SU1015446A1 - Аналоговое запоминающее устройство - Google Patents

Abstract

АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее носители информации из магнитострикционного материала, входы-выходы которых соедикены с выходами-входами первой группы ультразвукового преобразовател , входы-выходы второй группы ультразвукового преобразойател  соединены с выходами первой группы переключател , выходы второй группы которого соединены с входами блока считывани , адресный блок, выходы которого соединены с входами формиро нтел  импульсов тока, выходы которого соединены с входами переключател , первый генератор опорного напр жени , выход которого соединен с первым входом первого компаратора, формирователь аналр- гового сигнала и генератор тактовых импульсов, о.тлич ающее - с   тем, что, .с целью расширени  применени  устройства за счет узеличени  динамического и частотного :-диапазонов запоминаемых сигналов, в него введены последовательно соединенные первый коммутатор , формирователь управл ющих импульсов, блок пам ти и второй коммутатор, формирователь,стробирую11Ш :5 импульсов, сумматор, ключи , последовательно соединенные второй генератор опорного напр жени  и второй компаратор, делитель частоты, генератор ступенчатого напр жени , формирователь имп льсов возбуждени  и распределитель импульсов , выходы которого соединены с входами второй группы формировател  управл ющих импульсов, вход распределител  импульсов соединён с первым входом делител  частоты с первым входом формировател  стробирующих импульсов, с первым входом юрмироватёл  аналогового сигнала и с входом второго генератора опорного напр жени , | информацио|1ные входЕ первого 1 оммутатора соединены с выходами блока считывани , (Л управл ющий вход .первого коммутатора соединен с выходом второго coмс мутатора и с вторым входом формировател  стррбирующих импульсов, второй вход второго компаратора  вл етс  входе устройства, выход формировател  аналогового сигнала  вл етс  выходом устройства, второй вход :формировател  аналогового сигнала . соединен с первым входом первого клюел ча, второй выход которого соединен с вторым входе .первого компаратора i4:ii вход первого ключа соединен с выхо «;ь дом сумматора, нервый вход адресного блока соедин.ен с выходом первого О компаратора, вход первого генераЗгора jjnopHoro напр жени  соединен с вторым выходом делител  частоты, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, с третьим входом формировател  стробирующих . импульсов и с первым входом второго ключа, второй вход второ , го ключа соединен с первым выходом делител  частоты, третий выход .которого соединен с входим формировател  импульсов возбуждени , выход второго ключа соединен с управ .л ющим входом второго коммутатора.

Description

с вторым входом адресного блока и с входом генератора ступенчатого напр жени , выходы которого соединены с входами третьего ключа, вЫход третьего ключа соединен с

первым входом сумматора,, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом второго коммутатора и с выходом формировател  стробируюйих импульсов, чет .вертый вход которого соединен с Четвертым выходом делител  часто . ты, выходы генератора опорного напр жени  соединены с входами четвертого ключа, выход которого соединен с Управл ющим входом блока пам ти, выход формировател  импульсов возбуждени  соединен с управл ющим входом ультразвукового преобразовател .

