Brevet FR2677794A1 — publié le 19921218

La présente invention concerne les dispositifs de mémorisation numériques à éléments de mémoire magnétiques et, plus particulièrement, les canaux de propagation de bulles magnétiques (que l'on appelle également domaines magnétiques cylindriques). L'invention peut être utilisées dans les mémoires, en robotique , dans les machines-outils à commande numérique, dans la technique aérospatiale, dans les dispositifs de communication ainsi que les ordinateurs personnels. On connaît un canal de propagation de bulles magnétiques (voir USA 4162537) qui comporte une couche d'un matériau à direction unique d'aimantation dont la surface porte, séparées par des couches diélectriques, deux couches électroconductrices, qui sont placées l'une au-dessus de l'autre et dans lesquelles sont réalisées des branches de propagation directe et inverse des bulles magnétiques sous la forme de trous qui alternent périodiquement le long du trajet des bulles. Chacune des branches comporte un tronçon rectiligne de propagation des bulles et un tronçon de changement de direction de propagation.Le tronçon de changement de direction de la branche de propagation directe a la forme d'un trou pratiqué dans la deuxième couche conductrice tandis que le tronçon de changement de direction de la branche de propagation inverse a la forme d'un trou dans la première couche conductrice, de sorte que leurs axes longitudinaux soient parallèles l'un à l'autre et décalés par rapport aux tronçons rectilignes correspondants de propagation l'un à la rencontre de l'autre. Chacune des couches conductrices est reliée à sa source de courant alternatif. Lorsque les bulles magnétiques passent du tronçon de changement de direction de la branche de propagation inverse au tronçon rectiligne de propagation correspondant, il y a apparition à la fois d'un piège magnétostatique au bord du trou du tronçon rectiligne de la branche de propagation inverse à proximité du tronçon de changement de direction de cette branche et d'un piège magnétostatique alternatif créé sur le bord du trou du tronçon de changement de direction de la branche de propagation directe qui se trouve hors du trajet de propagation des bulles magnétiques. La présence du piège magnétostatique alternatif réduit la plage de fonctionnement stable du canal. On connaît un canal de propagation de bulles magnétiques (voir IEEE Transactions on Magnetics, volume MAG-21, NO 5, Septembre 1985, G.L. Nelson et autres, SELF-structured, current aperture approache for bubble memory, pages 1782-1784) qui comporte une couche à direction unique d'aimantation dont la surface porte trois couches électroconductrices, placées les unes au-dessus des autres et qui sont séparées par des couches diélectriques. Dans les première et deuxième couches électroconductrices sont réalisées des branches de propagation directe et inverse des bulles magnétiques sous la forme de trous qui alternent périodiquement le long du trajet de propagation des bulles magnétiques. Chacune des branches comporte un tronçon rectiligne de propagation des bulles magnétiques et un tronçon de changement de direction de propagation.Les tronçons de changement de direction de la branche de propagation directe et de la branche de propagation inverse sont réalisés sous la forme de trous pratiqués dans des couches conductrices différentes. Ces trous sont décalés par rapport aux branches correspondantes, l'un à la rencontre de l'autre, donc leurs axes longitudinaux se coupent. Dans la branche de propagation inverse, l'axe longitudinal du trou adjacent au tronçon de changement de direction est tourné d'un certain angle par rapport à l'axe longitudinal de symétrie des autres trous du tronçon rectiligne, dans la direction de la branche de propagation directe.Les trois couches conductrices sont munies de bornes électriques qui sont fixées sur deux côtés opposés de sorte que d'un côté, les bornes sont réunies en une seule tandis que de l'autre côté les bornes des première et deuxième couches sont reliées respectivement à des premières bornes des première et deuxième sources de courant alternatif dont les secondes bornes sont réunies en une seule et reliées à la borne électrique