Оптоэлектронный модуль Советский патент 1984 года по МПК H03K23/12 

вторым пходом оптоэлектронного эле-мента И второго разряда и непосредственно с первым входом оптоэлектронного элемента И четвертого разряда, С вторым входом оптоэлектронного элемента И пятого разряда, с оптическим выходом второго разряда, второй вход оптоэлектронного элемента И четвертого разряда через второй оптоэлектронный элемент НЕ связан с третьим входом оптоэлектронного элемента И третьего разряда и непосредственно связан с оптическим.выходом третьех о разряда и Cw вторым входом

оптоэлектронного элемента И шестого разряда, третий вход оптоэлектронного элемента И пятого разряда связан с выходом четвертого разряда и через третий оптоэлектронный элемент НЕ связан с третьим входом оптоэлектронного элемента И четвертого разряда, третий вход оптоэлектронного элемента И шестого разряда связан с оптическим выходом пятого разряда, а его выход связан с оптическим входом данного разряда и с оптическими Входами сброса пятого, третьего и второго разрядов.

ОПТОЭЛЕКТРОННЬЙ МОДУЛЬ, содержащий в каждом из М разрядов подключённый к шине питания регенеративный оптрон, состоящий из источника света, усилителя, развязывающего диода, фотоприемпиков основного и сброса, первые выводы которых подключены к • входу усилителя регенеративного оптрона, а второй вьшод фотоприемника сброса - к входной шине, вход усилителя каждого из разрядов оптоэлектронного модуля через развязывающий диод соединен с шиной общего сброса, в разрядах оптоэлектронного модуля, с первого по четвертый включительно, оптический выход предьщущего разряда связан с одним оптическим входом последующего разряда, оптический вы-, ход которого связан с другим оптическим входом предыдущего, в разрядах оптоэлектронного модуля, начиная с пятого, содержится N-3 оптоэлектронных элемента И, оптический выход которого в каждом из i-x разрядов, кроме шестого, связанс оптическим входом данного 1-го разряда и с оптическими входами сброса (i-l)-ro и (i-2)-ro разрядов, первый вход оптоэлектронного элемента И каждого разряда, начиная с седьмого, связан с выходом оптоэлектронного элемента И (i-2)-ro разряда, а второй вход - с оптическим выходом (l-l)-ro разряда, а также контролирующее устройство, причем выход каждого 1-го разряда свя- 'зан с соответствующим оптическим входом контролирующего устройства, и один входной источник света, отличающийся тем, что, с целью повышения его помехозащищенос- ти, .контролеспособности и достоверности представления информации, в него введены три оптоэлектронных элемента Н, три оптоэлектронных элемента НЕ, в первый разряд введен дополнительный фотоприемник, первый его электрический вывод соединен Cv/ входом оптоэкектронного модуля, второй вывод - с. входом усилителя пер~ вого разряда, оптический вход дополнительного фот.оприемника связан с входным источником света, электрический вход которого и электрические входы всех оптоэлектронных элементов И, НЕ соединены с шиной питания, первый вход оптоэлектронного элемента И второго разряда подключен к оптическому выходу первого разряда, к первому входу оптоэлектронного элемента И третьего разряда, к пер- , вым входам оптоэлектронных элементов И пятого и шестого разрядов, второй вход оптеэлектронного элемента И .третьего разряда через первый опто- электронный элемент НЕ связан cJ(ЛоЭОо ю :л

