Оптоэлектронный модуль для обработки цифровых и аналоговых сигналов

(50 4 Н 03 К 2378 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СВИДЕТЕЛЬСТВ ТОРСК 224-218486. Бюл.кий поли(21) 37303 (22) 21,04 (46) 15,05 (71) Винни 18нический 06.83.ОБ- Гя с вх одом 46 у ного пита оприемниисточники транзисторправления ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ститут(56) Авторское свидетельство СССР Кф 957437, кл. Н 03 К 23/12, 06.02.81.Авторское свидетельство СССР У 1119181, кл, Н 03 К 23 /12, 03, (54) ОПТОЗЛЕКТРОННЫИ МОДУЛЬ ДЛЯ РАБОТКИ ЦИФРОВЫХ И АНАЛОГОВЫХ СИ НАЛОВ.(57) Изобретение относится к вычислительной технике. Может быть использовано в устройствах автоматики, системах автоматического управления, цифровых и аналоговых ЭВМ. Цепь изобретения - расширение функциональных возможностей достигается путем обработки цифровых и аналоговых сигналов как в единично-нормальном, так и в единично-позиционном кодах одновре-.менно. Оптоэлектронный модуль содержит счетный триггер 1 с входами 2 и 3, выходами 4 и 5, переключатель 6 с нейтральным положением с переключающим,размыкающим и замыкающим контактами(11 РЗК) 8, 9 и 10 группы 11, ПРЗК 12,13 и 14 группы .15. переключатель 16с ПРЗК 17-19 группы 20, ПРЗК .21-23группы 24, разряды 25-28, содержащиекаждый регенеративный оптрон, в котором имеется источник 29 света,транзистор 30, фотоприемники 3 1-33,резисторы 34 и 35. Устройство имеетшины питания 36, общую 3, аналогового сигнала 38, дополнительные 3941 питания, ключ 42 пита 43, выходами 44 и 45 и в равления, шину 47 импуль ния, в каждом разряде - ки 48-50, дополнительные 51 - 53 света, резистор 54 55 и шины входную 56 и у 57. 1 ил.10 15 20 25 30 35 4 Ь 45 50 55 Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к импульсной и измерительной, и может быть использовано в различных устройствах автоматики, в системах автоматического управления в том числе в цифровых и аналоговых вычислительных машинах.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей благодаря обеспечению обработки цифровых и аналоговых сигналов как в единично- нормальном, так и в единично-позиционном кодах одновременно.На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого оптоэлектронного модуля.Оптоэлектронный модуль для обра" ботки цифровых и аналоговых сигналов содержит счетный триггер 1 со счетным 2 и сброса 3 входами, прямым 4 и инверсным 5 выходами, первый переключатель 6 с нейтральным положением, переключающим 8, размыкающим 9 и замыкающим 40 контактами первой группы 11 и переключающим 12, размыкающим 13 и замыкающим 14 контактами, второй группы 15, второй переключатель 16 с переключающим 17, размыкающим 18 и замыкающим 19 контактами первой группы 20 и переключающим 21, размыкащим 22 и замыкающим 23 контактами второй группы 24, разряды 25-28, содержащие каждый регенеративный оптрон, в котором имеется источник 29 света, транзистор 30, первый 31, второй 32 и третий 33 фотоприемники, первый 34 и второй 35 резисторы. Кроме того, в состав оптоэлектронного модуля входят шина 36 питания, общая шина 37, шина 38 аналогового сигнала, первая 39, вторая 40 и третья 41 дополнительные шины питания, ключ 42 питания с входом 43, первым 44 и вторым 45 выходами и входом 46 управления, шина 47 импульсного питания и в каждом разряде первый 48, второй 49 и третий 50 дополнительные фотоприемники, первый 51, второй 52 и третий 53 дополнительные источники света, дополнительные резистор 54 и транзистор 55, входная шина 56 и шина 57 управления.В соответствии с чертежом оптоэлектронный модуль для обработки цифровых и аналоговых сигналов, содержащий счетный триггер 1 два переключателя 6 и 16 с нейтральным положением и в каждом разряде 25-28 регенеративный оптрон, в котором источник 29 света включен между шийой 36 питания и коллектором транзистора 30, эмиттер которого подключен к общей шине 37, база - к первым выводам первого 31, второго 32 и третьего 33 фотоприемников, первого 34 и второго 35 резисторов, второй вывод первого Фотоприемника 31 подключен к шине 36 питания, источник 29света оптически связан с первым Фотоприемником 31, второй вывод первого. резистора 34 