ФАЗОИМПУЛЬСНЫЙ МНОГОУСТОЙЧИВЫЙ ЭЛЕМЕНТ Советский патент 1968 года по МПК H03K29/04 

Известны фазоиАшульсные многоустойчивые эле.менты (ФПМЭ), содержащие конденсатор и фотоприемники.

Предлагаемый элемент отличается от известных тем, что он содержит управляемый источник Света и диод, соединенные последовательно и подключенные к источнику опорного напряжения и общей точке первого фотоприемника, второго |фотоприемника и конденсатора, причем вторые зажимы первого фотоприемника и конденсатора подсоединены к плю.су источника питания, а второй зажим второго фотоприемника соединен с минусом источника питания, управляемый источник света оптически связан с первым фотоприемником, а второй фотопри1емник оптически связан с источником опорных олтических импульсов.

Это позволяет повысить быстродействие элемента.

Па фиг. 1 приведена общая блок-схема ФПМЭ с оптическим входом И1 выходом; на фиг. 2-временная диаграмма световых импульсов; на фиг. 3-принципиальная схема ФПМЭ.

Общая блок-схема фазоимпульсного элемента с оптическим входом и выходом, иллюстрирующая предлагаемый принцип функционального преобразования содержит накопитель /, компаратор 2, схему сброса 3.

2

Последовательность периодических световых импульсов LBX , нормированных по величине светового потока L и длительности т, поступает на накопитель. Каждый входной

импульс L вх обеспечивает приращение напряжения и на выходе накопителя на определенную величину AU. Как только это напряжение достигает уровня, соответствующего напряжению U срабатывания компаратора 2, на выходе последнего появляется импульсный световой сигнал L g , запускающий схему сброса, с помощью которой обеспечивается возврат напряжения на накопителе к первоначальному значению. При этом одновременно на выходе схемы сброса появляется выходной световой импульс LBJJX