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь зовано в устройствах автоматики и цифровых вычислительных машинах. Известно оптоэлектронное устройс во с унитарным кодированием информации , содержащее цепочку последова тельно включенных бистабильных элементов, состоящих из резисторов, св тоэлементов, фототранзисторов, причем каждый предыдущий бистабильный элемент разрешает переключение последующего ij . Недостатками этого устройства являются невозможность контроля оши бок при преобразовании информации, а также неоднородность элементной базы, поскольку используются входные линии задержки. Известен также оптоэлектронный модуль, содержащий в каждом из N разрядов под1спюченный к шине питания регенеративный оптрон,состоящий из источника света, усилителя, развязывающего диоды, фотоприемников основного и сброса, первые выводы которых подключены KL- входу усилителя регенеративного оптрона, а второй вывод фотоприемника сброса к входной шине, вход усршителя каждого из разрядов оптоэлектронного модуля через развязывающий диод соединен с гайкой общего сброса, в разрядах оптоэлектронного модуля с первого по четвертый включительно оптический выход предьщущего разряда связан с одним оптическим входом последзтощего разряда, оптический выход которого связан с другим оптическим входом предыдущего, в разрядах оптоэлектронного модуля, начиная с пятого, содержится fc-3 оптоэлектронных элемента И, оптический выход которого в каждом из 1-х разрядов, кроме шестого, связан с оптическим входом данного i-ro разряда и с оптическими входами сброса (i-l)-ro и (i-2)-ro разрядов, первый вход оптоэлектронного элемента И каждого разряда, начиная с седьмого, связан с выходом оптоэлектронного элемента И (i-2)-ro разряда, а второй вход-с оптическим вькодом (i-l)-ro разряда, а также контролирующее устройство, причем выход каждого i-ro разряда связан с соответствующим оптическим входом контролирующего устройства, и один входной источник света 2j . Недостатком является невысокая помехозащищенность, контролеспособность и достоверность представления информации.. Цель изобретения - повышение помехозащищенности и контролеспособности модуля при его работе, достоверности представления информации. Поставленная цель достигается тем, что в оптоэлектронный модуль, содержащий в каждом из N разрядов подключенный к шине питания регенеративньй оптрон, состоящий из источника света, усилителя, развязывающего диода, фотоприемников основного и сброса, первые выводы кот рых подключены к входу усилителя регенеративного оптрона, а второй вывод фотоприемника сброса - к вход ной шине, вход усилителя каждого из разрядов оптоэлектронного модуля через развязьшающий диод соединен с шиной общего сброса, в разрядах оптоэлектронного модуля, с первого по четвертый включительно, оптический выход предьщущего разряда связан с одним оптическим входом после дующего разряда, оптический выход которого связан с другим оптическим входом предыдущего, в разрядах оптоэлектронного модуля, начиная с пятого, содержится Й-3 оптоэлектрон ных элемента И, оптический выход ко торого в каждом из i-x разрядов, кроме шестого, связан с оптическим входом данного 1-го разряда и с оптическими входами сброса (i-l)-ro и (i-2)-ro разрядов, первый вход оптоэлектронного элемента И каждого разряда, начиная с седьмого, связан с выходом оптоэлектронного элемента И (i-2)-ro разряда, а второй вход - с оптическим;; выходом (i-l)-ro разряда,а также контролирую щее устройство, причем выход каждог i-ro разряда связан с соответствующим оптическим входом контролирующего устройства, и один входной источник света, введены три оптоэлектронных элемента И, три оптоэлектронных элемента НЕ, в первьй разряд введен дополнительный фотоприемник, первый его электрический вьшод соединен с,- входом оптоэлектронного модуля; второй вывод - с . входом усилителя первого разряда, оптический вход дополнительного фотоприемника связан с входным источником света, электрический вход кот рого и электрические входы всех оптоэлектронных элемента И, НЕ соединены с шиной питания, первый вход оптоэлектронного элемента И второго разряда подключен к оптическому выходу первого разряда, к .первому вхо ду оптоэлектронного элемента И трет его разряда, к первым входам оптоэлектронных элементов И пятого и шестого разрядов, второй вход оптоэлектронного элемента И третьего разряда через первый оптоэлектронны элемент НЕ связан с.. вторым входом оптоэлектронного элемента И второго 514 разряда и непосредственно с первым входом оптоэлектронного элемента И четвертого разряда, С . вторым .