Оптоэлектронный модуль Советский патент 1982 года по МПК H03K23/12 

(5) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ МОДУЛЬ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах дискретной автоматики и вычислительной тех.ники. Известно оптоэлектронное устройство, содержащее бистабильиые элементы на фототранзисторах, светоэлементах и резисторах 1. Недостатком этого устройства является неоднородность элементной базы. Известен также оптрэлектронный модуль , содержащий в каждом разряде регенеративный оптрон, состоящий из источника света, усилителя, трех фотоприемников, в котором оптический вход одного фотоприемника связан с оптичес ким выходом предыдущего разряда, а оптический вход второго фотоприемника - с оптическим выходом последующего разряда 2. Недостатком известного модуля явля ются ограниченные функциональные возможности, так как модуль не может работать в единичнонормальном коде и выдавать информацию в обратном коде. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Поставленная цель достигается тем, что в оптоэлектронный модуль, содержащий в каждом разряде регенеративный оптрон, состоящий из первого усилителя , который подключен к первой шине питания, между выходом которого и второй шиной питания включен первый источник света, выход которого подключен к оптическому выходу разряда, первого, второго и третьего фотоприемников, первые выводы которых подключены к входу первого усилителя, второй вывод первого фотоприемника подключен к второй шине питания, а его первый оптический вход связан с оптичес-КИМ выходом первого источника света, второй вывод второго фотоприемника подключен к первому электрическому входу разряда, второй вывод третьего фотоприемника - к второму электричес кому вхбду разряда первые и вторые электрические входы всех разрядов под ключены к первой и второй электричес ким входным шинам, оптический вход второго фбтоприемника связан с первым оптическим входом разряда, который связан с оптическим выходом предыдущего разряда, первый оптический вход третьего фотоприёмника связан с вторым оптическим входом разряда, который связан с оптическим выходом последующего разряда, введены нулевой разряд на регенеративном оптроне и в каждый разряд четвертый и пятый фотоприемники, разделительный ди од и оптоэлектронные повторитель, пе вые выводы четвертого и пятого фотоприемников подключены соответственно к входам первого усилителя, второй вывод четвертого фотоприемника - к третьему электрическому входу, который подключен к третьей электрическо входной шине, второй вход пятого фот приемника - к второму электрическому входу разряда, один вывод разделител ного диода подключен к входу первого усилителя, а второй - к четвертому электрическому входу разряда,, которы подключен к четвертой электрической входной шине в оптоэлектронном повто рителе, содержащем вновь введенные второй усилитель и шестой фотоприемник, первый вывод которого подключен к входу второго усилителя,к выходу которого подключен первый вывод второго источника света, а вторые выводы шестого фотоприемника и второго источника света подсоединены к второй шине питания, причем оптический вход шестого фотоприемника связан с оптическим выходом своего разряда, а оптический выход оптоэле.ктронного повторителя, который связан с выходо второго источника света, соединен с первым оптическим входом пятого фотоприемника своего разряда, второй оптический вход третьего фотоприемника связан с третьим оптическим вхо дом своего разряда, второй оптичесКИЙ вход пятого фотоприемника связан с четвертым оптическим входом своего разряда, оптический вход четвертого фотоприемника связан с пятым оптическим входом своего разряда, второй оптический вход каждого разряда связан с первой оптической шиной, вторая оптическая шина связана с вторым оптическим входом, который связан с шестым оптическим входом нулевого разряда, который связан с вторым оптическим входом своего первого фотоприемника, оптический выход 1-го разряда связан с четвертым и пятым оптическими входами 10-(i-1)-ro разряда, оптический выход которого связан с четвертым и пятым оптическими входами }-го разряда, третий оптический вход i-ro разряда связан с оптическим выходом (i+1)-ro разряда, а четвертые электрические входы каждого разряда подключены к четвертой входной электрической шине. На фиг. 1 представлена структурная схема оптоэлектронного модуля; на фиг. 2 - функциональная схема i-ro разряда. Оптоэ/)ектронный модуль содержит нулевой разряд 1, первый разряд 2, девятый разряд 10, причем первый оптический вход 11 данного разряда, оптически связан с оптическим выходом 12 предыдущего разряда, а второй оптический вход 13 данного разряда с оптическим выходом 12 последующего разряда. Третий оптический вход 1 каждого разряда связан с первой оптической шиной 15. Вторая