Оптоэлектронный одноразрядныйсумматор

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскниСоциалистическихРеспублнк и 809177(51) М. Кл. 6 06 Г 7/56 Гооударстеенный комитет оо делам изобретений и открытий, хь ПАТЕН. ИОГЕХНИЧЖ ".1 ьйЯ(т."." банский государственный универси 71) Заявитель 54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ОДНОРАЗРЯДНЫЙ СУММАТОР ительнои вано при ительных отсутстединио сумматора -гнала перено е- о 1Изобретение относится к вычисл технике и может быть использосоздании оптоэлектронных вычислустройств.Известен оптоэлектронный одноразрядный сумматор, содержащий фотоприемник и последовательно соединенные туннельный диод и светодиод 1,Недостаток данногвие входа и выхода си са Другое известное суммирующее устроиство содержит усилитель, резистивно-транзисторный измерительный мост, источник постоянного йапряжения, схему сброса, р зисторно-диодную суммирующую схему и ф тотранзисторные оптроны (2).14 едостаток такого сумматора - низкое быстродействие.Наиболее близким к предлагаемому является оптоэлектронное суммирующее устройство, содержащее фотоприемник, оптически связанный с входами устройства, развязывающий транзисторный усилитель, туннельный диод, два последовательно соединенных источника постоянного напряжения, резистивный делитель напряжения и два ампнитудных модулятора, выполненных в виде светодиодов, один из которых связан с выходом перенос, а другой - с суммирующим выходом устройства 13.Недостаток этого устройства - низкаяпомехозащищенность и недостаточное быстродействие.Цель изобретения - повышение быстродействия и помЮхозащищенности сумматора,Поставленная цель достигается тем, чтов оптоэлектронный одноразрядный сумматор, содержащий фотодиод, связанный с оптическими входами слагаемых и входом перенос сумматора, два источника постоянного напряжения, соединенные последовательно, первый и второй светодиоды, оптические выходы которых являются соответственно суммирующим выходом и входом перенос сумматора, введены третий светодиод и блок фотодиодов, первый выход которого через первый встречно включенный светодиод соединен с общим выводом источников постоянного напряжения, вывод пер- О вого из которых через согласно включенныйфотодиод соединен с первым выходом блока фотодиодов, а вывод второго источника через последовательно и согласно включенныезвторой и третий светодиоды подключены ко второму выходу блока фотодиодов, который выполнен в виде параллельно соединенных первой, второй и третьей фоточувствительных цепей, каждая из которых состоит из пары последовательно и согласно включенных фотодиодов, причем фотодиоды первой цепи связаны соответственно с первым и вторым входами слагаемых, фотодиоды второй цепи соответственно связаны с первым оптическим входом слагаемых и входом перенос, а фотодиоды третьей цепи - соответственно с вторым оптическим входом слагаемых и входом перенос сумматора, суммирующий выход которого связан с оптическим выходом третьего светодиода.Особенностью оптоэлектронного одноразрядного сумматора является то, что в нем оптические связи выполнены посредством световодов, входных и выходных фоконов.На чертеже дана принципиальная схема оптоэлектронного одноразрядного сумматора.Оптоэлектронный одноразрядный сумматор содержит входные фоконы 1 - 4, фото- диод 5, блок 6 фотодиодов 7 - 12, светодиоды 13 - 15, источники напряжения 16 и 17, световоды 18 - 28, и выходной фокон 29.