JPS5913112B2 - 正弦波振動回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、正弦波振動回路に関するものであり、特に、
正確な特性の電磁界を発生するような回路に関する。

１０正確な特性を必要とする均一な磁界の適用例は数多
く存在する。

これらの適用例の多くは、直流電源から正確に調整され
た交流波を生じるように開発された回路を用いている。
最近の電磁界の記録システムにおいては、今まで以上に
正確な磁界１５を発生する努力が行なわれている。最近
の最も重要な適用例は、磁気バブル・データ・ストーレ
ッジ装置である。この適用例では、磁気バブル・ストー
レッジ・チップの場所に、正確な特性の回転磁界を発生
するため１組の磁界発生装置が設けら２０れている。回
転磁界の１成分を発生するために正弦波電流は各コイル
を横切るようにされ、そしてその電流は、手動で適用例
に要求される程度に強度及び位相が制御される。しばし
はその要求は厳密であり、また、多くの回路は磁気バブ
ル・スト２５−レツジ装置を動作させるように配置され
てきたが、先行技術にはまだ余りにも多くの欠点が存在
する。これまで間接的に言及しまた以後の説明で明らか
になる本発明の目的は、電流が厳密に制御され３０るコ
イル及び並列に接続されたキャパシタを含む共振回路で
あつて、直流の組合せパルスが回路の共振周波数に実質
的に等しい反復速度で印加されるものを有する正弦波振
動回路装置において、達成される。

正弦波形の電磁界は、共振回路のフィ３５ルタ動作によ
りコイル内で発生される。コイル中の電流の流れは、当
該コイルに直列に挿入された低い値の抵抗体間の電圧を
測定するこりハ【−とにより感知される。

そして、その結果は、適当な強度及び位相の関係でコイ
ル中の正弦波電流を維持するための共振回路への直流パ
ルスの適用を変更するサーボ回路（ＳｅｒｖＯｃｉｒｃ
ｕｉｔｒｙ）に印加される。好ましくは、共振回路への
電流の脈動を印加するための回路は、電流切換駆動回路
であり、またこの回路は、時間乃至位相及びエネルギー
量について共振回路中のサンプリング抵抗体間の電位と
は逆に変更された、実質的に均一なパルス列からのパル
スにより駆動される。このように、動作の１サイクルに
おいて共振回路の実効減衰抵抗成分で消失された電気エ
ネルギーは、次のサイクルで補充される。サンプリング
抵抗体間のためされる電位は正弦波形である。

それは通常の型の位相検出回路及び通常の型の振幅検出
回路に印加される。これらの評価の結果は、最初にパル
ス位置変調回路へ、そしてパルス幅乃至パルス振幅の変
調回路へ印加される。後者の回路は、電流切換駆動回路
と最初のパルス発生回路との間に直列に接続される。一
方３つの回路は全て、マスタ・タイミング・クロツク・
パルス列に同期して動作される。正弦波の周波数に実質
的に等しい反復速度のパルス列が、電流切換駆動回路に
印加されることが重要である。

またある例では、最初のパルスは続くパルスよりも幅が
ずつと大きいことが重要である。好ましくは、本発明に
より、マスク・クロツク・パルス列は、システムを動作
するため駆動回路に印加されるパルスの数倍の反復速度
を有すると良い。また計数回路装置が、位相を調整する
ために何とかして計数を１若しくは２マスタ・タイミン
グ・パルスだけシフトするため、そして通過パルスの幅
乃至振幅を調整するために最終計数を１若しくは２マス
タ・タイミング・パルスだけシフトするため、数多くの
タイミング・クロツク・パルスを計数することにより、
最初のパルスを発生するための発生及び変調の回路中で
、用いられる。通常の計数、ゲート並びに論理の回路が
容易にこの使用に適用される。本発明の構造と幾分同じ
ような構造を有する先行技術の回路が、以下の文献及び
米国特許公報に示されている。