подключен к шине 38 аналогового сигнала, второй вывод второго резистора 35 подключен к общей шине 37, источник 29 света каждого разряда оптически связан с вто;рым Фотоприемником 32 последующего разряда и с третьим фотоприемником 33 предыдущего разряда, прямой выход4 счетного триггера 1 подключен к переключающему контакту 8 первой группы 11 первого переключателя 6, инверсный выход 5 - к переключающему контакту 12 второй группы 15 первого переключателя 6, размыкающий контакт 13 первой группы 11 первого переключателя 6 подключен к второму выводу второго фотоприемника 32 каждого нечетного разряда 25 и 27 и замыкающему контакту 23 первой группы20 второго переключателя 16, размыкающий контакт 13 второй группы 15 первого переключателя 6 подключен к второму выводу второго фотоприемника 32 каждого четного разряда 26 и 28 и замыкающему контакту 23 второй группы 24 второго переключателя 16, второй выцод третьего Фотоприемника 33 каждого нечетного разряда 25 и 27 подключен к замыкающему контакту 10 первой группы 11 первого переключателя 6 и размыкающему контакту 18 первой группы 20 второго переключателя 16, второй вывод третьего Фотоприемника 33 каждого четного разряда 26 и 28 подключен к замыкающему контакту 14 второй группы 15 первого перевключателя 6 и размыкающему контакту 22 второй группы 24 второго переключателя 16 введены управляемый ключ 42 питания с входом 43, первым 44 и вторым 45 выводами управления, первая 39, вторая 40 и третья 41 дополнительные шины питания, шина 47 импульсного питания и в каждый разряд первый 48, второй 49 и третий 50 дополнительные фотоприемники, первый 51, второй 52.и третий 53 дополнительные источники света, дополнительные транзистор 55 и резистор 54, Первый дополнительный источник светавключен между коллектором транзистора30 и первой дополнительной шиной 39питания, первый вывод второго дополнительного источника 52 сВета подключен к общей шине 37, второй вывод -к первому выводу первого дополнительного Фотоприемника 48, второй выводкоторого подключен к шине 47 импульс Оного питания, эмиттер дополнительноготранзистора 55 подключен к общей шине37, коллектор через третий дополнительный источник 53 света к второйдополнительной шине 40 питания, база - к первым выводам дополнительногорезйстора 54, второго 49 и третьего50 дополнительных фотоприемников,второй вывод дополнительного.резистора 54 подключен к общей шине 37, вторые выводы второго 49 и третьего 50дополнительных фотоприемников подключены к коллектору транзистора 30последующего разряда, второй дополнительный фотоприемник 49 оптически 25связан с источником 29 света своегоразряда, третий дополнительный фотоприемник 50 оптически связан с первымдополнительным источником 51 светасвоего разряда, который оптически30связан с первым дополнительным фотоприемником 48 своего разряда, шина36 питания подключена к первому выходу 44 ключа 42 питания, первая дополнительная шина 39 питания - к второмувыходу 45 ключа 42 питания, втораядополнительная шина питания - к входу43 ключа 42 питания, третья дополнительная шина 41 питания - к переключающим контактам 17 и 21 первой 20и второй 24 групп второго переключа 40теля 16, счетный вход 2 счетноготриггера 1 подключен к входной шине56, вход 46 управления управляемогоключа 42 питания подключен к шине 57управления,45Оптоэлектронный модуль для обработки цифровых и аналоговых сигналовработает следующим образом.Оптоэлектронный модуль для обработки цифровых и аналоговых сигналов50может работать в цифровом и аналоговом режимах. Для готовности модуля к записи информации на шины 40 и 41 подают:55 напряжение питания, при этом счетныйтриггер 1 за счет подачи на его вход 3 сброса потенциала, соответствующего уровню единицы, устанавливается в.нулевое состояние,Для работы оптоэлектронного модуля в цифровом режиме на вход 46 управления ключа 42 питания подаютсигнал, который соединяет вход 43 ккоторому подключена шина 47 питания,с выходом 44 ключа 42.Оптоэлектронный модуль может обрабатывать цифровые сигналы в единично-нормальном и в единично-позиционном кодах.Оптоэлектронный модуль, обрабатывающий цифровые сигналы в единичнопозиционном коде, работает следующимобразом.