Оптоэлектронный селектор минимального сигнала

 

Изобретение относится к области обработки сигналов оптическими средствами . Из-обретение позволяет повысить точность обработки как аналоговых , так и цифровых сигналов ггутем включения в селектор минимального сигнала на оптронах оптического преобразователя цифра - аналог, состоящего из последовательно расположенных источника коллимированного светового потока; управляемого трайспаранта, неуправляемого транспаранта и оптического одномерного сумматора. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

SU» 1254516 А I (58 4 С 06 С 9/00 7/12 (21) 3844870/24-24 (22) 18.01.85 (46) 30.08.86. Бюл. И - 32 (72) Ю.Я. Никулин, С.М. Огреб, В.И.. Курьянов и Ю.А. Смирнов (53) 681.333(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1089595, кл. G 06 G 9/00, 1984. (54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ СЕЛЕКТОР МИНИ МАЛЬНОГО СИГНАЛА (57) Изобретение относится к области обработки сигналов оптическими средствами. Изобретение позволяет повысить точность обработки как аналоговых, так и цифровых сигналов путем включения в селектор минимального сигнала на оптронах оптического пре— образователя цифра — аналог, состоящего из последовательно расположенных источника коллимированного светового потока, управляемого трайспаранта, неуправляемого транспаранта и оптического одномерного сумматора.

1 ил.

1I 12545

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в преобразующих устройствах систем управления, цифровых и гибридных вычислительных сис5 темах.

Цель изобретения — повышение точности селектора и расширение области

его применения путем обработки циф- ровых сигналов. 10

На чертеже представлена структурная схема оптоэлектронного селектора минимального сигнала.

Селектор содержит источник 1 коллимированного светового потока, выход которого через последовательно расположенные управляемый транспарант

2, неуправляемый транспарант 3 и оптический одномерный сумматор 4 связан с оптическими входами фотодиодов 20

5, — 5, соединенных последовательно и согласно, причем катод первогб фотодиода 5 подключен к положительному ! полюсу источника 6 постоянного напряжения, а анод последнего фотодиода 25

5 подключен к входу операционного усилителя 7 и через токозадающий резистор 8 к шине нулевого потенциала.

Управляющие входы U, — U„ управляемого транспаранта 2 являются соответствующими информационными входами устройства, а выход усилителя 7 выходом селектора.

В качестве источника 1 коллимированного светового потока может быть использован, например, полупроводниковый лазер с соответствующей линзовой коллимирующей системой, обеспечивающей формирование светового потока прямоугольного поперечного сечения с равномерным распределением интенсивности по координатам Х и У.

Управляемый транспарант 2 может быть выполнен, например, в виде двумерной матрицы, состоящей из nxm

45 элементарных модуляторов света.

В частном случае (при выделении минимального сигнала из совокупности и величин, представленных в параллельном цифровом m-разрядном коде)

50 элементарные модуляторы матрицы объединены в и строк по m модуляторов в каждой. Состояние элементарных модуляторов (i,j-х) определяется наличием или отсутствием единицы в

1-м разряде i-ro входного сигнала:

55 единице соответствует прозрачное состояние. модуля. гора, а нулю — непрозрачное.

16 2

Неуправляемый транспарант 3 может представлять собой, например, фотопленку или фс.опластинку с переменным коэффициентом пропускания по координате Х. Характер изменения коэффициента пропускания по координате X является ступенчатым и определяется выражением:

7(1=2, j =1,2,...тп (1) где 1 — номер ячейки в i-й строке транспаранта 2.

Оптический одномерный сумматор

4 может быть выполнен, например, в виде волоконно-оптического блока или цилиндрической линзы. Сумматор

4 обеспечивает формирование на оптическом входе i-го фотодиода сигнала, интенсивность которого пропорциональна сумме оптических сигналов, проходящих через все m элементов

i-й строки управляемого и неуправляемого транспарантов, т.е. т „ >(j) (2)

J=1 где I „интенсивность оптического сигнала, проходящего через

1-ю ячейку ь-й строкитранспаранта 2 (принимает значение I или 0); (.l) — коэффициент пропускания области неуправляемого транспаранта, через которую проходит световой поток IJ определяемый выражением (1).