оптическая шина 16 связана с дополнительным оптическим входом 17 нулевого разряда 1, первый 18, второй 19, третий 20, четверть|й 21 и пятый 22 электрические входы разрядов соответственно объединены в первую 23, вторую 2k, третью 25, четвертую 2б (общая цепь сброса), пятую 27 (шина питания) электрические шины, оптический выход 12 -го разряда (например, пятого) связан с четвертым 28 и пятым 29 оптическими входами 10-(i-1)-ro разряда (например, шестого), оптический выход 12 которого связан с четвертым 28 и пятым 2 оптическими входами i-ro (например, пятого) разряда. Функциональная схема I-го разряда модуля (фиг; 2) содержит регенеративный оптрон, состоящий из источника 30 света, первого фотоприемника 31, . усилителя 32, а также второго 33 и третьего 3 последовательно соединенных фотоприемников, объединенные выводы которых подключены к входу усилителя 32 регенеративного оптрона, а другие выводы - соответственно к первому 18 и второму 19 входам. Кроме того, каждый разряд модуля содержит четвертый 35 и пятый Зб последовательно соединенные фотоприемники. 59 объединенные выводы которых подключены к входу усилителя 32 регенеративного оптрона, а другие выводы - соответственно к третьему 20 и второму 19 электрическим входам. Оптический выход 12 каждого разряда связан с входом 37 фотоприемника 38 оптоэлектронного повторителя 39 объединенные выводы его фотоприемника 38 и источника 0 света подключены к пятому электрическому входу 22, а вторые выводы - соответственно к входу усилителя и его выходу. Оптический выход 2 оптоэлектронного повторителя 39 связан с шестым оптическим входом 3 пятого фотоприемника 36 данного разряда. Вход усилителя 32 каждого регенеративного оптрона через разделительный диод k соединен с четвертым электрическим входом 21, причем каждый разряд, кроме нулевого разряда 1, содержит второй фотоприемник 33 с первым оптическим входом 11. Вс разряды модуля содержат третий фото приемник 3 с вторым 13 и третьим Ш оптическими входами, четвертый фотоприемник 35 с пятым оптическим входом 29, пятый фотопр 1емник 36 с четвертым 28 и шестым k2 оптическими вхо дами. Кроме того, первый фотоприемник 31нулевого разряда снабжен дополнительным оптическим входом 17. Оптоэлектронный модуль работает следующим образом. При подаче положительного потенциала на шину 27 и светового сигнала на оптическую шину 16 срабатывает фотоприемник 31 нулевого разряда (фотоприемник 31 снабжен дополнительным оптическим входом 17). Транзистор уси лителя 32 п-р-п типа открывается, через источник 30 света проходит ток, достаточный для его свечения и, так как он оптически связан с фотоприемни ком 31, срабатывает пoлoжитeJlЬнaя обратная связь и транзистор усилителя 32поддерживается в открытом состоянии. Таким образом, нулевой разряд оказывается в возбужденном состоянии Оптоэлектронный модуль готов к записи информации. При подаче на входную шину 2k отрицательного потенциала, на входную шину 23 - импульсов положительной полярности и на оптическую шину 15 светового сигнала Оптоэлектронный мр дуль работает в единичном позиционном десятичном коде в режиме суммирования. Так как нулевой разряд нахо66дится в возбужденном состоянии, фотоприемник 33 первого разряда 2 оказывается засвеченным и при подаче первого входного импульса транзистор усилителя 32 оказывается открытым, и через источник 30 света проходит ток, достаточный для его свечения, срабатывает положительная оптическая связь между источником света 30 и фотоприемником 31 первого разряда, т. е. срабатывает фотоприемник 31 и транзистор усилителя 32 поддерживается в открытом состоянии даже после прекращения действия входного импульса. Так как первый разряд 2 находится в возбужденном состоянии, фoтoпpиe AHик 3 нулевого разряда оказывается полностью засвеченным (на его оптические входы 13 и It поступают световые сигналы) и после прекращения первого импульса, т. е. в паузе между импульсами, транзистор усилителя 32 нулевого разряда 1 закрывается, ток как сопротивление фотоприемника З падает настолько, что он шунтирует переход база - эмиттер транзистора усилителя 32 и, следовательно, происходит гашение нулевого разряда. Таким образом, при подаче очередных импульсов аналогичным образом последовательно воз буждаются Ч-й, (+1)-й и т. д. разряды, а соответственно обнуляются (i1)-й, i-й и т. д. разряды. При подаче на входную шину импульсов положительной полярности, на входную шину 23 - отрицательного потенциала на оптическую шину 15 светового сигнала Оптоэлектронный модуль работает в единичном позиционном коде в режиме вычитания. Предположим, что в возбужденном состоянии находится девятый разряд 10, тогда фотоприемник 3 восьмого разряда 9 оказывается полностью засвеченным (на его оптические входы 13 и 14 поступают световые сигналы). При подаче первого входного импульса базовый ток