Оптоэлектронный модуль

 

Изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано в различных устройствах автоматики , в том числе и в цифровых вычислительных машинах. Цель изобретения - повышение надежност работы и быстродействия оптоэлектронного моду67 ля, достигается за счет сокращения времени сдвига информации с 2-х тактовых периодов до одного и путем сокращения времени запирания регенеративных оптронов ячеек. Расширение функциональных возможностей достигается за счет обеспечения возможности измерения временных интервалов. Устройство содержит триггеры 3 и 2I, элементы И 28, 29, 30 и 31, транзисторы 47, группы разделительных диодов 55, 56 .и 57, дополнительньп1: злемент И 61, источники света 48, связанные с фотоприемниками 52. На чертеже цифровыми позициями показаны о (О входы и выходы всех используемых зламентов , шины питания, четных и нечетных и fflyльcoв, входы прямого и обратного счета, входы сигналов управле Ью Э ния . I ил. Si

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ!УБЛИН (д Н 03 К 23!78

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3814444/24-21 (22) 20.!1.84 (46) 30.11.86. Бюл. № 44 (71) Винницкий политехнический институт (72) В.П.Кожемяко, С.Б.10дин, Т.Б.Мартынюк и Л.И.Тимченко (53) 621 374(088.8) (S6) Авторское свидетельство СССР

¹ 947973, кл. Н 03 К 23/12, !982.

Авторское свидетельство СССР № 957437, кл. Н 03 K 23/12, 1982. (54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ МОДУЛЬ (57) Изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано в различных устройствах автоматики, в том числе и в цифровых вычислительных машинах. Цель изобретения — повышение надежности работы и быстродействия оптоэлектронного моду,.SU„„ ля, достигается за счет сокращения времени сдвига информации с 2-х тактовых периодов до одного и путем сокращения времени запирания регенера" тивных оптронов ячеек. Расширение функциональных возможностей достигается за счет обеспечения возможности измерения временных интервалов. Устройство содержит триггеры 3 и 21, элементы И 28, 29, 30 и 31, транзисторы 47, группы разделительных диодов 55, 56 .и 57, дополнительный элемент И 61, источники света 48, связанные с фотоприемниками 52. На чертеже цифровыми позициями показаны входы и выходы всех используемых элементов, шины питания, четных и нечетных импульсов, входы прямого и обратного счета, входы сигнапов управления. 1 ил.

1274155

Изобретение относится к импульс- ной технике и может быть использовано в различных устройствах дискретной автоматики.

Целью изобретения является повышение быстродействия за счет сокращения времени сдвига информации с

2-х тактовых периодов до одного за счет сокращения времени запирания регенеративных оптронов ячеек, а так- 10 же расширение функциональных возможностей измерения временных интервалов.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг.2 — вре- 15 менные диаграммы работы устройства. устройство содержит разрядные ячейки 1, ячейку 2 исходного состояния, счетный триггер 3, узел 4 переключения направления счета с первым — 20 четвертым выходами 5 — 8, первую шипу 9 нечетных импульсов, первую шину 10 четных импульсов, вторую шину

11 нечетных импульсов, вторую шину

12 четных импульсов, третью шину 13 нечетных импульсов, третью шину 14 четных импульсов, первый 15 и второй

16 входы узла 4 переключения направления счета, прямой с инверсным выходы 17 и 18, счетный вход 19 С- и 30

R-вход 20 счетного триггера 3, RGтриггер 21 с прямым 22 и инверсным

23 выходами, R-входом 24 и S-входом

25, вход 26 прямого счета устройства, вход 27 обратного счета устройства, первый — четвертый элементы

И 28 — 31, с первыми входами 32 — 35, вторыми входами 36 — 39 и выходами

40 — 43, соответственно разрядные ячейки 1 и 2 исходного состояния 40 имеют первый — третий входы 44 — 46 управления и содержат транзистор 47, источник 48 света с первым - третьим оптическими выходами 49 — 51, первый— третий фотоприемники 52 — 54, первый — третий разделительпые диоды

55 — 57, резистор 58, общую шину 59, шину 60 питания, дополнительный элемент И 61 с первым 62 и вторым 63 входами и выходом 64, кроме того, устройство содержит вход 65 записи, тактовый вход 66, вход 67 установки в исходное состояние, а ячейка 2 исходного состояния содержит дополни тельный резистор 68 и дополнительный светодиод 69.

