Способ считывания информации в биморфных пьезокерамических запоминающих матрицах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к вычислительной технике ,в частности, к пьезокерамическим запоминающим устройствам, и может быть использовано в перепрограммируемых накопительных устройствах. Цель изобретения - повышение быстродействия и уменьшение потребляемой мощности. Выходной уровень сравнивают с опорным сигналом и выделяют по длительности сформированного временного интервала число импульсов напряжения, определяющих код хранимой информации. При считывании информации производят фазовую селекцию сигналов считывания. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СО1:1ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) 4 G 06 К 7/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4213645/24-24 (22) 19.03 ° 87 (46) 23.05.89. Бюл. Р 19 (71) Ереванский политехнический институт им. К.Маркса (72) В.С.Акопян, А.А.Ерофеев, Э.P.Áàýàåâ и К.Р. Григорян (53) 681.327.66.088.8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 754529, кл. Н 01 L 41/08, 1978. .Авторское свидетельство СССР

Ф 328486, кл. G 06 К 7/08, 1970. (54) СПОСОБ СЧИТЫВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ

В БИМОРФНЫХ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИХ ЗАПОМИНАЮЩИХ МАТРИЦАХ

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к пьезокерамическим запоминающим устройствам, и может быть использовано, например, в перепрограммируемых накопительных устройствах.

Цель изобретения — повышение быстродействия, увеличение объема запоминающего устройства и уменьшение потребляемой мощности.

На фиг. 1 и 2 представлены временные диаграммы поясняющие способ; на

) фиг. 3, — характер изменения коэффициента передачи пьезотрансформаторного элемента памяти пьезокерамической матрицы; на фиг. 4 — диаграммы сигналов записи; на фиг. 5 — включение биморфной матрицы.

Накопитель информации на биморфной пьезокерамической матрице ПКМ состоит из пьезокерамических пластин 2 и

2 (57) Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к пьезокерамическим запоминающим устройствам, и может быть использовано в перепрограммируемых накопительных устройствах. Цель изобретения — повышение быстродействия и уменьшение потребляемой мощности. Выходной уровень сравнивают с опорным сигналом и выделяют по длительности сформированного временного интервала число импульсов напряжения, определяющих код хранимой информации. При считывании информации производят фазовую селекцию сигналов считывания. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

3, общего электрода 4, подключенного к шине нулевого потенциала, входного электрода 5,соединенного с шиной 1 входного сигнала возбуждения и выходных электродов 6, которые подключены к шинам записи — считывания 7, Способ основан на существенной зависимости пьезомодуля d > от полярйзации, который для пьезокерамических структур характеризуется однозначной нечетной функцией остаточной поляризации d„ = ((Рд) обьема керамики подэлектродных областей запоминающих элементов ПКМ и в режиме малого сигнала также представляет собой однозначную функцию от остаточной поляризации. Максимальная величина d достигается при предельных значениях поляризации подэлектродных областей.

При этом переключение производится по полному циклу импульсами напряже3 148181 ния с фиксированными амплитудой U„ и длительностью t В способе предполагается, что запись информации производится частичным переключением подэлектродных областей в диапазонах

Р +P 0 или Р = +Р,. — + Р посредством импульса напряжения фиксированной амплитуды П„ и длительностью t (N;)=

1 10

=+gt(i), где 6t(i) - „(И;)- „(И;„), 1

IYl причем t = t„(N ) = ;Ь t(i) (фиг.44),.

