SU1621171A1 - Оптоэлектронный модуль - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и цифровых вычислительных машинах Цель изобретени  - повышение надежности - достигаетс  путем уменьшени  разр дности модул  и использовани  унитарного кодировани . Оптоэлектронный модуль в каждом разр де содержит диод и регенеративный оптрон, состо щий из источника света, трех фотоприемников и транзистора, кроме того в первом разр де дополнительно содержит фотоприемник и диод, а во втором разр де - фотоприемник. Оптоэлектронный модуль работает в q-й системе счислени  и фиксирует количество импульсов в режимах суммировани  и вычитани  в разр дах, количество которых определено ак q/2 (когда q четна ) или q+1/2 (когда ц нечетна ). 2 ил. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть применено в устройствах автоматики и цифровых вычислительных машинах.

Цель изобретени  - повышение надежности за счет уменьшени  разр дности модул  и использовани  унитарного кодировани .

На фиг.1 представлена схема оптоэлек- тронного модул ; на фиг.2 - временные диаграммы его функционировани .

Оптоэлектронный модуль 1 в каждом разр де 2.1, 2.22.п содержит регенеративный оптрон, состо щий из источника 3 света, первого 4, второго 5 и третьего б фотоприемников и транзистора 7, а также первый диод 8, кроме того, в первом разр де - четвертый фотоприемник 9 и второй диод 10, а во втором разр де - четвертый фотоприемник 11. Оптоэлектронный модуль снабжен оптическим информационным входом 12, первой 13 и второй 14 управл ющими шинами, цепью 15 начальной установки, шиной 16 питани  и общей шиной 17. В каждом разр де коллектор транзистора 7 через источник 3 света соединен с шиной 16 питани  оптоэлектронного модул  1, обща  шина которого соединена с эмиттером транзистора 7, база которого соединена с объединенными выводами первого 4, второго 5 и третьего 6 фотоприемников. Первый фотоприемник 4 другим выводом соединен с шиной 16 питани  и оптически св зан с источником 3 света. Второй фотоприемник 5 в каждом разр де, кроме первого разр да 2.1, соединен с первой управл ющей шиной 13 оптоэлектронного модул  1, втора  управл юща  шина 14 которого соединена с выводом третьего фотоприемника 6, который в каждом разр де, кроме первого 2 1, и последнего 2.п, оптически св зан с источником 3 света последующего разр да. Второй фотоприемник 5 каждого разр да, кроме первого 2.1 и второго 2.2, оптически св зан с источником 3 света предыдущего разр да. Кроме того, в каждом разр де первый вывод первого диода 8 соединен с базой транзистора 7 регенеративного оптрона, а второй вывод - с цепью 15 начальной установки оптоэлектронного модул  1, во втором разр де 2.2 четвертый фотоприемник 11 первым выводом соеди- нен с базой транзистора 7 данного разр да, а вторым выводом - с первой управл ющей шиной 13 оптоэлектронного модул  1 и оптически св зан с источником 3 света последнего разр да 2,п, третий фотоприемник 6 которого оптически св зан с источником 3 света второго разр да 2.2, второй фотоприемник 5 которого оптически св зан с оптическим входом 12 оптоэлектронного модул  1, перва  управл юща  шина 13 которого в первом разр де 2.1 соединена с первыми выводами четвертого фотоприемника 9 и второго диода 10, вторые выводы которых соединены с вторым выводом второго фотоприемника 5 данного разр да 2.1, вто- рой 6 и четвертый 9 фотоприемники первого разр да 2.1 оптически св заны с источниками 3 света соответственно предпоследнего 2. и последнего 2.п разр дов . Оптические выходы всех разр дов 2.1-2.п-1| кроме последнего 2.п,  вл ютс  оптическими информационными выходами оптоэлектронного модул  1, при этом первый разр д 2.1 предназначен дл  записи признака кода, а остальные 2.2-2.П-1 - дл  записи мантиссы кода цифры.

