Кольцевой счетчик импульсов

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствах автоматики и вычислительной техники. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей счетчика за счет обеспечения возможности установки счетчика в начальное состояние в любой момент времени. Устройство содержит триггерные ячейки 1.1-1.П, состоящие из фоточувствительных элементов 2.1-2.П , 7.1, 3.1-З.п, 8.2-8,п, лямбда-диодов 4,1-4.п. Для достижения поставленной цели в устройство введены электрооптические волноводные дефлекторы-переключатели 5,1-5.п, 6.1-6,п. 1 ил. о 74.fo о74.п пит СП ю

СОЮЗ .СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) и 4 Н 03 К 23/78

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3876129/24-21 (22) 02. 04. 85 (46) 30. 05. 87. Бюл. № 20 (72) В. II. Êoæåìÿêî, В. Г. Красиленко и l0.А. Коломиец (53) 621 374(088.8) (56) Авторское .свидетельство СССР № 359767, кл. Н 03 К 23/12, 1970.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1026317, кл. Н 03 К 23/12, 1983. (54) КОЛЬЦЕВОЙ СЧЕТЧИК ИМПУЛЬСОВ (57) Изобретение относится к импульс ной технике и может быть использовано в различных устройствах автоматики и вычислительной техники. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей счетчика за счет обеспечения воэможности установки счетчика в начальное состояние в любой момент времени. Устройство содержит триггерные ячейки 1.1-1.п, состоящие из фоточувствительных элементов 2 . 1-2.n, 7 . 1, 3 . 1-3 .и, 8 . 2-8 .п, лямбда-диодов 4. 1-4.п. Для достижения поставленной цели в устройство введены электрооптические волноводные дефлекторы-переключатели 5. 1-5.п, 6. 1-6.п. 1 ил. 1314452

Из обр етение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствах автоматики и вычислительной техники.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей счетчика за счет обеспечения возможности установки счетчика в начальное состояние в любой момент времени.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Кольцевой счетчик импульсов содержит триггерные ячейки 1,1 — 1.п, состоящие из первых фоточувствительных элементов 2.1-2.п вторых фоточувствительных элементов 3. I-Ç.п, лямбда †диод 4.1-4.п, первых 5.1—

5.п и вторых 6. 1 — 6.п электрооптических волноводных дефлекторов-переключателей. Кроме того, первая триггерная ячейка содержит фоточувствительный элемент 7.1 установки, а остальные триггерные ячейки 1.2 — 1.п содер— жат фоточувствительные элементы 8.28.п сброса. В устройство также входит первый управляющий электрооптический волноводный дефлектор-переключатель

9, соединенный с первым управляющим входом 10, второй управляющий электро оптический волноводный дефлектор-переключатель 11, соединенный с вторым управляющим входом 12, оптический вход 13, электрические выходы 14-.1—

14.п триггерных ячеек 1.1-1.п и оптические связи 15 и 16. 35

Устройство работает следующим . образом.

В исходном состоянии счетные оптические импульсы на оптическом входе 13 отсутствуют. При этом вследствие большого сопротивления фоточувствительных элементов 2.1-2.п все триггерные ячейки 1.1-1.ï при подаче напряжения питания устанавливаются в устойчивое состояние, соответствующее низкому напряжению на лямбда-диодах 4.1-4.п, т.е. на электрических выходах 14.1 — 14.п ячеек 1.1 — 1.п имеются "0".

Переключение i-й триггерной ячейки 0 счетчика из состояния "0" H состояние

"1" происходит при подаче оптического сигнала на первый фоточувствительный элемент 2.i триггерной ячейки

1.i. Под действием оптического сигна- 5 ла сопротивление фоточувствительного элемента 2.i уменьшается, ток через лямбда-диод 4.i растет и рабочая точка ячейки переходит скачком в другое устойчивое состояние, соответствующее большому напряжению на лямбдадиоде 4.i, равному примерно E«„, т.е,. на электрическом выходе 14.i ячейки 1.i появляется "1". Это состояние является устойчивым и сохраняется даже при снятии воздействия на фоточувствительный элемент 2.i npu этом ток через лямбда †ди практически не протекает. Для обратного переключения триггерной ячейки 1.i из единичного состояния в нулевое необходимо подать оптический импульс на фоточувствительный элемент З.i ячейки 1.i. Под воздействием оптического излучения сопротивление фоточувствител:ьного элемента З.i начинает падать, напряжение на лямбда-диоде 4.i тоже падает. В момент, когда оно станет меньше напряжения U „ для лямбда-диодов, рабочая точка переходит в нулевое исходное положение, т.е. ячейка переключается. Аналогично происходит переключение триггерных ячеек

