Оптоэлектронный модуль для обработки цифровых и аналоговых сигналов

 

Изобретение относится к вычислительной технике. Может быть использовано в устройствах автоматики, системах автоматического управления, цифровых и аналоговых ЭВМ. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей достигается путем обработки цифровых и аналоговых сигналов как в единично-нормальном, так и в единично-позиционном кодах одновременно . Оптоэлектронный модуль содержит счетный триггер 1 с входами 2 и 3, выходами 4 и 5, переключатель 6 с нейтральным положением с переключающим, размыкающим и замыкающим контактами (ИРЗК) 8, 9 и 10 группы 11, ПРЗК 12, 13 и 14 группы .15, переключатель 16 с ПРЗК 17-19 группы 20, ПРЗК .21-23 группы 24, разряды 25-28, содержащие каждый регенеративный оптрон, в котором имеется источник 29 света, транзистор 30, фотоприемники 31-33, резисторы 34 и 35. Устройство имеет шины питания 36, общую 37, аналогового сигнала 38, дополнительные 39- 41 питания, ключ 42 питания с входом 43, выходами 44 и 45 и входом 46 управления , шину 47 импульсного питания , в каждом разряде - фотоприемники 48-50, дополнительные источники 51-53 света, резистор 54, транзистор 55 и шины входную 56 и управления 57. 1 ил. (Л ГО 00 зв Oi о ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„.Я0„„1231605 д1 (5D 4 H 03 K 23/78

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3730342/24-21 (22) 21,04.84 (46) 15.05.86. Бюл. № 18 (71) Винницкий политехнический институт . (72) В.П.Кожемяко, Л.И.Тимченко и С.Н.Белан (53) 621.374(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹- 957437, кл. Н 03 К 23/12, 06.02.81.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1119181, кл. Н 03 К 23 /12, 03.06.83. (54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ МОДУЛЬ для ОБРАБОТКИ ЦИФРОВЫХ И АНАЛОГОВЫХ СИГНАЛОВ. (57) Изобретение относится к вычислительной технике. Может быть исполь— зовано в устройствах автоматики, системах автоматического управления, цифровых и аналоговых ЭВИ. Цепь изоб ретения — расширение функциональных возможностей достигается путем обработки цифровых и аналоговых сигналов как в единично-нормальном, так и

У в единично-позиционном кодах одновре-. менно. Оптоэлектронный модуль содержит счетный триггер 1 с входами 2и 3, выходами 4 и 5, переключатель 6 с нейтральным положением с переключающим, размыкающим и замыкающим контактами (ИРЗК) 8, 9 и 10 группы 11, ПРЗК 12, 13 и 14 группы .15. переключатель 16 с ПРЗК 17-19 группы 20, ПРЗК 21-23 группы 24, разряды 25-28, содержащие каждый регенеративный оптрон, в котором имеется источник 29 света, транзистор 30, фотоприемники 31-33, резисторы 34 и 35. Устройство имеет шины питания 36, общую 3?, аналогового сигнала 38, дополнительные 3941 питания, ключ 42 питания с входом

43, выходами 44 и 45 и входом 46 управления, шину 47 импульсного питания, в каждом разряде — фотоприемники 48-50, дополнительные источники

51 — 53 света, резистор 54, транзистор

55 и шины входную 56 и управления

57. i ил.

1231605

20

30

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к импульсной и измерительной, и может быть использовано в различных устройствах автоматики, в системах автоматического управления в том числе в цифровых и аналоговых вычислительных машинах.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей благодаря обеспечению обработки цифровых и аналоговык сигналов как в единичнонормальном, так и в единично-позиционном кодах одновременно.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого оптоэлектронного модуля.

Оптоэлектронный модуль для обра" ботки цифровых и аналоговых сигналов содержит счетный триггер 1 со счетным

2 и сброса 3 входами, прямым 4 и инверсным 5 выходами, первый переключатель 6 с нейтральным положением, переключающим 8, размыкающим 9 и замыкающим 40 контактами первой группы 11 и переключающим 12, размыкающим

13 и замыкающим 14 контактами, второй группы 15, второй переключатель 16 с переключающим 17, размыкающим 18 и замыкающим 19 контактами первой группы 20 и переключающим 21, размыкащим 22 и замыкающим 23 контактами второй группы 24, разряды 25-28, содержащие каждый регенеративный оптрон, в котором имеется источник 29 света, транзистор 30, первый 31, второй 32 и третий 33 фотоприемники, первый 34 и второй 35 резисторы.

