3.5.1. Выполнение основных логических операций

Рассмотренные устройства позволяют реализовать разнообразные вычисления и преобразования информации как в аналоговой, так и в цифровой формах. Аналоговая форма обработки привлекательна тем, что всевозможные датчики, приемники и средства отображения физических величин работают в режиме непрерывного изменения входных и выходных сигналов, а цифровая, как уже отмечалось, характеризуется более высокой точностью, надежностью и помехоустойчивостью, поскольку основывается на идентификации легко различимых состояний.

Рассмотрим сначала, как оптическими методами выполняются элементарные логические операции. Будем изображать (рис. 3.11) оптический элемент, пропускающий свет при наличии управляющего сигнала х, незаштрихованным прямоугольником (Т), а элемент, пропускающий свет в отсутствие управляющего сигнала,— заштрихованным прямоугольником (Т). На рис. 3.11 стрелками показаны как управляющие сигналы (х, х1, х2), так и управляемый пучок (оптическое «питание»). Оптический сигнал на выходе обозначен у.

В случае, когда оптический пучок проходит последовательно через управляемые элементы Т, реализуется операция логического умножения (у = х1 ^ х2, И). В этом легко убедиться на примере устройства с двумя входами (рис. 3.11, а). Свет через устройство не пройдет (у = 0) как при отсутствии обоих управляющих сигналов (х1 =0, х2 =0), так и при подаче сигнала только на один из элементов (х1=l, х2=0 или х1=0, х2 =1); свет попадает на выход (у = 1), только если управляющие сигналы подать и на один, и на другой входы (х1=l, х2=1).

Подпись: Рис. 3.11. Выполнение логических операций оптическими методами

Для выполнения операции логического суммирования (у= х1х2, ИЛИ) управляемые оптические элементы Т «включены» параллельно (рис. 3.11, б). В этом случае для попадания света на выход (у = 1) достаточно, чтобы управляющий сигнал был подан хотя бы на один из элементов (х1=0, х2 =1 или х1=l, х2=0). Разумеется, y=l и при подаче управляющего сигнала на оба элемента (х1=l, х2 =1).

Операции инверсии (у = , НЕ выполняется при помощи одного элемента, пропускающего свет в отсутствие управляющего сигнала, т. е. при помощи элемента (рис. 3.11, в). Легко убедиться в том, что если два элемента включить параллельно, реализуется операция И—НЕ (штрих Шеффера, у = х1 х2 ), а операция ИЛИ — НЕ (стрелка Пирса, у = х1 х2 )—при их последовательном включении (рис. 3.11, г, д). Если же свет проходит последовательно через элементы Т и , выполняется операция запрета у= х1 х2 (рис. 3.11, е). Смысл этого преобразования состоит в том, что при отсутствии запрещающего сигнала (х2=0) свет проходит через устройство при х1 =1 и не проходит при х1 =0. При подаче запрещающего сигнала (х2 = 1) свет на выход не попадает при любом значении х1.

На рис. 3.11, ж, з продемонстрировано, как оптическими методами можно выполнить операции равнозначности (у = х1~ х2) и неравнозначности (у = х1 х2). В этом случае управляющий сигнал х1, как и х2, попадает сразу на два оптических элемента Т и . Из рисунка видно, что в схеме равнозначности свет попадает на выход при совпадении состояний входных сигналов, т. е. как при х1 =0, х2 =0, так и при х1 =1, х2 =1. Если же на один из входов управляющий сигнал подавать, а на другой нет, свет на выходе отсутствует. В схеме неравнозначности, наоборот, свет на выходе попадает при различных состояниях х1 и х2 (х1 =1, х2 =0 или х1 =0, х2=1) и не попадает при одинаковых х1 и х2 (х1 =1, х2 =1 или х1 =0, х2 =0). Комбинируя элементы Т и , можно выполнять и другие преобразования.

Введение в оптоэлектронику


*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.