Оптоэлектронный модуль для обработки цифровых и аналоговых сигналов Советский патент 1986 года по МПК H03K23/78 

1

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к импульсной и измерительной, и может быть использовано в различных устройствах автоматики, в системах автоматическо го управления в том числе в цифровых и аналоговых вычислительных машинах.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей благодаря обеспечению обработки цифровых и аналоговых сигналов как в единично- нормальном, так и в единично-позиционном Kqpax одновременно.

На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого оптоэлект- ронного модуля.

Оптоэлектронный модуль для обработки цифровых и аналоговых сигналов содержит счетный триггер 1 со счетны 2 и сброса 3 входами, прямым 4 и ин- версным 5 выходами, первый переключатель 6 с нейтральным положением, переключающим 8, размыкающим 9 и за- мыкающим lO контактами первой группы 11 и переключающим 12, размыкающи 13 и замыкающим 14 контактами, второ группы 15, второй переключатель 16 с переключающим 17, размыкающим 18 и замыкающим 19 контактами первой группы 20 и переключающим 21, размыка- щим 22 и замыкающим 23 контактами второй группы 24, разряды 25-28, содержащие каждый регенеративный опт- рон, в котором имеется источник 29 света, транзистор 30, первый 31, второй 32 и третий 33 фотоприемники, первый 34 и второй 35 резисторы. Кроме того, в состав оптоэлектронно- го модуля входят шина 36 питания, общая шина 37, шина 38 аналогового сигнала, первая 39, вторая 40 и третья

41дополнительные шины питания, ключ

42питания с входом 43, первым и вторым 45 выходами и входом 46 управления, шина 47 импульсного питания

и в каждом разряде первый 48, второй 49 и третий 50 дополнительные фотоприемники, первый 51, второй 52 и третий 53 дополнительные источники света, дополнительные резистор 54 и транзистор 55, входная шина 56 и ши- на 57 управления.

В соответствии с чертежом опто- электронный модуль для обработки цифровых и аналоговых сигналов, содержащий счетньй триггер 1., два пе- реключателя 6 и 16 с нейтральным положением и в каждом разряде 25-28 регенеративный оптрон, в котором

Q 5

5

0

0

6052

источник 29 света включен между ши- йой 36 питания и коллектором транзистора 30, эмиттер которого подключен к общей шине 37, база - к первым выводам первого 31, второго 32 и третьего 33 фотоприемников, первого 34 и второго 35 резисторов, второй вывод первого фотоприемника 31 подключен к шине 36 питания, источник 29 света оптически связан с первым фотоприемником 31 , второй вывод первого, резистора 34 подключен к шине 38 аналогового сигнала, второй вывод второго резистора 35 подключен к общей щине 37, источник 29 света каждого разряда оптически с вязан с вто,- рым фотоприемником 32 последующего разряда и с третьим фотоприемником 33 предьщущего разряда, прямой выход 4 счетного триггера 1 подключен к переключающему контакту 8 первой группы 11 первого переключателя 6, инверсный выход 5 - к переключающему контакту 12 второй группы 15 первого переключателя 6, размыкающий . контакт 13 первой группы 11 первого переключателя 6 подключен к второму выводу второго фотоприемника 32 каждого нечетного разряда 25 и 27 и за- мыКающему контакту 23 первой группы 20 второго переключателя 16, размыкающий контакт 13 второй группы 15 первого переключателя 6 подключен к второму выводу второго фотоприемника

32каждого четного разряда 26 и 28 и замыкающему контакту 23 второй группы 24 второго переключателя 16, второй выдод третьего фотоприемника

33каждого нечетного разряда 25 и 27 подключен к замыкающему контакту 10 первой группы 11 первого переключателя 6 и размыкающему контакту 18 первой группы 20 второго переключателя 16, второй вывод третьего фотоприемника 33 каждого четного разряда 26 и 28 подключен к замыкающему контакту 14 второй группы 15 первого переключателя °6 и размыкающему контакту 22 второй группы 24 второго переключателя 16 введены управляемый ключ

