im letzten Zyklus betreiben kann. Der Adreßzähler 145 zählt das Taktsignal von 0 bis zur Anzahl der angesteuerten Zyklen und sendet konstant die Ergebnisse der Zählung in Form eines Binärcodes den Decodierern 142, 143 und 144 zu. Dadurch erfolgt ein sequentieller Zugriff zu den Speicherinhalten jedes Worts, das mit dem gewählten Decodierer gekoppelt ist. von der linken Seite zur rechten Seite: diese 'nhalte werden an die Ausleseschaltungen 146 abgegeben. Folglich werden an den Anschlüssen 148-1 bis 148-8 die Signalverläufe 81 —84 bzw. 81'—84' jeweils als Steuersignale erzeugt. Weiter ist es möglich, die Schaltung gemäß F i g. 13 an die Ausleseschaltungen gemäß F i g. 5 anzuschließen.

Wie erläutert, überwindet die Erfindung Nachteile herkömmlicher Ansteuerschaltungen, wie die Verschlechterung des Ansteuerwirkungsgrades und die unregelmäßige Änderung der Amplitude. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel liegt an der ersien Stromversorgung das Potential + Vo und an der zweiten Stromversorgung Massepotential an: die Dioden sind so angeschlossen, daß sie mit den Polaritäten der Stromversorgungen übereinstimmen.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Magnetblasen-Ansteuerschaltung mit einem Paar Treiberschaltungen mit je einer Treiberspule (10, 90), die orthogonal zueinander und zylindrisch um ' eine Magnetblasenspeicher-Einheit gewickelt sind, um ein Drehmagnetfeld gegenüber der Speichereinheit zu erzeugen, und mit einer ersten Steuerschaltung zum Ansteuern der Treiberschaltungen, so daß diese Spulenströme erzeugen, deren Phasen sich um 'A-Periode voneinander unterscheiden, wobei ein trapezförmiger Spulenstrom (85, 86) kontinuierlich durch die Treiberspule (10, 90) fließt, dessen Anstiegszeit gleich der Abfallzeit ist, und jede Treiberschaltung zum Erzeugen des Spulenstroms (Ic) aufweist:

a) erste Schalter (StM Su) und erste Klemmdioden (D_xx; D_2x), die mit einem ersten und einem zweiten Anschluß (T_x, 91 bzw. T₂, 92) der Treiberspule (10, 90) und einer ersten Stromquelle (+ Vo) verbunden sind,

b) zweite Schalter (Sn, S₂₂) und zweite Klemmdioden (Dn, Dn), die mit dem ersten und dem zweiten Anschluß (T_x, 91 bzw. T₂,92) und einer zweiten Stromquelle verbunden sind,

gekennzeichnet durch

c) eine zweite Steuerschaltung (71), die die Treiberspule (10, 90) so steuert, daß der erste Schalter (S_n) am ersten Anschiß (T_x, 91) und der zweite Schalter (Sn) am zweiten Anschluß (T₂, 92) während der Anstiegsperiode über η '/4-Periode eines positiven Spulenstroms eingeschaltet sind, der vom ersten Anschluß (T_x, 91) zum zweiten Anschluß (T₂,92) fließt, wobei der eine dieser beiden Schalter (Su, S₂₂) während der Abfallperiode sofort und der andere nach höchstens 'A-Periode abgeschaltet wird, so daß der positive Spulenstrom am Ende der Abfallperiode über 1/4-Periode nach Null geht,

d) eine dritte Steuerschaltung (72), die die Treiberspule (10, 90) so steuert, daß der erste 4> Schalter (S_2x) am zweiten Anschluß (T₂,92) und der zweite Schalter (Sn) am ersten Anschluß (T_x, 91) während der Anstiegsperiode über 'A-Periode eines negativen Spulenstroms eingeschaltet sind, wobei der eine dieser beiden v> Schalter (S_2x, S_X2) während der Abfallperiode sofort und der andere nach höchstens 'A-Periode abgeschaltet wird, so daß der negative Spuleristrom am Ende der Abfallperiode über 'A-Periode nach Null geht. '>=<

Die Erfindung betrifft eine Magnetblasen-Ansteuerschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs.

