Кольцевой счетчик импульсов

"фа77,. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КО ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИ ТЕТ СССРИ ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН р ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) КОЛЬЦЕВОИ СЧЕТЧИК ИМПУЛЬСОВ(57) Изобретение относится к импулной технике и может быть использовно в различных устройствах автоматики и вычислительной техники. Целизобретения - расширение функционалных возможностей счетчика за счетобеспечения воэможности установкисчетчика в начальное состояние в любой момент времени. Устройство соджит триггерные ячейки 1.1-1.п, состоящие из фоточувствительных элеметов 2 . 1-2.п, 7 . 1, 3 . 1-3 .и, 8 . 2-8 .плямбда-диодов 4. 1-4.п. Для достижения поставленной цели в устройствовведены электрооптические волноводдефлекторы-переключатели 5. 1-5.п,6. 1-6.п. 1 ил,Из обр етение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствах автоматики и вычислительной техники.Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей счетчика за счет обеспечения возможности установки счетчика в начальное состояние в любой момент времени,На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.1(ольцевой счетчик импульсов содержит триггерные ячейки 1,1-1,п,состоящие из первых Фоточувствительных элементов 2.1-2.п, вторьгх Фоточувствительных элементов 3.1-3,п,лямбда в диод 4.1-4.п, первых 5,1 -5,п и вторых 6. 1 в .п электрооптических волноводных дефлекторов-переключателей. 1(роме того, первая триггерная ячейка содержит Фоточувствительный элемент 7.1 установки, а остальные триггерные ячейки 1.2 - 1.п содер -жат фоточувствительные элементы 8.28.п сброса, В устройство также входитпервый управляющий электрооптическийволноводный дефлектор-переключатель9, соединенный с первым управляющимвходом 10, второй управляющий электрооптический волноводный дефлектор-переключатель 11, соединенный с вторымуправляющим входом 12, оптическийвход 13, электрические выходы 14.1 -14.п триггерных ячеек 1,1-1,п и оптические связи 15 и 1 б. 35Устройство работает следующим. образом.В исходном состоянии счетные оптические импульсы на оптическом входе 13 отсутствуют, При этом вследствие большого сопротивления Фоточувствительных элементов 2.1-2,п всетриггерные ячейки 1.1-1.п при подаченапряжения питания устанавливаются вустойчивое состояние соответствующее низкому напряжению на лямбда-диодах 4,1-4.п, т.е. на электрическихвыходах 14.1 - 14.п ячеек 1.1 - 1.п имеются "О",Переключение г-й триггерной ячейки 50счетчика из состояния "О" в состояние"1" происходит при подаче оптического сигнала на первый фоточувствительный элемент 2. триггерной ячейки1 Под действием оптического сигнала сопротивление Фоточувствительногоэлемента 2.г уменьшается, ток черезлямбда-диод 4.ь. растет и рабочая точка ячейки переходит скачком в другоеустойчивое состояние, соответствующее большому напряжению на лямбдадиоде 4.г, равному примерно Ет.е на электрическом выходе 14.дячейки 1.д появляется "1". Это состояние является устойчивым и сохраняется даже при снятии воздействия наФоточувствительный элемент 2.г, приэтом ток через лямбда в ди практически не протекает. Для обратного переключения триггерной ячейки 1.х изединичного состояния в нулевое необходимо подать оптический импульс наФоточувствительный элемент З.г. ячейки 1. Под воздействием оптическогоизлучения сопротивление Фоточувствительного элемента З.г начинает падать, напряжение на лямбда-диоде 4.тоже падает, В момент, когда оно станет меньше напряжения Одля лямбда-диодов, рабочая точка переходит внулевое исходное положение, т.е. ячейка переключается. Аналогично происходит переключение триггерных ячеек1,2-1.п из состояния "1" в состояние"О" при воздействии оптического импульса на Фоточувствительные элементы 8.2-8.п сброса, Для устраненияискажения вольт-амперной характеристика лямбда-диодов темновое сопротивление фоточувствительных элементов2.1-2.