Изобретение относитс  к вычислительной технике, в частности к аналоговым запоминающим устройствам и может быть использовано при разработке аналоговых запоминающих устройств е энергонезависимым хранением информации. Известно аналоговое запоминающее устройство дл  записи аналоговых сигналов, выполненное на основе запоминающих трубок с видимым изображением. Такое устройство обеспечивает быстродействие и точность фиксации формы аналоговых сигналов, а также необходимуК) в некоторых случа х видимость изоб ражени  записанного сигнала. 1. Однако применение указанного устройства св зано с определенными трудност ми, поскольку оно изза конструктивной сложности обладает малой надежностью, сложно в эксплуатации, требует большого вспомогательного, электронного обор довани  и имеет ограниченный срок хранени  информации. . Известно ферроакустическое запо минающее устройство, содержащее ;носитель информации из магнктостри ционного материала, ультразвуковой преобразователь, соединенный с ген тором импульсов, элемент задержки, соединенный с генератором импульсо и генератором цилообразного напр жени , модул тор, соединеный с носителем информации и через переклю чатель типа .запоминающего устройст ( ЗУ) - с . элементом задержки, усилитель считывани , соединеный leрез переключатель типа.ЗУ с носите информации. Такое запоминающее уст ройство может в течение длительног срока хранить информацию при включ ном питании, не требует сложного электронного оборудовани , надежно в эксплуатации, не имеет движущихс механических частей 21. Недостатком данного устройства : вл етс  малый динамический диапазон аналоговых сигналов, которые oji. позвол ет записывать с приемлемой точностью. Ограничение происходит из-за нелинейного характера процессов записи и считывани  амплитудно модулированных (игналов. . Известно аналоговое запоминакицее устройство, содержащее N носителей информации из магнитострикционногО материала, св занных с ультразвуковым преобразователем, блок адресации , генератор импульсов, генератор опорного напр жени , выход котррого св зан с входом компаратора, переклю-. чатель режима работы, соединенный с формирователем импульсов тока и с усилителем считывани , схему восстановлени  аналогового сигнала. В указанном аналоговом ЗУ отсчеты входного сигнала преобразуютс  в интервалвремени между импульсами синхронизации и импульсами тока sanrf си информации. Импульсы синхронизации жестко св заны с импульсом возруждени  ультразвуковой волны, котора  возбуждаетс  во всех носител х | нформации одновременно и, райпрост|ран  сь вдоль носителей, последовательно проходит зоны записи, отведенные под , каждай отсчет. Запись в носител х информации происходит в виде локального необратимого из ленёни  намагниченности носител  информации на том его участке, где в момент импульса тока записи находитсй ультразвукова  волна. Информацию несет интервал времени , в течение которого ул тразвукова  волна проходит рассто  ние от начала зоны эаписи отведенной под OTC4et, до участка, где произошла запись. Начало зоны записи определ етс  импульсами синхронйзации. Особенностью этого ЗУ  вл етс  то, 1о1каж№аЛ}слепуюш,иЛ отсчет записываетс  в свой носитель инфорвиации , это происходит до тех пор, поKei уль,тразвукова  волна б первом носителе не выйдет в следукицую зону записи, после этого очередной отсчет записываетс  снова в первый но.ситель и пор док перебора носите лей при записи каждого следующего отсчета повторАетс . При считывани информации в носител х возбуждаетс  ультразвукова  волна. Распростран  сь вдоль носителей информации, она приводит, к обратимому изменению намагниченности носителей в той зоне, где она находитс , В момент прохождени  ультразвуковой волной зЬны где произошла запись, на каждый носитель навод тс  импульсы ЭДС, т.е. происходит неразрушающее считывание. Далее интервалы времени между импульсс1ми синхронизации и импульсам  ЭДС преобразуютс  в исходный аналоговый сигнал. В этом аналоговсил ЗУ длительное энергонезависимое хранение информации, оно надежно в эксплуатации, имеет неболь объем электронного оборудовани , . так как по следовательное отсчитывание информации из зон записи, расположенных вдоль носител , осуществл етс  ульт развуковой волной , р спростран мцейс вдоль него 3. Недостатками такого ЗУ  ёл ютс  уменьшение динамического диапазона , сигналов которое позвол ет за сывать это устройство при увеличен частоты отсчетов,и ограничение час тотного диапазона записываемых сиг налов в Так как запись каждого следующе отсчета происходит только после за писи