Электронно-оптический коррелятор

Электронно-оптический коррелятор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

<»)529467

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социапистиыеских

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено21.07.75 (21) 2159448/24 с присоединением заявки ¹ (5>) 06 С, 9/00,и;,ч, .,, ., .. (53) УДЙ-681.3.,, (088,g) Гаоударотаениа)й комитет

Совета Мнннотроа СССР ао делан иаооретеннй и открытий (23) Приоритет

1 (43) Опубликовано 25,09.76,Бюллетень ¹;55 (45) Дата опубликования описания 30.11.76 (72) Авторы изобретения

В.М. Рубинов и Э.В. Цибулин (71) 3

) Заявитель Физико-технический институт им. С.В. Стародубцева (S4) ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКИЙ КОРРЕЛЯТОР

Изобретение относится к технике аналоговой линейной обработки сигналов, а именно к устройствам вычисления интегралов типа свертки и фильтрации сигналов в реальном масштабе времени и может быть исполь- > эовано для сложной многоканальной фильтра. ции, для спектрального анализа сигналов, статистических исследований, распознавания образов и т.д.

Известны оптические когерентные и неко- 1О герентные корреляторы, в которых обрабатываемый сигнал записывается на фотопленке в виде модуляции оптической плотности (11

Такие корреляторы принципиально могут обеспечить реальный масштаб времени выходно- д го счгнала, но из-эа необходимости химической обработки пленки при регистрации сигнала создают значительную задержку выходного си нала.

Извест ю также устройство для определе-ит ния интегралов типа свертки, содержашее оптический проектор задания весовой функции и электроннолучевую трубку, внутри которой установлен электронный модулятор входного сигнала и двумерная мишень (2).

Устройство-прототип позволяет 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 весовая функция задаются в виде пространственного распределения проводимостей, индуцированных электронными лучами.

При перемещении электронного изображения весовой функции осуществляется непрерывная обработка сигнала, в том числе в реальном масштабе времени.

Однако недостаточная линейность и трудность стирания использованной информации приводят к дополнительному увеличению размеров рабочей поверхности полупроводниковых слоев и всего устройства.

Цель изобретения — повысить точность работы устройства.

Это достигастся тем, что коррелятор содержит внутри электроннолучевой трубки стирающий электронный прожектор, установленный в направлении двумерной мишени, выполненной в виде матрицы полевых тран—

529467 зисторов и фоточувствительных электроннык ключей; истоки транзисторов соединены с отрицательной шиной питания, сток каждого транзистора подключен к положительной шине питания через фоточувствительный б электронный ключ, изолированные затворы транзисторов расположены на пути записывающего и стирающего лучей соответствующих электронных прожекторов.

На фиг. 1 показана подложка с матри- 10 цей полевых транзисторов и фоточувствительных электронных ключей; на фиг. 2 — эквивалентная схема электронно-оптического коррелятора.

На подложке 1, например, кремниевой 15

Р -типа, методами планарной технологии образуется линейка полевых транзисторов, например МОП вЂ” транзисторов с изолированным затвором. Истоки транзисторов 2 в виде и — областей обьединены металлической ши- 20

+ ной 3, подключенной к отрицательному полюсу источника напряжения 4. Сток 5 каждс»

ro транзистора в виде и — области соединен

+ металлической перемычкой 6 с р -облас+ тью 7 соответствующего фоточувствительно- 25 го электронного ключа, например, показанного на фиг. 1 планарного p -n- n -перехо»

+ + да, образованного на кремниевой подложке

1 и изолированного от нее при помощи образования диффузией П -области. и -06 зО

+ ласти 8 переходов, представляющих собой по существу фотодиоды, объединены при помощи металлической шины 9, подключенной к положительному полюсу источника напряжения 4. 35

Затворы 10 МОП вЂ” транзисторов изолированы от канала слоем окиси 11 и представляют для электронных лучей изолирован— ные мишени.