входом оптоэлектронного элемента Н пятого разряда, с оптическим выходом второго разряда, второй вход оптоэлектронного элемента И четвертого разряда через второй оптоэлектронный элемент НЕ связан с третьим входом оптоэлектронного элемента И третьего разряда и непосредственно связан с оптическим выводом третьего разряда и с вторым входом оптоэлектронного элемента И шестого разряда, третий вход оптоэлектронного элемента И пятого разряда связан с выходом четвертого разряда и через третий оптоэлектронный элемент НЕ свя зан с третьим входом оптоэлектронного элемента И четвертого разряда, ; третий вход оптоэлектронного элемента И шестого разряда связан с оптическим выходом пятого разряда, а его выход связан с оптическим входом данного разряда и с оптическими входами сброса пятого, третьего и второго разрядов. На фиг. 1 -представлена структурная схема оптоэлектронного модуля; на фиг, 2 - функциональная схема контрольного устройства; на фиг. 3временная диаграмма работы оптоэлектронного модуля, где показаны напряжения на выходах элементов с соответствующим номером. В соответствии с фиг, I оптоэлектронный модуль содержит первый разряд 1, второй разряд 2, третий разряд 3, четвертый разряд 4, пятьй разряд 5, шестой разряд 6, седьмой разряд 7, восьмой разряд 8, каждый из которых содержит подключенный к шине 9 питания регенеративный оптрон, состоящий из источника 10 света, основного фотоприемника 11, усилителя 12, фотхэприемника 13 сброса, один выход которого подключен K.V входу усилителя 12 регенеративного оптрона соответствующего разряда, другой - к входной шине 14, оптический вход 15 его является оптическим входом сброса разряда, первый разряд содержит дополнительный фотоприемник 16, первый вьшод которого соединен со входом усилителя регенеративного оптрона первого разряда, входы усилителей регенеративных оптронов всех разрядов через развязывающие диоды 17 соединены с шиной 18 общего сброса, второй выход фотоприемника 16 соединен с .входом 19 оптоэ 1ектронного модуля, оптический вход дополнительного фотбприемника 16 первого разряда 1 рвязан с входным источником 20 свет подключенным к шине У питания, 6птоэлектронные элементы 2I, 22, 23 НЕ снабжены оптическими входами 24, оптическими выходами 25, первый вход 26 бптоэлектронного элемента 27 и второго разряда 2 подключен к оптическому выходу 28 первого разряда 1, к первому входу 29 оптоэлектронного элемента 30 И третьего разряда 3, к первым Входам 31, 32 оптоэлектронных элементов 33, 34 И. пятого и шестого разрядов 5, 6, вто рой вход 35 оптоэлектронного элемента 30 И. третьего разряда 3 через первый оптоэлектронный элемент 21 НЕ связан С , вторым входом 36 оптоэлектронного элемента 27 И втор го разряда 2. и непосредственно свя зан с первым входом 37 оптоэлектрон ного элемента 38 И четвертого разряда 4 и со вторым входом 39 опто-, электронного элемента 33 И питого разряда 5 с оптическим выходом 28 второго разряда 2, второй вход 40 оптоэлектронного элемента 38 И четвертого разряда 4 через второй оп- тоэлектронный элемент 22 НЕ связан с третьим входом 41 оптоэлектронног элемента 30 И третьего разряда 3 и непосредственно связан с оптическим выходом 28 третьего разряда 3 и ci вторым входом 42 оптоэлектронн го элемента 34 И шестого разряда 6, третий вход 43 оптоэлектронного эле мента 33 И пятого разряда 5 связан через третий рптоэлектронный элемент 23 НЕ с третьим входом 44 опто электронного элемента 38 И четверто го разряда 4 и с выходом 28 четвер того разряда 4 непосредственно, тре тий вход 45 оптоэлектронного элемен та 34 И шестого разряда 6 связан с оптическим выходом 28 пятого разряда 5, а его выход 46 связан с входом 47 данного разряда и с оптическими входами 15 сброса пятого 5, третьего 3 и второго 2 разрядов, а выходы 48 оптоэлектронных элементов И каждого i-ro разряда, кроме шестого 6, связаны с оптическим входом 49 данного разряда и с оптическими Входами 15 сброса (i-i)-ro и (i-2)разрядов, первый вход 50 оптоэлектронного элемента 51 И каждого i-ro , разряда, начиная с седьмого;, связан с выходом оптоэлектронного элемента И (i-2)-ro разряда, а второй вход 52с оптическим выходом 28 (i-l)-ro разряда, оптический выход 28 i-ro разряда связан с оптическим входом 53контролирующего устройства 54. На фиг. 2 представлена функциональная схема контролирующего устройства 54, состоящего из п-1 параллельно включенных фотоприемников 55, где п - количество разрядов модуля, содержащих по два оптических входа 56 и 57, которые оптически связаны у соединенных фотоприемников 55. и служат входами 53, причем одни объединенные электрические выводы фотоприемников подключены к шине 9 питания, а другие - входу усилителя 58, выход которого подсоединяется к первому выводу источника 59 света, второй вывод которого подключается к шине 9 питания, оптический выход 60 контролирующего устройства 54 является выходом ошибки оптозлектронного модуля. Для того, чтобы оптоэлектронный модуль обладал контрольной способностью, в данном устройстве используется Фибоначчиевая 1-система счисления , в которой разряды чисел имеют веса: Разряды 1 2 3 4 5 6 7 8 Веса И 2 3 5 8 13 21 Нормальная форма Фибоначчиевой 1-системы счисления обладает свойст- , вом,заключакшщмся в следующем: в нормальом изображении после каждой единигЦ) (считая со старших разрядов) следует не менее одного нуля. Важность этого свойства выражается в возможности контролировать функционирование устройств без введения контрольной избыточной информации. Обычно имеется несколько представлений чисел в Фибоначчиевой двоичной 1-системе счисления. В оптоэлектррнном модуле оптоэлектронные элементы НЕ позволяют осуществлять перевод чисел в нормальное с помощью операции свертки. Окончательный результат преобразования информации должен быть в нормаль ном представлении. Наличие двух единиц в соседних разрядах означает нарушение нормальной формы и должно быть зафиксировано как ошибка. Оптоэлектронный модуль работает следующим образом. При подаче на шину.9 питания источник 20 света излучает световой поток на оптический вход дополнительного фотоприемника 16 первого разряда. На входную шийу 14 подаетс отрицательный потенциал. До момента подачи входных ймпульсЬв в цепь общего сброса 18 подается отрицательш 1Й импульс, который обнуляет все , разряды. При поступлении первого импульса (входные импульсы имеют пе риод 5t, где t - длительность импульса и время переключения каждого разряда и каждого и:з оптоэлектронных элементов И) на вход J9 оптоэлектронного модуля, первый разряд за время 1 возбуждается. Это создает условие для срабатывания оптоэлектронного элемента 27 И. За время 2 ь элемент 27 И срабатывает и создает условие для обнуления перво го разряда I и срабатывания второго разряда 2. Таким образом, единица записалас во втором разряде за время 3. При поступлении ;второго импульса на вход 19 оптоэлектронного модуля за время первый разряд 1 устанавливается, это в свою очередь создает условие для срабатывания оптоэлектронного элемента 30 И. За время 2 Оптоэлектронный элемент 30 И срабатывает и создает условие для обнулени первого разряда 1 и второго разряда и срабатывания третьего разряда 3., Таким образом, за время 3( в третье разряде записана единица, соответст вующая числу 2 в Фибоиаччиевой 1-си теме счисления. При поступлении третьего импульса за время устанавливается разряд 1, срабатьюает Оптоэлектронный 31лемент 27 И завремя , создает условие для срабатывания оптоэлект пройного, элемента 30 И. За время 4 Оптоэлектронный элемент 30 И срабатывает и создает условие для обнуле ния разряда 2 и третьего разряда 3 и срабатывания четвертого разряда 4 Таким образом, за время 5 в четвер том разряде записана единица, соответствующая числу 3 в Фибоначчиевой 1-системе счисления в нормальной форме. При этом элементы 21, 22, 23 НЕ и три оптоэлектронных элеменTd 27, 30, 38 И осуществляют операцию Свертки соответственно для второго, третьего и четвертого разрядов 2, 3 и 4. При поступлении четвертого импульса процесс переключения разрядов I и 2 повтррйется аналогично процессу для первого импульса, и единица снова записывается во втором разряде, за время 3. При подаче пятого импульса первый разряд 1 снова переходит в единичное состояние за время ь, а это есть условие для срабатывания оптозлектронного элемента 33 И пятого разряда за время 2, так «ак к этому времени на втором и третьем входах 39 и 43 оптоэлектронного элемента 33 И |Присутствуют единичные сигналы. Это создае т условие обнуления разрядов 3 и 4 и срабатывания пятого разряда.5 за время 3. Кроме этого, за время 3 первый и второй разряда обнуляются оптическим сигналом с вьрсода 48 оптоэлектронного элемента И третьего разряда на оптические входы Сброс 15 первого и второго, разрядов. Так1Ш образом, за время 3 в пятом разряде 5 записана единица, соответствующая числу 5 в фибояаччиевай 1-системе счисления в нормальной форме. При подаче шестого и седьмого импульса Оптоэлектронный модуль ведет себя аналогично, случаю для первого и второго импульсов. П|ж подаче восьмого импульса, первый разряд срабатывает за Г и создает условие для срабатывания оптоэдектрошюго элемента 34 И. За время ЗС (суммарное время срабап юаю1я первого шестого разрядов и оптоэлектронного элемента 34 И) в шестом разряде 6 записана единица, соответствующая числу 8 в Фибоначчиевой I-системе счисления, кромеэтого, обнуляются paзpЯJ 5, 3 и 2. При подаче следуюс х девятого, десятого, одияна вдатого и двенадцатого импульсов Оптоэлектронный нодуль ведет себя аналогично случаям для первого., второго, третьего и четвертого штупьсов. При подаче двенадцатого импульса за время Э i оптоэлектро1&В11й модуль нмеет сл&кующее состояниеt, Разряды 12345678 Состояние О I О 10 1 00 соответству мцее числу 12 в Фибрначчиевой 1-систёме .счнсления. Прк подаче трш1адцатого юшупьса первый разряд срабатюает и создает