Ein rotierendes Magnetfeld, im folgenden kurz Drehmagnetfeld, ist unerläßlich für die Ausbreitung, die Übertragung und die Ausdehnung von Magnetblasendomänen in einem Magnetblasenspeicher, die jeweils einem binären Bit »I« oder »0« entsprechen. Bezüglich Einzelheiten des Drehmagnetfeldes wird beispielhaft auf den Aufsatz »Generation and fast switching of high frequency rotating fields for bubble memories« von Franz Navratil in der Zeitschrift »IEEE Transactions on Magnetics«, Bd, MAG-Il (September 1975) Nr. 5, S. 1154-1156, verwiesen. Danach wird das Drehmagnetfeld mittels einer Blasen-Ansteuerschaltung zur Zufuhr periodischer Spulenströme erzeugt, deren Phasen sich um i/4-Periode voneinander unterscheiden. Zur Zufuhr der periodischen Spülenströme, wie sinusförmige Ströme oder dreieckförmige Ströme, ist ein Paar von Treiberspulen orthogonal zueinander und zylindrisch um die Magnetblasenspeicher-Einheit gewickelt, die zumindest einen Speicher-Chip besitzt Insbesondere werden meist Resonanzkreise mit jeweils einer Treiberspule und einem parallel zu dieser geschalteten Kondensator verwendet, um sinusförmige Spulenströme zu erzeugen. Da jedoch jeder Resonanzkreis einen Stromschalter für den Start/Stop-Betrieb des Spulenstroms verwendet, der in Reihe zu der Treiberspule geschaltet ist. tritt eine vergleichsweise hohe Dämpfung der Sinus-Spulenströme aufgrund der Widerstandsverluste auf. Aus diesem Grund ist zur Vermeidung der Störung des Signalverlaufes der Spulenströme ein Erregungsschalter zusätzlich für jeden Resonanzkreis vorgesehen, um zu erreichen, daß eine Spannung über dem Kondensator nahe der positiven oder negativen Anfangsspannung für jede Halbperiode ist. Dies bedeutet, daß mindestens zwei Stromversorgungen notwendig sind, um die positive und die negative Anfangsspannung zu erreichen. Auch muß die Kapazität des Kondensators in jedem Resonanzkreis in ähnlicher Weise eingestellt werden, damit die Resonanzfrequenz mit der Betriebsfrequenz des Erregungsschalters übereinstimmt. Weiter ist eine mühsame Zeitsteuerung zum Einstellen des Potentials über jedem Kondensator auf einen gegebenen Anfangswert erforderlich, nachdem die Stromversorgungen eingeschaltet worden sind oder zum Zeitpunkt der Ansteuerauslösung d^r Spulenströme. Diese Erfordernisse verkomplizieren den Schaltungsaufbau jedes Resonanzkreises. Ohne Rücksicht auf die Tatsache, daß die Resonanzkreise die erwähnten Nachteile besitzen, wurden sie jedoch überwiegend verwendet, um ein Drehmagnetfeld in einem Magnetblasenspeicher zu erzeugen, da der herkömmliche Magnetblasenspeicher sinusförmige Ansteuerströme verwendet.

Andererseits sind kürzlich zum Ansteuern dreieckförmiger Spulenströme Schaltungen vorgestellt worden, die keine Resonanzschaltungen sind und die einfachen Aufbau besitzen, da sie aus zwei Schaltern und zwei Dioden aufgebaut sind; diese Schaltungen ermöglichen nicht nur eine einfache Start/Stop-Steuerung der Spulenströme, sondern auch die Verwendung einer einzigen Stromversorgung. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, die Ansteuerschaltung für dreieckförmige Spulenströme zu verwenden, indem man den Aufbau der Magnetblasenspeicher-Einheit an diese Spulenströme anpaßt. Insbesondere sind derartige Ansteuerschaltungen ohne Resonanzkondensatoren vorteilhaft, wenn sie auf einem Substrat in Form eines integrierten Schaltungskreises zwecks Verringerung der Größe hergestellt werden sollen.

Bei dreieckförmigen Spulenströmen besitzt jeder Spulenstrom einen idealen Dreieck-Signaiverlauf, wenn der Strom linear von 0 auf //. während der ersten i/4-Periode ansteigt und dann von /;. auf 0 während der nächsten Ά-Periode abfällt. Dann werden der Spulenstrom mit einem solchen idealen Dreieck-Signalverlauf und derjenige, der demgegenüber um 'A-Periode