Магнітні інтегральні схеми на циліндричних магнітних доменах

Умови існування і статистичнi властивостi цилiндричних магнiтних доменiв. В пластинках, якi вирізанi перпендикулярно до осi легкого намагнiчування (ВЛН) монокристалiв ортофериту, ферит-гранату, магнетоплюмбiту i iнших матерiалiв, що мають сильну одновiсну магнiтну анiзотропiю, або вирощені епiтаксiальним способом монокристалiчними плiвками з цих матерiалiв товщиною вiд одиниць до сотень мiкрометрiв, енергетично вигiдною є перпендикулярна до поверхнi пластинки або плiвки спрямованість вектору ±Js спонтанної намагнiченостi до насичення. Іншими словами, єдина ВЛН збігається з нормаллю до шару, а всi перпендикулярнi до неї напрямки в площинi шару будуть осями важкого намагнiчування (ВВН), якi утворюють площину важкого намагнiчування. Якщо зовнiшнього поля нема (Н=0), в шарi утворюються смугові (лабiринти, стрiчковi) антипаралельнi домени (див. рис. 2.3.10), зорієнтованi за двома протилежними напрямками легкого намагнiчення. Їх сумарнi об’єми при Н = 0 рiвнi і зразок розмагнiчений. Смуговi домени можливо спостерiгати вiзуально, використовуючи ефекти Фарадея або Керра.

Якщо на шар з смуговими доменами дiяти магнiтним полем, яке називається зовнiшнiм полем зсуву i спрямованим, наприклад, «вiд нас» перпендикулярно до поверхнi шару, то із збiльшенням його напруженостi Н об’єм доменiв Ä, орiєнтованих за напрямком дії Н, буде збiльшуватись за рахунок несприятливо розташованих з антипаралельним полю напрямком намагнiченостi доменiв ¤, якi будуть звужуватись і скорочуватися. Пiсля цього найменший смуговий фiльтр перетворюється у цилiндричний магнiтний домен (ЦМД).

Доки напруженiсть поля зсуву не досягла визначеного значення, будуть існувати смуговi і цилiндричнi домени. З подальшим збiльшенням Н дiаметри ЦМД зменшаться до колапсу, тобто миттєвого зникнення, а смуговi домени, якi залишилися, продовжать зменшуватись до перетворення в ЦМД. Коли напруженiсть поля зсуву досягне деякого першого критичного значення Н=Нmin»0,3Js cмуговi домени, якi залишилися, перетворяться в практично ізольованi стiйкi ЦМД. (Про ізольованi стiйкi ЦМД говорять, коли вони практично не взаємодiють, що зазвичай спостерiгається при вiдстанях мiж ними порядку 8r, де r — радiус ЦМД.)

На рис. 2.3.10 схематично зображенi можливi доменнi структури ЦМД–матерiалу при трьох значеннях напруженостi зовнiшнього магнiтного поля зсуву (Н123). Однак ЦМД стійкi в обмеженому iнтервалi значень напруженостi поля зсуву Н = Нmax ЦМД миттєво зникають, колапсують і шар стає однодоменним з намагнiченiстю в напрямку поля зсуву.

Повну енергiю ізольованого ЦМД, якщо прийняти, що його стiнка має малу товщину, якою можна знехтувати, i форму прямого цилiндра, можна представити в виглядi алгебраїчної суми

Wд = 2p rhs + 2pr2hmoHJs — Wмст (2.3.1)

де 2p rhs = Wгр – енергiя границi; r – радiус ЦМД; h – товщина пластини; s – поверхнева енергiя стiнки Блоха ЦМД; 2pr2hmoHJs = Wм – магнiтна енергiя, яка пов’язана з зовнiшнiм полем зсуву; Js намагнiченiсть насичення матерiалу; mo – абсолютна магнiтна проникливiсть вакууму; Wмст =0,5moJsNJs2 – магнiтостатична енергiя; N – коефiцiєнт пропорцiйностi, який називають розмагнiчувальним фактором.