условие для переключения оптоэлектронного элемента 33 И, оптический сигнал на выходе 48 которого устанавливает пятый разряд 5 в единичное состояние, обнуляет третий и четвертьй разряды 3 и 4 и создает условие для переключения оптоэлектронного элемента 49 седьмого разряда, оптический сигнал на выходе 48 оптоэлектронного элемента 51 И седьмого разряда за время 42- обнуляет пятый, шестой разряды 5, 6 и устанавливает свдьмой разряд 7 в единичное состояние.

Таким образом, оптоэлектронный модуль имеет следующее состояние: Разряды 12345678 Состояние 000000,1 О соответствующее числу 13 в Фибоначчиевой 1-системе счисления. Далее при подаче следующих импульсов процесс свертки информации в оптоэлектронном модуле происходит аналогично.

Контролирующее устройство 54 модуля контролирует как процесс записи информации, так и процесс ее хранения. Причем, если во время записи информации или во время ее хранения происходит сбой и i-й, (1+1)-й разряды модуля находятся в возбужденном состоянии, то срабатывает j-й фотоприемник 55 контролирующего устройства 54, так как чувствительность фотоприемников 55 подобрана так, что они срабатывают, если на их два оптических входа 56, 57, поступает световой поток, при этом на выходе 60 контролирующего устройства 54 формируется сигнал Ошибка, При обнаружении ошибки процесс записи информации в модуле повторяется, . для чего сначала модуль обнуляется подачей отрицательного потенциала на входную шину 18.

Повышение контролеспособности в данном модуле связано с тем, что контролируется как процесс записи информации, так и хранение.

В прототипе устройство контроля вьшолнено с памятью и процесс контроля происходит так: при прекращении записи информации на управляющую шину -подается сигнал и если в работе модуля происходит сбой, то ошибка обнаруживается, т.е. если, например, в 10-м такте работы модуля происходит сбой, а на управляющую шину подается сигнал после прекращения записи информации в 30-м такте, то устройст

во контроля обнаруживает ошибку, с запаздыванием на двадцать тактов.

В данном устройстве процесс контроля происходит во время записи информации, для чего используется устройство контроля без памяти. Причем при работе модуля не могут быть ситуации, когда оба соседних разряда находятся в возбужденном состоянии (см. диаграг шу работы модуля), кроме тех случаев, когда при его работ возникает сбой.

, Недостатком прототипа является и то, что.в процессе записи информации возникают такие ситуации, когда оба соседних разряда находятся в возбужденном состоянии (например, 1-й и 2-й разряды находятся в возбужденном состоянии), хотя в работе модуля и нет сбоев. Если бы не было синхронизации устройства контроля, то устройство контроля фиксировало б сбои,хотя их в действительности не был т.е. фиксировало бы процесс свертки.

В данном устройстве при его работе нет таких ситуаций; когда при верной работе модуля в возбужденном состоянии находились бы два соседних разряда.

Следовательно, устройство контроля может контролировать сам процесс записи информации в модуле. Причем, нет необходимости в устройство контроля вводить память, так как если происходит сбой, то в возбужденном состоянии находятся два соседних разряда и на выходе устройства контроля появляется сигнал ошибки. Вследствие этого упрощается сама схема контроля, выполненная без памяти, а следовательно, без фотоприемника обратной связи, а также без диода, предназначенного в устройстве контроля прототипа для его сброса.

Повышение достоверности записи информации в модуле связано с тем, что в модуле для этой цели введен нулевой разряд. Веса разрядов в предлагаемом модуле- 1,1,2,3,5,8,..

Рассмотрим,сколькими способами можно представить в данном модуле число 4.

1123

Веса Как видно, если в прототипе число 4 можно представить лишь одним способом, то в предлагаемом устройстве-тремя, но лишь одно из них (последнее) разрешенное, представля щее собой нормальную (минимальную) форму записи числа. Предположим, что в работе модуля происходит сбой, например число 3, записанное в нормальной форме, переходит в запрещенную. Если в работе модуля происходит (Сбой, т.е. нормальная форма записи числа переходит в ненормальную, однако результат,, хотя и записанный в ненормальной форме, отражает число, записанное в модуле. Оптоэлектронный модуль обладает преимуществом, заключающимся в контролеспособности преобразования информации, достоверности представления информации. Ошибочные переходы информации от нуля к единице О-1, приводящие к нарушению нормальной формы записи чиселj из-за помех, :сбоев,обйаруживаются в модуле, возникающие как в процессе записи информации, так при ее хранении. Оп то злек тронный модуль может быт использован в устройствах автоматики и вычислительной техники в качестве сумматоров, счетчиков, преобразователей временного интервала в код, при зтом информация задается длительНОСЕ&Ю светового сигнала, который тактируется входными импульсами.

фиг.г