Оптоэлектронный модуль Советский патент 1986 года по МПК H03K23/78 

N ячеек 13.1-13.N, а в каж- №1Й столбец модуля усилителей 16. I-- I6.N, аналоговых ключей 17,-I-17,N и оптоэлектронных элементов 8.I- iS.N памяти н образование новых свялей между элементами устройства обеспечивает возможность обработки

Изобретение относится к шчпульс- ной технике и может быть испол1 зова но в устройствах автоматики и в цифровых вычислительных машинах.

Целью изобретения является расши- рение функциональных возможностей за счет обработки аналоговых сигна- лов и достижение однородности структуры цифровой части модуля.

На фиг, представлена блок-схема оптоэлектронного модуля; на фиг, 2 - принципиальная схема одной игедика- ционной ячейки модуля.

Оптоэлектронный модуль размерностью N .М содержит счетный триг- гер 1, снабженный счетным входом 2 и входом 3 сброса, один переключатель 4, первый усилитель 5. второй усилитель 6, причем прямой выход 7 счетного триггера 1 подключен к вко- ду второго усилителя 6,, выход которого электрически связан с подвижным контактом 8 переключателя 4, инверс- ный выход 9 триггера 1 подключен к входу усилителя 5, а каждая индика- ционная ячейка 10., 11, 10.12 --IG.l.Ns 10..21-10.2.N- JO.M.l-IO.M.N, снабженная оптическим внешним входом 11, оптически связана с соседними правой левой, верхней и нижней ячейками, причем индикационньге ячейки Г0,„1 10.2,1 10.М.1 первого столбца оптически связаны с ячейками lO.I.Ns - 10.M.N последнего столбца, а ячейки 10.1,1, 10.I,2-1 О,.N первой строки оптически связаны с ячейками ,- 10.М,2-10,M.N последней строки.

Модуль также содержит оптоэлек- тронный счетчик 12 импульсов;, содержащий N ячеек 3.1, i3.2-i3.N5 у кот рого оптические выходы 14 каждой пре дьщущей ячейки 13,15 13, 2-1 3., N последовательно связаны с оптическим

не только цифровой, но и аналоговой информации в двумерной системе координат. Кроме того, устройство обладает однородностью структуры цифровой части модуля, что позволяет выполнить его в интегральном либо 1 ибридном исполнении, 2 ил.

входом 15 каждой последующей ячейки i3.I-13.-N5 и в кахщом столбце модуль содержит дополнитель -1ые усилители - 16.2-I6.NS аналоговые ключи 17,1, 7. и оптоэлектронные элементы 18.1s 18.2-18.N памяти оптические входы 19 которых оптически связаны с оптическими выходами 14 ячеек 13.1-13,N счетчика 12, электри ческие выводы 20 ка сдор1 нечетной ячейки 13.1., I3.3-I3.N-I счетчика 12 электрически соединены с выходом второго усилителя 6f причем управляюпще 21 аналоговых ключей 17.1, 17,2-17,N электрически связаны с электрическими выходами 22 соответ- с гвзпощих ячеек i3,,,N счетчика

12э аналоговые входы 23 анагюговых ключей 17.1-17.N подключены к шине 24 аналогового сигнала, а выходы 25 подключены к первым электрк-ческим входам 26 каждой ячейки 10,I.1 - 10„.2-10.1.N-10.M.,N модуля соответствующих столбцов кроме того, первый неподвижный контакт 27 переключателя 4j снабженного пятьп-i неподвижным контактом 28,, электрически связан с вторым электрическим входом 29 каждой ячейки 10..N модуля 5 второй неподвижный контакт

30 с третьим электрическим входом

31каждой ячейки 10.1.1-10.M,N модуля, третий неподвижный контакт 32 - с четвертым электрическим входом 33 ячейки 1 О. . 1 -1 О. М, N модуля и четвертьм неподвижный контакт 34 - с электрическим входом 35 каждой ячейки 10..1-JO.M.N модуля, выход первого усилителя 5 подключен также к шестым электрическим входам 36 каждой ячейки 10.1.1-1O.M.N модуля, а электрические выходы 37 каждого элемента 18.-18,N памяти под3