Последний разр д 2.п оптоэлектронного модул  1  вл етс  вспомогательным него наличие в схеме необходимо дл  нормального функционировани  модул ,

Оптический вход третьего фотоприемника 6 первого разр да 2.1 используетс  при применении модул  в схеме многоразр дного операционного устройства, например сумматора, и предназначен дл  обнулени  первого разр да 2 1 во врем  межразр дного переноса.

Оптоэлектронный модуль работает следующим образом.

В устройстве используетс  кодирование , которое заключаетс  в разбиении разр дов унитарного кода цифры на две группы двоичных знаков и присвоении одной группе веса, равного половине основы системы счислени , и представлении другой группы в унитарном коде.

В примен емом новом виде кодировани  цифры числовой информации представл ютс  следующим образом:

a/Si/k...#,.

где а - признак цифры, принимающей значение 0 или 1;

...bn - м.антисса цифры f/rj|t {0,1j, i - пор дковый номер двоичного знака мантиссы );

п - количество двоичных знаков мантиссы цифры, которое зависит от величины основы системы счислени  и определ етс  как

п i

п т|- - 1 , если q четна 

2

если q нечетна 

где q - основа системы счислени .

Признак и мантисса цифры дл  системы счислени  с основой q, когда q четна , определ ютс  следующим образом.

Все цифры в количестве q распределены в двух группах. Перва  группа охватывает цифры от 0 до q/2-1, а втора  группа - от q/2floq-1.

Мантисса Д|/fc . . .fin каждой цифры из первой группы представл етс  в унитарном коде, где п q/2-1, т.е. если Д 1 , то Д 0 , где -ITnJ i.

Следовательно, пор дковый номер i-ro знака Д определ ет вес записанной цифры из первой группы. Когда эта цифра рзвна нулю, Д 0 , где i ,n. Дл  цифр первой группы признак .

Таким образом, кажда  цифра первой группы представл етс  мантиссой - знаками в количестве п, один из которых равен единице, пор дковый номер которой определ етс  весом цифры, а остальные равны нулю. При этом признак цифры равен нулю.

Мантисса каждой цифры второй группы также представл етс  в унитарном коде знаками в количестве п, где п - q/2-1, т.е., если Д 1 , Д 0, где j 1,n, j I, однако пор дковый номер 1-го знака Д определ ет вес записанной цифр второй группы, уменьшенный на q/2. Когда цифра равна q/2, Д , 0 где i 1,п Дл  цифр второй группы признак и ему соответственно присвоен вес q/2.

Таким образом, кажда  цифра второй группы представл етс  мантиссой - знаками в количестве п, один из которых равен единице, пор дковый номер которой определ етс  весом цифры, уменьшенным на q/2, а остальные равны нулю, и признаком цифры, который равен единице и соответствует весу q/2.

Представление числовой информации s новом виде кодировани  рассмотрим на примере цифр дес тичной системы счислени . Следовательно, дес тичные цифры закодированы следующим образом (см. таблицу )В начале работы устройства происходит установка модул  в исходное (нулевое) со- сто ние. С этой целью в цепь 15 начальной установки подаетс  импульс отрицательной пол рности, который в каждом разр де через первый диод 8 поступает на базу транзистора 7. При этом потенциал на базах транзисторов всех регенеративных оптро- нов уменьшаетс  до уровн  потенциала цепи 15 начальной установки. Транзисторы 7 закрываютс , и источники 3 света гаснут.

