Патент ссср 300867

 

О П И С А Н И Е 300867

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сова Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹â€”

Заявлено 28Х11.1969 (¹ 1351910/18-24) и с присоединением заявки №вЂ”,ЧПК О 021 3/00

Н 031с 19, 00

G 061 7/00

Комитет па делам иаобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Приоритет—

Опубликовано 07.1К1971. Бюллетень № 13

Дата опубликования описания 10Х1.1971

УД К 681.325.65:621.374. .33:621.383 (088.8) Авторы изобретения

Г. К. Арутюнов и Ю. А, Джагаров

Институт кибернетики АН Грузинской ССР

ВСЕСОЮЗНАЯ

ГЛ 3 И;ЦГ ДЦ@

Заявитель

БИБЛИО-.ККА

ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ

R, 1 +К "

Изобретение относится,к .вычислительной технике и может быть иапользовано в непрерывных и дискретных логических устрой ствах для вьгполнения алтебраическото сумм ирования, выделения приращения функции и выполнения логических операций «И», «НŠ— И», «За|прет», «Отрицание — запрет» и других.

Известна схема для выполнения логических операций, содержащая фотоприемники, источник света и усилитель, включенные IB мостовую схему.

Предложенный элемент отличается тем, что в нем источники света, под ключенные через усилитель;постоянного то ка к диагонали моста, через свегоделительные системы,и ослабляющие фильтры оптически связаны с фотоприемн ирхами, а также тем, что на пути входного светового потока к од ному из фотоприемников помещена оптическая линия задержки.

На чертеже дана принцюпиальная схема предложенного устройства.

Оно содержит фотоприемники 1 и 2, ггсточник питания 8, резисторы 4 и 5, усилитель постоянного тока б, источники света 7 и 8, полупроводниковые диоды 9 и 10,:светоделительные системы 11 и 12, осла|бляющие светофильтры-элементы 13 и 14, оптическую ли нию задержки 15.

Одно из сопротивлений 4 и 5 постоянное, а другое подбирается для установки нуля .мосто- @» вой схемы. Два .источника света образуют рва канала выхода, служащих для устранения недостатка световой информации, заключающейся в отсутствии знака. О дин канал соответствует положительному знаку, другой отрицательному. При ра боте успройства в режиме выделения пр иращения функции (на чертеже показано, пунктиром) в один из ка налов устанавливается оптическая линия задержки 15.

Оптико-электронный элемент может работать в нескольких режимах. Рассмотрим работу элемента в режиме алгебра ическаго суммирования. В этом режиме входные световые положительные потоки поступают на фотоприем,ник 1, а все отрицательные — на фотоприемник 2. При отсутствии световой информац|ии на фотоприемниках 1 и 2 имеет место равенство где R u R — темновые сопротивле о1 фоо ния фотоприемников Iи2 соответственно,,определяемые из общей формулы темновог0 сопротивления фотоприемника

300867

) о»

U ф, I.+Кфл

U, 1„+ К(Ф, + Ф2)"

Я ф,,— о T

При выполнении условия (R =Р, ) имеем

U„ U U

UI=U2= —. В этом случае Ф1+Ф2=Ф и!ри 1 ф,— I + f(" Ф

65 где U — напряжение, приложенное и фотоприемнику;

К вЂ :постоянная фотаприемн)ика, 10 — темновой так, Ф вЂ” световой поток; п — принимает различные значения в зависимости от типа фотап риемника.

Велич!ина темнового сапротивления,каждого фотаприемиика определяется как

Подбирая фотаприемники с одинаковыми темновыми токами при одном и том же приложенном на!пряжении, т. е. п)ри U,=U2 и

I0I I02, имеем R,@ —— Рф напряжение Uo ()! источи)ика 8 распределяется !поровну между со противлением R и R, а также межф„, фо ду сопроти)влениями R4 и Яз резисторов 4 и 5 (в данном случае Р4=Р5).

Выходной .поток в этом случае представляет алгебраическую сумму входных световых

)потоков Ф1 и Ф2

Для нахождения зависимости выходного светового потока от входного рассмотрим несколько возможных случаев.

