Оптоэлектронный модуль

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 194 7973 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22) Заявлено 2811,80 Р 1) 3008735/18-21с присоединением заявки Мф -(23) Приоритет -Опубликовано 3007,82, Бюллетень Мо 28Дата опубликования описания 300782 Щ М.Кп,з Н 03 К 23/12 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(У 1) Заявитель Винницкий политехнический институт 154) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ МОДУЛЬ Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствах автоматики, в том числе в циФровых вычислительных машинах.Известно пересчетное устройство,содержащее транзисторы, резисторы,конденсаторы, диоды, источники света Г 11.Недостатком устройства являетсясложность реализации из-за неоднородной элементной базы.Известен также оптоэлектронный модуль, содержащий регенеративные оптроны на транзисторах, Фотоприемниках и источнике света Г 23.Однако известное устройство характеризуется недостаточно высокимбыстродействием и повышенными требованиями к параметрам импульсов входного генератора.Цель изобретения - повышение быстродействия и снижение требований кпараметрам импульсов входного генератора,Поставленная цель достигаетсятем, что в оптоэлектронный модуль,содержащий в каждом разряде регене.ративный оптрон, который включен.между первойшиной-питания и общей шиной, и состоящий из источника све та, усилителя, первого фотоприемника, который включен между входом усилителя и первой шиной питания и оптически связан с источником света, второго и третьего фотоприемников, общие выводы которых подключены к входу усилителя, а другие выводы соответственно к первой и второй электрическим входным шинам, причем второй Фотоприемник связан с источником света предыдущего разряда, а третий Фотоприемник - с источником света последующего разряда, введены вторая шина питания, третья электрическая входная шина, дополнительный источник света, оптоэлектронный ключ, первый и второй переключатели и дополнительный регенеративный .оптрон, в коллекторную цепь транзистора усилителя которого включен источник света, база транзистора усилителя через первый фотоприемник подключена кпервой шине питания, через третий отоприемник - к второй шине питания, через второй фотоприемник; который связан с дополнительным источником све та - третьей электрической входной ЗО шине, которая подключена к подвиж 947973второй шине 13 питания, куда подключен и нагрузочный резистор 18 оптоэлектронного ключа 15, и к общей шине, коллектор транзистора 17 оптоэлектронного ключа 15 подключенк другому выводу нагрузочного резистора 18 и к подвижному контакту 19второго переключателя 20, первыйнеподвижный контакт 21 которогоподключается к первому неподвижному контакту 11 первого переключателя 10, а второй неподвижный контакт22 - к второму неподвижному контакту 12 переключателя 10, дополнительный источник света 23 связан с вторым фотоприемником 5 дополнительного регенеративного оптрона 7, перваяи вторая электрические входные шиныобозначены 24 и 25, а общая шина -2 б.Устройство работает следующим образом.Для готовности оптоэлектронногомодуля к записи информации на шины1 и 13 подается напряжение питания,В режиме "Суммирование" первыйпереключатель 10 переводится в правое положение, при этом замыкаютсяконтакты 9 и 11; а второй переключатель 20 переводится в левое положение, при этом замыкаются контакты19 и 22, на электрическую входную шину 8 подаются импульсы положительной полярности. При подаче светового потока на второй фотоприемник 5(-1)-го разряда и импульса положительной полярности на электрическуювходную шину 8 в возбужденное состояние переходит (1-1)-й разряд и дополнительный регенеративный оптрон 7, срабатывает оптоэлектронный ключ 15,с электрического выхода которого снимается "низкий" уровень отрицательного потенциала. Причем, если длительность паузы между импульсами такова,что дополнительный регенеративныйоптрон 7 не успел обнулиться, то призаписи следующей единицы информациис электрического выхода оптоэлектронного ключа 15 также снимается "низкий" уровень отрицательного потенциала, При подаче очередных импульсов последовательно срабатывает 1-й, 1+1)-й и т.д. разряды, гри этом ,обнуление (1-1)-го, 1-го и т.п, разрядов не происходит, так как .при записи информации в модуль с электрического выхода оптоэлектронного ключа 15 снимается также "низкий" уровень отрицательного потенциала. После завершения записи информациив модуль, дополнительный регенеративный оптрон 7 обнуляется, переключается оптоэлектронный ключ 15 ис его электрического выхода снимается "высокий" уровень отрицательного потенциала, при этом обнуление ному контакту первого переключателя, первый неподвижный контакт которого соединен с первой электрической входной шиной и с первым неподвижным контактом второго переключателя, а второй неподвижный контакт - с второй электрической входной шиной и с вторым неподвижным контактом второго переключателя, источник света дополнительного регенеративного оптрона оптически свя зан с его третьим фотоприемником и с фотоприемником оптоэлектронного ключа, первые выводы нагрузочного резистора транзистора и Фотоприемника которого подключены к второй шине питания, второй вывод Фотоприемника оптоэлектронного ключа подклкчен через резистор к общей шине инепосредственно к базе транзистора оптоэлектронного ключа, эмиттер которого подключен к общей шине,а коллектор - к второму выводу нагрузочного резистора и к подвижному контакту второго переключателя, а дополнительныйисточник света подключен между первой шиной питания и общей шиной.