ключены к входам соответствующих дополнительных усилителей 16.I-16.N, выходы которых электрически связаны с седьмыми электрическими входами 38 каждой -ячейки 1 0,1 .1-10.M.N соответствующих столбцов 5 причем первый оптический выход 39, второй оптический выход 40, третий оптический выход 41 и четвертый оптический выход 42 каждой индикационной ячейки 10,1.1-1O.M.N соответственно оптичеки связаны с первым оптическим входом 43, вторым оптическим входом 44 третьим оптическим входом 45 и четвертым оптическим входом 46 соседних правой, левой, верхней и нижней ячеек, а первый оптиче.ский выход 39 и второй оптический вход 44 ячеек 10.1.1, 10.1.2-10.М.1 первого столбца оптически связаны с первым оптическим входом 43 и вторым оптическим выходом 40 ячеек 10.1.N, I0.2.N-10.M.N последнего столбца, а также третий оптический выход 41 и четвертый оптический вход 46 ячеек 10.1.1, 10.I.2-10.I.N первой стро ки оптически связаны с третьим оптическим входом 45 и четвертым оптическим выходом 42 ячеек последней строки.

Каждая индикационная ячейка 10.1.1-10.M.N модуля содержит делитель напряжения, состоящий из первого 47 и второго 48 резисторов, объединенные выводы которых подключены к базе транзистора 49, коллектор которого подключен к катоду первого светодиода 50, анод которого подключен к седьмому электрическому входу 38 через третий резистор 51, первый 52, второй 53, третий 54, четвертый 55, пятый 56, шестой фототиристор 57, седьмой 58 фототиристоры, второй 59, третий 60, четвертый 61, пятый 62 и шестой 63 све- тодиоды, четвертый резистор 64 и индикационный светодиод 65, причем аноды первого, второго, третьего, четвертого, пятого и седьмого фототиристоров 52, 53, 54, 55, 56 и 58 электрически подключены к катоду второго светодиода 59, анод которо- рого подключен к катоду индикационного светодиода 65 и к аноду третьего светодиода 60 через четвертый резистор 64, причем катод третьего светодиода 60 подключен к аноду четвертого светодиода 61, катод кото480644

рого подключр.н к аноду пятого светодиода 62; катод .которого подключен к аноду шестого светодиода 63, катод которого подключен к аноду шесто- 5 го фотстиристора 57, анод индикационного светодиода 65 подключен к шине 66 питания, а катод первого фототиристора 52, эмиттер транзистора 49 и второй вывод второго резистора 48 10 подключены к общей шине, а также первый и второй светодиоды 50, 59 оптически связаны с первым и шестым фототиристорами 52, 57 соответственно, кроме того, третий, четвертый, пятый 5 и шестой светодиоды 60-63 оптически связаны с третьим, четвертым, вторым и первым оптическими выходами 41, 42, 40 и 39 ячейки соответственно, а второй, третий, четвертый, пятый 0 и седьмой фототиристоры 53, 54, 55, 56 и 58 оптически связаны с третьим, первым, вторым, четвертым и внешним оптическими входами 45, 43, 44, 46 и 11 ячейки соответственно, а катоды 5 второго, третьего, четвертого, пятого и шестого фототирксторов 53, 54, 55, 56 и 57 подключены к четвертому, третьему, второму, пятому и шестому электрическим входам 33, 31, 29, д 35 и 36 ячейки, а также второй вывод первого резистора 47 подключен к первому электрическому входу 26 и катод седьмого фототиристора 58 подключен к второму электрическому входу 29

ячейки. 5

Оптоэлектронный модуль функционирует следующим образом.

Возможны два режима работы модуля: режим обработки цифровой ин- 0 формации; режим обработки аналоговой информации.

Рассмотрим первый режим работы модуля.

в первом режиме работы в началь- 5 ный момент времени на все узлы устройства подается питание, подвижный контакт 8 переключателя 4 3 1мкнут с первым неподвижным контактом 27, а счетный триггер 1 находится в куле- 0 вом состоянии за счет подачи импульса положительной полярности на вход 3 сброса. Все индикационные ячейки 10.1.1 -IO.N.MB модуле находятся в обнуленном состоянии, т.е.--инди- кационные светодиоды 65 (фиг.2) не излучают свет.