В оптоэлектронный модуль, содержа" щии разрядные ячейки 1.1-1.9 и ячейку 2 исходного состояния, счетный триггер 3 и узел 4 переключения направления счета, первый вход 15 которого подключен к прямому выходу 17 счетного триггера 3, второй вход 16 — к инверсному выходу 18 счетного триггера 3, первый выход 5 узла 4 переключения направления счета подключен к первой шине 9 нечетных импульсов, второй — четвертый выходы 6 — 8 — к первой шине 6 четных импульсов, второй шине 7 нечетных импульсов и к второй шине 8 четных импульсов соответственно, первая шина 5 нечетных импульсов подключена к первым входам

44 управления нечетных разрядных ячеек 1.1, 1.3...1.9, первая шина 10 четных импульсов — к первым входам

44 управления четных разрядных ячеек

1.2, 1.4..;1.8 и ячейки 2 исходного состояния, вторая шина 11 нечетных импульсов подключена к вторым входам

45 управления нечетных разрядных ячеек 1.1, 1.3...1.9, вторая шина 12 четных импульсов — к вторым входам

45 управления четных разрядных ячеек

1.2, 1.4.. ° 1,8 и ячейки 2 исходного состояния, которые содержат в своем составе регенеративный оптрон, в котором первый вывод источника 48 света подключен к шине 60 питания, второй выход — к коллектору транзистора

47, эмиттер которого подключен к общей шине 59, база — к первым выводам первого — третьего фотоприемников

52 — 54 и через резистор 58 — к общей шине 59, первый оптический выход 49 источника 48 света связан с первым фотоприемником 52 своей ячейки, второй оптический выход 50 — с вторым фотоприемником 53 последующей разрядной ячейки, третий выход 51 — с третьим фотоприемником 54 предыдущей разрядной ячейки, введены третья шина 13 нечетных импульсов, третья шина 14 четных импульсов, в каждую разрядную ячейку 1.1, 1.2...1,9 и в ячейку 2 исходного состояния введены первый — третий разделительные диоды

55 — 57, в ячейку 2 исходного состояпия введены, кроме того, дополнительный резистор 68 и дополнительный светодиод 69, узел 4 переключения направления счета содержит RS-триггер

21 и четыре элемента И 28 — 31, прямой выход 22 RS-триггера 21 подключен к первым входам 32 и 33 первого

I и второго элементов И 28 и 29, инз 1274 версный выход 23 — к первому и второму входам 34 и 35 третьего и четвертого элементов И 30 и 31 первый вход 15 узла 4 переключения направления счета подключен к вторым входам 36 и 38 первого и третьего элементов И 28 и 30, второй вход 16 — к вторым входам 37 и 39 второго и четвертого .элементов И 29 и 31, выходы

40 — 43.первого — четвертого элементов И 28 — 31 подключены соответственно к первому — четвертому выходам

5 — 8 узла 4 переключения направления счета, третья шина 13 нечетных импульсов подключена к прямому выходу !7 счетного триггера 3 и к третьему входу 46 управления нечетных разрядных ячеек 1.1, 1.3, 1.5...1.9, третья шина 14 четных импульсов подключена к инверсному выходу 18 счет- 20 ного триггера 3, к третьему входу 46 управления четных разрядных ячеек

1.2, 1.4...1,8 и ячейки 2 исходного состояния, в которой дополнительный светодиод 69 оптически связан с вторым фотоприемником 53, анод дополнительного светодиода 69 через дополнительный резистор 68 подключен к шине

60 питания, катод — к R-входу 20 счетного триггера 3 и к входу 67 ус- Зо тановки в исходное состояние устройства, S-вход 25 RS-триггера 21 подключен к входу 26 прямого счета, Rвход 24 — к входу 27 обратного счета устройства, во всех ячейках 1.1, 1.2...1.8, 1.9 и 2 между первым— третьим входами 44 — 46 управления и вторыми выводами второго; третьего и первого фотоприемников 53, 54 и 52 включены соответственно первый — тре-40 тий разделительные диоды 55 — 57, в роли первого фотоприемника 52 используется фотодиод, счетный вход 19 счетного триггера 3 подключен к выходу 64 дополнительного элемента И 61> первый вход 62 которого подключен к входу 65 записи, второй вход 63 — к тактовому входу 66 устройства, третий оптический выход 51 источника 48 света ячейки 2 исходного состояния является выходом заема, второй оптический выход 50 источника 48 света последней разрядной ячейки 1.9 является выходом переноса.

155

В результате на выходе 41 элемента И 29 — низкий потенциал, так как на второй вход 37 поступает "0" с инверсного выхода 18 триггера 3, а на выходе 40 элемента И 28 — высокий

Оптоэлектронный модуль функциони- Ы5 рует следующим образом.