Областю стiйкостi ЦМД, називають дiапазон напруженостей зсуву Нmin … Нmax, що складають приблизно 0,1Js : при Н<Hmin спостерiгаються тiльки cмугові домени або їх спiвiснування з ЦМД, а при Н<Нmax настає колапс. В межах областi стiйкостi радіуси ЦМД приймають значення
rmax … rmin; причому rmax / rmin » 3.

image002

Рис. 2.3.10. Доменні структури ЦМД

Описанi вище статичнi властивостi ЦМД, що iснують в монокристалiчному шарi нескiнченно малих лiнiйних розмiрiв і товщиною h, розташованому в однорiдному магнiтному полi зсуву, а також властивостi матерiалiв, якi використовуються при утвореннi ЦМД, оцiнюються параметрами: Bs ,Js, rmin, ,h, s, l i ін. Характеристична довжина

l = s /( moJs2); (2.3.2)

залежить вiд властивостей матерiалу i використовується для їх оцiнки оптимiзації характеристик пристроїв на ЦМД. Мiнiмальний дiаметр ЦМД dmin= 3,9l можливо отримати при Н = Нmax в шарi товщиною h = 3,3l, а максимальний dmax » 3dmin = 11,7l – в ньому ж при Н = Нmin причому Нmax /Нmin = 1,63.

Із збiльшенням товщини шару h для отримання стiйких ЦМД потрiбнi великi поля. Необхiдно оцiнювати i спроможнiсть доменiв вiдновлюватись пiсля флуктуації розмiрiв та форм. З врахуванням ряду факторiв в технiчних пристроях рекомендують вибирати h = 4l і поле зсуву Н = 0,3Js , яке вiдповiдає серединi області стійкостi. При цьому Нmaxmin = 1,4 i d = 8l.

Кожному феромагнетику властива своя константа Ка, магнiтної анiзотропії, яка залежить вiд температури, має в СІ розмiрнiсть джоуль на кубiчний метр (Дж/м3) або джоуль на кiлограм (Дж/кг) і характеризує силу внутрiшньокристалiчної орієнтації. Можна сказати, що Ка, пропорцiйна питомiй енергії, яка необхiдна для повороту вектора Js, з напрямку ВЛН в напрямок ВВН. Сили внутрiшньокристалiчної орiєнтації характеризує і напруженiсть поля анiзотропії

Нr= 2Кa/(mo Js), (2.3.3)

рiвної тiй мiнiмальнiй напруженостi зовнiшнього поля, яка при дії по ВВН однодоменного зразка викликає намагнiченiсть насичення Js. Із збiльшенням поля анiзотропії Нr в магнiтоодновісному монокристалiчному шарi зменшується вiдхилення напрямку намагнiченостi ЦМД вiд нормалi до площини шару, вiдмiннiсть форми ЦМД вiд цилiндричної і можливiсть спонтанного зародження ЦМД пiд дiєю поля, яке розмагнiчує.

Фактор якостi:

q = Hr Js = 2Кa /( mo Js2) (2.3.4)

в достатнiй мiрi забезпечує необхідні властивостi, якi будуть потрібні, якщо вiн дорiвнює 3–5 i бiльше. Однак збiльшення q погiршує динамiчнi властивостi ЦМД, знижуючи рухливiсть доменних стiнок.

Динамічнi властивостi та способи управлiння рухом цилiндричних магнітних доменiв. Силу, яка виникає в магнітному полi, можна визначити як похiдну вiд його енергії за координатою, яку намагається змiнити ця сила: QТ = dW/dx. Продиференцiювавши вираз (2.3.1) з радiусвектором r в площинi шару, знайдемо силу, яка виникає при наявностi однорiдного градієнта напруженостi поля зсуву Н i дiє на стiнку домена. Пiд дiєю цiєї сили ЦМД пересувається в площинi шару в напрямку вiд’ємного градієнта dH/dr тобто в область бiльш слабких полiв зсуву.

