Оптико-электронный функциональный преобразователь

Оптико-электронный функциональный преобразователь

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

««642732 (6!}Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 17.03.76 121) 2348003/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (2о) Приоритет—

Опубликовано 15.01.79. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 15.01.79 а (5I) М. Кл

6 Об J 3/00

G Об G 9/00

Гкударстввнньй винти

СССР нб далаи вацеяпннй в атирьпий (53) УДК б81.325.6S (088.8) В. Ф. Бахмутский, С. М, Коновалов, Р. 3. Шептебань и В. С. Якушев (72) Авторы изобретения

Специальное конструкторское бюро микроэлектро пфи в приборостроении (71) Заявитель (S4) ОПТИКΠ— ЭЛЕКТРОНПЫЙ ФУНКЦИОИАЛЬИЫЙ

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области оптикоэлектронной обработки информации и может быть использовано при построении устройств аналого- цифровой (гибрипной) вы щслительной техники и ав томап1ки.

Известны оптико-электронные функциональные преобразователи. Один из известных преобразователей построен на базе серийно выпускаемого оборудования. В нем двоичный кодо-импульсный сигнал управляет группой инжекционных лазеров, количество которых равно числу разрядов преобразуемого кода; свет от лазеров поступает на общий фотодетектор через группу оптических аттенюаторов, причем лучу каждого разряда соответствует свое ослабление; фотодетектор преобразует лучистую энергию в электрическое напряжение, являющееся аналоговым эквивалентом исходного кода; аналоговый сигнал квантуется по уровню с помощью компараторов и поступает на группу лазеров, каждый из которых запускается определешпам уровнем входного сигнала; луч от лазера, запущенного данным уровнем, падает на соответствующую часть кодовой маски, а затем воспринимается массивом фотодетекторов, количество разрядов которых равно числу разрядов выходного кода (1).

Другой известный оптико- электронный функциональный преобразователь обеспечивает

5 высокую температурную стабильность преобразования. В нем входная информация воспртшимается с кодового диска блоком кремниевых фотодиодов; сипил с фотодиода смещается и подается на дискриминатор, построенный на

Ю транзисторах пша р-и-р по схеме с общим змиттером, температурная стабильность достигается тем, что источник напряжения смещения построен на транзисторах с идентичными характеристиками и того гила, что и транзисторы дискриминатора, в результате чего изменения внешней температуры оказывают одинаковое, взаймно компенсирующее влия ше и на источник смещения, и на дискриминатор. Сигнал с выхода дискриминатора подается на усилитель, реализованный на транзисторе типа п-р-п.

Кроме источника напряжения смещения фотодиодов в схеме преобразователя применен второй источник смещения, предназначенный для

642732

20 J$

30 изменения температурной зависимости напря-, жения коллектор-эмиттер транзисторов дискриминатора. Второй источник также реализованный па транзисторах, содержит термореэистор, предназначенньй.для компенсации комнатных температурных характериспцс крем1шевых фотодиодон; диапазон рабочих темгератур такого оптико- электронного преобразователя от -50 С до+100 C (2).

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является оптикозлектрониый функциональный преобразователь, содержащий1 последователыю соединенные излучатель света, электронно-оптический преобразователь, блок оптической обработки сигнала и фотоэлектрический преобразователь, ныходом связанный со входом следящего преобразователя аналог-код, выход которого является выходом преобразователя Щ .

Основным недостатком известных оптикоэлектронных преобразователей является низкая точность преобразонаш.я, обусловле1щая зависимостью оптических и электрооптических параметров используемых материалов и элементов от неинформатнвных параметров окружающей среды (температура, освец1енность, параметры питания, кчиыатические и механические возцейстн11я).

Целью изобретения является повышение точности работы оптико- электронного функционального преобразователя за счет введения корректирующих воздействий по всем неинформативным йараметрам преобразов апия.

Цель достигается тем, что в предлагаемый оптико- электронный функц1юнальный преобразователь введены fpff коммутатора, коммутатор с памятью, блок корректирующих элементов, входы которого соединены с соответствующими выходами первого коммутатора, а выходы— подключены к соответствующим входам коммутатора с памятью, который выходами соединен с соответствующими корректирующими входами излучателя света, электроыщо-оптического преобразователя, блока оптической обработки сигнала, фотоэлектрического преобразователя и следящего преобразователя аналог-коц, а также введены двухнол1оснью переключатели, выход первого из которых coe fffcff с информациощ1ь1м входом электронно-оптического преобразователя, а входы связаны соответственно со входом преобразователя и выходом второго коммутатора, генератор тестовых сигналон, выходы которого подключены к соответствующим входам второго коммутатора, блок управлении, связанный первым входом с входом преобразователя, первым выходом — с управляющим входом коммутатора с памятью, вторым .выходом — с соответствующими управля1ощимп входами коммутаторов, а третьим выходом — с управляющими входами обоих днухполюсных переключателей, причем выход второго двухполюсного переключателя соединен с ипформациощ1ым входом первого коммутатора, линейffsfff преобразователь код-аналог, выходом соедпifcIfIfMfI с ffapaafk1 axoJIohf aTopof o днухполнэсного, переключателя, генератор чисел, связанный вы-. ходами с соответствующими входами третьего коммутатора, пороговьш элемент, вход которого соединен с выходом линейного преобразователя код-аналог, блок сравнения кодов, входы которого связаны соотнетстне1пго с выходом следящего преобразователя аналог-код и выходом третьего коммутатора, à выход подкл1очен ко входу JIIJJNIIHOI o преобразователя код-аналог, функцпональнь1й пр8збразонатель код-аналог, аналоговый1 блок сравнения и кл1оч, выход которого соединен с вторым входом второго двухпол1оспого переключателя, гервый вход ключа связан с выходом порогового элемента и вторым входом блока упранле1п1я, а второй вход ключа связан с выходом аналогового-блока сравнения, первый вход которого связан со входом преобразователя, а второй вход через функциональный преобразователь код-аналог — c выходом преобразователя.

