Оптоэлектронный счетчик импульсов

 

Изобретение относится к дискретной автоматике. Может быть использовано в различных устройствах дискретной автоматики и вычислительной техники . Целью изобретения является расширение функциональных возможностей. Для этого в устройство, содержащее п ячеек 8.I,...,8.i,...,8.п, которые i содержат соответственно резисторы 9. .1 ,. . . , 9. i ,. . ., 9п, фотодинисторы

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ЩЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕспУБлин (594 Н 03 К 17 78

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬС ГВУ (54) ОПТОЭЛЕКТРОННЬ1Й СЧЕТЧИК ИМПУЛЬСОВ

1 (57) Изобретение относится к дискретной автоматике. Может быть использо- вано в различных устройствах дискретной автоматики и вычислительной техники. Целью изобретения является рас,ширение функциональных воэможностей.

Для этого в устройство, содержащее и ячеек 8.1,...,8.i,...,8.п, которые содержат соответственно резисторы

9.,1,...,9.i,...,9ï,ôoòoäèíèñòoðû

Фиг. У (2i) 3837652/24-21 (22) 04 .01 .85 (46) 30.10.86. Вюл. У 40 (7l) Винницкий политехнический институт (72) И.В.Кузьмин, В.П.Кожемяко, В.Г.Красиленко и А.Т.Теренчук (53) 621.374 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1100732, кл. Н 03 К 23/)2,18.03.83.

Авторское свидетельство СССР

У 1081806, кл. Н 03 К 23/12,31.!2,82.

„„ЯО„„Д26 606 А 1

12.1,. ° .,12.i.. . .12n первые и вто-" рые светодиоды 10.1,...,10.,..., 10п и I)àl ° а ° 91) ° i » Illï соот ветственно, кроме тога, узел 5 установки в исходное, состояние, светодиод 7 узла 5, введены инвертор 3, элементов 2.1, 2.2. .. 2.п И-НЕ, резистор 6 узла 5, фатодинистар 19 переноса, инвертор 25 формирования сигналов заема и переноса, светодиоды 17 и 18 переноса, фотодинистор 19 переноса, светодиоды 20 21 заема, фотодинистор 22 заема, которые образуют узел 16 формирования сигналов заема и переноса. В каждую ячейку введены дополнительный светодиод

6 !

5.I. I 15.!. (и-I). ° .,,15, . (n !),..., 15 .n.(n-1), цополнительный фотодинистор 14.1.1,...,!4.1. (n-l),...,14.п.(п-1) и в первуя ячейку 8.1 — фотодинистор 13 установки в исходное состояние и соответственно новые связи. В общем случае работы в системе счисления с основанием и - когда устройство содержит п ячеек и -1 элементов 2И-НЕ, на первые входы которьгх падаются импульсы, задающие операнды, выполнение операций сложения и вычитания происходит таким же образом, как и в случае, описанном в материалах . изобретения. 3 ил. 2 табл, 1

Изобретение относится к дискретной автоматике и может быть использована в различных устройствах дискретной автоматики и вычислительной техники.

Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей за счет обеспечения возможности работы с переменным коэффициентом пересчета.

На фиг.l изображена функциональная схема оптоэлектронного счетчика импульсов для произвольного основания счета; на фиг.2 — функциональная схема оптоэлектронного счетчика им пульсов для основания счета 4; на фиг.3 — схема, поясняющая конструк тинное выполнение ячеек устройства, для основания счета 4.

Оптоэлектронный счетчик импульсов содержит шину 1 тактовых импульсов, п элементов И-НЕ 2.1,2,2. ..2. и, инвертор 3, шину 4 сброса, узел 5 установки в исходное состояние, резистор 6 узла 5 установки в исходное состояние, светодиод 7 узла 5 установки в исходное состояние, и ячеек 8.1,...,8.i,...,8.п, которые со— держат соответственно резисторы 9,1, ...,9.1,...,9.п, первые светодиоды

10 ° 1 р ° ° ° у 10 ° 1 у ° ° ° у 10 nó Вторые света диоды 11.1,...,1).i,...,l)(п+1) и фотодинисторы 12.1,...,12.i. °,12.п, фотодинистор 13 установки в исходное состояние, дополнительные фотодинис.торы 14.1.1,14.1.2,...,)4.1.i

14.1.n,...,)4.i.l, 14.i.2,...,14,i.i

° 914. i .(п — 1),14.,n.1,14,п.2

14.и. l,..., 14 .и. и. и дополнительные светодиоды 15.1.1 15.1.2,....15.1. i

5" ..., 15.1.n„..., 15.i.l, 15.i.Z,...

15.i i 15.i n ячеек 8.I

Я.i,, 8.п соответственно, узел 16 формирования сигналов заема

10 и переноса, первый 17 и второй 18 светодиоды переноса, фотодинистор 19 переноса, первый 20 и второй 21 светодиоды заема, фатодинистор 22 заема, первый 23 и второй 24 дополнительные резисторы узла 16 формирования сиг15 налов заема и переноса, инвертор 25 узла 16 формирования сигналов заема и и переноса, управляющий вход 26, положительную шину. 27,(n-l) входных шин, 28.1, 28,2, °,28.i,...,28.(n-l).