42 питания с входом 43, первым 44 и вторым 45 выводами управления, первая 39, вторая 40 и третья 41 дополнительные щины питания, шина 47 импульсного питания и в каждый разряд первый 48, второй 49 и третий 50 дополнительные фотоприемники, первый 51, второй 52 и третий 53 дополнительные источники света, дополнитель

ные транзистор 55 и резистор 54. Первый дополнительньй источник света включен между коллектором транзистора 30 и первой дополнительной шиной 39 питания, первый вывод второго допол- нительного источника 52 сбета подключен к общей шине 37, второй вывод - к первому выводу первого дополнительного фотоприемника 48, второй вывод которого подключен к шине 47 импульсного питания, эмиттер дополнительного транзистора 55 под ключен к общей шине 37, коллектор через третий дополнительный источник 53 света к второ.й дополнительной шине 40 питания, ба- за - к первым выводам дополнительного резистора 54, второго 49 и третьего 50 дополнительньк фотоприемников, второй вывод дополнительного.резистора 54 подключен к общей шине 37, вторые выводы второго 49 и третьего 50 дополнительных фотоприемников подключены к коллектору транзистора 30 последующего разряда, второй дополнительный фотоприемник 49 оптически связан с источником 29 света своего разряда, третий дополнительный фотоприемник 50 оптически связан с первым дополнительным источником 51 света своего разряда, которьй оптически связан с первым дополнительным фото- приемником 48 своего разряда, шина 36 питания подключена к первому выходу 44 ключа 42 питания, первая дополнительная шина 39 питания - к второму выходу 45 ключа 42 питания, вторая дополнительная шина питания - к входу 43 ключа 42 питания, третья дополнительная шина 41 питания - к переключающим контактам 17 и 21 первой 20 и второй 24 групп второго переключателя 16, счетный вход 2 счетного триггера 1 подключен к входной шине 56, вход 46 управления управляемого ключа 42 питания подключен к шине 57 управления.

Оптоэлектронный модуль для о бра- ботки цифровых и аналогоБЬк сигналов работает следующим образом.

Оптоэлектронный модуль для обработки цифровых и аналоговьк сигналов, может работать в цифровом и аналоговом режимах.

Для готовности модуля к записи информации на шины 40 и 41 подаю напряжение питания, при этом счетный триггер 1 за счет подачи на его вход 3 сброса потенциала, соответствующе

25

5 10 15 20

5

30

0

5

0

и второй 16 ливают так, и 13 первого

го уровню единицы, устанавливается в нулевое состояние.

Для работы оптоэлектронного модуля в цифровом режиме на вход 46 управления ключа 42 питания подают сигнал, который соединяет вход 43, ,к которому подключена шина 47 питания, с выходом 44 ключа 42.

Оптоэлектронньй модуль может обрабатывать цифровые сигналы в единично-нормальном и в единично-позиционном кодах.

Оптоэлектронный модуль, обрабатывающий цифровые сигналы в единично- позиционном коде, работает следующим образом.

В режиме Суммирование первьй 6 переключатели устанав- что контакты 8 и 9 и 12 переключателя 6 и контакты 17 и 18 и 21 и 22 второго переключателя 16 замкнуты. Внешняя индикация берется с источника 29 света каждого разряда. На шину 56 подают 1тмпульсы положительной полярности. При подаче светового потока на фотоприемник 32 разряда 25 и импульса положительной полярности на счетный вход 2 триггера 1 в возбужденное состояние переходит разряд 6. Срабатывает положительная обратная связь, реализованная на фотоприемнике 31, и транзистор 30 данного разряда поддерживается в режиме насыщения. При подаче следующего импульса на прямом выходе 4 триггера 1 появляется низкий уровень, соответствующий логическому нулю, а на инверсном выходе 5 - высокий уровень, соответствующих уровню логической единицы. Это дает возможность срабатывать разряду 26 и обнуляться разряду 25 за счет того, что от источншса 29 света разряда 26 подаётся оптический сигнал на третий фотоприемник 33, на втором выводе которого присутствует отрицательное напряжение, которое подается со второй шины 41 питания. С приходом следующего импульса на шину 36 возбужда- ется разряд 27 и обнуляется i-и. С дальнейшим поступлением импульсов на.шину 35 суммирование происходит аналогичным образом,

