ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 2024 года по МПК G02F7/00 

Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и может быть использовано при создании быстродействующих устройств обработки информации и вычислительной техники.

Известны различные оптические аналого-цифровые преобразователи (АЦП), обеспечивающие преобразование аналогового сигнала в двоичный код [патенты РФ №№ 2177165, 2706454, 2744348, 2745592, 2756462 и др.], содержащие оптический генератор импульсных сигналов, оптический объединитель, оптические Y-разветвители, оптический элемент задержки и др. Их недостатками являются высокая технологическая сложность изготовления и в ряде АЦП невозможность аналогово-цифрового преобразования электрических сигналов.

Также известны оптоэлектронные АЦП на основе волноводных модуляторов типа Маха-Цендера [Семенов А.С. и др. Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации. - /М.: Радио и связь, 1990. - 176 с., рис. 7,6], содержащие оптические элементы и обеспечивающие преобразование электрического входного сигнала в код Грея. Недостатками данных АЦП являются невозможность преобразования входного аналогового сигнала в позиционный двоичный код и низкое быстродействие АЦП.

Наиболее близким по техническому исполнению к предложенному устройству является электронный аналогово-цифровой преобразователь, обеспечивающий преобразование электрического аналогового сигнала в двоичный код [У. Титце, К. Шенк. Полупроводниковая схемотехника. Том 2. Стр.319. - М.: Мир, 2007, 950с.]. Недостатком данного АЦП является низкое быстродействие.

Заявленное изобретение направлено на решение задачи повышения быстродействия преобразования в позиционный двоичный код электрических аналоговых сигналов.

Поставленная задача возникает при создании быстродействующих устройств обработки информации в системах управления и связи.

Технический результат достигается тем, что в устройство введены источник импульсного оптического излучения, два оптических Y-разветвителя, две группы из двух линейных поляризаторов каждая, причем направления поляризации линейных поляризаторов в каждой группе взаимно перпендикулярны, а направления поляризации одноименных линейных поляризаторов обеих групп совпадают; оптический элемент задержки, оптический объединитель, электрооптический модулятор, два фотоприемника, два N-разрядных идентичных АЦП и N-разрядный элемент ИЛИ, выход источника импульсного оптического излучения подключен ко входу первого оптического Y-разветвителя, выходы которого подключены ко входам двух линейных поляризаторов первой группы, выход первого линейного поляризатора первой группы подключен через оптический элемент задержки к первому входу оптического объединителя, второй вход которого соединен с выходом второго линейного поляризатора первой группы, а выход оптического объединителя подключен к управляющему входу электрооптического модулятора, информационный вход которого является входом устройства, а выход подключен ко входу второго оптического Y-разветвителя, выходы которого подключены ко входам двух линейных поляризаторов второй группы, выходы которых подключены ко входам соответствующих двух фотоприемников, выходы которых подключены ко входам соответствующих двух N-разрядных АЦП, выходы которых подключены ко входам N-разрядного элемента ИЛИ 11, выход которого является выходом устройства.

Функциональная схема оптоэлектронного АЦП показана на фиг.1.

Оптоэлектронный аналого-цифровой преобразователь содержит источник импульсного оптического излучения 1, первый оптический Y-разветвитель 2, первую группу из двух линейных поляризаторов 3₁,3₂, оптический элемент задержки 4, оптический объединитель 5, электрооптический модулятор 6, второй оптический Y-разветвитель 7, вторую группу из двух линейных поляризаторов 8₁,8₂, два фотоприемника 9₁,9₂, два N-разрядных идентичных АЦП 10₁,10₂ и N-разрядный элемент ИЛИ 11.

Направления поляризации одноименных линейных поляризаторов обеих групп - 3₁ и 8₁, а также 3₂ и 8₂, совпадают, а направления поляризации линейных поляризаторов в каждой группе - 3₁ и 3₂ (соответственно, 8₁ и 8₂), взаимно перпендикулярны.

Выход источника импульсного оптического излучения 1 подключен ко входу первого оптического Y-разветвителя 2. Выходы первого оптического Y-разветвителя 2 подключены ко входам двух линейных поляризаторов 3₁,3₂ первой группы. Выход первого линейного поляризатора 3₁ первой группы подключен через оптический элемент задержки 4 к первому входу оптического объединителя 5, второй вход которого соединен с выходом второго линейного поляризатора 3₂ первой группы. Выход оптического объединителя 5 подключен к управляющему входу электрооптического модулятора 6, информационный вход которого является входом устройства. Выход электрооптического модулятора 6 подключен ко входу второго оптического Y-разветвителя 7. Выходы второго оптического Y-разветвителя 7 подключены ко входам двух линейных поляризаторов 8₁,8₂ второй группы, выходы которых подключены ко входам соответствующих двух фотоприемников 9₁,9₂. Выходы двух фотоприемников 9₁,9₂ подключены ко входам соответствующих двух N-разрядных идентичных АЦП 10₁,10₂. Выходы N-разрядных АЦП 10₁,10₂ подключены ко входам N-разрядного элемента ИЛИ 11, выход которого является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом.