В соответствии с фиг.l в оптоэлектронный счетчик импульсов, содержащий и ячеек 8 .I, ...,8 ., ...,8 .и, в которые входят соответственно резистор

9 . l,..., 9 . i, ° ° °, 9 . и, фатодинис тор

12.1,...,12.i,... 12.п и первый светодиод 10.1,...,10.i,... 10.п, катод которого подключен к аноду фотодинистора 12.1, ° ..,12.i,...,12.п, второй светодиод 11.1,...,11 .i ° .,Il.п, 30 кроме того, узел 5 установки в исходное состояние со светодиодом 7 узла установки в исходное состояние. первый вывод резистора 9.1,...,9 ° i

9.п всех ячеек 8.1 8.i 8.п

35 подключен к плюсовой нине 27, допол1267606 нительно введены первый инвертор 3, и элементов И-НЕ 2.1,...,2.i,..., 2.п, резистор 6 узла 5 установки в исходное состояние и, кроме того второй инвертор 25, первый 23 и второй 24 дополнительные резисторы, первый 17, второй 18 светодиоды переноса, фотодинистор 19 переноса, первый 20 и второй 21 светодиоды заема и фотодинистор 22 заема, которые образуют узел 16 формирования сигналов заема и переноса, и в каждую ячейку 8,1,...,8.i, 8.п введены соответственно (и-1) дополнительный светодиод 15.1.1,...,15.1.(n-l), ° .., 15.i.l,,15.(n-l),...,15.п.l,..., 15.n.(n-l) и (n-1) дополнительный фотодинистор 14.l.l,...,l4.1.(n-l), ...,!4.i.1,...,14.i.(n-l),..., 14 п. 1. ..14.п.(в-l) и в первую ячейку 8.1 — фотодинистор 13 установ- ки в исходное состояние, в каждой ячейке 8.1,...,8.i,...,8.п второй вывод резистора 9.1,...,9.i,...,9.п подключен к аноду первого светодиода 10.1,...,10.i,...,10.n,êàòîä которого подключен к аноду второго светодиода 11.1,:.,Il.i,...,ll.n катод которого подключен к анодам дополнительных фотодинисторов 14.1.1,,...,l4.п.(п-1),...,14.i.I

l4.i.(n-l),14.п.I,...,14.n.(n-1), катод фотодинистора 12.1,...,12.i,.. ° ,...,12.п подключен к анодам дополнительных светодиодов 15.1.1,..., !

5.1.(n-l),...,15.i.l,...,!5.i.(п-1) ,. ° .,15 ° n.(n-l), фотодинистор 13 установки в исходное состояние включен согласно и параллельно фотодинистору 12.1 первой ячейки, катод каждого дополнительного светодиода определенного номера подключен к выходу элемента И-НЕ того же номера, а именно катоды первых светодиодов 15.1.1,,...,15.i.1,...,15.n.! ячеек 8.1,..., 8.i.,...,8.п подключены к выходу элемента И-НЕ 2.1.2, катоды -х светодиодов 15.1.i . ° .,15.i.i

15,n.i — к выходу элемента И-HE

2.i ° 2, катоды (n-1)-х светодиодов

15.1.(n-l),...,15.i..(п-1),...,15,n. (и-1) — к выходу элемента 2И-НЕ

2.(n-l), первые входы первых (и-1) элементов И-НЕ 2.1,...,2.i,...,2.п подключены к входным шинам 28.1,..., 28.i,. ...28.(n-1) с первой по (n-I)- вторые входы — к выходу первого инвертора 3, вход которого подключен к первому входу элемента И-HE

2.п, к шине 1 тактовых импульсов и к катодам фотодинистора 19 переноса и фотодинистора 22 заема узла 16 формирования сигналов заема и переноса, анод фотодинис-ора 19 переноса подключен к катоду второго светодиода !

8 переноса, анод которого через первый дополнительный резистор 23 подключен к выходу второго инвертора 25, анод фотодинистора 22 заема подключен к катоду второго светодиода 21 заема, анод которого через второй дополни-: тельный резистор 24 подключен к входу второго инвертора 25 и к управляющему входу 26 узла формирования сигналов saAra и переноса, катоды первого светодиода 17 переноса и первого светодиода 20 заема подключены к выходу элемента 2И-НЕ 2.п, второй вход которого подключен к шине 4 сброса и к катоду светодиода 7 узла

5 установки в исходное состояние, анод которого через резистор 6 узла

5 установки в исходное состояние подключен к плюсовой шине 27, катоды первых (n-i-I) дополнительных фотодинисторов в каждой !. — и ячейке подключены к аноду первого светодиода

17 переноса, а катоды остальных до30 полнительных фотодинисторов — к аноду первого светодиода 20 заема узла

16 формирования сигналов заема и переноса, светодиод 7 узла 5 установки в исходное состояние оптически связан с фотодинистором !3 установки в исходное состояние, в каждой -й ячейке второй светодиод 1l.i оптически связан с фотодинистором !2.i своей ячейки, каждый j-.é дополнительный светодиод оптически связан с j ì дополнительным фотодинистором j-й из последующих за ней ячеек, так что все ячейки за счет этих оптических связей соединены циклически.

Оптические выходы индикационных светодиодов, вторых светодиодов 17 переноса и заема 20 являются выходами устройства.

В дальнейшем проводится рассмотрение устройства для случая и = 4.

Табл.l поясняющая выполнение операций сложения и вычитания данным устройством в случае системы счисления с основанием 4, содержит 4 строки и 3 столбца (в общем случае систе мы счисления с основанием П когда устройство содержит ячеек, табл.l содержит строк и h --l столбцов) .

Табл.l соответствует одному некоторо-.

606 б

15.1.1-15 ° 1.3, 15 ° 2,1-15.2.3, 15.3.1-!