В режиме Вычитание первый 6 и второй 16 переключатели устанавливают так, что контакты 8 и 10 и 12 и 14 первого переключателя 6 и контакты 19 и 17 и 21 и .23 второго переключателя 16 замкнуты.

Если разряд 27 оптоэлектронного модуля находится в возбужденном состоянии, то при подаче очередного импульса возбуждается разряд 26 и обнуляется разряд 27. Разряд 26 возбужда- ет,ся за счет того, что с источника 29 света разряда 27 поступает опти- .ческгш сигнал на третий фотоприемник 33 разряда 26, на втором выводе

которого присутствует в данный .момент ,Q 27, так как на прямом выходе 4 триг- логическая единица, а разряд 27 обну- гера 1 имеется низкий уровень потенляется за счет того, что на его втором фотоприемнике 32 присутствует оптический сигнал от источника 29 света разряда 26, а также за счет присутствия на фотоприемнике 32 разряда 27 отрицательного напряжения. С приходом следующего импульса на шипу 36 возбуждается разряд 25 и обнуляется разряд 26. С приходом очеред- jo источника 29 света и с третьего до25

30

35

ных импульсов вычитание происходит аналогичным образом.

Оптоэлектронньй модуль, обрабатывающий цифровые сигналы в единично- нормальном коде, работает следующим образом.

В режиме Суммирование первый переключатель 6 устанавливают так, что контакты 8 и 11 и 12 и -14 первого переключателя 6 замкнуты, а переключатель 16 ставят в нейтральное положение. Внешняя индикация берется с источшжа 29 света каждого разряда. С штный триггер 1 ycтa aвливaeтcя в нулевое состояние. На шину 56 подают- импульсы положительной полярности. При подаче светового потока на второй фотоприемник 32 разряда 25 он переходит в возбужденное состоя- Hiie. При подаче следующего импульса на прямом выходе 4 триггера 1 появляется низкий уровень, соответствующий логическому нулю, а на инверсном выходе 5 - высокий уровень, соответствующий уровню логической единицы. Это приводит к срабатыванию разряда 26 и при приходе следующего импуль- . са на выходе 4 счетного триггера 1 появляется высокш уровень, а на выходе 5 - низкий, т.е. срабатывает разряд 27 и т.д. Обнуления разрядов 25 и 26 и т.п. не происходит, так как на вторых выводах третьих фотоприемников 33 всех разрядов отрица.тельньй электрический потенциал отсутствует.

В режиме Вычитание контакты.8 и 10 и 12 и 14 замкнуты, а второй переключатель 16-ставят в .нейтральное положение. Предположим, что в возбуж40

45

50

денном состоянии находится разряд 27 и-все предьщущие разряды. Тогда при подаче первого импульса счетньй триггер 1 переводится в нулевое состояние, т.е. на его прямом выходе 4 появляется высокий уровень потенциала, соответствующий уровню логической единицы .

В данном такте обнуляется разряд

циала, соответствующий уровню логического нуля, что достаточно для запирания транзистора 30 данного раз- ,5 ряда.

При подаче каждого последующего импульса происходит обнуление каждого предыдущего.разряда.

Если внешнюю индикацию брать и с

5

0

5

0

5

0

полнительного источника 53 света каждого разряда, то можно одновременно осуществлять обработку цифровых сигналов в единично-нормальном и единично-позиционном кодах.