В цифровом режиме работы модуля может быть два подрежима: режим записи любой информации в модуль; режим переноса информации в модуле.

Для режима записи любой информа- и;ии в модуль подвиж шй контакт 8 переключателя 4 замыкается с первым не подвижным контактом 27, а счетный триггер 1 остается в нулевом состоянии и на его прямом выходе 7 присута на и -гверс

ствует логический О

1. Логический

ном - лоп-гческая О через второй ycилитeлfJ 6 подается на вторые электрические входы 29 каждой ячейки 1 О,1.-1О.К.М и подготавливает их к записи информации,

Пусть необходимо записать информацию в разряды 10.1.2, IC.2.I, 10,2Л, 10.3,2, 10.4.2, 0,-5.2. Для этого на внешний оптический вход 11 ячеек 10И ,2,. 10.2,1 , 10.2„25 10.3, 10.4.2, 10.5.2 подается оптическш сигнал, который поступает на седь мой фототиристор 58 (фиг,. 2), и ом, в свою очередь, переходит в проводящее состояние, а индикационный: све- тодиод б5 ячеек 10.. 2, 10,2Л, 10.2.2, 10.3.2, 10.4.2, 10.5.2 излучает свет. Второй светодиод 59 вобужденных ячеек, излучая свет на шестой фототиристор 57, подготавливае его к принятию записанной информации.

Перенос информации, в свою очередь, подразделяется на четыре под- режима: перенос информации влево; перенос информации вправо; перенос информации вверх; перенос информации вниз.

Для переноса информации влево необходимо, чтобы подвижньш контакт 8 переключателя 4 был соединен с первым неподвижным контактом 27., Счетный триггер 1 находится в нулевом состоянии.

Пусть необходимо сместить записанную информацию в режиме записи влево на две индикационнь х ячейки. Для этого подается четыре импульса на счетный вход 2 триггера 1,

С приходо м первого импульса триг гар 1 переходит в единичное состояние т.е. низкий уровень положительного потенциала с инверсного .выхода 9 через первый усияите ль 5 подается на шестой электричеср;ий вход 36 всех ивдикационных ячеек 10.1.1-10.M,N.

За счет того, что на шестых фото тиристорах 57 возбужденных ячеек

0

10.1.2,, 10.2Л, 10.2.2. 10.3.2, (0.4.25 10.5,, 2 заранее присутствовал свет от вторых сиетодиодов 59, сиестые фототиристоры 57 ячеек 10.1,2

10.2.1,10.2.,2, 10.3.2 10,4,2, 10.5.2, с приходом .логического О па их катоды переходят Б проводящее состояние, а седьмые фототиристоры 58 переходят в обратно смещенное состояние и з-за прихода па пх катоды ,1огической от г)ыхода 7 1 риггера 1 .

TpeTHj ij че ве1зтыЙ5 пят ый ь: iirec- той светодиоды (эО; 61 ,, 62, 63 бужден1шх ячеек I (, 1 , 2, 10,2,1,; 0.2.2, 10.3.2., 10,4.2., (0.5,2 излучают свет„

При рассмотрении r.,Hna работы схемы прини.маем,, что з возбужденном состоянии находятся .пить разря,ць с -индексами 10.,2. 10,2,, 10,2.2,

10.3.2,10.1.25 10.5, 2 согласно таб- .пице, где показано ввод информации, т.е. в дaльпeйшe i под i и j принимаются значения 1,2; 2Л; 2., 2; 3.2; 4.2; 5.2.

С приходом второго импульса счет- 1-гьш триггер 1 переходит в нулевое состояние и логкческг-тй О подается на вторые электрические входы 29 всех ячеек 1 О . 1 . 1 - 1 О .I-LN, а за счет присутствия оптического сигнала на четвертом фототирис 1 оре 55 с второго оптического входа 44 последующей левой ячейки iO,i. . ч который подается от пятого светодиода 62 пре- ,цыдущей ячейки iO.i.j, -через ее второй оптический 40, ячейка lO.i. переходит в возб-ужденное состояние, так KQ.K четвертый фототиристор 55 данной ячейки ОЛ. j, переходит в проводящее состояние, а ее индикационный светодиод 65 излучает свет. Шестой фототиристор 57 ячейки lO.i.j переходит в обратно- смеиенное состояние за счет прихода на его катод логической 1, Если же ячейка i0.i,j-l до этого находи- .пась в возб-ужденно)«; состоянии то она так в нем и останется. Ячейка lO.i.j обнуляется, если предыдущая ячейка 10,i.j-r не из.ттучала свет, и остается в том же сос- оянии,, если ргаоборот.

