Щука А.А. Электроника (2005) (1152091), страница 158
Текст из файла (страница 158)
Расширение функциональных возможностей приборов на магнитостатическнх волнах будет обеспечено благодаря использовани>о эффектов взаимодействия этого типа динамических неоднородностей с акусти >ескими, оптическими и другими типамн волн. Рис. $.11. Конструкция серродина иа МСВ: 1 — пленка ЖИГ; 3 — подложка из ГГГ; 3 — поликоровая пластина; 4 — микрополосковыв преобразователи; 5 — мадулируюшие катушки, 6 — самарий-кобальтовые постоянные магниты 5.2.3. Запоминающие устройства на ЦййД Наиболее широкое применение цМд нашли в устройствах лама~и, позволял>ших по'>У чить высокую плотность записи информации, знергонезависимость, малую по~ребляему~ мошностзь высокое быстродействие, низкую стоимость.
Отсутствие движущихся носи ителей позволяет ЗУ иа ЦМД использовать в бортовых системах. Информационные структу Ры ЗУ >за ЦМД могут быль организованы различными способами. Для ЗУ большой ин типа. формационной емкости характерна организация последовательно-пара>лельного ти -накоРассмотрим структуру с раздельными ре>.истрами ввода-вывода информации и и-на' пительнь>ь>и регистрами (рнс. 5.!2!. пает Накопительные регистры ///' формируются на основе Д! !С и информация в ннх поступ из генератора / через регистр ввода /'В и однонаправленного иерекл>очвтеля //. Нако> опи- 5. Функциональнал магнигоэлекгроника 735 тельные регистры связаны с ре~истром вывода Р„„, с помощью репликаторов-переключазелей Р / П, которые при считывании работают в режимах реплицирования. Копии выбранного блока информации из ЛР попадают в Р„.,„„, а далее в де~ектор Д.
В свободные поля через однонаправленные переключатели записываются новые информационные блоки /рис. 5.12, о). На рис. 5.12, 6 приведены схемы операций обработки информации. Позиция l иллюстрирует операцию стирания в Р/П, 2 — запись в однонаправленном переключателе и 3 — считывание в Р/ П. В этом случае информация считывается без ее разрушения. б) д) Рис, 5.12. Организация поспедовательиа-параллельной структуры хранения информации. в — с раздельным входом-выходом; б — схема обработки информации Конструкция ЗУ на ЦМД приведена на рис. 5.13.
Микрасборка монтируется в корпусе 5 типа ОГР. Отдельный чип изготовляется по планарной технологии групповым методом. В последнее время в качестве подложки чипа используется сапфировая подложка. На нее наносится феррит гранатовая пленка, в которой могут образовываться домены. С помощью фотолитографии формируются токовые шины, пермаллоевые ()к/1/Ре) доменопередвигающие структуры.
ЧИП защищен пленкой нитрида кремния и закрепляется на диэлектрической немагнитной пластине. Два постоянных самарий-кобальтовых магнита 3 создают внешнее пале Й„„, формирующее в феррит-гранатовой пленке ЦМД оптимальных размеров. Между постоянными магнитами поьуещены две ортогональные катушки 2 и /, управляемые смещенными на 90' по фазе токами. Это позволяет создать управляющее поле //лв, вращающееся по часовой стрелке в плоскости ЧИПа: собранная конструкция помещается в корпус со стандартными штырьками, который экранируется от внешнего магнитного поля. ЗУ на ЦМД формируется в ЦМД-накопитель, состоящий из нескольких ЦМД- микросборок.
Последние выполняют ряд сложных функций, среди которых роль носителей записанного информационного массива, обслуживающих электронных схем н узлов для обеспечения замен, считывания и регенерации информации. Основным элементом ЦМД-накопителя являются ЦМД-микросборки, содержащие в корпусе одну (однокристальные) или несколько (многакристзльные) ЦМД-микросхемы, катушки управления полем, постоянные магниты, плату управляющих схем и алеку.ромагнитный и электростатический экраны. Г!оаышение плотности записи информации в устройствах на ЦМД-доменах может быть достигнуто за счет уменьшения диаметра помона. На доменах диаметром - 1 мкм созданы Часть!(К Функциональная электроника 73б ЗУ с плотностью записи — 10 битгсм .