1.2-1.n из состояния "1" в состояние

"0" при воздействии оптического импульса на фоточувствительные элементы 8.2-8.п сброса. Для устранения искажения вольт-амперной характеристика лямбда-диодов темновое сопротивление фоточувствительных элементов

2. 1-2.п и 7.1 выбирается на порядок меньше темнового сопротивления фоточувствительных элементов 3.1-3.п и

8.2-8.п. При таком выборе темновых сопротивлений фотоприемников 2.1?.n, 7.1 и 3.1-3.п,- 8.?-8.п обеспе- чивается устойчивое состояние в точках, соответствующих "0" и "1" на электрических выходах 14. 1-14.п триггерных ячеек l.1-1.п. Оптические импульсы на фоточувствительные элементы 2.1-2.п, 3,1-3.п в триггерных ячейках 1.1-1.п поступают через электрооптические волноводные дефлекторы-переключатели 5. 1-5.п и 6. 1—

6.п. Используемые в устройстве электрооптические волноводные дефлекторыпереключатели на основе диэлектрических волноводных слоев могут быть по строены на принципах электрооптической фазовой решетки или интегрального аналога интерферометрической секции. Такие электрооптические волноводные дефлекторы-переключатели в интегральном исполнении работают с низкими управляющими напряжениями

3 1314 (порядка несколько вольт), обладают высоким быстродействием (несколько наносекунд), имеют полосу пропускания по управляющему сигналу в несколько гигагерц, надежны в Работе.

Угол отклонения оптического излучения в электрооптических волноводных дефлекторах-переключателях при действии управляющего напряжения составляет единицы градусов.

При отсутствии управляющего напряжения на электрооптических волноводных дефлекторах-переключателях

5.1-5.п, 6.1 †.п их выходы оптически соединены с фоточувствительными 15 элементами 3. 1-3.п соответственно в каждой триггерной ячейке 1.1-1.п.

Когда к электрооптическим волновод— ным дефлекторам †переключател 5.1—

5.п, б. 1 †.п прикладывается управ- 20 ляющее напряжение, их выходы оптически связаны с фоточувствительными элементами 2. I 2.п соответственно в каждой триггерной ячейке 1.1-1.п.

Управляющее напряжение на электрооп- 25 тическом волноводном дефлекторе †переключателе 5.i триггерной ячейки соответствует напряжению на электрическом выходе 14.i — 1 преды— дущей триггерной ячейки 1.i — 1, а уп — ЗО равляющее напряжение на электрооптическом волноводном дефлекторе-переключателе б.i триггерной ячейки 1.i соответствует напряжению на электри— ческом выходе 14.i+1 последующей 35 триггерной ячейки 1.i+i. При поступлении оптических счетных импульсов на вход электрооптических волноводных дефлекторов †переключател 5.1—

5.п и 6.1 †.п с оптических выходов 40 второго управляющего электрооптического волноводного дефлектора переключателя 11 оптически соединен с входами всех первых электрооптических волноводных дефлекторов-.переключателей 45

5.1-5.п соответственно в каждой триггерной ячейке 1.1-1.п. В этом случае в устройстве осуществляется сложение импульсов (сдвиг вправо). При наличии напряжения на втором управляющем 50 входе 12 (состояние "1") выход второго управляющего электрооптического волноводного дейпектора-переключателя. 11 оптически соединен с входами всех вторых электрооптических волно- 55 водных дефлекторов-переключателей

6.1-6.п соответственно в каждой триггерной ячейке 1.1-1.п. В этом случае

452 4 в счетчике осуществляется вычитание импульсов (сдвиг влево). Вход второго электрооптического волноводного дефлектора-переключателя 11 оптически соединяется с оптическим входом 13 устройства через первый управляющий электрооптический волноводный дефлектор-переключатель 9, когда на первый управляющий вход 10 не подается напряжение (состояние "0"). При наличии напряжения на первом управляющем входе 10 оптический вход 13 устройства через первый управляющий электрооптический волноводный дефлектор-переключатель 9 оптически соединен с фоточувствительным элементом 7. 1 установки в триггерной ячейке 1.1 и с фоточувствительными элементами 8.28.п сброса соответственно в триггерных ячейках 1.2-1.п. В этом случае при поступлении оптического импуль— са на оптический вход 13 устройства производится установка счетчика в начальное состояние. Таким образом, счетчик в зависимости от состояния управляющих входов 10 и 12 оптического входа 13 может работать в режиме сложения вычитания оптических импульсов, в режиме начальной установки и в режиме хранения.

