Оптоэлектронный модуль

Оптоэлектронный модуль

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сощэ Советскнк

Социалнстнчвскнк

Респубпнй

<п>957437

4 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06. 02. 81 (21) 3251373/18-21

Р1 М К з

Н 03 К 23/12 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Г1риоритет— (53) УДК 621. 374 (088. 8) Опубликовано 070982, Бюллетень №33

Дата опубликования описания 0709,82

В.П.Кожемяко, В.А.Подорожнюк, A ° Â.Ãðàá÷àê, Л.И.Тимченко и В.С.Стратиенко (72) Авторы изобретения (54) ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ МОДУЛЬ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах дискретнойавтоматики °

Известно оптоэлектронное устройство, содержащее резисторы, светодиоды, фототранзисторы (13.

Недостатками являются низкая надежность и разнородность элементной базы.

Известен оптоэлектронный модуль, содержащий в каждом разряде источник света, транзистор, фотоприемники (2).

Недостатки — ограниченные функциональные возможности, так как невозможны режимы записи и сдвига любой информации, и невысокая достоверность функционирования, поскольку при поступлении очередного импульса возможно переключение нескольких регенеративных.оптронов.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей и повышение достоверности функционирования.

Поставленная цель достигается тем, что в оптоэлектронный модуль, содержащий в каждом i-o разряде источник света, транзистор, первый фотоприемник, второй и третий фотоприемники в последовательном включении, пер2 вые выводы которых подключены к базе транзистора, коллектор которого через источник света соединен с шиной источника питания, а эмиттер — с общей шиной, источник света предыдущего разряда связан с вторым фотоприемником последующего разряда, источник. света которого связан с третьим фотоприемником предыдущего разряда, источник света каждого разряда связан с первым фотоприемником того же разряда, введены счетный триггер, переключатель и в каждый разряд четвертый фотоприемник, причем выход генератора импульсов соединен со счетным входом триггера, прямой выход которого подключен к переключающему контакту первой группы переключателя, а инверсный — к переключающему контакту второй группы переключателя, второй вывод второго фотоприемника i-ro разряда подключен к второму выводу первого фотоприемника i-1-го разряда, к второму выводу первого фотоприемника i+1-го разряда и к размыкающему контакту первой группы переключателя, второй вывод второго фотоприемника i+i-,го разряда подключен. к второму выводу первого фотоприем,ника i-го .разряда, к второму выводу

957437 первого фотоприемника i+2-го разряда и к размыкающему контакту второй группы переключателя, второй вывод третьего фотоприемника i-ro разряда подключен к второму выводу четвертого фотоприемника i-1-ro разряда, к второму выводу четвертого фотоприемника i+1-го разряда и к замыкающему контакту второй группы переключателя, первый вывод четвертого фотоприемника i-го разряда подключен к базе транзистора, второй

10 вывод третьего фотоприемника i+1-ro разряда подключен. к второму выводу четвертого фотоприемника 1-го разряда, к второму выводу четвертого фото-15 фотоприемников подключены к базе транзистора 2, коллектор которого через источник 1 света соединен с шиной 6 источника питания, а эмиттер — с общей шиной, источник 1 света предыдущего разряда связан со вторым Фотоприемником 4 последующего разряда, источник 1 света которого связан с третьим фотоприемником 5 предыдущего разряда, источник 1 света каждого разряда связан с первым фотоприемником 3 того же разряда, выход ге40 нератора 7 импульсов соединен со счетным входом триrrepa 8, снабженного входом 9 установки в "единичное" состояние и входом 10 сброса в "нулевое" состояние, прямой выход которого подключен к переключающему контакту 11 переключателя 12, а инверсный выход — к переключающему контакту 13, второй вывод второго фотоприемника 4 i-го разряда подключен ко второму выводу первого фотоприемника 3 i-1-ro разряда, ко второму выводу первого фотоприемника 3 i+1-ro разряда и к размыкающему контакту 14

50 переключателя 12, а второй вывод второго фотоприемника 4 i+1-ão разряда подключен ко второму выводу первого фотоприемника 3 i-ro разряда, ко второму выводу первого фотоприемника 3..i+2-ro разряда и к раэмыкающе60 му контакту 15 переключателя- 12, второй вывод третьего фотоприемника 5

i-го разряда подключен ко второму выводу четвертого фотоприемника 16 приемника i+2-го разряда и к размыкающему контакту первой группы переключателя, а источник света каждого разряда связан с четвертым фото-приемником того же разряда. 20

На фиг.1 представлена функциональная схема оптоэЛектронного модуля, на фиг.2 — временные диаграммы его работы в режиме сдвига информации.

