Оптоэлектронный счетчик импульсов

(59 4 Н 03 К 17 78 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) ОПТОЭЛЕКТРОННЬП 1 СЧЕТЧИК ИМПУЛЬСОВ1 (57) Изобретение относится к дискретной автоматике. Может быть использо-вано в различных устройствах дискретной автоматики и вычислительной техники. Целью изобретения является рас,ширение Аункциональных воэможностей. Для этого в устройство, содержащее и ячеек 8.18.8.п, которые содержат соответственно резисторы 9.,19.9 п,йотодинисторы Фиг.(7) Винницкий политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР В 1100732, кл, Н 03 К 23/.2,8;03.83.Авторское свидетельство СССР л" 108806, кл, Н 03 К 23/12,31.2,82. ЯОД 267606 А 112676 0 17торый подает световой сигнал заема на старший разряд числа.В общем случаеработы в системе счисления с основанием Ь , когда устройство содержит ь ячеек и п -1 элементов 2 И-НЕ, на первые входы ко,торых подаются импульсы, задающие операнды, выполнение операций сложения и вычитания происходит таким же образом, как и в описанном частном случае системы счисления с основанием 4. Для выполнения операции в каждом разряде числа требуется 2 такта,15 Формула изобретенияОптоэлектронный счетчик импульсов, содержащий и ячеек, в каждую иэ которых входит резистор, фотодинистор, первый светодиод, катод которо го подключен к аноду фотодинистора, второй светодиод, узел установки в исходное состояние со светодиодом узла установки в исходное состояние, первый вывод резистора всех ячеек 25 подключен к плюсовой шине, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей за счет обеспечения возможности работы с переменным коэффициентом ЗО пересчета, в него дополнительно введены первый инвертор, И элементов И-НЕ,резистор узлаустановки висход- . ное состояние, второй инвертор, первый и второй дополнительные резисторы, первый и второй светодиоды переноса, фотодинистор переноса, первый и второй светодиоды заема и фотодинистор заема, которые образуют узел формирования сигналов заема и перено О са, а в каждую ячейку введены,(п) дополнительных светодиодов и (и) дополнительных фотодинисторов, и в первую ячейку - фотодинистор установки в исходное состояние, в каждой 45 ячейке второй вывод резистора подключен к аноду первого светодиода, катод которого подключен к аноду второго светодиода, катод которого подключен к анодам дополнительных фотодинисторов, катод фотодинистора подключен к анодам дополнительньгксветодиодов, фотодинистор установки в ис-. 06 18хоцное состояние включен согласно и параллельно фотодинистору первой ячейки, катод каждого дополнительного светодиоца определенного номера подключен к выходу элемента И-НЕ того же номера, первые входы первых (и) элементовИ-НЕ подключены к входным шинам с первой по (п)-ю, вторые вхоцы - к выходу инвертора, вход которого подключен к первбму входу 2 п-го элемента И-НЕ, к шине тактовых импульсов, к катодам фотодинистора переноса и фотодинистора заема узла формироВания сигналов заема и переноса, анод фотодинистора переноса подКлючен к катоду второго светодиода переноса, анод которого через первый дополнительный резистор подключен к выходу второго инвертОра, анод фотодинистора заема подключен к катоду второго светодиода заема, анод которого через второй дополнительный резистор подключен к входу второго инвертора и к управляющему входу узла формирования сигналов заема и переноса, катоды первого светодиода переноса и первого светодиода заема подключены к выходу 2 -го эле" мента И-НЕ, второй вход которого подключен к шине сброса и к катоду светодиода узла установки в исходное состояние, анод которого через резистор узла установки в исходное состояние подключен к плюсовой шине, катоды первых (и1) дополнительных фотодинисторов в каждой ь -й ячейке подключены к аноду первого светодиода переноса, а катоды остальных дополнительных фотодинисторов - к аноду первого светодиода заема узла формирования сигналов заема и переноса, светодиод узла установки в исходное состояние оптически связан с фотодинистором установки в исходное состояние, в каждой ь-й ячейке второй светодиод оптически связан с фотодинистором своей ячейки, каждый 1 -й дополнительный светодиод оптически связан с 1 -м дополнительным фото-динистором ; -й из последующих за ней ячеек, так что все ячейки эа счет этих оптических связей соединены циклически..3 Ячейка,содержащая излучающий злемен ячейки 9 светодиода 15.2.3 15,3.1: 15.3.3 15.4.1 15.4.2 Таблица2 3 Ячейка, содержаща принимающий элеме 14.2.1 14.3.2 14.4.1 14.1.2 Условное обозначение оптической связи1267606 Составитель П,Пешковедактор Е.