Оптоэлектронный сумматор по модулю два

(и)881742 ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 10.01.80 (21) 2868384/18-24с присоединением заявки РЙ(51)М. Кл. 6 06 Р 7/56 Ьаударстиииый комитет СССР ио делам иэаоретеиий и открытий(53) УДК 681325. .56 (088.8) Дата опубликования описания 15.11.81(72) Авторы изобретения Иванов и Е.И,Мазур(7) Заяви Кубанский государственный университе 4) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ СУММАТОР ПО М А О Из-за зуетсяристика то при ния, в рен вер го зн Этоо дио. ривоа иошибк же результат можне Е на зажимах нестабилизиро Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано в автоматике и вычислителыюй технике,Известны оптические сумматоры по модулю два, содержащие источник постоянного напря. жения, один вывод которого соединен с после довательно включенными фотоприемником и источником света, которые оптически связа. ны с оптическими входами и оптическим вы. ходом сумматора, а другой вывод источника постоянного напряжения соединен с полупроводниковым двухполюсным переключателем (1 Наиболее близким к изобретению является оптоэлектронный сумматор по модулю два, содержащий источник постоянного напряжения, один вывод которого соединен с последовательно включенными фотоприемником и источником света, которые оптически связаны соот. ветственно с оптическими входами и оптичес. ким выходом сумматора, Другой вывод источ. ника постоянного напряжения соединен с полу. проводниковым двухполюскым переключателем, выполненным в виде туннельного диска, включенным последовательно с источником света и фотоприемником 21.Однако суммарное значение внутренних сопротивлений источника питания, источника иэ. лучения и фотоприемника имеет значительную величину, малость этой величины практически не может быть реализована, что снижает надежность работы сумматора по модулю два и его динамический диапазон работы. ого, что в известной схеме исп туннельныи диод из германия, ха которого имеет небольшой раств воздействии на фотоприемник излуч ичина которого выше предусмот ачения, рабочая точка смещается узионной ветви характеристики. ит к увеличению тока туннельног жет привести к возбуждению истка света. Поэтому возможн случая Х = У = 1. Такой но получить, если напряжен источника питания окажется ным и возрастет,881742 1 О 15 Туннельные диоды из арсенида галлия имеют раствор вольтамперной характеристики более широкий, Однако форма таких диодовизменяется при расположении рабочей точкина диффузионной ветви (свойство деградации),Это приводит к произвольному изменению тока впадин и пикового тока, что также можетслужить причиной ошибок,Цель изобретения - расширение динамического диапазона работы и повышение надежности работы сумматора,Поставленная цель достигается тем, что воптоэлектронном сумматоре по модулю два,содержащем источник постоянного напряжения, первый полюс которого соединен с первым выводом фотоприемника, который оптически связан с оптическими входами сумматора и подключен вторым выводом через полу.проводниковый двухполюсный переключательк источнику света, электрический выход кото.рого соединен с вторым полюсом источникапостоянного напряжения, а оптический выходявляется выходом сумматора, полупроводниковый двухполюсный переключатель выполнен в виде двух полевых транзисторов, укоторых истоки объединены, а сток одногополевого транзистора подключен к затворудругого, причем выводами полупроводниково.го двухполюсного переключателя являютсястоки соответствующих полевых транзисторов.На фиг. 1 представлена принципиальнаяэлектрическая схема оптоэлектронного сумматора; на фиг. 2 - вольтамперная характеристика двухполюсного полупроводниковогопереключателя.Сумматор по модулю два содержит фотоприемник 1, полевой транзистор 2 с затворомв виде электронно-дырочного пфехода и каналом Р -типа, полевой. транзистор 3 сканалом-типа, Транзисторы 2 и 3 соединены между собой таким образом, что затвор первого из них подключен к стоку другого, а истоки гальванически объединены. Таким образом, транзисторы 2 и 3 образуютполупроводниковый двухполюсный переключатель 4, выводами которого служат стокитранзисторов 2 и 3. Сумматор содержит также источник 5 света и источник 6 постоянного напряжения Е. Входами устройства являются световоды 7 и 8, которые оптическисвязаны с фотоприемником 1. Выходом является световод 9, оптически связанный с источником света 5. Источником 5 света может служить светодиод. Фотоприемник 1, двухполюсный полупроводниковый переключатель 4, источник света 9 и источник постоянного напряжения 6 включены последовательно.