С приходом третьего импз- льса идет яс,аготовка для смещения информации а с приходом четвертого производится (мелцение еще на одну ячейк-у.. Таким

образом, каждая последующая ячейка в процессе смещения, несет информацию, своей Предыдущей ячейки, а следовательно, информация, записанная режиме записи информации, сместится на два индикационных -разряда влево и возбужденными становятся ячейки 10,1.10, 10,2.3, 10,2,10, 10.3,10, 10,4,10, 10,5,10,

Для переноса информации вправо подвижный контакт 8 переключателя 4 соединяется с вторым неподвижным котактом 30,

Пусть необходимо сместить записанную информацию вправо на две индикационных ячейки. Для этого на счетный вход 2 счетного триггера 1 подается четыре импульса.

Данный режим отличается от режим смещения влево только тем, что смещние осуществляется не по четвертому фототиристору 55, пятому св тодиоду 62 и по электрическому вход 29, а по третьему фототиристору 54, шестому светодиоду 63 и по третьему электрическому входу 31 через первы оптические входы 43 и выходы 39, В результате смещения информации на две ячейки вправо, записанной в режиме записи, в возбужденном состоянии будут находиться ячейки 10,1.4, 10,2,3, 10.2,4, 10,3,4, 10.4,4, 10,5.4.

Для переноса информации вверх подвижный контакт 8 переключателя 4 соединяется с третьим неподвижным контактом 32, а смещение осуществляется по второму фототиристору 53, третьему светодиоду 60 (фиг,2) и по четвертому электрическому входу 33 через третьи оптические входы 45 и выходы 41. В результате смещения в возбужденном состоянии будут находиться ячейки 10.1,2, 10.2.2, 10..3,2, 10,4,2, 10.5,1, 10.5.2.

В режиме смещения вниз подвижный контакт 8 переключателя 4 замыкается с четвертым неподвижным контактом 34, а смещение осуществляется по пятому фототиристору 56 (фиг,2), четвертому светодиоду 61 и по пятому электрическому входу 35 через четвертые оптические входы 46 и выходы 42, Излучать свет будут разряды 10,1,2, 10.2.2, 10,3.2, 10.4.2, 10.5,2.

Все оптические связи между ячейками -крайних столбцов и крайних

10

15

строк предназначены для того, чтобы информация, записанная в модуле при смещении, не терялась. Если, допустим, в возбужденном состоянии был разряд последнего столбца, то при смещении вправо на один индикационный разряд возбужденным разрядом становится тот, который является первым в той же строке.

Рассмотрим ана1гоговый режим работы модуля.

Для этого триггер 1 устанавливается в нулевое состояние. Подвижный контакт 8 переключателя 4 замыкается с пятьм неподвижным контактом 28. Все ячейки 13.1-13,N оптоэлек- тронного счетчика 12 импульсов и все элементы 18,1-18,N памяти не возбуждены, а аналоговые ключи 17.1-I7,N находятся в закрытом состоянии.

Все ячейки модуля с помощью делителей напряжения, состоящих из первого и второго резисторов 47 и 48, настраиваются на определенное пороговое напряжение возбуждения ячеек, причем ячейки, принадлежащие одной и той же строке, имеют равный порог срабатывания, а пороги срабатывания ячеек 10,1,1-10,M,N подобраны таким образом, что ячейки каждой верхней строки на единицу срабатывания вьщ1е чем ячейка ее предыдущей нижней строки.

Одновременно с подачей на шину 24

0

0

5

аналогового сигнала на счетный вход 2 триггера 1 подаются счетные импульсы, и на оптический вход 15 первой ячейки 13.1 счетчика 12 в это же время подается оптический сигнал, длительность которого ограничена в следующих пределах:

Л .- л.