Копча Техред Я.Попович Коррект е писСР Яроизводстве-но-полиграфическое предприятие, г.ужгород,оектная, 4 аказ 5833/57ВНИИПИ по дел113035,Тираж Государств ам изобрет Москва, Ж 816 П нного комитета ний и открытий 5, Раушская наб12676012.1,..,12.д,2 и, первые и вто-"рые светодиоды 10.110.10 и и 11.1. 11.11,и соответственно, кроме того, узел 5 установки в исходное, состояние, светодиод 7 узла 5, введены инвертор 3,элементов 2.1, 2.2.2.и И-НЕ,резистор 6 узла 5, фотодинистор 19переноса, инвертор 25 формированиясигналов заема и переноса, светодиоды 17 и 18 переноса, фотодинистор 19переноса, светодиоды 20,21 заема, фотодинистор 22 заема, которые образуют узел 16 формирования сигналовзаема и переноса. В каждую ячейкувведены дополнительный светодиод 65.1. 115,1.(и)..15,1.(и),14,и.(и) и в первуя ячейку 8,1 - фотодинистор 13 установкив исходное состояние и соответственно новые связи. В общем случае работы в системе счисления с основанием и,. когда устройство содержити ячеек и -1 элементов 2 И-НЕ, напервые входы которых подаются импульсы, задающие операнды, выполнение операций сложения и вычитанияпроисходит таким же образом, как ив случае, описанном в материалахизобретения. 3 ил. 2 табл,1Изобретение относится к дискретной автоматике и может быть использовано в различных устройствах дискретной автоматики и вычислительной техники.Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей за счет обеспечения возможности работы с переменным коэффициентом пересчета.На фиг.1 изображена функциональная схема оптоэлектронного счетчика импульсов для произвольного основания счета; на фиг.2 - функциональная схема оптоэлектронного счетчика им пульсов для основания счета 4; нафиг.3 - схема, поясняющая конструк тинное выполнение ячеек устройства . для основания счета 4.Оптоэлектронный счетчик импульсовсодержит шину 1 тактовых импульсов, и элементов И-НЕ 2,1,2,2. 2, и, инвертор 3, шину 4 сброса, узел 5 установки в исходное состояние, резистор 6 узла 5 установки в исходное состояние, светодиод 7 узла 5 установки в исходное состояние, и ячеек 8.18.8.и, которые со - держат соответственно резисторы 9,1, ,9.19.и, первые светодиоды 10,1,,1 о . .10.и, вторые светодиоды 11.11., ,11(и+1) и фотодинисторы 12.112,12.и, Аотодинистор 13 установки в исходное состояние, дополнительные фотодинис,торы 14.1.1,14.1.214.1.214.1.и4.,1, 14.1.214,1,14(и), 14.,и.1, 14,и,2,14.и,1. 14.и.и. и дополнительныесветодиоды 15.1,1 15.1.2,.15.1,1.5 , 15.1.и, 15.1.1, 152,15.1.ь 15и ячеек 8.18., , 8.и соответственно,узел 16 формирования сигналов заема10и переноса, первый 17 и второй 18светодиоды переноса, фотодинистор 19переноса, первый 20 и второй 21 свето.диоды заема, фотодинистор 22 заема,первый 23 и второй 24 дополнительныерезисторы узла 16 формирования сиг 15налов заема и переноса, инвертор 25узла 16 формирования сигналов заема ии переноса, управляющий вход 26, положительную шину 27,(и) входных шин,28.1, 28,2. 28.28.(и).20В соответствии с фиг.1 в оптоэлектронный счетчик импульсов, содержащийи ячеек 8.18.8.и, в которые входят соответственно резистор259.1. 9 . .9,и, фотодинистор12.1 .,12.112.и и первый светодиод 10.1, ,10,1. .10.и, катодкоторого подключен к аноду фотодинистора 12.112,. 12.и, второйсветодиод 11.111.1,.,11.и,30кроме того, узел 5 установки в исходное состояние со светодиодом 7 узлаустановки в исходное состояние, первый вывод резистора 9.19.19.и всех ячеек 8.18.х .8.и35 подключен к плюсовой нине 27, допол 1267606нительно введены первый инвертор 3,и элементов И-НЕ 2.12.2.п, резистор 6 узла 5 установки висходное состояние и, кроме тоговторой инвертор 25, первый 23 и второй 24 дополнительные резисторы,первый 17, второй 18 светодиоды переноса, фотодинистор 19 переноса,первый 20 и второй 21 светодиоды заема и фотодинистор 22 заема, которыеобразуют узел 16 формирования сигналов заема и переноса, и в каждуюячейку 8,1. 8.18.п введенысоответственно (и) дополнительныйсветодиод 15.1.115.1.(п).15.д.1,,15.(-). 5,п.115.п.(п) и (и) дополнительныйфотодинистор 14,1.114.1,(п),,41, ,14(п)14.п.1. 14.п.(в) и в первуюячейку 8.1 - фотодинистор 13 установ-ки в исходное состояние, в каждойячейке 8.18.18.п второйвывод резистора 9.19.19,пподключен к аноду первого светодиода 10.110,110.п,катод которого подключен к аноду второгосветодиода 11.1,:. ,11.д11,п,катод которого подключен к анодамдополнительных фотодинисторов 14.1.1,12.