Степень прямоугольности петли гистерезиса характеризуют коэффициентом прямоугольности

а=Б,/Б„,,, (2.24)

где Вг - остаточная магнитная индукция, соответствующая макси-:мальному значению магнитной индукции Бтах (чаще всего Втах определяют для намагничивающего поля с напряженностью Ятах= = 5Яс, что близко к предельным характеристикам).

Для петли гистерезиса с идеальной прямоугольностью а=1,0, для применяемых в практике материалов а=0,85-0,96.

Сердечник из материала с идеальной прямоугольностью петли гистерезиса имеет два устойчивых магнитных состояния, соответствующих положительному и отрицательному значениям остаточной магнитной индукции, и поэтому используется как магнитный элемент д я хранения и переработки двоичной информации.

Переключение сердечников с ППГ из одного состояния намагниченности в другое можно осуществлять в основном двумя способами: путем перемагничивания импульсами тока, создающими поля, значительно превосходящие коэрцитивную силу, или совпадающими во времени несколькими токовыми импульсами, каждый из которых не может заметно изменить состояние сердечника, а их суммарное поле превосходит коэрцитивную силу.

Первый способ переключения сердечников применяют главным образом в устройствах переработки и передачи информации, второй- в устройствах хранения дискретной информации (запомина тощих устройствах).

Двоичные элементы на сердечниках с ППГ по надежности значительно превосходят не только ламповые, но и полупроводниковые элементы. Они обладают и другими преимуществами (хранение информации без затрат энергии, высокая стабильность характеристик, малая потребляемая мощность, небольшие размеры, низкая стоимость, простота проектирования сложных устройств),. благодаря чему находят большое применение.

Материалы с ППГ можно подразделить на три группы: ферриты, текстурованные ферромагнитные сплавы, применяемые в виде лент толщиной от 0,5 мм до единиц и десятков микрометров, и тонкие ферромагнитные пленки.

Наиболее распространенными являются ферриты благодаря спонтанной прямоугольности петли гистерезиса этих материалов. При изготовлении ферритовых сердечников не требуются специальные технологические меры (создание механических напряжений или отжиг в магнитном поле) для получения текстуры, обеспечивающей высокую прямоугольность петли, что необходимо- для металлических материалов с ППГ. Технологический процесс производства для ферритовых сердечников с ППГ значительно проще, чем для ленточных сердечников из сплавов тонкого и сверхтонкого проката. Однако последние выгодно отличаются от ферритовых сердечников температурной стабильностью и лучшими магнитными свойствами.

Применение тонких ферромагнитных пленок, имеющих высокие

частотные свойства и позволяющие создавать компактные элементы, на перемагничивание которых требуются незначительные затраты энергии, перспективно для малогабаритных быстродействующих устройств.

Для определения требований, предъявляемых к материалам с ППГ, рассмотрим процессы изменения магнитного состояния кольцевого сердечника, на который намотаны три обмотки: Wi, W2, Wz-Условимся при этом называть состояние, при котором В= + Вт, состоянием «1», а при котором В=-Вп - состоянием «О». За исходное примем состояние «1».

Если на одну из обмоток, например Wi, подать положительный импульс тока, то магнитное состояние изменится от -{-Вт до +jBmax. Для материала с a<ll это будет сопровождаться возникновением э.д.с. в других обмотках. Так, в обмотке W3 возникнет э. д. с.

ei=-Ws-

-да.

Рнс. 2.48. Сравнительные зависимости llt=f{H) для трех групп материалов с ППГ:

/ - ферромагнитные пленки; 2 - ленты сверхтбнкого проката; 3 - ферриты

dt Ah

(2.25)

где ДФ] - изменение магнитного потока; Д1 - время изменения магнитного потока.

Э.д.с. ei представляет собой помеху; для петли гистерезиса с идеальной прямоугольностью она равна нулю. Следовательно, для материалов с ППГ желательно иметь коэффициент прямоугольности а, возможно более близкий к единице.

Если на одну из обмоток, например W2, подать отрицательный импульс тока, то сердечник перемагнитится из состояния «1» в состояние «О» и в обмотке Юз возникнет полезный сигнал считывания единицы в виде э. д. с.

- 3 i«, (2.26)

6:,= - Wo

где т - время перемагничивания, т. е. время, необходимое для переключения сердечника с ППГ из одного состояния остаточной индукции в противоположное; т должно быть по возможности малым.

Уменьшение т помимо пропорционального увеличения быстродействия устройства вызывает также возрастание выходного сигнала, снимаемого с элемента.

Время перемагничивания т сердечников с ППГ в устройствах автоматики и вычислительной техники составляет несколько микросекунд. В наиболее быстродействующих устройствах это время доходит до долей микросекунды и ограничено в основном трудностями создания мощных переключателей полей.

На рис. 2.48 представлены сравнительные зависимости 1/т = =fiH) для трех основных групп материалов с ППГ, из которых большим преимушеством перед ферритами обладают ленты сверхтонкого проката и особенно тонкие ферромагнитные пленки.

Для обеспечения быстрого перемагничивания сердечников они должны иметь небольшое значение коэффициента переключения Оад, под которым понимают приведенный действующий заряд (импульс магнитного поля), необходимый для полного переключения сердечника, т. е. для его перемагничивания из состояния остаточной индукпии в противоположное состояние максимальной индукции за время т.

Коэффициент переключения Sn, зависит только от свойств материала сердечника и его геометрии и в определенных пределах не зависит от характера переключения. Коэффициент переключения выражают обычно в А • с/м, А • мкс/м или Э • мкс * (иногда используют другие единицы). Для ферритов различных марок 5ш = 28-ь -f-54 А-мкс/м; для сердечников из ленты сверхтонкого проката 5,o=24-;-95 А-мкс/м и возрастает по мере увеличения толщины листа, для магнитных пленок Sw значительно меньше, чем для ленточных сердечников.

При работе сердечника с ППГ в режиме совпадения двух или нескольких токовых импульсов важным параметром является коэффициент квадратности Ккв, который представляет собой отношение изменения индукции при положительном воздействии напряженности поля kHmax (<1) к изменению индукции при предыдущем полном отрицательном воздействии поля - Ятах, следу-

Рис. 2.49. К определению коэффициента квадратности

ющем за полным положительным воздействием:

(2.27)

Рис. 2.49 иллюстрирует это определение.

Чаще пользуются другим параметром, характеризующим квад-ратность петли гистерезиса: отношением поля троганияк коэрцитивной силе -Ят/Яс; причем за Ят принимают напряженность поля, приводящую к уменьшению остаточной индукции В,- на 0,1 (рис. 2.49).

Для хороших образцов ферритов /Скв<0,2 (при-й=0,5) и соответственно Ят/Яс>0,8. Так как ленточные сердечники практически

* 1 А-с/см=108 А-мкс/м=1,25-10 Э-мкс.