Оптоэлектронный модуль Советский патент 1982 года по МПК H03K23/12 

первого фотоприемника i+2-го разряда и к размыкающему контакту второй группы переключателя, второй вывод третьего фотоприемника i-ro разряда подключен к второму выводу четвертого фотоприемника i-1-го разряда, к второму выводу четвертого фотоприемника i+1-го разряда и к замыкающему контакту второй группы переключателя, первый вывод четвертого фотоприемника i-ro разряда подключен к базе транзистора, второй ывод третьего фотоприемника i+1-гй разряда подключен к второму выводу четвертого фотоприемника i-ro разряда, к второму выводу четвертого фото приемника i + 2-го разряда и к разКмкающему контакту первой группы переключателя, а источник света каждого разряда связан с четвертым фотоприемником того же разряда.

На фиг,1 представлена функциональная схема оптоэлектронного модуля; на фиг.2 - временные диаграммы его работы в режиме сдвига информации .

Оптроэлектронный модуль содержит в каждом i-oM разряде источник 1 света, транзистор 2, первый фотоприемник 3, второй и третий последовательно включенные фотоприемники 4 и 5 соответственно, причем первые выводы фотоприемников подключены к базе тра зистора 2, коллектор которого через источник -1 света соединен с шиной б источника питания, а эмиттер - с общей- шиной, источник 1 светапредыдущего разряда связан со вторым фотоприемником 4 последующего разряда, источник 1 света которого связан с третьим фотоприемником 5 -предыдущего разряда, источник 1 света каждого разряда связан с первым фотоприемником 3 того же разряда, выход генератора 7 импульсов соединен со счетным входом триггера 8, снабженного входом 9 установки в единичное состояние и входом 10 сброса в нуЛ€5вое состо5|ние, прямой выход которого подключен к переключающему контакту 11 переключателя 12, а инверсный выход - к переключакядему контакту 13, второй вывод второго фотоприемника 4 1-го разряда подключен ко второму выводу, первого фотоприемника 3 i-1-го разряда, ко второму выводу первого фотоприемника 3 i-fl-ro разряда и к размыкающему контакту 14 переключателя 12, а второй вывод второго фотоприемника 4 i+1-го разряда подключен ко второму выводу первого фотоприемника 3 i-ro разряда, ко второму выводу первого фотоприемника 3 i+2-го разряда и к размыкающему контакту 15 переключателя 12, второй вывод третьего фотоприемника 5 i-ro разряда подключен ко второму выводу четвертого фотоприемника 16

i-1-го разряда, ко второму вьгводу четвертого фотоприемника 16 i+1-го разряда и к замыкающему контакту 17 переключателя 12, первый вывод четвертого фотоприемника 16 i-ro разряда подключен к базе транзистора 2, второй вывод третьего фотоприемника 5 i+1-го разряда подключен ко второму выводу четвертого фотоприемника 16 i-ro разряда, ко второму выводу четвертого фотоприемника 16 i+1-го разряда и к замыкающему контакту 18 переключателя 12, источник 1 света каждого разряда связан с четвертым фотоприемником 16 того же разряда.

На фиг.2 показаны эпюры напряжения Ug(,,-,Ha выходе генератора 7 импульсов, и на контакте 11 переключателя 12, соединенном с-прямым выходом триггера 8, U.j на контакте 13 переключателя 12., соединенном с инверсным выходом триггера В, а также форма оптических сигналов на входах и выходах соответствующих разрядов.

Оптоэлектронный модуль функционирует следующим образом.

При подаче питания на шину 6 Оптоэлектронный модуль готов к записи информации. Счетный триггер 8 устанавливается в нулевое состояние.

В режиме суммирующего счетчика переключатель 12 переводится в положение, при котором контакты 11,14 и 13,15 оказываются замкнутыми. В данном режиме световой сигнал на второй фотоприемник i-2-го разряда подается постоянно. -При подаче первого импульса счетный триггер 8 переводится в единичное состояние, после чего i-2-й разряд переходит в возбужденное состояние, при этом i-1-ый разряд не может перейти в возбужденное состояние в данном такте, так как его второй фотоприемник 4 через переключатель 12 подключен к инверсному выходу триггера 8. При подаче второго импульса счетный триггер 8 переводится в. нулевое состояние, следовательно, на его инверсном выходе присутствует высокий потенциал, а на прямом выходе - низкий а записанная единица информации в предыдущем такте заносится в память i-2-го разряда, а в данном такте переходит в возбужденное состояние i-1-ый разряд.

Таким образом, в каждом последующем такте происходит запись в память единицы информации в предыдущий разряд и возбуждение последующего разряда.

В режиме вычитающего счетчика переключатель 12 переводится в положе.ние, при котором его контакты 11,17 и 13,18 замкнуты.