В режиме "Суммирование" первый 6и второй 16 переключатели устанавливают так, что контакты 8 и 9 и 12и 13 первого переключателя 6 и контакты 17 и 18 и 21 и 22 второго переключателя 16 замкнуты. Внешняя индикация берется с источника 29 светакаждого разряда. На шину 56 подаютимпульсы положительной полярности.При подаче светового потока на фотоприемник 32 разряда 25 и импульсаположительной полярности на счетныйвход 2 триггера 1 в возбужденное состояние переходит разряд 6. Срабатывает положительная обратная связь,реализованная на фотоприемнике 31,и транзистор 30 данного разряда поддерживается в режиме насыщения Приподаче следующего импульса на прямомвыходе 4 триггера 1 появляется низкийуровень, соответствующий логическомунулю, а на инверсном выходе 5 - высокий уровень, соответствующих уровню логической единицы. Это дает возможность срабатывать разряду 26 иобнуляться разряду 25 за счет того,что от источника 29 света разряда 26подается оптический сигнал на третийФотоприемнцк 33, на втором выводекоторого присутствует отрицательноенапряжение, которое подается со второй шины 4 1 питания, С приходом следующего импульса на шину 36 возбужда-ется разряд 27 и обнуляется-й.С дальнейшим поступлением импульсовна шину 35 сумлшрование происходитаналогичным образом,В режиме "Вычитание" первый 6 ивторой 16 переключатели устанавливаюттак, что контакты 8 и 10 и 12 и 14первого переключателя 6 и контакты19 и 17 и 21 и 23 второго переключа"тели 16 замкнуты.1231 50 5Если разряд 27 оптоэлектронного модуля находится в возбужденном состоянии, то при подаче очередного импульса возбуждается разряд 26 и обнуляется разряд 27. Разряд 26 возбужда 5 ется за счет того, что с источника 29 света разряда 27 поступает оптический сигнал на третий фотоприем. ник 33 разряда 26, на втором выводе которого присутствует в данный момент 0 логическая единица, а разряд 27 обнуляется за счет того, что ца его втором Фотоприемнике 32 присутствует оп" тический сигнал от источника 29 света разряда 26, а также за счет присутствия ца Фотоприемнике 32 разряда 27 отрицательного напряжения. С приходом следующего импульса ца шину 36 возбуждается разряд 25 ц обнуляется разряд 26. С приходом очередных импульсов вычитание происходит аналогичным образом.Оптоэлектронный модуль, обрабатывающпй ццФровые сигналы в едцничноцормальцом коде, работает следующим образом.В режиме "Суммирование" первый переключатель 6 устанавливают так, что контакты 8 и 11 и 12 и 14 первого переключателя 6 замкнуты, а переключатель 16 ставят в нейтральное положение. Внешняя индикация берется с источника 29 света каждого разряда. Счетный триггер 1 устанавливается в нулевое состояние. На шину 56 пода 35ют импульсы положительной полярности. Прц подаче светового потока ца второй Фотоприемцик 32 разряда 25 оц переходит в возбужденное состояние. Ирц подаче следующего импульсаца прямом выходе 4 триггера 1 появ - ляется низкий уровень, соответствующий логическому нулю, а ца инверсном выходе 5 - высокий уровень, соответ-.ствующий уровню логической единицы,Это приводит к срабатыванию разряда26 и при приходе следующего импуль- .са ца выходе 4 счетного триггера 1появляется высокий уровень, а навыходе 5 - низкий, т.е. срабатываетразряд 27 ц т,д, Обнуления разрядов25 ц 26 ц т.п. це происходит, так какца вторых выводах третьих Фотоприемников 33 всех разрядов отрицательныйэлектрический потенциал отсутствует,В режиме "Вычитание" контакты 8 и10 и 12 и 14 замкнуты, а второй переключатель 16 ставят в нейтральное . положение. Предположим, что в возбуж 605бденном состоянии находится разряд 27 и все предыдущие разряды. Тогда при подаче первого импульса счетный триггер 1 переводится в "нулевое" состояние, т.е. на его прямом выходе 4 появляется высокий уровень потенциала, соответствующий уровнюлогической единицы.В данном такте обнуляется разряд 27, так как на прямом выходе 4 триггера 1 имеется низкий уровень потенциала, соответствующий уровню логического нуля, что достаточно для запирания транзистора 30 данного разряда.При подаче каждого последующего импульса происходит обнуление каждого предыдущего, разряда.