предыдущего, то с увеличением частоты отсчетов интервал времени оТводигФ Й йа запись каждого отсчета , уменьшаетс , в то же врем  абсолютна  погрешность определени  положени  записанного импульса при считываний остаетс  посто нной от частоты отсчетов не зависит и, определ етс  однородностью магнитных свойств носителей информации. Поэтому при увеличении частоты отсчетов д|й намический. диапазон за- . писываейых сигналов уменьшаетс . Уменьшение интервала времени, отводимого на запись каждого отсчета при увеличении частоты отсчетов приводит к увеличению относ тельной погрешности определени  i положени  записанных иипульсов при считывании. Это ограничивает макси мальную частоту сигналов, которые может записывать аналоговое ЗУ с допустимой относительной norpetaностью . Цель изобретени  - расширение частотного и динамического диапазонов записываемых аналоговых сигналов, Поставленна  цель достигаетс  тем,- что в аналоговое запоминающее устройство содержащее носи- , тел., информации из магнитострикционного материала, входы-выходы которых соединены с выходамивходами первой группы ультразвукового преобразовател , входы-выходы второй группы ультразвукового преобразовател  соединены с выхо|дами первой группы первого переключател , выходы второй группы которого соединены с входами блок а сч1№21 тывани , сшресный блок, выходы ко торого соединены с входами формирол вател  импульсов тока, выходы которого соединены с входами первого переключател , первый генератор опор1ного напр жени  , выход которого соединен с первым входом первого компаратора, формирователь аналогового сигнала и генератор тактовых импульсов, введены последовательно соединеные первый коммутатор, формирователь управл ющих импульсов, блок пам ти и второ й коммутатор, формирователь стробирукедих ймпульсов, |Сумматор, ключи, последовательно |соединенные второй генератор опор«ого напр жени  и второй компара тор , делитель частоты, генератор Ступенчатого напр же11и , формирователь импульсов возбуждени  и распределитель импульсов выходы которого стеринены с входами второй группы формировател  управл ющих штульсов, ёход распределител  импульсов соединен с первым входом делител  ;частоты с первым входом формировател  стробир5пощиз4 импульсов , с первым входом фррмировател  аналогового сигналами с входом второго генератора опорного напр жени , информационные входы первого коммутатора соединены с выхода|ми блока считывани , управл ющий вх д первого коммутатора соединен с выходом второгокомпаратора и с. BToptM входом формировател  стробир рующих импульсов, второй вход второго компаратора  вл етс  входом устройства, выход формировател  аналогового сигнала  вл етс  выходом устройства, второй вход формировател  аналогового сигнала соединен с первым выходом первого ,ключа, BTOpoflf внкод кохорого соединен с вторым входом первого компа тора , вход дервогб ключа соединен с выходом cj MfcaTopa, первый вход адресного блока сое .динен с выходом первого ком ,паратора, вход первого генератора опорного напр жени  соединен с-вторым выходом делител  частоты, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, с третьи входом формировател  стробирующих импульсов и с первым входом второго ключа, второй вход второго , ключа соединен с первым выходом делител  частоты, третий выход кот рого соединен с входом формировате л  импульсов возбуждени ,выход второго ключа соедй ен q управл ю щим входом второго коммутатора, с вторым входом адресного блока и с входом генератора ступенчатого напр жени , выходы которого соединены с -входами третьего ключа, выход третьего ключа соединен с пе вым входом сумматора, второй и тре тий входы которого соединены соответственно с выходом второго коммутатора и с выходом формировате Л  стробирующих импульсов, четвертый вход которого соединен с четвертым выходом делител  частоты , выходы генераторов опорного напр жени  соединены с входами четвертого ключа, выход которого соединен, с управл ющим входом блока пам ти, выход формировател  им пульсов возбуждени  соединен с . управл ющимвходом ультразвукового преобразовател . На фиг,1 представлена функциональна  схема устройства; на фиг,2-6 - временные диаграммы, по сн ющие работу предлагаемого устройства. Устройство (фиг,1) содержит носители 1 информации из магнитостри ционного материала, переключатель формирователь 3 импульсо.