Оптоэлектронный модуль

СООЗ СОВЕТСКИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 011 А в 14 е 8 4 Н 03 К 23/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ.И. Танг ишв ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР В 170612, кл. Н 03 К 23/78, 1985.Авторское свидетельство СССРУ 11,19181, кл. Н 03 К 23/78, 1984. (54) ОПТОЭЛККТРСННЦЙ МОДУЛЬ (57) Изобретение относится к импульс ной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и вычислительной технике, Цель изобретения - повышение быстродействия и Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в различных устройствах автоматщ(и и вычислительной техники. ф Цель изобретения - повышение быстродействия н расширение Функциональных возможностей за счет возможности обрабатывать два временных интервала одновременно.На чертеже представлена Функциональная схема предлагаемого оптоэлектронного модуля.Оптоэлектронный модуль содержитпервую волоконно-оптическую линию 1связи с отводами 2, вторую волоконно-оптическую линию 3 связи с отводами 4, третью волоконно-оптическуюлинию 5 связи с отводами 6, четверрасширение Функциональных возможностей за счет обработки двух временных интервалов одновременно. Устройство содержит первую, вторую,третью, четвертую, пятую волоконнооптические линии связи с отводами,первый входной источник света, оптоэлектронный ключ, первую и вторуюэлектрические входные шины, шинупитания, общую шину, усилитель вкаждом разряде, источник света,шесть фотоприемников, ограничительные резисторы. Для достижения поставленной цели устройство содержитвторой и третий входные источникисвета, элемент ИЛИ, два оптическихвхода и новые Функциональные связи. тую волоконно-оптическую линию 7 связи и в каждом разряде 8,1, 8.28,2 Ы пятую волоконно-оптическую линию 9 связи, первый входной источник 10 света, оптоэлектронный ключ 11, первую 12 и вторую 13 входные электрические шины, шину 1 4 питания, общую шину 5 и в каждом разряде 8.1, 8.28.2 Ю усилитель 16, источник 17 света, шесть фотоприемников 18-23, причем первые выводы первого 18, второго 1 9, третьего 20 и четвертого 2 Фотоприемников подключены к входу усилителя 16, первый выход которого подключен к общей шине 15, а второй - к первому выводу источника 17 света, второй вывод которого подключен к шине 14 питания и к втором1466011 как в едичкчно-нормальных кодах, так 2 Б и Б едк 3 гно-гозкцлаком, а ва время фиксации она представляется толь -Бьводу первого Фотоприемника 18, который оптически свяэа- .". источникам 17 "вета своего разряда 8.1,.8,2, 8.2 Б, второй Фотаприемнкк 1 9 - с источником 17 света последующего разряда, а третлй фотопркемник 20 через пятую волоконно-опткческусо линко 9 связи в каждом разряде - с источником 17 св.:;.а предьду О цега разряда В Оп та влек раином кл 1 оче 11 вход усилителя 2 ч подключен к первым вьводам аг 1,аиичительнаго резистора 25 и ФотаприЕмнкка 26пер 13 ьпс ВыхОд усилитЛя 24 под ключен и второму вьводу Фотоприемника 26 и к общей шине 15, а Второй выход через даполнлтельньпл источник 27 света - к шике4 питания, второй Вывод ограничительного резисто О ра 25 также подк,пюч ен к шине 1 4 питания Первый вьпзод пятого Фотоприемника 22 подключен к Второму Бьваду в .етвертога Фотоприемника 21второй вьвод шестого Фо.гоприемника 23 подключен к общей шине., а перБьй вывод - к второму вьваду второго фотоприемника 19. Первый 13 ьвад первого Входного источника 10 света падключЕн е; общей шине 15, а второй ЯО вьвод - к первой электрической входной шине 2, модуль сапержиг также второк Бхаепок и":очккк .".8 света третий Входной и точнкк 29 света элемент ИЛИ 30 первьп аг,гиаский вход 31 и Второй оптический вход 32, Первык и Второй входы элемента ИЛИ 30 соответственно пад 1;хпочены к грвайБ тараи з 1 ектрегее к им Вход нь;и шлнем 12 к 13, а Выход - к Бто-,О рьг выводам третьего 20 и пятого 22 ротоприемникав сажда 1 о ра.