Предположим, что в возбужденном состоянии находится i+3-й разряд все предыдущие разряды. Тогда при подаче первого импульса счетный три гер 8 переводи тся в единичное сост яние, т.е. на его первом выходе высокий уровень потенциала, соответствующий уровню логической .единицы, В данном такте обнуляется i+3-й разряд, так как на инверсном выХоде триггера 8 низкий уровень потенциала, соответствующий уровню логическо го нуля, ток утечки данного разряда достаточный для его обнуления. При подаче каждого последующего импульса происходит обнуление каждого предыдущего рачряда. Таким образом, в данных режимах оптоэлектронный модуль функционирует в ед;инично-нормальном коде, т.е. количество возбужденных разрядов в модуле соответствует весу записанной цифры. Индикация информации осущест вляется от светоизлучателей 1 каждо го разряда. В реушме сдвига визуализацию его необходимо осуществлять через один разряд начиная со второго, т.е. в этом случае пара разрядов, например i-ый и i+1-ый, .считается разрядной ячейкой модуля, внешняя индикация .берется с источника 1 света i+1-го. разряда, который называется основным, и i-ый разряд - дополнительным В указанном режиме количество разрядных ячеек m п/2, где п - количество разрядов модуля. В режиме сдвига вправо счетный триггер 8 устанавливается в нулевое состояние, переключатель 12 переводится в положение, при которо его контакты 11, 14 и 13,15 замкнут На второй фотоприемник 4 i-2-го раз ряда подается световой сигнал длительностью Т «t i 2Т, где Т - период следования входных импульсов. При подаче первого импульса счетный триггер-8 устанавливается в единич ное состояние, переходит в возбужденное состояние дополнительный i-2 ой разряд. С подачей второго импуль счетный триггер 8 устанавливается в нулевое состояние, срабать1вает пер вый фотоприемник 3 i-2-го разряда, единица информации заносится в память i-ro разряда, кроме этого, в данном такте происходит срабатывание второго фотоприемника 4 основно го i-1-Го разряда и возбуждение дан .ного разряда. Таким образом, за два такта происходит запись единицы информации в разрядную ячейку модуля. При пода че третьего импульса триггер устана ливается в единичное состояние, срабатывает второй фотоприемник 4 дополнительного i-ro разряда и прбискодит возбуждение данного разряда единица информации заносится в память i-ro разряда, обнуляется i-2-ro разрятл (световой сигнал ня второй фотоприемник 4 i-2-го разряда в течение третьего такта и в последующие такты уже не подается) . С подачей четвертого импульса счетный триггер 8 устанавливается в нулевое состояние, переходит в возбужденное состояние основной i+1-ый разряд, единица информации, записанная в предыдущем такте, заносится в память i-ro разряда, обнуляется i-1-ый разряд. Следовательно, за два такта произошел сдвиг вправо в модуле записанной единицы информации на одну разрядную ячейку. Дальнейший сдвиг вправо в модуле записанной единицы информации происходит аналогичным образом, т.е..с приходом каждых двух импульсов сдвиг осуществляется на одну разрядную ячейку. В режиме сдвига влево единицы информации в оптоэлектронном модуле переключатель 12 переводится в положение, при котором контакты 11,17 и 13,18 замкнуты. В режиме сдвига влево пара разрядов i+1-ый, i-ый считаем разрядной ячейкой модуля, причем внешняя индикация берется с источника 1 света i-ro разряда, начиная с последнего, и i+1-ый разряд считаем вспомогательным, i-ый - основным. Предположим, что в возбужденном состоянии находятся i+3-ый и i+2-ой разряды. При подаче первого импульса счетный триггер 8 устанавливается в единичное состояние, вспомогательный j+1-ый разряд переходит в возбужденное состояние, а i+3-й разряд обнуляется. С подачей второго импульса счетный триггер 8 устанавливается в нулевое состояние, основной i-utt разряд -переходит в возбужденное состояние, единица информации заносит ся в память i+1-го разряда, i+2-й разряд обнуляется. Таким образом, за два такт§1 происходит в модуле сдвиг влево записанной единицы информации на одну разрядную ячейку. Дальнейший сдвиг влево в модуле записанной единицы информации происходит аналогичным образом, т.е. с приходом каждых двух импульсов сдвиг осуществляется на одну разрядную ячейку. В режиме записи и сдвига любой информации переключатель 12 устанавливается в положение, при котором контакты 11,14 и 13,15 замкнуты..В данном режиме в модуль можно записать последовательно любую информацию и осуществить ее сдвиг. В режиме записи и сдвига вправо любой информации визуализацию необходимо осуществлять через один разряд, начиная со второго. Пару разрядов, например i-ый и i+1-ый, считаем разрядной ячейкой модуля, причем внешняя инди

кация берется с источника 1 света i-ro разряда, а i+1-ый разряд считаем вспомогательным, i-ый основным.

