Оптоэлектронный сумматор по модулю два

 

Союз Советскик

Социалнстическмк

Республик

i881742

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 10.01.80 (21) 2868З84/18.24 с присоединением заявки РЙ (23) Приоритет (51)М. Кл.

G 06 F 7/56

3Ьаударстиииый комитет

СССР ио делам иэаоретеиий и открытий

Опубликовано 15.11.81. Бюллетень Юе 42 (53) УДК 681325. .56 (088.8) Дата опубликования описания 15.11.81 (72) Авторы изобретения

P. Ф. Иванов и Е.И.Мазур > (7l ) Заявитель

Кубанский государственный университет (54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ СУММАТОР ПО МОДУЛЮ ДВА

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано в автоматике и вычислителыюй технике.

Известны оптические сумматоры по модулю два, содержащие источник постоянного напряжения, один вывод которого соединен с последовательно включенными фотоприемником и источником света, которые оптически связаны с оптическими входами и оптическим выходом сумматора, а другой вывод источника постоянного напряжения соединен с полупро10 водниковым двухполюсным переключателем (1).

Наиболее близким к изобретению является оптоэлектронный сумматор по модулю два, содержащий источник постоянного напряжения, один вывод которого соединен с последовательно включенными фотоприемником и источником света, которые оптически связаны соответственно с оптическими входами и оптическим выходом сумматора. другой вывод источ- О ника постоянного напряжения соединен с полупроводниковым двухполюскым переключателем, выполненным в виде туннельного диска, включенным последовательно с источником света и фотоприемником (2) .

Однако суммарное значение внутренних сопротивлений источника питания, источника излучения и фотоприемника имеет значительную величину, малость этой величины практически не может быть реализована, что снижает надежность работы сумматора по модулю два и его динамический диапазон работы.

Из-за того, что в известной схеме используется туннельный диод из германия, характеристика которого имеет небольшой раствор, то при воздействии на фотоприемник излучения, величина которого выше предусмотренного значения, рабочая точка смещается вверх на диффузионной ветви характеристики. Это приводит к увеличению тока туннельного диода и может привести к возбуждению источника света. Поэтому возможны ошибки для случая Х = У = 1. Такой же результат можно получить, если напряжение Е на зажимах источника питания окажется нестабилизироваиным и возрастет.

881742

1О

Туннельные диоды из арсенида галлия имеют раствор вольтамперной характеристики более широкий. Однако форма таких диодов изменяется при расположении рабочей точки на диффузионной ветви (свойство деградации).

Это приводит к произвольному изменению тока впадин и пикового тока, что также может служить причиной ошибок, Цель изобретения — расширение динамического диапазона работы и повышение надежности работы сумматора.

Поставленная цель достигается тем, что в оптоэлектронном сумматоре по модулю два, содержащем источник постоянного напряжения, первый полюс которого соединен с первым выводом фотоприемника, который оптически связан с оптическими входами суммато. ра и подключен вторым выводом через полупроводниковый двухполюсный переключатель к источнику света, электрический выход которого соединен с вторым полюсом источника постоянного напряжения, а оптический выход является выходом сумматора, полупроводниковый двухполюсный переключатель выполнен в виде двух полевых транзисторов, у которых истоки объединены, а сток одного полевого транзистора подключен к затвору другого, причем выводами полупроводникового двухполюсного переключателя являются стоки соответствующих полевых транзисторов.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема оптоэлектронного сумматора; на фиг. 2 — вольтамперная характеристика двухполюсного полупроводникового переключателя.

Сумматор по модулю два содержит фотоприемник 1, полевой транзистор 2 с затвором в виде электронно-дырочного пфехода и каналом р -типа, полевой. транзистор 3 с каналом -типа. Транзисторы 2 и 3 соединены между собой таким образом, что затвор первого из них подключен к стоку другого, а истоки гальванически объединены. Таким образом, транзисторы 2 и 3 образуют полупроводниковый двухполюсный переключатель 4, выводами которого служат стоки транзисторов 2 и 3. Сумматор содержит также источник 5 света и источник 6 постоянного напряжения Е. Входами устройства являются световоды 7 и 8, которые оптически связаны с фотоприемником 1. Выходом является световод 9, оптически связанный с источником света 5. Источником 5 света может служить светодиод. Фотоприемник 1, двухполюсный полупроводниковый переключатель 4, источник света 9 и источник постоянного напряжения 6 включены последовательно.