Для готовности модуля к записи информации на шину 60 питания подается напряжение питания. Для установки начального состояния на вход 67 и на вход 26 подаются низкие потенциалы, при этом триггер 21 устанавливается в "единичное" состояние, а, триггер 3 — в "нулевое".

В результате на первый вход 33 элемента И 29 поступает "l" с прямого выхода 22 триггера 21, а на второй вход 37 — "1" с инверсного выхода 18 триггера 3, следовательно, на выходе элемента И 29 — высокий потенциал, а на выходах элементов И 28, 30, 31 — низкие потенциалы.

Одйовременно с этим происходит возбуждение ячейки 2 модуля. На катоде светодиода 69 — "0", по цепи шина

60 питания — резистор 68 — светодиод

69 течет ток, который возбуждает светодиод 69, последний в свою очередь оптически действует на фотоприемник

53 ячейки 2. Под действием этой связи и высокого потенциала с шины 6 сопротивление фотоприемника 53 резко уменьшается и в результате транзистор 47 открывается. По цепи коллектор-эмиттер транзистора 47 — источник 48 света течет ток, источник 48 света излучает свет, по цепи выход

49 — фотоприемник 52 обеспечивается положительная обратная связь, ячейка 2 запоминает информацию. С выхода

50 источника 48 света ячейки 2 световой сигнал воздействует на фотоприемник 53 следующей разрядной ячейки

1.1, подготавливая ее к работе.

При выполнении операции "Сложение 1 для записи операндов необходимо на вход 25 триггера 21 подать низкий потенциал, который устанавливает его в "единичное" состояние. В результате шины 9 и 10 подключены, а шина 11 и 12 отключены.

На первый вход 62 элемента И 61 с входа 65 записи поступают сигналы записи, а на второй вход 63 — тактовые импульсы с входа 66. Триггер 3 начинает работать в счетном режиме.

С приходом сигнала с входа 65 и при наличии тактового сигнала с входа 66 триггер 3 перейдет в "единичное состояние, т.е. на прямом выходе — "1", а на инверсном — "О .

1274155 потенциал, так как на первый вход

32 поступает "1" с прямого выхода триггера 21, а на второй вход 36—

"1" с прямого выхода 17 триггера 3.

Под действием оптического сигнала с выхода 50 источника 48 света ячейки 2 исходного состояния и высокого потенциала, поступающего с шины 9, сопротивление фотоприемника 53 резко уменьшается. В результате транзистор 10

47 разрядной ячейки 1.1 открывается, по цепи коллектор-эмиттер течет ток, ичточник 48 света излучает свет и через выход 49 воздействует на фотоприемник 52, обеспечивая положительную 15 обратную связь. Ячейка запоминает сигнал записи.

Запирание разряда ячейки 2 происхоцит благодаря наличию резистора 58 и нулевого потенциала с шин 10 и 14, 20 которые приводят к запиранию транзистора 47, причем подача нулевого потенциала с шины 13 через диод 57 и фотоприемник 52 (фотодиод) заметно сокращает время запирания транзисто- 25 ра 47 °

С приходом следующего импульса записи триггер 3 перейдет в нулевое состояние, т.е. на прямом выходе 17—

"О", а на инверсном выходе 18 — "1". 30

В результате на шине 9 — низкий по— тенциал, а на шине 10 — высокий потенциал.

Под действием оптической связи с выхода 50 ячейки 1.1 на фотоприемник

53 ячейки 1.2 и высокого потенциала с шины 10 сопротивление фотоприемника 58 ячейки 1.2 резко уменьшается, . транзистор 47 открывается, возбуждается регенеративный оптрон ячейки 4g

1.2, и запирается регенеративный оптрон ячейки 1.1 аналогично описанному выше.

Лналогичным образом происходит срабатывание следуюших ячеек модуля. 4S

Количество сработавших ячеек модуля

10 определяется длительностью сигнала записи с входа 65.

При записи второго операнда сработают несколько последующих ячеек.

При переполнении разрядной сетки модуля единица переноса появляется на выходе 50 последней ячейки 1.9 модуля.

При выполнении операции "Вычитание" первый операнд записывается как и при сложении, а для записи второго операнда на вход 27 триггера 21 подается нулевой потенциал, который устанавливает триггер 21 в "нулевое" состояние, следовательно, шины 9 и 10 отключены, т.е. имеют низкие потенциалы, а шины ll и 12 подключены, т,е. имеют высокие потенциалы попеременно, в зависимости от величины длительности сигнала записи шины 65. В результате реализованы связи обратного счета, т.е. при вычитании второго операнда из записанного первого операнда состояния ячеек меняются в обратном направлении, переходя иэ единичного в нулевое состояние.