Приймаючи ряд спрощень, можна показати, що при постiйностi форми i дiаметру ЦМД його швидкiсть пересування

n = 0,5G (DН- 8Нс/p), (2.3.5)

де G – рухливiсть доменної стiнки, тобто швидкiсть пересування вiльної доменної стiнки при напруженостi дiючого поля, яка дорiвнює одиницi;
DН – перепад поля зсуву на довжину, яка дорiвнює дiаметру d ЦМД;
Нc – коерцитивна сила для стiнок ЦМД (порогова напруженiсть руху стiнки ЦМД).

При DН £ 8 Нс/r швидкiсть пересування n = 0. Збiльшувати її за допомогою збiльшення DН можна лише до деякої критичної швидкості nкр при досягненнi якої вiдбуваються складнi динамiчнi змiни структури стiнки i, як наслiдок, фiзичних властивостей ЦМД. Значить, nкр обмежує максимальну швидкодiю ЦМД-пристроїв.

Рухливiсть доменних границь G залежить вiд матерiалу шару, що характеризує його динамiчнi властивостi. Вона обернено пропорцiйна фактору якостi q (2.3.3). Значить, як наслідок, з виразу (2.3.5), застосування матерiалiв з високими q i Нc приводить до зниження швидкодії пристроїв на ЦМД.

Одночасно з зсувом в зону меншої напруженостi поля зсуву збiльшується дiаметр ЦМД (рис. 2.3.11). Границя пересування ЦМД xmax обмежена областю його стiйкостi Нmax … Нmin (див. вище). Із збiльшенням градiєнта DН максимально можливе пересування xmax ЦМД зменшується (див. штрихову лінiю на рис. 2.3.11, в у відповiдностi з якими градiєнт DН більший DH’, а х’max < хmax. Оскільки пересування ЦМД можливе лише при виконаннi нерiвностi DН³ 8 Нc/p, то бiльша Нc, може викликати зменшення хmax внаслiдок порушення цiєї нерiвностi у визначенiй точцi при русi домену.

З виразу

DН = (Нmax min)d/хmax (2.3.6)

випливає, що необхiдно зменшити хmax, щоб збiльшити DН при d = соnst. Зв’язок мiж хmax i Нc менш помiтний, але його можливо встановити таким чином. Для n > 0 i при d = dmin з формул (2.3.5) i (2.3.6) отримаємо

хmax < 0, 039 Js d min c (2.3.7)

бо Нmax — Нmin » 0, 1 Js (див.вище).

Наприклад, для пластини тулiєвого ортофериту оптимальної товщини 58 мкм при десятикратному зменшеннi Нс в десять разiв збiльшується хmax . Такого зменшення Нс можливо досягти випалюванням ортоферитових пластин в киснi при 1500°С пiсля їх механiчного полiрування.

Дослiдження показали наявнiсть у рухомiй ЦМД визначеної ефективної маси, яка обумовлює його iнерцiйнi властивостi, що проявляються, наприклад, в тому, що потрiбен скiнченний час для зупинки або змiни напрямку руху ЦМД.

Для того щоб побудувати логiчні і запам’ятовувальнi пристрої на ЦМД, необхідно забезпечити можливість не тiльки спрямованого пересування доменiв, але й здiйснення його з найбiльш високою точністю i чiткою фiксацією положення ЦМД. Без використання схем фiксації градієнтний метод не дозволяє в повнiй мiрi реалізовувати цi вимоги. Хоча спрямоване дискретне пересування ЦМД з чiткою фiксацiєю їх координат можна здiйснити за допомогою рiзних технiчних прийомiв, всi вони базуються на створеннi в площинi пересування локальних областей з пониженою напруженiстю зсуву внаслiдок зустрiчно направлених магнiтних полiв. Такi областi мають назву магнiтостатичних пасток (МСП), оскільки взаємодiя стiнок ЦМД і локалiзованих градiєнтних магнiтних полiв, що створюють пастки, має магнiтостатичний характер. В результатi того що ЦМД опиняється в МСП знижується складова енергії домена, яка пов’язана із зовнiшнiм полем зсуву, і вiдповiдно повна енергiя ЦМД відповідає формумі (2.3.1). Як наслiдок, МСП є локалiзованими зонами мiнiмуму повної енергії ЦМД, в яких сила, яка діє на стiнку домена, дорівнює нулю.