Ｋ．Ｙａｍａｇｉｓｈｉ，Ｈ．Ｍａｅｇａｗａ，Ｍ．Ｋ
ＯｍａｔｓｈａｎｄＳ．Ｔａｋａｉ；！ＩＡＮｅｗＰｒ
ＯｐＯｓａｌＯｎＦｉｅｌｄ−ＡｃｃｅｓｓＢｕｂｂｌ
ｅＤｒｉｖｅｓｌゞ；ＴｒａｎｓａｃｔｉＯｎｓＩＥＥ
Ｅ；Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ；ＶＯｌｌｌ，Ｊａｎｕａｒｙ
ｌ９７５；Ｐｐｌ６−２０．Ｇ．Ｐ．Ｖｅ１１ａ−ＣＯ
ｌｅｉｒＯａｎｄＷ．Ｅ．Ｈｅｓｓ；１１Ｇｅｎｅｒａ
ｔ１０ｎ０ｆＲ０ｔａｔｉｎｇＭａｇｎｅｔｉｃＦｉｅ
１ｄｓｆ０ｒＢｕｂｂ１ｅＤｅｖｉｃｅｓ１ゞ；Ｔｒａ
ｎｓ一ＡｃｔｌＯｎｓＩＥＥ；Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ；Ｖ
ＯｌｌＯ，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒｌ９７４；Ｐｐ７５Ｏ−
７５２．Ｔ．Ｔ０ｙ００ｋａ，Ｓ．Ｙ０ｓｈｉｚａｗａ
ａｎｄＮ．Ｓａｉｔ０；１１ＣＯｉｌＤｒｉｖｅＣｉｒ
ｃｕｉｔｓｆＯｒａＨｉｇｈＳｐｅｅｄａｎｄＬａｒｇ
ｅＣａｐａｃｉｔｙＭａｇｎ−ＥｔｉｃＢｕｂｂｌｅＭ
ｅｍＯｒｙｌｌ；ＲｅｐＯｒｔ，Ｃｅｎｔ−ＲａｌＲｅ
ｓｅａｒｃｈＬａｂＯｒａｔＯｒｙ，ＨｉｔａｃｈｉＬ
ｔｄ．；１９７６；Ｐｐｌ−２．Ｇ．Ｐ．Ｈｉｘ０ｎ，
Ｒ．Ｋ．Ｊ０ｓｅｐｈａｎｄＬ．Ｃ．Ｌｉｅｂｓｃｈｕ
ｔｚ；５５Ｒｅｓｅａｒｃｈ０ｎＴｗ０−Ｍｅｇ一Ａｃ
ｈａｒｃｔｅｒＴｈｒｕｐｕｔＢＯｒＯｎｌＷ；Ｔｅｃ
ｈｎｉｃａＩＲｅｐＯｒｔ，ＩＢＭＦＳＤ：０ｃｔ０ｂ
ｅｒ１９６２．米国特許第３３４４３３６号公報は、誘
導負荷中に電流波を展開するための回路装置に関するも
のであるが、しかし、可飽和磁鉄心及びスイツチング・
モードで動作する通過半導体装置回路を含む。

米国特許第３５４８２９６号公報は、１組の位相検出回
路を用いた回路における信号の位相及び振幅を補正する
ためのフイードバツク回路装置と、周波数検出のために
補正される信号の順になつている基準信号源とを開示し
ている米国特許第３９４６３７３号公報は、正弦波信号
に応等するスイツチング装置を有する回転磁界装置中の
電流を制御するための回路に関するものである。

米国特許第３９５２２９２号公報は、方形波信号による
制御を示している。

米国特許第３７９２３６０号及び第３９７２０３７号の
両公報は、中央回路及びフイードバツク処理回路が所望
の予め決められた出力に位相を調整するために設けられ
た、位相の補正が示されている。

米国特許第３９７２０３６号及び第４１５３８８０号の
両公報は、回転磁界を生じるための回路に関するもので
ある。前者は、コイルへの適用のために３角形の電流波
を発生する”Ｈスイツチング”装置に関するものであり
、一方後者は、同じ結果を得るのに方形波を切り換える
ものである。米国特許第４１０６０８８号公報は、所望
の波形状を達成するために、抵抗体−キヤパシタの時間
遅延回路を受動的且つ選択的に切り換える回路を開示し
ている。以上は先行技術を示すものであり、以後示され
ることになる本発明の構造を何ら示唆するものではない
。