п подключен к анодам дополнительных светодиодов 15.1.15.1.(п)15.115.1.(п-),15.п.(п), фотодинистор 13 установки в исходное состояние включенсогласно и параллельно фотодинистору 12.1 первой ячейки, катод каждого дополнительного светодиода определенного номера подключен к выходуэлемента И-НЕ того же номера, а именно катоды первых светодиодов 15.1.1,(и) - к выходу элемента 2 И-НЕ2.(п), первые входы первых (и)элементов И-НЕ 2.12.ь2,пподключены к входным шинам 28,1.28.з,.28.(п-) с первой по (и)-вторые входы - к выходу первого инвертора 3, вход которого подключенк первому входу элемента И-НЕ 2.п, к шинетактовых импульсови к катодам фотодинистора 19 переноса и фотодинистора 22 заема узла 16формирования сигналов заема и переноса, анод фотодинистора 9 переносяподключен к катоду второго светодиода8 переноса, анод которого через первый дополнительный резистор 23 подключен к выходу второго инвертора 25,анод фотодинистора 22 заема подключенк катоду второго светодиода 2 заема,анод которого через второй дополни-:тельный резистор 24 подключен к входу второго инвертора 25 и к управляющему входу 26 узла формирования сиг"налов зайча и переноса, катоды первого светодиода 17 переноса и первого светодиода 20 заема подключенык выходу элемента 2 И-НЕ 2.п, второйвход которого подключен к шине 4сброса и к катоду светодиода 7 узла5 установки в исходное состояние,анод которого через резистор 6 узла5 установки в исходное состояние подключен к плюсовой шине 27, катодыпервых (и-х) дополнительных фотодинисторов в каждой . -й ячейке подключены к аноду первого светодиода17 переноса, а катоды остальных дополнительных фотодинисторов - к аноду первого светодиода 20 заема узлаб формирования сигналов заема и переноса, светодиод 7 узла 5 установкив исходное состояние оптически связан с фотодинистором 3 установки висходное состояние, в каждой -йячейке второй светодиод 1.1 оптически связан с фотодинистором 12. своей ячейки, каждый 1-й дополнительныйсветодиод оптически связан с 1-м дополнительным фотодинистором 1-й изпоследующих за ней ячеек, так чтовсе ячейки за счет этих оптическихсвязей соединены циклически.Оптические выходы индикационныхсветодиодов, вторых светодиодов 17переноса и заема 20 являются выходами устройства.В дальнейшем проводится рассмотрение устройства для случая и = 4.Табл., поясняющая выполнение операций сложения и вычитания даннымустройством в случае системы счисления с основанием 4, содержит 4 строки и 3 столбца (в общем случае систеф мы счисления с основанием и , когдаустройство содержит о ячеек, табл.содержит И строк и и -1 столбцов) .Табл.1 соответствует одному некоторо-,lшины 37.1,37.2;37.3 и 37.4 связи катодов вторых светодиодов 11.1, 11.2,11.3, 11.4 с анодами дополнительныхФотодинисторов 14 .1.2-14 .13 .14 .2.114.2.3, 14.3,1-14.3.3)4,4.1-14.4.3соответственно,Дополнительные фотодинисторы141,1-14.4.3 и дополнительные свето"диоды 15.1.1 -15.4.3, сформированныев полупроводниковых пластинах 29и 30, образуют прямоугольные матрйцыиз 3-х столбцов и 4-х строк, совпадающие геометрически при апоженииодна на другую, В матрице на пластине 29 каждая строка соответствуетопределенной ячейке 8.1-8,4, и входящие в одну ячейку Фотодинисторы14 .1 .1 -1 4 .1 .3, 14 .2-1 -1 4 .2 .3, 1 4,3 .114.3.3 и 14.4.1 - 14.4,3 образуютсоответствующую строку матрицы.В полупроводниковой пластине 31сформированы вторые светодиоды11.1-11.4, образующие матрицу-столбец. На наружной стороне пластины29 находятся шины 37,1-37.4 ячеек8,1-8.4, к которым подключены анодыФотодинисторов 14.1.1 - 14.4.3, при-"чем аноды фотодинисторов 14.1.1-14.143 ячейки 8.1 подключены к шине37,1, фотодинисторов 14.2.1-1.4.2.3 -к шине 37.2 фотодинисторов 14,3.114.3.3 - к шине 37.3, Аотодинисторов 14.4.1-14,4.3 -к шине 37.4.Шины 37.1-37.4 подключены к катодамсветодиодов 11.1-11.4, сформированных в пластине 31, а именно: шина37.1 - к светодиоду 11,1, шина 37.2 -к светодиоду 11,2, шина 37.3 - к.светодиоду 1.3, шина 37.4 - к светодиоду 11.4. На внутренней сторонепластины 29 расположены шина 33 переноса и шина 34 заема, к которым подключены катоды фотодинисторов следующим образом.1267му разряду числа этому же разряду, соответствует и устройство, содержащее И ячеек) . Каждая строка и каждый столбец отвечает определеннойцифре данной системы счисления цифФра стоящая на пересечении 1-й строкии ш-го стобца таблицы, является цифрой, которая получается в результатесложения или вычитания цифр 1 и швыбранной системе счисления в разряде числа, который представлен табл.1.