SU1174990A1

SU1174990A1 - Optronic shifting register

Info

Publication number: SU1174990A1
Application number: SU843721419A
Authority: SU
Inventors: Иван Васильевич Кузьмин; Владимир Прокофьевич Кожемяко; Владимир Григорьевич Красиленко; Тамара Григорьевна Демянчук
Original assignee: Винницкий политехнический институт
Priority date: 1984-03-30
Filing date: 1984-03-30
Publication date: 1985-08-23

Abstract

ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ СДВИГАЮЩИЙ РЕГИСТР, содержащий посто нный источник света, тактовый светодиод, анод которого вл етс тактовым входом регистра , а катод подключен к шине нулевого потенциала, оптический формирователь в виде непрозрачной маски с разр дными окнами , вл ющимис оптическими выходами регистра, и разр дные чейки, кажда из которых содержит первый и второй фотоприемники , первый и второй жидкокристаллические оптические затворы и л мбдадиод , первые выводы которых вл ютс входом-выходом разр дной чейки, вторые выводы первого фотоприемника и первого и второго жидкокристаллических оптических затворов соединены с шиной питани , а вторые выводы второго фотоприемника и л мбда-диода соединены с шиной нулевого потенциала , посто нный источник света через первый жидкокристаллический оптический затвор каждой разр дной чейки оптически св зан с соответствующими разр дными окнами непрозрачной маски, тактовый светодиод через второй жидкокристаллический оптический затвор каждой разр дной чейки оптически св зан с первым фотоприемником последующей разр дной чейки, первый фотоприемник первой разр дной чейки вл етс оптическим входом регистра, отличающийс тем, что, с целью повышени надежс SS ности регистра, в каждую его разр дную чейку введен третий жидкокристаллический ел оптический затвор, включенный параллельно л мбда-диоду, причем тактовый светодиод с через третий жидкокристаллический оптический затвор каждой разр дной чейки оптически св зан с вторым фотоприемником последующей разр дной чейки, второй фотоприемник первой разр дной чейки вл етс дополнительным оптическим входом регистра. 4 ;о соOPTOELECTRONIC SHIFT REGISTER, containing a fixed light source, a clock LED, the anode of which is a clock input of the register, and a cathode connected to a zero potential bus, an optical driver in the form of an opaque mask with bit windows of the register, and discharge cells , each of which contains the first and second photodetectors, the first and second liquid crystal optical gates and lambda diode, the first terminals of which are the input-output of the discharge cell, the second terminals The first photoreceiver and the first and second liquid crystal optical gates are connected to the power bus, and the second terminals of the second photodetector and lambda diode are connected to the zero potential bus, a constant light source through the first liquid crystal optical gate of each bit cell is optically connected to the corresponding bit opaque mask windows, the clock LED through the second liquid crystal optical shutter of each bit cell is optically coupled to the first photodetector of the next The first photodetector of the first bit cell is an optical register input, characterized in that, in order to increase the reliability of the SS register, a third liquid crystal optical gate connected in parallel to the lambda diode is inserted into each of its discharge cells, the clock LED c through the third liquid crystal optical shutter of each bit cell is optically coupled with the second photodetector of the next bit cell, the second photodetector of the first bit cell is additionally m optical input register. 4; about with

Description

Изобретение относитс к вычислительной и измерительной технике и может быть использовано в цифровых вычислительных устройствах , устройствах визуальной индикации , устройствах отображени .The invention relates to computing and measuring technology and can be used in digital computing devices, visual indication devices, display devices.

Целью изобретени вл етс повышение надежности регистра.The aim of the invention is to improve the reliability of the register.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.The drawing shows a diagram of the proposed device.

Оптоэлектронный сдвигающий регистр содержит разр дные чейки , которые состо т из л мбда-диодов 2i-2п, первых фотоприемников (фотоэлементов) 3i-3„, вторых фотоприемников (фотоэлементов) 4i- 4„, первых 5i-5п, вторых 6i-6„ и третьих 7|-7л жидкокристаллических оптических затворов, выполненных в виде прозрачных металлических пластин-электродов 8, между которыми находитс диэлектрик с электрически управл емой оптической плотностью, например жидкокристалли-ческое вещество 9, первый 10 и второй 11 оптические входы регистра, посто нный светоизлучатель 12, тактовый светоизлучатель 13, соединенный с щиной 14 тактовых импульсов и шиной нулевого потенциала, разр дные входы-выходы 15i-15„ регистра, оптическую маску-формирователь 16 с разр дными оптическими окнами 17i-17п, вл ющимис оптическими выходами регистра и оптические св зи 18.The optoelectronic shift register contains bit cells, which consist of lambda diodes 2i-2p, first photodetectors (photo cells) 3i-3 ", second photodetectors (photo cells) 4i- 4", first 5i-5p, second 6i-6 " and third 7 | -7 l liquid crystal optical shutters made in the form of transparent metal plates-electrodes 8, between which there is a dielectric with electrically controlled optical density, for example a liquid crystal substance 9, the first 10 and second 11 optical inputs of the register, a constant light emitter 12 , a clock light emitter 13 connected to a length of 14 clock pulses and a zero potential bus, discharge inputs-outputs 15i-15 of the register, an optical mask-former 16 with discharge optical windows 17i-17p, which are optical register outputs and optical connections 18.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