Запишем, например, код ОНО. Для чего счетный триггер устанавливается в нулевое состояние. На второй фотоприемник 4 вспомогательного i-2-го разряда подается световой сигнал. При подаче первого импульса счетный триггер 8 устанавливается в единичное состояние, i-2-й разряд переходит в возбужденное состояние. С подачей вто рого импульса счетный триггер 8 устанавливается в нулевое состояние, основной i-1-ый разряд переходит в возбужденное состояние, а единица информации заносится в память i-2-го разряда. При подаче последующих четырех импульсов аналогичным образом переходит в возбужденное состояние 1-ый и i+1-ый, i + 2-й .и i + 3-ый разряды. Причем с приходом пятого импульса световой сигнал на второй фотоприемник 4- i-2-го разряда уже не подается, этот разряд обнуляется, а при подаче шестого имПульса обнуляется Разряды i-2 i-1 i+1 i+2

i-1-ый разряд. Таким образом, в модуле записывается информация 0110.

Записанную в модуль информацию можно сдвинуть на любое количество разрядных ячеек. Для сдвига вправо

или влево на п разрядов необходимо подать на счетный вход триггера 2 п входных импульсов.

Для нашего примера для сдвига вправо записанной информации ОНО на

одну разрядную ячейку необходимо подать два импульса. При подаче седьмого импульса счетный триггер 8 устанавливается в единичное состояние, возбуждается i+4-ый разряд, единица

информации заносится в .память i + 3-го разряда, обнуляется i-ый разряд,так как, на инверсном выходе счетного триггера 8 присутствует низкий уро , вень потенциала.

С подачей восьмого импульса счетный триггер 8 устанавливается в нулевое состояние, воз.буждается i+5-й разряд, единица информации заносится в память i+4-го разряда,

обнуляется i+1-ый разряд.

В табл.1 изображён процесс сдвига записанной информации.

Таблица 1 i+3 i+4 i+5

00 1 О О

О00 Но так как информационным выходом является кажДЬгй i-ый, начиная с последнего, разряд, сдвинутый код буде ООН. Таким образом, для записи кода необходимо на второй фотоприемник 4 подать световой сигнал в течение 2(п-1 тактов, где п - ко личество разрядов модуля, а на после .дующих двух тактах этот световой сигнал должен отсутствовать. Для за - а ,1Д , пи си кода J 1 ...11. J3 1 1.. .1 1, R n-k-1 световой сигнал на второй фотоприемник 4 i-2-го разряда необходимо подать 3 течение 2(n-k-1) тактов, в течение двух тактов прерывать его подачу, а затем опять подать световой сигнал в течение 2k тактов. Причем (k разрядов + (n-kj разрядов п разрядов ), где п - количество разрядов в модуле. Для сдвига влево переключатель 12 переводится в положение, при котором его контакты 11,17 и 13,18 замкнуты. Процесс сдвига влево осуществляется аналогичным образом. При параллельной записи информации вмодуль переключатель 12 устанавливается в положение как в режиме сдвиг BtipaBo, причемс приходом входного импульса счетный триггер 8 устанавливается в единичное состояние, а с подачей положительного потенциала в соответствующие базы транзисторов в возбужденное состояние переходят соответствующие дополнительные разряды модуля. При подаче второго импульса триггер 8 переходит в нулевое состояние, единица информации заносится в память соответствующих основных разрядов. Таким образом, запоминание и индикация записанной информации в разрядной ячейке модуля происходит за два такта.

Рассмотрим сдвиг любой записанной информации в модуле. Пусть в модуле записан код 11010, его необходимо сдвинуть вправо. Сдвиг информации на одну разрядную ячейку происходит за два такта, т.е. имеет место двухтактный сдвиговый регистр, функционирующий с юдующим образом. За первый такт сдвига счетный триггер 8 устанавливается в единичное состояние и высокий уровень потенциала присутствует на вторых выводах фотоприемни.ков 4 всех дополнительных разрядов и фотоприемников 3 всех основных разрядов разрядных ячеек модуля. Так как на фотоприемнике 4 i-2-. -го дополнительного разряда отсутст вует световой сигнал, он обнуляется, единица информации заносится впамять i-1-го разряда за счет положительной обратной связи между фотоприемником 3 и источником 1 света этого разряда, а i+2-й разряд переходит в возбужденное состояние, так как на фотоприемнике 4 этого разряда присутствует высокий уровень потенциала и световой сигнал источника 1 света основного i+1-го разряда/ i+3-й разряд не возбуждается, так как на его фотоприемнике 4 одновременно не присутствуют высокий уровен потенциала и световой сигнал, i+4-ый разряд обнуляется, единица информации заносится в память i+5-го разряда, возбуждается i+б-й разряд, поскольку На его фотоприемнике 4 приРазрядные ячейки Разряды.i-2, i-1 i-f. i + 2, i+3 Записанный .код в разрядах: за первый такт за второй такт за третий за четвертый за пятый такт

сутствует высокий уровень потенциала и световой сигнал, поступающий с выхода i-t-5-го разряда, а i-t-7-й разряд остается в невозбуждечном состоянии .