п и 7.1 выбирается на порядокменьше темнового сопротивления фоточувствительных элементов 3,1-3,п и8.2-8,п. При таком выборе темновыхсопротивлений фотоприемников 2.12.п, 7.1 и 3.1-3,п,. 8,2-8,п обеспе-чивается устойчивое состояние в точках, соответствующих "О" и "1" наэлектрических выходах 14. 1-14.п триггерных ячеек 1.1-1.п. Оптические импульсы на Фоточувствительные элементы 2.1-2.п, 3,1-3,п в триггерныхячейках 1.1-1,п поступают черезэлектрооптические волноводные дефлекторы-переключатели 5.1-5.п и б. 1 -б.п. Используемые в устройстве электрооптические волноводные дефлекторыпереключатели на основе диэлектрических волноводных слоев могут быть построены на принципах электрооптической фазовой решетки или интегрального аналога ивтерферометрическойсекции. Такие электрооптические волноводные дефлекторы-переключатели винтегральном исполнении работают снизкими управляющими напряжениями3 1314 (порядка несколько вольт), обладают высоким быстродействием (несколько наносекунд), имеют полосу пропускания по управляющему сигналу в несколько гигагерц, надежны в работе. Угол отклонения оптического излучения в электрооптических волноводных дефлекторах-переключателях при действии управляющего напряжения составляет единицы градусов.При отсутствии управляющего напряжения на электрооптических волноводных дефлекторах-переключателях 5.1-5.п, 6.1 в .п их выходы оптически соединены с фоточувствительными 15 элементами 3. 1-3.п соответственно в каждой триггерной ячейке 1.1-1.п. Когда к электрооптическим волноводным дефлекторам в переключател 5,1 - 5.п, б. 1-6,п прикладывается управ ляющее напряжение, их выходы оптически связаны с фоточувствительными элементами 2. 1-2.п соответственно в каждой триггерной ячейке 1.1-1.п, Управляющее напряжение на электрооп тическом волноводном дефлекторе в переключателе 5.д триггерной ячейкисоответствует напряжению на электрическом выходе 14.-1 предыдущей триггерной ячейки 1,1-1, а уп- ЗО равляющее напряжение на электрооптическом волноводном дефлекторе-переключателе 6.1 триггерной ячейки 1.1 соответствует напряжению на электрическом выходе 14.+1 последующей 35 триггерной ячейки 1.д+1. При поступлении оптических счетных импульсов на вход электрооптических волноводных дефлекторов в переключател 5.1 -5.п и 6.1-6.п с оптических выходов 40второго управляющего электрооптического волноводного дефлекторапереключателя 11 оптически соединен с входами всех первых электрооптических волноводных дефлекторов-.переключателей 455.1-5.п соответственно в каждой триггерной ячейке 1.1-1.п. В этом случаев устройстве осуществляется сложениеимпульсов (сдвиг вправо). При наличии напряжения на втором управляющем 50входе 12 (состояние "1") выход второго управляющего электрооптическоговолноводного дейпектора-переключателя. 11 оптически соединен с входамивсех вторых электрооптических волноводных дефлекторов-переключателей6.1-6.п соответственно в каждой триггерной ячейке 1.1-1.п, В этом случае 452 4в счетчике осуществляется вычитание импульсов (сдвиг влево). Вход второго электрооптического волноводного дефлектора-переключателя 11 оптически соединяется с оптическим входом 13 устройства через первый управляющий электрооптический волноводный дефлектор-переключатель 9, когда на первый управляющий вход 10 не подается напряжение (состояние "0"). При наличии напряжения на первом управляющем входе 10 оптический вход 13 устройства через первый управляющий электро- оптический волноводный дефлектор-переключатель 9 оптически соединен с фоточувствительным элементом 7. 1 установки в триггерной ячейке 1.1 и с фоточувствительными элементами 8.2- 8.п сброса соответственно в триггерных ячейках 1.2-1.п. В этом случае при поступлении оптического импуль - са на оптический вход 13 устройства производится установка счетчика в начальное состояние. Таким образом, счетчик в зависимости от состояния управляющих входов 10 и 12 оптического входа 13 может работать в режиме сложения вычитания оптических импульсов, в режиме начальной установки и в режиме хранения.