Каждой строке табл.1 соответствуетодна ячейка счетчика, а каждомустолбцу - один элемент И-НЕ и и подключенных к его выходу светодиодов и 5по одному в каждой ячейке, Вычитаниесводится к сложению, посредством сложения уменьшаемого с числом, дополнительным к вычитаемому т.е. числом,которое нужно прибавить к вычитаемому, чтобы получить основание системысчисления , и Формированию сигналазаема в случае необходимости. Перенос производится в том случае, когдаклетка результата сложения лежит ниже диагональной линии СП, разделяющей табл. 1 (в этом случае суммацифр в данном разряде больше основания системы счисления), а заем - втом случае, когда клетка результатавычитания лежит вьппе линии СЭ (вэтом случае результат вычитания цифрв данном разряде меньше нуля, асумма уменьшаемого и числа, дополнительного к вычитаемому больше осноФ35вания счисления) .Приведенная на фиг.3 схема возможного конструктивного выполнения ячеек устройства содержит полупроводниковые пластины 29. - 32, На полу 40проводниковой пластине 29 сформированы дополнительные фотодинисторы14,1,1 в 14,1.3, 142.1-14.2.3,14.3.1-14,3.3, 14,4.1-14.4.3 ячеек8.1-8.4. На пластине 30 сформированы45дополнительные светодиоды 15.1.в15,1.3, 15,2,1-15.2.3, 15.3.1-15.3.3,154.1-15.4.3 ячеек 8.1-8.4, На пластине 31 сформированы вторые светодиоды 11.1-11.4, а на пластине 32 - фо 50тодинисторы 12.1-12,4 ячеек 8.1-8.4. Кроме того, на фиг.4 показаны светодиод 1.переноса, светодиод 20 заема, шина 33 переноса, шина 34 заема, управляющие шины 35.1, 35,2 и 35.3, шины 36.1-36.4 связи катодов фотодинисторов 12.1,12.2,12.3, 12.4 с анодами дополнительных светодиодов К шине 33 переноса подключены катоды фотодинисторов 141.1,14.1.2, 14.1.3, 14.2.2, 14,2.3 и 14.3.3, к шине 34 заема - катоды фотодинисторов 14,2.1, 14.3, 14.3.2, 14,4.2, 14.4.3. Шины 33 и 34 выполнены таким образом, чтобы не закрывать оптические входы фотодинисторов 41 4.4.3, Шина 34 заема соединена с анодом светодиода 20 заема, а шина 33 переноса - с анодом светодиода 17. Дополнительные светодиоды 15,1.17606 8и 11.1 -1.4 и Фотодинисторами 14,1.в14.4.3 и 12.1-12.4 осуществляютсяпутем наложения друг на друга внутренними сторонами полупроводниковых пластин 29 и 30, 31 и 32 соот -ветственно. Накладываемые пластиныразделены между собой прозрачной диэлектрической прокладкой, через которую проходит излучение светодиодов, О поступающее на оптические входы фото, динисторов При наложении пластин 39и 30 друг на друга получается, чтокаждый из светодиодов 15.1.1-15.4.3оказывается наложенным на фотодинис тор 14.1,1-14.4.3, с которым он доложен быть оптически связан, и егоизлучение поступает на вход этогофотодинистора. Например, светодиод15.1.2 накладывается на фотодинистор 0 4.3.2, с которым он должен быть оптически связан.Все связи между дополнительнымисветодиодами и фотодинисторами ячеексведены в табл.2. 7 126 15,4.3 ячеек 8.1-8.4, сформированные в полупроводниковой пластине 30, образуют прямоугольную матрицу из 4 строк и 3 столбцов такую же, как и матрица на пластине 29. Первый столбец матрицы на пластине 30 образован дополнительными светодиодами 5,1,1, 15,2,1, 15.3.1, 5.41, второй столбец - светодиодами 15,.2, 1522, 15.3.2, 15.4.2, третий столбец - светодиодами 15,1.3, 15.2.3, 15.3.3, 15.4.3, Катоды светодиодов каждого столбца объединены и соединены С соответствующими управляющими шинами 35.1,35.2 и 35.3,. которые нанесены на внутреннюю сторону полупроводниковой пластины 30 таким образом, чтобы не закрывать оптические выходы светодиодов: катоды светодиодов пер; вого столбца соединены с управляющей 2 шиной 35.1, второго столбца - с шиной 35.2, третьего - с шиной 35.3.Шины 35.1, 35.2, 35.3 соединены с выходами элементов 2 И-НЕ 2.1,2,2,2.3, На наружной стороне полупроводниковой 25 пластины 30 находятся металлические шины 36.1 - 36.4, к которым подключены аноды соответствующих дополнительных светодиодов ячеек: светодиоды 15.1.1-15.1.3 соединены с шиной 30 36.1 ячейки 8.1, светодиоды 5,2.в 15.2.3 - с шиной 36.2 ячейки 8.2, светодиоды 15.3.1-153.3. - с шиной 36,3 ячейки 8.3, светодиоды 15.4.в 15.4.3 - с шиной 36.4 ячейки 8.4.