За второй такт сдвига триггер 8 устанавливается в нулевое состояние и высокий уровень потенциала присутствует на вторых выводах фотоприемников 3 всех дополнительных

0 разрядов и фотопрнемников 4 всех основных разрядов разрядных ячеек модуля. В связи с тем, что на фотоприемнике 4 i-1-го разряда отсутствует световой сигнал, этот разряд

5 обнуляется, единица информации заносится в память i-ro и i+2-го разряда, i + 1-ый разряд остается в -возбужденном состоянии, так как на его фотоприемнике 4 одновременно присутству- ет высокий уровень потенциала и све0товой сигнал от источника 1 света i-ro разряда, i+3-n разряд переходит в возбужденное состояние, поскольку на его фотоприемнике 4 одновременно присутствует высокий уровень потен5циала и световой сигнал от источника 1 света i+2-го разряда. Остается в невозбужденном состоянии i+4-й разряд и обнуляется i+5-й разряд, так как на его фотоприемнике 4 отсутст0вует световой сигнал, на втором вы- . воде фотоприемника 3 присутствует низкий уровень потенциала, единица информации заносится в память i+6-го разряда, возбуждается i+7-й разряд,

5 поскольку на втором выводе фотоприемника 4 присутствует высокий уровень потенциала и световой сигнал от источника 1 света i+6-го разряда.

В табл.2 показан сдвиг в разряд0ных ячейках в следукяцих тактах, осуществляющийся аналогичным образом.

Таблица 2 110 11 1 11 11 0111 0011 0001 l +4,i + 5 i + (),i + 7 1100 0110 о 01 1 100 1 1100 1110 Для сдвига записанной информации влево переключатель 12 переводится в положение, при котором его контак ты 11,17 и 13,18 замкнуты. Процесс сдвига влево происходит, аналогично. Работа оптоэлектронного модуля в режиме коммутатор аналогична работе модуля в режиме сдвига вправо, записанной информации (фиг,2). Информационными выходами модуля являются, каждый оптический выход основного разряда разрядной ячейки. Причем режим коммутсщии осуществляется при подаче каждых дву входных импульсо Оптозлектронный модуль может быть использован в устройствах автоматики и вычислительной техники в качестве реверсивных счетчиков и сдвигаемых регистров, линейки динамическог табло, оптоэлектронного коммутатора преобразователя временного интервала в код и последовательного сумматоравычитателя. Формула изобретения Оптоэлектронный модуль, содержащий в каждом i-oM разряде источник света, транзистор, первый фотоприемник, ВТОРОЙ и третий фотоприемники в последовательном включении, первые выводы которых подключены к базе тра зистора, коллектор которого через ис точник света соединен с шиной источника питания, а эмиттер - с общей ши ной, источник света предыдущего разряда связан с вторым фотоприемником последующего разряда, источник света которого связан с третьим фотоприемником предыдущего разряда, источник света каждого разряда связан с первым фотоприемником того же разряда, отличающийся тем, что, с, целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности его работы, в него введены счетный триггер, переключатель и в каждый разряд четвертый фотоприёь, ник, .причем выход генератора импульсов соединен со счетным входом триггера, прямой выход которого подключен к переключающему контакту первой группы переключателя, а инверсный к переключающему контакту второй группы переключателя, второй вывод второго фотоприемника i-ro разряда подключен к второму выводу первого фотоприемника i-1-го разряда, к второму выводу первого фотоприемника i+1-го разряда и к размыкающему контакту первой группы переключателя, второй вывод второго фотоприомника i+1-го разряда подключен к второму выводу первого фотоприемника i-ro разряда, к второму выводу первого фотоприемника i+2-го разряда и к размыкающему контакту второй группы переключателя, второй вывод третьего фотоприемника i-ro разряда подключен к второму выводу четвертого фотоприемника i-1-го разряда, к второму выводу четвертого фотоприемника i+1-го разряда и к замыкающему контакту второй группы переключателя, первый вывод четвертого фотоприемника i-ro разряда подключен к базе транзистора, второй вывод третьего фотоприемника i+1-го разряда подключен к второму выводу четвертого фотоприемника i-ro разряда, к второму выводу четвертого фотоприемника i+2-го разряда, к замыкающему контакту, первой группы переключателя , а а источник света каждого разряда свя.зан с четвертым фотоприемником того же разряда. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Японии I 48-43470, кл. Н t)3 К 23/14, 1973. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2739229/18-21, кл. Н 03 К 23/12, 1979.

ff/n/(fff