300867

О П И С А Н И Е 300867ИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сова Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельства-аявлено 28.И 1,1969 ЭЙ 1351910/18-2присоединением заявки-ЧПК О 021 3/00Н 031 19,006 061 7/00 Комитет па делам обретений и открытий ри Совете Министрое СССРиоритет УДК 681.325,65:621.374 .33:621.383 (088.8 К 1971, Бюллетень1 я описания 10,И.1971 публиков публиков Авторыизобретения Арутюнов и Ю, А, Джагаров всесоазнАЯзинской СС Заявит иститут кибернетики БИБЛИО-,КК ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ вой схемы. Два источника канала выхода, служащи достатка световой информ ся в отсутствии знака. О вует положительному зн тельному. При работе у выделения приращения ф ттоказано,пунктиром) в о навливается оптическая л света образуют х для устранения ации, заключаю дин канал соотв абаку, другой отр стройства в реж ункции (на черт дин из каналов у иния задержки ей ст аиме еже стажет рабоим рабоо суммитовые по- топрием- топриемформациито равенгдето, и Р, ния фотоприемников 1 и ределяемые из общей ф ттротввления фотоприем емновые протнвл 2 соответственно, опормулы темпового соика й 4 и б постоянное,установки нуля мосто Изобретение относится,к вычислительнои технике и может быть иапользовано в ненрерывных и дискретных логических устройствах для вьгполнения алтебраическото суммирования, выделения приращения функции и выполнения логических операций И, НЕ - И, Запрет, Отрицание - запрет и других.Известна схема для выполнения логических операций, содержащая фотоприемники, источник света и усилитель, включенные в мостовую схему.Предложенный элемент отличается тем, что в нем источники света, водключенные через усилительа 1 сстоянного тока к диагонали моста, через свегоделительные системы,и ослабляющие фильтры оптически связаны с фотоприемнирхами, а также тем, что на пути входного светового потомака к одному из фотоприемников помещена оптическая линия задержки.На чертеже дана принцюпиальная схема предложенного устройства.Оно содержит фотоприемники 1 и 2, источник питания 3, резисторы 4 и б, усилитель постоянного тока б, источники света 7 и 8, полупроводниковые чиоды 9 и 10, светоделительные системы 11 и 12, ослабляющие светофильтры-элементы 13 и 14, оптическую ливонию задержки 15.Одно из сопротивлениа другое подбирается для Оптико-электронныи элемент мотать в нескольких режимах. Рассмотрту элемента в режиме алгебраическагрования. В этом режиме входные свеложительные потоки поступают на фоник 1, а все отрицательные - на фоник 2. При отсутствии световой инна фотоприемниках 1 и 2 имеет месство300867 где У - напряжение, приложенное и фотоприемнику;К - :постоянная фотоприемника,1 о - темновой ток,Ф - световой поток;и - принимает различные значения в зависимости от типа фотоприемника.Величина темнового сопротивления,каждого фотоприемника определяется как) оо 20 У1 К(Ф + Ф,Р 1 ф -При этом появляегся разбаланс моста, таккак Р Ф (Р Ф, На выходе усилителя б появФ.,ляется положительный потенциал, что соответсгвует отрицательному потенциалу на еговходе. Выходное напряжение усилителя запускает истокник света 7, Свет источника вызывает изменение сопротивления Я, фотоприемника 2, которое изменяется до тех;пор, покане установится соотношение Я, =Я,Сопротивление фотоприемника 2 равно ф -о Г При выполнении условия (Я, =Р, ) имеем У У Уоткуда Ф, + Ф = Ф 2 и Ф=Ф 2 - Ф. Выходной поток с выхода источника 8 отрицательный по знаку (отрипательный выход) имеет значениеФ п=СФ, - Ф);Оптпко-электронный элемент в режиме устиндентичносги характеристик сопротивления. Следовательно, балланс моста возникает при условии ф = Ф+ ф.