Фотодинисторы 2.1-12.4, сформированные в полупроводниковой пластине 32, образуют матрицу-столбец иэ 4-х ячеек, совпадающую при наложении с матрицей, сформированной в пластине 40 31. Катоды фотодинисторов 12.1-12.4 соединены соответственно с шинами 36.1-36.4. Аноды фотодинисторов 1 12,1-12.4 соединены с анодами соответствующих вторых светодиодов 11.1- 45 11,4, а именно; Фотодинисторы 2. со светодиодом 11.1, фотодинисторы 12.2 - со светодиодом 11;2, фотодинисторы 2.3 - со светодиодом 1.3, фотодинисторы 12.4 - со светодиодом 1.4 и подключены к катодам первых 1,индикационных) светодиодов 10.1 - 10.4 соответственно. Светодиоды 10.1- 10.4 могут быть выполнены по интегральной технологии в полупроводниковой пластине либо могут быть дискретными, Необходимые оптические связи между светодиодами 5.1.1-15.4.3 При наложении друг на друга пластин 31 и 32 оказываются совмещенными дополнительные светодиоды 11.в 11.4 с соответствующими дополнительными фотодинисторами 12.1-12.4 за счет чего осуществляются необходимые оптические связи между ними. В общем случае системы счисления с основанием о в полупроводниковых пластинах 29 и 30 Формируются матрицы фотодинисторов и светодиодов из о строк и и -1 столбцов, а в пластинах 31 и 32 Формируются матрицы-столбцы светодиодов и фотодинисторов из О элементов.Работу устройства рассмотрим для частного случая системы счисления с основанием 4 (Фиг.2) . В этом случае устройство содержит 4 ячейки 8.1-8.4, 3 элемента И-НЕ 2.1 - 2.3 с управляющими входами 28.1-28.3, а также элемент 2 И-НЕ 2,4. Каждая-я ячейка 8. содержит 3 дополнительных светодиода 15.1, 15,1.2. 153 и 3 дополнительных Фотодинистора 14.1,1, 142 и 14.1.3. Данное устройство представляет один разряд числа в системе счисления с основанием 4, каждая его ячейка соответствует некоторой цифре этой системы счисления. Так, ячейка 8.1 соответствует цифре О, а ячейка 8.3 - цифре 2. Наличие некоторой цифры в данном разряде числа индицируется индикационным свето 9 12676диодом 10. соответствующей ячейки8.1.Устройство работает следуюшим образом.При отсутствии, входных сигналов5на входных шинах 28.1-28.3, к которым подключены первые входы элементов И-НЕ 2.1-2.3, на выходах этихэлементов поддерживается напряжениелогической единицы, которое поступа- Оет на катоды всех светодиодов 15.1.1 -5,4.3 и поддерживает их в запертомсостоянии, При наличии на шине 4сброса напряжения логической 1 светодиод 7 узла 5 установки в исхоцное 5состояние также заперт и не излучаетсвет,Допустим, что на входную шину28.1 поступает напряжение логической единицы. При этом тактовые импульсы, поступающие на второй входэлемента И - НЕ 2.1 с выхода инвертора 3 проходят на выход элемента 2.1и поступают на катоды светодиодов15.1.1, 15,2.1, 15.3.1 и 15.4. ячеек 8.1-8.4. Вместе с первым тактовымимпульсом, подаваемым на шину 1 тактовых импульсов, подается импульснулевого напряжения на шину 4 сброса, длительность которого в несколько раз меньше длительности тактового импульса. При этом на катоде светодиода 7 оказывается нулевое напряжение, вследствие чего он возбуждается и вырабатывает световой сигнал,который поступает на фотодинистор 13ячейки 8.1 и подготавливает его котпиранию. Поскольку в это время навыходе элемента И-НЕ 2.1 присутствует нулевое напряжение 1,так как на - 4 Ооба его входа подаются напряжениялогической 1), которое поступает накатоды светодиодов 15.1.1, 15,2.1,15.3.1, 15.4.1 ячеек 8,1, 8.2, 8,3и 8.4, на катоде светодиода 15,1 45ячейки 8.1 присутствует нулевое напряжение, и фотодинистор 13 подготовлен к срабатыванию излучением светодиода 7, через резистор 9.1, индикационный светодиод 10.1, открывшийся фотодинистор 13 и светодиод 15,1.1ячейки 8. протекает ток, что приводит к возбуждению индикационногосветодиода 10.1 и светодиода 15.1.1,При этом излучение светодиода15.1.1 поступает на фотодинистор14.2,1 ячейки 8.2 и подготавливаетего к открыванию. После окончания 06 10импульса сброса на вход элементаИ-НЕ 2.4 поступает напряжение логической 1, вслецствие чего на его выходе возникает нулевое напряжение,которое поступает на катоды светоди"ода 17 переноса и светодиода 20 заема. Так как подготовленный к срабатыванию фотодинистор 4.2.1 подключен к аноду светодиода заема 20,то через резистор 9.2, индикационныйсветодиод 10.2, открывшийся фотодинистор 14,2.1 и светодиод 20 заемапротекает ток, что приводит к возбуждению светодиодов 10,2. 11,2, 20.Излучение светодиода 11.2 поступаетна фотодинистор 12.2, а светодиода20 - на фотодинистор 22 заема. Кэтому времени тактовый импульс заканчивается, а на катодах светодиодов15.1.1, 15.2.1. 