При подаче на первую управл ющую шину 13 импульсов положительной пол рности , на вторую управл ющую шину 14 потенциала отрицательной пол рности и на информационный оптический вход 12 - све- тового сигнала оптоэлектронный модуль 1 работает в режиме суммировани . При этом второй фотоприемник 5 второго разр да 2.2 оказываетс  засвеченным и при подаче первого входного импульса на шину 13 транзи- стор 7 второго разр да 2.2 открываетс , через источник 3 света проходит ток достаточный дл  его сведени  срабатывает положительна  оптическа  св зь между источником 3 света и первым фмоприемни- ком 4 данного разр да, т е срабатывает первый фотоприемник 4 и транзистор 7 поддерживаетс  в открытом состо нии даже после прекращени  действи  ЕАОДНОГО импульса . Таким образом, второй разр д 2 2 оказываетс  в возбужденном состо нии Соответственно, в оптоэлектоонном модуле будет записан код 01000 Так как второй разр д 2 2 находитс  в возбужденном состо нии , второй фотоприемник 5 посчоцую щего разр да 2.3 оказываетс  засве еиным и при подаче второго импупьса аналогичным образом возбуждаетс  данный разр д 2.3. Так как третий разр д 2 3 находитс  в возбужденном состо нии, третий Фотопри- емник б второго разр да 2 2 оказываетс  засвеченным и после прекращени  второго импульса, т е в паузе между импульсами, транзистор 7 второго разр да 2.2 закрываетс , так как сопротивление фотоприемника 6 падает настолько, что он шунтирует переход база - эмиттер транзистора 7. и происходит выключение источника 3 света разр да 2 3, т.е. обнуление дачного разо д 2.2. В оптоэлектронном модуле будем иметь код 00100 Таким образом, при подаче очередных импульсов аналогичным обрэзом последовательно возбуждаютс  i-й (i41)-й и т.д. разр ды, а соответственно обнул ютс  (-1)-й, i-й и т.д., кроме первого разр да 2,1.

Если предпоследний разр д 2.п-1 находитс  в возбужденном состо нии, т.е., когда имеем код 00001, второй фотоприемник 5 последнего разр да 2.п и второй фотоприемник 5 первого разр да 2,1 одновременно оказываютс  засвеченными и при подаче очередного импульса аналогичным образом одновременно возбуждаютс  разр ды 2.п и 2.1 (в первом разр де 2,1 входной импульс через второй диод 10 и фотоприемник 5 поступает на базу транзистора 7). После прекращени  входного импульса, т.е. ь паузе между импульсами, последний разр д 2,п способствует обнулению предпоследнего разр да 2.п-1, так как засвеченным оказываетс  третий фотоприемник 6 данного разр да 2.п-1. Соответственно, будем иметь код 10000. При этом с помощью последнего разр да 2.п четвертый фотоприемник 11 второго разр да 2.2 оказываетс  засвеченным и при подаче очередного импульса, который через этот фотоприемник 11 поступает на базу транзистора 7, возбуждаетс  второй разр д 2.2, который после прекращени  входного импульса, т.е. в паузе между импульсами, способствует обнулению последнего разр да 2.п.

На данном этап. в возбужденном состо нии находитс  одновременно вервий 2 1 и второй 2 2 разр  ы т е. имеем код 11000 В дальнейшем при под.ччг очередны,-, импульсов модуль работает -зчпло ичнык о аз о.

При подчч на пгрв.чо у от. тощую шину 13 по.енцилла огрицат-iiMiui; по,ло- ности и нп втируш уп. т- -- on;y,o U/1H/ 1-- импульсов гюлон пf. полено.:л-, сч- юзлектоош-н. й меду .. 1 pr.vr jr u ргжиме вычитани 

Предположим, 1по в ином со „то 1 ии НЗХГП.ЯТСР разр ды 2 1 и 2 п-1, т.е. имеем од 1000 Га,; как г,;..t; последний разр д 2 п возбужден, однгтпе11 зт- свсирниими оказываютс  нтор MI Флтопри- емник 5 послед - е о разр да 2.п, второй фотоприемник 5 первого 2 i и третий фотоприег- ник 6 разр д. 2 п-2, В последнем разр де 2.п засвеченный второй фотоприемник 5, сопротивление которого падает, не действует на состо ние разр да 2 п, так как данньй разр д 2 п Онулен. С первом разр де 2.1 засвеченным оказываетс  si срой фотоприсмник 5, однако обнулени  даж-ого разр да i происходит, i3K как п тый фотоприемни 9, оторый не зз- свечен, поскольку обнулен последний разр д 2 п. и второй диод 10 предотвращают запирание транзистора 7 и обнуление первого разр да 2.1. Так как третий фотоприе - кик б разр д 2.п-2 оказываетс  засвеченным, при подаче входного импульса на шину 14 открываетс  транзистор 7 разр да 2.П-2 и аналогичным образом данный разр д 2.П-2 переходит в возбужденное состо ние. После прекращени  входного импульса, т.е. в паузе между импульсами , транзистор 7 предпоследнего разр да 2,п-1 закрываетс , так как фотоприемник 5 данного разр да 2.П-1 оказываетс  засвеченным, его сопротивление падает настолько, что он шунтирует переход база - эмиттер транзистора 7, и, следовательно , происходит гашение источника 3 света, т.е. обнуление данного разр да 2.п-1. Соответственно, будем иметь код 10010.

