Оптоэлектронная бистабильная ячейка

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в различных оптоэлектронных устройствах хранения и индикации. Целью изобретения является расширение области применения ячейки за счет возможности ее использования в качестве инвертора. Для достижения этой цели в ячейку, содержащую светодиод 1. фотодиод 2 и биспин-фотоприемник 3. введен лямбда-диод 6. При напряжении питания, примерно равном напряжению отсечки лямбда-диода, ячейка является инвертором (вход 5, выходы 7 или 9), а при повышенном напряжении питания - RS-триггером с входами 4 и 5. 2 ил. 7v,f. спит.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ. . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sl)s G 11 С 11/42

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

10Ф! пил,! 3 (л)

О 6! (21) 4667725/24 (22) 16.02.89 (46) 07.02.92. Бюл. ¹ 5 (71) Винницкий политехнический институт (72) В.Г.Красиленко, В.Н,Дубчак, Ю.P.Íîñoâ и А.Н.Мироненко (53) 681.327,66 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1012345, кл. G 11 С 19/00, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 1635252, кл. Н 03 К 3/42, 1988. (54) ОПТОЭЛ Е КТРОН НАЯ БИ СТАБИЛ Ь НАЯ

ЯЧЕЙКА ЫЛ» 1711230А1 (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в различных оптоэлектронных устройствах хранения и индикации. Целью изобретения является расширение области применения ячейки за счет возможности ее использования в качестве инвертора. Для достижения этой цели в ячейку, содержащую светодиод 1. фотодиод 2 и биспин-фотоприемник 3, введен лямбда-диод 6. При напряжении питания, примерно равном на- пряжению отсечки лямбда-диода, ячейка является инвертором (вход 5, выходы 7 или 9), а при повышенном напряжении питания —

RS-триггером с входами 4 и 5. 2 ил.

1711230

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в различных оптоэлектронных устройствах хранения и индикации.

Цель изобретения — расширение области применения ячейки путем обеспечения возможности ее использования в качестве ин вертора.

На фиг.1 приведена схема ячейки; на фиг.2 — вол ьт-амперная характеристика применяемого лямбда-диода с нагрузочными кривыми и рабочими точками.

Ячейка содержит (фиг.1) светодиод 1, фотодиод 2, биспин-фотоприемник 3, оптические входы фотодиода 2 и биспин-фотоприемника 3 образуют соответственно первый (S) 4 и второй (R) 5 оптические входы ячейки, лямбда-диод 6, первый вывод которого подключен к электрическому выходу 7 ячейки, а второй вывод через светодиод 1 соединен с шиной нулевого потенциала, первый вывод биспин-фотоприемника 3 соединен с шиной напряжения питания, второй вывод соединен с выводом 7 ячейки, третий вывод 8 через фотодиод 2 соединен с шиной нулевого потенциала, Кроме того, на схеме (фиг.1) показаны оптический выход

9 ячейки, шина 10 напряжения питания и шина 11 нулевого потенциала, Ячейка работает следующим образом.

Наличие специфической характеристики лямбда-диода при соответствующем выборе величины сопротивления нагрузки и величины напряжения питания позволяет обеспечивать одну либо две устойчивые рабочие точки.

При работе ячейки в режиме оптического инвертора напряжение питания выбирается таким, чтобы обеспечивалась только одна устойчивая т.А в исходном состоянии, когда фотоприемник (ФП) 3 не освещен, При напряжениях 0 > с = 5 — 7 B должно быть

Ense< 8 В. При включении питания напряжение на лямбда-диоде начинает возрастать и ячейка устанавливается в состояние, соответствующее т.А. Биспин-ФП 3 является одновременно и ограничительным сопротивлением, и сопротивлением, которое изменяется под воздействием оптического сигнала, Если рабочая т.А такова (а это легко выполнить), что ток через лямбда-диод 6 и светодиод 1 равняется рабочему току светодиода 1 (2 — 10 MA), то после включения пита, ния светодиод 1 включается, и на оптическом выходе устанавливается оптический сигнал, Если на оптический вход 5 подать оптический сигнал, то сопротивление биспин-ФП 3 уменьшается, нагрузочная прямая из.состояния а (фиг.2) переходит в состояние б, при этом напряжение на лямбда-диоде увеличивается и рабочая т.А переходит скачком в состояние, соответствующее т, В. В этой точке ток через

