Оптоэлектронный модуль Советский патент 1986 года по МПК H03K23/78 

i12

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствах дискретной автоматики.

Целью изобретения является новышение быстродействия за счет сокращения времени сдвига информации с 2-х тактовых периодов до одного за счет сокращения времени запирания регенеративных оптронов ячеек, а также расширение функциональных возможностей измерения временных интервалов.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы работы устройства.

Устройство содержит разрядные ячейки i, ячейку 2 исходного состодния, счетный триггер 3, узел 4 пербкгаочения направления счета с первым четвертым выходами 5-8, первую шину 9 нечетных импульсов, первую шину 10 четных и тульсов, вторую шину 11 нечетных импульсов, вторую нгину 2 четных импульсов, третью шину 13 нечетных имтульсов, третью шину 14. четных импульсов, первый и второй 16 входы узла 4 переключения направления счета, прямой с инверсным выходы 17 и 18, счетный вход 19 С- и 20 счетного триггера 3, R6 - триггер 21 с прямым 22 и инверсным 23 выходами, R-входом 24 и S-входом 25,ВХОД 26 прямого счета устройства, вход 27 обратного счета устройства, первый - четвертый элементы И 28 - 31, с первыми входами 32 - 35 вторыми входами 36-39 н выхода1 1И 40 - 43, соответственно разрядные ячейки 1 и 2 исходного состояния имеют первый - третий входы 44 - 46 управления и содержат транзистор 47, источник 48 света с первым -третьим оптическими выходами 49 - 51, первыйтретий фотоприемники 52 54, первый - третий разделительные даоды 55 - 57, резистор 58, общую тину 59, шину 60 питания, дополнительный элемент И 61 с первым 62 и вторым 63 входами и выходом 64, кроме того, устройство содержит вход 65 записи, тактовый вход 66, вход 67 установки в исходное состояние, а ячейка 2 исходного состояния содержит дополнительный резистор 68 и дополнительный светодиод 69.

В оптоэлектронный модуль, содержа щий разрядные ячейки 1.1-1,9 и 1чей552

ку 2 исходного состояния, счетный триггер 3 и узел 4 переключения направления счета, первый вход 15 которого подключен к прямому выходу 17 счетного триггера 3, второй вход 16к инверсному выходу 18 счетного триггера 3, первый выход 5 узла 4 переключения направления счета подключен к первой шине 9 нечетных импульсов, второй - четвертый выходы 6 - 8 - к первой шине 6 четных импульсов, второй шине 7 нечетных импульсов и к второй шине 8 четных импульсов соответственно, первая шина 5 нечетных импульсов подключена к первым входам 44 управления нечетных разрядных ячеек 1.1, 1.3... 1.9, первая шина 10 четных импульсов - к первым входам

44управления четных разрядных ячеек 1.2, 1. 4. . . 1 .8 и ячейки 2 исходного состояния, вторая шина 1I нечетных импульсов подключена к вторым входам

45управления нечетных разрядных ячеек 1.1, 1.3...1.9, вторая шина 12 четных импульсов - к вторым входам

45 управления четных разрядных ячеек 1.2, 1.4...1,8 и ячейки 2 исходного состояния, которые содержат в своем

составе регенеративный оптрон, в котором первьш вывод источника 48 све та подключен к шине 60 питания, второй выход - к коллектору транзистора 47, эмиттер которого подключен к общей шине 59, база - к первым вьгоодам