Кроме того, в состав оптоэлектронного модуля входят шина 36 питания, общая шина 37, шина 38 аналогового сигнала, первая 39, вторая 40 и третья

41 дополнительные шины питания, ключ

42 питания с входом 43, первым 44 и вторым 45 выходами и входом 46 управления, шина 47 импульсного питания и в кажцом разряде первый 48, второй

49 и третий 50 дополнительные фотоприемники, первый 51, второй 52 и третий 53 дополнительные источники света, дополнительные резистор 54 и транзистор 55, входная шина 56 и шина 57 управления.

В соответствии с чертежом оптоэлектронный модуль для обработки цифровых и аналоговых сигналов, содержащий счетный триггер 1„ два переключателя 6 и 16 с нейтральным положением и в каждом разряде 25-28 регенеративный оптрон, в котором источник 29 света включен между шиной 36 питания и коллектором транзистора 30, эмиттер которого подключен к общей шине 37, база — к первым выводам первого 31 второго 32 и третьего 33 фотоприемников, первого 34 и второго 35 резисторов, второй вывод первого фотоприемника 31 подключен к шине 36 питания, источник 29 света оптически связан с первым фотоприемником 31, второй вывод первого. резистора 34 подключен к шине 38 аналогового сигнала, второй вывод второго резистора 35 подключен к общей шине 37, источник 29 света каждого разряда оптически связан с вто; рым фотоприемником 32 последующего разряда и с третьим фотоприемником

33 предыдущего разряда, прямой выкод

4 счетного триггера 1 подключен к переключающему контакту 8 первой группы 11 первого переключателя 6, инверсный выход 5 — к переключающему контакту 12 второй группы 15 первого переключателя 6, размыкающий контакт 13 первой группы 11 первого переключателя 6 подключен к второму выводу второго фотоприемника 32 каждого нечетного разряда 25 и 27 и замыйающему контакту 23 первой группы

20 второго переключателя 16, размыкающий контакт 13 второй группы 15 первого переключателя 6 подключен к второму выводу второго фотоприемника

32 каждого четного разряда 26 и 28 и замыкающему контакту 23 второй группы 24 второго переключателя 16, второй выцод третьего фотоприемника

33 каждого нечетного разряда 25 и 27 подключен к замыкающему контакту 10 первой группы 11 первого переключателя 6 и размыкающему контакту 18 первой группы 20 второго переключателя 16, второй вывод третьего фотоприемника 33 каждого четного разряда 26 и 28 подключен к замыкающему контакту 14 второй группы 15 первого перев ключателя 6 и размыкающему контакту

22 второй группы 24 второго переключателя 16 введены управляемый ключ

42 питания с входом 43, первым 44 и вторым 45 выводами управления, первая

39, вторая 40 и третья 41 дополнительные шины питания, шина 47 импульсного питания и в каждый разряд первый 48, второй 49 и третий 50 дополнительные фотоприемники, первый

51, второй 52.и третий 53 дополнительные источники света, дополнитель1231605 ные транзистор 55 и резистор 54. Первый дополнительный источник света включен между коллектором транзистора

30 и первой дополнительной шиной 39 питания, первый вывод второго дополнительного источника 52 сВета подключен к общей шине 37, второй вывод— к первому выводу первого дополнительного фотоприемника 48, второй вывод которого подключен к шине 47 импульс- 10 ного питания, эмиттер дополнительного транзистора 55 подключен к общей шине

37, коллектор через третий дополнительный источник 53 света к второй дополнительной шине 40 питания, база — к первым выводам дополнительного резйстора 54, второго 49 и третьего

50 дополнительных фотоприемников, второй вывод дополнительного.резистора 54 подключен к общей шине 37, вто- 20 рые выводы второго 49 и третьего 50 дополнительных фотоприемников подключены к коллектору транзистора 30 последующего разряда, второй дополнительный фотоприемник 49 оптически 25 связан с источником 29 света своего разряда. третий дополнительный фотоприемник 50 оптически связан с первым дополнительным источником 51 света своего разряда, который оптически

30 связан с первым дополнительным фотоприемником 48 своего разряда, шина

36 питания подключена к первому выходу 44 ключа 42 питания, первая дополнительная шина 39 питания — к второму выходу 45 ключа 42 питания, вторая дополнительная шина питания — к входу

43 ключа 42 питания, третья дополнительная шина 41 питания — к переключающим контактам 17 и 21 первой 20 и второй 24 групп второго переключа40 теля 16, счетный вход 2 счетного триггера 1 подключен к входной шине

56, вход 46 управления управляемого ключа 42 питания подключен к шине 57 управления.