Запись сигнала в виде потенциального рельефа на затворах МОП-транзисторов осуществляется в режиме быстрых электронов при помощи записывающего электронного прожектора 12. Стирание использованной информации осуществляется при помощи стирающего электронного прожектора 13 в режиме медленных электронов. Движущееся оптическое изображение весовой функции, задающей вид обработки, т.е. вид передаточ-50 ной функции эквивалентного фильтра, при помоши проектора 14 подается на фоточувст— вительные площадки 15 матрицы P — A -t1— переходов.

Электронно-оптический коррелятор рабо 55 тает следующим образом.

Электронный луч записывающего прожектора 12, интенсивность которого промодулирована обрабатываемым сигналом, осуществляет зались этого сигнала в виде наведен- Е) ного на затворы МОП вЂ” транзисторов потенциального рельефа. Матрица МОП вЂ” транзисторов преобразовывает этот потенциальный рельеф в рельеф проводимостей каналов трачзисторов.

Матрица фоточувствительных ключей (фо тодиодов) 16 (см. фиг. 2) выполняет роль оптоэлектронных ключей, коммутирующих в соответствии с их освещенностью напряжение питания (от источника напряжения 4) на стоки МОП-транзисторов. При затемнении фотодиода все напряжение падает на нем, а при его освещении можно добиться такого режима, когда все напряжение или его большая часть падает на участке исток-сток МОП-транзистора, обеспечивая нормальный ток через него, определяемый потенциалом затвора. Полный ток . равен сумме токов освещенных ячеек и пропорционален значению корреляционного интеграла от сигнала и весовой функции. При конгруэнтном перемещении изображения весовой функции по матрице фотодиодов имеет место непрерывная обработка сигнала в реальном масштабе времени.

Максимально возможное время обработки ограничивается временем запоминания потенциального рельефа HB затворе, pGBHoFo постоянной времени входа МОП-транзистора — . Для полевых транзисторов с управляющим p — II -переходом Й =10 ом, С=

=20-, 100 пф и Т =20-.100 мсек, а для

МОП-транзисторов с изолированным затвором К =10-:50 ом С = 1-5 пф и Т =

ct. а

5мсек — 10 сек. Благодаря возможности эффективног0 стирания можно утверждать, что такие времена запоминания достаточны для большинства задач фильтрации.

Использование современной планарной технологии при практической реализации такого коррелятора позволяет получить высокую надежность, большую информационную емкость и высокую результирующую скорость при многоканальной обработке. Так, при площади многоканального коррелятора S =10xl0 см размерах одной ячейки (МОП-транзистор плюс фотодиод) с учетом обеспечения необходимого теплоотвода Sp= 100 х 100 мкм, 2, — t времени запоминания 7 = 10 сек и динамическом диапазоне записи Ц = 10 количест2 во ненввисиыых лернллелвных «енвлов обреботки состевлвет М= AS««=IO«количество вчеек в каждом канале и = N = 10, инЪ формационная емкость С= б оЯ D =*7 10 бит

5 6 а результирующая скорость обработки во всех каналах w=c/<=7 1076èò/сек.

529467

Формула изобретения

Электронно-оптический коррелятор, содержащий оптический проектор задания весовой функции и электроннолучевую трубку, внут- б ри которой установлен электронный модулятор входного сигнала и двумерная мишень

1 отличающийся тем, что,сцелью повышения точности, он содержит внутри электроннолучевой трубки стирающий элек- 16 тронный прожектор, установленный в направлении двумерной мишени, выполненной в виде матрицы полевых транзисторов и фоточувствительных электронных ключей, истоки транзисторов соединены с отрицатель- 15 ной шиной питания, сток каждого транзистора подключен к положительной шине питания через фоточувствительный электронный ключ, изолированные затворы транзисторов размещены на пути записывающего и стирающего лучей соответствующих электРонных прожекторов.

Источники информации, использованные при экспертизе:

1. Жовинский B.Н., Арховский В.Ф. Корреляционные устройства. "Энергия", 1964, с, 161-169.

2. Заявка М 2053361/24, М.Кл.

G 06 С 7/19, 1974.

529467

i/ б/

10

Е2=

Составитель В. Шовинский

РедактоР О. Степина ТехРед М Левипкая КоРРектоР Л. БоРинскаЯ

Заказ 5 32 1/9 0 Тираж 864 П одпис ное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ?К-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4