Если внешнюю индикацию брать и с источника 29 света и с третьего дополнительного источника 53 света каждого разряда, то можно одновременно осуществлять обработку циФровых сигналов в единично-нормальном и единично-позиционном кодах.Например, если в возбужденном состоянии находится разряд 27 и все предыдущие разряды, то в возбужденном состоянии будет открыт транзистор 55 этого разряда, так как на Фотоприемнике 49 данного разряда присутствует оптический сигнал от источника 29 света своего разряда и ца втором выводе этого же Фотоприемника 49 присутствует "высокий" уровень положительного потенциала, снимаемый с коллектора транзистора 30 последующего разряда 28. Транзисторы 55 всех остальных предыдущих разрядов закрыты, так как ца вторых выводах Фотоприемников 49 данных разрядов присутствует "низкий" уровень положительного потенциала. Если подать импульс на счетный вход 2 триггера 1, то в возбужденном состоянии будет находиться (для режима "Суммирование"разряд 28 и все предыдущие . разряды и будет открыт только транзистор 55 разряда 28.Если после этого подать еще один импульс, но уже в режиме "Вычитание", то в возбужденном состоянии будет находиться разряд 27 и все предыдущие разряды и будет открыт транзистор 55 только разряда 27.Таким образом обеспеиивают возможность одновременной индикацйи результатов обработки в двух кодах - единично- нормальном и единично-позиционном.Оптоэлектронный модуль в режиме обработки аналоговой информации работает следующим образом.Для работы оптоэлектронного модуля в данномрежиме необходимо переключа 5 тели 6 и 16 поставить в нейтральное положение. Все разряды оптоэлектронного модуля с помощью делителей напряжения, состоящих из двух резисторов 34 и 35, настраиваются на определенное 10 пороговое напряжение О возбуждения разрядов в возрастающем порядке в сторону старших разрядов. На вход 46 управления ключа 42 питания подают такой сигнал, который электрически соеди няет вход 43 с выходом 45, На шину 47 постоянно подают прямоугольные импульсы, частота следования которых больше 50 Гц. Это необходимо для того, чтобы человеческий глаз не замечал мерцаний. Внешняя индикация осуществляется источником 52 света каждого разряда.При подаче на шину 38 аналогового сигнала ОВ=О в возбужденное состояние переходят те разряды, у которых 25так как с источника 51 света подается оптический сигнал на фотоприемник 48, который срабатывает и создает условия З 0 для"включения источника 52 света, но это возможно лищь в тот момент, когда на шине 47 присутствует импульс положительной полярности. Фотоприемник 48 и источник 52 света должны быть согласованы по рабочему току, Так, в качестве фотоприемника 48, можно использовать фототиристор, а в качестве источника 52 света - светодиод. Источник 52 света предназначен 40 для визуального отображения аналогового сигнала, присутствующего на ши не 38. Таким образом, информациябудет представлена в единично-нормальном коде. 45При увеличении аналогового сигнала на величину О (т, е. О = О О, ) возбуждаются те разряды, у которйхО сО =О+О,пое ВИ50При уменьшении аналогового сигнала на величину О (т,е. О= О-О ) возбужденными остаются те разряды. у которых55О (О =О-О1Таким образом, можно обрабатывать любые, изменяющиеся во времени, аналоговые сигналы в единично-нормальном коде.При обработке аналоговых сигналовв единично-позиционном коде используется индикация с источников 53 света разрядов.Если на шине 38 присутствует аналоговый сигнал О= О , то в возбужденном состоянии находится-и разряд (например,. разряд 26) и все предыдущие разряды 25 . С источников51 света подаются оптические сигналына фотоприемники 50При этом в открытом состоянии находится транзистор 55 только разряда 26, так как навторой вывод фотоприемника 50 данногоразряда с коллектора транзистора 30разряда 27 подается "высокий" положительный потенциал и излучает источник 53 света разряда 26.Если на шине 38 аналоговый сигнализменяется от О = О. дс Оь= О + 1,т.