de la troisième couche. Le passage des bulles magnétiques du tronçon de changement de direction de la branche de propagation inverse au tronçon rectiligne correspondant de propagation a pour effet de provoquer l'apparition de pièges magnétostatiques.Ces pièges prennent naissance simultanément : l'un sur le bord d'un trou du tronçon rectiligne de la branche de propagation inverse, qui se trouve sur le trajet des bulles et l'autre sur le bord du trou du tronçon de changement de direction de la branche de propagation directe, qui se trouve hors du trajet des bulles magnétiques. La présence d'un piège magnétostatique alternatif qui tend à modifier la trajectoire de propagation des bulles magnétiques et l'absence de pôles magnétiques pouvant repousser les bulles du piège magnétostatique alternatif réduisent la plage de fonctionnement stable du canal. L'invention a pour but de créer un canal de propagation de bulles magnétiques dont la structure permette de compenser l'influence des pièges magnétostatiques se trouvant hors du trajet de changement de direction des bulles magnétiques, sur celles-ci, en créant, à cet effet, des pôles magnétiques de répulsion, qui élargit la plage de fonctionnement stable du canal de propagation des bulles magnétiques. Le problème posé est résolu du fait que, dans un canal de propagation de bulles magnétiques comportant une couche à direction unique d'aimantation portant à sa surface trois couches électroconductrices séparées par des couches diélectriques et munies sur leurs deux côtés opposés de bornes électriques, de manière que d'un côté les bornes soient réunies en une seule tandis que de l'autre côté les bornes d'entrées des première et deuxième couches sont reliées respectivement aux premières bornes de sortie d'une première et d'une seconde source de courant alternatif, dont les secondes bornes sont réunies en une seule et reliées à l'entrée de la troisième couche et dans les première et deuxième couches conductrices, une branche de propagation directe et un branche de propagation inverse des bulles magnétiques ont la forme de trous disposés périodiquement, les uns au-dessus des autres, le long du trajet de propagation des bulles magnétiques, chacune des branches contenant un tronçon rectiligne de propagation et un tronçon de changement de direction des bulles magnétiques, selon l'invention, une branche de propagation directe et une branche de propagation inverse des bulles magnétiques sont également réalisées dans la troisième couche électroconductrice et chaque branche comporte un tronçon rectiligne de propagation des bulles magnétiques tandis que la branche de propagation inverse des bulles magnétiques possède un tronçon de changement de direction, les trous du tronçon de changement de direction de la branche de propagation inverse des bulles magnétiques dans la deuxième couche conductrice étant décalés, par rapport à ceux de la première couche,de la moitié de la période spatiale de disposition de trous le long du trajet de propagation des bulles magnétiques et dans la troisième couche conductrice par rapport aux trous de la première couche conductrice, d'un quart de cette période spatiale, l'axe longitudinal de symétrie des trous du tronçon de changement de direction de la branche de propagation inverse des bulles magnétiques étant tourné d'un angle > 2 , où O C 9 C 450, par rapport à l'axe longitudinal de symétrie des trous du tronçon rectiligne de la branche de propagation inverse des bulles mangétiques vers la branche de propagation directe des bulles magnétiques et les trous de la deuxième couche constituant le tronçon de changement de direction de la branche de propagation directe des bulles magnétiques sont décalés.,par rapport à ceux de la première couche, qui font partie du tronçon de changement de direction de la branche de propagation directe des bulles magnétiques,d'une demi-période spatiale de la disposition des trous le long du trajet de propagation des bulles magnétiques, l'axe de symétrie du premier trou du tronçon de changement de direction pratiqué dans la deuxième couche directement derrière les trous du tronçon rectiligne de la branche de propagation directe des bulles magnétiques étant tourné