ряда 8,18,2 8,21 а также к второму выводу второго входного источника 28 света, первый Вьвад которого подклю- ,.- чек к общей шине 15, второй Бьвод третьего входного источника 29 света - к второй электрической Бхо ной шике 13 а первьп вьвод - к общей шине 15 причем пятые Фотоприемники 22 каждьх двух соседних нечетного и четного разрядов 8.21-1 и 8,2 е через первуо Волоконно-Опкческуо ллнпо 1 связи и соатветствуюш 3 й ОтБОД 2 Ог;тически связсны с первым ВХОД"; 5 НЬИ ИСТОЧНЯГОМ 10 СВЕТа 1 ЕТВЕРТЬс Фа таприем 1 ики 21 каждых деух соседних нечеткого к четнсго разрядов 8,21-18.1. через Втору волоконно-аптическую лк 1 юСвязи к саатветстВуюший отвог, е; опткчсскк связаны с третьим Бхо;ны, кс;ачникам 29 света, шестыеФатопрке.нлкк 23 каждых двух соседнкх нече"нага к четного разрядов8.21-1, 8,2 . через третью волоконноопткческ чо 1 инло 5 связи и соответствующий отвод б оптически связаньс допалнтельным источником 27 света оптоэлектронного ключа 11, фотоприемник 2 б когарога оптически связан с Вторым Вгодным источником 28света, а третий Фатоприемнкк 20 первого разряда 8.,1 через четвертую волоконно-оптическую линию 7 связи Оп -тически связан с первым оптическим входом 31 к Бтарьпл оптическим входом 32,Устройство работает слдующим абразом.Инфарацио в предлагаемом модулеБ момент записи может представляться ко Б единична-гозицианнам коде.Для гатавностл модуля к записи информация на икну 1 падается наи яженеитсня,Устройство мажет работать в двух режимах а клено в режиме кзмерекя различных стрезков Бремени и режеме суесрозаявя входной информации, РежпСумьиравалля подраэделя- етСБ На ГЕжИЛ СуЬЭЛЫраванк ПОСЛЕДО- вательн .Тей импульсов, режим пагаллельнога суммк;сванка временных кнТ" РВаЛОБРЕЖГМ ПОСЛЕДОБсТЕЛЬНОГО сумровалкя временных интервалов .Для рабаты устраиства Б режиле кэмепения различных отрезков Брелени на первую 12 либО Вторую 3 БХОД- ньв элект .ическис шины бодается из меряемый Высокий уровень г:аложитель; ного поте.цкала с длительностьюРасстояния Еи ., ме;кгу отводамик с пе 313 ак 1 Р Б тарой 3 Балок окна отлческл линий равнь между собой К МОГУТ лЗМЕНЯтЬСЯ. -аССТСЯНИЕ 1 мех;цу отводами 6 тре гьей Волоконнооптической лкики 5 связи также может изменяться, При этом расстояния ат первогс0 к третьего 29 входных источников свста, а также от дополнительного источника 27 светя оптоэлектронного ключа 11 да первьгх отводов 2,к б соответствующих гер; к И 5 м кЗО гдевой 1, второй 3 и третьей 5 волоконно-оптических линий связи равны расстояниям между их отводами 2, 4 и 6. Расстояние до первого отвода 6 треть" В ей волоконно.-оптической линии 5 связи может быть и не равно расстоянию между ее отводами 6. Длины . и Ь четвертой 7 и пятой 9 волоконнооптических линий связи равны между 10 собой.Так как на одной из двух входных электрических шин 12, 13 присутствует высокий уровень положительного потенциала, который подается на один из входов элемента ИЛИ 30, то на его выходе также присутствует высокий уровень положительного потенциала с длительностью, равной С 5, который также поступает на вторые выводы третьего 20 и пятого 22 фотоприемников каждого разряда 8.1, 8.28.2 Ю, В момент поступления измеряе" мого отрезка времени на одну из25 входных шин 12, 13 на первый оптический вход 31 поступает оптический импульс с длительностью , соответствующей условиюллбОЗб. мсюкС С "с 1 С 51 где бОЗЕ, мю кс- максимальное времявозбуждения регенеративного оптрона;время прохождениясветом пятой волоконно-оптической линии 9 связи,За сч ет орг аниза ции положительмой обратной связи, реализованной на фотоприемнике 18, усилитель 16 не запирается и после окончания сигнала на его входе.