л I

. СР,

где

t, длительность оптического сигнала или время присутствия света на входе 15 первой ячейки 13,1 счетчика 12;

лпительность счетного нм- пульса; - период следования счетных

ш шульсов; LCP время срабатывания одной

ячейки сЧётчика 12. Первая ячейка 13.1 счетчика 12 переходит в возбужденное состояние и с оптического выхода 14 подлет оптиескнй сигнал на оптические входы 15, 19 второй ячейки счетчика и пер- вого элемента 18.1 . Первый элемент 18.1 памяти переходит в возбужденное состояние и с его электрического выхода 37 подается высокий уровень положительного потендиапа на вход первого дополнительного усилителя 16.1, который усиливает этот сигнал и подает на седьмые электр:н ческие входы 38 ячеек 10. i,.; 10.2.1-10.М. первого столбца м подготавливает эти ячейки 10.1.., 10.2.i 10.М. к обработке аналогового сигнала. В это же время с электричесхо- го выхода 22 первой ячейв:и 13.1 счетчика 12 подается электрический сигнал на управляюпшй вход 23 первого аналогового ключа 17.1j который электрически соединяет вход 23 с выходом 25 ключа 7.1. На первые электрические входы 26 каждой ячейки 10.1 Л ., 10„2.1 - IO.M. первого столбца с шины 24 поступает аналоговый сигнал и. и. В возбужденное состояние перейдут те ячейки первого столбца.

у которых и not-

и

frx

и,, и первый

светодиод 50 этих ячеек, включенный в коллекторную цепь транзистора 49s излучает свет на первый фототиристо 52, который переходит в проводящее состояние, а .ционньш свегодио 65 излучает свет. Если U 3Up,yp , то в возбужденном состоянии будут находиться три ячейки 10.8.1;, 10.7.1, 10.6.1 (приинмаем , а ).

С приходом второго импульса на счетный вход 2 триггера 1 триггер переходит в нулевое состояние, а вторая ячейка 13.2 счетчика 12.-- в возбужденное за счет присутствия логической 1 на ее электрическом вы воде 20 и за. счет присутстэия опти- ческох о сигнала на ее оптическом входе 15с Первая ячейка 13.1 счетчика 12 обнуляется из-за присутствия на ее электрическом выводе 20 логического О, а первый элемент памяти 18.1 остается в возбужденно ; состоянии.

За счет возбуткдения второй ячей- ки 13.2 счетчика 12 в возбужденное состояние переходит второй элемент 18,2 памяти, а второй аналоговьй ключ 17.2 замыкает вход 23 с выходом 25 и подает аналоговый сигнал Uj и t ли на первые электрические входы 26 ячеек 10.1.2,, 10.2.2 10,М.2 второго столбца. В возб . ж- деунчое состояние перейдут re ячейки у которых

Unop . и, и. - и и.

Пусть 5 и„(..р 6U,, - г. то Б ;зозбуж7донном СОСТОЯНИИ будут нако- дяться ячейки lO.S.lj С),7.,2, 0.6,,2, 10.5.2, 10.4Л.

С приходом третьего импульса -а электрические входы 26 К). 1,3 10.2,3 -- 10,М.З третьего столбца поступает аналоговый сгггнал lI,5Uf,|.|f, В возбужденное coc i-oHiiwe перейдут ячейки 10.8.3, 10.7,.3 10.6.3., 10,5,35 10,4,3 третьего с олбда

В момент прихода четвертого импульса на шине 24 присутствует аналоговый сигнал Il4

0

s

и

4 и.

и,

ПОР - i - - пор

И В возбужденное состояние переходят ячейки 10,8.45 10,7,4 10,6,4s ,4,

В момент присутствия пятого импульса на шине 24 присутствовал аналоговый сигнал и 2 и Пор i в возбужденное состояние перейдут ячейки 10,8.5,, 10.7,5,

С приходом шестого рипульса воз

бу;ждаются ячейки 1 0. 8 ., 6,, 10,7.6s

10.6.6,10,5.6, 10.4,6/10,3.6; с приходом седьмого 1мпзшьса - ячейки

10.8.7,10,7.7, 10,6,7, 10,5,7. При дальнейгаем поступлении импульсов на счетнъ5й вход 2 триггера 1 в возбужденное состояние будут переходить те ячейки столбцов, Б зазискмости от тогОз какой аналоговый сигнал присутствовал на шине 24 в момент поступления нмнульса.