Оптроэлектронный модуль содержит в каждом i-ом разряде источник 1 света, транзистор 2, первый фотоприемник 3, второй и третий последовательно включенные фотоприемники 4 и 5 соответственно, причем первые выводы

i-1-ro разряда, ко второму выводу четвертого фотоприемника 16 i+1-го разряда и к замыкающему контакту 17 переключателя 12, первый вывод четвертого фотоприемника 16 i-го разряда подключен к базе транзистора 2, второй вывод третьего фотоприемника

5 i+1-ro разряда подключен ко второму выводу четвертого фотоприемника

16 i-ro разряда, ко второму выводу четвертого фотоприемника 16 i+1-ão разряда и к замыкающему контакту 18 переключателя 12, источник 1 света каждого разряда связан с четвертым фотоприемником 16 того же разряда.

На фиг.2 показаны эпюры напряжения U ь,„тна выходе генератора 7 импульсов, U<„ va контакте 11 переключателя 12, соединенном с.прямым выходом триггера 8, U4 на контакте 13 переключателя 12,, соединенном с инверсным выходом триггера 8, а также форма оптических сигналов на входах и выходах соответствующих разрядов.

Оптоэлектронный модуль функционирует следующим образом.

При подаче питания на шину 6 оптоэлектронный модуль готов к записи информации. Счетный триггер 8 устанавливается в "нулевое" состояние.

В режиме суммирующего счетчика переключатель 12 переводится в положение, при котором контакты 11,14 и 13,15 оказываются замкнутыми. В данном режиме световой сигнал на второй фотоприемник i-2-го разряда подается постоянно. При подаче первого импульса счетный триггер 8 переводится в "единичное" состояние, после чего i-2-й разряд переходит в возбужденное состояние, при этом

i-1-ый разряд не может перейти в возбужденное состояние в данном такте, так как его второй фотоприемник 4 через переключатель 12 подключен к инверсному выходу триггера 8. При подаче второго импульса счетный триггер 8 переводится в "нулевое" состояние, следовательно, на его инверсном выходе присутствует высокий потенциал, а на прямом выходе — низкий, а записанная единица информации в предыдущем такте заносится в память

i-2-го разряда, а в данном такте пео реходит в возбужденное состояние

i-1-ый разряд.

Таким образом, в каждом последующем такте происходит запись в память единицы информации в предыдущий разряд и возбуждение последующего разряда.

В режиме вычитающего счетчика переключатель 12 переводится в положе. ние, при котором его контакты 11,17 и 13,18 замкнуты.

Пре положим, что в возбужденном состоянии находится i+3-й разряд

957437 все предыдущие разряды. Тогда при подаче первого импульса счетный триггер 8 переводится в "единичное" состояние, т.е. на его первом выходе высокий уровень потенциала, соответствующий уровню логической ед ницы. 5

В данном такте обнуляется i+3-й разряд, так как на инверсном выходе триггера 8 низкий уровень потенциала, соответствующий уровню логического нуля, ток утечки данного разряда достаточный для его обнуления.

При подаче каждого последующего импульса происходит обнуление каждого предыдущего разряда.

Таким образом, в данных режимах 15 оптоэлектронный модуль функционирует в единично-нормальном коде, т.е. количество возбужденных разрядов в модуле соответствует весу записанной цифры. Индикация информации осущест- 2р вляется от светоизлучателей 1 каждого разряда.

В ре><име сдвига визуализацию его необходимо осуществлять через один разряд начиная со второго, т.е. в этом случае пара разрядов, например

i-ый и i+1-ый, .считается разрядной ячейкой модуля, внешняя индикация .берется с источника 1 света +1-го разряда, которий называется основным, и i-ый разряд — дополнительным.

В указанном режиме количество разрядных ячеек m = п/2, где п — количество разрядов модуля.

B режиме сдвига вправо счетный триггер 8 устанавливается в "нулевое" состояние, переключатель 12 переводится в положение, при котором его контакты 11, 14 и 13,15 замкнуты.

На второй фотоприемник 4 i-2-ro разряда подается световой сигнал дли- 40 тельностью Т <й < 2Т, где Т вЂ” период следования входных импульсов. При подаче первого импульса счетный триггер.8 устанавливается в "единичное" состояние, переходит в возбуж- 45 денное состояние дополнительный i-2ой разряд. С подачей второго импульсасчетный триггер 8 устанавливается в

"нулевое" состояние, срабатывает первый фотоприемник 3 i-2-ro разряда, 5р единица информации заносится в память i-го разряда, кроме этого, в данном такте происходит срабатывание второго фотоприемника 4 основного i-1-го разряда и возбуждение дан. ного разряда.

