Оптоэлектронный многофункциональный элемент Советский патент 1976 года по МПК H03K19/14 H03K3/42 

1

Изобретение относится к радиотехнике и может |быть использовано в непрерывных и дискретных логических устройствах.

Известен оптоэлектронный многофункциональный элемент, содержащий фотоприемники, которые через ослабляющие светофильтры и светоделительные системы оптически связаны с источниками света, усилитель постоянного тока, вход которого подключен к фотоприемникам, оптические линии задержки, резисторы 1.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей оптоэлектронного элемента.

Это достигается тем, что в предлагаемый оптоэлектронный многофункциональный элемент введены ключевое устройство, блок управления, полупроводниковое реле, две дополнительные светоделительные системы, две ячейки Керра, электрическая линия задержки, инверсная ячейка и резистор опорного напряжения, причем вход усилителя постоянного тока подключен к резистору оиорного напряжения, а выход - к входу ключевого устройства, первый выход которого подключен к входу инверсной ячейки и через резистор обратной связи к входу усилителя постоянного тока, резистор обратной связи шунтирован последовательно соединенными полупроводниковым реле и электрической линией задержки, второй выход ключевого устройства соединен с входами источников света, которые оптически связаны с ооответствующивди фотоприемниками через светоделятельные системы, дополнительные светоделительные системы, ячейки Керра и оптические линии задержки, при этом полупроводниковое реле и ячейки Керра связаны через блок управления с шиной команд, а выходы инверсной ячейки являются выходами оптоэлектронного многофункционального элемента.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого оптоэлектронного многофункционального элемента.

Оптоэлектронный многофункциональный элемент содержит фотоприемники 1, 2, которые через ослабляющие светофильтры 3, 4 и светоделительные системы 5, 6 оптически связаны с источниками света 7, 8 соответственно;

усилитель постоянного тока 9, вход которого подключен к фотоприемникам 1, 2; оптические линии задержки 10, II; резисторы 12, 13; ключевое устройство 14; блок управления 15; полупроводниковое реле 16; две дополнительные

светоделительные системы 17, 18; две ячейки Керра 19, 20; электрическую линию задержки 21; резистор опорного напряжения 22 и инверсную ячейку 23.

Вход усилителя постоянного тока 9 подключен к резистору опорного папряжения 22, а

выход - к входу ключевого устройства 14, первый выход которого, соединенный с контактом 24, подключен к входу инверсной ячейки 23 и через резистор обратной связи 25 - к входу усилителя постоянного тока 9. Резистор обратной связи 25 шунтирован последовательно соединенными полупроводниковым реле 16 н электрической линией задержки 21. Второй выход ключевого устройства 14, соединенный с контактом 26, подключен к входам нсточников света 7 и 8, которые оптически связаны с фотоприемниками 1 и 2 через светоделительные системы 5, 6, дополнительные светоделительные системы 17, 18, ячейки Керра 19, 20 и оптические линии задержки 10, II соответственно.

Полупроводниковое реле 16 и ячейки Керра 19, 20 связаны через блок управления 15 с шиной команд 27.

Выходы 28, 29 инверсной ячейки 23 являются выходами оптоэлектронного многофункционального элемента.

Оптоэлектронпый многофункциональный элемент работает следующим образом.

Оптоэлектронный элемент может работать в качестве сумматора входных сигналов.

При входных сигналах на входе 30 больше нуля, а на входе 31 меньше нуля, поступающих соответственно на резисторы 13, 12, а также входных оптических сигналах, соответствующих величинам положительной полярности, подводимых на фотоприемник 1, и сигналов, соответствующих величинам отрицательной полярности, подводимых на фотопрйемниК 2, благодаря отрицательной обратной связи через усилитель постоянного тока 9 и его большого коэффициента усиления, напряжение узловой точки входа усилителя можно считать равным нулю это сравнению с его выходным напряжением и всеми входными сигналами.

Математически можно доказать, что на выходе усилителя постоянного тока 9 напряжение соответствует алгебраической сумме всех поступающих на его вход сигналов. Это свидетельствует об операции алгебраического суммирования.

Многофункциональный элемент может осуществлять суммирование как оптических и электрических сигналов, так и либо только оптических, либо только электрических. Кроме того, выходной сигнал для разных комбинаций входных сигналов может быть и электрическим, и оптическим.