5.3,3, 15.4.1-15.4.3 соответственно

l шины 37.1,37.2;37.3 и 37.4 связи катодов вторых светодиодов 11.1, 11.2, 11.3, 11.4 с анодами дополнительных фотодинисторов 14 .1.2-14 .L,3 .14 .2.114.2.3, 14.3,1-14.3.3,14.4.1-14.4.3. соответственно.

Дополнительные фотодинисторы

14 ° 1,1-14.4.3 и дополнительные светодиоды 15.1.1-15.4.3, сформированные в полупроводниковых пластинах- 29 и 30, образуют прямоугольные матрйцы

3-х столбцов и 4-х строк, совпадающие геометрически при *апожении одна на другую. В матрице на пластине 29 каждая строка соответствует определенной ячейке 8.1-8,4, и входящие в одну ячейку фотодинисторы

14.1.1-14.1.3, 14.2-1-14.2.3, 14.3.114 .3 .3 и 1 4 .4.1 — 14 .4 .3 образуют соответствующую строку матпицы.

В полупроводниковой пластине 31 сформированы вторые светодиоды

ll.l-ll.4, образующие матрицу-столбец. На наружной стороне пластины

29 находятся шины 37.1-37.4 ячеек

8.1-8.4, к которым подключены аноды фотодинисторов 14.1.1 — 14.4.3, при-" чем аноды фотодинисторов 14.1.1-

14.1.3 ячейки 8.1 подключены к шине

37.1, фотодинисторов 14.2.1-1.4.2.3— к шине 37.2Ä 14.3.1

14.3.3 — к шине 37.3, фотодинисторов 14.4.1-14.4.3 - к шине 37.4.

Шины 37.1-37.4 подключены к катодам светодиодов 11.1-11.4, сформированных в пластине 31, а именно: шина

37.1 — к светодиоду 11.1, шина 37.2— к светодиоду 11.2, шина 37.3 — к .светодиоду 1!.3, шина 37.4 — к светодиоду 11.4. На внутренней стороне пластины 29 расположены шина 33 переноса и шина 34 заема, к которым подключены катоды фотодинисторов следующим образом.

5 1267 му разряду числа этому же разряду . соответствует и устройство, содержащее h ячеек) . Каждая строка и каждый столбец отвечает определенной цифре данной системы счисления цифФ ра стоящая на пересечении k-й строки и ш-ro стобца таблицы, является цифрой, которая получается в результате сложения или вычитания цифр k u m выбранной системе счисления в разряде числа, который представлен табл.l.

Каждой строке табл.1 соответствует одна ячейка счетчика, а каждому столбцу — один элемент И-НЕ и и подключенных к его выходу светодиодов и I5 по одному в каждой ячейке. Вычитание сводится к сложению, посредством сложения уменьшаемого с числом, дополнительным к вычитаемому т.е. числом, которое нужно прибавить к вычитаемо- 20 му, чтобы получить основание системы счисления, и формированию сигнала заема в случае необходимости. Перенос производится в том случае, когда клетка результата сложения лежит ни- 25 же диагональной линии CD, разделяющей табл. 1 (в этом случае сумма цифр в данном разряде больше основания системы счисления), а заем — в том случае, когда клетка результата вычитания лежит вьппе линии CD (в этом случае результат вычитания цифр в данном разряде меньше нуля, а сумма уменьшаемого и числа, дополнительного к вычитаемому больше осноЭ

35 вания счисления) .

Приведенная на фиг.3 схема возможного конструктивного выполнения ячеек устройства содержит полупроводниковые пластины 29. — 32. На полу40 проводниковой пластине 29 сформированы дополнительные фотодинисторы

14.1,1 — 14,1.3, 14.2.1-14.2.3, 14.3. 1-14.3. 3, 14.4. 1-14. 4. 3 ячеек

8.1-8.4. На пластине 30 сформированы

45 дополнительные светодиоды 15.1.1—

15,1.3, 15,2.1-15.2.3, 15.3.1-15.3.3, 15 ° 4.1-15.4.3 ячеек 8.1-8.4, На пластине 31 сформированы вторые светодиоды 11.1-11.4, а на пластине 32 — фо50 тодинисторы 12.1-12.4 ячеек 8.1-8.4.

Кроме того, на фиг.4 показаны светодиод I?. переноса, светодиод 20 заема, шина 33 переноса, шина 34 заема, управляющие шины 35.1, 35.2 и 35.3, шины 36.1 36.4 связи катодов фотодинисторов 12.1,12.2,12.3, 1.2.4 с анодами дополнительных светодиодов

К шине 33 переноса подключены катоды фотодинисторов 14 ° 1.1,14.1.2, 14.1.3, 14.2.2, 14,2.3 и 14.3.3, к шине 34 заема — катоды фотодинисторов 14.2.1, 14.3.!,, 14.3.2, 14.4.2, 14.4.3. Шины 33 и 34 выполнены таким образом, чтобы не закрывать оптические входы фотодинисторов !4.1.1 !

4.4.3. Шина 34 заема соединена с анодом светодиода 20 заема, а шина

33 переноса — с анодом светодиода 17.

Дополнительные светодиоды 15.1.1

7606 8 и 11.1 — 1.4 и фотодинисторами 14.1. !—

14. 4. 3 и 1 2.! — 1 2. 4 осуществляются путем наложения друг на друга внут» ренними сторонами полупроводниковых пластин 29 и 30, 31 и 32 соот—

4 ветственно. Накладываемые пластины разделены между собой прозрачной диэлектрической прокладкой, через которую проходит излучение светодиодов, !