в тока, блок 4 считывани , первый коммутат 5, формирователь б управл ющих имп сов, блок 7 пам ти, адресный блок второй коммутатор 9, суммаТор 10 генератор 11 тактойых импульсов, делитель 12 частоты, формирователь 13 стробирующих импульсовf формиро ватель 14 аналогового сигнала,. генератор 15 и 16 опорного напр же ни , компараторы 17 и 18, генерато 19 ступенчатого напр жени , формир ватель 20 импульсов возбуждени , ультразвуковой преобразователь 21 ключи 22-25, распределитель 26 импульсов . На фиг,2-6 сигналы обозначены сигнал 27 на выходе формировател  сигнал 28 на первом выходе делител  12 частоты, сигнал 29 на Ёыходе генератора 15, сигналы (напр жени  30 и 31 на входе.и выходе генерато 16, сигнал 32 на четвертом выходе делител  12 частоты, сигнал 33 на входе устройства, сигнал 34 на вых де компаратора, сигналы напр жени  на выходах формировател  6 .при N, 5 (N - число носите,дей информации из магнитострикционного материала), сигналы (напр жени ) 40-44 на конденсаторах блока 7 пам ти , сигнал 45 на входе делител  12 частоты, сигнал 46 на выходе генератора 19, сигнал 47 на выходах коммутатора 9, сигнал 48 на выходе сумматора 10, сигнал 49 на выходе компаратсэра 17, сигналы 50-51 на выходеформировател  3, сигналы 52-56 на выходе блока 4 считывани , сигналы 57 и 59 на входе и выходе Формировател  14, Устройство работает следующим образом, В режиме записи аналоговый сигнал 33. (фиг,3) поступает на первый вход компаратора 18, на втррой его вход поступает пилообразное напр жение 31 (фиг,2 и 3) с генератором 16, который запускаемс  импульсам 30 (фиг,2 и 3) с liepBoro выхода делител  12 частоты. Частота этих импульсов равна частоте отсчетов. Эти же иМпульсы 30 через распределитель 26 импульсов поступают на разрешающие входи формировател  6, причем калдайJ-и импульс распредел етс  рапределителем 26 на i-й разрешающийвход формировател  6, Этому моменту -соответствует по вление разрешающего напр жени  35-39 на i-м выходе формировател  6 и следовательно, на i-м управл ющем входе блока 7, При этом конденсаторы блока 7, подключенные к i- .му выходу коммутатора , объединены с блоком 7 пам ти и зар жаютс  пилообразными сигналами 40-44 (фиг,3), поступающими на конденсатора с выхода генератора 16 через переключатель 2, Процесс зар да конденсаторов, блока 7 прекращаетс  в момент равенстВа напр жени  31 (фиг,3) на выходе генератора 16 и входного сигнала 33 (фиг,3). При этом компаратор 18 вырабатывает импульс 34 равенства, (фиг.З) ,который через коммутатор 5 . поступает на запрещающие входы формировател  6, Таким образом, каждый .i -и конденйатор зар жаетс  до напр жени , равного i-му отсчету аналогового сигнала, Это напр жение сохран етс  на конденсаторе блока 7 в течение интервала времени Т, равного времени прохождени  ультразеуко-. вой волной зоны носител ,отведенногопод один отсчет. Импульсы 45 (фиг,4) с входа делители - 12 частоты поступают на вход генератора 19 ступенчатого напр жени , с выхода которого ступенчатое напр жение 46 (фиг,4) поступает на один из входов сумматора 10, на другой вход которого через коммутатор 9 последовательно поступает напр жение 47- (фиг, 4) с блока 7, Частота подклюцени  конденсаторов блока.7 к входу сумматора 10 определ етс  импульсами 45 (фиг.4), поступающими с входа делител  12 частоты через ,переключатель 23 на управл ющий ,нход коммутатора 9. Частота этих импульсов выбираетс  такой, подключение всех N конденсаторов блока 7 происходило за интервал времени, меньший абсолютной погреш ности ЛТ определени  временного положени  записанного импульса при считывании. На третий вход сумма тора 10 поступает напр жение с выхода формировател  13 стробирующих импульсов, которое компенсирует временной сдвиг при распределении отсчетов по разным носител м. С выхода сумматора 10 напр жение 48 (фиг.4) поступает на вход компа ратора 17, на другой вход которого с генератора 15 поступает пилообразное напр жение 29 (фиг.2 и 4 период которого равен 2Т, а амплит уда в два.раза больше амплитуды иилообразного напр жени  31 (фиг. (И 3) с генератора 1б.Нггчало пилоо разного напр жени  29 синхронизиро .вано с моментом возбуждени  ультразв ковой волны,определ емым импульсом 27 (фиГ;,2). В. момент равенства напр жений 48 и 49 компаратор 17 вырабатывает импульс 49 (фиг.4), который поступает на информационный вход адресного блока 8. Блок 8 обеспечивает синхронное Подключение каждого входа формировател  3, выход которого через переключатель 2 св зан с i-м носителем 1 информации, к входу компа . ратора 17 в момент, когда на его вход после суммировани  подаетс  напр жение 1-го конденсатора . блока -7. В случае равенства напр жений 48 и 29 импульс 49 с выхода компаратора 17 запускает формирова тель 3 импульсов-тока, который под импульсы 50-51 тока (фиг.5) в -й носитель 1. В зоне носител  1 в которой в момент импульса тока . находитс  ультразвуковой импульс, происходит необра имое изменение магнитных свойств, т.