Таким образом, за два такта происходит запись единицы информации в разрядную ячейку модуля. При подаче третьего импульса триггер устанавливается в "единичное" состояние, срабатывает второй фотоприемник 4 дополнительного i-го разряда и происходит возбуждение данного разряда, единица информации заносится в память 1-го разряда, обнуляется 1 2-го разряда (световой сигнал на второй фотоприемник 4 i-2-ro разряда в течение третьего такта и в последующие такты уже не подается) . С подачей четвертого импульса счетный триггер

8 устанавливается в "нулевое" состояние, переходит в возбужденное состояние основной i+1-ый разряд, единица информации, записанная в предыдущем такте, заносится в память i-ro разряда, обнуляется i-1-ый разряд.

Следовательно, за два такта произошел сдвиг вправо в модуле записанной единицы информации на одну разрядную ячейку. Дальнейвжй сдвиг вправо в модуле записанной единицы информации происходит аналогичным образом, т.е., с приходом каждых двух импульсов сдвиг осуществляется на одну разрядную ячейку.

В режиме сдвига влево единицы информации в оптоэлектронном модуле переключатель 12 переводится в положение, при котором контакты 11,17 и

13,18 замкнуты. В режиме сдвига влево пара разрядов i+1-ый, i-ый считаем разрядной ячейкой модуля, причем внешняя индикация берется с источника 1 света i-го разряда, начиная с последнего, и i+1-ый разряд считаем вспомогательным, 1-ый — основным.

Предположим, что в возбужденном состоянии находятся i+3-ый и i+2-ой разряды.

При подаче первого импульса счетный триггер 8 устанавливается в "единичное" состояние, вспомогательный

i+1-ый разряд переходит в возбужденное состояние, à i+3-й разряд обнуляется. С подачей второго импульса счетный триггер 8 устанавливается в "нулевое" состояние, основной i-ый разряд переходит в возбужденное состояние, единица информации заносится в память i+1-го разряда, i+2-й разряд обнуляется.

Таким образом, за два такту происходит в модуле сдвиг влево записан ной единицы информацйи на одну разрядную ячейку. Дальнейший сдвиг влево в модуле записанной единицы информации происходит аналогичным образом, т.е. с приходом каждых двух импульсов сдвиг осуществляется на одну разрядную ячейку.

В режиме записи и сдвига любой информации переключатель 12 устанавливается в положение, при котором контакты 11,14 и 13,15 замкнуты. В данном режиме в модуль можно записать последовательно любую информацию и осуществить ее сдвиг. В режиме записи и сдвига вправо любой информации визуализацию необходимо осуществлять через один разряд, начиная со второго. Пару разрядов, например

i-ый и i+1-ый, считаем разрядной ячейкой модуля, причем внешняя инди

957437

Запишем, например, код 0110. Для чего счетный триггер устанавливается в "нулевое" состояние. Яа второй фотоприемник 4 вспомогательного i-2-го разряда подается световой сигнал. При подаче первого импульса счетный триг- 10

rep 8 устанавливается в "единичное" состояние, i-2-й разряд переходит в возбужденное состояние. С подачей второго импульса счетный триггер 8 устанавливается в "нулевое" состояние, 15 основной i-1-ый разряд переходит в возбужденное состояние, а единица информации заносится в память i-2-ro разряда. При подаче последующих четырех импульсов аналогичным образом переходит в возбужденное состояние

i ûé и i+1-ый, i+2-й.и i+3-ый разряды. Причем с приходом пятого импульса световой сигнал на второй фотоприемник 4- i-2-го разряда уже не подается, этот разряд обнуляется, а при подаче шестого имПульса обнуляется

Таблица 1

Разряды i-2 i-1 i+1

Записанный код

0 1 1 1

После первого такта сдвига

0 0 1 1

После. второго такта сдвига

0 0 0 1

I подачу, а затем опять подать свето.вой сигнал в течение 2k тактов. Причем (k разрядов + (n-k) разрядов

= и разрядов ), где и — количество разрядов в модуле.

Для сдвига влево переключатель

12 переводится в положение, при котором его контакты 11,17 а 13,18 замкнуты. Процесс сдвига влево осуществляется аналогичным образом.