Допустим оба входных потока ÔI и Ф2 IIaложительны. В этом случае оба:потока !поступают на фотаприемник 1. Это вызывает уменьшение сопротивления R определяемого

1 формулой

При этом поя)вляется разбаланс моста, так как R@ (R> . На !выходе усилителя б появ1 ) ляется полож)ительный потенциал, что соответствует отр!ицательному потенциалу на его входе. Выходное напряжение усилителя запускает источник света 7. Свет источника вызывает изменение сопротивления R, фотаприемника 2, которое изменяется до тех;пор, !пака не установится соот)ношение R

Сопротивление фотоприемника 2 равно индентичнос1 и характерист!ик сопроти)вления.

Следовательно, балланс моста возникает при условии Ф=Ф1+Ф2.

Выходной потак источника света 7 (положительный выход) имеет значение

Ф = С(Ф1+Ф2), где С вЂ” коэффициент, поглощения фильтра.

Допуст)им, что оба входящих потока Ф! и

Ф2 от)рицательны. В этом случае они поступают на вход фотоприемника 2, сопротивление которого определяется формулой

1„+ К(Ф, —, Ф.,)"

Появление разбалланса моста апределяется условием Р ф )R„, и вызывает появле"))

))" ние отр!ицательного потенциала на,входе усилителя, на выходе которого !появляется !полож)ительное напряжение. Это напряжен)ие за!пускает источник света 8, поток света которого

)изменяет сопротивление Рф фотаприемниI ка 1. до тех .пор, пока не установится ра)венство

R @ =R@, тач0им образом, выходной поток ) 1 источника света 8 является суммой входных

25 потоков, отр)ицателен IIQ знаку (отрицательный выход) и имеет значение

Ф =С(ФI+ Ф2)

В случае, когда Ф1)0 и Ф2(0, световой поток

30 Ф1поступает на вход фотоприем,ника 1,,а поток Ф2 — на !вход фотоприем)ника 2, в результате чего R, Ф R, . в случае Ф1 Ф2 !

Рф +Я, на !входе усил)ителя появляется

1 положительный !потен)ц)иал, что вызывает запуск источи!ика света 7 до тех .пор, !пока не установится баланс моста. Световой поток с истач)иика света 8 поступает на фотоприемник

2, вследствие чего имеет место равенство

40 Р Л

U U ф l„ КФ ) ф, l, К(Ф Ф )!1

Откуда Ф! — — Ф2+Ф и Ф=Ф! — Ф2 пред!ставляет

45 алгебраическую сумму. Выходной поток и)сточника света 7 )положительный пo знаку (IIoложительный выход) имеет значение

Ф, = С(Ф! — Ф2)

В случае Ф1(Ф2 имеет место R„> Йф

) и на вых оде усилителя появляется .положительное на!пряжение, запускающее источник света 8 до тех !пор, пака не установится баланс. Световой поток с выхода элемента посту55 пает на фотоприемни к 1, вследствие чего имеет место ра венство Р, =Rф . откуда Ф1+Ф=Ф2 и Ф=Ф2 — Ф1. Выходной поток с выхода источника 8 отрицательный по знаку (отр!ипательный выход) имеет значение

Ф „=С(Ф2 — Ф1);

Оптико-элект)роиный элемент в режиме уст300867 ройства для выделения пр иращения функции работает следующим образом.

Элементы 1З и 14 помимо уменьшения интенсивности должны одновременно осуществлять задержку о птичеокого сигнала на время t. Это легко достигается включением в световой поток оптической линии задержки (см. пунктир на чертеже), например, изготовленной,в виде призмы, в которой световой луч проходит большой оптический путь, многократно отражаясь от граней. Задержка t может быть сколь угодно малой и на протяжении работы устройства не меняется. Выходной сигнал Ф или Ф появляется л ибо в канале l

1 и (положительный выход), либо в,канале П (отрицательный выход) и пропорционален пр иращению входного светового потока Ф за время 1. При увеличении входного светового потока Ф во времени Ф вЂ”вЂ” С Ф при уменьшении Фи =уФ.

Устройство в режиме осуществления дискретной логичеекой операции «И» ра ботает следующим образом. Два входных канала Х и У подводятся ко .входу фотоприемника 1, а ко входу фотоприемника 2 подводится постоянный сигнал с интенсивностью 1,5 Фо, если интенсивность входных сигналов Х и У равна

Фо. При наличии сигнала Х и отсутствии сигнала У (или наоборот) имеем на выходе канала 11 сигнал Ф„, а на выходе канала 1 сигнала нет. Это происходит потому, что на входе фотоприемника 1 интенсивность Фо оказывается меньше, чем на входе фотоприемника 2.

