Оптоэлектронный модуль Советский патент 1982 года по МПК H03K23/12 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствс1Х автоматики, в том числе в цифровых вычислительных машинах.

Известно пересчетное устройство, содержащее транзисторы, резисторы, конденсаторы, диоды, источники света ШНедостатком устройства является сложность реализации из-за неоднородной элементной базы.

Известен также оптоэлектронный модуль , содержащий регенеративные оптроны на транзисторах, фотоприемниках и источнике света Г2.

Однако известное устройство характеризуется недостаточно высоким быстродействием и повышенными требованиями к параметрам импульсов входного генератора.

Цель изобретения - повышение быстродействия и снижение требований к параметрам импульсов входного генератора .

Поставленная цель достигается тем, что в оптоэлектронный модуль, содержащий в каждом разряде регенеративный оптрон, который включен, между первой шиной-питания и общей

шиной, и состояьщй из источника света, усилителя, первого фотоприемника, который включен между входом усилителя и первой шиной питания и оптически связан с источником света, второго и третьего фотоприемников, общие выводы которых подключены к входу усилителя, а другие выводы соответственно к первой и

10 второй электрическим входным шинам, причем второй фотоприемник связан с источником света предыдущего разряда, а третий фотоприемник - с источником света последующего разря15да, введены вторая шина питания, третья электрическая входная шина, дополнительный источник света, оптоэлектронный ключ, первый и второй переключатели и дополнительный ре20генеративный .оптрон, в коллекторную цепь транзистора усилителя которого включен источник света, база транзистора усилителя через первый фотоприемник- подключена к первой иш25не питания, через третий фотоприемник - к второй шине питания, через второй фотоприемник , которолй связан с дополнительным источником све та - третьей электрической входной

