Проектирование троичных элементов (3) - пробуем оптопары

[Mac Buster]

Да уж, не быстро

[Shaos]

Недавно обнаружил информацию о том, что обычный светодиод может быть использован как фотодиод! Т.е. свою собственную оптопару можно сделать из двух светодиодов - один будет работать на передачу, а другой на приём. Причём вот тут:
http://en.wikipedia.org/wiki/LEDs_as_Ph ... ht_Sensors
написано, что светодиод реагирует на свет своей волны и короче, т.е. зелёный светодиод реагирует на голубой и зелёный, но не реагирует на красный цвет, а вот красный будет реагировать на все цвета. На базе этого можно строить троичные схемы, которые могут одновременно преобразовывать троичный сигнал в двоичный для дальнейшего управления ключами и отображать цветом входной троичный сигнал для визуального контроля.
N: Red -> G=1 R=1
O: Off -> G=0 R=0
P: Green -> G=0 R=1
как можно заметить у нас получился преобразователь троичного сигнала в двоичный, где N превращается в -1.

P.S. с красно-зелёными светодиодами такой фокус не проходит почему-то...

[Shaos]

С этими 6N137 одна проблема - там внутри не фототранзистор стоит, а целый ТТЛ-вентиль...

Что делает из него прекрасный заменитель компаратора для дальнейшего управления CMOS-ключами 4052,4053 или DG403...

[Shaos]

С этими 6N137 одна проблема - там внутри не фототранзистор стоит, а целый ТТЛ-вентиль...

Что делает из него прекрасный заменитель компаратора для дальнейшего управления CMOS-ключами 4052,4053 или DG403...

Собрал на макетке прототипчик (пока без 4052 - вместо него светодиоды):



Получается, что для построения TRI41BOS (сдвоенный троичный селектор с общим входом управления, у которого входной каскад построен на биполярных транзисторах и оптопарах, а далее идёт дешёвый CMOS-мультиплексор) нужно:
1 x 74HC4052 $0.39
2 x 6N137 $0.49*2=$0.98
транзисторы:
1 x 2N3904 $0.03
1 x 2N3906 $0.03
конденсаторы:
3 x 0.1 uF $0.19*3=$0.57
резисторы:
2 x 4.7K $0.03*2=$0.06
2 x 2.2K $0.03*2=$0.06
2 x 470 $0.03*2=$0.06
или всего $2.18, что в 5 раз дешевле компонентов для платы TRIMUX, но и мелочёвки тут всякой побольше, и схема не совсем троичная (мультиплексор управляется двухразрядным двоичным адресом, сигналы которого получаются от оптопар), и скорее всего будет работать медленнее...
P.S. Вообще похоже, что положительную часть из PNP-транзистора и оптопары можно заменить на один диод (либо один транзистор), но тогда схемка будет не симметричная (с другой стороны TRIMUX тоже далеко не симметричный).
P.P.S. А на 4053 таким же образом можно построить одиночный селектор TRI43BOS и тройной селектор TRI47BOS.

[rvnick]

Ну ежели 10мега то довольно заманчиво.
На двух 6N137 получается довольно простой преобразователь
с трёхуровнего в BCT. Вроде где-то, что-то такое было,
только на низкочастотных аналоговых компараторох

[Shaos]

Ну ежели 10мега то довольно заманчиво.
На двух 6N137 получается довольно простой преобразователь
с трёхуровнего в BCT. Вроде где-то, что-то такое было,
только на низкочастотных аналоговых компараторох

Компараторы были тут:
viewtopic.php?t=55
Я их тоже на осциллографе попробую...
P.S. Неудобство оптопар в том, что им обязательно транзистор нужен в качестве входного буфера (точнее инвертора) - иначе нельзя будет много модулей подключать к одному источнику сигнала (я попробовал - при 4 оптопарах в параллель уровня напряжения уже не достаточно для срабатывания всех оптопар), а масштабирование - это необходимая фича для получения небесполезной библиотеки троичных компонентов.

[rvnick]

Компараторы где-то ещё были, даже фото, кажется LM339.

А насчёт буфера для светодиода в оптопаре, думается должны найтись какие-то интегральные типа из 45хх серий,возможно даже счетверённые, или что-то типа какие-то видеодрайверы для работы на 75ом кабель. Неплохо было бы поменьше резисторной обвязки.

[Shaos]

Компараторы где-то ещё были, даже фото, кажется LM339.

Полусумматор был на компараторах ещё:

viewtopic.php?t=53

А насчёт буфера для светодиода в оптопаре, думается должны найтись какие-то интегральные типа из 45хх серий,возможно даже счетверённые, или что-то типа какие-то видеодрайверы для работы на 75ом кабель. Неплохо было бы поменьше резисторной обвязки.

Ну вот пока так...

P.S. По компараторам ещё тут смотреть: viewtopic.php?t=48

[Shaos]

С этими 6N137 одна проблема - там внутри не фототранзистор стоит, а целый ТТЛ-вентиль...

Что делает из него прекрасный заменитель компаратора для дальнейшего управления CMOS-ключами 4052,4053 или DG403...