de l'angle t vers la branche de propagation inverse des bulles magnétiques par rapport à l'axe longitudinal de symétrie des trous de ce tronçon rectiligne tandis que l'axe longitudinal de symétrie des trous qui suivent le premier trou du tronçon de changement de direction de la branche de propagation directe des bulles magnétiques est parallèle à l'axe longitudinal de symétrie des trous du tronçon de changement de direction de la branche de propagation inverse des bulles magnétiques. L'invention permet de fabriquer des mémoires très rapides, peu encombrantes, simples à réaliser, et à faible consommation d'énergie électrique. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels - la figure 1 montre un canal de propagation de bulles magnétiques selon l'invention ; et - la figure 2 montre le chronogramme des courants de commande dans le canal de propagation des bulles magnétiques de l'invention. Le canal de propagation de bulles magnétiques représenté à la figure 1 comporte une couche 1 à direction unique d'aimantation qui porte, l'une après l'autre, trois couches électroconductrices 2, 3, et 4 qui sont séparées par des couches diélectriques 5, 6 et 7. Dans les couches conductrices 2, 3 et 4 est réalisée une branche 8 de propagation direction des bulles magnétiques, contenant un tronçon rectiligne 9 de propagation et un tronçon 10 de changement de direction des bulles magnétiques et une branche 11 de propagation inverse des bulles magnétiques contenant un tronçon rectiligne 12 de propagation et un tronçon 13 de changement de direction de ces bulles.Les tronçons 9 et 12 des branches 8 et 11 ont la forme de trous 14, 15, 16 et 17, 18, 19 disposés les uns au-dessus des autres, respectivement, dans les couches conductrices 2, 3 et 4, et leur période est à peu près égale à quatre diamètres d'une bulle magnétique. La longueur des trous est égale à deux diamètres et la largeur à un diamètre de la bulle magnétique. Dans le tronçon rectiligne 9 de propagation des bulles magnétiques, les trous 14 pratiqués dans la couche conductrice 2 et les trous 15 pratiqués dans la couche conductrice 3 sont décalés le long du trajet de propagation des bulles magnétiques de la moitié de la période spatiale de la disposition des trous, tandis que les trous 16 dans la couche conductrice 4 sont décalés par rapport aux trous 14 d'un quart de la période spatiale le long du trajet des bulles magnétiques. Sur le tronçon rectiligne 12 de propagation des bulles magnétiques, les trous 17 sont décalés par rapport aux trous du tronçon 9 d'une moitié de la période spatiale de la disposition des trous le long du trajet de propagation des bulles magnétiques et les trous 18 sont décalés par rapport aux trous 17 de la moitié de la période spatiale de la disposition des trous. Les trous 19 sont décalés par rapport aux trous 17 d'un quart de la période spatiale de la disposition des trous dans la couches mais ils ne sont pas décalés par rapport aux trous 16 du tronçon 9. Les tronçons rectiligne 9 et 12 de propagation des bulles magnétiques sont séparés d'une distance égale à la période de la disposition des trous dans l'une des couches, par exemple des trous 14 dans la couche 2. Le tronçon 10 de changement de direction des bulles magnétiques de la branche 8 de propagation directe est réalisé dans les couches conductrices 2 et 3 sous la forme de trous 21 et 22 ayant le meme décalage spatial dans les couches conductrices 2 et 3 qu celui des trous 14 et 15 dans le tronçon rectiligne correspondant 9 de propagation des bulles magnétiques. Le tronçon 13 de changement de direction des bulles magnétiques de la branche 11 de propagation inverse est réalisé dans les couches conductrices 2 et 3 sous la forme de trous 23 et 24 qui présentent le même décalage spatial dans les couches 2 et 3 que celui des trous 17 et 18 sur le tronçon rectiligne correspondant 12 de propagation des bulles magnétiques.Dans la couche conductrice 4, les trous 25 ne sont réalisés que sur les tronçons 13 de changement de direction des bulles magnétiques de la branche 11 de propagation inverse tandis que, sur le tronçon 10 de changement de direction des bulles magnétiques de la branche 8 de propagation directe, il n'y a pas