С выхода источника импульсного оптического излучения 1 на вход первого оптического Y-разветвителя 2 поступают оптические импульсы с интенсивностью 4 усл(овных) ед(иницы) с частотой следования, равной частоте обработки аналоговых сигналов в АЦП 10₁,10₂. С выходов оптического Y-разветвителя 2 оптические импульсы с интенсивностью 2 усл. Ед. поступают на входы соответствующих линейных поляризаторов 3₁,3₂ первой группы, направления поляризации которых взаимно перпендикулярны. С выхода первого линейного поляризатора 3₁ линейно поляризованные оптические импульсы поступают на вход оптического элемента задержки 4, время задержки которого равно половине периода следования импульсов, поступающих с выхода источника импульсного оптического излучения 1. С выходов оптического элемента задержки 4 и второго линейного поляризатора 3₂ линейно поляризованные во взаимно перпендикулярных направлениях оптические импульсы поступают на соответствующие входы оптического объединителя 5, а с его выхода - на управляющий вход электрооптического модулятора 6. На информационный вход электрооптического модулятора 6 со входа устройства поступают электрические аналоговые сигналы x(t), подлежащие цифровому преобразованию. С выхода электрооптического модулятора 6 линейно поляризованные оптические импульсы с интенсивностью, пропорциональной 2x(t) усл. Ед., поступают на вход второго оптического Y-разветвителя 7. С выходов второго оптического Y-разветвителя 7 линейно поляризованные оптические импульсы с интенсивностью, пропорциональной x(t) усл. Ед., поступают на входы соответствующих линейных поляризаторов 8₁,8₂ второй группы. Т.к. направления поляризации одноименных линейных поляризаторов обеих групп - 3₁ и 8₁, а также 3₂ и 8₂, совпадают, а направления поляризации линейных поляризаторов в каждой группе - 3₁ и 3₂ (соответственно, 8₁ и 8₂), взаимно перпендикулярны, то поступивший с выхода линейного поляризатора 3₁(3₂) и прошедший через электрооптический модулятор 6 линейно поляризованный оптический импульс с интенсивностью, пропорциональной x(t) усл. Ед., пройдет только на выход линейного поляризатора 8₁(8₂) - в линейном поляризаторе 8₂(8₁) произойдет его полное поглощение. С выхода линейного поляризатора 8₁(8₂) оптический импульс с интенсивностью, пропорциональной x(t) усл. Ед., поступает на вход фотоприемника 9₁(9₂), с выхода которого электрический сигнал с амплитудой, пропорциональной x(t) усл. Ед., поступает на вход электронного АЦП 10₁(10₂). Т.о., на входы АЦП 10₁ и 10₂ с частотой обработки аналоговых сигналов в данных АЦП поступают импульсные последовательности, сдвинутые на половину периода обработки сигналов в этих АЦП - число обрабатываемых аналоговых импульсных сигналов в обоих АЦП увеличивается в два раза по сравнению с числом обрабатываемых сигналов в одном АЦП. Сформированные на выходах АЦП 10₁ и 10₂ N-разрядные коды поступают в соответствующие моменты времени (сдвинутые на половину периода обработки сигналов в АЦП) на соответствующие входы N-разрядного элемента ИЛИ 11, с выхода которого снимается цифровой N-разрядный код входного аналогового сигнала.

Простота технологического исполнения данного устройства наряду с увеличением быстродействия электронных АЦП в два раза, обеспечивает возможность его широкого применения в современных быстродействующих устройствах обработки информации и вычислительной техники.

Изобретение относится к специализированной вычислительной технике и может быть использовано при создании быстродействующих устройств обработки информации и вычислительной техники. Заявленное изобретение направлено на решение задачи повышения быстродействия преобразования в позиционный двоичный код электрических аналоговых сигналов. Поставленная задача возникает при создании быстродействующих устройств обработки информации в системах управления и связи. Оптоэлектронный аналого-цифровой преобразователь, включающий источник импульсного оптического излучения, два оптических Y-разветвителя, две группы из двух линейных поляризаторов каждая, причем направления поляризации линейных поляризаторов в каждой группе взаимно перпендикулярны, а направления поляризации одноименных линейных поляризаторов обеих групп совпадают; оптический элемент задержки, оптический объединитель, электрооптический модулятор, два фотоприемника, два N-разрядных идентичных АЦП и N-разрядный элемент ИЛИ, выход которого является выходом устройства. 1 ил.

Оптоэлектронный аналого-цифровой преобразователь, включающий источник импульсного оптического излучения, два оптических Y-разветвителя, две группы из двух линейных поляризаторов каждая, причем направления поляризации линейных поляризаторов в каждой группе взаимно перпендикулярны, а направления поляризации одноименных линейных поляризаторов обеих групп совпадают; оптический элемент задержки, оптический объединитель, электрооптический модулятор, два фотоприемника, два N-разрядных идентичных АЦП и N-разрядный элемент ИЛИ, выход источника импульсного оптического излучения подключен ко входу первого оптического Y-разветвителя, выходы которого подключены ко входам двух линейных поляризаторов первой группы, выход первого линейного поляризатора первой группы подключен через оптический элемент задержки к первому входу оптического объединителя, второй вход которого соединен с выходом второго линейного поляризатора первой группы, а выход оптического объединителя подключен к управляющему входу электрооптического модулятора, информационный вход которого является входом устройства, а выход подключен ко входу второго оптического Y-разветвителя, выходы которого подключены ко входам двух линейных поляризаторов второй группы, выходы которых подключены ко входам соответствующих двух фотоприемников, выходы которых подключены ко входам соответствующих двух N-разрядных АЦП, выходы которых подключены ко входам N-разрядного элемента ИЛИ, выход которого является выходом устройства.