% ндибо импульсом напряжения с амплитуL

1 дой U„(N;) +AU(i), где LU(i)

= U (N;) - П„(И;,), причем U„

П (И ) =+AU(i), и фиксированной

1 длительностью С, .(фиг. 4 g)

В квазирезонансном режиме возбуждения II . диапазон изменений амплитуд и фаз выходных пьезопреобразованных сигналов зависит от выбранного диапазона поляризаций подэлектродной области запоминающего элемента выходной пластины. Изменение поляризации запоминающих элементов пьезоструктуры может осуществляться в двух.диапазонах; от P = + P„ P. = О, либо от P =+ Р„до P = « .Р, с соответJ ствующим изменением коэффициента пе- 35 редачи запоминающего элемента пьезоструктуры (фиг. 3). Момент изменения знака вектора остаточной поляризации запоминающего элемента, соответствующий R (И;) 0 (фиг. 3), можно . 40 легко установить, например, и по фазовому признаку выходного сигнала.

В первом случае изменения фаз выходных сигналов ПКИ Q(f (N ) Ц (N Qg) (где ; (И;) — фаза выходного сигна- 45 ла считывания произвольного j-ro запоминающего элемента при i-м частично переключенном состоянии из диапазона изменений P при фиксированном предельном значении Ро,(у, - фаза входного сигнала возбуждения) происходит в пределах gq (И, ) =4 и у — О а во втором случае -gq(И,) =Q -«+ "/ °

Подэлектродная область электрода

5 входной пластины 2 поляризована по предельному циклу Р = +Р„ (на фиг. 5 условно показано направление стрелки

I вверх) или Р = — Р„, а подэлектродная область электрода 61 выходной

4 пластины 3, используемого для формирования стробирующих сигналов считывания, имеет отрицательное предельное значение поляризации Р>(6 ) = -Р„ (или Р (6) = +Р„), и не изменяется как в процессе записи, так и в процессе считывания информации. После предварительной подготовки (установки нуля) подэлектродньгх областей электродов 6 выходной пластины 3 (поляризуются по предельному циклу

Р = -Р„ или Р = +Р„) производится

1 записть кода N; числа в выбранный

j-й запоминающий элемент выходной пластины. Импульс записи (параметры импульса записи определяются кодом

N,записываемого числа) изменяет значение поляризации пьезоструктуры в пределах P = -Р— 0 (или "P

1 1 1

= +Є— 0) под j-м электродом выходной пластины, Это соответствует изменению коэффициента передачи

R (N )j-го запоминающего элемента

1 выходной пластины (фиг. 3).

Таким образом, при записи И; числа преобразуют код N; числа в импульс записи с фиксированной амплитудой

U„ и длительностью t„(N,), либо амплитудой U„(N;) и фиксированной длительностью t„, подают импульс запи-, I си на выбранный запоминающий элемент пьезоструктуры, осуществляют запись в нем путем изменения степени остаточной поляризации подэлектродной области запоминающего элемента. !

Воспроизведение информации осуществляется в квазирезонансном режиме возбуждения пьезоструктуры. При этом возбуждают входную пластину матрицы сигналами с частотой, равной или близкой резонансной частоте Ерй и амплитудой, много меньшей ам л импульса записи Б „ <<0„(И1). За счет обратного и прямого пьезоэффектов на выходных электродах 6 шины 7 (фиг. 5) выходной пластины формируются пьезопреобразованные выходные сигналы U1 (t) = R (N ) U (С), где

К (И;) — коэффициент передачи эапомйнающего элемента по каналу амплитуда — амплитуда при i-м частично переключенном состоянии, j 1 — 1— число запоминакнцих элементов матрицы, амплитуда и фаза которых однозначно определяют код N;-го числа, записанного в j-й запоминающий элемент матрицы.

МЕ1811

В диапазоне Р = -P — О (или P

) r )

= +Р„- О) характер изменения пьезопреобразованных сигналов считывания

U1(t) имеет вид, показанный на фиг.1S, При этом каждому числу N;, записанному в j-й запоминающий элемент матрицы, соответствует V; (t) пьезопреобразованный сигнал считывания, причем амплитуда и фаза V (1) определя3 ют число N однозначно и зависят от коэффициента передачи R (N ) sano) минающего элемента.

