Оптоэлектронный модуль

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К А8ТОРС КОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< i961356 (61 ) Допол н и тел ьное к а вт. с вид-ву (22)»« «o 12. 05. 80 (21) 2920543/18-21 (5I jM. Кл.

Н 03 К 23/12 с прнсоеаинением заявки,%—

5кудвретвапвВ квинтет

СССР йю авлвм кзююретвккк и юткрыткЯ (23) ПриоритетОпубликовано 23. 09. 82. Бюллетень М 35 (53) УДК 621.374. (088 .8) Дата опубликования описания 23.09.82 (72) Авторы изобретения

А.П. Стахов, В.П. Кожемяко, By Хыу Ф и Е. А. Ходяков нг, . Тимченко ъ "-.r„r> 7!;t „, r „, /:.: (l

1f

Винницкий политехнический инс/гитут,,";;,:, (71) Заявитель (54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ МОДУЛЬ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах дискретной автоматики и вычислительной техники.

Известно оптоэлектронное устройство, содержащее бистабильные элементы на фототранзисторах, светоэлементах и резисторах (1 1.

Недостатком этого устройства является неоднородность элементной базы. о

Известен также оптоэлектронный модуль, содержащий в каждом разряде регенеративный оптрон, состоящий из источника света, усилителя, трех фотоприемников, в котором оптический вход 15 одного фотоприемника связан с оптическим выходом предыдущего разряда, а оптический вход второго фотоприемника — с оптическим выходом последующего разряда (2 ).

Недостатком известного модуля являются ограниченные функциональные возможности, так как модуль не может ра2 ботать в единичнонормальном коде и выдавать информацию в обратном коде.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, Поставленная цель достигается тем, что в оптоэлектронный модуль, содержащий в каждом разряде регенеративный оптрон, состоящий из первого усилителя, который подключен к первой шине питания, между выходом которого и второй виной питания включен первый источник света, выход которого подключен к оптическому выходу разряда, первого, второго и третьего фотоприемников, первые выводы которых подключены .к входу первого усилителя, второй вывод первого фотоприемника подключен к второй шине питания, а его первый оптический вход связан с оптичес-ким выходом первого источника света, второй вывод второго фотоприемника подключен к первому электрическому входу разряда, второй вывод третьего

3 96115 фотоприемника - к второму электрическому вхбду разряда, первые и вторые электрические входы всех разрядов подключены к первой и второй электрическим входным шинам, оптический вход второго фотоприемника связан с первым оптическим входом разряда, который связан с оптическим выходом предыдущего разряда, первый оптический вход третьего фотоприемника связан !» с вторым оптическим входом разряда, который связан с оптическим выходом последующего разряда, введены нулевой разряд на регенеративном оптроне и в каждый разряд четвертый и пя- !5 тый фотоприемники, разделительный диод и оптоэлектронные повторитель, первые выводы четвертого и пятого фотоприемников подключены соответственно к входам первого усилителя, второй © вывод четвертого фотоприемника - к третьему электрическому входу, который подключен к третьей электрической входной шине, второй вход пятого фотоприемника — к второму электрическому входу разряда, один вывод разделительного диода подключен к входу первого усилителя, а второй - к четвертому электрическому входу разряда,. который подключен к четвертой электрической входной шине в оптоэлектронном повторителе, содержащем вновь введенные второй усилитель и шестой фотоприемник, первый вывод которого подключен к входу второго усилителя,к выходу которого подключен первый вывод вто35 рого источника света, а вторые выводы шестого фотоприемника и второго источника света подсоединены к второй шине питания, причем оптический ао вход шестого фотоприемника связан с оптическим выходом своего разряда, а оптический выход оптоэлектронного повторителя, который связан с выходом второго источника света, соединен с первым оптическим входом пятого фо45 топриемника своего разряда, второй оптический вход третьего фотоприемника связан с третьим оптическим входом своего разряда, второй оптический вход пятого фотоприемника связан с четвертым оптическим входом своего разряда, оптический вход четвертого фотоприемника связан с пятым оптическим входом своего разряда, второйоптический вход каждого разряда свя- 55 зан с первой оптической шиной, вторая оптическая шина связана с вторым оптическим входом, который связан с

6 4 шестым оптическим входом нулевого разряда, который связан с вторым оптическим входом своего первого фотоприемника, оптический выход i-го разряда связан с четвертым и пятым оптическими входами 10-(i 1)-го разряда, оптический выход которого связан с четвертым и пятым оптическими входами

1-ro разряда, третий оптический вход

i-ro разряда связан с оптическим выходом (i+1)-го разряда, а четвертые электрические входы каждого разряда подключены к четвертой входной электрической шине.

На фиг. 1 представлена структурная схема оптоэлектронного модуля.; на фиг. 2 - функциональная схема i ãî разряда.

