Оптоэлектронный сдвигающий регистр Советский патент 1985 года по МПК G11C19/30 

11 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь зовано в цифровых вычислительных устройствах и в устройствах визуаль ной индикации. Известен оптоэлектронный сдвигаю щий регистр, содержащий задающий светодиод, разрядные шины и подключенные к ним и последовательно опти чески связанные разрядные ячейки, кададая из которых содержит первую оптронную пару из последовательно соединенных светодиода и фотодиода, включенньк встречно друг другу, причем оптронная пара первой разрядной ячейки оптически связана с задающим светодиодом, и вторую оптронную пару из последовательно соединенных и встречно включенных светодиода и фот диода, причем первая и вторая оптрон ные пары каждого разряда включены встречно одна другой и оптически связаны между собой ГО. Недостатком такого сДвигакяцего регистра йвляется сложность, обусловленная наличием двух Светодиодов в каждой разрядной ячейке, так как последняя состоит из двух оптронных пар, а также необходимостью подачи на тактовые пины разнополярных импул сов. Кроме того, такой регистр не позволяет сдвигать информацию в обе стороны, т.е. имеет ограниченные функциональные возможности и область .применения. Наиболее близким к предлагаембму является оптоэлектронный сдвигакиций регистр, содержащий задаюдай светодиод, управлякнций ключ, шину питания, шину сдвига, разрядные пины и подключенные к ним и последовательно оптически связанные разрядные ячейки каждая из которых содержит оптрзлект ронную пару из последовательно соединенных светодиода и фотодиода, дополнительного фотодиода, являющего ся оптическим входом разрядной ячейк причем анод дополнительного фотодиода подключен к разрядной шине и анод светодиода оптронной пары, а катод к шине сдвига, задающий светодиод оптически связан с дополнительным фотодиодом первой разрядной ячейки, первый вход управляклцего ключа является входом питания регистра, второй вход - входом синхронизации, первый сигнальный выход управляющего ключа подключен к пине питания, а .2 второй его сигнальный выход подключен к шине сдвига 23. Недостатками такого регистра являются ограниченные область применения и функциональные возможности, а именно отсутствие функций реверсивного сдвига и параллельного ввода, что позволило бы использовать такой регистр для суммирования и вычитания, для построения не только динамических табло, но и других вычислительных устройств и устройств обработки информации. Цель изобретения - расширение области применения регистра за счет выполнения функций реверсивного сдвига и параллельного ввода информации. Поставленная цель- достигается тем, что в оптоэлектронный сдвигающий регистр, содержащий разрядные ячейки, каждая из которых состоит из светодиода основного и дополнительного фотодиодов, аноды которых объединены и являются электрическим разрядным входом разрядной ячейки, катод светодиода соединен с пиной нулевого потенциала, катод основного фотодиода - с шиной питания, а катод дополнительного фотодиода с шиной сдвига вправо, при этом светодиод каждой разрядной ячейки оптически связан с основным фотодиодом данной разрядной ячейки и с дополнительным фотодиодом последующей разрядной ячейки, световой выход светодиода является световьм выходом регистра, задающий светодиод и резистор, причем один вывод резистора является первым последовательным входом регистра, второй вьгоод соединен с анодом задающего светодиода, катод которого соединен с шиной нулевого потенциала, задающий светодиод оптически связан с дополнительным фотодиодом первой разрядной ячейки регистра, в каждую разрядную ячейку введены второй и третий дополнительные фотодиоды, аноды которых соединены с анодом светодиода данной ячейки, катод второго дополнительного фотодиода соединен с шиной сдвига влево, а катод третьего дополнительного фотодиода - с шиной ввода, оптический вход третьего дополнительного фотодиода каждой разрядной ячейки является параллельным оптическим входом регистра, а 31 Итерой дополнительный фотодиод каждой разрядной ячейки, кроме последней, оптически связан со светодиодом последующей ячейки, второй дополнительный фотодиод последней разрядной ячейки оптически связан с дополнительным задающим светодиодом, катод которого соединен с шиной нулевого потенциала, а анод - с одним выводом дополнительного резистора, друго вывод к оторого является вторым последовательным входом регистра. На чертеже изображена схема предлагаемого устройства. Оптоэлектронный сдвигающий регист содержит разрядные ячейки 1, состоящие из оптически связанныхсве toдиoдa 2 и основного фотодиода 3, первого 4, второго 5 и третьего 6 дополнительньк фотодиодов с электричёским разрядным входом 7, соединенным с анодом светодиода 2 и анодами основного 3 и дополнительных первого 4, второго 5 и третьего 6 фотодиодов оптическим разрядным входом 8 параллельного ввода, оптически соединенны с третьим дополнительным фотодиодом 6, и оптическим выходом 9, являющимся световым выходом светодиода 2, .