О поступающее на оптические входы фото, динисторов.- При наложении пластин 39 и 30 друг на друга получается, что каждый из светодиодов 15.1.1-15.4.3 оказывается наложенным на фотодинистор 14.1.1-14.4.3, с которым он доло жен быть оптически связан, и его излучение поступает на вход этого фотодинистора. Например, светодиод

15.1.2 накладывается на фотодинистор

0 !4.3.2, с которым он должен быть оптически связан.

Все связи между дополнительными светодиодами и фотодинисторами ячеек сведены в табл.2.

7 126

15.4.3 ячеек 8.1-8.4, сформированные в полупроводниковой пластине 30, образуют прямоугольную матрицу из 4 строк и 3 столбцов такую же, как и матрица на пластине 29. Первый столбец матрицы на пластине 30 образован дополнительными светодиодами 15.1.1, 15,2,1, 15.3.1, 15.4 ° 1, второй столбец — светодиодами 15,!.2, 15 ° 2 ° 2, 15.3.2, 15.4.2, третий столбец— светодиодами 15,1.3, 15.2.3, 15.3.3, 15.4.3. Катоды светодиодов каждого столбца объединены и соединены С соответствующими управляющими шинами 35.1,35.2 и 35.3,. которые нанесены на внутреннюю сторону полупроводниковой пластины 30 таким образом, чтобы не закрывать оптические выходы светодиодов: катоды светодиодов пер; вого столбца соединены с управляющей 2 шиной 35.1, второго столбца — с шиной 35.2, третьего — с шиной 35.3.

Шины 35.1, 35.2, 35.3 соединены с выходами элементов 2И-НЕ 2.1,2.2,2.3.

На наружной стороне полупроводниковой 2S пластины 30 находятся металлические шины 36.1 — 36.4, к которым подключены аноды соответствующих дополнительных светодиодов ячеек: светодиоды 15.1.1-15.1.3 соединены с шиной 30

36.1 ячейки 8.1, светодиоды !5.2.!в

15.2.3 — с шиной 36.2 ячейки 8.2, светодиоды 15.3.1-15.3.3. — с шиной

36.3 ячейки 8.3, светодиоды 15.4.115.4.3 — с шиной 36.4 ячейки 8.4.

Фотодинисторы 12.!-12.4, сформированные в полупроводниковой пластине

32, образуют матрицу-столбец иэ 4-х ячеек, совпадающую при наложении с матрицей, сформированной в пластине 40

31. Катоды фотодинисторов 12.1-12.4 соединены соответственно с шинами

36.1 -36.4. Аноды фотодинисторов

12.1-12.4 соединены с анодами соответствующих вторых светодиодов 1!.1- 45

Il.4, а именно: фотодинисторы 12.1 со светодиодом 11.1, фотодинисторы

12.2 — со светодиодом Il;2, фотодинисторы !2.3 — со светодиодом 11.3, фотодинисторы 12.4 — со светодиодом

1!.4 и подключены к катодам первых (индикационных) светодиодов 10.110.4 соответственно. Светодиоды 10.110.4 могут быть выполнены по интегральной технологии в полупроводниковой пластине либо могут быть дискретными. Необходимые оптические связи между светодиодами !5.1.1 — 15.4.3

При наложении друг на друга пластин 31 и 32 оказываются совмещенны ми дополнительные светодиоды 11.1—

ll.4 с соотве-.ствующими дополнительными фотодинисторами 12.1 -12.4 за счет чего осуществляются необходимые оптические связи между ними. В общем случае системы счисления с основанием и в полупроводниковых пластинах 29 и 30 формируются матрицы фотодинисторов и светодиодов из и строк и и -1 столбцов, а в пластинах 31 и 32 формируются матрицы-столбцы светодиодов и фотодинисторов из П элементов.

Работу устройства рассмотрим для частного случая системы счисления с основанием 4 (фиг.2) . В этом случае устройство содержит 4 ячейки 8.1-8.4, 3 элемента И-НЕ 2.1 — 2.3 с управляющими входами 28.1-28.3, а также элемент 2И-НЕ 2.4. Каждая -я ячейка 8.i содержит 3 дополнительных светодиода 15.i.l. 15.i 2. 15.i.3 и

3 дополнительных фотодинистора 14.i.l, 14.i.2 и 14.i.3. Данное устройство представляет один разряд числа в системе счисления с основанием 4, каждая его ячейка соответствует некоторой цифре этой системы счисления.

Так, ячейка 8.1 соответствует цифре

О, а ячейка 8.3 — цифре 2. Наличие некоторой цифры в данном разряде числа индицируется индикационным свето12676 диодом 10.! соответствующей ячейки

8.i.

Устройство работает следуюшим образом.