Оптоэлектронный модуль для обработки цифровых и аналоговых сигналов работает следующим образом.

Оптоэлектронный модуль для обработки цифровых и аналоговых сигналов

50 может работать в цифровом и аналоговом режимах.

Для готовности модуля к записи информации на шины 40 и 41 подают: >> напряжение питания, при этом счетный триггер 1 за счет подачи на его вход

3 сброса потенциала, соответствующего уровню единицы, устанавливается в .нулевое состояние.

Для работы оптоэлектронного модуля в цифровом режиме на вход 46 управления ключа 42 питания подают сигнал, который соединяет вход 43,,к которому подключена шина 47 питания, с выходом 44 ключа 42.

Оптоэлектронный модуль может обрабатывать цифровые сигналы в единично-нормальном и в единично-позиционном кодах.

Оптоэлектронный модуль, обрабатывающий цифровые сигналы в единичнопозиционном коде, работает следующим образом.

В режиме "Суммирование" первый 6 и второй 16 переключатели устанавливают так, что контакты 8 и 9 и 12 и 13 первого переключателя 6 и контакты 17 и 18 и 21 и 22 второго переключателя 16 замкнуты. Внешняя индикация берется с источника 29 света каждого разряда. Fla шину 56 подают импульсы положительной полярности.

При подаче светового потока на фотоприемник 32 разряда 25 и импульса положительной полярности на счетный вход 2 триггера 1 в возбужденное состояние переходит разряд 6. Срабатывает положительная обратная связь, реализованная на фотоприемнике 31, и транзистор 30 данного разряда поддерживается в режиме насыщения.. При подаче следующего импульса на прямом выходе 4 триггера 1 появляется низкий уровень, соответствующий логическому . нулю, а на инверсном выходе 5 — высокий уровень, соответствующих уровню логической единицы. Это дает возможность срабатывать разряду 26 и обнуляться разряду 25 за счет того, что от источника 29 света разряда 26 подается оптический сигнал на третий фотоприелпшк 33, на втором выводе которого присутствует отрицательное напряжение, которое подается со второй шины 4 1 питания. С приходом следующего импульса на шину 36 возбужда- ется разряд 27 и обнуляется i -й.

С дальнейшим поступлением импульсов на шину 35 суммирование происходит аналогичным образом, В режиме "Вычитание" первый 6 и второй 16 переключатели устанавливают так, что контакты 8 и 10 и 12 и 14 первого переключателя 6 и контакты

19 и 17 и 21 и .23 второго переключа" тели 16 замкнуты.

1231

5

Если разряд 27 оптоэлектронного модуля находится в возбужденном состоянии, то при подаче очередного импульса возбуждается разряд 26 и обнуляется разряд 27. Разряд 26 возбужда5 ется за счет того, что с источника

29 света разряда ?7 поступает оптический сигнал на третий фотоприем. нпк 33 разряда 26, на втором выводе которого присутствует в данный момент 10 логическая единица, а разряд 27 обнуляется за счет того, что на его втором фотоприемнике 32 присутствует оп" тический сигнал от источника 29 свега разряда 26, а также за счет присутствия на фотоприемнике 32 разряда 27 отрицательного напряжения. С приходом следующего импульса на шипу 36 возбуждается разряд 25 и обнуляется разряд 26. С приходом очередных импульсов вычитание происходит аналогичным образом.

Оптоэлектронный модуль, обрабатывающий цифровые сигналы в единичнонормальном коде, работает следующим образом.

В режиме "Суммирование" первый переключатель 6 устанавливают так, что контакты 8 и 11 и 12 и 14 первого переключателя 6 замкнуты, а переключатель 16 ставят в нейтральное положенпе. Внешняя индикация берется с источника 29 света каждого разряда.

Счетный триггер 1 устанавливается в нулевое состояние. Ila шину 56 пода35 ют импульсы положительной полярности. При подаче светового потока на второй фотоприемник 32 разряда 25 он переходит в возбужденное состояпие. При поцаче следующего импульса 4 на прямом выходе 4 триггера 1 появ— ляется низкий уровень, соответствующий логическому нулю, а на инверсном выходе 5 — высокий уровень, соответ-. ствующий уровню логической единицы.