Фокон 1 оптически связан с фоконом 4 и фотодиодами 9 и 7 светодиодами 18 - 20, фокон 2 - с фоконом 4 и фотодиодами 11 и 8 соответственно световодами 21 - 23, фокон 3 - с фоконом 4 и фотодиодами 10 и 12 соответственно световодами 24 - 26, Фокон 4 связан оптически с фотодиодом 5, фокон 29- со свстодиодами 13 и 14 оптическими волок нами 27 и 28. Фотодиоды 7 - 12 электрически объединены в блок 6, состоящий из трех параллельно соединенных ветвей, в каждой из которых имеется по два последовательно соединенных фотодиода.Ветвь, содержащая фотодиоды 7 и 8, и ветвь, содержащая фотодиоды 11 и 12, включены параллельно ветви, содержащей фотодиоды 9 и 10.Источник напряжения 16, фотодиод 5, блок 6 фотодиодов, светодиоды 14 и 15, источник напряжения 17 соединены последовательно. Между точкой 30, являющейся точкой электрического соединения фото- диода 5 с блоком 6 и точкой 31, являющейся общим выводом источников напряжения 16 и 17, соединенных между собой разноименными полюсами, включен светодиод 13.Таким образом, сумматор выполнен по схеме моста, в одно плечо которого включен фотодиод 5, в другое плечо включен блок 6 фотодиодов, светодиоды 14 и 15, а в диагональ моста включен светодиод 13.Входами сумматора являются фоконы 1 - 3, выходами сигналов суммы и переноса единицы - соответственно фокон 29 и светодиод 14. Каждая из ветвей блока б фото- диодов оптически связана с любыми двумя входами в трех неповторяющихся комбина 40 45 50 55 светодиоды не излучают, что соответствует значению сигнала переноса П = О с выхода 29 сумматора.Если сигнал поступает на два из трех входов устройства, то одна из ветвей блока 6 открывается, пропуская ток, который схватывает контур 17 - 14 - 15 - 6 - 5 - 16. Например, при поступлении сигналов на входы 1 и 2 открывается ветвь блока б, содержащая фотодиоды 7 и 8. Напряжение источника 17 подобрано таким образом, чтобы точки 30 и 31 имели в этом случае одинаковый потенциал. Поэтому ток через светодиод 13 не протекает и излучения света не происходит,Ток, протекающий по контуру 17 - 14 - 15 6 - 5 - 16, соответствует току возбуждения светодиода 15.Так как ток возбуждения светодиода 15 выше тока возбуждения светодиода 14, то излучает только светодиод 14, что соответстциях. Фотодиод 5 оптически связан со всемивходами,Суммирование чисел производится следующим образом.Слагаемые закодированы в двоичном коде, где 1 соответствует наличию излучения, а О - отсутствию излучения.Слагаемые поступают на входы сумматора - фоконы 1, 2 и 3 в виде световых потоков х, х, П 1,Результат сложения сигналов не зависит1 о от того, какой из трех сигналов поступаетна каждый из трех входов сумматора. Начертеже на вход 1 поступает слагаемое х 4,на вход 2 - слагаемое х 2, на вход 3 - сигнал переноса П 1.Поэтому фотодиоды 7 и 8 возбуждаютсясоответственно сигналами х 1 и ха, фотодиоды 9 и 10 - сигналами х и П, фотодиоды11 и 12 - сигналами хг и П.Если сигналы на входах отсутствуют(х 1 = х -- П = О), то ни один из фотодиодов не освещен, и ток во всех контурах схемы минимальный. В этом случае светодиоды13 - 15 не излучают и на выходах 29 и 14сигналы имеют значения О, что соответствует значению суммы Х = О и значению сигнала переноса П = О.Если сигнал поступает только на одиниз трех входов устройства, то блок 6 фотодиодов обладает плохой проводимостью, иток, протекающий по контуру 17 - 15 - 14 -6 - 5 - 16 недостаточен для зажигания светодиодов 14 и 15, Блок 6 фотодиодов плохопроводит ток вследствие того, что в каждойиз ее ветвей освещен только один фотодиодлибо ни один. Значительный ток существуеттолько в контуре 16 - 13 - 5, так как фотодиод 5 освещен и сопротивление его невелико, Напряжение источника 16 подобранотак, что величина этого тока достаточна длявозбуждения светодиода 13, что соответствует значению суммы Х = 1.Вследствие того, что через светодиоды14 и 15 ток практически не протекает, этивует значениям выходных сигналов П = 1,Е =О.