Состояние оптического входа 13 устройства и управляющих входов 10 и

12 для различных режимов работы приведено в таблице.

Для обеспечения работы кольцевого счетчика в начальный момент, после подачи питания, необходимо установить режим начальной установки, подать оптический импульс на вход 13.

Этот импульс проходит через первый управляющий.электрооптический волноводный дефлектор-переключатель 9 на фоточувствительный элемент 7. 1 первой триггерной ячейки 1.1 и на фоточувствительные элементы 8.2-8.п триггерных ячеек 1.2-1.п. При этом первая ячейка 1.1 переключается из нулевого состояния в единичное, на выходе 14. 1 появляется высокий уровень. Время установления управляюще-, го напряжения на электрооптических волноводных дефлекторах-переключателях

5,1-5.п, 6.1-6.п должно быть в несколько раз больше времени переключения фоточувствительных элементов

2. 1-2.п, 3. .1-3..п и лямбда-диодов 4. 14.п.

1314452

При поступлении тактовых оптических импульсов минимальной длительности управляющее напряжение на электрооптических волноводных дефлекторах-переключателях 5.i и б,i устанавливается после переключения триггерной ячейки 1.i и окончания тактового импульса.

При подаче первого счетного оптического импульса на вход 13 счетчика в режиме сложения он проходит через первый 9 и второй 11 электрооптические волноводные дефлекторы-переключатели и поступает на входы элект рооптических волноводных дефлекторовпереключателей 5. 1-5.п соответственно в каждой триггерной ячейке 1.11.п. С выходов электрооптических волноводных дефлекторов-переключателей

5.3-5.п триггерных ячеек 1.3-1.n оптический импульс поступает на фотоприемник 3.3-3.п, что не приводит к изменению состояния триггерных ячеек

1.3-1.п. С выхода электрооптического волноводного дефлектбра-переключателя 5.2, на который действует управляющее напряжение с электрического выхода 14.1 первой триггерной ячей— ки 1.1, оптический импульс поступает на фотоприемник 2.2. При этом вторая триггерная ячейка 1.2 переключается из нулевого состояния в единичное, а первая триггерная ячейка 1.1 из единичного состояния в нулевое оптическим импульсом, прошедшим через электрооптический волноводный дефлектор-переключатель 5. 1 на фоточувствительный элемент 3.1„

В момент. подачи второго импульса на вход 13 счетчика происходит переключение третьей триггерной ячейки

1.3 из состояния "О™ в состояние "1", вторая триггерная ячейка 1.2 переключается из единичного состояния в нулевое, а остальные триггерные ячейки остаются в нулевом состоянии.

Таким образом, при подаче счетных оптических импульсов на вход 13 счетчика единичный сигнал в счетчике сдвигается вправо, отображая в единичном позиционном коде число поступивших импульсов. В исходном состоянии только первая ячейка 1.п находится в единичном состоянии. При этом в любом состоянии счетчика лишь один разряд может находиться в единичном состоянии, что значительно упрощает контроль и диагностику работы счетчика. После подачи и импульсов сбрасывается ячейка 1.п и устанавливается в единицу первая 1.1 триггерная ячейка, счетчик подготовлен для счета по второму циклу. Кроме того, счетчик можно установить в исходное состояние оптическим импульсом в режиме начальной установки в любой момент времени. При этом оптический импульс действует на фоточувствительные элементы 8.2-8,п триггерных ячеек 1,2-1.п, переводя их в нулевое состояние, и на фоточувствительный элемент 7.1 первой триггерной ячей15 ки 1.1, которая устанавливается в единичное состояние.