Через времявозбудится второй разряд 8.2: ь 5 2 8 оэб сгде 7 - время, через которое возбудится второй разряд8.2 модуля,бы с - сРеДнее вРемЯ возбУжДениЯ1одного регенеративногооптрона,Таким образом, разряды 8,1,8,28,Н последовательно возбуждаются до тех пор, пока присутствует измеряемый интервал времени наодной из входных электрических шин12 и 13, который вычисляется по следующей формуле: измеряемый отрезок времени, соответствующийК возбужденным разрядам (К с 21 Я);количество разрядов,возбудившихся за времяИЪмгдел 157 со ь 51скорость распространения света, которая является величиной постоянной;длина пятой волоконнооптической линии. 9 связи.По окончании времени б на третьем фотоприемнике 20 первого разряда 8.1 с первого оптического входа 31 через четвертую волоконно-оптическую линию 7 связи появляется оптический сигнал, и с выхода элемента ИЛИ 30 на вход усилителя 1 6 первогоразряда 8.1 поступает высокий уровень положительного потенциала. Усилитель 1 6 отпирается и на первом фотоприемнике 1 8 от светоизлучателя 17 появляется оптический сигнал. Во время присутствия измеряемого временного интервала второй входной источник 28 света излучает свет на фотоприемник 26 оптоэлектронного ключа 11 . Следовательно, ток в оптоэлектронном ключе 11 протекает от шины 14 питания через резистор 25 и фотоприемник 26, напряжения,на входе усилителя 24 понижается, что запирает его. Источник 27 света оптоэлектронного ключа 11 не излучает свят . Надежное зап иран ие усилителя 24 оптоэлектронного ключа 11 и любого разряда 8.1, 8.28.2 М модуля осуществляется за счет того, что усилитель представляет собой транзистор и - р - п-типа, в цепь эмиттера которого введено положительное смещение, необходимое для обнуления оптоэлектронного ключа 11 и регенеративных оптронов разрядов 8.1, 8,28.2 И в случае, если на вторых 1 9 и шестых,) (3) (2: Т г Обнуление 3 сех ВОзбу)(э,енньтх раз СЗГОВ (г . э кроме стареР 1" с всзбужОен .)-,Го РТЯОЯг;Я ), в+1 НЯЧ ГТЯЕТ ОСУЩЕСт .;:Элт -, С.7 С ТгСЫЕЬТТЯ ОКОБЧ ЯН Ия ВЫСОКОГО УР)13 ЯЯ ПСЛОжИТЕТЬНСГО П 0 ГЕнтИЯЛЯ 1 а ОДТ(о,й З ВкогНЬХ ЭЛ(КТ: ТбЕСКИХ 11;,Рг(РЯтЯРТ Изг УЧЕНИЕ СЗЕ а) тЭа"ТОб,ГС О"3 ЛС ННОЕ 71 ЭО (С.;.Ц(гНТЕг СВЕТЯ ТЭТТП 1 Ы 1.СВЕТОВОДЯ" "ЕВЕСТЯ РЯЗ ТЫ ИЯЭ И ИМОСТ 1 СтТСТЯТТС 3 ТЕННСГО ЗЯКС"Э .1 ",ЕН Я.Б 1)оэбТЖ)Е 11 О СССТСя . Тг: )(ЯЕТС.Я ТОЭТЬКС ПОСЛДНИЙ ВОЗ"ТЭТ,и-Т РЯЗРЯД 8,. "ЯК КЯК НЯВг(трои фотот 1)ИРМНИТ(Е 3 9 ОТ ИС" ТГОЧ.г (Г СВЕТ ТТОСЭТЕТТ)аЕ. (Э раз Ла), с 3 ЭЯДТ: ОСЭ;31)ЭСя " 5Рг Ст, 1 От( "; Е,",В,г;:Т)Яг , С Г. С ИТ С Я б,", К, ,З ;1, Ч ,тТЕ 3 З ВЕ.(Тт 1 Ыр 5 э(Е 1,я За . ран Ьт)0 б "жг е:,)Г э рт) -,тгтт а,(т)зг(етЯР гг, - ",-,тт) -. ЭТ, т( -г -Рт)Е ЕЪНЯЯ Ч"гс "Ъ тЗ:"ТЕЭРНИ.Ог - 5 ьч чаетя Вт)е тане в эзбуждз")О:;г.ХСТТТт В ЕД 3(ЧТ-ТС 13 ТМа,ГЬНОМ 3(.)ТТЕИК " ТИЯ РЕЗУЛЬ ТЯ Га - В ЕЭ 1 НИЧНС ТСЗИДИСНЕТОМ КОДЕДля работь ЬТОД"гтпя В эе)кэ)е т ээ11 ГЭО." ЯВ ИЕ ".)уТЬ Ов Н 3. СДН Г ИЗг:.(б ,т,. максимальное время Всзбу)кРния регенера,ив,.го оптрона, - время прохождения светом пятой волокон нс-оптической линии связи. пот 5 чей первого импульса на одну из вх )дн гх электрических Бин 12, 3 На Вт-грей ОГтиЧЕСКИй ВХОД 32 ПО:.(Яется световой 1(мпулъс с длительОстьтг " с ос гвтт твуэщей усло- ) И)О-а р. тьем тс о риемнке 20 пер- ВСС Ра; )ЯгЯ С.ПСЯВЛЯЕ"СЯ ОПтИЧЕС Кий С Гс: аг( . " ЫС окГ УОН ЕНЬ П СЛСЖИ . епь 1;ог с и о; е я ( наля с и е рь ог о выводарс) ьегэ фстсэ.,етн:ка 2 поступает на яход гс(тея , б, ко. орый отпи-СЯЕТСЯ И СЕТ Е .