当分野の技術は、当業者が容易に適用できるような磁気
バブル・データ・ストーレツジ装置に関するものである
が、流れる電流中の位相及び振幅の変化の決定に応答し
て、コイル中へのエネルギーの流れを匍脚する本発明の
構造は、当分野では見い出されていないことは、以後の
記載から容易にわかるであろう。

以下、添付図面を参照して、本発明の利点が詳細に述べ
られている。

磁気バブル・データ・ストーレツジ・チップの平面に回
転電磁界を確立し且つ制御するための本発明によるシス
テムの原理が、第１図に示されている。

データ・ストーレツジ・チツプと、制御可能な磁界がな
い場合に全バブルの崩壊及びデータの損失を防ぐわずか
な回転磁界にチツプをさらすために配置された１組の永
久磁石とは、本発明による装置を明確にするために、示
されていない。しかしながら、前者は破線の矩形１０の
中心に設けられ、実際には互いに直交して配置された２
つのコイル１２，１４としてここでは概略的に示された
電磁装置の巻線の中心に設けられる。キヤパシタ１３，
１５は、例えば２００乃至５００ＫＨｚ程度の動作周波
数で、巻線１２，１４と各々並列の共振回路を形成する
。抵抗体１６（１８）は、電流をサンプリングするため
にコイル１２（１４）と直列に挿入される。それ故に、
各々は実際には低い値（６乃至８Ω）を有する。回転磁
界は、制御可能なパルス電流，駆動回路２１，２２から
の直流のパルスを適用することにより発生される。直角
の物理的関係及び正弦波の強度により、この励起の結果
各磁界はチツプの平面に実質的に均一な回転磁界をつく
るように相互に作用する。全体の装置は、２つの実質的
に同じ回路装置を含む。

そして一方は、当てはまる場合には括弧で挿入して、他
方の参照番号と共に述べられる。２４乃至６０ＭＨｚ程
度の高パルス反復速度のマスタ・クロツク・パルス列が
、パルス位置等の変調回路２６（２７）、パルス・エネ
ルギー変調回路２８（２９：並びに位相及び振幅の変調
回路３０（３１）の装置全体の動作を同期するために用
いられる。

ある適用例でのパルス・エネルギー変調回路は、パルス
幅変調回路であるし、代わりにパルス振幅変調回路でも
良い。実際に、幅及び振幅の両方が変化する変調回路は
、高価でなくまた容易に制御され、そして、パルス駆動
回路が変調回路からのエネルギーに応答して切り換えら
れるという２ような利点がある。パルス位置変調回路２
６（２７）への適用のため２００乃至５００ＫＨｚの反
復速度でパルス列を匍脚する制御回路３４に、発振器２
４は接続される。好ましくは可変位相回路３６が発振器
２４と位相及び振幅の変調回路３１との間に挿入される
と良い。これにより、２つの調整回路間の位相関係が正
確に９００に又は完全に円形の回転磁界が得られる９０
０に近い角度に調節され得る。位相回路３６の自動制御
が考えられる。第２図は、回路配置の１つの最適な実施
態様についての機能ダイヤグラムをより詳細に示す。磁
界は、並列共振回路２０に印加された直流パルスにより
発生される。その結果、正弦波電流が誘導子１４及びサ
ンプリング抵抗体１８中を流れる。電流は、動作のすぐ
前のサイクルで実効減衰抵抗成分４０において消失され
たエネルギーを補充するのに効果的な、ゲート動作され
たパルス電流駆動回路２２′により印加される。示され
ている減衰抵抗成分４０は、キヤパシタ１５の並列抵抗
成分、誘導子１４の直列抵抗成分、及び周知のノートン
の定理により単一の並列抵抗成分に変えられたサンプリ
ング抵抗体１８の小さな抵抗を含む等価な素子である。
本発明のさらに進んだ実施例では、回路網４２のさらに
減衰抵抗が、実際に適当な切換装置４３等により挿入さ
れる。これ故に発生される磁界の制御に含まれる可変要
素は多くある。共振回路２０はフイルタとして働らくの
で、コイル１４及び抵抗体１８を通れる電流は正弦波形
である。正弦波の位相関係（入力端子２４！に印加され
たマスタ・クロツク・パルス列に同期して）は、本質的
に位相検出回路４４で決定され、それからパルス位置変
調回路２６′から現われる続くパルスのタイミングを決
めるために用いられ、パルス振幅若しくはパルス・エネ
ルギーの変調回路２８１に適用される。正弦波形の振幅
は振幅検出回路４６で決められ、それから続くパルスが
杓レス・エネルギー変調回路２８′から現われると、そ
の幅乃至振幅を決めるために用いられる。そしてこの結
果のパルスは、実効減衰抵抗成分４０において消失した
エネルギーを補充するのに必要な共振回路２０へ正確な
エネルギー量を適用するために、パルス電流駆動回路２
２′に印加される。検出器、変調器及び駆動器のための
回路配置は、通常の即ち、通常の実施をするため当業者
によりアセンブルされるものである。