В соответствии с временными диаграммами на фиг.2 при сдвиге информации на один разряд необходимо время т С +С в з где — время возбуждения ячейки; — время запирания ячейки. л

При = Т = 2 . в з>

Поскольку в прототипе время перехода сигнала в соседнюю ячейку составляет 4i, имеется выигрыш по быстродействию в два раза. Кроме того, йрочее переключение ячеек в данном устройстве имеет следующую особенность: возбуждение последующей ячейки и запирание предыдущей ячейки происходит почти одновременно (возбуждение со светодиода 13 на фотоприемник 53 последующей ячейки происходит несколько раньше, чем запирание предыдущей ячейки по цепи диод 57 — фотоприемник 52.

Проверка показала сокращение времени запирания транзистора íà 10Х.

Если на вход 65 подавать электрический сигнал, длительность которого пропорциональна некоторому временному интервалу, устройство обеспечива-" ет возможность его измерения.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Оптоэлектронный модуль, содержащий разрядные ячейки и ячейку исходного состояния, счетный триггер и узел переключения направления счета, первый вход которого подключен к прямому выходу счетного триггера, второй вход — к инверсному выходу счетного триггера, первый выход узла переключения направления счета подключен к первой шине нечетных импульсов, второй, третий и четвертый выходы — к первой шине четных импульсов, второй

1274155 шине нечетных импульсов и к второй шине четных импульсов соответственно, первая шина нечетных импульсов подключена к первым входам управления нечетных разрядных ячеек, первая ши- 5 на четных импульсов — к первым входам управления четных разрядных ячеек и ячейки исходного состояния, вторая шина нечетных импульсов подключена к .вторым входам управления нечетных разрядных ячеек, вторая шина четных импульсов — к вторым входам управления четных разрядных ячеек и ячейки исходного состояния, все ячейки содержат в своем составе регенера- 15 тивный оптрон, в котором первыи вывод источника света подключен к шине питания, второй вывод — к коллектору транзистора, эмиттер которого подключен к общей шине, база — к первым вы- 2О водам первого, второго и третьего фотоприемников и через резистор — к общей шине, первый оптический выход источника света связан с первым фотоприемником своей разрядной ячейки, второй оптический выход — с вторым фотоприемником последующей разрядной ячейки, третий выход — с третьим фотоприемником предыдущей разрядной ячейки, отличающийся тем,ЗО что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональных возможностей, в устройство введены третья шина нечетных импульсов, третья шина четных импульсов, дополнительный эле-З5 мент И, в каждую разрядную ячейку и в ячейку исходного состояния введены первый, второй и третий разделительные диоды, в ячейку исходного состояния введены, кроме того, дополнитель.40 ный резистор и дополнительный светодиод, узел переключения направления счета содержит RS-триггер и четыре элемента И, прямой выход RS-триггера подключен к первым входам первого и второго элемента И, инверсный выходк первому и второму входам третьего и четвертого элементов И, первый вход узла переключения направления счета подключен к вторым входам первого и третьего элемента И, второй вход — к входам второго и четвертого элементов И, выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов И подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам узла переключения направления счета, третья шина нечетных импульсов подклЬчена к прямому выходу счетного триггера и к третьему входу управления нечетных разрядных ячеек, третья шина четных импульсов подключена к инверсному выходу счетного триггера, к третьему входу управления четных разрядных ячеек и ячейки исходного состояния, в которой дополнительный светодиод оптически связан с вторым фотоприемником, анод дополнительного светодиода через дополнительный резистор подключен к шине питания, катод — к R-входу счетного триггера и к входу установки в исходное состояние устройства, S-вход RS-триггера подключен к входу прямого счета, Rвход — к входу обратного счета устройства, во всех ячейках между первым, вторым и третьим входами управления и вторыми выводами второго и третьего, и первого фотоприемников включены соответственно первый, второй и третий разделительные диоды, в качестве первого фотоприемника используется фотодиод, счетный вход счетного триггера подключен к выходу дополнительного элемента И, первый вход которого подключен к входу записи, второй вход — к тактовому входу устройства.

1274155

Составитель Г.Пешков

Техред И.Попович

Редактор Н. Слободяник

Корректор В.Бутяга

Заказ 6490/58

Тираж 816 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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