Электронно-оптическая ячейка сумматора

 

(71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОННО- ОПТИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА СУММАТОРА

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в оптических и электрон но-оптических суммирующих вычислителЬных устройствах.

Известны .оптические и электронно5 оптические сумматоры, выполненные в виде однотипных ячеек.

Один из известных сумматоров содержит электролюминесцентную ячейку, со

10 единенную с источником питания. через два параллельно включенных фотопроводника, каждый из которых оптически связан с соответствующим источником све. тового сигнала, Особенностью сумматора

35 является то, что в него введен четырехслойный диод-динистор, включенный параллельно электролюминесцентной ячейке (1), Однако, совокупность указанных ячеек не может производить сложения многоразрядных чисел.

Известен также оптико-электронный сумматор с устройством для линейной

2 развертки светового луча, на которое . подается переменное напряжение от управляемого светом источника, и пОд которым размещены три фотоприемника.

Сумматор имеет три входа, на которые подается в различных комбинациях три световых потока. Световые йотоки вызываю перемещение луча, проходящего через устройство для линейной развертки, в одно из трех"положений относительно фотоприемников. Два из трех фотоприемников соединены параллельно между соФ бой, третий - последовательно относительно первых двух, причем он частично перекрывается одним из остальных фотоприемников. Такое соединение фотоприемников обеспечивает при подаче световых потоков на АФН пленку (слой полупроводника с высокой фотоэдс) получение сигнала суммы и сигнала переноса в следующий разряд ) 2 J.

Однако при этом сигналы вырабатываются в электрической форме, что не позволяет использовать сумматор совмест3 6918 но с другими подобными же сумматорами для сложения MHQT оразрядных чисел.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является электронно-оптическая ячейка сумматора, содержащая анализаторы, модуляторы света, фокусирующий элемент и соединенные первыми выводами три фотоэлемента, связанные с соответствующими оптическими входами ячейки, Входы первого модулятора света связаны с соответствующими четырьмя опорнымисветовыми пучками с одинаковым направлением линейной поляризации. Первый выход первого модулятора связан через последователь- Б но установленные второй модулятор света и первый анализатор с суммирующим выходом ячейки. Второй выход первого модулятора света через последовательно установленные третий модулятор света, 20 первый анализатор, четвертый модулятор света и второй анализатор связан с входом фокусирующего элемента. Третий выход первого модулятора света связан через последовательно установленные третий анализатор, третий модулятор света и первый анализатор с входом фокусирующего элемента, а четвертый выход первого модулятора света — через последовательно установленные третий анализатор, пятый модулятор света и первый анализатор - с входом фокусирующего элемента, выход которого является выходом сигнала переноса ячейки (3f.

Однако, в таком устройстве. сложение многоразрядных чисел ограничено и применение источников питания усложняет конструкцию ячейки.

Цель изобретения — расширение области применения за счет сложения мно40 горазрядных чисел и упрощение ячейки.

Это достигается тем, что в электрон/ но-оптической ячейке фотоэлементы выполнены в виде солнечных фотобатарей, которые вторыми выводами соединены с уп$$ равляющими входами всех модуляторов света, кроме первого, включенного между первым и вторым выводами одной из солнечных фотобатарей, причем в ячейке

50 модуляторы света выполнены в виде электрооптических вращателей плоскости поляризации.

На фиг. 1 приведена электрическая схема ячейки, а на фиг, 2 - оптическая

55 схема ячейки.

Ячейка сумматора содержит пять модуляторов света, выполненных в виде электрооптических врашателей плоскости поля89 4 ризации свет:.i 15, два из которых — 4 и 5 - соединены параллельно, три анализатора 6-8 и три солнечных фотобатареи

9 — l l. Для получения на выходах ячейки сигналов суммы и переноса используются четыре опорных световых луча 12 — 15 с одинаковым направлением линейной поляризации, падающие на электрооптический вращатель 1. Выход 16 каждой ячейки можно соединять без дополнительного устройства со входом следующей ячейки, поэтому с помощью ячеек можно суммировать многоразрядные числа. Упрощение схемы цостигается использованием трех солнечных фотобатарей 9, l О, 11 соединенных по схеме "звезда". При этом в общую точку соединяются одноименные выводы фотобатарей, а другие выводы соединены с вершинами треугольника, образованного электрическим соединением четырех электрооптических вращателей плоскости поляризации света 2 — 5. Два из них 4 и 5 соединены параллельно между собой, а электрооптический вращатель плоскости поляризации света 1 соединен параллельно с одной из солнечных фотобатарей 11.

Входные сигналы Х1, Х, Х в виде световых потоков одинаковой интенсивности подаются на солнечные фотобатареи 9 - 11 соответственно. Возникающая при падении световых потоков на солнечные фотобатареи ЭДС позволяет регулировать разность потенциалов на каждом из пяти включенных в цепь электрооптических вращателей. При фиксированном наборе световых потоков Х, Х, Х вращатели могут находиться в двух различных состояниях в зависимости от их расположения в ячейке. Состояние вращателя характеризуется ипиотсутствием напряжения на нем,или определенной разностью потенциалов, зависящей от интенсивности любого из световых потоков Х4, Х„, Х и во всех случаях равной одному и тому же значению ЭДС одной солнечной фотобатареи.