Оптоэлектронный многофункциональный элемент может работать в качестве логического элемента от двух входных сигналов. При этом режим работы должен быть Ключевым, т. е. схема должна находиться в одном из двух вполне определенных состояний. Для этого к входу 32 резистора опорного напряжения 22 подводится сигнал t/доп. отрицательной полярности и связанный определенным образом с уровнем входных сигналов на входах 30, 31 и оптических входах фотоприемников 1 и 2. При этом все оптические сигналы подаются на фотоприемник 1. Они являются положительными. Па резисторы 13 и 12 подаются также положительные сигналы, которые имеют определенный уровень напряжения Uo, а световые сигналы - определенный уровень светового потока. Эти уровни находятся в определенной зависимости друг от друга таким образом, чтобы действие «а схему одного из

них было бы эквивалентно действию другого. Для работы оптоэлектронного многофункционального элемента в режиме осуществления дискретной логической операции «И на резистор опорного напряжения 22 подается

постоянный сигнал t/доп. -1,5 (/о- Тогда при отсутствии входных сигналов напряжение на выходе усилителя постоянного тока 9 положительно и при замыкании контакта 24 ключевого устройства 14 сигналы на электрических выходах 28 и 29 соответственно равны нулю и единице, а при замыкании контакта 26 ключевого устройства 14 сигналы на оптических выходах 33 и 34 соответственно равны нулю и единице.

Если сумма интенсивностей двух входных сигналов превысит интенсивность Цсчп- - -l,5Uo, т. е. общий сигнал на входе усилителя постоянного тока 9 будет положительным, то на выходе - отрицательным. Тогда

при замыкании контакта 24 ключевого устройства 14 сигналы на электрических выходах 28 и 29 будут соответственно равны единице и нулю, а при замыкании контакта 26 ключевого устройства 14 сигналы на оптических выходах 33 и 34 будут соответственно равны единице и нулю.

Таким образом, в описанном режиме на выходах 28 и 33 получается операция «И, а на выходах 29 и 34 - операция «ПЕ-И независимо от природы входных сигналов.

В режиме выполнения логической операции «ИЛИ на резистор опорного напряжения 22 подается сигнал .-0,6 t/o. Тогда лишь

при отсутствии всех входных сигналов напряжение на выходе положительно. При замыкании контакта 24 ключевого устройства 14 на выходах 28 и 29 соответственно нуль и единица, а при замыкании контакта 26 на выходах

33 и 34 нуль и единица соответственно. При всех остальных ком-бинациях входных сигналов сумма интенсивностей входных сигналов превысит интенсивность /доп.-0,5 Ut, т. е. общий сигнал на выходе усилителя постоянного тока 9 будет положительным и на его выходе напряжение будет отрицательно (меньше нуля). Этому соответствует единица и нуль на выходах 28 и 29 при замкнутом контакте 24 и единица и нуль на выходах 33 и 34 при

замкнутом контакте 26 ключевого устройства 14, т. е. в режиме выполнения описанной логической операции на выходах 28 и 33 получается операция «ИЛИ, а на Выходах 29 и 34 - операция «НЕ-ИЛИ независимо от

природы входных сигналов.

Аналогичным образом можно получить на выходах 28 и 33 логическую операцию «Запрет, а на выходах 29 и 34 - операцию «Отрицание запрета.

Формула изобретения

Оптоэлектронный многофункциональный элемент, содержащий фотоприемники, которые через ослабляющие светофильтры и светоделительные системы оптически связаны с источниками света, усилитель постоянного тока, вход которого подключен к фотоприемникам, оптические линии задержки, резисторы, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены ключевое устройство, блок управления, полупроводниковое реле, две дополнительные светоделительные системы, две ячейки Керра, электрическая линия задержки, инверсная ячейка и резистор опорного напряжения, причем вход усилителя постоянного тока подключен к резистору опорного напряжения.

а выход - к входу ключевого устройства, первый выход которого подключен к входу инверсной ячейки и через резистор обратной связи - к входу усилителя постоянного тока,

при этом резистор обратной связи шунтирован последовательно соединенными полупроводниковым реле и электрической линией задержки, второй выход ключевого устройства соединен с входами источников света, которые

оптически связаны с соответствующими фотоприемниками через светоделительные системы, дополнительные светоделительные системы, ячейки Керра и оптические линии задержки, при этом полупроводниковое реле и ячейки Керра связаны через блок управления с шиной команд, а выходы инверсной ячейки являются выходами оптоэлектранного многофункционального элемента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авт. св. СССР № 300867, кл. G 02F 3/00, 1969 (прототип).

I