de trou dans la couche conductrice 4. En outre, les trous 23, 24 et 25 du tronçon 13 de changement de direction des bulles magnétiques de la branche 11 de propagation inverse sont disposés de façon que leur axe longitudinal 26 soit tourné, par rapport à l'axe longitudinal de symétrie 27 des trous 17, 18 et 19, vers la branche 8 de propagation direct des bulles magnétiques d'un angle dL , où O C 9LC 450. Sur le tronçon 10 de changement de direction des bulles magnétiques de la branche 8, l'axe longitudinal 28 du trou 22 à proximité du tronçon rectiligne 9 de propagation des bulles magnétiques et appartenant au tronçon 10 de changement de direction de la branche 8 de propagation directe est tourné, par rapport à l'axe longitudinal de symétrie 29 des trous 14, 15 et 16 du tronçon 9 vers la branche 11 de propagation inverse, d'un angle ou et l'axe longitudinal 30 des trous 21 et 22 du tronçon 10 de changement de direction des bulles magnétiques de la branche 8 de propagation directe est parallèle à l'axe longitudinal 26 des trous 23, 24 et 25 du tronçon 13 de changement de direction de la branche 11. Les couches électroconductries 2, 3 et 4 sont munies de bornes électriques 31, 32, 33, 34, 35 et 36 qui sont prévues sur les côtés opposés de façon que d'un côté,les bornes 31, 32 et 33 soient réunies en une seule tandis que du côté opposé, les bornes 34 et 35 des couches conductrices 2 et 3 sont respectivement reliées aux bornes 37 et 38 de sources de courant alternatif 39 et 40, les bornes 41 et 42 des sources 39 et 40 étant réunies en une seule et reliées à la borne 36 de la couche conductrice 4. La totalité du canal est placée dans un champ magnétique constant de déplacement. Le canal de propagation des bulles magnétiques fonctionne à la façon suivante. En parcourant les couches conductrices 2, 3 et 4 perpendiculairement au trajet de propagation des bulles magnétiques, les courants électriques contournent les trous 14, 15, 16, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24 et 25 et engendrent, aux bords de ces trous, des champs magnétiques locaux. Sur les premiers bords de ces trous, les champs magnétiques locaux s'opposent au champ de déplacement et donc dans la couche 1, il se forme des régions qui attirent les bulles magnétiques, c'est-à-dire des pièges magnétostatiques. Les champs magnétiques locaux produits en même temps aux bords opposés de ces trous sont dans le même sens que celui du champ de déplacement ce qui donne lieu à la formation d'un pôle repoussant les bulles magnétiques. Lorsqu'un courant alternatif passe par les couches conductrices 2, 3 et 4, les pièges magnétostatiques se déplacent le long des bords des trous 14 à 19 et 21 à 25 en entraînant les bulles magnétiques. La disposition des trous 14 à 19 et -21 à 25 dans les couches conductrices 2, 3 et 4 et la connexion des couches 2 et 3 en série avec la couche 4 on pour effet qu'à chaque instant, des courants de commande traversent deux couches 2, 4 ou 3, 4. Il en résulte que des pièges magnétostatiques sont produits dans la couche 1 à direction unique d'aimantation par la somme des champs magnétiques locaux qui prennent naissance près des bords des trous 14, 17, 16, 19 ou 15, 18, 16, 19 ce qui conduit à une augmentation de leur profondeur et une propagation plus stable des bulles magnétiques.Au cours de leur propagation, les bulles magnétiques prennent des positions différentes, par exemple une bulle magnétique peut prendre des positions 43, 44, 45, 46, 47, 49, 50 ou 52. Il existe un instant où il se forme un piège magnétostatique à la position 50 sur le tronçon 13 de changement de direction et un autre piège magnétostatique 48 alternatif à celui de la position 50, situé sur le tronçon 10 de changement de direction,en dehors du trajet de propagation de la bulle magnétique 20. Pour éviter le déplacement de la bulle 20 de la position 49 à la position 48, un pôle de répulsion est formé dans une position 51 du tronçon 18 de changement de direction, grâce à la structure selon l'invention, lequel est formé en même temps que le piège magnétostatique à la position 50 près des bords des trous 23 et 25. La disposition des axes longitudinaux 26 et 30 des trous 21 à 25 parallèles l'un à