Оптоэлектронная бистабильная ячейка Советский патент 1992 года по МПК G11C11/42 

ГО

со о

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в различных оптоэлектронных устройствах хранения и индикации. Целью изобретения является расширение области применения ячейки за счет возможности ее использования в качестве инвертора. Для достижения этой цели в ячейку, содержащую светодиод 1. фотодиод 2 и биспин-фо- топриемник 3. введен лямбда-диод 6. При напряжении питания, примерно равном напряжению отсечки лямбда-диода, ячейка является инвертором (вход 5, выходы 7 или 9), а при повышенном напряжении питания - RS-триггером с входами 4 и 5. 2 ил. 7v,f. спит.

11

Риг.1

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в различных оптоэлектронных устройствах хранения и индикации.

Цель изобретения - расширение области применения ячейки путем обеспечения возможности ее использования в качестве инвертора.

На фиг.1 приведена схема ячейки; на фиг.2 - вольт-амперная характеристика применяемого лямбда-диода с нагрузочными кривыми и рабочими точками.

Ячейка содержит (фиг.1) светрдиод 1, фотодиод 2, биспин-фотоприемник 3, оптические входы фотодиода 2 и биспин-фото- приемника 3 образуют соответственно первый (S) 4 и второй (R) 5 оптические входы ячейки, лямбда-диод 6, первый вывод которого подключен к электрическому выходу 7 ячейки, а второй вывод через светодиод 1 соединен с шиной нулевого потенциала, первый вывод биспин-фотоприемника 3 соединен с шиной напряжения питания, второй вывод соединен с выводом 7 ячейки, третий вывод 8 через фотодиод 2 соединен с шиной нулевого потенциала. Кроме того, на схеме (фиг.1) показаны оптический выход 9 ячейки, шина 10 напряжения питания и шина 11 нулевого потенциала.

Ячейка работает следующим образом.

Наличие специфической характеристики лямбда-диода при соответствующем выборе величины сопротивления нагрузки и величины напряжения питания позволяет обеспечивать одну либо две устойчивые рабочие точки.

При работе ячейки в режиме оптического инвертора напряжение питания выбирается таким, чтобы обеспечивалась только одна устойчивая т.А в исходном состоянии, когда фотоприемник (ФП)3 не освещен. При напряжениях UOTC 5-7 В должно быть Епит 8 В. При включении питания напряжение на лямбда-диоде начинает возрастать и ячейка устанавливается в состояние, соответствующее т.А. Биспин-ФП 3 является одновременно и ограничительным сопротивлением, и сопротивлением, которое изменяется под воздействием оптического сигнала.

Если рабочая т.А такова (а это легко выполнить), что ток через лямбда-диод 6 и светодиод 1 равняется рабочему токусвето- диода 1 (2-10 мА), то после включения питания светодиод 1 включается, и на оптическом выходе устанавливается оптический сигнал. Если на оптический вход 5 подать оптический сигнал, то сопротивление биспин-ФП 3 уменьшается, нагрузочная прямая из.состояния а (фиг.2) переходит

в состояние б, при этом напряжение на лямбда-диоде увеличивается и рабочая т.А переходит скачком в состояние, соответствующее т.В. В этой точке ток через

лямбда-диод практически равен нулю, что приводит к гашению возбужденного свето- диода 1, Пока на оптическом входе 5 присутствует оптический сигнал, на оптическом выходе ячейки оптический сигнал отсутству0 ет, светодиод 1 не возбужден. При снятии сигнала с входа 5 ячейка возвращается в исходное состояние, соответствующее т.А, так как увеличение суммарного сопротивления биспин-ФП 3 и светодиода 1 такое, что .

5 нагрузочная прямая для лябда-диода 6 при данном напряжении питания не обеспечивает второго устойчивого состояния (т.В). В связи с этим данный режим соответствует режиму инвертирования входной информа0 ции. В режиме оптического инвертора необходимо, чтобы фотодиод 2 был не освещен. В этом режиме за счет специфической работы биспин-ФП 3, имеющего дополнительный вывод 8 (подложку), фотодиод 2 может

5 вообще отсутствовать, при этом вывод 8 вообще не задействован. Наличие фотодиода 2 и оптического входа 4 позволяет использовать этот вход в режиме оптического инвертора как дополнительный управляющий

0 вход, подача оптического сигнала на который, независимо от информации на оптическом входе 5, возбуждает светодиод 1 и сигнал на оптическом выходе 9, т.е. запрещает работу инвертора. Напряжение на элек5 трическом выходе в зависимости от положения рабочей точки (т.А или т.В) различается, что позволяет снимать электрический си гнал, соответствующий состоянию ячейки, причем это напряжение может изменяться от 1-2 В в одном

0 состоянии до напряжения питания в другом.

При увеличении напряжения питания до 12-15 В легко обеспечить наряду с устойчивым состоянием (т.А) устойчивое или квазиустойчивое второе состояние (т.В). При

5 этом подача оптического сигнала на вход 5 переводит ячейку из возбужденного состояния, соответствующего т.А, в другое устойчивое состояние, соответствующее т.В и выключенному светодиоду 1. Это состояние

0 сохраняется даже при снятии сигнала с входа 5. В этом состоянии возможна ситуация, когда на электрическом выходе будут происходить колебания уровня. Это обусловлено тем, что при снятии сигнала с входа 5 сопро5 тивление биспин-ФП увеличивается и рабочая точка В немного смещается влево, при этом напряжение на лямбда-диоде 6 уменьшается, а соответственно, на светодиоде 1 немного увеличивается, что вызывает уменьшение динамического сопротивления

светодиода 1, и, как следствие этого, обратное смещение т.В вправо. В этом состоянии легко достичь такого режима, когда свето- диод 1 практически не излучает..Для перевода ячейки в состояние, когда светодиод 1 возбужден, необходимо подать оптический сигнал на фотодиод 2. В этом случае за счет возникновения тока подложки биспин-ФП 3 потенциал на запирающем электроде биспин-ФП 3, подключенном к электрическому выходу ячейки, падает до уровня, меньшего, чем напряжение UOTC для лямбда-диода 6. В связи с этим происходит переключение ячейки в устойчивое состояние, соответствующее т.А. Таким образом, устройство вы- полняет в таком режиме функции RS-триггера с оптическими входом и выходом, причем вход 5 является входом сброса, а вход 4 - входом установки в состояние, соответствующее возбужденному оптиче- скому выходу.

Светодиод 1 и биспин-ФП 3 могут быть, совмещены, причем активный р-п-переход самого биспин-ФП 3 может одновременно излучать и являться светоизлучателем. если

Фи,2.2

эти элементы выполнены на арсениде галлия. В этом случае светодиод 1 как отдельный элемент не нужен.

Формула изобретения Оптоэлектронная бистабильная ячейка, содержащая фотодиод, светодиод и биспин- фотоприемник, причем анод фотодиода и катод светодиода соединены с шиной нулевого потенциала ячейки, первый вывод бис- пин-фотоприемника соединен с шиной напряжения питания ячейки, второй является электрическим выходом ячейки, а третий соединен с анодом фотодиода, оптические входы биспин-фотоприемника и фотодиода являются соответственно R- и S-входами ячейки, оптический выход светодиода - оптическим выходом ячейки, отличающаяся тем, что, с целью расширения области применения ячейки путем обеспечения возможности ис- пользования в качестве инвертора, она содержит лямбда-диод, первый вывод которого соединен с вторым выводом биспин-фотоприемника, а второй - с катодом светодиода.