Оптоэлектронный селектор минимальногo сигнала работает следующим образом.

При отсутствии цифровых входных сигналов U — U все его пхтп элеh ментарных оптических модуляторов света находятся в непрозрачном состоянии и поэтому световой поток на входах фотодиодов 5, — 5„ от источника 1 коллимированного светового потока отсутствует. В результате этого на выходе селектора выходной сигнал U bц не формируется.

При поступлении входных сигналов на управляющие входы транспаранта 2 элементарные оптические модуляторы света изменяют свое состояние в соответствии с поступающими. на. них цифровыми управляющими сигналами U,(i=1,n). Световой поток от источника 1 коллимированного светового потока модулируется управляющим входным цифровым сигналом, поступающим на входы каждой i-й строки управ1254

3 ляемого транспаранта 2. На выходе каждой 1.-й строки элементарных оптических модуляторов света транспаран— та 2 формируется m оптических сигналов с интенсивностями Т.(1=1,m), которые соответствуют значениям О или 1 U.-ro цифрового входного сигна i ла. Эти оптические сигналы проходят через неуправляемый транспарант 3, который в силу ступенчатого измене- 10 ния коэффициента пропускания () по координате Х изменяет интенсивность каждого из них так, что интенсивности I оптических сигналов изменяются, 1 на величину 2 . Тем самым каждому разряду U -го цифрового входного сигнала придается определенный вес.

Это необходимо для обеспечения различия U -х цифровых входных сигналов после суммирования в оптическом одномерном сумматоре 4 световых потоков. Только в этом случае каждому

U; -му цифровому сигналу соответствуют различной интенсивности I; суммарные световые потоки, полученные 2g в соответствии с выражением (2) при прохождении сумматора 4. Выходные световые потоки I „, соответствующие входным цифровым сигналам, поступают на входы соответствующих фотодиодов

5„и 5„. Так как фотодиоды 5 — 5и.соединены последовательно, и согласно и на них подается обратное смещение источником 6 U,, воздействие I, световых потоков на эти фотодиоды 5,—

5 приводит к формированию на входе усилителя 7 фототока, величина которого линейно зависит от минимального из всех входных цифровых сигналов

U — U„ Следовательно, и на выходе

1 усилителя 7 формируется сигнал US„„1, пропорциональный минимальному из входных цифровых сигналов U„ — U

Оптоэлектронньгй селектор способен также выполнять свои функции и при

516 4 аналоговой форме входных сигналов.

В этом лучае на выходе селектора формируется сигнал в соответствии с выражением: где U, — величина сигнала управления (i,j)-м модулятором транспаранта 2;

K — - коэффициент пропорциональнос ц .

Формула и з обр ет ения

Оптоэлектронный селектор мини-.. ( мального сигнала, содержащий источник постоянного напряжения, фотодиоды, соединенные последовательно и согласно, и операционный усилитель, вход которого через токозадающий резистор соединен с шиной нулевого потенциала и анодом последнего фотэдиода, при этом катод первого фотодиода подключен к положительному полюсу источника постоянного напряжения, а выход операционного усилителя является выходом оптоэлектронного селектора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения путем обработки цифровых сигналов, в него введены последовательно расположенные и оптически связанные источник коллимированного светового потока, управляемый транспарант, неуправляемый транспарант и оптический одномерный сумматор, при этом оптические входы фотодиодов связаны с выходами оптического одномерного сумматора, а управляющие входы управляемого транспаранта являются соответствующими информационными входами селектора.

125451б

Составитель I . Зелинский

Редактор А. Orap Техред И„Поповн:r Корректор С. Черни

Заказ 4723/54 Тираж 671 Подписное

ЬИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4