На чертеже представлена принципиальная сх ема предлагаемого оптико- электронного функционального преобразов ателя.

На чертеже обозначено: излучатель света 1; первый коммутатор 2; блок корректирующих элементов 3; коммутатор с памятью 4; электронно-оптйческий1 преобразователь 5; блок оптичес1 кой обработки сигнала б; фотоэлектрический преобразователь 7; первый днухполюсный переключатель 8; второй коммутатор 9; генератор тестовых сигналов 10; блок управления 11; второй днухполюсный переключатель 12; линешп,дй преобразователь код-аналог 13; следящий преобразователь аналог-код 14; генератор чисел 15; третий коммутатор 1б; пороговый элемент 17; блок сравнения кодов 18; функциональный преобразователь код-аналог 19; аналоговый блок сравнения 20; ключ 21.

Преобразователь работает следующим образом.

В такте калибровки первьш и второй д1ухполюсные переклю 1атели 8, 12 находятся н первом положении. При этом на вход электронно- оптического преобразов ателя 5 соответственно последовательным положениям второго коммутатора 9 поступают аналоговые тестовые сигналы с выходов 1, ..., m генератора тестовых сигналон 10.

Тестовые сигналы, количество которых равно: числу корректируемых не1шформатинных па. раметрон, проходят прямой тракт, т.е. электрон.

Фо-опт«г«еск«п«преобразователь 5, блок оптической обработки сигнала 6 и фотоэлектрический преобразователь 7 и преобразуются следящим преобразователем а«илог-код 14 в соответствующую последователь ость кодов, причем э«п Б коды несут информащпо о вл««я«пп< неинформа««виъ«х па1«аметров и самого тракта. Полученные коды срав««««ваются в блоке сравнения кодов 18 с кодами, поступающими с выхода генератора исел 1S, которые соответствуют аналоговым тестовым сигналам генератора тестовых сиг««а««ов 10, и коммутирутотся третьим .коммутатором 16, работающим синхронно с вторым коммута тором 9.

На основании кодового разбаланса, выражать«ваемого по каждому неипфармативному параметру блоком сравнения кодов 18, лине«ный преобразователь код- -налог 13 выдает управля«о«цие с««п«аль«через второй двухполюсль«й переключатель 12 на первьш коммутатор 2, которь«й коммутирует корректиру«ощне сигна.«ы 2,...,2«««блока корректирующих элементов 3 на корректирующие входы излучателя света 1, электронно-оптического преобразователя 5, блока оптической обработки, сигнала 6, фотоэлектрического преобразователя 7 и следящего преобразователя аналог- код 14, причем коррекция осуществляегся в определенном порядке, который может отличаться от порядка нумерации блоков, кроме того, некоторые блоки могут не коррект««роваться, а у ряда блоков может использоваться несколько коррект««рующ««х воздействий, Влок корректирующ«и элементов 3 обладает памятью, поэтому прп прекраще««««и работы (остановке первого коммутатора 2 на последней позиции) корректирующие элементы запоминают те состоя«п«я, которые они получили в процессе последовательной коммутации, На этом такт калибровки заканчивается.

Следующий такт — рабочий. В этом такте первый и второй двухполюсные переключатели 8, 12 находятся во втором положении (противоположном изображенному на чертеже), Входной сигнал F(x), пройдя прямой тракт преобразования, подвергается воздействию некоторых неинформатнвных параметров Y, „, Ym и лринимает впд F (Х, Yi,..., тп«). Поступающий с выхода следящего преобразователя аналог-код 14 код преобразованного сигнми сравнивается в блоке сравнения кодов 18 с числами, поступающими с выхода генератора чисел 15, которые соответствуют сигналам генератора тестовых с«ггналов 10 и коммутируются треть«гм коммуитором 16 в той же последовательности, что и в такте калибровки.