Оптоэлектронный модуль содержит нулевой разряд 1, первый разряд 2, девятый разряд 1О, причем первый оптический вход 11 данного разряда, оптически связан с оптическим выходом 12 предыдущего разряда, а второй оптический вход 13 данного разряда с оптическим выходом l2 последующего разряда. Третий оптический вход 14 каждого разряда связан с первой оптической шиной !5. Вторая оптическая шина 16 связана с дополнительным оптическим входом 17 нулевого разряда

1, первый 18, второй 19, третий 20, четвертый 21 и пятый 22 электрические входы разрядов соответственно объединены в первую 23, вторую 24, третью

25, четвертую 26 (общая цепь сброса) пятую 27 (шина питания) электрические шины, оптический выход 12 i-го разряда (например, пятого) связан с четвертым 28 и пятым 29 оптическими входами

10-(i 1)-го разряда (например, шестого) оптический выход 12 которого связан с четвертым 28 и пятым 29 оптическими входами i-го (например, пятого) разряда.

Функциональная схема i-ro разряда модуля (фиг; 2) содержит регенеративный оптрон, состоящий из источника

30 света, первого фотоприемника 31, усилителя 32, а также второго 33 и третьего 34 последовательно соединенных фотоприемников, объединенные выводы которых подключены к входу усилителя 32 регенеративного оптрона, а другие выводы - соответственно к первому 18 и второму 19 входам. Кроме того,"каждый разряд модуля содержит четвертый 35 и пятый 36 последовательно соединенные фотоприемники, 5 9611 объединенные выводы которых подключены к входу усилителя 32 регенеративного оптрона, а другие выводы - соответственно к третьему 20 и второму 19 электрическим входам. Оптический выS ход 12 каждого разряда связан с входом 37 фотоприемника 38 оптоэлектронного повторителя 39, объединенные выводы его фотоприемника 38 и источника 40 света подключены к пятому элек- 10 трическому входу 22, а вторые выводы - соответственно к входу усилителя 41 и его выходу. Оптический выход 42 оптоэлектронного повторителя

39 связан с шестым оптическим входом

43.пятого фотоприемника 36 данного разряда. Вход усилителя 32 каждого регенеративного оптрона через разделительный диод 44 соединен с четвертым электрическим входом 21, причем каждый разряд, кроме нулевого разряда 1, содержит второй фотоприемник

33 с первым оптическим входом 11. Все разряды модуля содержат третий фотоприемник 34 с вторым 13 и третьим 14 оптическими входами, четвертый фотоприемник 35 с пятым оптическим входом 29, пятый фотоприемник 36 с четвертым 28 и шестым 42 оптическими входами. Кроме того, первый фотоприемник

31 нулевого разряда снабжен дополнительным оптическим входом 17.

Оптоэлектронный модуль работает следующим образом.

При подаче положительного потенци-. ала на шину 27 и светового сигнала

35 на оптическую шину 16 срабатывает фотоприемник 31 нулевого разряда (фотоприемник 31 снабжен дополнительным оптическим входом 17). Транзистор уси 0 лителя 32 и-р-и типа открывается, через источник 30 света проходит ток, достаточный для его свечения и, так как он оптически связан с фотоприемником 31, срабатывает положительная об45 ратная связь и транзистор усилителя

32 поддерживается в открытом состоянии. Таким образом, нулевой разряд оказывается в возбужденном состоянии .

Оптоэлектронный модуль готов к записи информации.

При подаче на входную шину 24 отрицательного потенциала, на входную шину 23 — импульсов положительной полярности и на оптическую шину 15 светового сигнала оптоэлектронный мо- дуль работает в единичном позиционном десятичном коде в режиме суммирования. Так как нулевой разряд нахо56 6 дится в возбужденном состоянии, фотоприемник 33 первого разряда 2 оказывается засвеченным и при подаче первого входного импульса транзистор усилителя 32 оказывается открытым, и через источник 30 света проходит ток, достаточный для его свечения, срабатывает положительная оптическая связь между источником света 30 и фотоприемником 31 nepeoro разряда, т. е. срабатывает фотоприемник 31 и транзистор усилителя 32 поддерживается в открытом состоянии даже после прекращения действия входного импульса. Так как первый разряд 2 находится в воз" бужденном состоянии, фотоприемник 34 нулевого разряда оказывается полностью засвеченным (на его оптические входы 13 и 14 поступают световые сигналы) и после прекращения первого импульса, т. е. в паузе между импульсами, транзистор усилителя 32 нулевого разряда 1 закрывается, ток как сопротивление фотоприемника 34 падает настолько, что он шунтирует переход база — эмиттер транзистора усилителя

32 и, следовательно, происходит гаеение нулевого разряда. Таким образом, при подаче очередных импульсов аналогичным образом последовательно возбуждаются 1-й, (i+1)-й и т. д. разряды, а соответственно обнуляются (i.1)-й, i-й и т. д. разряды.