image004

Рис. 2.3.11. Залежність діаметра Рис. 2.3.12. Феромагнітні аплікації

ЦМД від напруженості різних конфігурацій

В сучасних пристроях на ЦМД для створення зустрiчних полiв в МСП використовують розташовані на поверхнi шару струмовi контури, а також магнiтнi полюси, якi виникають в розiмкнутих осердях, розташованих бiля поверхнi шару, при їх намагнiчуваннi зовнiшнiм полем або полями розсiювання ЦМД. При цьому пiд “розiмкнутими осердями” мають на увазi феромагнiтнi аплiкації рiзних конфiгурацiй (рис. 2.3.12), якi виготовленi методами осадження тонких магнiтних (найчастiше пермалоєвих) плiвок на плоскiй дiелектричнiй основi через маску або з наступною фотолiграфiчною обробкою.

Мiж аплiкацiями і ЦМД-матерiалом напилення дiелектрика (SiO2) утворюють визначений зазор, необхiдний для нормальної роботи пристрою. Для пiдвищення ємностi ЗП на ЦМД важливi оптимальнi форми та розмiри феромагнiтних аплiкацiй.

У вiдповiдностi з трьома типами МСП розрiзняють три основних способи управлiння рухом ЦМД: за допомогою струмових контурiв (струмових аплiкацiй); за допомогою зовнiшнього магнітного поля в площинi руху ЦМД; за допомогою модульованного поля зсуву. Зупинимося на першому способi.

Для управлiння за допомогою струмових контурiв використовують плоскi двопровiднi просувнi обмотки-шини.

image006

Рис. 2.3.13. Схема управління ЦМД

Вони накладаються безпосередньо на поверхню ЦМД-шару чи на окрему скляну або пластмасову пiдкладинку методами тонкоплiвочної технології.

Так, схема, зображена на рис. 2.3.13, дозволяє пересувати ЦМД в будь-яку з тридцяти трьох точок А, А’, В, С, … подаванням визначеної послiдовностi iмпульсiв струму Іх1, Іх2, Іх3, Іy1, Іy2, Іy3. Якщо ЦМД знаходиться в точцi А, i подати такий iмпульс струму збудження Іх1, щоб поле, яке ним створюється Нзбуд охоплювало край домена (див. штрихову лiнiю Нзбуд = 0), то ЦМД перейде в точку А ‘ тому що, як зазначалося вище, тут виникає МСП. Послiдовне подавання iмпульсiв струму Іх1,, Іх2 і Іх3, призводить до пересування ЦМД в точку В, а iмпульсів Іy1, Іy2, Іy3, в точку С. Час пересування t ЦМД в сусiдню точку обернено пропорцiйний напруженості Нзбуд , яка створюється струмом збудження.

Тонкоплiвочнi провiдниковi аплiкації забезпечують просування ЦМД з дiаметрами 20-200 мкм, характерними для ортоферитiв. В барiєвих феритах, ферит-гранатах i інших матерiалах виникають ЦМД з дiаметрами декiлькох мiкрометрiв. В цьому випадку практично неможливо виготовити провiдниковi аплiкації, розмiри яких забезпечували б пересування ЦМД на малi вiдстанi, якi вiдповiдають їх дiаметрам, з достатньою швидкiстю, для чого вони повиннi, не випаровуючись вiд надмiрного перегрiвання витримувати значнi струми збудження. Цi труднощi разом з низькою технологiчнiстю струмових аплiкацiй (внаслiдок необхiдностi виконувати багаточисельнi струмопiдводи до схеми) i порiвняно високою споживаною ними потужностю примушують в дiапазонi дiаметрiв ЦМД вiд часток мiкрометра до декiлькох мiкрометрiв використовувати іншi два способи управлiння рухом ЦМД.

image008

Рис. 2.3.14. Генератор епітаксіальної гранатової плівки

Способи генерування і аннігіляції циліндричних магнiтних доменів i зчитування наданої інформації. Розрiзняють ЦМД-генератори двох типiв: з безпосереднiм зародженням доменiв i наступним їх введенням в просувний канал; з використанням первинного домену для утворення нових ЦМД.