первого - третьего фотоприемников 52 - 54 и через резисгор 58 - к общей шине 59, первый оптический выход 49 источника 48 света связан с первым фотоприемииком 52 своей ячейки, второй оптический выход 50 - с вторым фотоприемником 53 последующей разрядной ячейки, третий выход 51 - с третьим фотоприемником 54 предыдущей разрядной ячейки, введены третья шина 13 нечетных импульсов, третья шина 14 четных иг-шульсов, в калсдую разрядную ячейку 1.1, 1.2...1,9иВ ячейку 2 исходного состояния введены первый - третий разделительные диоды 55-57, в ячейку 2 исходного состояния введены, кроме того, дополнительпъгА резистор 68 и дополнительный светодиод 69, узел 4 переключения направления счета содержит RS-триггер 21 и четыре элемента И 28 - 31, прямой выход 22 RS-триггера 21 подключен к первым входам 32 и 33 первого и второго элементов И 28 и 29, ин31версный выход 23 - к первому и вто рому входам 34 и 35 третьего и четвертого элементов И 30 и 31, первый вход 15 узла 4 переключения направления счета подключен к вторым входам 36 и 38 первого и третьего элементов И 28 и 30, второй вход 16 - к вторым входам 37 и 39 второго и четвертого элементов И 29 и 31, выходы 40 - 43 первого - четвертого элементов И 28 - 31 подключены соответственно к первому - Четвертому выходам 5-8 узла 4 переключения направления счета, третья шина 13 нечетных импульсов подключена к прямому выходу 17 счетного триггера 3 и к третье му входу 46 управления нечетных разрядных ячеек 1.1, 1.3, 1.5...1.9, третья шина 14 четных импульсов подключена к инверсному вьпсоду 18 счетного триггера 3, к третьему входу 46 управления четных разрядных ячеек 1.2, 1.4...1.8 и ячейки 2 исходного состояния, в которой дополнительньй светодиод 69 оптически связан с вторым фотоприемником 53, анод дополнительного светодиода 69 через дополни тельный резистор 68 подключен к шине 60 питания, катод - к R-входу 20 счетного триггера 3 и к входу 67 установки в исходное состояние устройства, S-вход 25 RS-триггера 21 подключен к входу 26 прямого счета, Rвход 24 - к входу 27 обратного счета устройства, во всех ячейках 1.1, 1.2...1.8, 1.9 и 2 между первым третьим входами 44 - 46 управления и вторыми выводами второго, третьего и первого фотоприемников 53, 54 и 52 включены соответственно первый - тре тий разделительные диоды 55 - 57, в роли первого фотоприемника 52 исполь зуется фотодиод, счетный вход 19 счетного триггера 3 подключен к выхо ду 64 дополнительного элемента И 61, первый вход 62 которого подключен к входу 65 записи, второй вход 63 - к тактовому входу 66 устройства, третий оптический выход 51 источника 48 света ячейки 2 исходного состояния является выходом заема, второй оптический выход 50 источника 48 света последней разрядной ячейки 1.9 является выходом переноса. Оптоэлектронный модуль функционирует следующим образом. Для готовности модуля к записи информации на шину 60 питания подает55Для установсянапряжение питания. на вход 67 начального состояния ки и на вход 26 подаются низкие потенциалы, при этом триггер 21 устанавливается в единичное состояние, а триггер 3 - в нулевое. В результате на первый вход 33 элемента И 29 поступает 1 с прямого выхода 22 триггера 21, а на второй вход 37 - I с инверсного выхода 18 триггера 3, следовательно, на выходе элемента И 29 - высокий потенциал, а на выходах элементов И 28, 30, 31 - низкие потенциалы. Одновременно с этим происходит возбуждение ячейки 2 модуля. На катоде светодиода 69 - О, по цепи шина 60 питания - резистор 68 - светодиод 69 течет ток, который возбуждает светодиод 69, последний в свою очередь оптически действует на фотоприемник 53 ячейки 2. Под действием этой связи и -высокого потенциала с шины 6 сопротивление фотоприемника 53 резко уменьшается и в результате транзистор 47 открывается. По цепи коллектор-эмиттер транзистора 47 - источник 48 света течет ток, источник 48 света излучает свет, по цепи выход 49- фотоприемник 52 обеспечивается положительная обратная связь, ячейка 2 запоминает информацию. С выхода 50источника 48 света ячейки 2 световой сигнал воздействует на фотоприемник 53 следующей разрядной ячейки 1.1, подготавливая ее к работе. При выполнении операции Сложение для записи операндов необходимо на вход 25 триггера 21 подать низкий потенциал, который устанавливает его в единичное состояние. В результате шины 9 н 10 подключены, а шина 11 и 12 отключены. На первый вход 62 элемента И 61 с входа 65 записи поступают сигналы записи, а на второй вход 63 - тактовые импульсы с входа 66. Триггер 3 начинает работать в счетном режиме. С приходом сигнала с входа 65 и ри наличии тактового сигнала с вхоа 66 триггер 3 перейдет в единичое состояние, т.е. на прямом выхо, а на инверсном - О. В результате на. выходе 41 элемена И 29 - низкий потенциал, так как а второй вход 37 поступает О с нверсного выхода 18 триггера 3, а а выходе 40 элемента И 28 - высокий

