Универсальные оптоэлектронные логические элементы переменного и постоянного тока

Журнал РАДИОЛОЦМАН, февраль 2020

Михаил Шустов, г. Томск

Приведено описание базовых оптоэлектронных логических элементов, способных работать как на постоянном, так и на переменном токе.

Ранее на страницах журнала было приведено описание оптоэлектронных элементов позитивной и негативной логики [1]. Незначительное усложнение этих элементов позволяет использовать их в цепях как постоянного тока произвольной полярности, так и в цепях переменного тока. Модернизация логических элементов коснулась как их входных, передающих информацию цепей, так и выходных каскадов (Рисунок 1).

Рисунок 1.	Варианты схемотехнической реализации универсальных базовых оптоэлектронных элементов переменного и постоянного тока: И (AND)/И-НЕ (NAND), ИЛИ (OR)/ИЛИ-НЕ (NOR), Исключающее ИЛИ (XOR)/Исключающее ИЛИ-НЕ (XNOR).

Основное преобразование входных цепей отразилось на способе включения светоизлучающих диодов. Светодиоды каждой из входных цепей включены встречно, что обеспечивает возможность их работы в цепях постоянного и переменного тока и одновременно обеспечивает их самозащиту от перенапряжения.

В выходных приемных цепях оптоэлектронных логических элементов оказалось достаточно добавить выпрямительный мост, в диагональ которого включены последовательно (функция И) или параллельно (функция ИЛИ) фотодиоды.

На Рисунке 2 показаны варианты использования универсальных оптоэлектронных логических элементов.

Рисунок 2.	Способы подключения универсальных оптоэлектронных логических элементов переменного и постоянного тока без инверсии и с инверсией выходного сигнала.

При эксплуатации таких элементов возможны варианты:

1. Управляющие входные сигналы постоянного тока (или постоянного и переменного тока), напряжение питания выходных цепей постоянного тока любой полярности или переменного тока.
2. Управляющие входные сигналы переменного тока, частотой f₁, напряжение питания выходных цепей переменного тока частотой f₂, причем f₁ и f₂ могут как совпадать по частоте и фазе, так и существенно различаться.

При работе оптоэлектронных логических элементов на переменном токе (входные управляющие сигналы постоянного тока) уровни выходных логических сигналов выглядят несколько непривычно (Рисунок 2). Амплитуда сигналов уровня логической единицы переменного тока существенно (не менее чем на 1–2 порядка, в зависимости от напряжения питания) превышает амплитуду сигналов уровня логического нуля.

Использование управляющих сигналов и напряжения питания переменного тока различной частоты позволяет осуществлять модуляцию выходных сигналов и получать выходные сигналы смеси частот.