В исходном состо нии на первом опти-. ческом входе 10 сигнал отсутствует, а на втором оптическом входе 1 1 присутствует. Кроме того, на шине 14 тактовых импульсов нет и тактовый светоизлучатель 13 не излучает, поэтому фотоэлементы 3i-Зп и 4i-4„ независимо от состо ни жидкокристаллических оптических затворов 6i-6л и 7i-7л наход тс в состо нии темнового сопротивлени , которое вл етс большим. При подаче напр жени питани Епнт на чейки Ь-In благодар большому темновому сопротивлению фотоэлементов , чейки Ь-1га устанавливаютс в состо ние, при котором через л мбда-диоды и фотоэлементы 3|-3л текут незначительные токи, величина которых зависит от Епит и темнового сопротивлени фотоэлементов. Напр жение на л мбда-диодах 2i-2л приблизительно равно нулю, вследствие чего напр жение на жидкокристаллических оптических затворах 5i-5„ и 6i-6„ равно приблизительно напр жению питани Епит, а на жидкокристаллических оптических затворах равно нулю. Если величина Епит выбрана больше порогового напр жени дл жидкокристаллического вещества 9, то все жидкокристаллические оптические затворы 5i-5л и 6i-6п будут непрозрачными дл проход щего излучени (закрытыми), а затво-. ры - открытыми благодар известным эффектам в жидких кристаллах, т. е. на оптических выходах 17i-17„ устройстваIn the initial state on the first optics. There is no signal at input 10, and at the second optical input 1 1 is present. In addition, there are no clock pulses on the bus 14 and the clock light emitter 13 does not radiate, so the 3i-3p and 4i-4 photocells, regardless of the state of the 6i-6l and 7i-7l liquid-crystal shutters, are in a state of dark resistance, which is is big. When supplying the voltage of the power supply to the cells of the b-in due to the large dark resistance of the photo cells, the cells of the b-1 hectare are set to a state in which small currents flow through lambda-diodes and photo cells 3 | -3 l, photocell resistance. The voltage on lmbda-diodes 2i-2l is approximately zero, as a result of which the voltage on the liquid-crystal optical gates 5i-5 and 6i-6, is approximately equal to the power supply voltage of Epit, and on the liquid-crystal optical gates it is zero. If the Epep value is selected above the threshold voltage for the liquid crystal substance 9, then all the liquid crystal optical shutters 5i-5l and 6i-6p will be opaque to the transmitted radiation (closed), and the gate will be. ry - open due to known effects in liquid crystals, i.e., on the optical outputs of the 17i-17 "device

будут логические нули нар ду с логическими нул ми на разр дных выводах 15i - 15„.there will be logical zeros along with logical zeroes on bit outputs 15i - 15 ".

При подаче информационного импульсаWhen giving informational impulse

на первый оптический вход 10 и первого тактового импульса на шину 14 тактовых импульсов тактовый светоизлучатель 13 начинает излучать оптический импульс. При этом на второй оптический вход 11 подаетс оптический сигнал, инверсный сигналу на входе 10. Оптический импульс от тактового светоизлучател 13, проход через открытые жидкокристаллические оптические затворы , воздействует на фотоэлементы 4|-4л, уменьша их сопротивление.on the first optical input 10 and the first clock pulse on the bus 14 clock pulses clock light emitter 13 begins to emit an optical pulse. At the same time, the second optical input 11 is supplied with an optical signal inverse to the signal at input 10. The optical pulse from the clock light emitter 13, the passage through the open liquid-crystal optical shutters, affects the photo cells 4 | -4l, reducing their resistance.

д Но состо ние чеек Ь-U не может при этом изменитьс , так как жидкокристаллические оптические затворы 6i-6л закрыты и оптический импульс не может пройти через них. Врем переключени жидкокристаллических оптических затворов выбираетс большимe But the state of cells L – U cannot change in this case, since the liquid crystal optical gates 6i – 6l are closed and the optical pulse cannot pass through them. The switching time of the liquid crystal optical shutters is chosen large

0 длительности оптических импульсов тактовых и информационных, поэтому только перва разр дна чейка Ь благодар уменьшению сопротивлени первого фотоэлемента 3i под воздействием излучени от информационного оптического входа 10 (на входе0 of the duration of the optical pulses of the clock and information, therefore, only the first bit of the cell b is due to the decrease in the resistance of the first photocell 3i due to the radiation from the information optical input 10 (at the input

регистра логическа единица) переключитс в устойчивое состо ние, соответствующее логической единице. Процесс переключени происходит следующим образом. register logical unit) switches to the steady state corresponding to the logical unit. The switching process is as follows.