Напругмер, если в возбужденном состоянии находится разряд 27 и все предыдущие разряды, то в возбужденном состоянии будет открыт транзистор 55 этого разряда, так как на фотоприемнике 49 данного разряда присутствует оптический сигнал от источника 29 света своего разряда и на втором выводе этого же фотоприемника 49 присутствует высокий уровень положительного потенциала, снимаемый с коллектора транзистора 30 последующего разряда 28. Транзисторы 55 всех остальных предыдущих разрядов закрыты, так как на вторых выводах фото- - приемников 49 данных разрядов присутствует низкий уровень положительного потенциала. Если подать импульс на счетный вход 2 триггера 1, то в возбужденном состоянии будет находиться (для режима Суммирование)) разряд 28 и все предьщущие . разряды и будет открыт только транзистор 55 разряда 28.

Если после этого подать еще один импульс, но уже в режиме Вычитание, то в возбужденном состоянии будет находиться разряд 27 и все предьщущие разряды и будет открыт транзистор 55 только разряда 27.

Таким образом обеспечивают возможность одновременной индикации результатов обработки в двух кодах - единично- нормальном и- единично-позиционном.

лотовые сигналы в едннично-иормаль ном коде.

При обработке аналоговых сигналов в единично-позиционном коде используется индикация с источников 53 све та разрядов.

Если на шине 38 присутствует аналоговый сигнал Uo U. . то в возбужо л I

денном состоянии находится -i l раз71231605

Оптоэлектронный модуль в режиме обработки аналоговой информации работает следующим образом.

Для работы оптоэлектронного модуля в данномрежиме необходимо переключатели 6 и 16 поставить в нейтральное положение. Все разряды оптоэлектронного модуля с помощью делителей напряжения, состоящих из двух резисторов

34 и 35, настраиваются на определенное 10 ряд (например, разряд 26) и все пре- пороговое.напряжение и р возбуждения дыдущие разряды 25... .С источников разрядов в возрастающем порядке в 51 света подаются оптические сигналы сторону старших разрядов. На вход 46 на фотоприемники 50. При этом в от- управления ключа 42 питания подают та- крытом состоянии находится транзис- кой сигнал, который электрически соеди- is тор няет вход 43 с выходом 45. На шину 47 постоянно подают прямоугольные импульсы, частота следования которых больше 50 Гц. Это необходимо для того, чтобы человеческий глаз не замечал мерца- 20 НИИ. Внешняя индикация осуществляется источником 52 света каждого разряда.

При подаче на шину 38 аналогового

в возбужденное состоя- те разряды, у которых 25

55 только разряда 26, так как на второй вывод фотоприемника 50 данного разряда с коллектора транзистора 30 разряда 27 подается высокий положительный потенциа-п и излучает источник 53 света разряда 26.

Если на шине 38 аналоговый сигнал

изменяется от

,

до и, и.

6Х

сигнала Ug U ние переходят

и

35

. и, .

так как с источника 51 света подается оптический сигнал на фотоприемник 48, который срабатьгоает и создает условия зо для-включения источника 52 света, но это возможно лииш в Тот момент, когда на шине 47 присутствует импульс положительной полярности. Фотоприем- ник 48 и источник 52 света должны быть согласованы по рабочему току. Так, в качестве фотоприемника 48, можно использовать фототиристор, а в качестве источника 52 света - свето- диод. Источник 52 света предназначен для визуального отображения аналогового сигнала, присутствующего на ши-i не 38. Таким образом, информация будет представлена в единично-нормальном коде.

При увеличении аналогового сигнала на величину (J (T.e.Ug ) возбуждаются те разряды, у которых

40

45

т.е. на величину приращения порога срабатывания, то в возбужденном состоянии находятся транзистор разряда 27, а транзистор 55 разряда 26 закрыт, так как на втором выводе фото- приемника 50 данного разряда присутствует логический нуль.