шину 10 питания, ккоторой подключен катоды основных фотодиодов 3 ячеек ,, шину 11 сдвига вправо, к кото рой подключены катоды первых дополнительных фотодиодов 4, шину 12 сдви га влево, к которой подключены катод вторых дополнительных фотодиодов 5 пину 13 параллельного ввода, к которой подключены катоды третьих дополнительных фотодиодов 6, задающий светодиод 14, катод которого соедине с шиной нулевого потенциала, а анод через резистор 15 соединен с первым последовательным входом 16 регистра, дополнительньй задающий светодиод 17 катод которого соединен с шиной нуле вого потенциала, а анод через дополнительньй резистор 18 - с вторым последовательным входом 19 регистра, причем задающий светодиод 14 оптически связан с первым дополнительным фотодиодом 4 первой разрядной ячейки L , дополнительный задающий свето диод 17 оптически связан с вторьм дополнительным фотодиодом 5 последне разрядной ячейки 1„, светодиод 2 каждои разрядной ячейки 1 оптически свя зан с первым дополнительным фотодиодом 4 последующей разрядной ячейки 1-х, и с вторым дополнительным фотодиодом 5 предыдущей разрядной ячейки 1, , за исключением светодиода 2 первой ячейки 1 , связанного только с первым дополнительным фотодиодом 4 второй ячейки Ij и светодиода 2 последней ячейки 1, связанного только с вторым дополнительным фотодиодом 5 предпоследней ячейки 1,,.;,. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии на шины 11, 12 и 13 подается нулевой потенциал, на шину 10 - положительный. Подавая на электрические разрядные вх.оды 7 ячеек 1„ требуемую для сдвига информацию, заданную электрически в виде нулевого и положительного уровня, согласованного с допустимым уровнем напряжения на светодноде 2, светодиоды 2 ячеек 1 переходят в режим излучения или нет, т.е. в режим логической 1 или О, в зависимости от поданной информации: положительного (единичного) уровня или нулевого. После отключения сиг-г налов с разрядных входов 7 за счет обратных оптических связей светодиодов 2с основными фотодиода1«1, 3 эти логические состояния разрядных ячеек 1 запоминаются благодаря наличию питающего напряжения на шине 10. Состояния дополнительных фотодиодов 4 и 5, а именно их сопротивления зависят от состояний соответственно предьдущих и последующих раррядньк ячеек, а для первой 1 и последней 1„ ячеек - от состояния задающих светодиодов |14 и 17. Режим сдвига вправо. На шину 11 сдвига вправо подаетт ся тактовый импульс длительностью t, и на время его действия снимается напряжение с шины 10 питания (напряжение на ней становится равным нулю). Состояние шин 12 и 13 прежнее, т.е. напряжение на них равно нулю, вследствие чего дополнительные фотодиоды 5 и 6 в работе не участвуют. Если светодиод 2 ячейки 1. излучает, то сопротивление дополнительного фотодиода 4 ячейки 1 низкое, если же он не излучает, то сопротивление этого фотодиода большое. Время переключения светодиода 2 составляет обычно 10-20 не, а фотодиодов в зависимости от их типа 1-10 МКС (для некоторых бьютродействующих фотодиодов оно составляет 100 НС и меньше). Для надежной работы регистра вре мя переключения оптронной пары из светодиода 2 и основного фотодиода 3, определяемое в основном бьютродействием основного фотодиода Здф i выбирается в несколько раз (2-10) меньше времени переключения дополнительных фотодиодов 4, 5 и 6 . Это условие легко выполнить, подобрав различные типы фотодиодов,, используемых в качестве основных 3 и дополнительных 4, 5 и 6. Рассмотрим состояние ячейки 1 при переключении потенциалов на шинах 10 и 11 при подаче тактового импульса сдвига. Так как напряжение на шине 10 снимается на время t, то независимо от того, в каком состоянии находилась разрядная ячейка 1. (в 1 или О), т.е. излучал светодиод 2 или кет, ячейка Ь переходит в состояние, в которой находилась ячейка 1. , так как ее состояние хранит первый дополнительньй фотодиод 4 ячейки 1-. Допустим ячейка 1 бьша в состоянии ячейка 1.тоже,при этом сопротивление фотодиода 4 ячейки 1 было низкое. В таком случае при переключении питания при подаче импульса длительностью tj на шину 11 светодиод 2 ячейки 1 остается в режиме излучения, т.