Это приводит к срабатыванию разряда

26 и при приходе следующего импуль- . са на выходе 4 счетного триггера 1 появляется высокий уровень, а на выходе 5 — низкий, т.е. срабатывает разряд 27 и т.д, Обнуления разрядов

25 и 26 н т.п. не происходит, так как на вторых выводах третьих фотоприемников 33 всех разрядов отрицательный электрический потенциал отсутствует, В режиме "Вычитание" контакты 8 и

10 и 12 и 14 замкнуты, а второй переключатель 16 ставят в нейтральное положение. Предположим, что в возбуж605 денном состоянии находится разряд 27 и все предыдущие разряды. Тогда при подаче первого импульса счетный триггер i переводится в "нулевое" состояние, т.е. íà его прямом выходе 4 появляется высокий уровень потенциала, соответствующий уровнюлогической единицы.

В данном такте обнуляется разряд

27, так как на прямом выходе 4 триггера 1 имеется низкий уровень потенциала, соответствующий уровню логического нуля, что достаточно для запирания транзистора 30 данного разряда.

При подаче каждого последующего импульса происходит обнуление каждого предыдущего. разряда.

Если внешнюю индикацию брать и с источника 29 света и с третьего дополнительного источника 53 света каждого разряда, то можно одновременно осуществлять обработку цифровых сигналов в единично-нормальном и единично-позиционном кодах.

Например, если в возбужденном состоянии находится разряд 27 и все предыдущие разряды, то в возбужденном состоянии будет открыт транзистор 55 этого разряда, так как на фотоприемнике 49 данного разряда при— сутствует оптический сигнал от источника 29 света своего разряда и на втором выводе этого же фотоприемника

49 присутствует "высокий" уровень положительного потенциала, снимаемый с коллектора транзистора 30 последующего разряда 28. Транзисторы 55 всех остальных предыдущих разрядов закрыты, так как на вторых выводах фотоприемников 49 данных разрядов присутствует "низкий" уровень положительного потенциала. Если подать импульс на счетный вход 2 триггера 1, то в возбужденном состоянии будет находиться (для режима "Суммирование" )) разряд 28 и все предыдущие . разряды и будет открыт только транзистор 55 разряда 28.

Если после этого подать еще один импульс, но уже в режиме "Вычитание", то в возбужденном состоянии будет находиться разряд 27 и все предыдущие разряды и будет открыт транзистор 55 только разряда 27.

Таким образом обеспедивают возмож4 ность одновременной индикации результатов обработки в двух кодах — единичнонормальном и-единично-позиционном.

1231605

Оптоэлектронный модуль в режиме обработки аналоговой информации работает следующим образом.

Для работы оптоэлектронного модуля в данном режиме необходимо переключа5 тели 6 и 16 поставить в нейтральное положение. Все разряды оптоэлектронного модуля с помощью делителей напряжения, состоящих из двух резисторов

34 и 35, настраиваются на определенное1о пороговое напряжение U„ âîçáóæäåíèÿ разрядов в возрастающем порядке в сторону старших разрядов. На вход 46 управления ключа 42 питания подают такой сигнал, который электрически соеди- 15 няет вход 43 с выходом 45. На шину 47 постоянно подают прямоугольные импульсы, частота следования которых больше

50 Гц. Это необходимо для того, чтобы человеческий глаз не замечал мерца-: ний. Внешняя индикация осуществляется источником 52 света каждого разряда.

При подаче на шину 38 аналогового сигнала U „=U в возбужденное состояние переходят те разряды, у которых 25 так как с источника 51 света подается оптический сигнал на фотоприемник 48, который срабатывает и создает условия З0 для"включения источника 52 света, но это возможно лишь в тот момент, когда на шине 47 присутствует импульс положительной полярности. Фотоприемник 48 и источник 52 света должны быть согласованы по рабочему току.

Так, в качестве фотоприемника 48, можно использовать фототиристор, а в качестве источника 52 света — светодиод. Источник 52 света предназначен 40 для визуального отображения аналогового сигнала, присутствующего на ши не 38. Таким образом, информация будет представлена в единично-норMGJIbHOM коде. 45

При увеличении аналогового сигнала на величину 0 (т. е. U „= О О, ) возбуждаются те разряды, у которйх

U & Usx =0+0, ppp SX

При уменьшении аналогового сигнала на величину 0 (т.е. 0 „ = 0-0 ) возбужденными остаются те разряды. у которых

Uì, (U „=U U.

Таким образом, можно обрабатывать любые, изменяющиеся во времени, аналоговые сигналы в единично-нормальЕсли на шину 47 подают импульсы, а внешнюю индикацию берут .у источников 52 и 53 света, то получают инфор-, мацию в единично-нормальном и единично-позиционном кодах одновременно.