Если на шине 38 аналоговый сигнал изменяет до величины Uj, U|-1 , то в открытом состоянии находится транзистор только разряда 25.

Если на шину 47 подают импульсы, а внешнюю индикацию берут .у источников 52 и 53 света, то получают информацию в единично-нормальном и единично-позиционном кодах одновременно.

Формула изобретения

Оптоэлектронньй модуль для обра- ботйи цифровых и аналоговых сигналов, содержащий счетный триггер, два переключателя с нейтральным положением и в каждом разряде регенеративный опт- рои, в котором источник света включен мелзду шиной питания и коллектором транзистора, эмиттер которого подключен к общей пшне, база - к первым ввдзодам первого, второго, третьего фотоприемников, первого и второго резисторов, второй вывод первого фотоприемника подключен к шине питания, источник света оптически связан с. первым фотоприемником, второй вьтод первого резистора подключен к шиие аналогового сигнала, второй вывод

и,,,,--и.и,

При уменьшении аналогового сигна ла на величину U2 (т.е. Ug U ) возбужденными остаются те разряды, у которых

,,-и-и.

Таким образом, можно обрабатьгоать любые, изменяющиеся во времени, аналотовые сигналы в едннично-иормаль- ном коде.

При обработке аналоговых сигналов в единично-позиционном коде используется индикация с источников 53 света разрядов.

Если на шине 38 присутствует аналоговый сигнал Uo U. . то в возбужо л I

денном состоянии находится -i l разряд (например, разряд 26) и все пре- дыдущие разряды 25... .С источников 51 света подаются оптические сигналы на фотоприемники 50. При этом в от- крытом состоянии находится транзис- тор

ряд (например, разряд 26) и все пре- дыдущие разряды 25... .С источников 51 света подаются оптические сигналы на фотоприемники 50. При этом в от- крытом состоянии находится транзис- тор

55 только разряда 26, так как на второй вывод фотоприемника 50 данного разряда с коллектора транзистора 30 разряда 27 подается высокий положительный потенциа-п и излучает источник 53 света разряда 26.

Если на шине 38 аналоговый сигнал

ряд (например, разряд 26) и все пре- дыдущие разряды 25... .С источников 51 света подаются оптические сигналы на фотоприемники 50. При этом в от- крытом состоянии находится транзис- тор

изменяется от

,

до и, и.

6Х

25

5

о

0

5

0

5

т.е. на величину приращения порога срабатывания, то в возбужденном состоянии находятся транзистор разряда 27, а транзистор 55 разряда 26 закрыт, так как на втором выводе фото- приемника 50 данного разряда присутствует логический нуль.

Если на шине 38 аналоговый сигнал изменяет до величины Uj, U|-1 , то в открытом состоянии находится транзистор только разряда 25.

Если на шину 47 подают импульсы, а внешнюю индикацию берут .у источников 52 и 53 света, то получают информацию в единично-нормальном и единично-позиционном кодах одновременно.

Формула изобретения

Оптоэлектронньй модуль для обра- ботйи цифровых и аналоговых сигналов, содержащий счетный триггер, два переключателя с нейтральным положением и в каждом разряде регенеративный опт- рои, в котором источник света включен мелзду шиной питания и коллектором транзистора, эмиттер которого подключен к общей пшне, база - к первым ввдзодам первого, второго, третьего фотоприемников, первого и второго резисторов, второй вывод первого фотоприемника подключен к шине питания, источник света оптически связан с. первым фотоприемником, второй вьтод первого резистора подключен к шиие аналогового сигнала, второй вывод