При подаче очередных импульсов аналогичным образом последовательно возбуждаютс  (Ы)-й, (-2)-й и т.д. разр ды, а соответственно обнул ютс  1-й, (Ы)-й и т.д., кроме первого 2.1 и последнего 2.п разр дов .

Если в возбужденном состо нии наход тс  одновременно разр ды 2.1 и 2.2, т.е. когда имеем код 1100, засвеченным оказываетс  третий фотоприемник 6 последнего разр да 2.п и при подаче очередного импульса аналогичным образом в возбужденное состо ние переходит данный разр д 2.п, а после прекращени  входного импульса , т.е. в паузе между импульсами, происходит обнуление второго разр да 2.2, так как засвеченным оказываетс  его 4etBepTbw фотоприемник 11. Одновременно засвеченным  вл етс  четвертый фотоприемник 9 первого разр да 2.1, однако он не вли ет на внутреннее состо ние разр да 2.1, так как одновременно не засвечен в горой фотоприемник 5, поскольку обнулен предпоследний разр д 2,п-1, и обнулений первого разр да 2.1 не происходит. Соответственно, будем иметь код 10000. При подаче очередного импульса в возбужденное состо ние переходит предпоследний разр д 2.п-1, так как засвеченным оказываетс  третий фотоприемник 6 данного разр да. Так как предпоследний разр д 2.п-1 в возбужденном состо ний, одновременно засвеченными оказываютс  второй фотоприемник 5 последнего разр да 2.п, второй фотоприемник 5 и четвертый фотоприемник 9 первого разр да 2.1, поскольку в возбужденном состо нии находитс  последний разр д 2.п. Тогда после прекращени  входного импульса, т.е. в паузе между импульсами, происходит одновременное обнуление первого 2.1 и последнего 2.п разр дов. Соответственно, будем иметь код 00001. В дальнейшем при подаче очередных импульсов оптоэлектрон- ный модуль работает аналогичным образом.

В предлагаемом оптоэлектронном модуле каждый регенеративный оптрон состо-. ит из транзистора, источника света и фотоприемников, временные характеристики которых определ ют врем  срабатывани  - включени  teioi. и выключени  1Выкл. регенеративного оптрона. На основе этих параметров выбираетс  длительность импульса ги и пауза между импульсами гп .

Дл  достоверного функционировани  модул  необходимо, чтобы дл  временныхз параметров входного счетного импульса выполн лись требовани :

15

taKn - Ји 2 1вкл ;

teblKfl - П

Допустим, подаетс  на управл ющей шине 13 первый счетный импульс длительностью ти , следовательно, срабатывает регенеративный оптрон второго разр да 2.2. Одновременно допустим, что суммарное врем  срабатывани  фотоприемника 5, транзистора 7 и источника 3 света, т е. . регенеративного оптрона равно ги . Когда источник 3 света второго разр да 2.2 оптически воздействует на фотоприемник 5 разр да 2.3, входной счетный импульс на управл ющей шине 13 будет закончен. Следовательно , срабатывание регенеративного оптрона разр да 2 3 до по влени  следующего счетного импульса не произойдет. Если Хвкл ги то при оптическом воздействии

источника 3 света второго разр да 2. на втором фотоприемнике 5 разр да 2 3 ча управл ющей шине 13 будет присутствовать импульс длительностью Аг ; Д Т - Ти Хек т .