ЕРатИВНЫй СитРОН ПЕР;.,;.,: 0 г:. - ,; я;:.Я О, ЗОЗОТ-,КДЯЕТСТЭ. ДС ;г .(хода )тбого эпульса на третий.Яэра 3Также ТТССТТГТЯЕТ СЭк- Рг г,-Т" 3ОЕТТ. - т.;",1 ПУТТЪ СЯ ВОЗ, -, р: н(;. ТЭЯб(ЭТЫ., ЭО 1.:(ОторЬИ мм ироь я -: ие ос гществл лет с Я быстрее,е м О б н )е нт3 Раж МЕ аЭЯГТЛЕЛЬТТОГЭ СУММИРО.:С Я, тЕЛЬНОС ТЕй РЕМЕНТЬТХ ИНТЕРО 20 25 40 временные интервалы 1: и С , передние фронты которых совпадают. Дляправильного вычисления результатасложения время ,и С прохождениясвета между двумя отводами 2 и 4первой 1 и второй 3 волоконно-оптических линий связи выбирают по следующему условию: л л л"ь = 1 ьоь.срС момента появления суммируемых временных интервалов на шинах 12 и 3 через время=воэбужда 1 лется первый 8.1 и второй 8.2 разряды из-эа того, что на четвертых 21 и пятых 22 фотоприемниках соответственно от третьего 29 и первого 1 0 входных источников света через вторую 3 и первую 1 волоконно-оптические линии связи и их отводы 4 и 2 поступает оптический сигнал. Сопротивление на этих фотоприемниках 21 и 22 уменьшается, что создает условия для отпирания усилителя и возбуждения регенеративного оптрона.Таким образом, попарно возбуждаются разряды 8.1, 8,28,2 И в течение времени, равного длительности меньшего отрезка времени (например, й) После этого возбуждения разрядов происходит по пятым волоконно-оптическим линиям 9 связи и третьим фотоприемникам 20 последующих разрядов, но уже не попарно, т,е, через время, равное , возбуждается один последующий разряд, после него через время 1- следующий разряд и т.д. до момента окончания большего временного интервала (например, т), По окончании большего временного интервала дополнительный источник 27 света оптоэлектронного ключа 11 излучает свет, следовательно, происходит гашение всех возбужденных разрядов, кроме старшего возбужденного разряда.Рассмотрим пример сложения двух отрезков времени с длительностями4В течение времени 1 попарно воз" буждается восемь первых разрядов 8.1, 8.2, 8.8, а течение времени.- 3, последовательно по одному возбуждаются еще три последующих разряда 8.98,11 . После этого разряды 8.1 8.1 0 обнуляются, остается возбужденным только разряд 8,11 . Результат соответствует 11,. С уменьшением Ь, Ьи Ь точность суммирования повышается,В данном режиме модуль суммирует в единично-нормальном коде, а фиксирует результат в единично-позиционном.В режиме последовательного суммирования временных интервалов суммируемые временные интервалы последовательно подаются на одну из входных шин 12, 13. С поступлением первого отрезка времени на первый оптический вход 3 подается оптический короткий импульс с длительностью СЗапись первого отрезка времени с длительностью г. происходит аналогично работе модуля в режиме "Измерение".С приходом второго отрезка времени с длительностью 1 процесс повторяется, но уже разряды возбуждаются от возбужденного разряда, кодировав-, Ьего в единично-позиционном коде длительность С первого временного интервала. Это достигается путем присутствия высокого уровня положительного потенциала на выходе элемента ИЛИ 30 и присутстьня оптического сиги.в .ла на третьем фотоприемнике 20 последующего разряда от светоизлучателя 17 предыдущего возбужденного разряда, Возбуждение последовательно происходит до тех пор, пока присутствует высокий уровень положительного потенциала на выходе элемента ИЛИ 30. По окончании второго отрезка времени в возбужденном состоянии находится разряд, кодирующий сумму этих интервалов С+ й. При даль нейшем поступлении временных интервалов суммирование происходит аналогичным образом.