Разрабатываются устройства с субмикроннымн т 2 размерами доменов. Рис. В.13. Конструкция микрасборки ЗУ на ЦМД (а) и структура слова отдельного ЧИПа (б) Уменьшения размеров носителя информации можно получи~ь, перейдя на ЗУ на вертикальных блоховских линиях. Информационный массив в этом случае формируется из страйпов. Канал ввода информации состоит из генератора ВБЛ, доменопередвигающей структуры с числом позиций равной числу страйпов и токовых шин. Эта система осуществляет преобразования типа ЦМД -+ ВБЛ. Канал вывода информации имеет в своем составе систему репликаторов (по числу страйпов), осуществляющих преобразование типа ВБЛ вЂ” и ЦМД.
Сформированная кодовая по. следовательность ЦМД направляется в детектор, где происходит считывание информации. Информационная емкость ЗУ на ВВЛ достигает 1,5х10 бнт. Ведутся исследования по созданию "интеллектуальных" ЦМД-ВБЛ систем, в которых на одном кристалле размещены логический процессор и информационный массив. В ~акой системе ьготкно совместить на одной плате процессы хранения н обработки информаци онных массивов в реальном масштабе времени со скоростью выше 1О' байтгс. 5.2.4.
Запоминающие устройства на магнитных вихрях Принципы организации ЗУ на магнитных вихрях аналогичны ЗУ на ЦМД. [ енератор маг нитных вихрей (фл>ксонов) формирует вихри, находящиеся в состоянии безразличное~ рав овесия. Устрой .во управления представля- собой схему продвижен я вихрей по каншгу, осуществляемой силой Лоренца, создаваемую транспортным током (рис. 5.14, е)' Однонаправленнос~ь движения вихрей обеспечивается асимметрией канала продвижеин"' Считывание магнитных вихрей може~ осуществляться с использованием квантовых и интерферометров, а также олиночных дхгозефеоновских контактов. Возможен вариант формирования слвигового регистра на магнитных вихрях, либо варгг ант мажор-минорной организации.
В этом случае реализуется накопитель на магнитна' ьгк 5. Функциональнал ыагнитоэлектроника 737 вихрях с параллельно-последовательной организацией записи и считывания информации (рис. 5.14, б). !!лотность записи информации в этом случае ожидается — 2х10' бит>сь> . Лнализ показывает, что скорость обработки информации в этом случае дос~игает величин — 10 бит)с. Буферная или внешняя память на флуксонных запоминающих устройствах технологически и опера~нано совместима с микроэлектронными системами и криогенными процессорами.
а) б) Рис. 5.14. Магнитный вихрь и вго канал продвижения !а), мажор-минорная организация 3У на флуксоиах 1б) Контрольные вопросы ! Что такое функциональная магнитозлектроннка? 2 Что такое ЦМД и какими свойстввчн он обладает> 3. Какие динамические неоднородности ь>агни>о>попранной природы вы знаете? 4. Что >акое ВБД н какими свойствами оц обладает? 5. Что прело>являют собой мапштостатичсскне волны? б. Как ус>росны логические >лементы на основе ЦМД-структур? ? Опишите рвб>оту домснопередвигаюшей структуры. к.
Как происходит генерация н дсгскглрованне ЦМД? 9 О»ншн ге конструкцию Зу >и ЦМД. Какими отличительными свойствами оно облвпаег? !О Как ус>ровняли>шя задержки на МСБ? >м, >зи Часть !У. Функциональная электроника 738 Рекомендуемая литература 1. Звездин А К., Попков А. Ф. Магнитные вихри в саерхпроводннках второго рода. — Электронная промышленность, № 8, 1983. 2, Элементы и устройства иа цилиндрических магнитных доменах.