Для утворення генераторiв першого типу застосовують ЦМД-матерiали з низьким значенням фактору якостi q = Нr /Js де Нr – поле анiзотропії [див. вираз (2.3.3)]; Js – намагнiченiсть насичення. При невеликих q полегшується зародження домена. Тому в генераторах даного типу використовують не ортоферити з Нr » 107 А/м, а, наприклад, епiтаксiальнi гранатовi плiвки з Нr порядку 105 А/м. Зародження ЦМД виникає внаслiдок перемагнiчення кристала в локальнiй областi поля, яке утворюється або струмовим контуром, або за допомогою пермалоєвих аплiкацiй, чи комбiнацiєю обох способiв.

В одному із запропонованих генераторiв епiтаксiальна гранатова плiвка мала товщину 6 мкм при Нr= 112 кА/м, Js = 16 кА/м i q = 7, а в струмову петлю радiусом 6 мкм, розташовану безпосередньо на поверхнi плiвки (рис. 2.3.14), подавався iмпульс струму 320мА протягом 5 нс. При цьому утворювалась достатня для зародження ЦМД вертикальна складова напруженостi Нz, яка спрямована проти поля зсуву Н, пiсля чого струм в петлi зменшувався до 80 мА і дiяв протягом 100 нс, щоб створити умови для розширення домена до стiйкого стану.

Замiсть струмового контура можна використовувати пермалоєву аплiкацiю, яка намагнiчується полем управління в площинi плiвки (для намагнiчування плiвки, як показано на рис. 2.3.14, поле управління повинне дiяти злiва направо). Поле управління вибирають з умови такої намагнiченостi аплiкації, щоб пiд межею s утворювалась достатня для зародження ЦМД напруженiсть Нz. Так, пермалоєва плівка шириною 12 мкм i товщиною 0,4 мкм при насиченнi утворює поле напруженiстю 300 кА/м (при вiддаленнi торця аплікації воно рiзко зменшується, наприклад, до 10 кА/м при відстанi 12 мкм).

Досить ефективним при утвореннi ЦМД-генераторiв є об’єднання струмових і пермалоєвих аплiкацій.

Локальне нагрiвання, яке викликане, наприклад, променем лазера, полегшує генерування ЦМД, а при нагрiваннi вище точки Кюрi вiдпадає необхiднiсть в зовнiшньому локальному магнiтному полi: ЦМД формується пiд дiєю магнiтних полiв сусiднiх дiлянок, якi замикаються через зону нагрiву. Нагрiвання променем лазера може викликати i термомагнiтострикцiйне формування домена за такою схемою: промiнь лазера – локальнi градiєнти температури – локальнi механiчнi напруги – магнiтострикцiя – перемикання вектора намагнiченостi.

image010

Рис. 2.3.15. ЦМД-генератор з використанням первинного домена

В генераторах, що розглядаються, та інших ЦМД-генераторах цього типу локальну область зародження домена сумiщують з аплiкацiями, якi пересуваються.

Прикладом ЦМД-генератора з використанням первинного домена для утворення нових ЦМД може бути так звана провiдникова схема (рис. 2.3.15).

Первинний домен, що виникає на стадії технологiчного процесу виготовлення генератора і знаходиться в початковому станi в лiвому контурi (рис. 2.3.15, а), пересувається в контур поділу (рис. 2.3.15, б) під дiєю струму Іф, що утворює МСП і, як наслiдок, фiксує домен. Потiм у внутрiшню петлю подається струм реплiкації (подiлу) Ір, а струм Іф зупиняється. Напрямок Ір такий, що магнiтне поле в межах внутрiшньої петлi дiє згiдно з полем змiщення, а зовнi петлi – назустрiч. Тому вузька частина домена по обидвi сторони вiд його вертикального дiаметра пiд дiєю поля, що рiзко збiльшується, намагається звузитись, а іншi частини, якi з’явилися в ослабленому полi, – розширитись, що призводить до подiлу, реплiкації ЦМД на двi частини (рис. 2.3.15, в). Якщо тепер подати в лiвий контур струм повернення Іп, а в правий – струм просування Іпр, то завдяки утвореним ними МСП i магнiтостатичному вiдштовхуванню первинний домен повернеться в первинний стан, а вторинний надійде в канал просування (рис. 2.3.15, г). В одному з генераторiв для ортофериту струм подiлу Ір складав 500 мА.