При отсутствии, входных сигналов

5 на входных шинах 28.1-28.3, к которым подключены первые входы элементов И-НЕ 2,1-2.3, на выходах этих элементов поддерживается напряжение логической единицы, которое поступа- fo ет на катоды всех светодиодов 15.1.1l5,4 .3 и поддерживает их в запертом состоянии, При наличии на шине 4 сброса напряжения логической 1 светодиод 7 узла 5 установки в исхоцное состояние также заперт и не излучает свет, Допустим, что на входную шину

28.1 поступает напряжение логической единицы. При этом тактовые им- 20 пульсы, поступающие на второй вход элемента И†HE 2.1 с выхода инвертора 3 проходят на выход элемента 2.1 и поступают на катоды светодиодов

15.1.1, 15.2.1, 15.3.1 и 15.4. .I яче- 25 ек 8.1-8 ° 4. Вместе с первым тактовым импульсом, подаваемым на шину 1 тактовых импульсов, подается импульс нулевого напряжения на шину 4 сброса, длительность которого в несколь- 30 ко раз меньше длительности тактового импульса. При этом на катоде светодиода 7 оказывается нулевое напряжение, вследствие чего он возбуждается и вырабатывает световой сигнал, который поступает на фотодинистор 13 ячейки 8.1 и подготавливает его к отпиранию. Поскольку в это время на выходе элемента И-НЕ 2.1 присутствует нулевое напряжение 1,так как на - 4Q оба его входа подаются напряжения логической 1), которое поступает на катоды светодиодов 15.1.1, 15.2.1, 15.3.1, 15.4.1 ячеек 8.1, 8.2, 8.3 и 8.4, на катоде светодиода 15.1 45 ячейки 8.1 присутствует нулевое напряжение, и фотодинистор 13 подготовлен к срабатыванию излучением светодиода 7, через резистор 9.1, индикационный светодиод 10.1, открывшийся фотодинистор 13 и светодиод 15.1.1 ячейки 8.1 протекает ток, что приводит к возбуждению индикационного светодиода 10.1 и светодиода 15.1.1.

При этом излучение светодиода

15.1.1 поступает на фотодинистор

14.2.1 ячейки 8.2 и подготавливает его к открыванию. После окончания

06 10 импульса сброса на вход элемента

И-НЕ 2.4 поступает напряжение логической 1, вслецствие чего на его выходе возникает нулевое напряжение, которое поступает на катоды светоди" ода 17 переноса и светодиода 20 saeма. Так как подготовленный к срабатыванию фотодинистор 14.2. I подключен к аноду светодиода заема 20, то через резистор 9.?, индикационный светодиод 10.2, открывшийся фотодинистор 14.2.1 и светодиод 20 заема протекает ток, что приводит к возбуждению светодиодов 10.2. 11.2, 20.

Излучение светодиода 11.2 поступает на фотодинистор 12.2, а светодиода

20 — на фотодинистор 22 заема. К этому времени тактовый импульс заканчивается, а на катодах светодиодов

15.1.1, 15.2.1. .15.3.! и 15,4.1 всех ячеек присутствует напряжение логической единицы, так что светодиод

l5.1 ° 1 ячейки 8 ° 1 гаснет, а фотодинистор 12.2 ячейки 8.2 не открывается, так как на катоде светодиода

l5.2.I этой ячейки присутствует напряжение логической 1. После поступления тактового импульса с выхода инвертора 3 на выходе элемента И-HE

2.1 появляется нулевое напряжение, которое попадает на катод светодиода

15.2.1. Так как фотодинистор 12.2 освещен излучением светодиода 11;2, то он открывается, через него и светодиод 15.2.1 начинает протекать ток, светодиод 15.2.1 возбуждается и вырабатывает оптический сигнал, поступающий на фотодинистор 14.3.1, катод которого соединен с анодом светодиода 20 заема. Далее в течение времени присутствия на первом входе элемента И-НЕ 2.1 напряжения логической I или по мере поступления на этот вход импульсов происходит описанный процесс последовательного срабатывания ячеек; причем число сработавших ячеек равно числу импульсов, ( поступивших на вход элемента И-НЕ

2.1, или числу тактовых импульсов, поступивших на шину тактовых импуль- сов за время присутствия на втором входе элемента И-НЕ 2.1 напряжения логической 1. При срабатывании всех ячеек до ячейки 8.4 включительно излучает свет светодиод 20 заема, который освещает фотодинистор 22 заема, на катод которога поступают тактовые импульсы с шины 1 тактовых импульсов.

1) 1267

При этом фотодинистор 22 открывается и светодиод 21 заема возбуждается только в том случае, когда на управляющий вход 26 подано напряжение логической 1. В рассматриваемом случае прямого счета на управляющем входе

26 присутствует нулевое напряжение, так что фотодинистор 22 остается закрытым. Это напряжение поступает на вход инвертора 25, и на его выхо- !О де поддерживается напряжение логической 1. После срабатывания последней ячейки 8.3 со светодиода 15.4.1 поступает световой сигнал на фотодинистор 14.1.1 ячейки 8.1, который . !5 в результате описанного процесса открывается, вследствие чего зажигаются светодиоды 10.1 и 11.1 ячейки 8.1, а также светодиод 17 переноса, который дает световой .сигнал на фотодинистор 19 переноса. Так как на выходе инвертора 25 присутствует напряжение логической 1, то при появлении нулевого напряжения на шине l тактовых импульсов фотодинистор 19 от- 25 крывается, светодиод 18 переноса возбуждается и вырабатывает оптический импульс, поступающий на следующий разряд. В рассматриваемом случае устройство работает в режиме прямого счета по.модулю 4. Работа элементов 2.1-2.3 тактируется импульсами, поступающими с выхода инвертора 3, т,е. проинвертированными тактовыми импульсами, поступающими на шину тактовых импульсов.