Сумматор работает следующим образом.

4

При увеличении разности потенциалов на выводах двухполюсника 4 через него протекает возрастающий ток 3 ввиду того, что при небольших напряжениях на затворах каналы транзисторов 2 и 3 проводят ток. Это соответственно восходящей ветви АС вольтамперной характеристики, как показано на фиг. 2. Дальнейшее увеличение разности потенциалов U приводит к увеличению падения напряжения на каждом из транзисторов 2 и

3, что ведет к увеличению смещения на их затворах и уменьшению тока 3 . Поэтому ток проходит через максимум (точка С), уменьшается до величины, соответствующей току транзисторов 2 и 3 в режиме отсечки.

Полученная зависимость является характеристикой 3. -типа (фиг. 2) . Поэтому система транзисторов 2 и 3 может служить полупроводниковым двухполюсным переключателем

Разность потенциалов U на переключателе 4 изменяется под действием фотоприемника 1, на который поступают обе переменные Х и

У в виде оптических сигналов. При этом информация кодируется следующим образом. наличию излучения соответствует логическая

"1", отсутствию излучения — логический "О™.

Параметры схемы подбираются так, чтобы при фоновой засветке (Х = У = 0),нагрузочная прямая, наклон которой зависит от величины сопротивления фотоприемника, заимела положение АЕ (фиг. 2). Этому положению прямой соответствует рабочая точка А с координатами g „, U . Ток З„является недостаточным для возбуждения источника 5 света, поэтому на выходе 9 сумматора сигнал имеет нулевое значение.

В случаях Х = 1, У = О, У = 1, т.е. когда сигнал поступает на один вход 7 или 8, в результате сопротивление фотоприемника понижается, что соответствует положению нагрузочной прямой. В этом случае рабочая точка В имеет координаты 10, V . Поэтому на выходе 9 сумматора ситнал имеет значение "1". Величина тока 1 достаточна для возбуждения источника света 5. Если сигналы поступают на оба входа 7 и 8, т.е. в случае Х = У = 1, сопротивление фотоприемника 1 уменьшается дополнительно. Нагруэочная прямая определяет рабочую точку Д с координатами Л„, U . Toic .1 не врзбуждает источник света, выходной сигнал имеет значение "О".

Таким образом, выполняется операция

"Сложение по модулю два".

Разработанный сумматор не повторяет недостатков известных подобных сумматоров.

Значения пикового тока и минимального тока (ординаты точек С и Д соответственно на фиг. 2) стабильны. Кроме того, характе881742

ФИГ. 1!

ВНИИПИ Заказ 9972/73

Тираж 748 Подписное

ЦЕ

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4

5 ристика ) -типа не имеет впадин. Поэтому увеличение абсциссы точки Л ие привбдит к изменению ее ординаты. Из этого следует, что ни воздействие на фотоприемник излучения, величина которого выше расчетной, ни нарушение стабилизации напряжения Е не приводят к изменению тока Э, следовательно, не оказывают влияния на источник 5 света. Эти обстоятельства улучшают надежность устройства в целом.

Формула изобретения

Оптоэлектронный сумматор по модулю два, содержащий источник постоянного напряжения, первый полюс которого соединен с первым выводом фотоприемника, который оптически связан с оптическими входами сумматора и подключен вторым выводом через полупроводниковый двухполюсный переключатель ко вхо6 ду источника света, электрический выход которого соединен со вторым полюсом источника постоянного напряжения, а оптический выход является выходом сумматора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона работы и повышения надежности сумматора, в нем полупроводниковый двухполюсный переключатель выполнен в виде двух полевых транзис10 торов, у которых истоки объединены, а сток одного полевого транзистора подключен к затвору другого, причем выводами полупроводникового двухполюсного переключателя являются стоки соответствующих полевых

15 транзисторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР У 463969, кл. G 06 F 9/00, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР Р 535572, кл. G 08 F 7/56, 1974 (прототип).