Щоб знищити (аннiгiлювати, колапсувати) ЦМД, можна використати провiдниковi аплiкації, подаючи в них імпульси струму достатнiх амплiтуд i тривалостi, протилежнi за полярностю пересувальним iмпульсам. З цiєю ж метою застосовують аннiгiлятори ЦМД на феромагнiтних аплiкацiях. В ЦМД-схемах з постiйним числом доменiв генератори та аннiгiлятори не потрiбнi.

Для зчитування інформації, запропонованої ЦМД, успiшно використовують індукцiйний, гальваномагнiтнi і магнiтнооптичнi методи. Одним з найбiльш ефективних гальваномагнiтних методiв є магнiторезистивний, або магнiторезисторний, який полягає в тому, що якщо по чутливому феромагнiтному елементу (наприклад, пермалоєвiй плiвцi) пропустити струм вздовж ВЛН, то при намагнiчуванні по ВВН питомий електричний опiр елемента змiниться на

Dr = rо mп2 Js2 sin2 q, (2.3.8)

де ro – питомий електричний опір при q = 0; mп – рухливiсть електронiв;
Js – намагнiченiсть насичення; q – кут мiж напрямком струму i вектором Js. Цій змiнi питомого електричного опору феромагнiтного елемента довжиною а, шириною b i товщиною (висотою) c вiдповiдає прирiст падiння напруги на ньому

DU = I DR = I Drl/s = [Irоmп2 J2 а/(bс)]sin2q, (2.3.9)

де DR – прирiст опору давача; I – струм, що протiкає скрiзь нього.

Найпростiший магнiторезистивний давач зображений на рис. 2.3.16. Смужка пермалоєвої плiвки 2 має два струмопідвода 3. Коли в зонi давача розташовується ЦМД 1, радiальна складова його поля розсiювання дiє на феромагнiтний елемент в напрямку його ВВН.

image012

Рис. 2.3.16. Найпростіший магніторезистивний давач

Побудова логiчних та запам’ятовувальних пристроїв на циліндричних магнiтних доменах. Для побудови запам’ятовувальних та логiчних ЦМД-пристроїв, зазвичай, використовують типовi функцiональнi i логiчнi елементи з’єднанням яких і вирiшують поставлену задачу. Робота цих елементiв заснована на описаних вище властивостях ЦМД, способах їх генерування, пересування, зчитування та аннiгiляції. Наведемо декiлька прикладiв функцiональних і логiчних елементiв.

На рис. 2.3.17, а зображений елемент затримки на цiле число циклiв поля управління Нy, тобто цiле число його обертiв на 360°. При обертаннi вектора Нy проти годинникової стрiлки домен буде пересуватися по замкненiй траєкторії 1 — 2 — 3 — 4 — 1 — 2 — 3 — 4…, доки яка-небудь керівна дiя не зупинить рух по цьому шляху.

Такий елемент затримки використовували при побудовi бiльш складного елемента – тригера з рахунковим входом (рис. 2.3.17, б). Нехай в межах тригера доменiв нема. ЦМД, що надходить на вхід (х = 1), який обертається за годинниковою стрiлкою, полем управління пересувається по шляху 1 — 2 — 3 — 4 в елемент затримки, де i циркулює за траєкторією
6 — 7′ — 4 — 5 (шлях 2 — 3 коротший за 2 — 11, а 6 — 7′ коротший за 6 — 7) до появи нового ЦМД на входi. Такому стану пристрою вiдповiдає нульовий вихiд у = 0.

