Оптоэлектронный модуль

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<«j947973

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 2811,80 (>1) 3008735/18-21 с присоединением заявки No— (23) Приоритет—

Опубликовано 300782 Бюллетень Мо 28

Дата опубликования описания 3007,8? (щ м.нп.

H 03 К 23/12

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (ЗЗ) УДК 621. 374 (088.8) (72) Авторы изобретения

И.В.Кузьмин, В.П.Кожемяко, Л.И.Тимченко, Ву/Ъяуфьюнг, В.А.Подорожнюк и В.С.Стратиенко „: (71) Заявитель

Винницкий политехнический институт / (54 ) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ МОДУЛЬ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствах автоматики, в том числе в цифровых вычислительных машинах.

Известно пересчетное устройство, содержащее транзисторы, резисторы, конденсаторы, диоды, источники света 11.

Недостатком устройства является сложность реализации из-за неоднородной элементной базы.

Известен также оптоэлектронный модуль, содержащий регенеративные оптроны на транзисторах, фотоприемниках и источнике света Г27.

Однако известное устройство характеризуется недостаточно высоким быстродействием и повышенными требованиями к параметрам импульсов входного генератора.

Цель изобретения — повышение быстродействия и снижение требований к параметрам импульсов входного генератора.

Поставленная цель достигается тем, что в оптоэлектронный модуль, содержащий в каждом разряде регене:ративный оптрон, который включен. между первой шиной-питания и общей шиной, и состоящий из источника све» та, усилителя, первого фотоприемника, который включен между входом усилителя и первой шиной питания и оптически связан с источником света, второго и третьего фотоприемников, общие выводы которых подключены к входу усилителя, а другие выводы соответственно к первой и второй электрическим входным шинам, причем второй фотоприемник связан с источником света предыдущего разряда, а третий фотоприемник — с источником света последующего разряда, введены вторая шина питания, третья электрическая входная шина, дополнительный источник света, оптоэлектронный ключ, первый и второй переключатели и дополнительный регенеративный .оптрон, в коллекторную цепь транзистора усилителя которого включен источник света, база транзистора усилителя через первый фотоприемник подключена к первой шине питания, через третий фотоприемник — к второй шине питания, через второй фотоприемник; который связан с дополнительным источником све» та - третьей электрической входной шине, которая подключена к подвиж947973 второй шине 13 питания, куда подключен и нагрузочный резистор 18 оптоэлектронного ключа 15, и к общей шине, коллектор транзистора 17 оптоэлектронного ключа 15 подключен к другому выводу нагрузочного резистора 18 и к подвижному контакту 19 второго переключателя 20, первый неподвижный контакт 21 которого подключается к первому неподвижному контакту 11 первого переключателя 10, а второй неподвижный контакт

22 - к второму неподвижному контакту 12 переключателя 10, дополнительный источник света 23 связан с вторым фотоприемником 5 дополнительного регенеративного оптрона 7, первая и вторая электрические входные шины обозначены 24 и 25, а общая шина—

26.

Устройство работает следующим образом.

Для готовности оптоэлектронного модуля к записи информации на шины

1 и 13 подается напряжение питания.

В режиме "Суммирование" первый переключатель 10 переводится в правое положение, при этом замыкаются контакты 9 и 11; а второй переключатель 20 переводится в левое положение, при этом замыкаются контакты

19 и 22, на электрическую входную шину 8 подаются импульсы положительной полярности. При подаче светового потока на второй фотоприемник 5 (i-1)-го разряда и импульса положительной полярности на электрическую входную шину 8 в возбужденное состояние переходит (i-1)-й разряд и дополнительный регенеративный оптрон 7, срабатывает оптоэлектронный ключ 15, с электрического выхода которого снимается "низкий" уровень отрицательного потенциала. Причем, если длительность паузы между импульсами такова, что дополнительный регенеративный оптрон 7 не успел обнулиться, то при записи следующей единицы информации с электрического выхода оптоэлектронного ключа 15 также снимается "низкий" уровень отрицательного потенциала. При подаче очередных импульсов последовательно срабатывает i-й, (i<1)-й и т.д. разряды, гри этом ,обнуление (i-1)-го, i-ro и т.п. Разрядов не происходит, так как .при записи информации в модуль с электрического выхода оптоэлектронного ключа 15 снимается также "низкий" уровень отрицательного потенциала.

После завершения записи информации в модуль, дополнительный регенеративный оптрон 7 обнуляется, перек лючается оптоэлектронный ключ 15 и с его электрического выхода снимается "высокий" уровень отрицательного потенциала, при этом обнуление ному контакту первого переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен с первой электрической входной шиной и с первым неподвижным контактом второго переключателя, а второй неподвижный контакт — с второй электрической входной шиной и с вторым неподвижным контактом второго переключателя, источник света дополнительного регенеративного оптрона оптически свя- 10 зан с его третьим фотоприемником и с фотоприемником оптоэлектронного ключа, первые выводы нагрузочного резистора транзистора и фотоприемника которого подключены к второй ши-15 не питания, второй вывод фотоприемника оптоэлектронного ключа подклкчен через резистор к общей шине и непосредственно к базе транзистора оптоэлектронного ключа, эмиттер которого подключен к общей шине, а коллектор — к второму выводу нагрузочного резистора и к подвижному контакту второго переключателя, а дополнительный<источник света подключен между первой шиной питания и общей шиной.

