Электронно-оптическая ячейка сумматора Советский патент 1979 года по МПК G06G9/00 

(54) ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА СУММАТОРА

. - - .. . . Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в оптических и artekirpoitно-опти:ческих суммирующих вычйсл1ггепь ных устройствах. Известны оптические и электроннооптические сумматоры, выполненные 6 виде однотипных ячеек. Один из известных сумматоров содер жит электролюминесцентную ячейку, соединенную с источником питания, через два параллельно включенных фотопроводника, каждый из которых оптически связан с соответствующим источником светового сигнала. Особенностью сумматора является то, что в него введен четьфехслойный циод-динистор, включенный параллельно электролюминесцентной ячейке 11. Однако, совокупность указанных ячее не может производить сложения многоразрядных чисел. Известен также оитИко-электронный сумматор с устройством для линейной развертки светового луча, на которое подается пе{)6к1енноё аапряженйе от управляемого источника, и пбд котЬрыМ раз ещёнй три фотоприемника. Сумматф имеет tpiH на которые подается в различных комбинациях три световых потока. Светсвые потоки вызывают перемещение Яуча, проходящего через устройство для развертки, в одно из трех: положений относительно фотоприемников. Два из трех фотоприемников соединены параллельно между собой, третий - последовательно относительно первых двух, причем он частично перекрывается одним из остальных фотоприемников. Такое соединение фотоприемников обеспечивает при подаче световых потоков на АФН пленку (спой полупроводрика с высокой фотоэдс) получ1ание сигнала суммы и сигнала переноса в следующий разряд t 2 . Однако при этом сигналы вырабатываются в электрической форме, что не позволяет использовать сумматор совмест3ено с другими подобными же сумматорами для сложения многоразрядных чисел. Наиболее близким по технической сущ ности к предложенному является электро но-оптическая ячейка сумматора, содерж щая анализаторы, модуляторы света, фо/сусирующий элемент и соединенные первыми выводами три фотоэлемента, связанные с соответствующими оптическими входами ячейки. Входы первого модулятора света связаны с соответствующими четырьмя опорными световыми пучками с одинаковым направлением линейной поляризации. Первый выход первого модулятора связан через последовательно установленные второй модулятор света и первый анализатор с суммирующим выходом ячейки. Второй выход первого модулятора света через последовательно установленные третий модулятор света, первый анализатор, четвертый модулятор света и второй анализатор связан с входом фокусирующего алемента.Третий выход первого модулятора света связан через последовательно установленные третий анализатор, третий модулятор света и первый анализатор с входом фокусир)гю щего элемента, а четвертый выход перво го модулятора света - через последовательно установленные третий анализатор, пятый модулятор света и первый: анализа тор - с входом фокусиру1о1цего элемента, выход KOTOiDoro является выходом сигнала переноса ячейки 3 . Однако, в таком устройстве сложение многоразрядных чисел ограничено и применение источников питания усложняет конструкцию ячейки. - :. Цель изобретения - расширение области применения за счет сложения мно- горазрядных-чисел и упрощение ячейки, Это достигается тем, что в электронно-оптической ячейке фотоэлементы выпо нены в виде солнечных фотобатарей, которые вторыми выводами соединены с уп равляющими входами всех модуляторов света, кроме первого, включенного между первым и вторым выводами одной из солнечных фотобатарей, причем в ячейке модуляторы света выполнены в виде элек трооптических врагцателей плоскости поляризации. На фиг. 1 приведена электрическая схема ячейки, а на фиг. 2 - оптическая схема ячейки. Ячейка сумматора содержит пять моду ляторов света, выполненных в виде элект рооптических Брашателей плоскости поля94ризации света J-5, два на которых - 4 и 5 - соединены параллельно, три анализатора 6-8 и три солнечных фотобатареи 9-11. Для получения на выходах ячейки си1:налов суммы и переноса используются четыре опорных световых луча 12-15 с одинаковым направлением линейной поляризации, падающие на электрооптичес- кий вращатель 1. Выход 16 каждой ячейки можно соединять без дополнительного устройства со входом следующей ячейки, поэтому с помощью ячеек можно суммировать многоразрядные числа. Упрощение схемы достигается использованием трех солнечных фотобатарей 9, 10, 11 соединенных по схеме звезда. При этом в общую точку соединяются одноименные выводы фотобатарей, а другие выводы соединены с вери инами треуголь- ника, образованного электрическим соединением четырех э;1ектрооптических вращателей плоскости поляризации света 2 - 5. Два из них.4 и 5 соединены параллельно между собой, а электрооп- тиЧеский вращатель плоскости поляризации света 1 соединён параллельно с одной из солнечных фотобатарей 11. Входные сигналы X,, Х, X., в виде световых потоков одинаковой интенсивности подаются на солнечные фотобата- реи 9-11 соответственно. Возникающая при падении световых потоков на