Количество ячеек п может быть любым и соответствовать основанию системы счисления. Для работы счетчика

20 в режиме вычитания импульсов (сдвиг информации влево) необходимо установить режим вычитания подачей управляющих напряжений в соответствии с таблицей на управляющие входы 10 и 12. При подаче первого счетного оптического импульса на оптический вход 13 он проходит через первый и второй управляющие электрооптические волноводные дефлекторы-переключатели

9 и 11 и поступает на входы вторшх электрооптических дефлекторов-переключателей 6. 1-6.п соответственно в каждой триггерной ячейке 1.1-1.п.

Если счетчик был в начальном состоя35 HHH (на электрическом выходе 14.1 первой триггерной ячейки 1.1 состояние "1"), то управляющее напряжение воздействует только на один электрооптический волноводный дефлектор-пе"О реключатель б.п, выход которого оптически связан с фоточувствительным элементом 2,п. Таким образом, по первому счетному оптическому импульсу первая триггерная ячейка 1.1 ус 5 танавливается в состояние "0" и только триггерная ячейка 1.п переключается в состояние "1". Далее работа устройства происходит аналогично указанному.

Использование, в триггерных ячейках электрооптических волноводных дефлекторов-переключателей вместо жидкокристаллических оптических затM воров позволяет улучшить технологич; ность изготовления счетчика, повышает быстродействие, дает воэможность реализации на интегральных схемах.

13144 формулаизобретения

Кольцевой счетчик импульсов с оптическим счетным входом, состоящий из и триггерных ячеек, в каждой из кото- 5 рых первые выводы первого фоточувствительного элемента, лямбда-диода и второго фоточувствительного элемента .подключены к электрическому выходу триггерной ячейки, второй вывод пер†tp вого фоточувствительного элемента подключен к шине питания, а вторые выводы второго фоточувствительного элемента и лямбда-диода подключены к общей шине, отличающийся 15 тем, что, с целью расширения функциональных возможностей счетчика импульсов,в него введены первый и второй управляющие входы, первый и второй управляющие электрооптические волно — 20 водные дефлекторы-переключатели, пер— вые выводы которых подключены соотвественно к первому и второму управляющим входам счетчика импульсов, вторые выводы подключены к общей шине, а в каждую триггерную ячейку введены первый и второй электрооптичес— кий волноводный дефлектор †переключатель, причем первый электрооптичес— кий волноводный дефлектор-переключа- 30 тель в каждой триггерной ячейке подключен параллельно электрическому выходу предыдущей триггерной ячейки, второй электрооптический волноводный дефлектор-переключатель в каж— дой триггерной ячейке подключен параллельно электрическому выходу следующей триггерной ячейки, в первую триггерную ячейку введен фоточувствительный элемент установки, подклю- 40 ченный параллельно первому фоточувствительному элементу, в остальные триггерные ячейки введены фоточувствительные элементы сброса, подключенные параллельно лямбда-диоду, опти- 45 ческий счетный вход кольцевого счет чика соединен с оптическим входом первого управляющего электрооптического волноводного дефлектора-переключателя, первый оптический выход 50 которого соединен с оптическим входом второго электрооптического волноводного дефлектора-переключателя, а второй оптический выход соединен с оптическими входами фоточувстви- 55 тельного элемента установки в первой триггерной ячейке и фоточувствительных элементов сброса в остальных ервый Второй правляю управляющий вход щий вход.

0 12

Режим работы птичес ий ход 13

Начальная установка ЛСчет в режиме сложения Л..

Счет в режиме вычитания fL

Хранение 0

П р и м е ч а н и е..П. — оптический импульс;

Х вЂ” любое состояние("0" или

"1")

1 — наличие управляющего напряжения (состояние "1"); .

0 — отсутствие управляющего напряжения (состояние "0") 52 8 триггерных ячейках, первый оптический выход второго управляющего электрооптического волноводного дефлектора-переключателя соединен с оптическими входами всех первых электрооптических волноводных дефлекторовпереключателей, второй оптический выход — с оптическими входами всех вторых электрооптических волноводных дефлекторов-переключателей соответственно в каждой триггерной ячейке, первые оптические выходы всех первых и вторых электрооптических волноводных дефлекторов-переключатеФ лей соединены с оптическими входами вторых фоточувствительных элементов, а вторые оптические выходы всех первых и вторых электрооптических волноводных дефлекторов-переключателей соединены с оптическими входами первых фоточувствительных элементов в каждой триггерной ячейке.