SU529467A1 - Электронно-оптический коррел тор - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к технике аналоговой линейной обработки сигналов, а именно к устройствам вычислени  интегралов типа свертки и фильтрации сигналов в реальном масштабе времени и может быть исполь зовано дл  сложной многоканальной фильтрации , дл  спектрального анализа сигналов, статистических исследований, распознавани  образов и т.д.

Известны оптические когерентные и некогерентные коррел торы, в которых обрабатываемый сигнал записываетс  на фотопленке в виде модул ции оптической плотности 1 Такие коррел торы принципиально могут обеспечить реальный масштаб времени выходкого сигнала, но из-за необходимости химической обработки пленки при регистрации сигнала создают значительную задержку выходного сигнала.

Лзвесшо также устройство дл  определениа интегралов типа свертки, содержащее оптический проектор задани  весовой функции и электроннолучевую трубку, внутри которой установлен электронный модул тор входного сигнала и двумерна  мишень 2.

Устройство-прототип позвол ет обрабатывать электрический сигнал в реальном масштабе времени, причем закон обработки может быть оперативно изменен при помощи смены весовой функции. В этом устройстве обрабатываемый сигнал и весова  функци  задаютс  в виде пространственного распределени  проводимостей, .индуцированных электронными лучами.

При перемещении электронного изображени  весовой функции осуществл етс  непрерывна  обработка сигнала, в том числе в реальном масштабе времени.

Однако недрстаточна  линейность и трудность ст1фани  использованной информации привод т к дополнительному увеличению размеров рабочей поверхности полупроводниковых слоев и всего устройства.

Цель изобретени  - повысить точность работы устройства.

Это достигаетс  тем, что коррел тор содержит внутри электроннолучевой трубки стирающий электронный прожектор, установленный в направлении двумерной мишени, выполненной в виде матрицы полевых транзисторов и фоточувствительных электронных ключей; истоки транзисторов соединены с отрицательной шиной питани , сток каждого транзистора подключен к положительной шине питани  через фоточувствительный5 электронный ключ, изолированные затворы транзисторов расположены на пути записываюшего и стирающего лучей соответствующих электронных прожекторов. На фиг. 1 показана подложка с матри- JQ цей полевых транзисторов и фоточувствительных электронных ключей; на фиг. 2 - эквивалентна  схема электронно-оптического коррел тора . На подложке 1, например, кремниевой 15 Р -типа, методами планарной технологии образуетс  линейка полевых транзисторов, например МОП - транзисторов с изолированным затвором. Истоки транзисторов 2 в виде областей объединены металлической ши- 20 ной 3, подключенной к отрицательному полю су источника напр жени  4. Сток 5 каждого транзистора в виде h - области соедине металлической перемычкой 6с р -областью 7 соответствующего фоточувствительного электронного ключа, например, показанного на фиг. 1 планарного р -п- п -перехода , образованного на кремниевой подложке 1 и изолированного от riee при помощи образовани  диффузией П -области. П+-О6ласти 8 переходов, представл ющих собой по существу фотодиоды, объединены при помощи металлической шины 9, подключенной к положительному полюсу источника напр - жени  4. Затворы 1О МОП - транзисторов изолированы от канала слоем окиси 11 и представл ют дл  электроннъ1Х лучей изолированные мишени. Запись сигнала в виде потенциального рельефа на затворах МОП-транзисторов осуществл етс  в режиме быстрых электронов при помощи записывающего электронного прожектора 12. Стирание использованной информации осуществл етс  при помощи стирающего электронного прожектора 13 в режиме медленных электронов. Движущеес  оптическое изображение весовой функции, задающей вид обработки, т.е. вид передаточной функции эквивалентного фильтра, при помощи проектора 14 подаетс  на фоточувствительные площадки 15 матрицы р-n -п переходов. Электронно-оптический коррел тор работает следующим образом. Электронный луч записывающего прожектора 12, интенсивность которого промодулирована обрабатываемым сигналом, осуществл ет запись этого сигнала в виде наведенного на затворы МОП - транзисторов потенциального рельефа. Матрица МОП - транзисторов преобразовывает этот потенциальный рельеф в рельеф проводимостей каналов транзисторов . Матрица фоточувствительных ключей (фогтодиодов ) 16 (см. фиг. 2) выполн ет роль оптоэлектронных ключей, коммутирующих в соответствии с их освещенностью напр жение питани  (от источника напр жени  4) на стоки МОП-транзисторов. При затемнении фотодиода все напр жение падает на нем, а при его освещении можно добитьс  такого режима, когда все напр жение или его больша  часть падает на участке исток-сток МОП-транзистора, обеспечива  нормальный ток через него, определ емый потенциалом затвора. Полный ток tJ равен сумме токов освещенных  чеек и пропорционален значению коррел ционного интеграла от сигнала и весовой функции. При конгруэнтном перемещении изображени  весовой функции по матрице фотодиодов имеет место непрерывна  обработка сигнала в реальном масштабе времени. Максимально возможное врем  обработки ограничиваетс  временем запоминани  потенциального рельефа на затворе, равного посто нной времени входа МОП-транзистора Т - R С . Дд  полевых транзисторов с управл ющим р - п-переходом R 10 ом, С 207-100 пф и Т 2Of 100 мсек, а дл  МОП-транзисторов с изолированным затвором R 10%5О - ом, пф и Т 5мсек-1О сек. Благодар  возможности эффективного стирани  можно утверждать, что такие времена запоминани  достаточны дл  большинства задач фильтрации. Использование современной план$1рной технологии при практической реализации акого коррел тора позвол ет получить высокую надежность , большую информационную емкость и высокую результирующую скорость при многоканальной обработке. Так, при площади многоканального коррел тора 5 10х1О см размерах одной  чейки (МОП-транзистор плюс фотодиод) с учетом обеспечени  необходимого теплоотвода SQ 100 х 100 мкм , времени запоминани  Т 1О сек и динамическом диапазоне записи D Ю количество независимых параллельных каналов о аботки составл ет количество  че- ек в каждом канале 10 , инек в каждом канале N j N формационна  емкость С - Pogj D 7-10°бит а результирующа  скорость обработки во всех каналах w бит/сек.

Claims (2)

1.Жовинский В.Н., Арховский В.Ф. Коррел ционные устройства. Энерги , 1964, с. 161-169.

2.За вка № 2О53361/24, М.Кл. G- 06 G 7/19, 1974.

10

М

--М

16

Фиг. 2

УО