РАЗДЕЛ 2
МЕТОДИКА, ИНСТРУМЕНТАРИЙ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МИКРОМОЩНОГО ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ОПТОПАР В СХЕМАХ ОПТОЭЛЕКТРОННЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ВЕНТИЛЕЙ
2.1. Оценка предложенных схем оптоэлектронной логики NИЛИ-НЕ
В подразделе 1.4 рассмотрены оптоэлектронные схемы логики КИПТ базиса NИЛИ-НЕ c несколькими типами ФП и излучателем в виде СД. Предложенная схема "Оптический инвертор" [46] (точнее оптоэлектронный инвертор - ОИ) реализует функцию НЕ (1ИЛИ-НЕ), структурно совпадает с ОЛЭ КИПТ, но отличается конструкцией излучателя по патенту Франции 2) (оптический усилитель на многослойной ППС типа ИЛ или ЛД с оптическим возбуждением).
Особенностью этой ППС является то, что излучение на длине волны ?1 (мощности РВых.) происходит при наличии одновременно двух условий: наличия прямого тока IПр. через р-n переход (при значении ? 80% величины тока его полного включения ІВкл.) и вводе в ППС внешнего излучения мощностью РВх. (на длине волны ?1) опре-деленной малой мощности причем (РВых. >> РВх.), что служит энергетической добав-кой - оптической "накачкой" ППС. При изменении величины тока ІВкл. на единицы процентов за счет его шунтирования, ППС прекращает излучать, что использовано в решении ОИ [46]. Преимуществом схемы является малое значение мощности внешнего сигнала, способное обеспечить гашение излучения ППС. Недостатками - наличие опорного когерентного излучателя, сложность организации сети подводя-щих световодов к каждой ППС, высокие требования к постоянству уровня тока ІВкл. и оптической мощности на входе ППС и параметрам ИП. Для устранения этих недостатков предложена схема ОЛЭ типа ОИ [47]. Ее отличие в том, что излучатель ОИ выполнен на основе СД, работающего в маломощном режиме, ФП - на ФР, ФТ,
2) Патент 2503394 МКИ G02 F3/00 (Франция), 1982. Коммутирующий элемент оптической коммутирующей матрицы
и матрица на таких элементах.
ФД с УФ на транзисторе и к нему может быть подключен маломощный дополнительный источник питания (ДИП) для усиления адаптивных свойств ФП (влияние ДИП на работу ОЛЭ заключается в задании напряжения смещения относительно общего провода одного из выводов ФП, см.подр.2.2). Схема ОИ приведена на рис.2.1а с ФП на основе ФР, ее преимущества перед схемой ОИ [46] -излучатель на типовом СД, отсутствие жестких требований к значениям токов ІВкл.СД, возможность использования ФП разных типов и применение ДИП в цепи ФП.
Схемы адаптивного типа PROS [48] (рис.2.1б), PROCOS [49] сочетают в себе схему базиса NИЛИ-НЕ с адаптивными ФП и имеют расширенные функциональные возможности. Преимуществами схемы ОЛЭ PROS перед схемой ОИ [46] являются: функциональное - охват ею минимального логического базиса (универсальность); схемотехническое - использование в схемах ОЛЭ NИЛИ-НЕ базового вывода ФТр., двойного переменного резистора для обеспечения адаптивности по входам (заданием тока смещения Б транзистора) и выходам (изменением тока излучения выходных СД1, СД2); наличие неинверсного оптического выхода - СД1. Это позволяет влиять на выбор режима ФП, адаптировать (подстраивать) его к изменяющимся значениям входной оптической мощности ЦС и управлять значением выходной оптической мощности СД на логическом выходе схемы ОЛЭ.
Недостатками схем ОЛЭ КИПТ [15,48,49] является их усложнение (увеличение количества элементов, связей) - общее количество элементов в устройствах растет пропорционально N - числу входных переменных. В схеме ОЛЭ NИЛИ-НЕ типа SUPROSTD [50] на N оптических входов (соединенных между собой по схеме У - образного оптического ответвителя) использован один ФП (функция "монтажного'' оптического ИЛИ на N входов, см. рис.2.1в). Это схемотехническое решение применимо в некоторых схемах ОЛЭ, при этом количество логических входов схемы равно N, логических выходов - один, количество ФП - один, общее количество элементов - три. Мало- и микромощные схемы NИЛИ-НЕ [47-50] в инте-гральном исполнении могут быть основой при создании ИС с оптическими связями.
В следующем подразделе приведены характеристики программ моделирования - современного инструмента для изучения и разработки оптоэлектронных устройств.
2.2. Особенности программных сред для моделирования электронных схем
Автоматизированные системы управления технологическим проектированием устройств электронной техники получили широкое распространение [51-60]. Их применение связано с возможностями математически описать физические процессы (проходящие в схемах и устройствах на их основе) любой сложности на языке математических зависимостей, что позволяет с достаточной точностью проектиро-вать и проводить исследование моделей. Преимуществами программных сред (ПС) схемотехнического моделирования типа Micro-CapV, Electronics Work Bench-5.12 (EWB) [54,55] являются: адаптированный многооконный интерфейс пользователя, библиотека моделей (БМ) аналоговых и цифровых устройств (совместима с РSpice), интерфейс со стандартными приложениями (Windows). Программа EWB характери-зуется дополнительной возможностью изменения параметров компонентов схем, отличается управлением точностью расчета, созданием отчетов моделирования, встраиваемые виртуальные приборы (для визуализации процессов - определения значений токов, напряжений, получения осциллограмм в узлах схем, др.). Это позволяет реализовать систему типа "рабочий стол" с качественным и количествен-ным анализом ряда электронных схем при приемлемой точности моделирования. Указанные ПС применяются в качестве инструмента построения, моделирования (эмулирования) и демонстрации поведения несложных электронных схем, измере-ния и оценки полученных параметров в процессе обучения студентов электронных специальностей, что является их преимуществом. Недостатком их является невозможность ввода аналоговых, цифровых компонентов (диодов, транзисторов, оптопар, ИС, др.), отсутствующих в БМ - например, с расчетными параметрами.
Наибольшее развитие для разработки электронной аппаратуры на ПК в странах СНГ (наряду с отечественными разработками) получили ПС
- Київ+380960830922