15.3. и 15,4.1 всехячеек присутствует напряжение логической единицы, так что светодиод15.11 ячейки 8.1 гаснет, а фотодинистор 12,2 ячейки 8.2 не открывается, так как на катоде светодиода15.2.1 этой ячейки присутствует напряжение логической 1. После поступления тактового импульса с выходаинвертора 3 на выходе элемента И-НЕ2.1 появляется нулевое напряжение,которое попадает на катод светодиода15.2.1. Так как фотодинистор 12.2освещен излучением светодиода 11;2,то он открывается, через него и светодиод 15.2.1 начинает протекать ток,светодиод 15.2.1 возбуждается и вырабатывает оптический сигнал, поступающий на фотодинистор 14.3.1, катод которого соединен с анодом светодиода 20 заема. Далее в течение времени присутствия на первом входеэлемента И-НЕ 2.1 напряжения логическойили по мере поступления наэтот вход импульсов происходит описанный процесс последовательного срабатывания ячеек; причем число сработавших ячеек равно числу импульсов,поступивших на вход элемента И-НЕ2,1, или числу тактовых импульсов,поступивших на шину тактовых импуль-сов за время присутствия на второмвходе элемента И-НЕ 2.1 напряжениялогической 1. При срабатывании всехячеек до ячейки 8.4 включительно излучает свет светодиод 20 заема, который освещает фотодинистор 22 заема,на катод которого поступают тактовыеимпульсы с шины 1 тактовых импульсов.1 1267 При этом фотодинистор 22 открывается и светодиод 21 заема возбуждается только в том случае, когда на управляющий вход 26 подано напряжение логической 1. В рассматриваемом случае прямого счета на управляющем входе 26 присутствует нулевое напряжение, так что фотодинистор 22 остается закрытым. Это напряжение поступает на вход инвертора 25, и на его выхо- о де поддерживается напряжение логической 1. После срабатывания последней ячейки 8.3 со светодиода 15.4. поступает световой сигнал на фотодинистор 14.1. ячейки 8.1, который . 5 в результате описанного процесса открывается, вследствие чего зажигаются светодиоды 0.1 и 1. ячейки 8.1, а также светодиод 17 переноса, который дает световой, сигнал на фотодинистор 19 переноса. Так как на выходе инвертора 25 присутствует напряжение логической 1, то при появлении нулевого напряжения на шинетактовых импульсов фотодинистор 19 от крывается, светодиод 18 переноса возбуждается и вырабатывает оптический импульс, поступающий на следующий разряд. В рассматриваемом случае устройство работает в режиме прямого счета по,модулю 4. Работа элементов 2.1-2.3 тактируется импульсами, поступающими с выхода инвертора 3, т,е. проинвертированными тактовыми импульсами, поступающими на шинутактовых импульсов. Для реализации режима обратного счета необходимо счетные импульсы подавать на шину 28.3, к которой под,ключен первый вход элемента И-НЕ 2.3,40 а на управляющий вход 26 узла 16подать напряжение логической 1, При этом световой сигнал светодиода 15.1.3 каждой ячейки 8.поступает на фотодинистор 14. И).3, преды 45 дущей ячейки 8.(1-1). При поступлении тактовых импульсов с шины 1 тактовых импульсов и счетных импульсов на первый вход элемента И-НЕ 2.3 протекает описанный процесс последовательного срабатывания ячеек с той лишь разницейчто изменяется направление счета: с ячейки 8 сигнал поступает на ячейку 8.(1-1), и идет процесс обратного счета. Кроме того, в этом случае до тех пор, пока не сработает ячейка 8.1, излучает свет светодиод 17 переноса, освещающий фото 606 2динистор9 переноса, который остается запертым ввиду того, что на выходе инвертора 25 присутствует нулевое напряжение. При срабатывании .,ячейки 8.1 по сигналу с ячейки 8.2открывается фотодинистор 14.1.3 ивключается первый светодиод 20 заема, который подает световой сигнална фотодинистор 22 заема, так какна управляющем входе 26 присутствуетнапряжение логической 1, то этотфотодинистор открывается и светодиод21 переноса вырабатывает световойсигнал, поступающий на следующийразряд,При подаче счетных импульсов нашину 28.2, соединенную с первым входом элемента И-НЕ 2.2. протекаетописанный процесс последовательногосрабатывания ячеек, отличающийсятем, что начинают излучать светодиоды 15.1.2, 15.2.2, 15.3,2, 15, 4.2ячеек 8.1, 8.,2, 8,3, 8.4, которыесвоим излучением воздействуют на соответствующий фотодинистор 14.4.2 и14,.2, второй после нее ячейки 8.3.8.4, 8.1.Работу с переменным коэффициентомпересчета можно реализовать посредством подачи счетных импульсов на однуиз входных шин 28.1, 28.2.28.3 и использования в качестве выходного сигнала светового сигнала светодиодов2 заема или светодиода 18 переноса.