То же самое имеет место, когда сигналы Х er У отсутствуют. При наличии сигналов Х и У на ,входе фото приемника 1 имеется сигнал суммаlрной интенсивности 2Фо. В результате на выходе канала 1 появляется сигнал Ф такой, что.имеет место соотношение

Ф

+ 1 5Фо= 2Фо откуда при С=2 имеем Ф=Фо. Таким образом, с выхода канала 1 можно получить следующую логическую зависимость

Х О 1 О 1

У О О 1 1

Z, 0 0 О с выхода канала 11:

Х О О 1 1

У О 1 0

Z 1 1 1 О

Сигнал Z — отрицание сигнала Zi т. е.

Zg=Z) с разницей лишь в интенси вно стях выходных ситналов. Интенсивность выходного сигнала Ф при Х=О и У=О равна Ф=ЗФо, а в остальных случаях Ф=Фо.

Таким образом, в описанном режиме iHB выходе канала I ïoëó÷àåòñë операция «И», а на выходе канала 11 — операция «НŠ— И».

В режиме вьэполнения логической функции

«отрицание» и «повторение» устройство ра бот ает следую щи м об р а зам.

На вход фотоприемника 2 подается постоянный сигнал интеноивностью 0,5 Фо при входном сигнале интенсивностью Фо. При отсутствии сигнала Х íà выходе канала I оптический сигнал отсутствует, а на выходе канала Il имеется. Выходной сигнал Ф должен удовлеФ творять соотношение —. =0,5, из которого при

С=2, имеем Ф= Фо.При наличии сигнала Х с интенсивностью Фо сигнал на выходе канала

Il отсутсгвует и на выходе канала 1 имеется.

Выходной сигнал должен удовлетворять условию

Ф

Фо==C +О 5Фо, откуда при С=2, имеем Ф=Фо. Таким образом, сигнал на выходе канала I соответствует значению сигнала Х, а на выходе канала ll— отрицанию входного сигнала, т. е. Х.

В режиме «За прет по У» и «Отрицание—

Запрет» элемент работает при подаче входного сигнала Х интенсивностью Фо вместе с постоянным сигналом интенсивностью 0,5Фо на фотоприемннк 2.

При этом осуществляется логическая функция:

Х 0 1 1

У 1 О 1

ZI О 1 О

1 О 1

0

О

О

30 где Zi и Z выходные сигналы каналов I и П соответственно.

Благодаря наличию в описанном элементе усилителя-интегратора и элементов,,преобразующих потоки в электрические величины H

35 наоборот, система полностью замкнута.

Вследствие этого нелинейность и нестабиль40 ность элементов преобразователей не оказывает влияния на работу устройства,что поз воляет работать на высоких частотах. Нелинейность преобразователя светового потока в электрическую величину (фотоприемника) не

45 ограничивает линейного диапазона устройства при изменении светового потока в широком диапазоне. Для этого достаточно использовать два идентичных IIIO характеристикам фотоприемника. Благодаря большому коэффициенту

50 усиления усилителя нестабильность и нелинейность вы свечивающих элементоB и сказывается на работе устройства.

Наличие моста позволяет устранить влияние нестабильности блока питания на работу

55 устройства.

В качестве фотоприемников могут быть использованы приемники, например, рентгеновского излучения или других ядерных излучений. Это значительно расширяет возможности применения устройства. В частности один из фотоприемников может быть приемником рентгеновского излучения, а другой — обычного света. В этом варианте устройство может быть применено для дозиметрии мягкого рентгеновского излучения.

300867

Предмет изобретения

Составитель И. Н. Горелова

Редактор Л. А. Утехина Техред Л. В. Куклина Корректор Т. А. Китаева

Заказ 159/653 Изд. № 509 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 3(-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патенть

1. Оптико-электронный логический элемент, содержащий фотоприемники, включенные в мостовую схему, источнихи света и усилитель постоянного тока, отличающийся тем, что, с целью расширения логических возможностей, в нем источники света, подключенные через усилитель постоянного тока к диагонали моста, через светоделительные системы и ослабляющие фильтры оптически связаны с фотоприемниками.

2. Оптико-электронный лотический элемент по п. 1, отличающийся тем, что на пути входного светового, потока к одному из фотоприемников, помещена оптическая линия задержки.