Оптоэлектронное устройство для сравнения двоичных чисел

,7346 Т 2 Союз СоветскнаСоцналнстнческнаРеспублнк ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ф(23) Приоритет до делан нзобретеннй н открытнй(5 Д) УДК 681.325. 66(088 8) Дата опубликования описания 18.05.80(72) Авторы изобретения Р, ф, Иванов, В. Н. Иванов и Т, Д. Денисенко Кубанский государственный университет(54) ОПТОЭЛЕКТРОННОЕ УСТРОЙСТВОДЛЯ СРАВНЕНИЯ ДВОИЧНЫХ ЧИСЕЛ Изобретение относится к области оптоэлектроники, а именно к оптоэлектронным устройствам сравнения и может быть использовано в оптических вычислительных машинах.Известны устройства цля сравнения двоичных чисел. В одном из известных устройств схема совпадений выполнена в виде оптической схемы. Такое устройство содержит источник плоскополяри 1 О зованного света, первый фотоприемник и установленные межцу ниь.и тт ячеек с дифференциально управляемой аниэотро- пией. Входы управления ячеек связаны с выходами соответствующих разрядов резисторов. После кажцой ячейки уста новлены параллельные поляризаторы с раздельными выходами поляризованных во взаимно перпендикулярных плоскостях лучей, одни из которых связаны через ячейки с дифференциально управляемой анизотропией с выходом следующего поляризатора, а вторые - с другими фотоприемниками 11. Такое устройство 2имеет недостаток заключающийся в том, что в нем используется плоскополяризовый свет и происходит его многократное поглощение, что не позволяет сравнивать большие числа.Другое известное устройство, предназначенное для систем цифрового управления, состоит иэ нескольких параллельно соединенных цепочек, связанных общей нагрузкой. Каждая цепочка содержит ключевой элемент, на управляющий электрод которого поступает цифровой сигнал соответствующего разряца кода21, Такое устройство не имеет оптического входа и выхода и не позволяет поэтому сравнивать двоичные числа, представпенные в оптическом коде.Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является оптоэлектронное устройство для сравнения двоичных чисел, содержащее цва источника постоянного напряжения, первые разнополярные выводы которых соединены с шиной нулевого потенциала,72 3 7346Ъ параллельно включенных ячеек, каждая из которых состоит из первого ивторого фотоприемников, соециненныхмежду собой первыми вывоцами, подключенными через первый и второй излучающие светодиоды, соединенные встречнопараллельно, к шине нулевого потенциала,вторые выводы фотоприемников каждойячейки подключены к соответствующимвторым разнополярным выводам источников постоянного напряжения, а оптические входы первых и вторых фотоприемников ячеек связаны соответственно с первым и вторым оптическими входами устройства )3. Недостатком такого устройства является его низкая разрядность,обусловленная значительными потерямйсвета.Целью изобретения является увеличение диапазона сравниваемых чисел..40Поставленная цель достигается тем,что предлагаемое устройство содержитпервый и второй фоконы, причем излучающие светодиоды каждой 1 -ой ( 1=1+ И ) ячейки оптически связаны с соответствующими фотоприемниками всехячеек от ( ч +1)-ой до И -ой, а первые и вторые излучающие светоциодыячеек оптически связаны через соответОственно первый и второй фоконы с опти-:ческими выходами устройства,На чертеже дана принципиальная схе ма оптоэлсктронного устройства для сравнения двоичных чисел, представленныхоптическим кодом, Схема приведена дляслучая, когда сравниваются два кода,содержащие по четыре разряда,Основу устройства составляют однотипные ячейки, состоящие из двух фотоприемников 1, 2 и двух излучающих (лазерньпфцосветодиодов 3, 4. При этом фотоприемникитодиодов 3, 4. При этом фотоприемники(фоторезисторы) 1 и 2 соединены одними электродами в общую точку 5, а другими электродами подключены к разноименным полюсам источников постоянного напряжения , и Е, которые соединены последовательно, К точке 5 схемыи другим объединенным полюсам тех жеисточников напряжения подключены лазер-ные светодиоды 3 и 4, причем электродысветодиодов, подключенных к точке 5,имеют противоположную полярность. Аналогично соединены и остальные светодиоды и фоторезисторы, составляющие одно 55типные ячейки, число которых равно числу разрядов сравниваемых чисел. Приэтом фотоприемники 1 и 2, вкодяшие в рассмотренную ячейку, оптически связаны со старшими разрядами регистровсравниваемых чисел. Оптическая связьмежду фотоприемниками и светоциоцамиосуществляется с помощью световодов6. Лазерные светодиоды 3, 7, 8 соединены с фотоприемниками 9, 10, 11,входящими в ячейки более младших разрядов, Таким же образом оптически связаны фотоприемники 