5 лямбда-диод практически равен нулю, что приводит к гашению возбужденного светодиода 1. Пока на оптическом входе 5 присутствует оптический сигнал, на оптическом выходе ячейки оптический сигнал отсутству10 ет, светодиод 1 не возбужден. При снятии сигнала с входа 5 ячейка возвращается в исходное состояние, соответствующее т,А, так как увеличение суммарного сопротивления биспин-ФП 3 и светодиода 1 такое, что

15 нагрузочная прямая для лябда-диода 6 при данном напряжении питания не обеспечивает второго устойчивого состояния (т.В). В связи с этим данный режим соответствует режиму инвертирования входной информа20 ции. В режиме оптического инвертора необходимо, чтобы фотодиод 2 был не осве.цен.

В этом режиме за счет специфической работы биспин-ФП 3, имеющего дополнительный вывод 8 (подложку), фотодиод 2 может

25 вообще отсутствовать, при этом вывод 8 вообще не задействован. Наличие фотодиода

2 и оптического входа 4 позволяет использовать этот вход в режиме оптического инвертора как дополнительный управляющил

30 вход, подача оптического сигнала на который, независимо от информации на оптическом входе 5, возбуждает светодиод 1 и сигнал на оптическом выходе 9, т,е. запрещает работу инвертора. Напряжение на элек35 трическом выходе в зависимости от положения рабочей точки (т.А или т.B) различается, что позволяет снимать электрический сигнал, соответствующий состоянию ячейки, причем это напря>кение может изменяться от 1-2 В в одном

40 состоянии до напряжения питания в другом.

При увеличении напряжения питания до 12-15 В легко обеспечить наряду с устойчивым состоянием (т.А) устойчивое или квазиустойчивое второе состояние (т.В). При

45 этом подача оптического сигнала на вход 5 переводит ячейку из возбужденного состояния, соответствующего т.А, в другое устойчивое состояние, соответствующее т.В и выключенному светодиоду 1, Это состояние

50 сохраняется даже при снятии сигнала с входа 5. В этом состоянии возможна ситуация, когда на электрическом выходе будут происходить колебания уровня. Это обусловлено тем, что при снятии сигнала с входа 5 сопро55 тивление биспин-ФП увеличивается и pat>очая точка В немного смещается влево, при этом напряжение на лямбда-диоде 6 уменьшается, а соответственно, на светодиоде 1 немного увеличивается, что вызывает уменьшение динамического сопротивления

1711230 светодиода 1, и, как следствие этого, обратное смещение т.В вправо, В этом состоянии легко достичь такого режима, когда светодиод 1 практически не излучает. Для перевода ячейки в состояние, когда светодиод 1 возбужден, необходимо подать оптический сигнал на фотодиод 2. В этом случае за счет возникновения тока подложки биспин-ФП 3 потенциал на запирающем электроде биспин-ФП 3, подключенном к электрическому выходу ячейки, падает до уровня, меньшего, чем напряжение 0 т для лямбда-диода 6. В связи с этим происходит переключение ячейки в устойчивое состояние, соответствующее т.А, Таким образом, устройство выполняет в таком режиме функции . RS-триггера с оптическими входом и выходом, причем вход 5 является входом сброса, а вход 4 — входом установки в состояние, соответствующее возбужденному оптическому выходу.

Светодиод 1 и биспин-ФП 3 могут быть совмещены, причем активный р-и-переход самого биспин-ФП 3 может одновременно излучать и являться светоизлучателем, если эти элементы выполнены на арсениде галлия. В этом случае светодиод 1 как отдельный элемент не нужен.

5 Формула изобретения

Оптоэлектронная бистабильная ячейка, содержащая фотодиод, светодиод и биспинфотоприемник, причем анод фотодиода и катод светодиода соединены с шиной нуле10 вого потенциала ячейки, первый вывод биспин-фотоприемника соединен с шиной напряжения питания ячейки, второй является электрическим выходом ячейки, а третий соединен с анодом фотодиода, оптические

15 входы биспин-фотоприемника и фотодиода являются соответственно R- u S-входами ячейки, оптический выход светодиода — оптическим выходом ячейки, отличающаяся тем, что, с целью расширения области примене20 ния ячейки путем обеспечения возможности использования в качестве инвертора, она содержитлямбда-диод, первый вывод которого соединен с вторым выводом биспин-фотоприемника, а второй — с катодом

25 светодиода,