При этом

Ги --Твкл Ч Аг 2 Твкл .

г.е. Ат 1Вкл .

Таким образом, в этом случае после возбуждени  второго разр да 2.2 на управл ющей шине 13 будет присутствовать входной импульс длительностью А г , который через фотоприемник 5 разр да 2.3 поступает на базу транзистора 7, но его длитель- ность недостаточна дл  переключений регенеративного оптрона данного разр да 2.3.

Таким образом, за врем  действи  одного входного импульса длительностью ти срабатывает толы.о один регенеративный оптрон соответствующего разр да модул .

В реальных схемах регенеративных опTpOhOB 1йкпю « tni- кл , ГОГДЗ Ги Тп .

На фиг 2 приведена временна  диаграмма функционировани  оптоэлектроннсго модул  в дес тичной системе счислени , регенеративные оптроны которого построены на транзисторе КТ 3102Е, светодиоде АЛ310А, оптроне АОД109Б и дл  которых Твкл. 18.8 ней т,выкл. 75,5 не.

Таким образом, предлагаемый опто- электронный модуль позвол ет осуществить как режим сложени , так и режим вычитани  поступающей информации. Кроме того, оптоэлектронный модуль может быть использован как реверсивный сдвиговый регистр и измеритель временных интервалов .

Claims (1)

1. Формулаизобретени 

   Оптоэлектронный модуль, содержащий разр дные  чейки, выход каждой  чейки оптически св зан с входом следующей  чейки, а кажда  разр дна   чейка состоит из транзистора , источника света и трех фотоприем- никое, первый вывод источника света соединен с шиной питани  оптоэлектронно- го модул , обща  шина которого соединена с эмиттером транзистора, коллектор которого соединен с вторым выводом источника света, база транзистора соединена с первыми выводами первого, второго и третьего фотоприемников, первый фотоприемник вторым выводом соединен с шиной питани  оптоэлектронного модул  и оптически св - зан с источником света, второй фотоприемник , кроме первого разр да, вторым выводом соедине-н с первой управл ющей шиной оптозлектронного модул , втора  управл юща  шина которого соединена с вто- рым выводом третьего фотоприемника, который в каждом разр де, кроме первого и последнего, оптически св зан с источником света последующего разр да, оптический

   вход второго фотоприемника  вл етс  входом разр дной  чейки, а оптический выход источника света - выходом разр дной  чейки , отличающийс  тем, что. с целью повышени  надежности за счет уменьшени  разр дности модул  и использовани  унитарного кодировани , введены цепь начальной установки, в каждый разр д - первый диод, в первый разр д - четвертый фотоприемник и второй диод, а во второй разр д - четвертый фотоприемник, в каждом разр де первый вывод первого диода соединен с базой транзистора регенеративного оптрона, а второй вывод - с цепью начальной установки оптоэлектронного модул , во втором разр де первый вывод четвертого фотоприемника соединен с базой транзистора данного разр да, а второй вывод - с первой управл ющей шиной оптоэлектронного модул  и оптически св зан с источником света последнего разр да, третий фотоприемник которого оптически св зан с источником света второго разр да, второй фотоприемник которого оптически св зан с оптическим информационным входом оптоэлектронного модул , перва  управл юща  шина которого в первом разр де соединена с первыми выводами четвертого фотопркемника и второго диода, вторые выводы которых соединены с вторым выводом второго фотоприемникз данного разр да, второй и чет ртый фотоприемники первого разр да оптически св заны с источниками света соответственно предпоследнего и последнее рззррдоа, оптические выходы всех разр дов, кроме последнего,  вл ютс  оптическими информационными выходами оптоэлектронного модул .

   I

   1бА

   b.4

   .A

   20 нсек.

   13 14

   1 2г

   Ч Ъ

   k

   2б

   Фиг. 2