本発明によるシステムの利点は、述べられるように通常
の設計の余り正確でない変調器で十分なことである。こ
のような配置に好ましくは、第３図に示された駆動回路
を用いることである。パルス電流駆動器２２′は、パル
ス・エネルギー変調器２８′から制御入力端子５４への
信号に応答して、端子５２におけるソースから端子５０
へー定の速度で電流を供給するように配置される。

制御される電流は、第３図に示されているように、抵抗
体並びにＰｎｐトランジスタ６２，ｐｎｐトランジスタ
６４及び抵抗体６６を含むトランジスタ・バブル回路６
０を通つて流れる。プリアンブ回路７０及び７２で処理
後、制御信号はＰｎｐトランジスタ６２のベース電極に
接続される。プリアンプ回路７２は、トランジスタ７８
を有する定電流源で動作される１組のトランジスタ７４
，７６を有する差動増幅回路を含む。他の増幅回路７０
は、定電流源トランジスタ８２に接続された１組のトラ
ンジスタ８４，８６を有する。この駆動回路配置は、最
少の回路設計で出力電流の制御を正確にするものである
。本発明による回路の動作の理解に役立つ波形が、第４
図に示されている。

コイル１４中で所望される電流の正弦波は曲線４００で
表わされ、曲線４１０はスタート・パルス４１２を有す
る波を表わす。駆動パルス波は、最初のパルス４２２の
後に、正弦波４００の周波数である回路２０の共振周波
数に等しい反復周波数の駆動パルス４２４の列が続く曲
線４２０により表わされている。曲線４３０は、ストツ
プ・パルス４３２を有する波を表わす。ここでは興味の
ある３つの動作モードが存在する。

即ち、（ａ）スタート・モード （ｂ）動作モード （ｃ）ストツプ・モード スタート・モードの間に、コイル１４中の電流は、例え
ばバブル・データ・ストーレツジ・モジユールを動作さ
せるような、意図した目的に必要なピークの値までゼロ
から増加される。

ゼロからスタートする時にはピークの値に達するために
コイル１４中へ導入されなければならない電流は、動作
モード中にピークの振動電流を維持するのに必要なもの
よりも典型的にはかなり大きいので、最初のパルス４２
２（第４図）に伴なう強さ即ちエネルギーは、続くこれ
らの動作パルス４２４の各々におけるものよりも、大き
くなければならない（多くの場合８倍）。これは最初の
パルスの振幅乃至幅を続くこれらの動作パルス４２４の
ものよりも実質的に大きくすることにより達成される，
動作パルス４２４の前ぶちは、位相検出回路４４及びパ
ルス位置変調回路２６′の動作中に確立され、その後、
コイル１４に印加されるエネルギーは、振幅検出回路４
６及びパルス強度変調回路２８′の動作により確立され
る。駆動パルスの強度又はエネルギーがパルス位置の変
化の結果を拡大するので、位相検出器の出力はパルス強
度を決定するのに便利である。