Для реализации режима обратного счета необходимо счетные импульсы подавать на шину 28.3, к которой под.ключен первый вход элемента И-НЕ 2.3, 40 а на управляющий вход 26 узла 16 подать напряжение логической 1. При этом световой сигнал светодиода

15.i.3 каждой ячейки 8. i поступает на фотодинистор 14.(1-1).3, преды45 дущей ячейки 8. (i — 1) . При поступлении тактовых импульсов с шины 1 тактовых импульсов и счетных импульсов на первый вход элемента И-НЕ 2.3 протекает описанный процесс последовательного срабатывания ячеек с той лишь разницей,,что изменяется направление счета: с ячейки 8 сигнал поступает на ячейку 8.(i-I), и идет процесс обратного счета. Кроме того, в этом случае до тех пор, пока не сработает ячейка 8.1, излучает свет светодиод 17 переноса, освещающий фотоI

606 !2 динистор 9 переноса, который остается запертым ввиду того, что на выходе инвертора 25 присутствует нуле- . вое напряжение. При срабатывании .. ячейки 8.1 по сигналу с ячейки 8.2 открывается фотодинистор 14.1.3 и включается первый светодиод 20 заема, который подает световой сигнал на фотодинистор 22 заема, так как на управляющем входе 26 присутствует напряжение логической 1, то этот фотодинистор открывается и светодиод

21 переноса вырабатывает световой сигнал, поступающий на следующий разряд.

При подаче счетных импульсов на шину 28.2, соединенную с первым входом элемента И-НЕ 2.2. протекает описанный процесс последовательного срабатывания ячеек, отличающийся тем, что начинают излучать светодиоды 15.1.2, 15.2.2, 15.3.2, 15, 4.2 ячеек 8.1. 8,2, 8.3, 8.4, которые свОим излучением воздействуют на соответствующий фотодинистор 14.4.2 и

14.1.2, второй после нее ячейки 8.3..

8.4, 8.1.

Работу с переменным коэффициентом пересчета можно реализовать посредством подачи счетных импульсов на одну из входных шин 28.1, 28.2.28.3 и использования в качестве выходного сигнала светового сигнала светодиодов

2! заема или светодиода 18 переноса.

Например, если подавать на управляющий вход 26 напряжение логической 1, а счетные импульсы подавать на первый вход элемейта И-НЕ 2.1, то в результате протекания описанного процесса срабатывания ячеек светодиод

21 заема вырабатывает выходной световой импульс при поступлении каждого счетного импульса до четвертого> который пропускается после чего; 1к: цикл повторяется. Если же на управляющий вход 26 подавать нулевсе напряжение, то будет вырабатываться выходной световой сигнал светодиода 18 переноса при поступлении каждого четвертого счетного импульса. Это проис» ходит потому, что из фотодинисторов

14.1.1-14.4.3 только фотодинистор

14.1.1 ячейки 8.1 соединен со светодиодом 17 переноса, а ячейка 8.1 срабатывает в этом случае по.каждому четвертому импульсу.

Если счетные импульсы подавать на второй вход элемента И-НЕ 2.2, а на

13 1 2676 управляющий вход 26 подавать напря жения логической,I то светодиод

21 заема будет вырабатывать световой импульс по каждому второму из двух последовательных счетных импульсов . Если же на управляющий вход

26 подается нулевое напряжение, то светодиод 18 переноса не включается, I так как в этом случае не возбуждается светодиод !7, который вырабатыва- IQ ет сигнал, отпирающий фотодинистор

19. Светодиод 17 не возбуждается в связи с тем, что на фотодинисторы

14.2.2 и 14.3.3 ячеек 8.2 и 8.3, с которыми соединен этот светодиод, в !5 этом режиме световые сигналы не поступают и они остаются запертыми.

Таким образом, в зависимости от того, на первый вход какого из элементов И-НЕ 2.1-2 (n-1) подаются 2О счетные импульсы, можно реализовать различные коэффициенты пересчета. В данном случае устройства, содержащего 4 ячейки, можно реализовать коэффициент пересчета, равный 1 (пря- 25 мой счет), 2,3, что эквивалентно реверсивному счету. В общем случае, 1 когда устройство содержит и ячеек, можно реализовать более широкий диапазон изменения коэффициента пересчета от I до и --1. При коэффициенте пересчета, равном 1, получается прямой счет, а при коэффициенте пересчета (n-1) — реверсивный счет.

Процесс выполнения в предлагаемом устройстве операций сложения и вычитания иллюстрируется табл.1 составленной для системы счисления с основанием 4, для случая которой рассматривается работа устройства. Допустим,4О что нужно сложить числа I и 2,; Результат сложения 3 находится на пересечении столбца 1 и строки 2. Результат сложения 3 меньше 4 (основание системы счисления), поэтому пе- 45 реноса не возникает, в табл. l ре- зультат находится выше диагональной линии CD.

С помощью предлагаемого устройства сложение чисел 1 и 2 выполняет50 ся следующим образом.

Сначала в первом такте заносим "1 посредством подачи счетного импульса на первый вход элемента И-НЕ 2.1.

При этом в первом такте срабатывает ячейка 8,2, т.е. светит индикационный светодиод 10.2, открывается фотодинистор 14.2.1 и излучает свет

06 !4 светодиод 1,2. Первый такт оканчивается. Во втором такте на первый вход элемента И-HI . 2.2 подается счет ный импульс., при этом нулевое напряжение прикладывается к катодам !