Например, если подавать на управляющий вход 26 напряжение логической 1,а счетные импульсы подавать на первый вход элемейта И-НЕ 2,1, то врезультате протекания описанного про"цесса срабатывания ячеек светодиод21 заема вырабатывает выходной световой импульс при поступлении каждого счетного импульса до четвертогокоторый пропускается, после чего:,.1 к.цикл повторяется. Если же на управляющий вход 26 подавать нулевсе напряжение, то будет вырабатываться выходной световой сигнал светодиода 18переноса при поступлении каждого четвертого счетного импульса. Это проис.1ходит потому, что из фотодинисторов14.1.1-14,4.3 только фотодинистор14.1.1 ячейки 8. соединен со светодиодом 17 переноса, а ячейка 8.1 срабатывает в этом случае по каждомучетвертому импульсу,Если счетные импульсы подавать навторой вход элемента И-НЕ 2.2, а на13 12676 управляющий вход 26 подавать напря жения логической ,1, то светодиод 21 заема будет вырабатывать световой импульс по каждому второму из двух последовательных счетных импульсов, Если же на управляющий вход 26 подается нулевое напряжение, то светодиод 18 переноса не включается,Ртак как в этом случае не возбуждается светодиод 7, который вырабатыва- О ет сигнал, отпирающий Фотодинистор 19. Светодиод 17 не возбуждается в связи с тем, что на фотодинисторы 4,2.2 и 14,3.3 ячеек 8.2 и 8.3, с которыми соединен этот светодиод, в 5 этом режиме световые сигналы не поступают и они остаются запертыми.Таким образом, в зависимости от того, на первый вход какого из элементов И-НЕ 2.1-2 (и) подаются 20 счетные импульсы, можно реализовать различные коэффициенты пересчета, В данном случае устройства, содержащего 4 ячейки, можно реализовать коэффициент пересчета, равный 1 (пря мой счет), 2,3, что эквивалентно реверсивному счету. В общем случае, когда устройство содержит и ячеек, можно реализовать более широкий диапазон изменения коэффициента пере счета отдо о -1, При коэффициенте пересчета, равном 1, получается прямой счет, а при коэффициенте пересчета (и) - реверсивный счет.Процесс выполнения в предлагаемом устройстве операций сложения и вычитания иллюстрируется табл.1 составленной для системы счисления с основанием 4, для случая которой рассматривается работа устройства. Допустим,40 что нужно сложить числа 1 и 2 Результат сложения 3 находится на пересечении столбца 1 и строки 2. Результат сложения 3 меньше 4 (основание системы счисления), поэтому пе реноса не возникает, в табл.ре- зультат находится выше диагональной линии СО. С помощью предлагаемого устройства сложение чисел 1 и 2 выполняет 50 ся следующим образом,Сначала в первом такте заносим "1 посредством подачи счетного импульса на первый вход элемента И-НЕ 2.1.При этом в первом такте срабатывает ячейка 8,2, т.е. светит индикационный светодиод 10,2, открывается Фотодинистор 14.2,1 и излучает свет 06 4светодиод1,2, Первый такт оканчивается. Во втором такте на первый вход элемента И-НЕ 2.2 подается счет ный импульс, при этом нулевое напряжение прикладывается к катодам 5.1.2, 5.2,2, 15,3.2 15.4,2 всех ячеек 8.1-8.4, При этом под действием излучения светодиода 12 открывается фотодинистор 12,2 и возбуждается светодиод 52.2 ячейки 8.2, с которого световой сигнал поступает на фотодинистор 14.4.2 ячейки 8.4, который открывается, что приводит к возбуждению индикационного светодиода 10.4 и светодиода 11.4. Включение индикационного светодиода 10.4 индицирует результат сложения в данном разряде, который равен 3. На катодах светодиодов 17 и 20 в это время присутствует нулевое напряжение, поступающее с выхода элемента И-НЕ 2.4. В режиме сложения на управляющий вход 26 подается нулевое напряжение, поэтому, хотя светодиод 20 заема и включается, второй светодиод заема 21 не включается и на следующий разряд не поступает сигнал заема, а сигнал переноса не формируется вследствие того, что фотодинисторы 14,4.1 - 14,4,3 ячейки 8,3 подключены к светодиоду 20 заема, и светодиод 17 переноса не возбуждается, Аналогично происходит сложение и во всех других случаях, когда не возникает перенос.Рассмотрим теперь сложение с переносом. Допустим, что нуЖно сложить числа 2 и 3 в системе сложения с основанием 4. Результат равен 5, что в четвертичной системе счисления записывается как 11, т.