На чертеже представлена структурная схема оптоэлектронного модуля.

Каждый разряд оптоэлектронного модуля содержит подключенный к первой шине 1 питания регенеративный оптрон, состоящий из источника 2 света, первого фотоприемника 3, транзистора 4 усилителя, второго фотоприемника 5, третьего фотоприемника З5

6, объединенные выводы этих фотоприемников подключены к базе транзистора 4 каждого регенеративного оптрона, второй фотоприемник 5 оптически связан с источником 2 света преды- 40 дущего разряда, третий фотоприемник

6 — с источником 2 света последующего разряда, причем в коллекторную цепь транзистора. 4 дополнительного регенеративного оптрона 7 включен источник 2 света, а база его транзистора 4 подключена через первый фотоприемник 3 к шине 1 питания; через второй фотоприемник 5 — к третьей электрической входной шине 8, которая подключена к подвижному контакту 9 первого переключателя 10, имеющего первый неподвижный контакт 11 и второй неподвижный контакт 12; через третий фотоприемник б база транзистора 4 дополнительного регенеративноФо.оптрона 7 соединена с второй шиной 13 питания, источник 2 света дополнительного регенеративного оптрона 7 оптически связан с его третьим фотоприемником б и с фотопри- 6О емником 14 оптоэлектронного ключа

15, причем объединенные выводы его фотоприемника 14 и резистора 16 подключены к базе транзистора 17, авторые выводы соответственно - к 65 всех разрядов модуля, кроме гослед947973 него, в котором была записана единица информации, так как отсутствует световой поток на его третий фотоприемник б этого разряда с оптического выхода последующего за ним разряда. 5

В режиме "Вычитание" первый переключатель 10 переводится в левое положение, при этом замыкаются контакты 9 и 12; а второй перекличатель

20 переводится в правое положение, 10 при этом замыкаится контакты 19 и

21, на электрическуи входную шину 8 подаются импульсы положительной нолярностиаа Если (i+1)-й разряд модуля находится в возбужденном состоянии, то при подаче электрических импульсов последовательно возбуждаются 1-й, (i-1)-й и т.д. разряды. После завершения записи информации происходит обнуление всех разрядов модуля, аналогично режиму "Сум .ирование", кроме последнего разряда, в котором была записана единице информации.

Таким образом, при записи информации в модуль он работает в единично-нормальном коде, а при завершении записи информации преобразуется в соответствующий единично-позиционный код.

1 ЗО

Если длительность входных импульсов с„, а длительность паузы ч п то модуль функционирует в указанном режиме, если длительность паузы между импульсами меньше времени обну- З5 ления дополнительнсго регенеративного оптрона, т.@» „ (7 8„ +.r,где — длительность паузы между ими пульсами, Собн А.Р о стремя обнуления дополнйтельного регенеративного оптрона. В известном модуле длительность паузы между импульсами должна быть максимальной, так как в противном случае из-за разброса времен обнуления регенеративных оптронов при записи единицы информации в

i-й разряд возможно не обнуление (! — 1)-го разряда и в оптоэлектронном модуле может оказаться несколько возбужденных регенеративных оптронов. 50

Если предположить, что оптоэлектронный модуль состоит из и регенеративных оптронов, то время, идущее

i Ha запись информации в единично-пози-55 ционном коде в и регенеративных оптронов, составит

4- "и "п n+ "обн. м с.а "п.о.к, "обн. àõ.

60 где и - длительность входных импульсов с - время переключения оптоэлектройного клича; С„8„ „д„ вЂ” максимальное время обнулейия регенеративного оптрона.

В известном модуле время, идущее на запись информации в п регенеративных оптронов, составит (и+ "обн.так)

Считая, что то выигрыш по быстродействию при загиси информации в и разрядов модуля по сравнению с известным составит ь ь . раза. Если оптоэлектронный

Ц L рэли

"и модуль, например состоит из десяти регенеративных оптронов, то выигрыш по быстродействию при записи информации в 10 разрядов модуля г:о сравнению с известным составит

> v40 раза.

ЯХ)0+ 5 „Ъ i05g * p g то оптоэлектронный модуль функционирует в единично-позиционном коде, причем коммутация pe> имов "Суммирование" и "Вычитание" происходит аналогичным способом. В режиме "Суммирование" при подаче светового потока на второй фотоприемник 5 (141)-го разряда, если

i-й разряд находился в возбужденFioH cc ñòoÿíèè, и очередного импульса положительной полярности на электрическую входную шину 8 в возбужденное состояние переходит (1 1)-й разряд и дополнительный регенеративный огтрон 7, причем в паузе между импульсами дополнительный регенеративный оптрон 7 обнуляется, так и 7 "«>бн. *.Р.о, переключая опто электронный ключ 15, с электрического выхода которого снимается "высокий" уровень отрицательного потенциала, и создаются условия для обнуления i-го разряда.