5.1.2, !5.2.2, 15.3.2, 15.4,2 всех ячеек 8.1-8.4. При этом под действием излучения светодиода 11.2 открывается фотодинистор 12.2 и возбуждается светодиод 15„2.2 ячейки 8.2, с которого световой сигнал поступает на фотодинистор 14.4.2 ячейки 8.4, который открывается, что приводит к возбуждению индикационного светодиода 10.4 и светодиода 11.4. Включение индикационного светодиода 10.4 индицирует результат сложения в данном разряде, который равен 3. На катодах светодиодов 17 и 20 в это время присутствует нулевое напряжение, поступающее с выхода элемента И-НЕ 2.4. В режиме сложения на управляющий вход

26 подается нулевое напряжение, поэтому, хотя светодиод 20 заема и включается, второй светодиод заема 21 не включается и на следующий разряд не поступает сигнал заема, а сигнал переноса не формируется вследствие того, что фотодинисторы 14.4.1 — 14,4.3 ячейки 8.3 подключены к светодиоду

20 заема, и светодиод 17 переноса не возбуждается. Аналогично происходит сложение и во всех других случаях, когда не возникает перенос.

Рассмотрим теперь сложение с переносом.

Допустим, что нуЖно сложить числа

2 и 3 в системе сложения с основанием

4. Результат равен 5, что в четвертичной системе счисления записывается как 11, т.е. при сложении возникает перенос. В табл. 1 результат находится на пересечении столбца 2 и строки 3. В соответствующей клетке таблицы стоит !.Это значит, что в разряде, представленном таблицей, получается 1 и возникает единица переноса в следующий старший разряд. Перенос возникает в том случае, когда клетка результата находится ниже диагональной линии CD,Êàê и в первом случае, в первом такте заносим в устройство первое слагаемое путем подачи счетного импульса на первый вход элемента Й-НЕ 2 ° 2. При этом под действием излучения возбудившегося светодиода 15.1.2 ячейки 8.1, которое поступает на фотодинистор 14.3.2 ячей7606 16 этом срабатывает ячейка 8.4 процесс срабатывания описан ; открывается фотодинистор 14.4.3, воэбУждаетсЯ светодиод 10.4 (индицирует занесенную цифру, в данном случае 3) и светоВ диод 11.4. Во втором такте подаем импульс на первый вход И-НЕ 2.3. При этом отпирается фотодинистор 12,4, возбуждается светодиод 15.4 ° 3 ячейО ки 8.4, подающий световой сигнал на фотодинистор 14.3.3 ячейки 8.4, подающий световой сигнал на фотодинистор 14.3.3 ячейки 8.3, который отпирается, а ячейка 8.3 срабатывает— возбуждаются светодиоды 10.3 и 11.3

Светодиод 10.3 показывает, что в данном разряде содержится цифра 2, получившаяся в результате выполнения операции. В режиме вычитания на управляющий вход 26 подается напряжение логической "1", так что светодиод )8 переноса в этом режиме возбудиться не может и сигнал переноса не вырабатывается. Катод фотодинистора 14.3.3 ячейки 8.3, срабатывающий . при выполнении вычитания чисел 3 и 1, подключен к аноду светодиода 17 переноса, поэтому при выполнении указанного вычитания сигнал заема не вырабатывается.!

5 126 ки 8.3, этот фотодинистор 14.3.2 открывается и ячейка 8.3 срабатывает: светодиод 11.3 включается, светодиод .

10.3 включается и индицирует двойку, занесенную в д нный разряд. Затем во втором такте подаем импульс на первый вход элемента И-НЕ 2.3. При этом нулевое напряжение прикладывается к катодам светодиодов 15.1.3, 15.2.3, 15.3,3 и )5.4.3 всех ячеек

8.1-8,4. Так как светодиод 11.3 ячейки 8.3, сработавший в предыдущем такте, воздействует своим излучением на фотодинистор 12.3, то он в этом такте отпирается вследствие наличия на катоде светодиода 15.3.3 нулевого напряжение. Это приводит к тому, что возбужцается светодиод 15.3.3 ячейки

8.3, с которого световой сигнал посту. пает на фотодинистор 14.2.3 ячейки

8.2. Фотодинистор 14.2.3 соединен согласно-последовательно со светодиодом 17 переноса, на катоде которого присутствует нулевое напряжение, так что под действием излучения светодиода 15.3.3 он открывается, что приводит к возбуждению индикационного светодиода 10.2 светодиода 11.2 ячейки 8.2 и светодиода 17 переноса, который соединен с упомянутыми светодиодами. При этом индикационный светодиод 10.2 индицирует цифру 1, получившуюся в данном разряде в результате сложения, а светодиод 17 дает световой сигнал на фотодинистор 19, который вследствие этого открывается, и возбуждается светодиод 18 переноса (так как на выходе инвертора 25 в режиме сложения присутствует напряжение логической I) . Возбудившийся све.-40 тодиод 18 переноса дает световой сиг нал переноса на следующий разряд.

Рассмотрим выполнение операции вы читания.

Вычитание сводится к сложению пос45 редством добавления к уменьшаемому числа, дополнительного к вычитаемому, ),т.е. числа, которое в сумме с вычитаемым дает основание системы счисления). При этом в данном разряде числа получается та же цифра, что и при вычитании вычитаемого. Пусть нужно вычесть из числа 3 число 1. Дополнительный к 1 в четвертичной системе счисления является 3, так что нужно к 5

3 прибавить 3. В первом такте заносим в устройство число 3 подаем импульсы на первый вход элемента И-НЕ 2.3, при

Допустим, что нужно из числа l вычесть число 3. Это эквивалентно добавлению к 1 числа I, но в этом случае должен производиться заем иэ старшего разряда. Для выполнения этой операции в первом такте заносим в устройство число 1 посредством подачи импульса на первый вход элемента

И-НЕ 2.1. Это приводит к срабатыванию ячейки 8.1. Затем во втором такте подает импульс на первый вход элемента И-НЕ 2.). В результате этого открывается фотодинистор 12,2 ячейки 8.2 и возбуждается светодиод

15,2.1 ячейки 8.2, с которого поступает световой сигнал на фотодинистор

)4.3.1 ячейки 8.3. Этот фотодинистор отпирается, и возбуждаются светодиоды 10,3 и II ° 3 ячейки 8.3, а также светодиод 20 заема. Теперь в разряде числа, представленном предлагаемым устройством, содержится цифра 2. Так как на управляющем входе 26 присутствует напряжение логической 1, то вследствие поступления на фотодинистор 22 светового сигнала светодиода

20 этот фотодинистор открывается и загорается светодиод 2! заема, ко}2676

t0!