Поскольку приращение напряжения на накопителе / по абсолютной величине невелико, то уровень напряжения срабатывания компаратора L/on достигается только после прихода на вход накопителя определенного числа импульсов, т. е. устройство в целом работает как делитель частоты. Отношение частоты следования запускающих световых импульсов LBX к частоте следования световых импульсов на выходе схемы сброса фиксируется в результате нормирования входных импульсов по длительности и величине светового потока в определяется свойствами накопптсля, а также уровнем сраоатывания ком паратора. Известно, что выходные импульеы каждого делителя частоты следования импульсов могут совпадать с одним из п запускающих импульсов (п-коэффициент деления). Если использовать опорную последовательность световых иашульсов той же частоты, что и световых импульсов на выходе схемы сброса, то состояние многоустойчивого эле мента будут различаться сдвигом фазы .световых импульсов на выходе схемы сброса по отношению к импульсам опорной последовательности L оп В качестве источника последний может быть использован такой же делитель частоты. Естественно, что опорная последовательность LOH должна быть общей для всех многоустойчивых элементов, аспользуемых совместно. Количество устойчивых состояний элемента равно коэффициенту деления л. На фиг. 2,а представлены входные световые импульсы LBX ; на 2,6-опорная после)иг. 2,в,г,д - также довательность L, импульсы АВЫХ на выходе многоустойчивого элемента в различных состояниях. Принципиальная схема оптоэлектронного фазоимпульсного многоустойчивого элемента, соответствующая описанной блок-схеме, представлена па фиг. 3. В качестве накопителя используется конденсатор 4, заряженный от источника 5 постоянного напряжения ЕО через фотоприсмник 6, сопротивление которого изменяется под воздействием импульсов светового потока LBX . Компаратором является диод 7, управляемый .источник света 8 служит индикатором равенства опорного напряжения и напряжения на фотоприемпике 6 и вырабатывает в момент выполнения этого равенства импульсы светового потока L сб и /-выхПервый ив них предназначен для запуска схемы сброса, в качестве которой применен фотоприемник 9, а импульс вых является выходным импульсом устройства. Пусть при отсутствии входных импульсов LSX , подаваемых от внешнего генератора световых импульсов, конденсатор 4 не заряжен. При этом напряжение на фотоприемнике 6 равно нанряженИЮ питания о и диод 7 заперт. Ток в управляемом источнике света 8 равен нулю, и световые потоки Lee и вых отсутствуют. Сопротивление фотоприемников 6 и 9 при этом велико. Каждый из периодической последовательности входных световых импульсов LBX . нормированных по длительности и по величине светового потока и подаваечмых на фотоприемник 6, приводит к появлению импульса тока в этом фотоприемнике. При этом конденсатор заряжается до напряжения &U, величина которого пропорциональна амплитуде импульса тока и его длительности. В свою очередь указанные параметры И мпульса тока определяются соответственно величиной светового импульса LJJX , его длительностью т и параметрами фотоириемника 6. Одновременно на ту же величину Д17 уменьшается напряжение U на фотоприемнике 6. При достижении напряжением и величины Lon диод 7 отиирается. Р1мпульс тока фотоприемника 6, появляющийся ири поступлении очередного импульса IBX , возбуждает управляемый источник света 8, и на его выходе появляются импульсы светового потока L сых и Lc6- Последний из них, воздействуя на фотоприемник 9, изменяет скачком его сопротивление и приводит к разряду конденсатора 4 через малое сопротивление фотоприемника 9. При этом напряжение и на фотоприемнике 6 принимает свое первоначальное значение, равное приближенно величине питающего напряжения ЕО В результате диод 4 запирается, и процесс накопления импульсов начинается вновь. Эффективность оптической связи в рассмотренной схеме фазоимпульсного многоустойчивого элемента определяется эффективностью фотоэлектрического преобразования: электрический сигнал - световой сигнал - электрический сигнал. Последняя обусловлена характеристиками применяемых управляемых источников света с одной стороны и характеристиками фотоприемников с другой. В настоящее время наиболее перспективными управляемыми источниками света в оптоэлектронике следует считать электролюминесцентные ячейки (ЭЛЯ), выполненные на инжекционных диодах, являющихся приборами с токовы.м управлением. Из фотоприемников наибольшее распространение находят управляемые фотодиоды, фотосопротивления и управляемые световыми сигналами токовые ключи. В предлагаемом устройстве реализация схемы сброса 3 наиболее целесообразна на.управляемых световыми импульсами токовых ключах с малым внутренним сопротивлением в открытом состоянии и достаточно высоким быстродействием. Таким образом, использование фотоэлектрического преобразования, где световой луч выполняет функции управляющего звена и элемента связи, для построения фазоимпульсных элементов позволяет получить ряд преимуществ перед существующими многоустойчивыми элементами. Очень важным, например, является тот факт, что оптическая связь, введенная в э.тектрическую цепь, позволяет осуществить полную электрическую развязку входа и выхода системы. При этом электрическое состояние выхода не сказывается на лектрическом состоянии входа. В результае сравнительно просто осуществляется согасование высокоомных и низкоомных, выоковольтных и низковольтных, высокочатотных И1 низкочастотных цепей, что являетя проблемой для устройств с индуктивной ли гальванической связью. При оптической связи реализуется одноаправленная передача сигнала, что исклюает влияние управляемого элемента на упавляющий. При этом представляется возможным строить каждое из звеньев системы независимо от остальных. Наконец, применение оптической связи открывает широкие возможности для микроми-ниатюризации подобных схем. Предмет изобретения Фазоимпульсный многоустойчивый элемент, содержащий конденсатор, фотоприемники, отличающийся тем,, что, с целью увеличения его быстродействия, он содержит управляемый источник света и диод, соединенные последовательно и подключенные к источнику, опорного напряжения и общей точке первого фотоприемника, второто фотоприемника и конденсатора, причем вторые зажимы первого фотоприемника и конденсатора подсоединены к плюсу источника питания, а второй зажим второго фотоприемника соединен с минусом источника питания, управляемый источник света оптически связан с первым фотоприемником, а вто.рой фотоприемник оптически связан с источником опорных оптических импульсов.