е, в состоянии 1. Если же ячейка 1;. быпа в состоянии О, а сопротивление фотодиода 4 ячейки 1 быпо боль то при переключении напряжений на шинах 10 и 11 светодиод 2 ячейки время fiA , т.е. ячейк 1. гаснет за 1. переходит в состояние О. Допустим далее, что ячейка 1 была в состоянии О, а ячейка 1-.,в состоя нии 1. В таком случае при переклю четт питания на шинах 10 и 11 за счет низкого сопротивления дополнительного фотодиода 4 ячейки 1 , све тодирд 2 этой ячейки переходит в режим излучения за время 10-20 не и включает свой основной фотодиод 3 за время , При исчезновении тактового импул са напряжения на шинах 10 и 11 меняются на исходные. Если длительность тактового импульса такова, чт ТО ячейки, 1 успевают переключиться в состояние, заданное дополнительными фотодиодами и подготовить свои основные фотодиоды. Если же, кроме того В несколько раз, то дополнительные фотодиоды не успевают изменить свое состояние , хотя ячейки переключились. При исчезновании тактового импульса новое состояние ячейки 1. сохраняется за счет основного фотодиода 3, успевшего включиться за время f , до обратного переключения шин 10 и 11 в исходное состояние. По истечении времени f состояния дополнительных фотодиодов 4 i-x ячеек принимают сос-тояния (i-l)-x разрядньк ячеек и можно подавать следуюгцкй тактовый импульс. Отсюда определяется минимальный период следования тактовых импульсов tt ,ф t КОТОРЫЙ ОГраНИ . чивается быстродействием дополнительных фотодиодов 4, 5 и 6. Для сдвига информации влево тактовый импульс подается на шину 12 сдвига влево, а на шину -10 на время t, подается нулевой уровень. Шины 11 и 13 в работе не участвуют - на них нулевой уровень напряжения. В таком режиме процесс переключения ячеек идет аналогично описанному с той лишь.разницей, что в работе участвуют вторые дополнительные фотодиоды 5 и дополнительный задающий светодиод 17. Резистор 18, как и резистор 15, для ограничения тока через светодиод 17. При этом благодаря тому, что фотодиоды 5 запоминают состояния не предьдущих. 3 последующих ячеек вследствие определенных оптических связей, сдвиг информации происходит в обратном направлении, а именно влево. В этом режиме информация может вводиться ка параллельно посредством электричес-ких уходов 7, так и последовательно с помощью второго последовательного входа 19, аналогичного первому входу 16. Если же задействовать шину 13 ввода, подавая на нее тактовьй импульс, то регистр принимает параллельно оптическую информацию, выставленную на оптических входах 8, так как последние оптически связаны с третьими дополнительными фотодиодами 6.

ОПТОЭЛЕКТРОННШ СДВИГАЮЩИЙ РЕГИСТР, содержащий разрядные ячейки, каждая из которых состоит из светодиода основного и дополнительного фотодиодов, аноды которых объединены и являются электрическим разрядным входом разрядной ячейки, катод светодиода соединен с шиной нулевого потенциала,, катод основного фотодиода - с шиной питания, а катод дополнительного фотодиода - с ииной сдвига вправо, при этом светодиод каждой разрядной ячейки оптически связан с основньм фотодиодом данной разрядной ячейки и с дополнительным фотодиодом последующей разрядной ячейки, световой выход светодиода является световым выходом регистра, задающий светодиод и резистор, причем один вывод резистора является первым последовательным входом регистра, второй вывод соединен с анодом задающего светодиода, катод которого соединен с шиной нулевого пот енциала, задающий светодиод оптически связан с дополнительным фотодиодом первой разрядной ячейки регистра, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения регистра за счет выполнения функций реверсивного сдвига и параллельного ввода, в каждую разрядную ячейку введенывторой и третий дополнительные фотодиоды, аноды которых соединены с анодом светориода данной разрядной ячейки, катод второго дополнительного фотодиода соединен с шиной сдвига влево, (П а катод третьего дополнительного фотодиода - с шиной ввода, оптичес- , кий вход третьего дополнительного фот.сдиода каждой разрядной ячейки является параллельным оптическим входом регистра, а второй дополнительный фотодиод каждой разрядной ячейки, кроме последней, оптически связан со светодиодом последующей ячейки, BTop(rii дополнительный фотодиод последней разрядной ячейки оп тически связан с дополнителъньм заСП дающим светодиодом, катод которого соединен с внной нулевого потенциала, а анод - с одним выводом дополнительного резистора, другой вывод которого является вторьм последовательным входом регистра.