В процессе коммутации на преобразуемьш сипил косвенно воздействуют корректирующие с«пиалы Z выработ«пшые в такте калибровки п ) 18

М

J5 0

45 посту«тающие с выходов коммутатора с памятью

4. При этом сигнал F ({X, Yi ..., Y«««) пр««обретает впд F (Х,У«, Угп; 7 « .. ° 2«т«), если использу«ется все корректирующие воздействия. В общем случае, т.е. для произвольной точки в диапазоне калибровочных значений, получим зависимость в«щаF (Х, Yl... Yk Zii„. ZJ+pgе, 3М.

Корректирующие воздействия в такте калибровки вырабатываются исходя из условия получения по Х в результате;

Оу / .5 >

3/«т«с«х

BF коррекщ«и получаем по:2 и

ДZ ьцд х добиваемся выполнения соотношения

4F.(J)=-а Г (>>) где gF (>) = дГ

3 з з..««

8F лР (Z)- =— zZ

5 3z.

При этом преобразуемьш сит««ал в 1-м приближении пр«плет вид у ч> o . Q o «п /ЭГ

1 *"-> »«Z„ "> «) Z, Ь «+

» о о где Yp, Zk — некоторые фиксированные значения, а вторые слагаемые в точках калибровки равны нулю.

Коррект««руюпп«е воэде««ствия с выхода коммутатора с памятью 4 кож«утлруются до тех пор, пока блок сравнения кодов 18 не выдаст код ьинималь««ого разбала са, т.е. пока сигнал пе попадает в зону двух ««ос««едовагелъкьп калибровочных кодов. Этот код преобразуется линейным преобразователем код-аналог 13 в аналоговую вел«г«и««у и подается на вход порогового элемента 17, которьш срабатывает и выпает команду через блок управления 11 на остановку первого комь«утатора 2 и тем самым — на коммутатор с памятью 4, который прекращает цальнейшую коммутацшо корректирующих воздействий.

Пороговый элемент 17 открывает также ключ

21, через который разность преобразованного, приведенного к первоначальному виду функционалыгым преобразователем-код-аналог 19, и преобразуемого сигналов подается через ключ 24 на вход первого коммутатора 2 и далее на вход блока корректирующих элементов 3, который отрабатывает по нему коррект>«рую«цие воздействия виутр««выбранного калибровочного поддиаяа зона.

Формула изобретения

Оптико- электронный фу««кц««он««льиь«й преобразователь, содержащий последов ателы«о

642732

ЦПИИПИ Заказ 7762/47 Тираж 779 Подаисное

Филиал ППП Патент", г,Ужгород, ул.Проектная,4 соединенные излучатель света, электронно- оптический преобразователь, блок оптической обработки сигнала и фотоэлектрический преобразователь, выходом связанный со входом следящего нреобраэователя аналог-код, выход которого является выходом преобразователя, о тл и ч а ю щийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя за счет введения корректирующих воздействий по всем неинформативным параметрам преобразования, в него введены три коммутатора, коммутатор с памятью, блок корректирующих элементов, входы которого соединены с соответствующими выходами первого коммутатора, а выходы подключены к соответствующим входам коммутатора с nàvsxrv, которьпт выходами соединен с соответствующими корректирующими входами излучателя света, электронно- оптического преобразователя, блока оптической обработки сигнала, фотоэлектрического преобразователя и следящего преобразователя аналог-код, а также введены двухполюсиые переключатели, выход первого из которых соединен с информационным входом электронно-оптического преобразователя, а входы связаны соответствешю со входом нреобразователл и выходом второго коммутатора; генератор тестовых сигналов, выходы коTQp030 подключены к соответствуницпм входам второго коммутатора; блок управления, свя, занный первым входом с входом преобразователя, первым выходом — с управляющим входом коммутатора с памятью, вторым выходом — с соответствующими управляющими входами коммутаторов, а третьим выходом — с управляющими входами обоих двухполюсных переключателей, причем выход второго двухполюсного переключателя соединен с информационным входом первого коммутатора, линеиный преобразователь код-аналог, выходом соедииещьый с первым входом второго двухполюсного переключателя; генератор чисел, связанный выходами с соотвегству1ещими входами третьего комму татора; пороговый элемент, вход которого соедп1Î неп с выходом линейного преобразователя код-аналог; блок сравнения кодов, входы которого связаны соответственно с выходом следящего преобразователя аналог-код и выходом третьего коммутатора, а выход подключен ко

1» входу линейного преобразователя код- аналог; функциональный пр еобразов атель код- аналог, аналоговый блок сравнения и ключ, выход которого соединен с вторым входом второго двухполюсного переключателя, первый вход ключа свя2О эаи с выходом. порогового элемента H вторым входом блока управления, а второй вход ключа связан с выходом аналогового блока сравнения, первый вход которого связан со входом преобразователя, а второй вход через функциональный

25 преобразователь код-аналог соединен с выходом преобразователя.

Источники информации, принятые во внимапие при-экспертизе

1. Патент СНА, Y 3641564, кл. 340 — 347, 1972.

2. Патент СБА, Н 3670325, кл. 340 — 347, 1972.

3. Патент Франции, Н" 2038750, кл. 6 О1 Н

13/00, 6 О2 F 1/Оо, H Ol Н 47100, 1972.