На чертеже представлена структурная схема оптоэлектронного модуля.Каждый разряд оптоэлектронного модуля содержит подключенный к первой шине 1 питания регенеративный оптрон, состоящий из источника 2 света, первого Фотоприемника 3, транзистора 4 усилителя, второго фотоприемника 5, третьего фотоприемника 35 б, объединенные выводы этих фотоприемников подключены к базе транзистора 4 каждого регенеративного оптрона, второй фотоприемник 5 оптически связан с источником 2 света преды дущего разряда, третий Фотоприемник б - с источником 2 света последующего разряда, причем в коллекторную цепь транзистора. 4 дополнительного регенеративного оптрона 7 включен источник 2 света, а база его транзистора 4 подключена через первый фотоприемник 3 к шине 1 питания; через второй Фотоприемник 5 - к третьей электрической входной шине 8, которая подключена к подвижному контакту 9 первого переключателя 10, имеющего первый неподвижный контакт 11 и второй неподвижный контакт 12; через третий Фотоприемник б база транзистора 4 дополнительного регенеративноФо оптрона 7 соединена с второй шиной 13 питания, источник 2 света дополнительного регенеративного оптрона 7 оптически связан с его третьим Фотоприемником б и с фотопри О емником 14 оптоэлектронного ключа 15, причем объединенные выводы его Фотоприемника 14 и резистора 1 б подключены к базе транзистора 17, а- вторые выводы соответственно - к 65 всех разрядов модуля, кроме последнего, в котором была записана единица информации, тгк как отсутствует световой поток на его третий фотоприемник б этого разряда с оптического выхода последующего за ним разряда, 5В режиме "Вычитание" первый переключатель 10 переводится в левое положение, при этом замыкаются контакты 9 и 12; а второй перекличатель 20 переводится в правое положение, 1 О при этом замыкаится контакты 19 и 21, на электрическую входную шину 8 подаются импульсы положительной нолярностиаа Если (1+1)-й разряд модуля находится в возбужденном состоянии, то при подаче электрических импульсов последовательно возбуждаются 1-й, (1-1)-й и т.д. разряды. После завершения записи информации происходит обнуление всех разрядов модуля, аналогично режиму "Сующрование", кроме последнего разряда, в котором была записана единицг информации.Таким образом, при записи информации в модуль он работает в единично-нормальном коде, а при завершении записи инФормации преобразуется в соответствующий единично-позиционный код.1 ЗОЕсли длительность входных импульсов с , а длительность паузы ьп то модуль функционирует в указанном режиме, если длительность паузы между импульсами меньше времени обнуления дополнительнсго регенеративного оптрона, т.д(т 8,где с - длительность паузы между имипульсами, С дн Ао - время обнуления дополнйтельного регенеративного оптрона. В известном модуле длительность паузы между импульсами должна быть максимальной, так как в противном случае из-за разброса времен обнуления регенеративных оптронов при записи единицы информации в 1-й разряд возможно не обнуление ( - 1)-го разряда и в оптоэлектронном модуле может оказаться несколько возбужденных регенеративных оптронов, 50Если предположить, что оптоэлектронный модуль состоит из и регенеративных оптронов, то время, идущеезп и"формации в еди"ичко пози 55 ционном коде в и регенеративных оптронов, составит-"и "ппф "обн.,а.о "по.к,ф "обн.тпах.60где и - длительность входных импульсов 4", о - время переключения оптоэлектройного клича; С 8 д - максимальное время обнулейия регенеративного оптрона.65 В известном модуле время, идущее на запись информации в п регенеративных оптронов, составит=(и+ "обн вах)1Считая, чтото выигрыш по быстродействию при загиси информации в и разрядов модуля по сравнению с известным составитьь раза. Если оптоэлектронныйЧ." р 57"имодуль, например состоит из десяти регенеративных оптронов, то выигрыш по быстродействию при записи информации в 10 разрядов модуля г:о сравнению с известным составит37.1 рз , раза.М 104 5 ТЕсли),тРоба Р 0,то оптоэлектРонный модуль функционирует в единично-позиционном коде, причем коммутация режимов "Суммирование" и "Вычитание" происходит аналогичным способом. В режиме "Суммирование" при подаче светового потока на второй фотоприемник 5 (1 Ф 1)-го разряда, если 1-й ргзряд находился в возбужденном состоянии, и очередного импульса положительной полярности на электрическую входную шину 8 в возбужденное состояние переходит (11)-й разряд и дополнительный регенеративный огтрон 7, причем в паузе между импульсами дополнительный регенеративный оптрон 7 обнуляется, так как сСдобн, , переключая оптоэлектронный ключ 15, с электрического выхода которого снимается "высокий" уровень отрицательного потенциала, и создаются условия для обнуления 1-го разряда.