Оптоэлектронное устройство для сравнения двоичных чисел Советский патент 1980 года по МПК G06F7/04 

I

Изобретение относится к области оптоэлектроники, а именно к оптоэлектронным устройствам сравнения и может быть использовано в оптических вычислительных машинах.

Известны устройства для сравнения двоичных чисел. В одном из известных устройств схема совпадений выполнена в виде оптической схемы. Такое устройство содержит источник плоскополяри- зованного света, первый фотоприемник и установленные между нш.:а У ячеек с дифференциально управляемой анизотроьпией. Входы управления ячеек связаны с выходами соответствующих разрядов резисторов. После каждой ячейки установлены параллельные поляризаторы с раздельными выходами поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях лучей, одни из которых связаны через ячейки с дифференциально управляемой анизсзтропией с выходом следующего поляризатора, а вторые - с другими фотоприемниками i. Такое устройство

имеет недостаток заключающийся в том, что в нем используется плоскополярнзовый свет и происходит его многократное поглощение, что не позволяет срав- HtfflaTb большие числа.

Другое известное устройство, предназначенное для систем цифрового управления, состоит из нескольких параллельно соединенных цепочек, связанных общей нагрузкой. Каждая цепочка содер10жит ключевой элемент, на управляющий электрод которого поступает цифровой сигнал соответствующего разряда кода