l'autre et sous un angle où l'on a O O(oCc 450, par rapport aux axes 27 et 29, permet d'éloigner la position 48 de la position 50 et de rapprocher, de la position 48, le pôle de répulsion qui est à la position 51, ce qui permet de compenser l'action du piège alternatif sur la propagation de la bulle magnétique 20. Si l'on a ft = O, le pôle de répulsion 51 se trouve à des distances égales par rapport aux position 50 et 48, ce qui n'est pas efficace. Si l'on a OC > 450, les trous 21 et 22 du tronçon 10 de changement de direction et les trous 23 et 24 du tronçon 13 de changement de direction se rapprochent, la distance entre eux devenant inférieure à la moitié de la période spatiale de la disposition des trous ce qui augmente le contournement de ces trous par le courant, diminue la profondeur des pièges magnétostatiques sur les tronçons 10 et 13 de changement de direction des bulles magnétiques et réduit donc la plage de fonctionnement stable du canal. Pour assurer une propagation régulière de la bulle magnétique 20 sur les tronçons de changement de direction 10 et 13, il est nécessaire de maintenir entre les positions 46, 47, 49, 50 et 52 une distance égale au quart de la période spatiale de la disposition des trous. A cet effet, les axes longitudinaux 26 et 28 des trous 22 et 23 des tronçons 10 et 13 de changement de direction,adjacents aux tronçons rectilignes 9 et 12 de propagation des bulles magnétiques,sont tournés d'un angle l'un à la rencontre de l'autre. Lorsque l'on a# vC = O, la distance séparant les positions 49 et 50 est approximativement égale à la période de disposition des trous, ce qui n'assure pas le passage de la bulle magnétique 20 de la branche 8 de propagation directe à la branche 11 de propagation inverse.Si l'on a oL # > 45 , la distance entre les position 49 et 50 devient inférieure au quart de la période spatiale de la disposition des trous ce qui trouble la propagation régulière de la bulle magnétique, diminue la distance entre les bulles occupant des positions voisines, par exemple 50 et 45, et donc diminue la plage de fonctionnement stable du canal. L'absence de trous dans la couche conductrice 4 du tronçon de changement de direction 10 de la branche de propagation directe 8 interrompt le déplacement des bulles magnétiques le long de cette branche ce qui favorise le passage de la bulle de la branche 8 à la branche 11 de propagation inverse. Une telle disposition constructive du tronçon de changement de direction produit des pôles magnétiques qui repoussent les bulles magnétiques, compensant l'action sur les bulles magnétiques des pièges magnétostatiques se trouvant en dehors du trajet des bulles sur le tronçon de changement de direction. On prend pour sens positif du courant I1 dans la couche conductrice 2, le sens pour lequel le piège magnétostatique qui fixe la bulle magnétique 20 se forme à la position 43. Pour le sens positif du courant I2 dans la couche conductrice 3, on prend le sens pour lequel un piège magnétostatique analogue est produit à la position 46. Le courant I3, égal à la somme des courantsI1 et 12, parcourt la couche conductrice 4 en sens opposé aux courants I1 et I2. L es valeurs des courants I1 et I2 sont 1 2 choisies de façon à produire des pièges magnétostatiques assurant la propagation des bulles magnétiques. Comme état de départ de canal, on prend celui où la bulle magnétique 20 se trouve à la position 43 sur le tronçon 9 de la branche 8. A l'instant initial t1 de la figure 2, le courant I1 est positif, le courant I2 est nul et le courant I3 est négatif. A la position 43,il se forme alors un piège magnétostatique qui attire la bulle magnétique 20 qui se déplace sur le tronçon rectiligne de propagation 9 de la branche 8 de propagation directe. A l'instant t2 de la figure 2, le courant I1 est nul, le courant I2 parcourant la couche conductrice 3 est négatif et le courant I3 traversant la couche conductrice 4 est positif. Dans ces conditions, le piège magnétostatique se déplace de la position 43 de la figure 1 à la position 44 en entraînant la bulle magnétique 20. A l'instant t3 de la figure 2, le courant I1 parcourant la couche conductrice 2 est négatif, le courant I2 est nul et le courant I3 parcourant