При параллельной записи информации в модуль переключатель 12 устанавливается в положение как в режиме "сдвиг вправо", причем с приходом

60 входного импульса счетный триггер 8 устанавливается в "единичное" состояние, а с подачей положительного потенциала в соответствующие базы транзисторов в возбужденное состояние

f$ переходят соответствующие дополникация берется с источника 1 света

i-ro разряда, а i+1-ый разряд считаем вспомогательным, i-ый — основным .

Но так как информационным выходом является каждый i-ый, начиная с последнего, разряд, сдвинутый код будет

0011.

Таким образом, для записи кода

011...111 необходимо на второй Феи-1 топриемник 4 подать световой сигнал в течение 2(n-1) тактов, где и — ко личество разрядов модуля, а на после.дующих двух тактах этот световой сигнал должен отсутствовать. Для эаО

1 писк кола 1 1 ...11 О 1 1...1 1 и-k-> световой сигнал на второй фотоприемник 4 i-2-ro разряда необходимо псдать в течение 2 (и-k-1) тактов, в течение двух тактов прерывать его

i-1-ый разряд. Таким образом, в модуле записывается информация 0110.

Записанную в модуль информацию можно сдвинуть на любое количество

:разрядных ячеек. Для сдвига вправо или влево на и разрядов необходимо подать на счетный вход триггера 2 и входных импульсов.

Для нашего примера для сдвига вправо записанной информации 0110 на одну разрядную ячейку необходимо подать два импульса. При подаче седьмого импульса счетный триггер 8 устанавливается в "единичное" состояние, возбуждается i+4-ый разряд, единица информации заносится в .память i+3-ro разряда, обнуляется i-ый разряд,так как на инверсном выходе счетного .триггера 8 присутствует низкий уро вень потенциала.

С подачей восьмого импульса счетный триггер 8 устанавливается в "нулевое" состояние, возбуждается

i+5-й разряд, единица информации заносится в память i+4-ro разряда, обнуляется i+1-ый разряд.

В табл.1 изображен процесс сдвига записанной информации.

i+2 i+3 i+4 i+5

1п

957437 тельные разряды модуля. При подаЧе второго импульса триггер 8 переходит в "нулевое" состояние, единица информации заносится в память соответ-ствующих основных разрядов. Таким образом, запоминание и индикация записанной информации в разрядной ячейке . модуля происходит эа два такта.

Рассмотрим сдвиг любой записанной информации в модуле ° Пусть в модуле записан код 11010, его необ- 10 ходимо сдвинуть вправо. Сдвиг информации на одну разрядную ячейку происходит эа два такта, т.е. имеет место двухтактный сдвиговый регистр, функционирующий следующим образом. 15

За первый такт сдвига счетный триггер 8 устанавливается в "единичное" состояние и высокий уровень потенциала присутствует на вторых выводах фотоприемников 4 всех дополнительных разрядов и фотоприемников 3 всех основных разрядов разрядных ячеек модуля. Так как на фотоприемнике 4 i-2-, -го дополнительного разряда отсутст= вует световой сигнал, он обнуляется, единица информации заносится в память i-1-го разряда за счет положительной обратной связи между фотоприемником 3 и источником 1 света этого разряда, а i+2-й разряд пере- 30 ходит в возбужденное состояние, так как на фотоприемнике 4 этого разряда присутствует высокий уровень потенциала и световой сигнал источника

1 света основного i+1-го разряда, i+3-й разряд не возбуждается, так как íà его фотоприемнике 4 одновременно не присутствуют высокий уровень. потенциала и световой сигнал, i+4-ый разряд обнуляется, единица информации заносится в память i+5-ro разря- 40 да, возбуждается j+6-й разряд, поскольку на его фотоприемнике 4 приТаблица 2

3 . 4 5

Разряды

Записанный код в разрядах:

1 1

1 1 0 0 1 1 0 0 за первый такт

0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 за второй такт

0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 эа третий такт за четвертый такт

0 0

0 0

0 1 1

0 0 1

1 1 0 0 1

1 1 1 0 0 за пятый такт

0 0

0 0 0 1 1 1 1 0

Разрядные ячейки 1 сутствует высокий уровень потенциа- ла и световой сигнал, поступающий с выхода i+5-ro разряда, à i+7-й разряд остается в невоэбужденном состоянии.