512

потенциал, так как йа первый вход 32 поступает I с прямого выхода триггера 21, а на второй вход 36 с прямого выхода 17 триггера 3.

Под действием оптического сигнала с выхода 50 источника 48 света ячейга 2 исходного состояния и высокого потенциала, поступающего с шины 9, сопротивление фотоприемника 53 резко уменьшается. В результате транзистор 47 разрядной ячейки 1.1 открывается, по цепи коллектор-эмиттер течет ток, ичточник 48 света излучает свет и через выход 49 воздействует на фотоприемник 52, обеспечивая положительную обратную связь. Ячейка запоминает сигнал записи.

Запирание разряда ячейки 2 прои сходит благодаря наличию резистора 58 и нулевого потенциала с шин 10 и 14, которые приводят к запиранию транзистора 47, причем подача нулевого потенциала с шины 13 через диод 57 и фотоприемник 52 (фотодиод) заметно сокраш;ает время запирания транзистора 47.

С приходом следующего импульса записи триггер 3 перейдет в нулевое состояние, т.е. на прямом выходе , а па инверсном выходе 18 - 1. В результате на шине 9 - низкий потенциал, а на шине 10 высокий потенциал .

.Под действием оптической связи с в лхода 50 ячейки 1 . 1 на фотоприемник 53 ячейки 1.2 и высокого потенциала с Е1ИНЫ 10 сопротивление фотоприемника 58 ячейки 1.2 резко зт- ьньшается, . транзистор 47 открывается, возбуждается регенеративный оптрон ячейки 1.2, и запирается регенеративный оптрон ячейки 1.I аналогично описанному вьшге.

Аналогичным образом происходит срабатывание следующих ячеек модуля. Количество сработавших ячеек модуля 10 определяется длительностью сигнала записи с входа 65.

При записи второго операнда сработают несколько последую1цих ячеек.

При переполнении разрядной сетки модуля единица переноса появляется на выходе 50 последней ячейки 1.9 модуля о

При выполнении операции Вычитание первый операнд записывается как и при сложении, а для записи второго операнда на вход 27 триггера 21 пода556

ется нулевой потенциал, который устанавливает триггер 21 в нулевое состояние, следовательно, шины 9 и 10 отключены, т.е. имеют низкие потен1щалы, а шины II и 12 подключены, т.е. имеют высокие потенциалы попеременно, в зависимости от величины длительности сигнала записи шины 65. В результате реализованы связи обратного счета, т.е. при вычитании второго операнда из записанного первого операнда состояния ячеек меняются в обратном направлении, переходя из единичного в нулевое состояние.

В соответствии с временными диаграммами на фиг.2 при сдвиге информации на один разряд необходимо время

T t.t,

где t - время возбуждения ячейки; Тд - время запирания ячейки.

При t,, Т 27.

Поскольку в прототипе время перехода сигнала в соседнюю ячейку составляет 4t, имеется выигрыш по быстродействию в два раза. Кроме того, прочее переключение ячеек в данном устройстве имеет следуюш,у1о особенность: возбуждение последующей ячейки и запирание предыдущей ячейки происходит почти одновременно (возбуждение со светодиода 13 на фотоприемник 53 последующей ячейки происходит несколько раньше, чем запирание предыдущей ячейки по цепи диод 57 - фотоприемник 52.

Проверка показала сокращение времени запирания транзистора на 10%.

Если на вход 65 подавать электрический сигнал, длительность которого пропорциональна некоторому временному интервалу, устройство обеспечивает возможность его измерения.