е. запись. В режиме считывани  импульс 30 с первого выхода делител  12 частоты через распределитель 26 подаетс  на разрешаклцие входы формировател  6, при этом на его выходе последовательно по вл ютс  управл ющие импульсы 34-39 (фиг.5) Каждый i-й импульс управлени  разрешает зар д i-ro конденсатора блока 7 через коммутатор 9 пилообразными напр жени ми 40-44 (фиг.6), поступающими на вход блок 7 рез переключатель 25 с выхода, генератора 15. Начало этих пилооб разных напр жений синхронизировано с импульсом 27 возбуждени  . .,.. ультразвуковой волны (фиг.2 и 5). Зар д каждого / -го конденсатора блока 7 прекращаетс  в момент по влени  на концах -го носитед  считанных сигналов 52-56 (фиг.5) и поступление их через переключатель блока. 4 считывани , через коммутатор 5 на 1-й запрещающий вход формировател  6. Кок  1утатор 9, также как и при записи, последовательно подает напр жение 40-44 с кЬнденсаторов блока 7 на вход jcyMMaTopa 10, на другие входы {которого подаетс  ступенчатое напр жёние с генератора 19 ступенчатого напр жени  и компенсирующие. . импульсы с выхода формировател  13 В режиме считывани  эти напр жени  имеют отрицательную пол рность, поэтому в сумматоре 15 они вычитайтс  из выходного напр жени  блот ка 7 пам ти. Результат вычитани  подаетс  на вход формировател  14, где он стробируатс  импульсом 30 (фиг.6) с первого выхода делител  12 частоты. После стробировани  из сигнала 57 (фиг.6) в формирователь 14 выдел етс  огибающа  58 (фиг.6), котора  соответствует записанному аналоговому сигналу. Таким образом, вiпредлагаемом устройстве с увеличением частоты отсчетов интервал времени Т, отводимый на запись каждого отсчета, уменьшаетс , так как значение отсчета дл  (J- г,о носител  запоминаетс  на конденсаторе блока 7 и сохран етс  до следующего отсчета, кotopый необходимо записать.на I -и носитель i; а это происходит через N-отсчетов. Следовательно,, частотный и динамический диапазон сигналов, которые можно записывать в предлагаеТлое аналоговое ЗУ шире, чем дл  прототипа. . Дл  прототипа динамический диапазон (Dfj) , записываемый с приемле- мой точностью сигналов, можно оценить по формуле ,N,CA&) tir де Tg - врем  прохождени  ультразвуковой волны рассто ни между двум , соседними зонами записи, расположенными на одном носителе информации; Tf, - врем , отвйдимое на один отсчет в прототипе; N - количество носителей информации; ЛТ - абсолютна  погрешность измерени  интервалов времени между импульсами синхронизации и считанными импульсами ЭДС, обусловленна  абСолютной погрешностью фикси вани  положени  зоны лока него необратимого изменен намагниченности носител  инфррмации из-за неодноро ности его магнитных свойс -Дл  предлагаемого ЭУ динамичес:кий диапазон (D) записываемых сигн лов можйо определить по формуле D-2oe f Ь 2оес5 -ff ( АБ; (Z) где Т - врем , отводимые на оди отсчет в предлагаемом устройстве. , Таким образом, динамический диа пазон в устройстве-прототипе на, 20 А(дБ) меньше, чем и предлагаемом ЗУ.. . Дл  прототипа значениеотносительной погрешности записи (У и последующего считывани  отсчетов аналогового сигнала можно оценить по формуле s4 TN. iVT о а дл  предлагаемого устройства по формуле . . , , Максимальна  чатота f. записыва мых сигналовдл  обоих случаев опр дел етс  по формуле сеч : N Как видно из формул (4)ii (5) заданное максимальное допустимое значение дл  предлагаемого ЗУ определ ет .минимальное значение Тд, выбира  необходимое значение N можно, не вли   на сГ, увеличивать значение f. Дл  прототипа эта независимость н.ё сохран етс . Заданное максимально; допустимое значение Г определ ет максимальное значение отношени  а следовательно, В качестве базового образца выбрана когерентна  цифрова  пам ть, выполненна  на схемах ЗУ фирмы Fairchild с организацией 256 слов по 4 разр да. Пам ть предназначена дл  запоминани  аналоговых сигналов. В предлагаемом устройстве берутсй отсчеты высокочастотного аналогового сигнала с частотой, удовлетвор  ощей критерию Найквйста . Отсчеты преобразуютс  и анлого-цнфродбМ м преобразователе (АЦП) и запоминаютс  в ОЗУ. В качестве АЦП йсйользуетс  пороговое устройство, при этом не учитываютс  амплитудные изменени  |аналогового сигнала. Предлагаемое аналоговое ЗУ по сравнению ,с базовым обладает следующими преимуществамиiинформаци  не тер етс  при отключении источника пи гани ;ЗУ точно фиксирует изменений амплитуды аналогового сигнала.