При подаче на входную шину 24 импульсов положительной полярности, на входную шину 23 - отрицательного потенциала на оптическую шину 15 - светового сигнала оптоэлектронный модуль работает в единичном позиционном коде в режиме вычитания. Предположим, что в возбужденном состоянии находится девятый разряд 10, тогда фотоприемник 34 восьмого разряда 9 оказывается полностью засвеченным (на его оптические входы 13 и I4 поступают световые сигналы). При подаче первого входного импульса базовый ток транзистора усилителя 32 восьмого разряда 9 повышается настолько, что он оказывается в открытом состоянии и через его источник 30 света проходит ток, достаточный для его свечения, а так как между источником 30 света и фотоприемником 31 имеется положитель" ная оптическая обратная связь, транзистор усилителя 32 поддерживается в открытом состоянии, даже после ïðåкращения действия входного импульса.

Так как восьмой разряд 9 находится в возбужденном состоянии, фотоприемник 34 девятого разряда 10 оказывается полностью засвеченным (на его оптические входы 13 и 14 поступают световые сигналы) и после прекращения подачи первого импульса, т. е. в паузе между импульсами транзистор усилителя 32 девятого разряда 10 закрывается, так как сопротивление фотоприемника 33 падает настолько, что >в он шунтирует переход база — эмиттер и, следовательно, происходит гашение девятого разряда 10. Таким образом, при подаче очередных импульсов ана логичным образом последовательно воз- 1 буждаются (i-1)-й, (i-2)-й и т. д. разряды, соответственно обнуляются

i é, (i 1)-й и т. д., разряды.

При подаче на входную шину 24 отрицательного потенциала, на входную шину 23 — импульсов положительной полярности (на оптическую шину 15 светового сигнала не подается) оптоэлектронный модуль работает в единичном нормальном десятичном коде в режиме суммирования. Предположим, что оптоэлектронный модуль готов к записи информации, т.. е. нулевой разряд 1 находится в возбужденном состоянии.

Так как нулевой разряд 1 находится

s возбужденном состоянии, фотоприемник 33 оказывается засвеченным, и при подаче первого входного импульса базовый ток транзистора усилителя

32 повышается настолько, что транзистор оказывается в открытом состоянии и через его источник 30 света проходит ток, достаточный для его свечения, а так как между источником 30 светаи приемниками 31 имеется положитель40 ная оптическая обратная связь, транзистор усилителя 32 поддерживается в открытом состоянии даже после прекращения действия входного импульса. В паузе между импульсами гашение нулевого разряда не происходит, так как фотоприемник 34 оказывается не полностью засвеченным (на оптический вход 14 световой сигнал не поступает), темновое сопротивление фотоприемника

34 достаточно велико и не происходит шунтирование перехода база — эмиттер транзистора усилителя 32. При подаче следующих очередных импульсов аналогичным образом последовательно возбуждаются i-й, (i+1)-й и т. д. разряды.

Причем при работе оптоэлектронного модуля в данном режиме пауза между входными импульсами может выбираться

56 8 произвольным образом (О < g

Тн= 5 с где Т - время срабатывания одного разряда. При этом, если оптоэлектронный модуль готов к записи информации, т. е. его нулевой разряд 1 находится в возбужденном состоянии за время i в возбужденное состояние переходит первый разряд 2, так как его транзистор оказывается в открытом состоянии и через источник 30 света протекает ток, достаточный для его свечения, срабатывает положительная оптическая обратная связь и транзистор усилителя 32 поддерживается в открытом состоянии. За последующее время 4 У, происходит возбуждение следующих четырех разрядов и, таким образом, в оптоэлектронном модуле оказывается в возбужденном состоянии пять разрядов.

При подаче на входную шину 25 импульса положительной полярности длительности Т, а на входную шину 24 потенциала отрицательной полярности записанный в оптоэлектронном модуле код можно преобразовать из прямого в обратный. Предположим, что в возбужденном состоянии находится второй разряд 3, т. е. в оптоэлектронном модуле записана двойка. Необходимо записанный в модуле код преобразовать из прямого в обратный. Так как второй разряд 3 находится в возбужденном состоянии, фотоприемник 38 оптоэлектронного повторителя 39 данного разряда и фотоприемник 35 седьмого разряда 8 оказываются засвеченными, при этом сопротивление фотоприемника 38 понижается, а соответственно, базовый ток транзистора усилителя 41 повышается настолько, что он оказывается в открытом состоянии, и через источник 40 света проходит ток, достаточный для его свечения. Тогда при подаче импульса положительной полярности длительности на входную шину 25 баФормула изобретения

9 96» зовый ток транзистора усилителя 32 седьмого разряда 8 повышается настолько, что он в открытом состоянии, через источник 30 света проходит ток, а так как между источником 30 света и фотоприемником 31 имеется оптическая связь, транзистор усилителя

32 поддерживается в открытом состоянии, причем этот разряд переходит в возбужденное состояние за время . 1о

Так как седьмой разряд 8 находится в возбужденном состоянии, засвеченным оказывается фотоприемник 38 оптоэлектронного повторителя 39 седьмого разряда 8 и фотоприемник 36 (на оба его оптических входа 28 и 42 поступают световые сигналы) второго разряда 3.

