ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА

Применение оптронов для выполнения логических функций

Использование оптронов (прежде всего, диодных и транзисторных) в цифровых и импульс­ных устройствах связано с возможностью их быстрого переключения из состояния с низким уровнем сигнала на выходе в состояние с высоким уровнем, или наоборот. В качестве при­мера можно привести оптоэлектронные элементы, позволяющие реализовать основные ло­гические функции в устройствах цифровых систем. Так, схема, представленная на рис. 9.6, а, моделирует операцию логического умножения (И), а схема на рис. 9.6, б — опе­рацию логического сложения (ИЛИ). В первом случае выходное напряжение U2 поддер­живается на высоком уровне, близком к напряжению С7Ь только если оба фототранзистора ФТ1 и ФТ2 включены и через них идет ток, близкий к насыщению, а во втором — при вы­ходе на насыщение ВАХ любого из фототранзисторов ФТ1 или ФТ2.

Схемы изображенные на рис. 9.6, в, г, реализуют выполнение операций И-НЕ и ИЛИ-HE соответственно. В них транзисторы включены по схемам с общим эмиттером, что обеспечивает выполнение операции НЕ. Выходные электроды транзисторов ФТ1 и ФТ2 на рис. 9.6, в соединены последовательно. Только в случае воздействия световых потоков на оба транзистора их выходные сопротивления оказываются низкими, и на входе фиксируется потенциал, соответствующий логическому нулю.

Выходные электроды транзисторов ФТ1 и ФТ2 на рис. 9.6, г соединены параллельно. Достаточно, чтобы световой поток воздействовал на базовую область хотя бы одного тран­зистора, для того чтобы сопротивление выходной цепи этого цифрового элемента стало низким, и, следовательно, фиксировалось напряжение логического нуля на выходе.

Фі:

Рис. 9.6. Логические оптоэлектронные элементы для выполнения операций: а — И; 6— ИЛИ; в — И-НЕ; г — ИЛИ-НЕ

Еще одним примером использования оптронов в цифровых устройствах может слу­жить оптоэлектронная микросхема серии 249ЛП1 (рис. 9.7). При протекании по цепи ар-

Сенид-галлиевого светодиода номинально­го входного тока в цепи фотоприемника (кремниевого фотодиода) возникает фото­ток, одновременно являющийся базовым для транзистора УТ1 этот ток достаточен для отпирания транзистора. Эмиттерный ток транзистора УТ1 поступает в базу УТЗ и переводит его в режим насыщения. При этом напряжение на выходе микросхемы оказывается равным падению напряжения на насыщенном транзисторе (примерно 0,3 В). Если же входной ток оптрона мень­ше номинального, то через его фотоприем­ник течет лишь малый темновой ток и тран­зистор УТ1 оказывается запертым. В этом

Случае через резистор /?7 течет базовый ток транзистора УТ2, причем его значение таково, что УТ2 находится в режиме насыщения. Транзистор УТЗ закрыт, так как на его входе от­сутствует отпирающее напряжение. В результате напряжение на выходе оптопары соответ­ствует потенциалу логической «1» (составляет примерно 2,5 В).