Оптоэлектронный селектор минимального сигнала Советский патент 1986 года по МПК G06G9/00 G06G7/12 

t1

Изобретение относится к автоматик и вычислительной технике и может быть использовано в преобразующих устройствах систем управления, цифровых и гибридных вычислительных сие- темах.

Цель изобретения - повьшение точности селектора и расширение области его применения путем обработки цифровых сигналов.

На чер-теже представлена структурная схема оптоэлектронного селектора минимального сигнала.

Селектор содержит источник 1 кол- лимированного светового потока, вы- ход которого через последовательно расположенные управляемьш транспаран 2, неуправляемый транспарант 3 и оптический одномерньй сумматор 4 связан с оптическими входами фотодиодов 5,- 5, соединенньк последовательно и согласно, причем катод первого фотодиода 5 подключен к положительном полюсу источника 6 постоянного напряжения, а анод последнего фотодиода 5 подключен к входу операционного усилителя 7 и через токоэадающий резистор 8 к шине нулевого потенциала. У1 равляющие входы U , - U управляемого транспаранта 2 являются соответ ствующими информационными входами устройства, а выход усилителя 7 - выходом селектора.

В качестве источника 1 коллимиро- ванного светового потока может быть использован, например, полупроводниквый лазер с соответствующей линзовой коллимирующей системой, обеспечивающей формирование светового потока прямоугольного поперечного сечения с равномерным распределением интенсивности по координатам X и У.

Управляемый транспарант 2 может быть выполнен, например, в виде / двумерной матрицы, состоящей из nxm элементарных модуляторов света. В частном случае (при вь делении минимального сигнала из совокупности п величин, представленных в параллельном цифровом т-разрядном коде) элементарные модуляторы матрицы объединены в п строк по га модуляторов в каждой. Состояние элементарных модуляторов (i,j-x) определяется наличием или отсутствием единицы в J-M разряде входного сигнала: единице соответствует прозрачное состояние модулятора, а нулю - непрозрачное.

162

Неуправляемый транспарант 3 может представлять собой, например, фотопленку или фс гопластинку с переменным коэффициентом пропускания по координате X, Характер изменения коэффициента пропускания по координате X является .ступенчатым и определяется выражением:

T(j)2 , j 1,2,...m

(1)

где j - номер ячейки в 1-й строке транспаранта 2.

Оптический одномерный сумматор 4 может быть выполнен, например, в виде волоконно-оптического блока или цилиндрической линзы. Сумматор 4 обеспечивает формирование на оптическом входе i-ro. фотодиода сигнала, интенсивность которого пропорциональна сумме оптических сигналов, проходящих через все m элементов i-й строки управляемого и неуправляемого транспарантов, т.е.

5 о

,,

5

0

5

I- г: I )

о 1

(2)

где IJ - интенсивность оптического сигнала, проходящего через j-ю ячейку L-Й строкитранс- паранта 2 (принимает значение 1 или 0) , 1(} - коэффициент пропускания области неуправляемого транспаранта, через которую проходит световой поток Ij определяемьй выражением (1). Оптоэлектронный селектор минимального сигнала работает следующим образом.

При отсутствии цифровых входных сигналов и,- и все его nxm элементарных оптических модуляторов света находятся в непрозрачном состоянии и поэтому световой поток на входах фотодиодов 5, - 5, от источника 1 коллимированного светового потока отсутствует. В результате этого на выходе селектора выходной сигнал Ug, не формируется.

При поступлении входных сигналов Ц - и, на управляющие входы транспаранта 2 элементарные оптические модуляторы света изменяют свое состояние в соответствии с поступающими, на них цифровыми управляющими сигналами и., (1 1 ,п) . Световой поток от источника 1 коллимированного светового потока модулируется угфавляющим входным цифровым сигналом, поступающим на входы каждой i-й строки управ3

ляемого транспаранта 2. На выходе каждой д-й строки элементарных оптических модуляторов света транспаранта 2 формируется m оптических сигналов с интенсивностями Ij(,m), которые соответствуют значениям О или 1 U(.-ro цифрового входного сигнала. Эти оптические сигналы проходят через неуправляемый транспарант 3, который в силу ступенчатого изменения коэффициента пропускания tCj) по координате X изменяет интенсивность каждого из них так, что интенсивности I оптических сигналов изменяются на величину 2 , Тем самым каждому разряду и -го цифрового входного сигнала придается определенный вес. Это необходимо для обеспечения различия и -X цифровых входных сигналов после суммирования в оптическом одномерном сумматоре 4 световых потоков. Только в этом случае каждому и -му цифровому сигналу соответствуют различной интенсивности 1 суммарные световые потоки, полученные в соответствии с выражением (2) при. прохождении сумматора 4, Выходные световые потоки 1, соответствующие входным цифровым сигналам, поступают на входы соответствующих фотодиодов 5 и 5 . Так как фотодиоды 5 - 5 л-соединены последовательно, и согласно и на них подается обратное смещение источником 6 Но, воздействие I. световых потоков на эти фотодиоды 5.,- 5f-| приводит к формированию на входе усилителя 7 фототока, величина которого линейно зависит от минимального из всех входных цифровых сигналов и,- и. Следовательно, и на выходе усилителя 7 формируется сигнал Ugj,. пропорциональный минимальному из входных цифровых сигналов U

Оптоэлектронный селектор способен также выполнять свои функции и при

12545164

аналоговой форме входных сигналов, Б этом случае на выходе селектора формируется сигнал в соответствии с выражением:

u,,,-H.,.,/(o),j,/(oi,...,

(3,

..где и, - величина сигнала управления, (i,j)-M модулятором транспаранта 2; к - коэффициент пропорциональ- HOCTJI,

Формула изобретения

Оптоэлектронный селектор мини-- мального сигнала, содержащий источник постоянного напряжения, фотодио- ды, соединенные последовательно и согласно, и операционный усилитель, вход которого через токозадающий резистор соединен с шиной нулевого

потенциала и анодом последнего фотэ- диода, при этом катод первого фотодиода подключен к положительному полюсу источника постоянного напряжения, а выход операционного усилителя является выходом оптоэлектрон- ного селектора, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности и расширения области применения путем обработки цифровых сигналов, в него введены последовательно расположенные и оптически связанные источник коллимированного светового потока, управляемый транспарант, неуправляемый транспарант и оптический одномерный сумматор, при этом оптические входы фотодиодов связаны с выходами оптического одномерного сумматора, а управляюЕцие входы управляемого транспаранта являются соответствующими информа- ционными входами селектора.

Un

А) 5,

2)5,

/

ш

Изобретение относится к области обработки сигналов оптическими средствами. Из-обретение позволяет повысить точность обработки как аналоговых, так и цифровых сигналов ггутем включения в селектор минимального сигнала на оптронах оптического пре- образователя цифра - аналог, состоящего из последовательно расположенных источника коллимированного светового потока; управляемого трайспаран- та, неуправляемого транспаранта и оптического одномерного сумматора. 1 ил.

Составитель Г Зелинский Редактор А, Огар Техред ИДГоповнч Корректоре.

Заказ 4723/54 Тираж 671Подписное

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