При наличии на входах 1 - 3 трех счгналов 1, т.е, х 1 -- 1, х = 1 и П = 1, происходит резкое возрастание тока во всей цепи17 - 14 - 15 - 6 - 5 - 16, поскольку увеличивается проводимость фотодиода 5 и блока6 фотодиодов (вместо одной ветви ток проводят три ветви), Светодиод 13 излучаетсвет, так как в этом случае ток достаточендля его возбуждения. Светодиод 15 такжеизлучает свет, поступающий по световоду28 на выход 29.Излучение на выходах 14 и 29 соответствует значению Па = Е = 1,Наличие в сумматоре выхода переноса14 позволяет непосредственно соединять егос другим подобным устройством в каскадную цепь. При этом достаточно оптическисвязать выход 14 данного сумматора с одним из входов 1 - 3 последующего аналогичного сумматора (например с входом 3). Каскадная цепь может содержать и суммато оров, соединенных указанным образом. Вэтом случае можно производить сложениемногоразрядных двоичных чисел, содержащих по и разрядов, так же, как это производится в параллельных сумматорах. Тогдавыходы 29, расположенные в той же последовательности, в какой соединены соответствующие сумматоры, представляют регистрсуммы. Источники напряжения 16 и 17являются общими для всех сумматоров.Оптоэлектронный одноразрядный сумматор производит только две вентильные задержки сигнала (последовательно на фотодиодах и светодиодах), в то время как распространенные аналогичные электронныесумматоры осуществляют не менее четырехвентильных задержек. 35Сумматор может быть изготовлен в микроисполнении, так как содержит р - п переходы, технология которых хорошо освоенадля изготовления интегральных схем.формула изобретения1. Оптоэлектронный одноразрядный сумматор, содержащий фотодиод, связанный с оптическими входами слагаемых и входом перенос сумматора, два источника постоянного напряжения, соединенные последовательно, первый и второй светодиоды, оптические выходы которых являются соответственно суммирующим выходом и выходом перенос сумматора, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и помехозащишенности сумматора, в него введены третий светодиод и блок фотодиодов, первый выход которого через первый встречно включенный светодиод соединен с общим выводом источников постоянного напряжения, вывод первого из которых через согласно включенный фотодиод соединен с первым выходом блока фотодиодов, а вывод второго источника через последовательно и согласно включенные второй и третий светодиоды подключен к второму выходу блока фотодиодов, который выполнен в виде параллельно соединенных первой, второй и третьей фоточувствительных цепей, каждая из которых состоит из пары последовательно и согласно включенных фотодчодов, причем фотодиоды первой цепи связаны соответственно с первым и вторым входами слагаемых, фотодиоды второй цепи соответственно связаны с первым оптическим входом слагаемых и входом перенос, а фотодиоды третьей цепи - соответственно с вторым оптическим входом слагаемых и входом перенос сумматора, суммирующий выход которого связан с оптическим выходом третьего светодиода.2. Оптоэлектронный одноразрядный сумматор по п. 1, отличающийся тем, что в нем оптические связи выполнены посредством световодов, входных и выходных фоконов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР535572, кл, 6 06 б 9/00, 1975.2. Авторское свидетельство СССР451105, кл. 6 06 б 9/00, 1973.3. Авторское свидетельство СССР514531, кл, 6 06 Р 7/56, 1975.80977 1 гг сдактор Н. Бушааказ 18/59 Григо Составитель Ю. Кева Техрел А. БойкгсТираж 756ВНИИПИ Государственного кпо делам изобретений и113035, Москва, Ж - 35, РаушсФилиал ППП Патент, г. Ужгород Корректор НПодписноемитета СССРоткрытийая на 6., д. 4/5ул. Проектная