Состояние оптического входа 13 устройства и управляющих входов 10 и 12 для различных режимов работы приведено в таблице.Для обеспечения работы кольцевого счетчика в начальный момент, после подачи питания, необходимо установить режим начальной установки, подать оптический импульс на вход 13. Этот импульс проходит через первый управляющий.электрооптический волноводный дефлектор-переключатель 9 на фоточувствительный элемент 7,1 первой триггерной ячейки 1.1 и на фоточувствительные элементы 8,2-8.п триггерных ячеек 1.2-1.п. При этом первая ячейка 1.1 переключается из нулевого состояния в единичное, на выходе 14. 1 появляется высокий уровень; Время установления управляюще-, го напряжения на электрооптических волноводных дефлекторах-переключателях 5,1-5.п, 6.1-6,п должно быть в несколько раз больше времени переключения Фоточувствительных элементов 2. 1-2.п, 3. 1-3.п и лямбда-диодов 4. 1- 4.п.При поступлении тактовых оптических импульсов минимальной длительности управляющее напряжение на электрооптических волноводных дефлекторах-переключателях 5.1 и 6, устанавливается после переключения триггерной ячейки 1. и окончания тактовогоимпульса.При подаче первого счетного оптического импульса на вход 13 счетчика в режиме сложения он проходит через первый 9 и второй 11 электрооптические волноводные дефлекторы-переключатели и поступает на входы электрооптических волноводных дефлекторовпереключателей 5. 1-5.п соответственно в каждой триггерной ячейке 1.1- 1.п. С выходов электрооптических волноводных дефлекторов-переключателей 5.3-5.п триггерных ячеек 1.3-1,п оптический импульс поступает на Фото- приемник 3.3-3.п, что не приводит к изменению состояния триггерных ячеек 1.3-1.п. С выхода электрооптического волноводного дефлектора-переключателя 5.2, на который действует управляющее напряжение с электрического выхода 14,1 первой триггерной ячей - ки 1.1, оптический импульс поступает на Фотоприемник 2.2. При этом вторая триггерная ячейка 1.2 переключается из нулевого состояния в единичное, а первая триггерная ячейка 1.1 из единичного состояния в нулевое оптическим импульсом, прошедшим через электрооптический волноводный дефлектор-переключатель 5. 1 на фоточувствительный элемент 3.1В момент. подачи второго импульса на вход 13 счетчика происходит переключение третьей триггерной ячейки 1.3 из состояния "О" в состояние "1", вторая триггерная ячейка 1.2 переключается из единичного состояния в нулевое, а остальные триггерные ячейки остаются в нулевом состоянии.Таким образом, при подаче счетных оптических импульсов на вход 13 счетчика единичный сигнал в счетчике сдвигается вправо, отображая в единичном позиционном коде число поступивших импульсов. В исходном состоянии только первая ячейка 1.п находится в единичном состоянии. При этом в любом состоянии счетчика лишь один разряд может находиться в единичном состоянии, что значительно упрощает контроль и диагностику работы счетчика, После подачи п импульсов сбрасывается ячейка 1,п и устанавливается в единицу первая 1.1 триггернаяячейка, счетчик подготовлен для сче та по второму циклу. Кроме того,счетчик можно установить в исходноесостояние оптическим импульсом врежиме начальной установки в любоймомент времени. При этом оптический 10 импульс действует на фоточувствительные элементы 8,2-8,п триггерных ячеек 1,2-1.п, переводя их в нулевоесостояние, и на фоточувствительныйэлемент 7.1 первой триггерной ячей ки 1.1, которая устанавливается вединичное состояние.Количество ячеек п может быть любым и соответствовать основанию системы счисления. Для работы счетчика 20 в режиме вычитания импульсов (сдвигинформации влево) необходимо установить режим вычитания подачей управляющих напряжений в соответствиис таблицей на управляющие входы 10и 12. При подаче первого счетного оптического импульса на оптическийвход 13 он проходит через первый ивторой управляющие электрооптическиеволноводные дефлекторы-переключатсли9 и 11 и поступает на входы вторшхэлектрооптических дефлекторов-переключателей 6. 