В режиме "Вычитание", если (1+1)-й разряд модуля находился в возбужденном состоянии, то при подаче очередного импульса возбуждается 1-й разряд и дополнительный регенеративный оптрон 7, причем в паузе между импульсгми дополнительный регенеративный оптрон 7 обнуляется, так кгкРа зфпЪобн р у переключая оптоэлектронный ключ 15; с электрического выхода которого снимается "высокий" уровень отрицательного потенциала, и создаются условия для обнуления (1+1)-го разряда.Если ,п в в О, то на электрическую входную шину 8 подается потенцигл положительной полярности, при этом коммутация режимов "Суммирование" и "Вычитание" производится гналогичным образом.В режиме "Суммирование" с электрического выхода оптоэлектронногоключа 15 снимается "низкий" уровень отрицательного потенциала. Если потенциал положительнсй полярности подается на электрическув входную ши-, ну 8 в течение времени и с, где и количество регенеративных оптронов, 5 а 7 - время срабатывания регенеративного сптрона, то в возбужденное состояние переходят п регенеративных оптронов. Конец .записи информации в модуль соответствует тому, 10 что дополнительный регенеративный оптрон 7 обнуляется, оптоэлектронный ключ 15 переключается и с его электрического выхода снимается "высокий". уровень отрицательного потен циала. Следовательно, создаются все усилия для обнуления всех регенеративных оптронсв модуля, кроме последнего, в котором была записана единица информации, Предположим, что 20 (1+1)-й разряд модуля находится в возбужденном состоянии. Тогда в режиме фВычитанне" последовательно возбуждаются 1-й, ( -1) -й разряды .и т.д. Конец записи информации в модуль соответствует тому, что все регенеративные оптроны модуля обнуляются, кроме последнего.Повышение быстродействия предлагаемого оптоэлектронного модуля связано с тем, что длительность паузы между входными имгульсеми может варьироваться в пределах 0(7(оу,ро, так как при записи единицы информации в 1-й разряд модуля не происходит обнуление (4 -1) -го разряда, а обнуление всех разрядов модуля, кроме последнего, в котором была записана единица информации, осуществляется при Фиксации информации и, следовательно, длительность пау зы между входными импульсами не следует выбирать максимальной.Оптоэлектронный модуль может применяться в устройствах автоматики 45 и вычислительной техники в качестве последовательных сумматоров, ревер.сивных счетчиков и сдвиговых регистров, а также преобразователей временного интервала в код. 50формула изобретения55Оптоэлектронный модуль, содержа- щит в кажпом разряде регенеративный оптрон, который вклвчен между первой шиной питания и общей шиной, и состоящий из источника свете, усилителя, первого Фотоприемника, который включен между входом усилителя и первой шиной питания и оптическисвязан с источником света, второгои третьего фотоприемников, общиевыводы которых подключены к входуусилителя, а другие выводы соответственно к первой и второй электрическим входным шинам, причем второйфотоприемник связан с источникомсвета предыдущего разряда, а,третий фотоприемник - с источйикомсвета последувщегс разряда, о т л ич а в щ и й с я тем, что, с цельк 1повышения быстродействия и снижения тре-",бований.к параметрам импульсов входного генератора, в него введены вторая шине питания, третья электрическая входная шина, дополнительныйисточник света, огтоэлектронный клич,первый и второй переключатели и дополнительный регенеративный оптрсн,в коллекторнув цегь транзистора усилителя которого вклвчен источниксвета, база транзистора усилителячерез первый Фотоприемник подключена к первой шине питания, через третий Фотоприемник - к второй шинепитания, через второй Фотоприемник,который связан с дополнительным источником света, - к третьей электрической входной шине, которая подключена к подвижному контакту первогопереключателя, первый неподвижныйконтакт которого соединен с первойэлектрической входной шиной и с первым неподвижным контактом второгопереключателя, а второй неподвижныйконтакт - с второй электрическойвходной шиной и с вторым неподвижным контактом второго переключателя,.источник света дополнительного регенеративного оптрона оптически связанс его третьим фотоприемником и сФотоприемником оптоэлектронного ключа, первые выводы нагрузочного резистора транзистора и фотоприемника псдклкчены к .второй шине питания, второй вывод Фотоприемника оптоэлектронного ключа подключен через резистор к.общей шине и непосредственнок базе транзистора оптоэлектронногоключа, эмиттер которого подклвчей"к общей шине, а коллектор - к второму выводу нагрузочного резистора и к.подвижному контакту второго переключателя, а дополнительный источниксвета подключен между первой шинойпитания и .общей шиной.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент Японии Р 49-39860,кл. Н 03 К 23/14, 1974.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2739229/18-21,кл. Н 03 К 23/12, 21,10.79,947973 аз 5 Ь 68/78 Тирах 959 ВНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 1 1 30 35 р Москва, Ж, Раушская наб