SU809177A1 - Оптоэлектронный одноразр дныйСуММАТОР - Google Patents

Description

(54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ ОДНОРАЗРЯДНЫЙ СУММАТОР

1

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано при создании оптоэлектронных вычислительных устройств.

Известен оптоэлектронный одноразр дный сумматор, содержащий фотоприемник и последовательно соединенные туннельный диод и светодиод 1.

Недостаток данного сумматора - отсутствие входа и выхода сигнала переноса единицы .

Другое известное суммирующее устройство содержит усилитель, резистивно-транзисторный измерительный мост, источник посто нного Напр жени , схему сброса, резисторно-диодную суммирующую схему и фототранзисторные оптроны 2.

Недостаток такого сумматора - низкое быстродействие.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  оптоэлектронное суммирующее устройство , содержащее фотоприемник, оптически св занный с входами устройства, разв зывающий транзисторный усилитель, туннельный диод, два последовательно соединенных источника посто нного напр жени , резистивный делитель напр жени  и два амплитудных модул тора, выполненных -в виде светодиодов, один из которых св зан с выходом «перенос, а другой - с суммирующим выходом устройства 3.

Недостаток этого устройства-низка  помехозащищенность и недостаточное быстродействие .

Цель изобретени  - повыщение быстродействи  и помехозащищенности сумматора.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в оптоэлектронный одноразр дный сумматор, содержащий фотодиод, св занный с оптическими входами слагаемых и входом «перенос сумматора, два источника посто нного напр жени , соединенные последовательно , первый и второй светодиоды, оптические выходы которых  вл ютс  соответственно суммирующим выходом и входом «перенос сумматора, введены третий светодиод и блок фотодиодов, первый вы.ход которого через первый встречно включенный светодиод соединен с общим выводом источников посто нного напр жени , вывод первого из которых через согласно включенный фотодиод соединен с первым выходом блока фотодиодов, а вывод второго источника через последовательно и согласно включенные

второй и третий светоди.оды подключены ко второму выходу блока фотодиодов, который выполнен в виде параллельно соединенных первой, второй и третьей фоточувствительных цепей, кажда  из которых состоит из пары последовательно и согласно включенных фотодиодов, причем фотодиоды первой цепи св заны соответственно с первым и вторым входами слагаемых, фотодиоды второй цепи соответственно св заны с первым оптическим входом слагаемых и входом «перенос , а фотодиоды третьей цепи- соответственно с вторым оптическим входом слагаемых и входом «перенос сумматора, суммирующий выход которого св зан с оптическим выходам третьего светодиода.

Особенностью оптоэлектронного одноразр дного сумматора  вл етс  то, что в нем оптические св зи выполнены посредством световодов, входных и выходных фоконов. На чертеже дана принципиальна  схема оптоэлектронного одноразр дного сумматора .

Оптоэлектронный одноразр дный сумматор содержит входные фоконы 1-4, фотодиод 5, блок 6 фотодиодов 7-12, светодиоды 13-15, источники напр жени  16 и 17, световоды 18 - 28, и выходной фокон 29.

Фокон 1 оптически св зан с фоконом 4 и фотодиодами 9 и 7 светодиодами 18-20, фокон 2 - с фоконом 4 и фотодиодами 11 и 8 соответственно световодами 21-23, фокон 3 - с фоконом 4 и фотодиодами 10 и 12 соответственно световодами 24-26. Фокон 4 св з н оптически с фотодиодом 5, фокон 29 со свстодиодами 13 и 14 оптическими волокнами 27 и 28. Фотодиоды 7-12 электрически объединены в блок 6, состо щий из трех параллельно соединенных ветвей, в каждой из которых имеетс  по два последовательно соединенных фотодиода.

Ветвь, содержаща  фотодиоды 7 и 8, и ветвь, содержаща  фотодиоды 11 и 12, включены параллельно ветви, содержащей фотодиоды 9 и 10.

Источник напр жени  16, фотодиод 5, блок 6 фотодиодов, светодиоды 14 и 15, источник напр жени  17 соединены последовательно . Между точкой 30,  вл ющейс  точкой электрического соединени  фотодиода 5 с блоком 6 и точкой 31,  вл ющейс  общим выводом источников напр жени  16 и 17, соединенных между собой разноименными полюсами, включен светодиод 13. Таким образом, сумматор выполнен по схеме моста, в одно плечо которого включен фотодиод 5, в другое плечо включен блок 6 фотодиодов, светодиоды 14 и 15, а в диагональ моста включен светодиод 13.

Входами сумматора  вл ютс  фоконы 1-3, выходами сигналов суммы и переноса единицы - соответственно фокон 29 и светодиод 14. Кажда  из ветвей блока 6 фотодиодов оптически св зана с любыми двум  входами в трех неповтор ющихс  комбинаци х . Фотодиод 5 оптически св зан со всеми входами.

Суммирование чисел производитс  следующим образом.

Слагаемые закодированы в двоичном коде , где «1 соответствует наличию излучени , а «О - отсутствию излучени .

Слагаемые поступают на входы сумматора- фоконы 1, 2 и 3 в виде световых потоков Х), Xi, Ylt.

Результат сложени  сигналов не зависит от того, какой из трех сигналов поступает на каждый из трех входов сумматора. На чертеже на вход 1 поступает слагаемое х, на вход 2 - слагаемое ха, на вход 3 - сигнал переноса Fli.