パルス強度変調回路は、２つの方法のうちの１つで又は
２つの組合せで実施される。ａ）電流駆動器へ送られた
パルスの幅は一定に保たれ、電流の振幅が、振幅検出回
路の出力に応じて駆動器で変えられる。

ｂ）駆動電流パルスの振幅は一定に保たれ、振幅検出回
路の機能としてパルスの幅が変えられる。

両方の場合、駆動パルスの前ぶちはパルス位置変調回路
２６′によりセツトされる。回路全体の動作は、受け取
つたスタート・パルス又は入力端子３４′に印加される
レベルに応答して開始される。

最初の駆動パルスを開始させ、振幅及び位相の検出器４
４，４６を高利得の初期モードにセツトするために、そ
れは通常のタイミング及び論理ゲート回路で整えられる
。高利得の初期モードは、スタート・パルス４２２によ
り生じた振幅及び位相の誤差を測手する時にのみ用いら
れる。それからこれらの誤差は、続く駆動パルス４２４
の位置及び強度を決定するために適用される。高利得モ
ードである理由は、共振回路２０中の発振器をスタート
させる時に、フイードバツク情報、即ち利用できる位相
若しくは振幅が存在しないからである。従つて、システ
ムはオープン・ループであり、最初の駆動パルスは固定
された幅及び振幅である。最初の駆動パルスの結果生じ
る共振Ｌ−Ｃ回路２０中の電流の最初のサイクルは、シ
ステム中の誤差の測定である。この誤差は、できる限り
速くその電流の振幅及び位相を補正して、システムを平
衡にするために高利得モードで増大される。動作モード
は、コイル１４中へ駆動された第２の電流パルスの適用
に続く。

コイル１４中の電流の振幅及び位相はモニタされ、駆動
電流パルスの位置及び強度は微同調される。これらの電
流パルスは、エネルギー損失及び共振回路２０中のＬＣ
周波数の公差を補充する。ストツプ・モードは、コイル
１４中の電流をそのピークの動作値からゼロまで通常の
方法で下げるために、簡単に整えられる。

コイル１４中の電流の流れを止めることは、駆動パルス
４２４の調整をはずしそして減衰回路網４２における切
り換え動作より成る。後者は、受け取つたストツプ・パ
ルス４３２又は入力端子６４′でのレベルに応答して動
作される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、磁気バブル・データ・ストーレツジ装置に適
用された本発明によるシステムの機能ダイヤグラムであ
る。 第２図は、本発明によるシステムの他の機能ダイヤグラ
ムである。第３図は、本発明によるパルス電流の１駆動
回路の概略ダイヤグラムである。第４図は、本発明によ
り示されたシステムの動作を理解するのに役立つ波形を
表わす。１４・・・・・・コイル、１５・・・・・・キ
ヤパシタ、１８・・・・・・サンプリ〕ノグ抵抗体、２
０・・・・・・共振回路、２１，？２２・・・・・・パ
ルス電流駆動回路、２４・・・・・・発振器、２６，２
７・・・・・・パルス位置変調回路、２８，２９・・・
・・パルス・エネルギー変調回路、３０，３１・・・・
・・位相及び強度、４０・・・・・・実効減衰抵抗成分
、４４・・・・・・位相検出回路、４６・・・・・・振
幅検出回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コイルとキャパシタを並列接続してなる共振回路で
   あつて、該コイルと直列に接続したサンプリリング抵抗
   を備え、回路に並列な実効減衰抵抗成分を有するものと
   、パルス周波数が実質的に一定であるパルス源と、上記
   共振回路にパルス電流を印加するため上記パルス源と上
   記共振回路との間に結合されたパルス駆動回路と、入力
   が上記サンプリング抵抗間に接続され、該サンプリング
   抵抗で得られる信号に基いて、上記実効減衰抵抗成分で
   消失した電気エネルギーを補充するパルスを後の動作サ
   イクルで上記共振回路に印加するよう上記パルス動作回
   路を制御するサーボ回路とを備える正弦波振動回路。