транзистора усилителя 32 восьмого разряда 9 повьшается настс лько, что он оказывается в открытом состоянии и через его источник 30 света проходит ток, достаточный для его свечения, а так как между источником 30 света и фотоприемником 31 имеется положительная оптическая обратная связь, транзистор усилителя 32 поддерживается в открытом состоянии, даже после прекращения действия входного импульса. Так как восьмой разряд 9 находится В возбужденном состоянии, фотоприемник 3 девятого разряда 10 оказывает ся полностью засвеченным (на его оптические входы 13 и 1 поступают световые сигналы) и после прекращени подачи первого импульса, т. е, в паузе между импульсами транзистор усилителя 32 девятого разряда 10 закрывается, так как сопротивление фотоприемника 33 падает настолько, что он шунтирует переход база - эмиттер и, следовательно, происходит гашение девятого разряда 10. Таким образом, при подаче очередных импульсов аналогичным образом последовательно воз буждаются (1-1)-й, (1-2)-й и т. д, разряды, соответственно обнуляются i-й, (-1)-й и т. д., разряды. При подаче на входную шину 2k отрицательного потенциала, на входную шину 23 - импульсов положительной по лярности (на оптическую шину 15 светового сигнала не подается) оптоэлек тронный модуль работает в единичном нормальном десятичном коде в режиме суммирования. Предположим, что оптоэлектронный модуль готов к записи информации, т. е. нулевой разряд 1 находится в возбужденном состоянии. Так как нулевой разряд 1 находится в возбужденном состоянии, фотоприемник 33 оказывается засвеченным, и при подаче первого входного импульса базовый ток транзистора усилителя 32 повышается настолько, что транзистор оказывается в открытом состоянии и через его источник 30 света проходит ток, достаточный для его свечения а так как между источником 30 светаи приемниками 31 имеется положительная оптическая обратная связь, транзистор усилителя 32 поддерживается в открытом состоянии даже после прекра щения действия входного импульса. В паузе между импульсами гашение нулевого разряда не происходит, так как фотоприемник оказывается не полностью засвеченным (на оптический вход Tt световой сигнал не поступает темновое сопротивление фотоприемника 3 достаточно велико и не происходит шунтирование перехода база - эмиттер транзистора усилителя 32. При подаче следующих очередных импульсов аналогичным образом последовательно возбу даются i-й, (|+1)-й и т. д. разряды. Причем при работе оптоэлектронного модуля в данном режиме пауза между входными импульсами может выбираться 9 6 произвольным образом ( со ), т. е. на входную шину 23, кроме подачи последовательности импульсов возможна подача как постоянного положительного потенциала, так и импульсов положительной полярности определенной длительности. В этом случае оптоэлектронный модуль может работать в режиме аналого-цифрового преобразования, а именно в режиме преобразования время - код. При этом временной интервал задается длительностью входного импульса. Предположим, что длительность входного импульса 5 Т где с- время срабатывания одного разряда. При этом, если оптоэлектронный модуль готов к записи информации, т. е. его нулевой разряд 1 находится в возбужденном состоянии , за время I: в возбужденное состояние переходит первый разряд 2, так как его транзистор оказывается в открытом состоянии и через источник 30 света протекает ток, достаточный для его свечения ,срабатывает положительная оптическая обратная связь и транзистор усилителя 32 поддерживается в открытом состоянии. За последующее время Т происходит возбуждение следующих четырех разрядов и, таким образом, в оптоэлектронном модуле оказывается в возбужденном состоянии пять разрядов. При подаче на входную шину 25 импульса положительной полярности длительности Т, а на входную шину 2h потенциала отрицательной полярности записанный в оптоэлектронном модуле код можно преобразовать из прямого в обратный. Предположим, что в возбужденном состоянии находится второй разряд 3) т. е. в оптоэлектронном модуле записана двойка. Необходимо записанный в модуле код преобразовать из прямого в обратный. Так как второй разряд 3 находится в возбужденном состоянии, фотоприемник 38 оптоэлектронного повторителя 39 данного разряда и фотоприемник 35 седьмого разряда 8 оказываются засвеченными, при этом сопротивление фотоприемника 38 понижается, а соответственно, базовый ток транзистора усилителя 1 повышается настолько, что он оказывается в открытом состоянии, и через источник kO света проходит ток, достаточный для его свечения. Тогда при подаче импульса положительной полярности длительности t на входную шину 25 ба99зовый ток транзистора усилителя 32 седьмого разряда 8 повышается настолько, что он в открытом состоянии через источник 30 света проходит ток а так как между источником 30 света и