При поданнi нового ЦМД на вхiд тригера використовується явище взаємного вiдштовхування двох ЦМД, тобто однакових магнiтних диполiв. 3 позицiй 2 та 6 ЦМД мали б пересунутися вiдповiдно в 3 та 7′, однак внаслiдок взаємного вiдштовхування один домен буде рухатись по шляху 6 — 7 — 8 — 9 — 10, внаслідок чого виникає одиничний вихiд у = 1, а другий по шляху 1 — 2 — 11 — 13 — 14 — 15. При цьому тригер звільняється вiд доменiв. Поява в наступному циклi поля нового ЦМД викликає у = 0, а пiсля подачi ще одного домена вихiд приймає значення у = 1 i т.д. Значить, пристрiй, що дiйсно виконує функцiю тригера з рахунковим входом. Виходи y i z однаковi (y = z), і один з них може стати зайвим. В такому випадку його об’єднують з аннiгiлятором.

В якостi наступного прикладу розглянемо двовходовий логiчний елемент, виконаний на Y-подiбній феромагнiтнiй аплiкацiї i який дозволяє реалiзувати двi логiчнi функцiї: двомiсна кон’юкцiя (двомiсна функцiя І) на виходi Вих. 1 i двомiсна функцiя заборони на виходi Вих. 2. Схема цього елемента i таблицi спiвпадання функцiй наведені на рис. 2.3.17, в. При вiдсутностi доменiв на обох входах Вх. 1 і Вх. 2. ЦМД не може з’явитися на Вих.1 або Вих.2, що вiдповiдає першому рядку таблицi. Якщо домен є тільки на Вх.1, то під дiєю поля управління Ну вiн зсунеться на Вих. 2 (поряд з другим рядком таблицi). Поле Ну не може змінити положення домену на Вх. 2, який утримується петлею струму (див. третій рядок таблицi). Наприкiнцi, при наявностi ЦМД на обох входах завдяки взаємодії “домен – домен” ЦМД з Вх. 1 потрапляє на Вих. 1 (четвертий рядок таблицi).

image014

Рис. 2.3.17. Елемент затримки для тригера з рахунковим входом

Роботу iнвертора (логiчного елемента НЕ) пояснює рис. 2.3.17, г. Постiйний струм Іо утворює МСП, протiкаючи по петлi Вихiд, в якiй знаходиться пристрiй зчитування. Бiля першого розташована друга аплiкацiя струму, в яку потрапляє такий вхiдний струм Івх, щоб ЦМД з петлi Вихiд пересунувся на Вхід. Тоді при Івх = 0 ЦМД знаходиться на виходi, де виникає одиниця. При поданні вхiдного струму ЦМД пересувається до вхiдної петлi i на виходi інвертора з’явиться нуль.

Цi та iншi багаточисельнi елементи дозволяють створювати рiзнi логiчнi i запам’ятовувальнi ЦМД-пристрої, якi вiдзначаються високою щiльнiстю розміщення інформації (до 107-108 бiт/см2), яка відкриває можливостi мiкромiнiатюризації, недосяжні для напівпровiдникової мікроелектронiки; малим енергоспоживанням (до 0,5 — 2 мкВт/бiт, що в 50-200 разiв менше, нiж для напівпровiдникових ЗП), практично виконуючи фунції тепловідводу; великою швидкiстю переробки iнформації (до 107 бiт/с); високою надiйнiстю, яка забезпечується вiдсутнiстю необхiдностi перетворення i підсилення сигналiв, що передаються вiд одних елементiв до iнших; низькою вартiстю використовуваних матерiалiв; застосуванням методiв iнтегральної технології; автоматизацiєю виробництва і контролю; функцiональною гнучкiстю, оскільки операцiї логiки i запам’ятовування можна виконувати в одному магнiтному середовищi та iн. Конструктивно, технологiчно і функцiонально закiнченим складальним компонентом для доменних інтегральних мiкросхем є чiп (вiд англ. сhiр – кристал), який являє собою прямокутну пластину з одновiсного магнiтного матерiалу (наприклад, ортофериту або ферит-гранату) на немагнiтнiй основi. Все це дає підстави розглядати ЗП на ЦМД в якостi вірогідної елементної бази ЕОМ.