Сумматор работает следующим образом,20 25 30 35 40 45 50 55 4При увеличении разности потенциалов навыводах двухполюсника 4 через него проте.кает возрастающий ток Э ввиду того, чтопри небольших напряжениях на затворах ка.калы транзисторов 2 и 3 проводят ток, Это соответственно восходящей ветви АС вольтамперной характеристики, как показано нафиг. 2, Дальнейшее увеличение разности потенциалов О приводит к увеличению падения напряжения на каждом из транзисторов 2 и 3, что ведет к увеличению смещения на их затворах и уменьшению тока 3 . Поэтому ток проходит через максимум (точка С), уменьшается до величины, соответствующей току транзисторов 2 и 3 в режиме отсечки, Полученная зависимость является характеристикой А -типа (фиг. 2). Поэтому система транзисторов 2 и 3 может служить полупро водниковым двухполюсным переключателем Разность потенциалов О на переключателе 4 изменяется под действием фотоприемника 1, на который поступают обе переменные Х и У в виде оптических сигналов, При этом информация кодируется следующим образом. наличию излучения соответствует логическая "1", отсутствию излучения - логический "О.Параметры схемы подбираются так, чтобы при фоновой засветке (Х = У = 0),нагрузочная прямая, наклон которой зависит от величины сопротивления фотоприемника, заимела положение АЕ (фиг, 2), Этому положению прямой соответствует рабочая точка А с координатами 3 , О . Ток 2 является недостаточным для возбуждения источника 5 света, поэтому на выходе 9 сумматора сигнал име. ет нулевое значение.В случаях Х = 1, У = О, У = 1, т.е. когда сигнал поступает на один вход 7 или 8, в результате сопротивление фотоприемника понижается, что соответствует положению нагрузочной прямой, В этом случае рабочая точка В имеет координаты 10, О. Поэтому на выходе 9 сумматора ситнал имеет значение "1". Величина тока 1 достаточна для возбуждения источника света 5. Если сигналы поступают на оба входа 7 и 8, т,е. в случае Х = У = 1, сопротивление фотоприемника 1 уменьшается, дополнительно, Нагруэочная прямая определяет рабочую точку Д с координатами Л, О, Ток 1 не врзбуждает источник света, выходной сигнал имеет значение "0".Таким образом, выполняется операция "Сложение по модулю два".Разработанный сумматор не повторяет недостатков известных подобных сумматоров, Значения пикового тока и минимального тока (ординаты точек С и Д соответственно на фиг, 2) стабильны. Кроме того, характе881742 ВНИИПИ Заказ 9972/7Тираж 748 Подписное ППП "Патент",од,ул.Проектная,или г.у 5ристика ) -типа не имеет впадин. Поэтому увеличение абсциссы точки Д ие привбдит к изменению ее ординаты, Из этого следует, что ни воздействие на фотоприемник излучения, величина которого выше расчетной, ни нарушение стабилизации напряжения Е не при. водят к изменению тока Э, следовательно, не оказывают влияния на источник 5 све. та. Эти обстоятельства улучшают надежность устройства в целом. Формула изобретения Оптоэлектронный сумматор по модулю два, содержащий источник постоянного напряжения, первый полюс которого соединен с первым выводом фотоприемника, который оптически связан с оптическими входами сумматора и подключен вторым выводом через полупроводниковый двухполюсный переключатель ко вхо 6ду источника света, электрический выход которого соединен со вторым полюсом источника постоянного напряжения, а оптический выход является выходом сумматора, о т л и.ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона работы иповышения надежности сумматора, в нем полупроводниковый двухполюсный переключа.тель выполнен в виде двух полевых транзис.1 О торов, у которых истоки объединены, а стокодного полевого транзистора подключен кзатвору другого, причем выводами полупроводникового двухполюсного переключателяявляются стоки соответствующих полевых15 транзисторов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР У 463969,кл. 6 06 Р 9/00, 1973.2. Авторское свидетельство СССР Р 535572,кл. 6 08 Р 7/56, 1974 (прототип).