Выходной поток источника света 7 положительный выход) имеет значение 65 Подбирая фотоприемники с одинаковыми темновыми токами при одном и том же приложенном напряжении, т, е. при У=02 и 1 о=1 оа, имеем Яф -- Рнапряжение Уоисточиика 3 распределяется поровну между сопротивлением Я, и Я, а также межфо.ду сопротивлениями Р 4 и йо резисторов 4 и 5 (в данном случае Р 4=Р 5)Выходной. поток в этом случае представляет алгебраическую сумму входных световых 1 потоков Ф и Ф 2Для нахождения зависимости выходного светового потока от входного рассмотрим несколько возможных случаев.Допустим оба входных потока Ф и Ф 2 положительны. В этом случае оба:потока поступают на фотоприемник 1. Это вызывает уменьшение сопротивления Р, , определяемого формулой Ф = С(Ф, +Ф 2),где С - коэффициент,поглощения фильтра.Допустим, что оба входящих потока Ф и 5Ф 2 отрицательны. В этом случае они поступают на вход фотоприемника 2, сопротивление которого определяется формулойЬ1 ф; 1+ К(Ф, - , Ф.,)"0 Появление разбалланса моста определяется условием Р ф )Яф и вызывает появлеф)ние огрицательного потенциала на,входе усилителя, на выходе которого появляегся поло жительное напряжение. Это напряжение запускает источник света 8, поток света которого изменяет сопротивление Рф фотоприемника 1. до тех пор, пока не установится равенство Р ф -- Рф, таооим образом, выходной потокисточника света 8 является суммой входных 25потоков, отрицателен по знаку (отрицательный выход) и имеет значениеФ =С(Ф+ Ф 2)В случае, когда Ф)О и ф 2(0, световой поток 30 Ф поступает на вход фотоприемника 1, а поток Ф, - на вход фотоприемника 2, в результате чего Кф Фйф, в случае ФФ 2 Рф +Р, на входе усилителя появляетсяфположительный потенциал, что вызывает запуск источиика света 7 до тех пор, пока не установится баланс моста, Световой поток с источника света 8 поступает на фотоприемник 2, вследствие чего имеет место равенство 40 р - рУ У- 1 -КФ . - 1 К(Ф Ф)Откуда Ф=Ф 2+Ф и Ф=Ф, - Фг представляет 45 алгебраическую сумму. Выходной поток источника света 7 пссгожительный по знаку (положительный выход) имеет значениеФ,=СФ - Ф,)В случае Ф(Ф имеет место Р, ) Йфи на выходе усилителя появляется положительное напряжение, запускающее источник света 8 до тех пор, пока не установится баланс, Световой поток с выхода элемента посту пает на фотоприемник 1, вследствие чего имеет место равенство Р, =Яф,ройства для выделения приращения функции работает следующим образом.Элементы 1 З и 14 помимо уменьшения интенсивности должны одновременно осуществлять задержку оптичеокого сигнала на время л 1. Это легко достигается включением в световой поток оптимической линии задержки (см, пунктир на чертеже), например, изготовленной,в виде призмы, в которой световой луч проходит большой оптический путь, многократно отражаясь от граней, Задержка 1 может быть сколь угодно малой и на протяжении работы устройства не меняется. Выходной сигнал Ф или ф появляется либо в канале 1и(положительный выход), либо в,канале П (отрицательный выход) и пропорционален приращению входного светового потока 1 Ф за время 11. При увеличении входного светового потока ф во времени Ф,=СЛФ при уменьшенин Фп=СФ,Устройство в режиме осуществления дискретной логической операции И работает следующим образом. Два входных канала Х и У подводятся ко входу фотоприемника 1, а ко входу фотоприемника 2 подводится постоянный сигнал с интенсивностью 1,5 Фю, если интенсивность входных сигналов Х и У равна Фю, При наличии сигнала Х и отсутствии сигнала У (или наоборот) имеем на выходе канала П сигнал Фп, а на выходе канала 1 сигнала нет. Это происходит потому, что на входе фотоприемника 1 интенсивность Фю оказывается меньше, чем на входе фотоприемника 2. То же самое имеет место, когда сигналы Х и У отсутствуют. При наличии сигналов Х и У на ,входе фотоприемника 1 имеется сигнал суммарной интенсивности 2 фю. В результате на выходе канала 1 появляется сигнал Ф таюй, что,имеет место соотношениеФ- + 1,5 фю= 2 фюоткуда при С=2 имеем Ф=Ф Таким образом, с выхода канала 1 можно получить следующую логическую зависимостьХ 0 1 0 1У 0 0 1 1с выхода канала П:Х 0 0 1 1У 0 1 0Сигнал У 2 - отрицание сигнала Л т. е. А=7 с разницей лишь в интенсивностях выходных ситналов. Интенсивность выходного сигнала Ф при Х=О и У=О равна Ф=Зфю, а в остальных случаях Ф=фю.