Процесс считывания происходит за время t = Ссч, где Ссч длительность линейно изменяющегося опорного сигнала спустя промежуток времени t с момента поступления сигналов возбуждения UB(t) на входную пластину пьезоструктуры (величина t определяется динамическими свойствами накопителя, в основном пьезомодулем

d » ), согласно фиг. 1а,3,5,. Посредством амплитудной селекции формируют уровни U (i) пьезопреобразованных сигналов У () считывания. Осуществляют временную селекцию путем сравнения уровней U (i) пьезопреобразованных сигналов считывания U (t) и

1 линейно изменяющегося опорного сигнала У,. (фиг. 1ф) и вьщеляют t(i) временной интервал (фиг. 1б). По длительности t(i) временного интервала определяют число импульсов задающего генератора (фиг. 1е,z) и устанавливают код N, числа, записанного в

j-й запоминающий элемент матрицы.

Обьем хранимой информации запоминающим элементом матрицы и накопителем в целом может быть увеличен не менее чем в два раза за счет использования полного диапазона изменений остаточной поляризации подэлектродных областей в пределах P = -Рг — +Рр (или P = +Р„ — -Р„). .В этом случае процесс воспроизведения информации аналогичен рассмотренному и осуществляется после необходимой фазовременной селекции пьезопреобразованных сигналов считывания из-за нечетной однозначной зависимости пьезомодуля

Й» от степени остаточной поляризации.

Фазовременная селекция позволяет выявить сигналы считывания с выходных электродов запоминающих элементов матрицы, подэлектродные области которых имеют отрицательное значение вектора остаточной поляризации

P = -Є— О (либо положительное значение Р = +Р— 0) .

Для осуществления фазовременной селекции формируют стробирующий импульс U (фиг. 2а, 5, 6 ".) например, по началу сигнала возбуждения

U „(t) и по окончанию положительной полуволны пьезопреобразованного сиг10 нала U, (t) с электрода 61 выходной пластины. При этом процесс считывания происходит за время t = t + где t — время, необходимое для фаэовременной селекции сигналов счи15 тывания V () (фиг. 2 a - 2 ) . Перед

5 считыванием осуществляют фазовременную селекцию путем сравнения стробирующего импульса У„и сигнала считывания U> (t) (фиг. 2 8, 5 ) . После вы-;

20 деления t(i) временного интервала

1определяют код N, числа по числу импульсов задающего генератора (фиг. 2е,ж,д ) .

Способ считывания обеспечивает за счет исключения относительно медленного процесса поляризации подэлектродных. областей запоминающих элементов существенное повьппение быстродействия и позволяет уменьшить потребляемую мощность не менее чем в 16 раз в ре ю ме считывания. При этом не требуется восстановления информации, что особенно полезно при построении надежных перепрограммируемых запоминающих устройств, когда режим записи не является основным или когда необходимо длительное в течение нескольких лет хранение информации.

Формула изобретения

1. Способ считывания информации. в биморфных пьеэокерамических запоминающих матрицах, записанный пот.. средством изменения степени остаточной поляризации подэлектродной област ти запоминающего элемента, основанный на определении хранимой информа- ции по амплитудному признаку, о т .л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия и уменьшения потребляемой мощности, формируют уровень пьезопреобразованного выходного сигнала, осуществляют амплитудно-временную селекцию путем сравнения выходного уровня и опорного сигнала и выделяют по дли1481811

Фиа/ а и„

Ф) с тельности сформированного временного интервала число импульсов напряжения, определяющих код хранимой информации ° фу и

ЪФ

Иг

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что при считывании информации производят предварительно фазовую селекцию сигналов считывания.

1481811

K(Hi j а ф

Ь- n(

Составитель А.Ершова

Техред А. Кравчук Корректор И. Горная

Редактор В.Данко

Заказ 2693/52 Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 к(н ) (4)

Ч д к(к ) 4 = Й РЖ

Му (а-1) Ь (Жв-t) ф (Фр) ЬЖ)