аплiкацiя струму, в яку потрапляє такий вхiдний струм Івх, щоб ЦМД з петлi Вихiд пересунувся на Вхід. Тоді при Івх = 0 ЦМД знаходиться на виходi, де виникає одиниця. При поданні вхiдного струму ЦМД пересувається до вхiдної петлi i на виходi інвертора з’явиться нуль.

Цi та iншi багаточисельнi елементи дозволяють створювати рiзнi логiчнi i запам’ятовувальнi ЦМД-пристрої, якi вiдзначаються високою щiльнiстю розміщення інформації (до 107-108 бiт/см2), яка відкриває можливостi мiкромiнiатюризації, недосяжні для напівпровiдникової мікроелектронiки; малим енергоспоживанням (до 0,5 — 2 мкВт/бiт, що в 50-200 разiв менше, нiж для напівпровiдникових ЗП), практично виконуючи фунції тепловідводу; великою швидкiстю переробки iнформації (до 107 бiт/с); високою надiйнiстю, яка забезпечується вiдсутнiстю необхiдностi перетворення i підсилення сигналiв, що передаються вiд одних елементiв до iнших; низькою вартiстю використовуваних матерiалiв; застосуванням методiв iнтегральної технології; автоматизацiєю виробництва і контролю; функцiональною гнучкiстю, оскільки операцiї логiки i запам’ятовування можна виконувати в одному магнiтному середовищi та iн. Конструктивно, технологiчно і функцiонально закiнченим складальним компонентом для доменних інтегральних мiкросхем є чiп (вiд англ. сhiр – кристал), який являє собою прямокутну пластину з одновiсного магнiтного матерiалу (наприклад, ортофериту або ферит-гранату) на немагнiтнiй основi. Все це дає підстави розглядати ЗП на ЦМД в якостi вірогідної елементної бази ЕОМ.аплiкацiя струму, в яку потрапляє такий вхiдний струм Івх, щоб ЦМД з петлi Вихiд пересунувся на Вхід. Тоді при Івх = 0 ЦМД знаходиться на виходi, де виникає одиниця. При поданні вхiдного струму ЦМД пересувається до вхiдної петлi i на виходi інвертора з’явиться нуль.

Цi та iншi багаточисельнi елементи дозволяють створювати рiзнi логiчнi i запам’ятовувальнi ЦМД-пристрої, якi вiдзначаються високою щiльнiстю розміщення інформації (до 107-108 бiт/см2), яка відкриває можливостi мiкромiнiатюризації, недосяжні для напівпровiдникової мікроелектронiки; малим енергоспоживанням (до 0,5 — 2 мкВт/бiт, що в 50-200 разiв менше, нiж для напівпровiдникових ЗП), практично виконуючи фунції тепловідводу; великою швидкiстю переробки iнформації (до 107 бiт/с); високою надiйнiстю, яка забезпечується вiдсутнiстю необхiдностi перетворення i підсилення сигналiв, що передаються вiд одних елементiв до iнших; низькою вартiстю використовуваних матерiалiв; застосуванням методiв iнтегральної технології; автоматизацiєю виробництва і контролю; функцiональною гнучкiстю, оскільки операцiї логiки i запам’ятовування можна виконувати в одному магнiтному середовищi та iн. Конструктивно, технологiчно і функцiонально закiнченим складальним компонентом для доменних інтегральних мiкросхем є чiп (вiд англ. сhiр – кристал), який являє собою прямокутну пластину з одновiсного магнiтного матерiалу (наприклад, ортофериту або ферит-гранату) на немагнiтнiй основi. Все це дає підстави розглядати ЗП на ЦМД в якостi вірогідної елементної бази ЕОМ.

Васюра А.С. – книга “Електромагнітні елементи цифрової техніки”

Оставьте комментарий к статье