При этом одновременно срабатывают оптоэлектронный повторитель 39 седьмого, разряда 8 и происходит гашение второго разряда 3 и "запрещение" гашения седьмого разряда 8, так как его фотоприемник 36 оказывается неполностью засвеченным. В данном режиме оптоэлектронный повторитель 39 каждого разряда служит в качестве элемента задержки на время . Для более надежной работы оптоэлектронного модуля в режиме преобразования прямого кода в в обратный необходимо выбирать время срабатывания элемента задержки 2т, так как может произойти ложное гашение, в рассматриваемом случае, седьмого разряда 8.

При подаче отрицательного потенциала на входную шину 26 диод 42 кажЗ5 дого разряда смещается в прямом направлении и пропускает запирающий отрицательный потенциал,.который закрывает транзистор усилителя 32 каж4О дого разряда.

„45

Оптоэлектронный модуль, содержащий в каждом разряде регенеративный оптрон, состоящий из первого усилителя, который подключен к первой шине питания, между выходом которого и второй шиной питания включен первый источник света, выход которого подключен к оптическому выходу разряда, первого, второго и третьего фотоприемников, первые выводы которых подключены к входу первого усилителя, второй вывод первого фотоприемника подключен к второй шине питания, .а его первый оптический вход связан с оптическим

56 10 выходом первого источника света, второй вывод второго фотоприемника подключен к первому электрическому входу разряда, второй вывод третьего фотопри емни ка - к второму электрическому входу разряда, первые и вторые электрические входы всех разрядов подключены к первой и второй электрическим входным шинам, оптический вход второго фотоприемника связан с первым оптическим входом разряда, который связан с оптическим выходом предыдущего разряда, первый оптический вход третьего фотоприемни" ка связан с вторым оптическим входом разряда, который связан с оптическим выходом последующего разряда, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены нулевой разряд на регенеративном оптроне и в каждый . разряд четвертый и пятый фотоприемники, разделительный диод и оптоэлектронный повторитель, первые выводы четвертого и пятого фотоприемников подключены соответственно к входам первого усилителя, второй вывод четвертого фотоприемника - к третьему электрическому входу, который подключен к трет ей электрической входной шине, второй вход пятого фотоприемника - к второму электрическому входу разряда, один вывод разделительного диода подключен к входу первого усилителя, а второй — к четвертому электрическому входу разряда, который подключен к четвертой электрической входной шине в оптоэлектронном повторителе, содержащем вновь введенные второй усилитель и шестой фотоприемник, первый вывод которого подключен к входу второго усилителя, к выходу которого подклю чен первый вывод второго источника света, а вторые выводы шестого фотоприемника и второго источника светаподсоединены к второй шине питания, причем оптический вход шестого фотоприемника связан с оптическим выхо-. дом своего разряда, а оптический выход оптоэлектронного повторителя, который связан с выходом второго источника света, соединен с первым оптическим входом пятого фотоприемника своего разряда, второй оптический вход третьего фотоприемника связан с

1ретьим оптическим входом своего разряда, второй оптический вход пятого фотоприемника связан с четвертым оптическим входом своего разряда, оптиI I 961156 12 ческий вход четвертого фотоприемника пятым оптическими входами 1-го разсвязан с пятым оптическим входом аво ряда, третий оптический вход i-ãî разего разряда, второй оптический вход ряда связан оптическим выходом (1+1)каждого разряда связан с первой on- го разряда, а четвертые электричестической виной, вторая оптическая В кие входы каждого разряда подключены

Фина связана с вторым оптическим вхо; к четвертой входной .. электрической дом, который связан с шестым оптичес Фине ким входом нулевого разряда, который Источники информации, связан с вторым оптическим входом ° принятые во внимание при экспертизе своего первого фотоприемника, опти- ® 1. Патент Японии tt 48-43470, ческий выход i-го разряда связан с . кл H 03 K 23/14»,1973. четвертым.и пятым оптическими входа- 2. Авторское свидетельство СССР ми 10"(i-1)-го разряда, оптический, по заявке И 2739229/18-21, выход которого связан с четвертым и кл. H 03 K 23/12» 1979 ° тз

961156

fS

И

Заказ 7319/76 тираж 959 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Составитель Г. Пешков

Редактор Г. Безвершенко Техред С. Мигунова Корректор Н. Король