солнечные фотобатареи ЭДС позволяет регулировать разность потенциалов на каждом из пяти включенных в цепь электрооптических вращателей. При фиксированном наборе световых потоков X. , Х, Х, вращатели могут находиться в двух различных состояниях в зависимости от их расположения в ячейке. Состояние вращателя характеризуется илиотсутствием напряжения на нем, или определенной разностью потенциалов, зависящей от интенсивности любого из световых потоков Х, Хг,, Х- и во всех случаях равной одному и TOMJ же значению ЭДС одной солнечной фотобатареи. Ячейка работает следующим образом. Если на солнечные фотобатареи 9-11 не подвергся ни один из световых потоков Х , Xg, X 3 , на всех электрооптических вращателях 1-5 разность потенциалов равна нулю. Электрооптические вращатели 1-3 пропускают поляризованный свет, не изменяя направления его поляризации. Анализаторы 6 и 8 не пропускают его. На выходах свет отсутствует, что означает равенство нулю с;игиалогз суммы и переноса в следующий разряд. Если же, например, сигнал X.подается на вход, а остальные сигналы отсутствуют, то на электрооптических вращателях 2, 4, 5 возникает определен ная разность потенциалов, в то время как на вращателях 1 и 3 разность потенциалов равна пулю. Луч света 12 проходит через вращатель 1 без изменения направления поляризации и поступает на вращатель 2, к которому приложена разность потенциалов. Вращатель 2 изменяет направление поляризации луча 12 на 90 вокруг направления распространения луча. Анализатор 6 пропус кает луч. Следовательно на выходе яче ки 16 появится сигнал суммы, соответс вующий единице. Луч света 13, пройдя через вращатели 1 и 3, не изменяет нап равления поляризации, а потому не пройдет через анализатор 6. Лучи 14 и 15 после прохождения вращателя 1 без изменения направления Поляризации задержатся анализатором 8. Таким образом, значение сигнала переноса в следующий разряд на выходе равно нулю. Величина фото ЭДС, получаемая на зажимах каждой солнечной фотобатареи 9 - 11, Долж на быть сравнимой с рабочим напряжением на электродах электрооптических вра щателей плоскости попярйзации света 1-5. Если рабочее напряжение имеет большую величину (порядка нескольких соТей вольт), то фотобатарея должна содержать большое число солнечных элементов. Однако, в виду того, что токи, потребляемы вращателями плоскости поляризации неэначительнь и размеры фотоэлементов могут быть, минимальными, солнечная фотобатарея будет занимать небольщой . объем. Если быстродействие сумматора в определенной технической задаче не имеет особого значения, то в качестве солнечных фотобатарей могут быть использованы фотогальванические элементы с АФН - эффектом. Проблема солнечных фотобатарей значительно упрощается, если в качестве вращателя использовать жидкокристаллические ячейки, рабочие напряжения которых лежат в пределах 2-10 В, Для сложения многоразрядных чисел применяется количество ячеек равное числу разрядов слагаемых. Это количество физически ничем не ограничено, так как сигнал переноса формируется в каждой ячейке самостоятельно и параллельного потока излучения общего для всех ячеек. Формула изобретения 1.Электронно-оптическая ячейка сумматора, содержащая анализаторы ,- модуляторы света, фокусирующий элемент и соединенные первыми выводами три фотоэлемента, связанные с соответствующими оптическими входами ячейки, причем входы первого модулятора света связаны с соответствующим источником опорных световых пучков с одинаковь М направлением линейной поляризации, первый выход первого модулятора связан через последовательно установленные второй модулятор света и первый анализатор с суммирующим выходом ячейки, второй выход первого модулятора света через г: последовательно установленные третий модулятор света, первый анализатор5 чет«вертый модулятор света и второй анализатор связан с входом фокусирующего элемента, третий выход первого модулатора света связан через последовательно установленные третий анализатор, третий модулятор света и первый анализатор с входом фокусирующего элемента, а четвертый выход первого модулятора света через последовательно установленные третий анализатор, пятый модулятор света и первый анализатор связан с вхо« дом фокусирующего элемента, выход которого является выходом сигнала nepe- носа ячейки, отличающаяся тем, что с целью расширения области применения за счет сложения многоразрядных чибел и упрощения ячейки, в ней фотоэлементы выполнены в виде солнеч ных фотобатарей, которые вторыми выво дамй соединены с управляющими входами всех модуляторов света, кроме первого, вютюченного между первым и вторым выводами одной из солнечных фотобатарей. 2.Электронно оптическая ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что в ней модуляторы света выполнены в виде электрооптических вращателей плоскости поляризации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 437106, кл. G 06 G 9/00, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР № 359651, кл. G 06 7/56, G,02 V 3/00, 1970. 3.Заявка № 2111963/18-24, кл. G O6Q 9/00, 1975, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.

«Д

Фиг.1 иг 2