Таким образом, в описанном режиме на выходе канала 1:получается операция И, а на выходе канала 11 - операция НЕ - И.В режиме вьэполнения логической функции отрицание и повторение устройство работает следующим образом.На вход фотоприемника 2 подается постоянный сигнал интеноивностью 0,5 Фю при входном сигнале интенсивностью Фю При отсутствии сигнала Х на выходе канала 1 оптический сигнал отсутствует, а на выходе канала П имеется. Выходной сигнал Ф должен удовлеФтворять соотношение - . =0,5, из которого при С=2, имеем Ф=фю.При наличии сигнала Х с интенсивностью Фю сигнал на выходе канала 11 отсутсгвует и на выходе канала 1 имеется. Выходной сигнал должен удовлетворять усло- вию 1 О 15 Ффю=С +0,5 фю,откуда при С=2, имеем Ф=фю. Таким образом, сигнал на выходе канала 1 соответствует значению сигнала Х, а на выходе канала П - отрицанию входного сигнала, т. е. Х,В режиме Запрет по У и Отрицание - Запрет элемент работает при подаче входного сигнала Х интенсивностью Фю вместе с постоянным сигналом интенсивностью 0,5 фю на фотоприемннк 2.При этом осуществляется логическая функция:Х 0 1 1У 1 0 1Л, 0 1 02 1 0 1 2 О 25 0001 зо где Л и А 2 выходные сигналы каналов 1 и П соответственно.Благодаря наличию в описанном элементе усилителя-интегратора и элементов,:преобразующих потоки в электрические величины и 35 наоборот, система полностью замкнута.Вследствие этого нелинейность и нестабиль 4 о ность элементов преобразователей не отказывает влияния на работу устройства,что позволяет работать на высоких частотах. Нелинейность преобразователя светового потока в электрическую величину (фотоприемника) не 45 ограничивает линейного диапазона устройствапри изменении светового потока в широком диапазоне. Для этого достаточно использовать два идентичных по характеристикам фотоприемника. Благодаря большому коэффициенту 5 О усиления усилителя нестабильность и нелинейность высвечивающих элементов и сказывается на работе устройства.Наличие моста позволяет устранить влияние нестабильности блока питания на работу 55 устройства.В качестве фотоприемников могут быть использованы приемники, например, рентгеновского излучения или других ядерных излучений. Это значительно расширяет возможности применения устройства. В частности один из фотоприемников может быть приемником рентгеновского излучения, а другой - обычного света. В этом варианте устройство может быть применено для дозиметрии мягкого рентгеновского излучения.300867 1. Оптико-электронный логический элемент, содержащий фотоприемники, включенные в мостовую схему, источнихи света и усилитель постоянного тока, отличающийся тем, что, с целью расширения логических возможностей, в нем источники света, подключенные Составитель И. Н. ГореловаТехред Л, В. Куклина Корректор Т. А. Китае едактор Л, А, Утехина Заказ 159/653ЦНИИПИ Комитет Изд,509 Тираж 473 Подписноеелам изобретений и открытий при Совете Министров СССРМосква, Ж, Раушская наб., д, 4/5 ип. Харьк. фил. пред, Патенть Предмет изобретения через усилитель постоянного тока к диагонали моста, через светоделительные системы и ослабляющие фильтры оптически связаны с фотоприемниками.2. Оптико-электронный лотичеокий элемент по п. 1, отличающийся тем, что на пути входного светового, потока к одному из фотоприемников, помещена оптическая линия задержки.