Третий резистор 5 предназначен для ограничения тока с седьмого электрического входа 38, а четвертый резистор 6 для ограни чения тока от

111ИТГЫ 66 питания и создают условия для ко1эмал:ьной работы ячеек 10,)Л-- О,М.N в обоих р ежим ах.

Данный модуль ш-шет возможность обработки не только цифровойj но к аналоговой инфорнагдик з двумерной системе координат,

Кроме того, устройство сбладае.т однородностхтю структуры дифролзой час ти модуля и возможностью его выполнения в интегральном либо г ибридном исполнении, Ф о р м у л а и 3 о б р е т а н и я

Оптоэлектронный модуль размерностью N М, содержялччй счетный

триггер с входом сброса, один переключатель, два усилителя, прямой выхо счетного триггера подключен к входу второго усилителя, выход которогр соединен с переключающим контактом переключателя, инверсный выход счетного триггера подключен к входу первого усилителя, а каждая индикационная ячейка, снабженная оптическим внешним входом, кроме первых и последних столбца и строки, оптически связана с последующими и предыдущими ячейками в строке и столбце, причем индикационные ячейки первого столбца оптически связаны с ячейками последнего столбца, а ячейки первой строки оптически связаны с ячейками последней строки, отличающийся тем, что, с целью распгарения функцио нальных возможностей с одновременньЕМ достижением однородности структуры цифровой части модуля, в него введены оптоэлектронный счетчик импульсов содержащий N ячеек, у которого опти- ческие выходы каждой предыдущей ячейки последовательно связаны с оптическим входом каждой последующей ячейки и в каждый столбец модуля - дополнительные усилители, аналоговые ключи и оптоэлектронные элементы памяти, оптические входы которых соответственно оптически связаны с оптическими выходами ячеек оптоэлектронного счетчика импульсов, выходы каждой нечетной ячейки оптоэлектронного счечика соединены с выходом второго усилителя, а каждой четной ячейки - с выходом первого усилителя, причем управляющие входы аналоговых ключей

ю J5 20 25 JQ 5

соединены с выходами соответствующих ячеек счетчика, аналоговь1е входы аналоговых ключей подключены к щи- не.аналогового сигнала, а выходы подключены к первым входам каждой ячейки модуля соответствующих столбцов, кроме того, первый контакт переключателя соединен с вторым входом каждой ячейки модуля, второй контакт - с-третьим входом к аждой ячейки модуля, третий контакт - с четвертым входом каждой ячейки модуля и четвертый контакт - с пятым входом каждой ячейки модуля, выход первого усилителя подключен к шестым входам каждой ячейки модуля, а выходы каждого элемента памяти подключены к входам соответствующих дополнительных усилителей, выходы которых соединены с седьмыми входами каждой ячейки соответствующих столбцов, причем первый, второй, третий и четвертый оп-. тические выходы каждой индикационной ячейки, кроме первых и последних столбца и строки соответственно, оптически связаны с первым, вторым, третьим и четвертым оптическими входами последующих и предьщущих ячеек в столбце и в строке, а первый оптический выход и второй оптический вход ячеек первого столбца оптически связаны с первым оптическим входом и вторым оптическим входом ячеек последнего столбца, а третий оптический выход и четвертый оптический вход ячеек первой строки оптически связаны с третьим оптическим входом и четвертым оптическим выходом ячеек последней строки.

5 J8

о

о о 6 о о

JJ J/ .9 J4 J§

Фиг. 2

Изобретение относится к импульс- liOK технике и ьюжет быть использова но в устройствах автоматики и в цифровых вычислительных машинах. Цель изобретения - расширение функциональ- ьых возможностей устройства. Опто- элетстронный модуль содержит счетный триггер 1, усилители 5 и 6, перек- лтачгч-тель 4, индикационные ячейки iO,I,1-10.I.N. iO,2.-l0..M.l- lO.M.N, Введение в модуль оптоэлек- тронного счетчика 12 импульсов, вклюгю lis 00 о CD .4

Редактор М,Бандура

, Составит12.ль Д.Шалягин

Техред М.Ходанич Корректор M.fleNWHK

Заказ 4141/58Тираж 816 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий Г13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород;ул.Проектная,А