7 торый подает световой сигнал заема на старший разряд числа.

В общем случае работы н системе счисления с основанием И, когда устройство содержит ь ячеек и п -1 элементов 2И-НЕ, на первые входы ко,торых подаются импульсы, задающие операнды, выполнение операций сложения и вычитания происходит таким же образом, как и в описанном частном случае системы счисления с основанием 4. Для выполнения операции в каждом разряде числа требуется 2 такта.

Формула изобретения

Оптоэлектронный счетчик импульсов, содержащий .Н ячеек, в каждую иэ которых входит резистор, фотодинистор, первый светодиод, катод которо- 20

ro подключен к аноду фотодинистора, второй светодиод, узел установки в исходное состояние со светодиодом узла установки в исходное состояние, первый вывод резистора всех ячеек 25 подключен к плюсовой шине, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей за счет обеспечения возможности работы с переменным коэффициентом пересчета, в него дополнительно введены первый инвертор, П элементoв

И-НЕ,резистор узлаустановки в исход- . ное состояние, второй инвертор, первый и второй дополнительные резисторы, первый и второй светодиоды переноса, фотодинистор переноса, первый

H второй светодиоды заема и фотодинистор заема, которые образуют узел формирования сигналов заема и перено- 40 са, а в каждую ячейку введены .(и-1) дополнительных светодиодов и (n-1) дополнительных фотодинисторов, и н первую ячейку — фотодинистор установки в исходное состояние, н каждой 45 ячейке второй вывод резистора подключен к аноду первого светодиода, катод которого подключен к аноду вто- . рого светодиода, катод которого подключен к анодам дополнительных фотодинисторов, катод фотодинистора подключен к анодам дополнительных светодиодов, фотодинистор установки н ис-..

06 18 хоцное состояние включен согласно и параллельно фотодинистору перной ячейки, катод каждого дополнительного светодиоца определенного номера подключен к ныходу элемента И-НЕ того же номера, первые входы первых (n-1) элементон И-HE подключены к входным шинам с первой по (n-1)-ю, нторые вхоцы — к выходу инвертора, вход которого подключен к первбму входу 2п-го элемента И-НЕ, к шине тактовых импульсов, к катодам фотодинистора переноса и фотодинистора заема узла формирования сигналов заема и переноса, анод фотодинистора переноса подКлючен к катоду второго светодиода переноса, анод которого через первый дополнительный резистор подключен к выходу второго иннертОра, анод фотодинистора заема подключен к катоду второго светодиода заема, анод которого через второй дополнительный резистор подключен к входу второго инвертора и к управляющему входу узла формирования сигналон заема и переноса, катоды первого светодиода переноса и первого светодиода заема подключены к выходу 2 -го элемента И-НЕ, второй вход KOToporo подключен к шине сброса и к катоду снетодиода узла установки в исходное состояние, анод которого через резистор узла установки в исходное состояние подключен к плюсовой шине, катоды первых (n-i-1) дополнительных фотодинисторов в каждой ь -й ячейке подключены к аноду первого светодиода переноса, а катоды остальных дополнительных фотодинисторов — к аноду первого светодиода заема узла формиронания сигналон заема и переноса, светодиод узла установки в исходное состояние оптически связан с.фотодинистором установки н исходное состояние, в каждой i-й ячейке второй светодиод оптически связан с фотодинистором своей ячейки, каждый

1 -й дополнительный светодиод оптически связан с i -м дополнительным фото--динистором -й из последующих за ней ячеек, так что все ячейки эа счет этих оптических связей соединены циклически.

19

I 267606

Таблица!

2 3

ill свя -, зи

Ячейка, содержащая принимающий элемент

Ф ячейки 9 фотодинистора

8 ° 1

15.1.1

15.1.2

l4 2.1

14.3.2

l4.4.3

8.2

8.3

61, 8.1! 5.1.3

8.4

8.!

8.2

8.3

14.3.1 а2

14.4.2

8.2

8.4

Ь2

8.2

8.1 с2

8.4

8.3 а3

8, 3

8.1

15.3.3 8.2

15.4.1 8.1

8.3 с3

8,4 а4

15.4.2 8.2

Ь4

8.4

8.4

15.4.3 8.3

Ячейка, содержащая излучающий элемент

Ф ячейки У светодиода

15.2.1

I5.2.2

15.2.3

15.3.1:

15.3.2

14.1.3

l4.4.1

14.1.2

l4.2 ° 3

14.1.1

14.2.2

l4.3.3

Таблица2

Условное обозначение оптической связи!

267606

1267606

Составитель П,Пешков

Редактор Е.Копча Техред H.äoäoððù Корректор С.Черни

Заказ 5833/57 Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Яроизводстве-но-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул. Проектная, 4