Синхронізація оптоелектронних елементів

Арифметичні і логічні операції в оптоелектроних операційних пристроях в основному виконуються в момент подачі як інформаційних, так і спеціальних сигналів(сигналів синхронізації).

Під синхронізацією роботи оптоелектронних обчислювальних або керуючих пристроїв розуміють точне часове узгодження роботи всіх елементів і вузлів для забезпечення виконання заданих функцій. Таке часове узгодження реалізується зазвичай подачею на функціональні схеми так званих тактових імпульсів, частота яких визначає головним чином ритм роботи пристроїв що синхронізують. Характеристиками синхронізації конкретної обчислювальної структури і окремих пристроїв є частота, тривалість, стабільність, число фаз генератора імпульсів, способи і особливості їх розподілення.

Розглянемо метод синхронізації роботи з оптоелектронного модуля, який базується на функціональній надлишковості (багатофункціональності) квантронів, які без внутрішніх перелаштувань можуть бути елементами памяті і генераторами, що дозволяє в однорідній структурі модуля виділити один квантрон в якості генератора (модулятора імпульсів), який синхронізує його роботу.

Одна із проблем, які виникають при синтезі модуля — створення при його роботі явища гонок, що пов’язано з нестабільностями характеристик напівпровідникових пристроїв, які використовуються в квантронах.

Що б знайти вихід з цієї ситуації необхідно використовувати в якості часозадаючого елемента квантрон, який функціонує в режимі генератора імпульсів. Така часозадаюча комірка типу оптоквантрона-генератора повинна задавати кванти часу для послідовного збудження квантронів модуля тільки певної тривалості τ, часові розкиди спрацювання яких не перевищують clip_image002, і як показує експеримент, лежать в межах clip_image004.

Це дозволяє при послідовному збуджені квантронів домогтися в кожному циклі синхронізації, час якого визначається тривалістю імпульсів τ, спрацювання лише одного квантрона. Внаслідок того, що квантрон-генератор не містить реактивних елементів, такий модуль легка може бути виконаний в інтегральному виконанні в одиничному технологічному циклі. Можна очікувати, що при виконання модуля в інтегральному вигляді розкиж по часу спрацювання квантрона від середнього їх значення не перебільшить десятих долей процента.ю що свідчить про перспективність запропонованого способа організації синхронізації роботи пристроїв. Але для забезпечення нормальної роботи оптоелектроного модуля з „маркерним” принципом запису інформації при такій організації синхронізації його роботи необхідне виконання умови τобн=τ, де τобн – час обнуління квантрона.

В реальних умовах роботи час обнуління квантронів є більше тривалості імпульсів часозадаючої комірки і лежить в межах clip_image006, що призводить до появи збоїв в роботі модуля.

З метою забезпечення роботи модуля без збоїв застосуємо метод синхронізації його роботи, який оснований на виділення парно-одиничного стану, поява якого забороняє запис інформації. Даний спосіб синхронізації основанй на застосуванні оптоелектронного порогового елемента (ОПЕ), входи якого оптично зв’язані із усіма виходами модуля.

Функціонування такого ОПЕ оцінюється виразом:

clip_image008 при clip_image010 Фі =1; clip_image012 при clip_image010[1] Фі Фі+1 =1; (1)

де Z – сигнал на виході ОПЕ; Фі –тривалість оптичного сигнала на і-му вході ОПЕ.

Синхронізація роботи модуля здійснюється в такій послідовності: в момент присутності часової інформації зажигається і-й квантрон, а і –І-й квантрон обнуляється, при цьому відключається оптоелектроний порогів елемент ОПЕ, забороняючи збудження і + І – му квантрону ОК і+1, При такій організації синхронізації підвищуїться надійність модуля, так як час збудження кожного наступного квантрона не залежить від тривалості нестабільних імпульсів, а визначається часом завершення перехідних процесі в квантрона.

В поєднанні з методом синхронізціїї основаном на застосуванні квантрона-генератора, данний метод забезпечує надійну синхронізацію роботи модуля.

Схема метода поєднання синхронізації роботи модуля зображена на рис.3. Так як в попередньому методі, функціонування ОП зручно записати виразом

clip_image008[1] при clip_image010[2] Фі Фі+1 =1; clip_image012[1] при clip_image010[3] Фі =1;

При методі суміщення синхронізації роботи модуля збудження квантронів здійснюється шляхом почергового збудження і обнуління квантрона генератора ОКг, а обнуління квантронів модуля – шляхом спрацювання оптоелектронного порогового елемента ОПЕ. Данний метод синхронізації поряд з надійним записом часової інформації в модуль забезпечує задані моменти часу його обнуління. Відрізняльна особливість указаних методів синхронізації в тому, що в якості одиничного кванта використовується час спрацювання квантронів, що є в загальному випадку, величиною не стабільною. Всі ці методи відносяться до однотактних способів синхронізації, і , практично важко реалізуємі, так як при побудові схем необхідно приймати міри для селективної передачі сигналів. Тому виникає задача знаходження такого методу синхронізації, при якому час збудження квантронів не чинить вплив на роботу модуля. Одним із таких методів є спосіб, який заключається в застосуванні почергової синхронізації квантронів модуля, яка здійснюється шляхом керуючого квантрона Т-типу. При цьому усі оптоквантрони модуля розбиваються на дві групи, кожна з яких керується синхронізуючими сигналами, що рознесені в часі.

Іншим методом синхронізації шляхом застосування затримок на волоконно-оптичних лініях зв’язку, який дозволяє домогтися максимально високої швидкодії, і нестабільності напівпровідникових пристроїв, які впливають на час спрацювання квантронів, замінити точністю підгонки лінійних розмірів ВОЛС.

Оставьте комментарий к статье