е. на величину приращения порогасрабатывания, то в возбужденном состоянии находятся транзистор разряда27, а транзистор 55 разряда 26 закрыт, так как на втором выводе фотоприемника 50 данного разряда присутствует логический нуль,Если на шине 38 аналоговый сигнализменяет до величины О = О.,-1 , тов открытом состоянии находится транзистор только разряда 25,Если на шину 47 подают импульсы, а внешнюю индикацию берут .у источников 52 и 53 света, то получают инфор-, мацию в единично-нормальном и единично-позиционном кодах одновременно.ф ор мулаизобретенияОптоэлектронный модуль для обработки цифровых и аналоговых сигналов, содержащий счетный триггер, два переключателя с нейтральным положением и в каждом разряде регенеративный оптрон, в котором источник света включен между шиной питания и коллектором транзистора, эмиттер которого подключен к общей шине, база - к первым выводам первого, второго, третьего фотоприемников, первого и второго резисторов, второй вывод первого фотоприемника подключен к шине питания, источник света оптически связан с.первым фотоприемником, второй вывод первого резистора подключен к шине аналогового сигнала, второй вывод1231605 10 Составитель Г. Пешков Техред И,Попович Корректор Л. Пилипенко Редактор А. РевинЗаказ 2660/57 Тираж 816 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4,второго резистора - к общей шине, источник света каждого разряда оптически связан с вторым фотоприемником последующего разряда и с третьим фотоприемником предыдущего разряда, прямой выход счетного триггера подслючен к переключающему контакту первой группы первого переключателя, инверсный выход - к переключающему контакту второй группы первого переключателя, размьнсающий контакт первой группы первого переключателя подключен к второму выводу второго фотоприемника каждого нечетного разряда и к замыкающему контакту первой группы второго переключателя, размыкающий контакт второй группы первого переключателя подключен к второму выводу второго фотоприемника каждого четного разряда и к замыкающему контакту второй группы второго переключателя, второй вывод третьего фотоприемника каждого нечетного разряда подключен к замыкающему контакту первой группы первого переключателя и размыкающему контакту первой группы второго переключателя, второй вывод третьего фотоприемника каждого четного разряда подключен к замыкающему контакту второй группы первого переключателя и к размыкающему контакту второй группы второго переключателя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него введены управляемый35 ключ, питания с двумя выходами, первая, вторая и третья дополнительные шины питания, шина импульсного питания и в каждый разряд первый, второй и третий дополнительные фотопри О емники, первый, второй и третий до - полнительные источники света, дополнительные транзистор и резистор, первый дополнительный источник светавключен между коллектором транзистора и первой дополнительной шиной питания, первый вывод второго дополнительного источника света подключен кобщей шине, второй вывод - к первомувыводу первого дополнительного фотоприемника, второй вывод которого подключен кшине импульсного питания,эмиттер дополнительного транзистораподключен к общей шине, коллекторчерез третий дополнительный источниксвета - к второй дополнительной шинепитания, база - к первым выводам дополнительного резистора, второго итретьего дополнительных фотоприемников, второй вывод дополнительногорезистора подключен к общей шине,вторые выводы второго и третьегофотоприемников подключены к коллектору транзистора последующего разряда,второй дополнительный фотоприемникоптически. связан с источником светасвоего разряда, третий дополнительный фотоприемник оптически связан спервым дополнительным источником. све -та своего разряда, который оптическисвязан с первым дополнительным фотоприемником своего разряда, шина питанияподключена к первому выходу управляемого ключа питания, первая дополнительнаяшина питания - к второму выходу ключаТГйтания, вторая дополнительная шинапитания - к входу ключа питания,третья дополнительная шина питанияк переключающим контактам первой ивторой групп второго переключателя,счетный вход счетного триггера подключен к входной шине устройства,вход управления управляемого ключапитания - к шине управления.