Под ред. Н. Н. Бвтихиева и Б, Н. 11аумова. Справочник. — Мз 1'адно н связь, 1987. 3. Шука А. А. Функциональная электроника. Учебник для вузов. — Мл МИРЗА, 1998. 6. Функциональная оптоэлектроника 6.1. Физические основы Функциональная оллюэлвктронлхи представляет собой направление в функциональной элетронике, изучающее явления взаимодействия динамических неоднородностей с электромагнитными полями в оптической континуальной среде, в том числе н в активной, а такхзе возмозкность создания приборов и устройств обработки и хранения информации.
Развитие оптоэлектроники связано с успехами в области квантовой электроники, полупроводниковой электроники, физики твердого тела, оптики. Приборы и устройства оптоэлелтроники работают в диапазоне длин волн от 0,2 до 20мкм. Преимущества при передаче и хранении информации. в случае использования оптического излучения, обусловлены, прежде всего, электрической нейтральностью квантов оптического излучения— фотонов, а так>хе высокой частотой электромагнитных колебаний. 6.1.1.
Динамические неоднородности оптической природы Динамические неолнородностн оптической природы представляют собой электромагни.гные волны. Это могут быть различные волны, как по форме, так и по спектру. В волне сне~оного диапазона электрические н магнитные поля меняются в каждой точке пространства и во времени. Электрическая и магнитная компоненты связаны законами индукции и изменяются во времени по гармоническому закону.
Малая длина волны света позволяет модулировать ее по времени и в пространстве, Различают плоские волны, амплитуда и фаза которых в любой момент времени постоянны в плоскости распространения; параксиальные волны; сферические волны и др. Волновой фронт, представляющий собой поверхность, во всех точках которой гармоническая волна имеет в данный момент времеви одинаковую фазу, также является динамической неодноролностью оптической природы. Распространение такой динамической неоднородности происходит в направлении нормали к волновому фронту. В качестве динамической неоднородности может использоваться волновой пакет или распространяющееся волновое поле, занимающее в каждый момен~ времени ограниченную область пространства. Такой волновой всплеск может бьжь разложен на сумму плоских монохроматических волн.
Понятие волнового пакета связывает оптику с квантовой механикой. В частности, волновой пакет в квантовой механике означает, что вероятность нахождения в нем частицы велика. Вне области, занимаемой волновым пакетом, вероятность нахождения частицы практически равна нулю. При этом скорость распрос~ранения волнового пакета часзицы совпалает с ее механической скоростью. Волновой пакет является волновой функпией такой частицы. Весьма перспективным носителем информации является сояиьзол грие.
6й,ай представляющий собой сзруктурно-устойчивую уединенную волну в нелинейной днспергнрующей среде. Распространяясь в контннужчьной среде с нелинейностями, в которой не вы- Часть! К Функциональная электроника 740 полняется принцип неопределенности, солитоны влияю~ друг на друга. После взаимодей стеня солитоны не разрушаются, а расходятся, сохраняя исходные параметры. Солитоны подобно частицам могут образовывать связанные состояния из двух или более импульсов, а также специфическую среду, называемую солитонным газом. Солитонный импульс не предусматривает высокочастотного заполнения. в) б) е) Рис.
вд. динамические неоднородности оптической природы: а — синусондальнвя волна н ее спектр, б — линейно частотно-модулированная волна и ее спектр, в — волновой пакет и его спектр; а — солитен,д — взаимодействие двух сслитенов д) С помошью оптических солитонов в волоконных линиях связи возможно получение высоких скоростей передачи информации. Возникновение солитонов в световодах обуслов лено двумя противоположными эффектами: уширением передаваемого импульса из-3 з-за дисперсии и ее компенсацией на нелинейностях волокна. Если через оптическое волоки кно пропускать короткие импульсы света (-!О с) с несушей частотой — 10' Гц, то пер д -и ений фРонт светового импульса возбуждает среду, и связанные алек~роны переходят на б. Функциональная олгоэлектроника 74! верхний уровень.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