9

второго резистора - к общей шине, источник света каждого разряда оптически связан с вторым фотоприемником последующего разряда и с третьим фотоприемником предьщущего разряда, прямой выход счетрюго триггера под- слючен к переключающему контакту первой группы первого переключателя, инверсньй выход - к переключающему контакту второй группы первого переключателя, размыкающий контакт первой группы первого переключателя подключен к второму выводу второго фотоприемника каждого нечетного разряда и к замыкающему контакту первой группы второго переключателя, размыкающий контакт второй группы первого переключателя подключен к второму выводу второго ф отоприемника каждого четного разряда и к замыкающему контакту второй группы второго переключателя, второй вывод третьего фотоприемника каждого нечетного разряда подключен к замыкающему контакту певой группы первого переключателя и размыкающему контакту первой группы второго переключателя, второй вывод третьего фотоприемника каждого четного разряда подключен к замыкающем контакту второй группы первого переключателя и к размыкающему контакту второй группы второго переключателя отличающийся тем, что, целью расширения функциональных возможностей, в него введены управляем ключ,питания с двумя выходами, первая , вторая и третья дополнительные шины питания, шина импульсного питания и в каждьй разряд первый, второй и третий дополнительные фотоприемники, первьш, второй и третий дополнительные источники света, допо

Редактор А. Ревин Заказ 2660/57

Составитель Г. Пешков

Техред И.Попович Корректор Л. Пилипенко

Тираж 816

Подписное

. ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4.

10

0

5

0

5

0

5

Q

нительные транзистор и резистор, пер- вьй дополнительньй источник света включен между коллектором транзистора и первой дополнительной шиной питания, первый вывод второго дополнительного источника света подключен к общей шине, второй вывод - к первому выводу первого дополнительного фотоприемника, второй вывод которого подключен к шине импульсного питания, эмиттер дополнительного транзистора подключен к общей шине, коллектор через третий дополнительньй источник света - к второй дополнительной шине питания, база - к первым выводам дополнительного резистора, второго и третьего дополнительных фотоприемников , второй вывод дополнительного резистора подключен к общей шине, вторые выводы второго.и третьего фотоприемников подключены к коллектору транзистора последующего разряда, второй дополнительный фотоприемник оптически связан с источником света своего разряда, третий дополнительньй фотоприемник оптически связан с первым дополнительнь1М источником света своего разряда, котор ый оптически связан с первым дополнительным фотопри- емнйком своего разряда, шина питания подключена к первому выходу управляемого ключа питания, первая дополнительная шина питания - к второму выходу ключа Питания, вторая дополнительная шина питания - к входу ключа питания, третья дополнительная шина питания - к переключающим контактам первой и второй групп второго переключателя, счетньй вход счетного триггера по;з;- ключен к входной шине устройства, вход управления управляемого ключа питания - к шине управления.

Подписное

Изобретение относится к вычислительной технике. Может быть использовано в устройствах автоматики, системах автоматического управления, цифровых и аналоговых ЭВМ. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей достигается путем обработки цифровых и аналоговых сигналов как в единично-нормальном, так и в единично-позиционном кодах одновременно. Оптоэлектронный модуль содержит счетный триггер 1 с входами 2 и 3, выходами 4 и 5, переключатель 6 с нейтральным положением с переключающим, размыкающим и замыкающим контактами (ИРЗК) 8, 9 и 10 группы 11, ПРЗК 12, 13 и 14 группы .15, переключатель 16 с ПРЗК 17-19 группы 20, ПРЗК .21-23 группы 24, разряды 25-28, содержащие каждый регенеративный оптрон, в котором имеется источник 29 света, транзистор 30, фотоприемники 31-33, резисторы 34 и 35. Устройство имеет шины питания 36, общую 37, аналогового сигнала 38, дополнительные 39- 41 питания, ключ 42 питания с входом 43, выходами 44 и 45 и входом 46 управления , шину 47 импульсного питания, в каждом разряде - фотоприемники 48-50, дополнительные источники 51-53 света, резистор 54, транзистор 55 и шины входную 56 и управления 57. 1 ил. (Л ГО 00 зв Oi о ел