В режиме "Вычитание", если (1+1)-й разряд модуля находился в возбужденном состоянии, то при подаче очередного импульса возбуждается i-й разряд и дополнительный регенеративный оптрон 7, причем в паузе между импульсгми дополнительный регенеративный оптрон 7 обнуляется, так как Р

i пЪ 0цн,, p i переключая оптоэлектронный ключ 15, с электрического выхода которого снимается "высокий" уровень отрицательного потенциала, и создаются условия для обнуления (i+1)-ro разряда.

Если ; п ††О, то на электрическуи входную шину 8 подается потенцигл положительной полярности, при этом коммутация режимов "Суммирование" и Вычитание" производится гналогичным образом.

В режиме "Суммирование" с электрического выхода оптоэлектронного

947973

8 ключа 15 снимается "низкий" уровень отрицательного потенциала. Если.потенциал положительной полярности по- . дается на электрическув входную ши-. ну 8 в течение времени n-C, где и количество регенеративных оптронов, 5 а 7 — время срабатывания регенеративного огтрона, то в возбужденное состояние переходят и регенеративных огтронов. Конец .записи информации в модуль соответствует тому, 10 что дополнительный регенеративный оптрон 7 обнуляется, оптоэлектронный ключ 15 гереключается и с его электрического выхода снимается "высокий". уровень отрицательного потен- 5 циала. Следовательно, создаются все усилия для обнуления всех регенеративных огтронов модуля, кроме последнего, в котором была записана единица информации. Предположим, что (t+1)-й разряд модуля находится в возбужденном состоянии. Тогда в режиме "Вычитание" последовательно возбуждаются 1-й, (-1) -й разряды . и т.д. Конец записи информации в модуль соответствует тому, что все регенеративные оптроны модуля обнуляются, кроме последнего.

Повышение быстродействия предлагаемого оптоэлектронного модуля связано с тем, что длительность паузы между входными имгульсеми может варьироваться в пределах 0(„(8„,ро„ так как при =-аписи единицы информации в i-й разряд модуля не происходит обнуление (4 -1) -го разряда, а обнуление всех разрядов модуля, кроме последнего, в котором была записана единица информации, осуществляется при фиксации информации и, следовательно, длительность пау- 40 зы между входными импульсами не следует выбирать максимальной.

Оптоэлектронный модуль может применяться в устройствах автоматики 45 и вычислительной техники в качестве последовательных сумматоров, ревер.сивных счетчиков и сдвиговых регистров, а также преобразователей временного интервала в код. 50

Формула изобретения

Оптоэлектронный модуль, содержащий в кажпом разряде регенеративный оптрон, который вклвчен между первой шиной питания и общей шиной, и состоящий из источника свете, усилителя, первого фотоприемника, который включен между входом усилителя и первой шиной питания и оптически связан с источником света, второго и третьего фотоприемников, общие выводы которых подключены к входу усилителя, а другие выводы соответственно к первой и второй электрическим входным шинам, гричем второй фотоприемник связан с источником света предыдущего разряда, а, третий фотоприемник — с источйиком света последующего разряда, о т л ич а в шийся тем, что, с цельк повышения быстродействия и снижения тре-", бований.к параметрам импульсов входного генератора, в него введены вторая шине питания, третья электрическая входная шина, дополнительный источник света, огтоэлектронный клич, первый и второй переключатели и дополнительный регенеративный оптрон, в коллекторнув цегь транзистора усилителя которого вклвчен источник света, база транзистора усилителя через первый фотоприемник подключена к первой шине питания, через третий фотоприемник — к второй шине питания, через второй фотоприемник, который связан с дополнительным источником света, — к третьей электрической входной шине, которая подключена к подвижному контакту первого переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен с первой электрической входной южной и с первым неподвижным контактом второго переключателя, а второй неподвижный контакт — с второй электрической входной шиной и с вторым неподвижным контактом второго переключателя,. источник света дополнительного регенеративного оптрона оптически связан с его третьим фотоприемником и с фотоприемником оптоэлектронного ключа, первые выводы нагрузочного резистора транзистора и фотогриемника подклкчены к .второй шине питания, второй вывод фотоприемника оптоэлектронного ключа подключен через резистор к.общей шине и непосредственно к базе транзистора оптоэлектронного ключа, эмиттер которого подклвчей к общей шине, а коллектор — к второму выводу нагрузочного резистора и к.. подвижному контакту второго переключателя, а доголнительный источник света подключен между первой шиной питания и .общей шиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии Р 49-39860, кл. Н 03 К 23/14, 1974.

?. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2739229/18-21, кл. H 03 К 23/12, 21.10.79.

947973

Составитель М.Цимбалов

Техред Л. Пекарь Корректор A.дзятко

Редактор В.Петргш

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

Заказ 5668/78 Тирах 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета. СССР по делам изобретений и открытий

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