la couche conductrice 4 est positif. Dans ces conditions, le piège magnétostatique passe de la position 44 à la position 45 en entraînant la bulle magnétique 20. A l'instant t4 de la figure 2, le courant li est nul, le courant 12 parcourant la couche conductrice 3 est positif et le courant 13 parcourant la couche conductrice 4 est négatif. Dans ces conditions, le piège magnétostatique se déplace de la position 45 de la figure 1 à la position 46, entraînant la bulle magnétique 20. A l'instant t5 de la figure 2, le courant li parcourant la couche conductrice 2 est positif, le courant I2 est nul et le courant 13 parcourant la couche 3 conductrice 4 est négatif. Le piège magnétostatique passe alors de la position 46 à la position 47 en entraînant la bulle magnétique 20. A l'instant t6 de la figure 2, le courant li est nul, le courant 12 est négatif et le courant 13 est positif. Le piège magnétostatique se déplace dans ce cas à la position 49, en entraînant la bulle magnétique 20. A l'instant t7 de la figure 2, le courant I1 est négatif, le courant I2 est nul et le courant 13 est positif. Aux positions 48 et 50, il se forme alors des pôles qui attirent la bulle et aux positions 46 et 51 se forment des pôles qui repoussent cette bulle. Grâce à la dispositif constructive des trous 21 à 25 selon l'invention, les pôles aux positions 46 et 51 compensent l'action du pôle d'attraction à la position 48 et la bulle magnétique 20 se trouve entraînée par le piège magnétostatique vers la position 50. A l'instant t8 de la figure 2, le courant I1 est nul, le courant 12 est positif et le courant I3 est 3 négatif. Sous l'action de ces courants, le piège magnétostatique passe de la position 50 à la position 52 en entraînant la bulle magnétique 20 de façon qu'elle passe de la branche 8 de propagation directe à la branche 11 de propagation inverse. Ainsi, la structrue proposée du canal de propagation des bulles magnétiques a permis d'élargir la plage de son fonctionnement stable. REVENDICATION Canal de propagation de bulles magnétiques, du type comportant une couche à direction unique d'aimantation portant, sur sa surface, des couches électroconductrices qui sont séparées par des couches diélectriques et qui sont munies de bornes électriques prévues sur les côtés opposés desdites couches, de sorte que d'un côté,les bornes soient réunies en une seule et de l'autre côté les bornes électriques des première et deuxième couches soient raccordées respectivement aux premières bornes de sources de courant alternatif dont les secondes bornes sont réunies en une seule et raccordées à la borne électrique de la troisième couche et que, dans les couches conductrices,soit réalisée une branche de propagation directe et une branche de propagation inverse des bulles magnétiques, ces branches se présentant sous la forme de trous disposés périodiquement l'un au-dessus de l'autre le long du trajet de propagation des bulles magnétiques, chacune des branches ayant un tronçon rectiligne de propagation et un tronçon de changement de direction, caractérisé en ce que la branche (8) pour la propagation directe et la branche (11) pour la propagation inverse des bulles magnétiques sont également réalisées dans la troisième couche conductrice (4), en ce que chaque branche (8 ou 11) de ladite couche (4) contient un tronçon rectiligne (9 ou 12) de propagation des bulles et la branche (11) de propagation inverse de bulles contient un tronçon (13) de changement de direction des bulles magnétiques, les trous (24) du tronçon (13) de changement de direction de la branche (11) de propagation inverse des bulles magnétiques exposés dans la couche conductrice (3) étant décalés par rapport aux trous (23) de la couche conductrice (2) d'une moitié de la période spatiale de la disposition des trous le long du trajet de propagation des bulles magnétiques et les trous (25) dans la couche conductrice (4) étant décalés par rapport aux trous (23) de la couche conductrice (2) d'un quart de ladite période spatiale, de sorte que l'axe longitudinal de symétrie (26) des trous (23, 24,-25) du tronçon (13) de changement de direction de la branche (11) de propagation inverse des bulles magnétiques soit tourné d'un angle O