е. при сложении возникает перенос. В табл. 1 результат находится на пересечении столбца 2 истроки 3. В соответствующей клетке таблицы стоит 1,Это значит, что в разряде, представленном таблицей, получается 1 и возникает единица переноса в следующий старший разряд. Перенос возникает в том случае, когда клетка результата находится ниже диагональной линии СП,Как и в первомслучае, в первом такте заносим в устройство первое слагаемое путем подачисчетного импульса на первый вход элемента Й-НЕ 2.2. При этом под действием излучения возбудившегося светодиода 15.1.2 ячейки 8.1, которое поступает на фотодинистор 14.3.2 ячей -7606 16этом срабатывает ячейка 8.4 процесссрабатывания описан ; открывается фо. тодинистор 14.4.3, возбуждается све-тодиод 10.4 (индицирует занесенную5 цифРУ, в данном случае 3) и светодиод 11.4. Во втором такте подаем импульс на первый вход И-НЕ 2.3. Приэтом отпирается фотодинистор 12.4,возбуждается светодиод 15.43 ячейО ки 8.4, подающий световой сигнал нафотодинистор 14.3,3 ячейки 8.4, подающий световой сигнал на фотодинистор 14.3,3 ячейки 8.3, который отпирается, а ячейка 8.3 срабатывает -возбуждаются светодиоды 10.3 и 11.3Светодиод 10.3 показывает, что вданном разряде содержится цифра 2,получившаяся в результате выполне"ния операции. В режиме вычитания науправляющий вход 26 подается напряжение логической "1", так что светодиод 18 переноса в этом режиме возбудиться не может и сигнал переносане вырабатывается. Катод фотодинистора 4.3.3 ячейки 8.3, срабатывающий, при выполнении вычитания чисел 3 и 1,подключен к аноду светодиода 17 переноса, поэтому при выполнении указанного вычитания сигнал заема не вырабатывается,5 126 ки 8.3, этот фотодинистор 14.3.2 открывается и ячейка 8.3 срабатывает: светодиод 11.3 включается, светодиод 10.3 включается и индицирует двойку, занесенную в днный разряд. Затем во втором такте подаем импульс на первый вход элемента И-НЕ 2,3. При этом нулевое напряжение прикладывается к катодам светодиодов 15.1.3, 15.2,3, 15.3,3 и 15.4.3 всех ячеек 8.1-8,4. Так как светодиод 11.3 ячейки 8.3, сработавший в предыдущем такте, воздействует своим излучением на фотодинистор 12.3, то он в этом такте отпирается вследствие наличия на катоде светодиода 15.3.3 нулевого напряжение. Это приводит к тому, что возбужцается светодиод 15.3.3 ячейки 8.3, с которого световой сигнал посту пает на фотодинистор 14.2.3 ячейки 8.2. фотодинистор 14,2.3 соединен согласно-последовательно со светодиодом 17 переноса, на катоде которого присутствует нулевое напряжение, так что под действием излучения све- р 5 тодиода 15.3.3 он открывается, что приводит к возбуждению индикационного светодиода 10.2 светодиода 11.2 ячейки 8.2 и светодиода 17 переноса, который соединен с упомянутыми светодиодами. При этом индикационный светодиод 10.2 индицирует цифру 1, получившуюся в данном разряде в результате сложения, а светодиод 17 дает световой сигнал на фотодинистор 19, который вследствие этого открывается, и возбуждается светодиод 18 переноса (так как на выходе инвертора 25 в режиме сложения присутствует напряжение логической 1) . Возбудившийся светодиод 18 переноса дает световой сиг нал переноса на следующий разряд.Рассмотрим выполнение операции вы читания. Вычитание сводится к сложению пос 45 редством добавления к уменьшаемому числа, дополнительного к вычитаемому, 1,т,е. числа, которое в сумме с вычитаемым дает основание системы счисления). При этом в данном разряде чис. ла получается та же цифра, что и при вычитании вычитаемого. Пусть нужно вычесть из числа 3 число 1. Дополнительный к 1 в четвертичной системе счисления является 3, так что нужно к 5 3 прибавить 3. В первом такте заносим в устройство число 3 подаем импульсы на первый вход элемента И-НЕ 2.3, при Допустим, что нужно из числа 1 вычесть число 3. Это эквивалентно добавлению к 1 числа 1, но в этом случае должен производиться заем иэ старшего разряда. Для выполнения этой операции в первом такте заносим в устройство число 1 посредством подачи импульса на первый вход элемента И-НЕ 2.1. Это приводит к срабатыванию ячейки 8.1. Затем во втором такте подает импульс на первый вход элемента И-НЕ 2 В результате этого открывается фотодинистор 12,2 ячейки 8.2 и возбуждается светодиод 15.2.1 ячейки 8.2, с которого поступает световой сигнал на фотодинистор 14.3.1 ячейки 8.3. Этот фотодинистор отпирается, и возбуждаются светодиоды 10.3 и 13 ячейки 8.3, а также светодиод 20 заема. Теперь в разряде числа, представленном предлагаемым устройством, содержится цифра 2. Так как на управляющем входе 26 присутствует напряжение логической 1, то вследствие поступления на фотодинистор 22 светового сигнала светодиода 20 этот фотодинистор открывается и загорается светодиод 2 заема, ко