Формула изобретения

Оптоэлектронный модуль, содержащий разрядные ячейки и ячейку исходного состояния, счетный триггер и узел переключения направления счета, первый вход которого подключен к прямому выходу счетного триггера, второ вход - к инверсному выходу счетного триггера, первый выход узла переключения направления счета подключен к первой шине нечетных импульсов, второй, третий и четвертый выходы - к первой шине четных импульсов, второй шине нечетьшх импульсов и к второй шине четных импульсов соответственно первая шина нечетных импульсов подключена- к первым входам управления нечетных разрядных ячеек, первая шина четных импульсов - к первым входам управления четных разрядных ячеек и ячейки исходного состояния, вторая шина нечетных импульсов подключена к .Вторым входам управления нечетных разрядных ячеек, вторая шина четных импульсов - к вторым входам управления четных разрядных ячеек и ячейки исходного состояния, все ячейки содержат в своем составе регенера тивный оптрон, в котором первый вывод источника св.ета подключен к шине питания, второй вывод - к коллектору транзистора, эмиттер которого подключен к общей шине, база - кпервым выводам первого, второго и третьего фотоприемников и через резистор - к общей шине, первый оптический выход источника света связан с первым фотоприемником своей разрядной ячейки, второй оптический выход - с вторым фотоприемником последующей разрядной ячейки, третий выход - с третьим фо1топриемником предьщущей разрядной ячейки, отличающийся тем что, с целью повьш1ения быстродействия и расширения функциональных возможностей, в устройство введены третья шина нечетных импульсов, третья Щина четных импульсов, дополнительный элемент И, в каждую разрядную ячейку и в ячейку исходного состояния введены первый, второй и третий разделительные диоды, в ячейку исходного состояния введены, кроме того, дополнительный резистор и дополнительный светодиод, узел переключения направления счета содержит RS-триггер и четыре элемента И, прямой выход RS-триггера 12 58 подключен к первым входам первого и второго элемента И, инверсный выходк первому и второму входам третьего и четвертого элементов И, первьш вход узла переключения направления счета подключен к вторым входам первого и третьего элемента И, второй вход - к входам второго и четвертого элементов И, выходы первого, второго, третьего и четвертого элементов И подключены соответственно к первому, второму, третьему и четвертому выходам узла переключения направления счета, третья шина нечетных импульсов пoдклfclчeнa к прямому выходу счетного триггера и к третьему входу управления нечетных разрядных ячеек, третья шина четных импульсов подключена к инв ерсному выходу счетного триггера, к третьему входу управления четных разрядных ячеек и ячейки исходного состояния, в которой дополнительный светодиод оптически связан с вторым фотоприемником, анод дополнительного светодиода через дополнительный резистор подключен к шине питания, катод - к R-входу счетного триггера и к входу установки в исходное состояние устройства, S-вход RS-триггера подключен к входу прямого счета, Rвход - к входу обратного счета устройства, во всех ячейках между первым, вторым и третьим входами управления и вторыми выводами второго и третьего, и первого фотоприемников включены соответственно первый, второй и третий разделительные диоды, в качестве первого фотоприемника используется фотодиод, счетный вход счетного триггера подключен к выходу дополнительного элемента И, первый вход которого подключен к входу записи, второй вход - к тактовому входу устройства.

Изобретение относится к импульсной технике. Может быть использовано в различных устройствах автоматики, в том числе и в цифровых вычислительных машинах. Цель изобретения - повышение надежност работы и быстродействия оптоэлектронного моду67 ля, достигается за счет сокращения времени сдвига информации с 2-х тактовых периодов до одного и путем сокращения времени запирания регенеративных оптронов ячеек. Расширение функциональных возможностей достигается за счет обеспечения возможности измерения временных интервалов. Устройство содержит триггеры 3 и 2I, элементы И 28, 29, 30 и 31, транзисторы 47, группы разделительных диодов 55, 56 .и 57, дополнительньп1: злемент И 61, источники света 48, связанные с фотоприемниками 52. На чертеже цифровыми позициями показаны о (О входы и выходы всех используемых зламентов, шины питания, четных и нечетных и fflyльcoв, входы прямого и обратного счета, входы сигналов управле Ью Э ния . I ил. Si

цейкаГ.

фи. Z