Поэтому фотодиоды 7 и 8 возбуждаютс  соответственно сигналами х и хг, фотодиоды 9 и 10 - сигналами х и П, фотодиоды 11 и 12 - сигналами хг и П.

Если сигналы на входах отсутствуют (xi Хг П 0), то ни один из фотодиодов не освещен, и ток во всех контурах схемы минимальный. В этом случае светодиоды 13-15 не излучают и на выходах 29 и 14 сигналы имеют значени  «О, что соответствует значению суммы Z О и значению сигнала переноса П; О.

5 Если сигнал поступает только на один из трех входов устройства, то блок 6 фотодиодов обладает плохой проводимостью, и ток, протекающий по контуру 17-15-14- 6-5-16 недостаточен дл  зажигани  светодиодов 14 и 15. Блок 6 фотодиодов плохо проводит ток вследствие того, что в каждой из ее ветвей освещен только один фотодиод либо ни один. Значительный ток существует только в контуре 16-13-5, так как фотодиод 5 освещен и сопротивление его невелико. Напр жение источника 16 подобрано так, что величина этого тока достаточна дл  возбуждени  светодиода 13, что соответствует значению суммы .

Вследствие того, что через светодиоды

14 и 15 ток практически не протекает, эти

0 светодиоды не излучают, что соответствует

значению сигнала переноса Пг О с выхода

29 сумматора.

Если сигнал поступает на два из трех входов устройства, то одна из ветвей блока 6 открываетс , пропуска  ток, который схватывает контур 17-14-15-6-5-16. Например , при поступлении сигналов на входы 1 и 2 открываетс  ветвь блока 6, содержаща  фотодиоды 7 и 8. Напр жение источника 17 подобрано таким образом, чтобы точки 30 и 31 имели в этом случае одинаковый потенциал. Поэтому ток через светодиод 13 не протекает и излучени  света не происходит .

Ток, протекающий по контуру 17-14-15 6-5-16, соответствует току возбуждени  S светодиода 15.

Claims (3)

1. Так как ток возбуждени  светодиода 15 выще тока возбуждени  светодиода 14, то излучает только светодиод 14, что соответствует значени м выходных сигналов Пг. 1, . При наличии на входах 1-3 трех сигналов «1, т.е. xi 1, хг 1 и П 1, происходит резкое возрастание тока во всей цепи 17-14-15-6-5-16, поскольку увеличиБаетс  проводимость фотодиода 5 и блока 6 фотодиодов (вместо одной ветви ток провод т три ветви). Светодиод 13 излучает свет, так как в этом случае ток достаточен дл  его возбуждени . Светодиод 15 также излучает свет, поступающий по световоду 28 на выход 29. Излучение на выходах 14 и 29 соответствует значению FIi 2 1. Наличие в сумматоре выхода переноса 14 позвол ет непосредственно соедин ть его с другим подобным устройством в каскадную цепь. При этом достаточно оптически св зать выход 14 данного сумматора с одним из входов 1-3 последующего аналогичного сумматора (например с входом 3). Каскадна  цепь может содержать п сумматоров , соединенных указанным образом. В этом случае можно производить сложение многоразр дных двоичных чисел, содержащих по п разр дов, так же, как это производитс  в параллельных сумматорах. Тогда выходы 29, расположенные в той же последовательности , в какой соединены соответствующие сумматоры, представл ют регистр суммы. Источники напр жени  16 и 17  вл ютс  общими дл  всех сумматоров. Оптоэлектронный одноразр дный сумматор производит только две вентильные задержки сигнала (последовательно на фотодиодах и светодиодах), в то врем  как распространенные аналогичные электронные сумматоры осуществл ют не менее четырех вентильных задержек. Сумматор может быть изготовлен в микроисполнении , так как содержит р - п переходы , технологи  которых хорошо освоена дл  изготовлени  интегральных схем. Формула изобретени  I. Оптоэлектронный одноразр дный сумматор , содержащий фотодиод, св занный с оптическими входами слагаемых и входом «перенос сумматора, два источника посто нного напр жени , соединенные последовательно , первый и второй гветодиоды, оптические выходы которых  вл ютс  соответственно суммирующим выходом и выходом «перенос сумматора, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  быстродействи  и помехозащищенности сумматора, в него введены третий Светодиод и блок фотодиодов, первый выход которого через первый встречно включенный Светодиод соединен с общим выводом источников посто нного напр жени , вывод первого из которых через согласно включенный фотодиод соединен с первы.м выходом блока фотодиодов, а вывод второго источника через последовательно и согласно включенные второй и третий светодиоды подключен к второму выходу блока фотодиодов , который выполнен в виде параллельно соединенных первой, второй и третьей фоточувствительных цепей, кажда  из которых состоит из пары последовательно и согласно включенных фотодиодов, причем фотодиоды первой цепи св заны соответственно с первым и вторым входами слагаемых, фотодиоды второй цепи соответственно св заны с первым оптическим входом слагаемых и входом «перенос, а фотодиоды третьей цепи - соответственно с вторым оптическим входом слагаемых и входом «перенос сумматора, суммирующий выход которого св зан с оптическим выходом третьего светодиода. 2. Оптоэлектронный одноразр дный сумматор по п. 1, отличающийс  тем, что в нем оптические св зи выполнены посредством световодов, входных и выходных фоконов . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 535572, кл. G 06 G 9/00, 1975.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 451105, кл. G 06 Q 9/00, 1973.
3. 3.Авторское свидетельство СССР № 514531, кл. G 06 F 7/56, 1975.

   16 31 17

   i

   Ш