1-6.п соответственно вкаждой триггерной ячейке 1.1-1.п.Если счетчик был в начальном состоя нии (на электрическом выходе 14.1первой триггерной ячейки 1.1 состояние "1"), то управляющее напряжениевоздействует только на один электрооптический волноводный дефлектор-пе- "0 реключатель б.п, выход которого оптически связан с фоточувствительнымэлементом 2,п. Таким образом, попервому счетному оптическому импульсу первая триггерная ячейка 1.1 ус танавливается в состояние "О" и только триггерная ячейка 1.п переключается в состояние "1". Далее работа устройства происходит аналогично указанному.50Использование, в триггерных ячейках электрооптических волноводных дефлекторов-переключателей вместо жидкокристаллических оптических зат воров позволяет улучшить технологич;ность изготовления счетчика, повышает быстродействие, дает воэможность реализации на интегральных схемах.20 25 ервый Второй правляю управляющий вход щий вход О 12 Режим работы птичесийход 13 Начальнаяустановка Л. Счет в режиме сложения 5 Счет в режиме вы 0 читани О ранени Формула из обретения Кольцевой счетчик импульсов с оптическим счетным входом, состоящий изи триггерных ячеек, в каждой из кото рых первые выводы первого фоточувствительного элемента, лямбда-диода ивторого фоточувствительного элемента.подключены к электрическому выходутриггерной ячейки, второй вывод первого фоточувствительного элементаподключен к шине питания, а вторыевыводы второго фоточувствительногоэлемента и лямбда-диода подключены к общей шине, отличающийся 15тем, что, с целью расширения функциональных возможностей счетчика импульсов,в него введены первый и второйуправляющие входы, первый и второйуправляющие электрооптические волно -водные дефлекторы-переключатели, первые выводы которых подключены соотвественно к первому и второму управляющим входам счетчика импульсов,вторые выводы подключены к общей шине, а в каждую триггерную ячейку введены первый и второй электрооптический волноводный дефлектор-переключатель, причем первый электрооптичес -кий волноводный дефлектор-переключатель в каждой триггерной ячейке подключен параллельно электрическомувыходу предыдущей триггерной ячейки,второй электрооптический волноводный дефлектор-переключатель в каждой триггерной ячейке подключен параллельно электрическому выходу следующей триггерной ячейки, в первуютриггерную ячейку введен фоточувствительный элемент установки, подключенный параллельно первому фоточувствительному элементу, в остальныетриггерные ячейки введены фоточувствительные элементы сброса, подключе 52 8триггерных ячейках, первый оптический выход второго управляющего электрооптического волноводного дефлектора-переключателя соединен с оптическими входами всех первых электрооптических волноводных дефлекторовпереключателей, второй оптический выход - с оптическими входами всех вторых электрооптических волноводных дефлекторов-переключателей соответственно в каждой триггерной ячейке, первые оптические выходы всех первых и вторых электрооптических волноводных дефлекторов-переключатеглей соединены с оптическими входами вторых фоточувствительных элементов, а вторые оптические выходы всех первых и вторых электрооптических волноводных дефлекторов-переключателей соединены с оптическими входами первых фоточувствительных элементов в каждой триггерной ячейке.- от управляющего напряжения(состояние "О") ные параллельно лямбда-диоду, оптический счетный вход кольцевого счет чика соединен с оптическим входом первого управляющего электрооптического волноводного дефлектора-переключателя, первый оптический выход которого соединен с оптическим входом второго электрооптического волноводного дефлектора-переключателя, а второй оптический выход соединен с оптическими входами фоточувствительного элемента установки в первой триггерной ячейке и фоточувствительных элементов сброса в остальных