30 шине, которая подключена к подвижному контакту первого переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен с первой электрической входной шиной и с первым неподвижным контактом второго переключателя, а второй неподвижный контакт - с второй электрической входной шиной и с вторым неподвижным контактом второго переключателя, источник света дополнительного реге неративного оптрона оптически связан с его третьим фотоприемником и с фотоприемником оптоэлектронного ключа, первые выводы нагрузочного резистора транзистора и фотоприемника которого подключены к второй ш не питания, второй вывод фотоприемника оптоэлектронного ключа подклю чен через резистор к общей шине и непосредственно к базе транзистора оптоэлектронного ключа, эмиттер ко .торого подключен к общей шине, а коллектор. - к второму выводу нагрузочного резистора и к подвижного ко такту второго переключателя, а дополнительный .«источник света подключен между первой инной питания и общей шиной. На чертеже представлена структур ная схема оптоэлектронного модуля. Каждый разряд оптоэлектронного модуля Содержит подключенный к первой шине 1 питания регенеративный рптрон, состоящий, из источника 2 св та, первого фотоприемника 3, транзистора 4 усилителя, второго фотоприемника 5, третьего фотоприемника 6, объединенные выводы этих фотопри емников подключены к базе транзисто ра 4 каждого регенеративного оптрона, второй фотоприемник 5 оптически связан с источником 2 света предыдущего разряда, третий фотоприемник б - с источником 2 света последующе го разряда, причем в коллекторную цепь транзистора. 4 дополнительного регенеративного оптрона 7 включен источник 2 света, а база его транзи тора 4 подключена через первый фотоприемник 3 к шине 1 питанияf чере второй фотоприемник 5 - к третьей электрической входной шине 8, -котор подключена к подвижному контакту 9 первого переключателя 10, имеющего первый неподвижный контакт 11 и вто рой неподвижный контакт 12; через третий фотоприемник б база транзистора 4 дополнительного регене ативноРо оптрона 7 соединена с второй шиной 13 питания, источник2 света дополнительного регенеративного опт рона 7 оптически связан с его третьим фотоприемником бис фотоприемником 14 оптоэлектронного ключа 15, причем объединенные выводы его фотоприемника 14 и резистора 16 под ключены к базе транзистора 17, а вторые выводы соответственно - к второй шине 13 питания, куда подключен и нагрузочный резистор 18 оптоэлектронного ключа 15, и к общей 1гине, коллектор транзистора 17 оптоэлектронного ключа 15 подключен к другому выводу нагрузочного резистора 18 и к подвижному контакту 19 второго переключателя 20, первый неподвижный контакт 21 которого подключается к первому н.еподвижному контакту 11 первого переключателя 10, а второй неподвижныйконтакт 22 к второму неподвижному контакту 12 переключателя 10, дополнительный источник света 23 связан с вторым фотоприемником 5 дополнительного регенеративного оптрона 7, первая и вторая электрические входные шины обозначены 24 и 25, а общая шина 26. Устройство работает следующим образом. - . Для готовности оптоэлектронного модуля к записи информации на шины 1 и 13 подается напряжение питания. В режиме Суммирование первый переключатель 10 переводится в правое положение, при этом замыкаются контакты 9 и 11; а второй переключатель 20 переводится в левое положение, при этом замыкаются контакты 19 и 22, на электрическую входную шину 8 подаются импульсы положительной полярности. При подаче светового потока на второй фотоприемник 5 (i-l)-ro разряда и импульса положительной полярности на электрическую входную шину 8 в возбужденное состояние переходит (-1)-й разряд и дополнительный регенеративный оптрон 7, срабатывает рптоэлектронный ключ 15, с электрического .выхода которого снимается низкий уровень отрицательного потенциала. Причем, если длительность паузы между импульсами такова, что дополнительный регенеративный оптрон 7 не успел обнулиться, то при записи следующей единицы информации с электрического выхода оптоэлектронного ключа 15 также снимается низкий уровень отрицательного потенциала. При подаче очередных импульсов последовательно срабатывает 1-й, (1+1)-й и т.д. разряды, при этом обнуление (i-l)-ro, i-го и т.п. разрядов не происходит, так как при записи информации в модуль с электрического выхода оптоэлектронного ключа 15 снимается также низкий уровень отрицательного потенциала. После завершения записи информации в модуль, дополнительный регенеративный оптрон 7 обнуляется, пёреключается оптоэлектррнный ключ 15 и с его электрического выхода снимается высокий уровень отрицательного потен., при этом обнуление всех разрядов модуля, кроме последнего, в котором была записана единица информации, .так как отсутствует световой поток на его третий фотоприемник б этого разряда с опти ческого выхода последующего за ним разряда. В режиме Вычитание первый переключатель 10 переводится в левое положение, при этом замыкаются контакты 9 и 125 а второй переключател 20 переводится в правое положение, при этом замыкаются контакты 19 и 21, на электрическую входную шину 8 подаются импульсы положительной полярности. Если (|+1)-й разряд модуля находится в возбужденном состоянии , то при подаче электрических импульсов последовательно возбуждаю ся i-й, (-1)-й и т.д. разряды. Пос ле завершения записи информаини про исходит обнуление всех разрядов модуля, аналогично режиму Суммирование,- кроме последнего разряда, в котором была записана единица инфор мации. Таким образом, при записи информации в модуль он работает в единич но-нормальном коде, а при завершении записи информации преобразуется в соответствую1 ;ий единично-позиционный код. Если длительность входных импульсов Cj , а длительность паузы uf, , то модуль функционирует в указанном режиме, если длительность паузы между импульсами меньше времени обнуления дополнительного регенеративного оптрона, т.г, Cj ;Гд5ц р,где f - длительность паузы между импульсами, tjjgj Q - время обнуления дополнительногорегенеративного оптрона. В известном модуле длитель ность паузы ме)вду импульсами должна быть максимальной, так как в против ном случа:е из-за разброса времен обнуления регенеративных оптронов при записи единицы информации в i-и разряд возможно не обнуление (i-l)-ro разряда и в оптоэлектронном модуле может оказаться нескольк возбужденных регенеративных оптронов. Если предположить, что оптоэлектронный модуль состоит из п регенеративных оптронов, то время, идущее 1 на запись информации в единично-пози ционном коде в п регенеративных оптронов, составит )) ./V.P..O.K... где п - длительность входных импульсов; Ср о. - время переключения оптоэле1 тронного ключа; - максимальное время обнуления регенеративного оптрона. В известном модуле время, Hflytjee на запись информации в п регенеративных оптронов, составит + ).. Считая, что .