Сопротивление фотоэлемента 3i начинаетPhotocell resistance 3i starts

0 падать под воздействием излучени от оптического сигнала на первом оптическом входе 10. Ток через л мбда-диод 2 растет и в этом устойчивом состо нии напр жение на л мбда-диоде 2i приблизительно равно напр жению питани Епит, т. е. на разр дной шине 15i по вл етс логический уровень , соответствующий единице. Напр жение на жидкокристаллических оптических затворах 5| и 6i становитс равным нулю, а на 7i - равным Епит, вследствие чего жидд кокристаллические оптические затворы 5i и 6 станов тс оптически прозрачными, а жидкокристаллический оптический затвор 7| закрываетс , благодар этому излучение от посто нного светоизлучател 12 проходит через открывшийс жидкокристаллический0 fall under the influence of radiation from the optical signal at the first optical input 10. The current through the lambda diode 2 grows and in this steady state the voltage on the lambda diode 2i is approximately equal to the power supply voltage Epit, i.e. bus 15i has a logic level corresponding to one. Voltage on liquid crystal optical shutters 5 | and 6i becomes equal to zero, and at 7i equals Epit, due to which liquid cocrystalline optical gates 5i and 6 become optically transparent, and the liquid crystal optical shutter 7 | due to this, radiation from the constant light emitter 12 passes through the opened liquid crystal

5 оптический затвор 5 на оптический выход 17i устройства. Устойчивое состо ние сохран етс и при исчезновении светового импульса на входе фотоэлемента 3i. Обратное переключение чейки может произойти лишь тогда, когда напр жение на л мбда0 диоде уменьшитс до напр жени , отсечки, а это возможно тогда, когда на информационном входе регистра, а именно на входе 10, по витс логический нуль, соответствующий отсутствию излучени . При этом на входе 11 по вл етс излучение, так как входы 10 и 11 инверсны. Сопротивление фотоэлемента 3i возрастает, а фотоэлемента 4i падает. За счет этого напр жение на л мбда-диоде 2i уменьшаетс и происходит переключение чейки. Не трудно заметить, что состо ние оптических затворов 6i-б„ и 7|-7„ всегда в установившемс состо нии таково, что оптические тактовые импульсы могут воздействовать либо на первый фотоэлемент 3 последующей чейки или на второй 4, т. е. устанавливать ее в то состо ние, в котором до этого находилась предыдуща чейка, так как состо ние жидкокристаллических оптических затворов 6i-6п и зависит от состо ни , в котором наход тс разр дные чейки 1| -1„. Вследствие этого и получаетс возможность сдвига любой информации в регистре.5 optical shutter 5 to the optical output 17i device. The steady state is maintained even when the light pulse at the input of the photocell 3i disappears. Reverse cell switching can occur only when the voltage on the lambda0 diode decreases to the voltage, cut-off, and this is possible when the information input of the register, namely, input 10, has a logical zero corresponding to the absence of radiation. In this case, radiation appears at the input 11, since the inputs 10 and 11 are inverse. The resistance of the photocell 3i increases, and the photocell 4i decreases. Due to this, the voltage on the lambda diode 2i decreases and cell switching takes place. It is not difficult to notice that the state of the optical shutters 6i-b "and 7 | -7" always in the steady state is such that the optical clock pulses can affect either the first photocell 3 of the next cell or the second 4, i.e. to the state in which the previous cell was previously located, since the state of the liquid crystal optical gates 6i-6p and depends on the state in which the discharge cells 1 | -one". As a result, it is possible to shift any information in the register.