12, 13, 14 и светодиоды 4, 15, 16. Оптическая связьмежду фотоприемниками и светодиодамиможет быть осуществлена непосредственно, без помощи световодов, Выходысхемы образуют фоконы 1 7 и 1 8, которые своей широкой частью оптическисвязаны со светодиодами 3, 7, 8, 19и 4, 15, 16, 20 соответственно,Схема работает следующим образом,Разность потенциалов между общейточкой 5 и шиной нулевого потенциала21 рассматриваемой ячейки равна нулю в том, и только в том случае, когда сопротивления резисторов 1 и 2 равны. Это наблюдается, когда значениесравниваемых разрядов одинаковое, тоесть когда оба фотоприемника 1 и 2одновременно освещены или не освещены. В этом случае светодиоды 3 и 4данной ячейки не излучают. Если фотоприемник 1 освещен, а 2 - не освещен,то межцу точками 5 и 21 появитсяразность потенциалов такой полярности,что излучает светодиод 3. При этом через светодиод 4 ток не течет и он невысвечивает, так как его полярностьвключения является обратной. И, наоборот, при освещении фотоприемника 2 излучает светодиод 4, в то время как светодиод 3 не высвечивает,Рассмотрим суммарное действие ячеекдля случая сравнения. двух кодов, заданнык оптическими сигналамиХ =1,Х= 0 Х.р 1, Х = 0 и У. = 0 = 1,= О, 4,- 1 соответственно.Ъ Наличие оптического сигнала (Х =1). в фотоприемнике 1 и отсутствие сигнала (;-О) в фотоприемнике 2 приводит к высвечиванию светодиода 3, в то время как сигнал в светодиоде 4 отсутствует. Оптический сигнал светодиода 3 с помощью световодов 6 передается в фотоприемники младшего разряда 9,11, Таким образом, фотоприемники , 11 будут освещены, котя оптически сигналы Х Х, отсутствуют. Нал чп оптического сйгнала ( в фотоприе.п иисточника постоянного напряжения, первые разнополярные выводы которых соединены с шиной нулевого потенциала, гзпараллельно включенных ячеек, каждаяиз которых состоит из первого и второго фотоприемников; соединенных междусобой первыми выводами, подключеннымичерез первый и второй излучающие светодиоды, соединенные встречно-параллельно, к шине нулевого потенциала, вторыевыводы. фотоприемников каждой ячейкиподключены к соответствующим вторымразнополярным выводам источников постоянного напряжения, а оптические входы первых и вторых фотоприемниковячеек связаны соответственно с первыми вторым оптическими входами устройства, отличающееся тем,что, с целью увеличения диапазона сравниваемых чисел, устройство содержитпервый и второй фоконы, причем излучающие светодиоды каждой 1-ой (1 й=1 +И) ячейки оптически связаны с соответствующими фотоприемниками всех4ячеек от ( 1+1)-ой до й;-ой, а первыеи вторые излучающие светодиоды ячеекоптически связаны через соответственнопервый и второй фоконы с оптическимивыходами устройства.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССРМ 436348, кл, б 06 Г 7/04, 1974. 15 2, Патент Японии М 24306,кл, 97(7)Е 43, 1971.3 Авторское свидетельство СССРпо заявке % 2369969/18-24,кл. 8 06 К 9/00, 07.06.76 (прототип),5 734672ке 12 приводит к тому, что светодиоды7 и 15 не излучают. Так как фотоприемник 1 0 регистрирует оптический сигнал(Х =1), а в фотоприемнике 13 оптический сигнал отсутствует ( = О), тосветодиод 8 излучает, в то время каксветодиод 16 не излучает. И, наконец,как и во втором случае, отсутствиеоптического сигнала (Х =О) в приемнике 11 и наличие сигнала " а 1) в фо О4 топриемнике 14 приводит к тому, чтооба светодиода 19 и 20 не высвечивают, так как сигнал Х,= 0 компенсируется излучением светодиодов 3, Таким образом, освещение светодиодами фотоприемников 9, 10, 11 приводит к тому, чтосигналы в светодиода х 4, 1 6, 15, 20. отсутствуют независимо от того, освещены или не освещены фотоприемники 12,13, 14, В этом случае на выходе схемы18 сигнала не наблюдается. Наличие жеоптического сигнала на выходе 17 указывает на то, что двоичное число, представленное кодом Х, Х, Х, Х, большедвоичного числа, представляемого совокупностью световых сигналов , (,, У. Если оптический сигнал появляется йа выходе 18, а на выходе 17 непоявляется, то это соответствует тому,что двоичное число, изображаемое сигна 36лами , больше числа, изображаемогосигналами Х . Отсутствие сигнала наобоих выходах схемы свидетельствуето равенстве сравниваемых чисел.Реализация устройства на большеечисло разрядов не представляет труда.ф о р м у л а изобретения4Оптоэлектронное устройство для сравнения двоичных чисел, содержащее два734672 Составитель Ю. КозловТехред Н.Ковалева Корректор едактор менс каренк каз 4/5 Проект 2090/52 ЦНИИПИ Госуд по делам 13035, Москва, Ж ираж 751рственного комитезобретений и открыт5, Раушскан наб. 3 Филиал ППП "Патент, г. Ужгор ПодписноеСССР