Оптоэлектронный полусумматор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (, i) 535573

Со оз. Сооетсл кх

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.03.75 (21) 2111901/24 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.11.76. Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 30.11.76 (51) М. Кл G 06F 7/56

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 681.325.5 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. Н. Иванов, P Ф. Иванов, Н. А. Яковенко и С. А. Потапов

Кубанский государственный университет (71) Заявитель (54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫИ ПОЛУСУММАТОР

Изобретение относится к оптоэлектронике, автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в качестве полусумматора в оптоэлектронных вычислительных устройствах.

Известны оптоэлектронные сумматоры. Один из известных сумматоров, содержит излучатели и фоточувствительные цепи с фотоприемниками, последовательно соединенные с источником постоянного напряжения и нагрузочным резистором. Известен и другой оптоэлектронный полусумматор, имеющий электрические входы и оптические выходы, содержащий лазерные диоды, расположенные в одном монокристалле. Наиболее близким техническим решением к изобретению является оптоэлектронный полусумматор, содержащий фотоприемник, связанный с оптическими входами полусумматора, развязывающий транзистор, параллельно базово-эмиттерному переходу которого подключен туннельный диод, источник постоянного напряжения, плюсовая питающая шина которого подключена к аноду туннельного диода и эмиттеру развязывающего транзистора, а минусовая питающая шина связана с коллектором развязывающего транзистора через первый амплитудный оптический модулятор и с базой развязывающего транзистора— через соединенные последовательно второй амплитудный оптический модулятор и фотоприемник, причем первый амплитудный оптический модулятор связан с выходом «перенос», а второй амплитудный оптический модулятор — с суммирующим выходом полусуммато5 ра. Однако все известные полусумматоры характеризуются низкой скоростью работы.

Целью изобретения является повышение быстродействия полусумматора путем управле10 ния излучением внешних источников света с помощью амплитудных оптических модуляторов. При увеличении числа суммирующих ячеек последовательное расположение модуляторов не приводит к увеличению времени, необ15 ходимого для управления световым потоком.

В описываемом полусумматоре это достигается тем, что в него введены резистивный делитель напряжения и дополнительный источник постоянного напряжения, плюсовая питающая шина которого соединена с минусовой питающей шиной основного источника постоянного напряжения, а минусовая питающая шина дополнительного источника постоянного напряжения связана с коллектором развязывающего транзистора через первый резистор делителя напряжения, с фотоприемником — через второй резистор делителя напряжения, а третий и четвертый резисторы делителя напряжения включены параллельно соответствующим ам30 плитудным оптическим модуляторам.

5355I3

На фиг. 1 приведена схема описываемого полусумматора; на фиг. 2 — положения нагрузочной прямой для предусмотренных режимов работы.

Полусумматор содержит фотоприемник 1 5 (например, фоторезистор), туннельный диод 2, развязывающий транзистор 3, амплитудные оптические модуляторы 4 и 5, внешние источники света 6 и 7, резисторы 8, 9, 10 и 11. К клеммам 12 и 13 подключается источник по- 10 стоянного напряжения Е. К клеммам 14 подводится дополнительный источник постоянного (смещающего) напряжения. В полусумматоре используются в качестве модуляторов света жидкие кристаллы, которые пропускают свет 15 при отсутствии прикладываемого к ним напряжения. Входная информация подается в виде световых потоков Х и У на фотоприемник 1.

Выходные сигналы снимаются с амплитудных оптических модуляторов 4 и 5. «Единица» оз- 20 начает наличие светового сигнала, а «ноль»вЂ” его отсутствие. Амплитудный оптический модулятор 5 служит для получения сигнала суммы, а амплитудный оптический модулятор

4 — для получения сигнала «Перенос» (P) в 25 следующий разряд. Резисторы 8, 9, 10 и 11 образуют делитель напряжения.

Параметры схемы подбирают так, чтобы при фоновой засветке к амплитудным оптическим модуляторам 4 и 5 было приложено напряже- 30 ние, делающее их прозрачными для оптического излучения. Этому состоянию схемы соответствует нагрузочная прямая а с координатами рабочей точки I>, U< (где li — ток в цепи, а U> — падение напряжения на туннельном 35 диоде 2).

При засветке фотоприемника 1 одним из световых потоков Х и У его сопротивление уменьшается, нагрузочная прямая занимает положение 1 с координатами рабочей точки I2, 40

U2. Основное падение напряжения в цепи источника постоянного напряжения Е происходит на резисторе 11. Однако за счет встречного включения дополнительного источника постоянного напряжения и основного источника постоянного напряжения E получаем на резисторе 11 незначительное падение напряжения, которое открывает амплитудный оптический модулятор 5 при наличии оптического излучения; сигнал на выходе суммы соответствует 50

«1». Напряжение U2 недостаточно для отпирания развязывающего транзистора 3, поэтому на резисторе 8 наблюдается высокое падение напряжения за счет дополнительного источника постоянного (смещающего) напряжения. 55

Следовательно сигнал P=O, При засветке фотоприемника 1 двумя световыми потоками Х и У вследствие дальнейшего уменьшения его сопротивления, на туннельном диоде 2 происходит основное падение напря- 60 жения (нагрузочная прямая б1. Вследствие этого на амплитудном оптическом модуляторе

5 наблюдается запирающее его напряжение, получаемое от дополнительного источника постоянного напряжения, и сигнал па выходе суммы - =О. Напряжение U отпирает развязывающий транзистор 3, и в коллекторноэмиттерной цепи транзистора течет ток. В этом случае за счет противоположного влияния двух источников постоянного напряжения получаем на резисторе 8 небольшое падение напряжения, следовательно, жидкий кристалл — открыт для оптического излучения, т. е. сигнал Р=1.

Описываемый оптоэлектронный полусумматор имеет только одно фотоэлектрическое преобразование на этапе ввода информации.

Вследствие этого при увеличении числа разрядов регистров затраты времени на обработку информации не увеличиваются. Кроме того, в полусумматоре достигается оптическая развязка входа и выхода. Для более эффективной работы полусумматора следует применять наиболее быстродействующие из известных фотоприемники и оптические амплитудные модуляторы. Полусумматоры целесообразно применять при обработке больших массивов информации.

Формула изобретения

Оптоэлектронный полусумматор, содержащий фотоприемник, связанный с оптическими входами полусумматора, развязывающий транзистор, параллельно базово-эмиттерному переходу которого подключен туннельный диод, источник постоянного напряжения, плюсовая питающая шина которого подключена к аноду туннельного диода и эмиттеру развязывающего транзистора, а минусовая питающая шина связана с коллектором развязывающего транзистора через первый амплитудный оптический модулятор и с базой развязывающего транзистора — через соединенные последовательно второй амплитудный оптический модулятор и фотоприемник, причем первый амплитудный оптический модулятор связан с выходом «Перенос», а второй амплитудный оптический модулятор — с суммирующим выходом полусумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия полусумматора, в него введены резистивный делитель напряжения и дополнительный источник постоянного напряжения, плюсовая питающая шина которого соединена с минусовой питающей шиной основного источника постоянного напряжения, а минусовая питающая шина дополнительного источника постоянного напряжения связана с коллектором развязывающего транзистора через первый резистор делителя напряжения, с фотоприемником — через второй резистор делителя напряжения, а третий и четвертый резисторы делителя напряжения включены параллельно соответствующим амплитудным оптическим модуляторам.

535573

7гз

Фиг. 2

Составитель Ю. Козлов

Техред М. Семенов

Редактор Л. Тюрина

Корректор T. Добровольская

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2495/15 Изд. № 1755 Тираж 864 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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