о.к ; обн:А.р.о.. то выигрыш по быстродействию при записи информации в п разрядов модуля по сравнению с известным составит раза. Если оптоэлектронный модуль, например состоит из десяти регенеративных оптронов, то выигрыш по быстродействию при записи информации в 10 разрядов модуля по сравнению с известным составит - , раза., it-fo+sr Если SaSw А-Р 0. оптоэлектронный модуль функционирует в единично-погиционном коде, причем коммутация рекимов Суммирование и Вычит§ние происходит аналогичным способом. В режиме Суммирование при подаче светового потока на второй фотоприемник 5 (i+I)-ro разряда, если i-й разряд находился в возбужденном состоянии, и очередного импульса положительной полярности на электрическую в одную шину 8 в возбужденное состояние переходит (14-1)-и разряд и дополнительный регенеративный оптрон 7, причем в паузе между импульсами дополнительный регенеративный оптрон 7 обнуляется, так как V . А р о. переключая оптоэлектронный ключ 15, с электрического выхода которого снимается высокий уровень отрицательного потенциала, и создаются условия для обнуления i-ro разряда. В ,режиме Вычитание, если (1+1)-и разряд модуля находился в возбужденном состоянии, то при подаче очередного и myльca возбуждается i-й разряд и дополнительный регенеративный оптрон 7, причем в паузе между импульсами дополнительный регенеративный 7 обнуляется, так как SiОбн.А.Р.(Х переключая оптоэлектронный ключ 157 с электрического выхода которого снимается высокий уровень отрицательного потенциала, и создаются условия для обнуления (f+l)-ro .разряда. Если 0, то на электрическую входную шину 8 подается потенциал полокительной полярности, при этом коммутация режимов Суммирование и Вычитание производится аналогичные образом. В ре) Суммирование с электрического выхода оптоэлектронного ключа 15 9нимается низкий уровень отрицательного потенциала. Если-по1;анциал положительнсй полярности по дается на электрическуп входную tmну 8 в течение времени n-i, где п количество регенеративных оптронов, а т; - время срабатывания регене-. ративного сптрона, ,то в возбужденно состояние переходят п регенерат ных оптронов. Конец .записи информации в модуль соответствует тому, что дополнительный регенеративный оптрон 7 обнуляется, оптозлектронный ключ 15 переключается и с его электрического выхода снимается вы сокий уровень отрицательного потен циала. Следовательно, создаются все усилия обнулен ня всех регенеративных оптронов модуля, кроме последнего, в котором бьша записана единица информации. Предположим, чт (1)-й разряд модуля находится в возбужденном состоянии. Тогда :в режиме Вычитание последовательно воз.буяд5алотся 1 -и, ( -1) -и разряды и т.д. Конец записи информации в модуль соответствует тому, что все регенеративные оптроны модуля обнул ются, кроме последнего. Повышение быстродействия предлагаемого оптоэлек тронного мбдуля свя эано с тем, чТо длительность паузы между входными импульсами может варьироваться в пределах О .A так как при записи единицы информации в i-и разряд модуля не происходит обнуление {-i-1)-го разряда, а обнуление всех разрядов модуля, кроме последнего, в котором бьола записана единица Информации, осуществляется при фиксации инфорлшции и, следовательно, длительность паузы между входными импульсами не сле дует выбирать максимальной. Оптоэлектронный модуль может применяться в устройствах автоматики и вычислительной техники в качестве последовательных сугшаторов, ревер.сйвных счетчиков и сдвиговых регистров, а также преобразователей времен ного интервала в код. Формула изобретения рптоэлектронный модуль, содержащий в каждом разряде регенеративный оптрон, который включен между первой шиной питания и общей шиной, и состоящий из источника свете, усилителя, первого фотоприемника, который включен между входом усилителя и первой ииной питания и оптически связан с источником света, второго и третьего фотоприемников, обгдие выводы которых подключены к входу усилителя, а другие выводы соответственно к первой и второй электрическим входным шинам, причем второй фотоприемник связан с источником света предыдущего разряда, aj третий фотоприемник - с источником света последующего разряда, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и снижения требований, к параметрам импульсов входного генератора, в него введены вторая шине питания, третья электрическая входная шина, дополнительный источник света, оптоэлектронный ключ, первый и второй переключатели и дополнительный регенеративный оптрон, в коллекторную цепь транзистора усилителя которого включен источник света, база транзистора усилителя через первый фотоприемник подключена к первой шине питания, через третий фотоприемник - к второй шине питания, через второй фотоприемнйк, Который связан с дополнительным источником света,- к третьей электрической ЕХОДНСЙ шине, которая подключена, к подвижному контакту первого переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен с первой электрической входной шиной и с первым неподвижнам контактом второго переключателя, а втор,ой неподвижный контакт - с второй электрической входной вшной и с вторым неподвижным контактом второго- переключателяf источник света дополнительного регенеративного оптрона оптически связан с его третьим фотоприемником и с ФоТоприемнйком оптозлектронного ключа, первые выводад нагрузочного резистора транзистора и фотопрйемника подключены к второй шине питания, второй вывод фотопрйемника оптоэлектронного ключа подключен через резистор к. общей ишне и непосредственно к базе транзистора оптоэлектронного ключа, эмиттер которого подключен к обгдей шине, а коллектор - к второму выводу нагрузочного резистора и к.подвижному контакту второго переключателя, а дополнительный источник света подключен между первой шиной питания и .общей шиной. Источники -информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Японии № 49-39860, кл. П 03 К 23/14, 1974. 2.Авторское свидетельство СССР ho заявке 2739229/18-21, кл. Н 03 К 23/12, 21.10.79.