За второй такт сдвига триггер 8 устанавливается в "нулевое" состояние и высокий уровень потенциала присутствует на вторых выводах фотоприемников 3 всех дополнительных разрядов и фотоприемников 4 всех основных разрядов разрядных ячеек модуля. В связи с тем, что на фотоприемнике 4 i-1-ro разряда отсутствует световой сигнал, этот разряд обнуляется, единица информации заносится в память j-го и i+2-го разряда, i+1-ый разряд остается в возбужденном состоянии, так как на его фотоприемнике 4 одновременно присутству- * ет высокий уровень потенциала и световой сигнал от источника 1 света

1 Го разряда 1+3-и разряд переходит в возбужденное состояние, поскольку на его фотоприемнике 4 одновременно присутствует высокий уровень потенциала и световой сигнал от источника

1 света i+2-го разряда. Остается в невозбужденном состоянии i+4-й разряд и обнуляется i+5-й разряд, так как на его фотоприемнике 4 отсутствует световой сигнал, на втором выводе фотоприемника 3 присутствует низкий уровень потенциала, единица информации заносится в память 1+б-ro разряда, возбуждается i+7-й разряд, поскольку на втором выводе фотоприемника 4 присутствует высокий уровень потенциала и световой сигнал от источника 1 света 1+б-го разряда.

В табл.2 показан сдвиг в разрядных ячейках в следующих тактах, осуществляющийся аналогичным образом.

I»

i+2, i+3 i+4,i+5 1+6 1+7

957437

Для сдвига записанной информации влево переключатель 12 переводится в положение, при котором его контакты 11,17 и 13,18 замкнуты. Процесс сдвига влево происходит. аналогично .

Работа оптоэлектронного модуля в 5 режиме коммутатор аналогична работе модуля в режиме сдвига вправо, записанной информации (фиг.2). Информационными выходами модуля являются, каждый оптический выход основного 1О разряда разрядной ячейки. Причем режим коммутации осуществляется при подаче каждых двух входных импульсов.

Оптоэлектронный модуль может быть. использован в устройствах автомати- f5 ки и вычислительной техники в качестве реверсивных счетчиков и сдвигаемых регистров, линейки динамического табло, оптоэлектронного коммутатора, преобразователя временного интервала в код и последовательного сумматоравычитателя.

Формула изобретения

Оптоэлектронный модуль, содержащий в каждом i-ом разряде источник света, транзистор, первый фотоприемник, второй и третий фотоприемники в последовательном включении, первые выводы которых подключены к базе транзистора, коллектор которого через источник света соединен с шиной источника питания, а эмиттер — с общей шиной, источник света предыдущего разряда связан с вторым фотоприемником последующего разряда, источник света которого связан с третьим фотоприемником предыдущего разряда, источник света каждого разряда связан 40 с первым фотоприемником того же разряда, отличающийся тем, что, с, целью расширения функциональных возможностей и повышения надежности его работы, в него введены 45 счетный триггер, переключатель и в каждый разряд четвертый фотоприеь. ник, .причем выход генератора импульсов соединен со счетным входом триггера, прямой выход которого подключен к переключающему контакту первой группы переключателя, а инверсный к переключающему контакту второй группы переключателя, второй вывод второго фотоприемника i-го разряда подключен к второму выводу первого фотоприемника i-1-ro разряда, к второму выводу первого фотоприемника i+1-ro разряда и к размыкающему контакту первой группы переключателя, второй вывод второго фотоприемника i+1-ro разряда подключен к второму выводу первого фотоприемника

i-ro разряда, к второму выводу первого фотоприемника i+2-го разряда и к размыкающему контакту второй группы переключателя, второй вывод третьегО фотоприемника 1-го разряда подключен к второму выводу четвертого фотоприемника i-1-го разряда, к второму выводу четвертого фотоприемника i+1-ãî разряда и к замыкающему контакту второй группы переключателя, первый вывод четвертого фотоприемника i-ro разряда подключен к базе транзистора, второй вывод третьего фотоприемника i+1-го разряда подключен к второму выводу четвертого фотоприемника i-го разряда, к второму выводу четвертого фотоприемника

i+2-го разряда, к замыкающему контакту первой группы переключателя, а а источник света каждого разряда связан с четвертым фотоприемником того же разряда.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии 9 48-43470, кл. H 03 K 23/14, 1973.

2.. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2739229/18-21, кл. Н 03 К 23/12, 1979.

957437

Puz.

nnr/г(У-ф алых 7

Фых .

/br ô ô

/br (! Ф

Arr У)

L9/ /Г l)р

Юмф фр

Составитель Г.Пешков

Редактор С.Юско ТехредЖ.Кастелевич Корректор Е.Рошко

Заказ 6623/49 Тираж 959 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная;4