Ф ор мула из обре те ния

Оптоэлектронный модуль для обработки цифровых и аналоговых сигналов, содержащий счетный триггер, два переключателя с нейтральным положением и в каждом разряде регенеративный оптрон, в котором источник света включен между шиной питания и коллектором транзистора, эмиттер которого подключен к общей шине, база — к первым выводам первого, второго, третьего фотоприемников, первого и второго резисторов, второй вывод первого фотоприемника подключен к шине питания, источник света оптически связан с. первым фотоприемником, второй вывод первого резистора подключен к шине аналогового сигнала, второй вывод ном коде.

При обработке аналоговых сигналов в единично-позиционном коде используется индикация с источников 53 света разрядов.

Если на шине 38 присутствует аналоговый сигнал Оь„ - U,, то в возбужденном состоянии находится < -и разряд (например, разряд 26) и все предыдущие разряды 25... . С источников

51 света подаются оптические сигналы на фотоприемники 50 ° При этом в открытом состоянии находится транзистор 55 только разряда 26, так как на второй вывод фотоприемника 50 данного разряда с коллектора транзистора 30 разряда 27 подается "высокий" положительный потенциал и излучает источник 53 света разряда 26.

Если на шине 38 аналоговый сигнал изменяется от U „= U. дс Uù„= U + 1, т. е. на величину приращения порога срабатывания, то в возбужденном состоянии находятся транзистор разряда

27, а транзистор 55 разряда 26 закрыт, так как на втором выводе фотоприемника 50 данного разряда присутствует логический нуль.

Если на шине 38 аналоговый сигнал изменяет до величины U<„ = U., — 1, то в открытом состоянии находится транзистор только разряда 25.

1231605

Составитель Г. Пешков

Техред И.Попович Корректор П. Пилипенко

Редактор А. Ревин

Заказ 2660/57

Тираж 816

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4, второго резистора — к общей шине, источник света каждого разряда оптически связан с вторым фотоприемником последующего разряда и с третьим фотоприемником предыдущего разряда, прямой выход счетного триггера подpmoveH к переключающему контакту первой группы первого переключателя, инверсный выход — к переключающему контакту второй группы первого переключателя, размыкающий контакт первой группы первого переключателя подключен к второму выводу второго фотоприемника каждого нечетного разряда и к замыкающему контакту первой группы второго переключателя, размыкающий контакт второй группы первого переключателя подключен к второму выводу второго фотоприемника каждого четного разряда и к замыкающему контакту второй группы второго переключателя, второй вывод третьего фотоприемника каждого нечетного разряда подключен к замыкающему контакту первой группы первого переключателя и размыкающему контакту первой группы второго переключателя, второй вывод третьего фотоприемника каждого четного разряда подключен к замыкающему контакту второй группы первого переключателя и к размыкающему контакту второй группы второго переключателя, и т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены управляемый

35 ключ, питания с двумя выходами, первая, вторая и третья дополнительные шины питания, шина импульсного питания и в каждый разряд первый, второй и третий дополнительные фотОпри 4 емники, первый, второй и третий дополнительные источники света, дополнительные транзистор и резистор, первый дополнительный источник света включен между коллектором транзисто— ра и первой дополнительной шиной питания, первый вывод второго дополнительного источника света подключен к общей шине, второй вывод — к первому выводу первого дополнительного фотоприемника, второй вывод которого подключен к шине импульсного питания, эмиттер дополнительного транзистора подключен к общей шине, коллектор через третий дополнительный источник света — к второй дополнительной шине питания, база — к первым выводам дополнительного резистора, второго и третьего дополнительных фотоприемников, второй вывод дополнительного резистора подключен к общей шине, вторь1е выводы второго и третьего фотоприемников подключены к коллектору транзистора последующего разряда, второй дополнительный фотоприемник оптически. связан с источником света своего разряда, третий дополнительный фотоприемник оптически связан с первым дополнительным источником. света своего разряда, который оптически связан с первым дополнительным фотоприемником своего разряда, шина питания подключена к первому выходу управляемого ключа питания, первая дополнительная шина питания — к второму выходу ключа тГйтания, вторая дополнительная шина питания — к входу ключа питания, третья дополнительная шина питания к переключающим контактам первой и второй групп второго переключателя, счетный вход счетного триггера подключен к входной шине устройства, вход управления управляемого ключа питания — к шине управления.