Врем переключени чейки зависит от быстродействи фотоэлементов 3i-Зп и 4i- 4„, например фотодиодов, и быстродействи л мбда-диодов , а как известно врем переключени тех и других составл ет в лучшем случае дес тки-сотни наносекунд. Отсюда следует, что минимальна длительность тактовых импульсов дл обеспечени надежного переключени чеек должна быть не меньше этого времени. Врем переключени жидкокристаллических оптических затворов определ етс инерционностью эффектов в жидком кристалле и составл ет от сотен микросекунд до дес тков миллисекунд , что больше, чем врем переключени фотоэлементов 3i-3« и 4i-4„. Поэтому при длительности тактовых импульсов немного больше времени переключени фотоэлементов 3i-3„ и 4i-4„ жидкокристаллический оптический затвор 6i за врем действи первого тактового импульса не успевает открытьс и не может пропуститьThe switching time of a cell depends on the speed of the 3i-Sn and 4i- 4 photocells, such as photodiodes, and the speed of lambda diodes, and as you know, the switching time of both is at best tens to hundreds of nanoseconds. It follows that the minimum clock duration to ensure reliable cell switching should be no less than this time. The switching time of the liquid crystal optical shutters is determined by the inertia of the effects in the liquid crystal and ranges from hundreds of microseconds to tens of milliseconds, which is longer than the switching time of the photo cells 3i-3 "and 4i-4". Therefore, with a clock duration slightly longer than the switching time of the photocells 3i-3 and 4i-4, the liquid crystal optical shutter 6i does not have time to open and cannot pass through the first clock pulse.

световой импульс на вход фотоэлемента 32 второй чейки 12. Поэтому состо ние второй 1| и остальных чеек после первого тактового импульса не мен етс . Информационный импульс должен быть по длительности равным периоду следовани тактовых импульсов, а последний зависит от быстродействи оптических жидкокристаллических затворов и составл ет в лучшем случае сотни микросекунд.the light pulse at the input of the photocell 32 of the second cell 12. Therefore, the state of the second 1 | and the remaining cells after the first clock pulse does not change. The information pulse must be equal in duration to the period of the clock pulse, and the latter depends on the speed of the optical liquid crystal gates and is, at best, hundreds of microseconds.

Пусть в момент подачи второго тактового импульса на информационном входе, а именно на первом оптическом входе 10, нет излучени . Тогда оптический сигнал с второго оптического входа II, так как он инверсный, переключит первую чейку 11 из состо ни логической единицы в состо ние логического нул , а второй тактовый импульс со с вето излучател 13, пройд через открытый ранее жидкокристаллический оптический затвор 6i на вход фотоэлемента 32 переключит вторую чейку Ь в единичное состо ние. Таким образом, показана возможность сдвига любой информации вследствие того, что жидкокристаллические оптические затворы чеек запоминают предыдущее состо ние разр дных чеек. Если информацию дл сдвига подать параллельно на разр дные шины 15i -15„ чеек , то эта информаци при подаче тактовых импульсов будет сдвигатьс . Сдвиг информации происходит лишь при подаче тактовых импульсов, что позвол ет хранить сдвинутую информацию как угодно долго.Suppose that at the moment when the second clock pulse is applied, there is no radiation at the information input, namely at the first optical input 10. Then the optical signal from the second optical input II, since it is inverse, will switch the first cell 11 from the state of the logical unit to the state of logical zero, and the second clock pulse from the radiator veto 13, passed through the previously opened liquid crystal optical shutter 6i to the photocell input 32 switches the second cell b to the one state. Thus, it is shown that any information can be shifted due to the fact that the liquid crystal optical gates of cells store the previous state of the discharge cells. If the information for the shift is supplied in parallel to the discharge buses 15i -15 "of the cells, then this information will shift when the clock pulses are applied. Information shift occurs only when clock pulses are applied, which allows storing the shifted information as long as desired.

При этом за счет наличи посто нного светоизлучател обеспечиваютс нар ду с электрическими выходами 15i-15л оптические выходы 1 7i - 17л.At the same time, due to the presence of a constant light emitter, along with electrical outputs 15i-15l, optical outputs 1 7i-17l are provided.

Claims

OPTOELECTRONIC MOVING REGISTER containing a constant light source, a clock LED, the anode of which is a clock input of the register, and the cathode is connected to the zero potential bus, an optical shaper in the form of an opaque mask with discharge windows, which are the optical outputs of the register, and discharge cells, each of which contains the first and second photodetectors, the first and second liquid crystal optical shutters and a lambda diode, the first conclusions of which are the input-output of the discharge cell, the second conclusions of the first the photodetector and the first and second liquid crystal optical shutters are connected to the power bus, and the second terminals of the second photodetector and lambda diode are connected to the zero potential bus, a constant light source through the first liquid crystal optical shutter of each discharge cell is optically connected to the corresponding discharge windows of the opaque mask, a clock LED through the second liquid crystal optical shutter of each discharge cell is optically connected to the first photodetector of the subsequent discharge cell ki, the first photodetector of the first discharge cell is an optical input of the register, characterized in that, in order to increase the reliability of the register, a third liquid crystal optical shutter is inserted in each of its discharge cells, connected in parallel with the lambda diode, and a clock LED through the third liquid crystal optical shutter of each bit cell is optically coupled to the second photodetector of the subsequent discharge cell, the second photodetector of the first discharge cell is an additional optical input register a.

(L