МАГНІТНІ ЗАПАМ'ЯТОВУЮЧІ ПРИСТРОЇ

Принципи побудови і дії магнітних ЗУ

Про здібностях ферромагнетиков зберігати інформацію

У будь-якому матеріалі при русі електронів навколо ядра атома і одночасному обертанні навколо своєї осі виникає внутримолекулярное магнітне поле. У матеріалі існують області, звані доменами , в яких внутримолекулярное магнітне поле діє в одному напрямку. Розміри домену складають соті частки міліметра, а результуючий магнітний момент в 10 ... 15 разів перевищує магнітний момент одного атома. Між доменами розташовуються перехідні шари, звані доменними стінками,в яких внутримолекулярное магнітне поле діє в різних напрямках. Таким чином, в будь-якому матеріалі є неоднорідність намагніченості. У початковому стані, коли відсутній зовнішнє магнітне поле, матеріал має нульову намагніченість, так як домени орієнтовані в різних напрямках (рис. 11.1, а). При впливі зовнішнього магнітного поля І все домени орієнтуються в одному напрямку, завдяки чому в матеріалі створюється внутрішнє магнітне поле (рис. 11.1,6). Для зберігання двійкових даних використовуються ферромагнетики, до яких відносяться залізо, нікель, кобальт і їхні сплави. На відміну від немагнітних матеріалів ферромагнетики зберігають орієнтацію доменів (внутрішнє магнітне поле) при знятті зовнішнього поля. Ферромагнетики мають властивість намагнічуватися в слабких полях. Створювана при намагнічуванні напруженість внутрішнього магнітного поля може перевищувати напруженість зовнішнього поля в 105 ... 106 разів.

Про здібностях ферромагнетиков зберігати дані можна судити по кривій намагнічування, що є залежність індукції b феромагнітного матеріалу від напруженості h намагнічує поле.

При циклічному перемагничивании крива намагнічування має форму замкнутої, гистерезисной петлі (рис. 11.2, а). За гистерезисной петлі визначаються наступні параметри:

  • індукція насичення , відповідна напруженості магнітного поля , при якій індукція b феромагнетика досягає максимального значення і залишається незмінною;
  • залишкова індукція , відповідна напруженості магнітного поля . Значення при відсутності зовнішнього магнітного поля свідчить про здатність феромагнетика зберігати два можливих стану, і , за допомогою яких можна кодувати логічні рівні 0 і 1 даних в цифровій техніці. Чим більше значення , тим надійніше розпізнавання логічних рівнів;
  • коерцитивної сила , при якій в процесі розмагнічування індукція b стає рівною 0. Чим більше , тим менше ймовірність стирання збережених феромагнетиком даних при впливі зовнішніх паразитних полів;
  • потужність втрат на гістерезис, що відображає роботу на перемаг- нічіваніе матеріалу. Потужність втрат прямо пропорційна площі петлі гістерезису.

Для зберігання даних використовуються магнітні матеріали з прямокутною петлею гистерезиса (мал. 11.2,6), для яких залишкова індукція досягає максимальної величини , а максимальна напруженість магнітного поля перемикання логічних рівнів трохи перевищує значення коерцитивної сили

Орієнтація доменів при відсутності (а) і при наявності (6) магнітного поля

Мал. 11.1. Орієнтація доменів при відсутності (а) і при наявності (6) магнітного поля

Форми гистерезисной петлі магнітного матеріалу

Мал. 11.2. Форми гистерезисной петлі магнітного матеріалу

Склад і принципи побудови магнітного ЗУ. В магнітне ЗУ входять дві основні частини (рис. 11.3):

магнітний носій інформації , який виконує функції зберігання інформації. Носій інформації являє собою підкладку , на яку нанесено магнітне покриття.

В якості підкладки використовуються лавсан, ацетилцелюлози і інші немагнітні матеріали. Товщина підкладки складає десятки мікрометрів.

Значення коерцитивної сили H c матеріалу магнітного покриття вибирається з компромісних міркувань. C точки зору енергетичних витрат на перемагнічування ферро-

Магнітне пристрій

Мал. 11.3. Магнітне пристрій

магнетика при запису інформації матеріал повинен мати мінімальне значення Яс, а для захисту інформації від можливого стирання при впливають зовнішніх магнітних полях необхідно вибирати матеріал з великим значенням Н с. Як показано вище, більше значення залишкової індукції В г сприяє більш надійному розпізнаванню логічних рівнів, що зберігається. Тому поверхню носія виконується з магніто-твердого матеріалу з порівняно великими значеннями коерцитивної сили Н з = 12 000 ... 80 000 А / м і залишковою індукції B r = 0,2 ... 0,6 Тл. Як магнітного покриття використовується ферролак, що складається з порошку оксиду заліза і немагнітних зв'язок, або металеві сплави на основі нікелю, кобальту, вольфраму. Ферролак товщиною 5 ... 20 мкм наноситься на підкладку шляхом розпилення, металеве покриття товщиною 0,01 ... 1 мкм - гальванічним способом;

  • магнітна головка , що виконує функції запису інформації на магнітний носій і / або зчитування з нього. Магнітна головка являє собою муздрамтеатр з зазором, на якому розміщена обмотка. При записи через обмотку пропускають струм записи / 3, при зчитуванні з обмотки знімається напруга зчитування і с. У муздрамтеатрі використовується магнитомягкий матеріал (железонікелевие сплави), що володіє:
  • • малої коерцитивної силою Н с, щоб зменшити вплив магнітних полів, створюваних магнитопроводом при відсутності струму в обмотці, на магнітний носій інформації;
  • • великий залишкової індукцією Z? S, щоб підвищити чутливість магнітної головки при зчитуванні даних.

Для зниження втрат на вихрові струми, що виникають при протіканні струму записи по обмотці, муздрамтеатр виготовляється з холоднокатаних стрічок або ізольованих пластин товщиною менше 0,2 мм.

Зазор муздрамтеатру заповнюється прокладкою зі сплавів, що володіють високим магнітним опором. Його ширина А визначає щільність запису даних на носій і становить частки мікрометрів.

Магнітна головка розташовується біля поверхні магнітного носія з невеликим проміжком 8 (рис. 11.3) при безконтактної записи або без зазору при контактної записи. В останньому випадку ділянки муздрамтеатру, що примикають до поверхні магнітного носія, і магнітне покриття носія повинні мати підвищену зносостійкість і малою шорсткістю.

Крім магнітного накопичувача (МН), магнітних головок запису (МГЗ) і зчитування (МГС) магнітне пристрій містить:

  • блок кодування (БК) для отримання необхідної для запису кодової послідовності. При записи з самосинхронізацією кодова послідовність крім даних містить інформацію про сінхроімпульс (СІ). При використанні методів групового кодування, про що буде сказано нижче, здійснюється перекодування вихідної кодової послідовності;
  • підсилювач записи (УЗ) для підвищення рівня струму записи до величи

ни, що забезпечує насичення магнітного матеріалу носія;

  • підсилювач зчитування (УС) для підвищення рівня напруги зчитувальних даних;
  • блок обробки (БО) для отримання вихідного коду даних і синхроімпульсів СІ.

Перераховані апаратні засоби утворюють канал запису / зчитування, схема якого наведена на рис. 11.4.

Канал запису / зчитування

Мал. 11.4. Канал запису / зчитування

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >