Оптоэлектронное вычислительное устройство

 

(11) 596975

Союз Советскин Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлеио1 5.12.75 (21) 2199432/24 (51) М. Кл, G 06 G 9/00 с присоединением заявки №(23) Приоритет (43) Опубликовано 05.03.785юллетень pk 9 (45) Дата опубликования описания 24.02.78

Государственный квинтет

Соовтв Иннястров СССР оо делам нэобретеннй н открытой (53) УДК 681.335 (088.8) (72) Авторы изобретения

P. Q. Моцонашвили и В. И. Абашвили

Институт кибернетики АН ГССР (71) Заявитель (54) ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной и измерительной техники.

Известно оптоэлектронное вычислительное устройство, предназначенное для выполнения действий умножения и деления, ко торов содержит операционный усилитель и фоторезистивные мосты f1) . Вычислительные операции в этом устройстве осушествляются при изменении коэффициента усиле- ц ния операционного усилителя, т.е. при изменении отношения импенданса пепит ебпатной связи к импедансу входной цепи операционного усилителя.

Недостаток этого устройства в низкой 35 точности выполнения вычислительных операций, обусловленной необходимостью применить прецеэионные элементы, входяшне во внешние цепи операционного усилителя.

Известно также близкое по технической 20 сушности к данному изобретению вычислиательное устройство, содержашее фоторезистивный множительный мост, одна диагональ которого соединена с источником входного сигнала, а другая — с выходом устройства, М фотореэисторы множительного моста оптически связаны с соответствуюшнми излучаюшнми диодами, включенными согласно в смежные плечи управляюшего днодно резистивного моста, первая днагоналтк которого соединена с источником напряжения смешения.

Недостатком этого оптоэлектронного вычислительного устройства является необходимость обеспечения строго линейной зависимости между. а) током через излучаюшнй диод и напряжением, приложенным к нему; б) потоком света и током. через иэлучаюший диод; в) изменением значений сопротивлений фоторезнсторов фоторезистивного моста и освешенностью фоторезисторов.

Необходимость обеспечения в указанных случаях строгой линейной зависимости достигается всегда лишь приблизительно, что ограничивает точность работы устройства.

Бель изобретения в повышении точности устройства.

Это достигается тем, что в оптоэлектронное вьлислительное устройство введены дополнительный управляющий диоднэ-резистивный мост, первая диагональ которого соедине на с дополнительным источником. напряжения смещения, а его излучающие диоды оптически связаны с соответствующими фоторезисторами множительнэго моста и два фотоэлектрических компенсационных преэбразоВВТВВВ, ÿÂè электрических входа каждого из которых являются входами устройства, два оптических входа — связаны с излучаюшими диодами соответствующего управляющего диодно-резистивного моста а первый и второй электрические выходы каждого фо- 15 тоэлектрическэго компенсационного преобразователя подключены к второй диагонали соответствующего управляющего диодно-резистивного моста. Особенность устройства состоит в том, что фотоэлектрический компен- 2о сациойный преобразователь содержит дифференциальный усилитель-формирователь, фоторезистивный мост и резистивный мост, первые диагонали которых одцими выводами свя заны с соответствукипими входами дифферен» 2$ циального усилителя-формирователя,. выход которого через ограничительный резистор соединен с первым электрическим выходом преобразователя, а другие выводы первых диагоналей соединены с вторым выходом пре.% образователя, вторые диагонали фоторезистивного и реэистивного.мостов связаны с электрическими входамн преобразователя а оптические входы преобразователя связаны с фото резисторами,.вкл1очеяными в смежные плечи фоторезистивного моста и соединенными с выводами первой диагонали.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства, вьпьолненная согласно данному изобретению.

Устройство состоит из фоторезистивного множительного моста 1, содержащего фоторезистиры 2, резисторы 3, источник 4 входных сигналов в первой диагонали и выходы 5 устройства, в другой диагонали; дв ф 45 управляющих диодно-.резистивных мостов 6 и 7, содержаших каждый по два излучающих диода 8 и 9, резисторы 10 и 11 источники напряжения смешения 12 и 13 в первой диагонали и двух фотоэлектрических ком50 пенсациэнных преобразователей 14 и 15, содержащих дифф".ренциальные усилители-фоpмирователи 16 и 17, фоторезистивные мосты с фотарезисторами 18 и 19, резисторами 20 и 21 я источннкамн 22. 23 входных сигналов, в первых диагоналях, разбалансированные резистивные мосты с резисторами 24, 25, 26, 27, источники 28, 29 входных сигналов, ограничительные ре- о зчсторы 30, 31.

Фоторезисторы 2 множительного моста

1, а также фоторезисторы 18, 19 фотоэлектрических компенсационных преобразователей 14, 1 5 оптически связаны с соответствующими излучающими диодами 8, 9, включенными соответственно в смежные пле чи управляющих диодно-резистивных мостэи

6, 7.

Работает устройство следующим образом. В исходном состоянии фоторезистивные мосты фотоэлект"ических компенсационных преобразователей 14 и 15 сбалансированы, а резистивные,мосты на резисторах

24, 25 и 26, 27 разбалансированы. Пусть значения напряжений источников входных сигналов 22, 28, 23, 29, 4 будут Uq,О, Оз Яч Ugсоответственно. Тогцаврезультате действия контура обратной связи, состоящего из фотоэлектрического компенсационного преобразователяя 14 и управляющего ди одно-резистивног o мMо ст а 66, в излучающих диодах 8 установится такое приращение тока Ь(1, нызиваюшее изменение светового потока Ф, при KOTQpoM выполняется услэвие К10льк4""к2н2 ) (i) где К1 Д,, К вЂ” коэффициень, завиав, сяший от разбалансировки фотоэлектрическо го компенсационного преобразователя 14, - исходные значения фоторезисторов

1,8, a h%g - их изменения в результате измене-, ния светового потока.к@зависит от изменения потоков света Ь<Рq излучаемых диодами 8 фк1=f(b4} Но ЬФ, всвою очередь, зависит от приращения тока Ь через излучающие диоды 8. Поэтому можно записать = 1 (>< ) (2)

Учитывая условие (2) уравнение (Т) за пишется в виде

К,О,Е,(ьь,} =KgUq ц) Аналогично, в результате действия контура обратной связи, состоящего из фото электрическогп компенсационного преобразователя 15 н управляющего диодно-резистивного моста 7 в излучаюших диодах 9 установится такое приращение тока ht, ко. торое вызовет изменение светового потока

В Фg, . При этом вьщолнится условие

g> Q> hR>- KqU< (4) где К>, R - значения сопротивлений фоторезисторов 19 в исходном состоянии, К вЂ” коэффициент, зависящий от разбалансировки резистивного моста фотоэлектрического компенсационного преобразователя 15, Ь% »разбалансировка фоторезистивного моста на фоторезисторах 19 и резисторах 21 в результате приращения тока Ьь через излучающие диоды 9. Но

Ь R> - Гх (a 3х} (5}

С учетом (5) уравнение (4) запишется в виде

k> U Ð,(nI ) = ê„Ö„

В результате прирашения токов, протекаюшнх через излучаюшие диоды 8 и 9 под действием суммарного изменения световых потоков сопротивления фотэрезисторов 2 множительного моста в исходном состоянии равно изменится на величину

IQ ф ? + 4 | и напряжение, снимаемое с выходов устройства 5 запишется в виде:

Ув.,„= Us@(hri+hrд, (7) где К -, 1 -значения сопротивлений резисторов 3.

?5

Причем . < (ф (+< 1)

Д1 =A

ek = бо пкФ. аС е СОы1 В)

Подставляя (8) и (7) йолучим:

" ?„."QS t F (ai.?)+ 2.РЪ (Д) (9)

Решая (3) и (6) относительно Ф ?. и Fy н подставляя в (9) полученные значения

F . н Р будем иметь:

25 выберем К и К, такими, чтобы выполнялнсь условия и ? К„=К, (<0)

30 тогда (10) перепишется в виде:

??,„,„-к??, ф ф) ца

U1 Us

Как видно из (11) устройство реализует операцию умножения одного из входных йапряженнй на сумму двух частных входных напряжений, Прн этом в устройстве устраняются погрешности, обусловленные не линейной зависимостью пары д??Од-фоторезистор, что повышает точность выполнения операций..

Устройство повышает точность выполнения операций, что расширяет диапазон применения таких устройств н повышает техннкб-экономическую, эффективность.

Формула изoбретения

1. Оптоэлектронное вь?числительное устройство, содержашее фоторезистивный мно- 5 жительный мост, одна диагональ которого соединена с источником входного сигнала, а другая - с выходом устройства, фоторезисторы мнэжительнэгэ моста оптически связанны с сэответствующими излучаюшими диодами, включенными согласно в смежные плечи управлявшего диэдно-резистивнэго моста, первая диагональ котэрогэ соединена с источником напряжения, о т л и ч а юш е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены дополнительный управляюший диоднэ-резистивни?1 мост, первая диагональ которэго соединена с дополнительным источником напряжения смешения, а его излучаюшие диоды оптически связаны с соответствуюшими фоторезисторами множительного моста и два фотоэлектрических компенсационных преобразователя, два электрических входа каждого из которых являются входами устройства, два оптических входа - связаны с излучаюшими диодами сооТветствуюшего управляющего диэднэ-резистивнэгo МосТВ, а первый и второй электрические выходы каждого фотоэлектрического компенсац?? энного преобразователя подключены к второй диагонали соответствуюшего управляюшего диодно-резистивного моста.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а юш е е с я тем, что в;нем фотоэлектрический компенсационный преобразователь содержит дифференциальный усилитель - формирователь у фоторезистивный мОст ° и рези» стивный мост, первые! диагонали которых одними вывэдамя связаны с соответствуюшими входами дифференциального усилителяформирователя, выход которого через ограничительный резистор. Соединен с первым электрическим выходом преобразователя, а другие выводы первых диагоналей соединены с вторым выходом преобразователя, вторые диагонали фоторезистивного и резистивнэгэ мостов связаны с электрическими входами преобразователя, а оптические входы преобразователя связаны с фэторезисторами, включенными в смежные плечи фоторезистивного моста и соединенными с выводами первой диагонали.

Источники информации, принятые во вйнмание нри экспертизе:

1. Патент США Jk 3494595, кл. 235-184, 1969.

2. Схемы автоматики с фоточувствительными и излучаюш??м?? полупроводниковыми приборами, М., Знерг??я", 1972. Б-чка автоматики, вып. 474, с. 58-61.

Составитель Ю. Козлов

Редактор Трусов Техред Н абурка Корректор H. Ядемирская

Заказ 1 144/48 Тираж 826 Подпнсное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений н открытий

l13035, Москва, Ж-Э8, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4