t

1 О Г Г о о о

тITзтп/гег

iu

ti

2N

«N

Ulimillk- IIIIIIIIIIIHL

Ж.

... fm... Г-Г I П

1

tH

3i tirftititMHiiiitnifiimnnnmniiniiiiiirliiiiim

30

rL.30

nrr MintMHiiinnniinnnitiniiiri

iinmm

Фиг.е

Claims (1)

1. АНАЛОГОВОЕ ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее носители информации из магнитострикционного материала, входа-выхода которых соединены с выходами-входами первой группы ультразвукового преобразователя, входа-выхода второй группы ультразвукового преобразователя соединены с выходами первой группы переключателя, выхода второй группы которого соединены с входами блока считывания, адресный блок, выходы которого соединены с входами формирователя импульсов тока, выходы которого соединены с входами переключателя, первый генератор опорного напряжения, выход которого соединен с первым входом первого компаратора, формирователь аналр- , гового сигнала и генератор тактовых импульсов, о т л и ч а ю щ е е — с я тем, что, с целью расширения обла<хги применения устройства за счет узеличения динамического и частотного .-диапазонов запоминаемых сигналов, в него введены последовательно соединенные первый коммутатор, формирователь управляющих импульсов, блок памяти и второй коммутатор, формирователь,стробирующие импульсов, сумматор, клю чи, последовательно соединенные второй генератор опорного напряжения и второй компаратор, делитель частоты, генератор ступенчатого ^! напряжения, формирователь импульсов возбуждения и распределитель импульсов, выхода которого соединены с входами второй группы формирователя управляющих импульсов, вход распределителя импульсов соединён с первым входом делителя 'частоты ’ с первым входом формирователя стробирующих импульсов, с первым входом формирователя аналогового сигнала и с входом второго генератора опорного напряжения,|информационные входа первого коммутатора соединены с выходами блока считывания, управляющий вход -первого' коммутатора соединен с выходом второго коммутатора и с вторым входом формирователи стробирующих импульсов, второй вход второго компаратора является входом устройства, выход формирователя аналогового сигнала является выходом устройства, второй вход . формирователя аналогового сигнала 'соединен с первым входом первого ключа, второй выход которого соединен с вторым входом .первого компаратора вход первого ключа соединен с выходом сумматора, нервый вход адресного блока соединен с выходом первого компаратора, вход первого генератора опорного напряжения соединен с вторым выходом делителя частоты, 'вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, с третьим входом формирователя стробирующих импульсов и с первым входом второго ключа, второй вход второго ключа соединен с первым выходом делителя частоты, третий выход которого соединен с входом формирователя импульсов возбуждения, выход второго ключа соединен с упраздняющим входом второго коммутатора, с вторым входом адресного блока и с входом генератора 'ступенчатого напряжения, выходы которого соединены с входами третьего ключа, вкход третьего ключа соединен с «первым входом сумматора,, второй и третий входы которого соединены соответственно с выходом второго коммутатора и с выходом формирователя стробирующих’импульсов, чет вертый вход которого соединен с (четвертым выходом делителя часто_г ты, выходы генератора опорного напряжения соединены с входами четвертого ключа, выход которого соединен с управляющим входом блока памяти, выход формирователя импульсов возбуждения соединен с управляющим входом ультразвукового преобразователя.

   I ·