Таким образом, оптоэлектронный модуль может работать в четырех режимах: Измерение, 1 Суммирование последовательностей импульсов", Параллельное суммирование длительностей временных интервалов" и "Последовательное суммирование временных интервалов". Во всех режимах, кроме СуммиФрование последовательностей импульсов", процесс преобразования происходит в единично-нормальном коде, а фиксация - в единично-позиционном. В режиме "Суммирование последователь - ностей импульсов" и суммирование, ификсация происходят в единично-позиционном коде.Формула и з о б р е т е н и яОптоэлектронный модупь содержащий первую, вторую третью, четвертую и в каждом разряде пятую волоконно-оптические линии связи с отводами, первый входной источник света, оптоэлектронный ключ, первую и вторую электрические входные шины, шину питания, общую шину и в каждом разряде усилитель, источник света шесть фотоприемников, первые выводы первого, второго, третьего и четвертого фотоприемников подключены к входу усилителя, первый выход котс- рого подключен к общей свине, а второй - к пеовому выводу ис "Очника света, второй вывод которого подключен к шине питания и к второму выводу первого фотоприемника, который оптически связан с источником светасвоего разряда, второй фотоприемник - с источником света последующего разряда, а третий фотоприемнкс через пятую волоконно-оптическую линию связи в каждом разряде - с источником света предыдушего разрядар в оптоэлектронном ключе вход усилите.пя подключен к первым выводам ограничительного резистора и фотоприемника, первый выход усилителя подключен к второму выводу фотоприе ника и к общей шине, а второй выход через дополнительный источник света шине питания, второй вывод ограничительного резистора также подключен к шине питания, первьгй вьгзод пято. го фотоприемника подключег к второму выводу четвертого фотоприемника, второй вывод шестого фотоприемника подключен к общей шине, а гервый вывод - к второму выводу второго фотоприемника, первый вывод первого входього источника света подключен к общей ШИНЕ, а ВтОРОй ВЫВОД - К ПЕРВОЙ ЭЛЕ- ктрической входной шине, о т л иа ю ш и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия и расширения функциональньгс возможностей в него введены второй и третий вход".ые источники света элемент ИЛИ и два оптических входа, первый и второй входы элемента ИЛИ соответ - ственно подключены к первой и второй злек.рическим входным шинам, а выход - к вторым выводам третьего и пятого фотоприемников каждого разряда, а также к второму выводу второго входного источника света, первый вывод которого подключен к общей шине, второй вывод третьего входного; сточника света подключен к второй электрической входной шине, а первый вывод - к общей шине, в каждых двух соседних нечетных и четных разрядах пятье фотоприемникиргчерез первую волоконно-оптическую линию связи и соответствующий ее отвод оптически связаны с первымвходным источником света, четвертыефотоприемники через вторую волоконНО ОПТИЧЕКУЮ ЛИНЮО СВЯЗИ И СООТВЕТствующий "е отвод оптически связаныс третьего входным источником света,шестые фотоприемники через третьюволоконно-оптическую линию связи исоответс.твующий ее отвод оптически связаны с дополнительным источником свата сптоэлектронного ключа, фотоприемник которого оптически связан с вторым входным источником света, а третий фотоприемник первого разряда Оптиче ки связан с вторым ог.тическим входом и через четвертуюволоконно-оптическую линию связи оптически связан с первым оптическим45 входом модуля,466011 Составительктор М. Петрова Текред рректор В. Гирня ДП и ГКН твенно- и:;.патедьский комбинат "Патент Ужгор Гагарин