2j. Такое устройство не имеет оптического входа и выхода и не позволяет

15 поэтому сравнивать двоичные числа, представленные в оптическом коде.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является оптоэлектронное устройство для сравне20ния двоичных чисел, содержащее два источника постоянного напряжения, первые разиополярные выводы которых соединены с шввой нулевого потенциала. |f параллельно включенных ячеек, каждая из которых состоит из первого и второго фотоприемников, соединенных мелщу собой первыми выводами, подключенными через первый и второй излучающие светодиоды, соединенные встречнопараллельно, к шине нулевого потенциала вторые выводы фотоприемников каждой ячейки подключены к соответствующим вторым разнополярным выводам источников постоянного напряжения, а оптичес кие входы первых и вторых -фотоприемни- ков ячеек связаны соответственно с первым и вторым оптическими входами уст«ройства З. Недостатком такого устройства яапяется его низкая разрядность, обусловленная значительными потерями света. Целью изобретения является увеличе- ние диапазона сравниваемых чисел. Поставленная цель достигается тем, что предлагаемое устройство содержит первый и второй фоконы, причем иааучающие светодиоды каждой 1 -ой { i - -1- И ) ячейки оптически связаны с соот ветствующими фотоприемниками всех ячеек от ( i -И)Ой до ц ой, а первые и вторые излучающие светодкоды ячеек оптически связаны через соответ ственно первый и второй фоконы с опти- ческими выходами устройства. На чертеже дана принципиальная схема оптоэлектронного устройства для сра нения дБоичнык чисел, представленных оптическим кодом. Схема приведена для случая, когда сравниваются два кода, содернсащие по четыре разряда. Основу устройства составляют однотипные ячейки , состоящие из двух фотоприемяиков 1, 2 и двух излучающих {лазернь светодиодов 3, 4. При этом фотоприемники тодиодов 3, 4. При этом фотоприемники (фоторезисторы) 1 и 2-соединены одними электродами в общую точку 5, а дру гими электродами подключены к разноименным полюсам источников постоянно го напряжения Е ,, и Е которые соеди нены последовательно. К точке 5 схемы и другщу объединенным полюсам тех же источников напряжения подключены лазер ные светодиоды 3 и 4, причем электрод светодиодоБ, подключенных к точке 5, имеют противоположную полярность. Ана логично соединены и остальные светоди ды и фоторезисторы, составляющие однотипные ячейки, число которых равно чис лу разрядов сравниваемых чисел. При этом фотоприемники 1 и 2, входящие в рассмотренную ячейку, оптически связаны со старшими разрядами регистров сравниваемых чисел. Оптическая связь между фотоприемниками и светодиодами осуществляется с помощью световодов 6. Лазерные светодиоды 3, 7, 8 соединены с фотоприемниками 9, 1О, 11, входящими в ячейки более младших разрядов. Таким же образом оптически связаны фотоприемники 12, 13, 14 и светодиоды 4, 15, 16, Оптическая связь между фотоприемниками и светодиодами может быть осуществлена непосредственно, без помощи световодов. Выходы схемы образуют фоконы 17 и 18, которые своей широкой частью оптически связаны со светодиодами 3, 7, 8, 19 и 4, 15, 16, 20 соответственно. Схема работает следукщим образом. Разность потенциалов между общей точкой 5 и щиной нулевого потенциала 21 рассматриваемой ячейки равна нулю в том, и только в том случае, когда сопротивления резисторов 1 и 2 равны. Это наблюдается, когда значение сравниваемых разрядов одинаковое, то есть когда оба фотоприемника 1 и 2 одновременно освещены или не освещены. В этом случае светодиоды 3 и 4 данной ячейки не излучают. Если фотоприемник 1 освещен, а 2 - не освещен, то между 7очками 5 и 21 по.явится разность потенциалов такой полярности, что излучает светодиод 3, При этом через светодиод 4 ток не течет и он не высвечивает, так как его поля зность В1шючения является обратной. И, наоборот, при освещении фотоприемника 2 излучает светодиод 4, в то время как светодиод 3 не высвечивает. Рассмотрим cyhiuapnoe действие ячеек для случая сравнения.двух кодов, заданHfeix оптическими сигналами .-1, . О И У Х2 О, X 1. X. Х О л- 1 соответственно. Наличие оптического сигнала (Х 1) в фотоприемнике 1 и отсутствие сигнала () в фотоприемнике 2 приводит к высвечиванию светодиода 3, в то время как сигнал в светодиоде 4 отсутствует. Оптический сигнал светодиода 3 с помощью световодов 6 передается в фотоприемники младшег о разряда 9, I 11. Таким образом, фотоприемники , 11 будут освещены, хотя оптичес:кг}е сигналы Хо, Х. отсутствуют. Наличпо оптического сигнало t2 в фoтoIiГ.. ке 12 приводит к тому, что светоциоды 7 и 15 не излучают. Так как фотоприем ник 10 регистрирует оптический сигнал (Х 1), а в фотоприемнике 13 оптический сигнал отсутствует (Yi- О), то светодиод 8 излучает, в то время как светодиод 16 не излучает. И, наконец, как и во втором случае, отсутствие оптического сигнала (Х О) в приемнике 11 и наличие сигнала (Yj.--) Ф° топриемнике 14 приводит к тому, что оба светодиоца 19 и 20 не высвечивают, так как сигнал ХА О компенсирует ся излучением светодиодов 3. Таким об разом, освещение светодиодами фотрприемников 9, 10, 11 приводит к тому, чт сигналы в светодиодах 4, 16, 15, 20 отсутствуют независимо от того, освещены или не освещены фотоприемники 1 13, 14. В этом случае на выходе схемы 18 сигнала не наблюдается. Наличие же оптического сигнала на выходе 17 ука зывает на то, что двоичное число, пред ставленное кодом Xij, Х„, X , X , больш двоичного числа, представляемого сово купностью световых сигналов . , , Y ) YA- Если оптический сигнал появляется на выходе 18, а на выходе 17 не появляется, то это соответствует тому, что двоичное число, изображаемое сигна лами . больше числа, изображаемого сигналами Х . Отсутствие сигнала на обоих выходах схемы свидетельствует о равенстве сравниваемых исел. Реализация устройства на большее число разрядов не представляет труда. Формула изобретения Оптоэлектронное устройство для срав- нения двоичных чисел, содержащее два источника постоянного напряжения, первые разнополярные выводы которых соединены с шиной нулевого потенциала, п параллельно включенных ячеек, каждая из которых состоит из первого и второго фотоприемников-, соединенных между собой первыми выводами, подключенными через первый н второй излучающие све- тодиоды, соединенные встречно-параллельно, к шине нулевого потенциала, вторые выводы, фотоприемников каждой ячейки подключены к соответствующим вторым разнополярным выводам источников постоянного напряжения, а оптические входы первых и вторых фотоприемников ячеек связаны соответственно с первым и вторым оптическими входами устройства, отличающееся тем, что, с целью увеличения диапазона сравниваемых чисел, устройство содержит первый и второй фоконы, причем излучающие светодиоды каждой (l г 1 +tt) ячейки оптически связаны с соответствующими фотоприемниками всех ячеек от ( 1 +1)-ой до fi-ой, а первые и вторые излучающие светодиоды ячеек оптически связаны через соответственно первый и второй фоконы с оптическими выходами устройства. Источники информации, принятые во внршание при экспертизе 1. Авторское свидетельсгво СССР № 436348, кл. Q 06 F 7/04, 1974. 2, Патент -Японии № 24306, кл. 97(7)Е43, 1971. 3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2369969/18-24, кл. Q Об К 9/ОО, 07.О6.76 (прототип).