Ячейка работает следующим образом.

Если на солнечные фотобатареи 9-11 не подаутся ни один из световых пото» ков Х, Х2, X >, на всех электрооптических вращателях 1 — 5 разность потенциалов равна нулю. Электрооптические вращатели 1 — 3 пропускают поляризованный свет, не изменяя направления его поляризации. Анализаторы 6 и 8 не пропускают егo. На выходах свет отсутствует, что означает равенство нулю

6 изобретения

89

Фор мула

1. Электронно-оптическая ячейка сумматора, содержащая анализаторы, модуляторы света, фокусирующий элемент и соединенные первыми выводами три фотоэлемента, связанные с соответствующими оптическими входами ячейки, причем входы первого модулятора света связаны с соответствующим источником опорных световых пучков с одинаковым направлением линейной поляризации, первый выход первого модулятора связан через последовательно установленные второй модулятор света и первый анализатор с суммирующим выходом ячейки, второй выход первого модулятора света через т: последовательно установленные третий модулятор света, первый анализатор, четвертый модулятор света и второй анализатор связан с входом фокусирующего элемента, третий выход первого модулятора света связан через последовательно установленные третий анализатор, третий модулятор света и первый анали затор с входом фокусирующего элемента, а четвертый выход первого модулятора света через последовательно установлен ные третий анализатор, пятый модулятор света и первый анализатор связан с вхо дом фокусирующего элемента, выход которого является выходом сигнала пере-. носа ячейки, отличающаяся тем, что с целью расширения области применения за счет сложения многоразрядных чисел и упрощения ячейки, в ней фотоэлементы выполнены в виде солнечных фотобатарей, которые вторыми выводамй соединены с управляющими входами . всех модуляторов света, кроме первого, включенного между первым и вторым выводами одной из солнечных фотобатарей.

2. Электронно- оптическая ячейка по и. 1, отличающаяся тем, что в ней модуляторы света выполнены в виде электрооптических вращателей плбскости поляризации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР ,% 437106, кл. G 06 G 9/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

Мо 359651, кл. G 067 7/56, 9.02 7 3/00, 1970.

3. Заявка No 2111963/18-24, кл. G 06 С 9/00, 1 975, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства

5 о918 сигналов суммы и переноса в педующий разряд. Если же, например, сигнал Х . подается на вход, а остальные сигналы отсутствуют, то на электрооптических вращателях 2, 4, 5 возникает определенная разность потенциалов, в то время как на вращателях 1 и 3 разность потенциалов равна нулю. Луч света 12 проходит через вращатель 1 без изменения направления поляризации и поступает на вращатель 2, к которому приложена разность потенциалов. Вращатель

2 изменяет направление поляризации луо ча 12 на 90 вокруг направления распространения луча. Анализатор 6 пропускает луч, Следовательно на выходе ячейки 16 появится сигнал суммы, соответствующий единице. Луч света 13, пройдя через вращатели 1 и 3, не изменяет направления поляризации, а потому не пройго дет через анализатор 6. Лучи 14 и 15 после прохождения вращателя 1 без изменения направления поляризации задержатся анализатором 8. Таким образом, 25 значение сигнала переноса в следующий разряд на выходе равно нулю. Величина фото ЭДС, получаемая на зажимах каж дой солнечной фотобатареи 9 — ll, должна быть сравнимой с рабочим напряжезо нием на электродах электрооптических вра1

:щателейплоскостиполяризациисвета 1-5.

Если рабочее напряжение имеет большую величину (порядка нескольких сотен вольт), то фотобатарея должна содержать большое число солнечных элементов. Од35 како, в виду того, что токи, потребляемые вращателями плоскости поляризации незначительны и размеры фотоэлементов могут быть минимальными, солнечная фотобатарея будет занимать небольшой объем. Если быстродействие сумматора в определенной технической задаче не имеет особого значения, то в качестве солнечных фотобатарей могут быть использованы фотогальванические элементы с АФН - эффектом. Проблема солнечных фотобатарей значительно упрощается, если в качестве вращателя использовать жидкокристаллические ячейки, рабочие напряжения которых лежат в пределах

2-10 В. Для сложения многоразрядных чисел применяется количество ячеек равное числу разрядов слагаемых.

Это количество физически ничем не ограничено, так как сигнал переноса формируется в каждой ячейке самостоятельно ир параллельного потока излу ения общего для всех ячеек.

691889

Составитель Ю, Козлов

Редактор А. Виноградов Техред 3. Фанта Корректор Н. Задерновская

Заказ 6219/41 Тираж 780 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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