фотоприемником 31 имеется оптическая связь, транзистор усилителя 32 поддерживается в открытом состоянии, примем этот разряд переходит в возбужденное состояние за время Т. Так как седьмой разряд 8 находится в возбужденном состоянии, засвеченны оказывается фотоприемник 38 оптоэлек ронного повторителя 39 седьмого разряда 8 и фотоприемник 36 (на оба его оптических входа 28 и k2 поступают световые сигналы) второго разряда 3. При этом одновременно срабатывают оптоэлектронный повторитель 39 седьмого , разряда 8 и происходит гашение второго разряда 3 и запрещение гашения седьмого разряда 8, так как ег фотоприемник 36 оказывается неполностью засвеченным. В данном режиме оп тоэлектронный повторитель 39 каждого разряда служит в качестве элемента задержки на время Т . Для более надежной работы оптоэлектронного модул в режиме преобразования прямого кода в обратный необходимо выбирать время срабатывания элемента задержки 2t так как может произойти ложное гашение, в рассматриваемом случае, седьмого разряда 8. При подаче отрицательного потенциала на входную шину 26 диод-k2 каж дого разряда смещается в прямом направлении и пропускает запирающий отрицательный потенциал,.который закрывает транзистор усилителя 32 ка дого разряда. Формула изобретения Оптоэлектронный модуль, содержащи в каждом разряде регенеративный оптрон, состоящий из первого усилителя, который подключен к первой шине пита ния, между выходом которого и второй шиной питания включен первый источни света, выход которого подключен к оптическому выходу разряда, первого, второго и третьего фотоприемников, первые выводы которых подключены к входу первого усилителя, второй вывод первого фотоприемника подключен к второй шине питания, .а его первый оптический вход связан с оптическим 10 выходом первого источника света, второй вывод второго фотоприемника подключен к первому электрическому входу разряда, второй вывод третьего фотоприемника - к второму электрическому входу разряда, первые и вторые электрические входы всех разрядов подключены к первой и второй электрическим входным шинам, оптический вход второго фотоприемника связан с первым оптическим входом разряда, который связан с оптическим выходом предыдущего разряда, первый оптический вход третьего фотоприемника связан с вторым оптическим входом разряда, который связан с оптическим выходом последующего разряда, о т личающий-ся тем, что , с целью расширения функциональных возможностей, в него введены нулевой разряд на регенеративном оптроне и в каждый разряд четвертый и пятый фотоприемники, разделительный диод и оптоэлектронный повторитель, первые выводы четвертого и пятого фотоприемников подключены соответственно к входам первого усилителя, второй вывод четвертого фотоприемника - к третьему электрическому входу, который подключен к третьей электрической входной шине, второй вход пятого фотоприемника - к второму электрическому входу разряда, один вывод разделительного диода подключен к входу первого усилителя, а второй - к четвертому электрическому входу разряда, который подключен к четвертой электрической входной шине в оптоэлектронном повторителе, содержащем вновь введенные второй усилитель и шестой фотоприемник, первый вывод которого подключен к входу второго усилителя, к выходу которого подклю чен первый вывод второго источника света, а вторые выводы шестого фотоприемника и второго источника света подсоединены к второй шине питания, причем оптический вход шестого фотоприемника связан с оптическим выхо- дом своего разряда, а оптический выход оптоэлектронного повторителя, который связан с выходом второго источника света, соединен с первым оптическим входом пятого фотоприемника своего разряда, второй оптический вход третьего фотоприемника связан с Третьим оптическим входом своего разряда, второй оптический вход пятого фотоприемника связан с четвертым оптическим входом своего разряда, опти 9йеский вход четвертого фотоприемника связан с пятым оптическим входом сво его разряда, второй оптический вход каждого связан с первой опгической шиной, вторая оптическая |иина связана с вторым оптическим вхо-, Дом, который связан с шестым оптичес КИМ входом нулевого разряда, который связан с вторым оптическим входом своего первого фотоприемника, оптический выход (Го разряда связан с четвертым и пятым оптическими входами 10-(1-1)-го разряда, оптический, выход которого связан с четвертым и 612 пятым оптическими входами 1-го разряда, третий оптический вход 1-го разряда связан оптическим выходом (i-i-l)го разряда, а четвертые электрические входы камсдого разряда подключены к четвертой входной г электрической Шине. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Японии If ii8-«3 70, кл. Н 03 К 23/1,.1973. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке tT 2739229/18-21, кл. Н 03 К 23/12, 1979.