Собрал на макетке прототипчик (пока без 4052 - вместо него светодиоды):



Получается, что для построения TRI41BOS (сдвоенный троичный селектор с общим входом управления, у которого входной каскад построен на биполярных транзисторах и оптопарах, а далее идёт дешёвый CMOS-мультиплексор) нужно:
1 x 74HC4052 $0.39
2 x 6N137 $0.49*2=$0.98
транзисторы:
1 x 2N3904 $0.03
1 x 2N3906 $0.03
конденсаторы:
3 x 0.1 uF $0.19*3=$0.57
резисторы:
2 x 4.7K $0.03*2=$0.06
2 x 2.2K $0.03*2=$0.06
2 x 470 $0.03*2=$0.06
или всего $2.18, что в 5 раз дешевле компонентов для платы TRIMUX, но и мелочёвки тут всякой побольше, и схема не совсем троичная (мультиплексор управляется двухразрядным двоичным адресом, сигналы которого получаются от оптопар), и скорее всего будет работать медленнее...
P.S. Вообще похоже, что положительную часть из PNP-транзистора и оптопары можно заменить на один диод (либо один транзистор), но тогда схемка будет не симметричная (с другой стороны TRIMUX тоже далеко не симметричный).
P.P.S. А на 4053 таким же образом можно построить одиночный селектор TRI43BOS и тройной селектор TRI47BOS.

Сложность пайки можно оценить по количеству припаиваемых ног - у тримукса к примеру это 2*16+4*2+2*5+3=53, а у вышеописанного TRI41BOS - 16+2*8+2*3+3*2+6*2+12=68 или на 28% больше, т.е. паять его примерно на треть дольше...

P.S. Для экспериментов купил оптопары в соике - по 2 на корпус, причём с логическими выходами без открытого коллектора, т.е. будет на один 8-ногий корпус и на 2 резистора меньше.

[rvnick]

Получается что-то вроде какой-то концепции.Оптопары,компараторы и что-то ещё подобное,
это как бы преобразование трёхуровневой логики в BCT,
а 4052 и 4053 это BCT-приводы для управления ключами
в трёхуровневой логике. Интересно было бы прикинуть
например полный сумматор на ключах из 4052,4053 и
сравнить его с тем как сделано в CPE Report - Ternary Computing Testbed - RC6a. Думается получилось бы попроще.

[Shaos]

Наконец-то нашёл время протестировать с 4052 - причём половина которой подключена как троичный буфер, а другая половина - как троичный инвертор:



В ручном режиме всё работает - при 5-вольтовом питании пороги срабатывания 4.0 вольт и -3.8 вольта, однако при подаче синусиоды с высокой частотой и отображении результата на осциллографе выяснилось несколько неприятных моментов: во-первых, вопреки ожиданиям схема оказалась несимметричной - отрицательная полуволна даёт более узкую полоску, во-вторых, при повышении частоты до 50 кГц и выше эта полоска схлопывается (когда время зарядки ёмкости канала ниже длительности импульса) - приходится увеличивать амплитуду входной синусоиды (которая и без того была 5 вольт), чтобы хоть что-то появилось. Кроме того 4052 потребовал двух конденсаторов по питанию (один на положительное питание, второй на отрицательное) - т.к. без конденсаторов на сигналах видны помехи.

P.S. Проблемы наблюдаются уже на выходе транзистора отрицательной полуволны - пока не пойму в чём дело - транзисторы менял не помогает, резисторами тоже играл туда-сюда - разница небольшая...

P.P.S. Плюс этой схемы в том, что совершенно бесплатно (т.е. без какой бы то ни было обвязки) можно прицепить красно-зелёный светодиод между общим контактом светодиодов из оптопар и землёй - для отображения значения входного сигнала управления!

[Shaos]

Вот собственно проблемный кусок схемы:


Транзисторы выполняют роль инвертирующих буферов - в результате на выходе оптопар "неинвертированный" сигнал наличия того или иного повышенного напряжения (+5В для верхней и -5В для нижней).

Стал играть с номиналами. Уменьшил R5 и R6 до 1K - стало чуть лучше (граничная частота стала чуть выше). Поменял R1 и R2 на 100 кОм - опять таки стало лучше. Далее странность - когда прикасался пальцами к R1 и R2 (причём к обоим одновременно) - сигнал на повышенной частоте внезапно просыпался! Стал ставить конденсаторы параллельно R1 и R2 - большая ёмкость убирала среднюю составляющую вовсе, а слишком маленькая - не давала вообще никакого эффекта. В результате остановился на 22 пФ - И О ЧУДО - схема стала работать вплоть до предельной частоты моего генератора 2.4 МГц (с задержкой около 100 нс - четверть периода для такой частоты)! Одно НО - при уменьшении частоты стал наблюдаться кратковременный самовозбуд на спадах (визуально получается гребёнка из нескольких импульсов где-то в районе 9 МГц) - рассовывание конденсаторов то тут то там проблему не решают

P.S. Возможно дело в самой бредборде!
http://www.electro-tech-online.com/gene ... ey-rf.html
(пора покупать анализатор спектра)

P.P.S. Вобщем решил пока с конденсаторами не заморачиваться - закажу в производство неизменённую схему, разве что добавлю второй конденсатор на отрицательное питание 4052 и опциональный красно-зелёный светодиод для индикации состояния схемы.

P.P.P.S. Заказал 32 платки без зелёнки. Полную схему опубликую когда получу и протестирую хотя бы одну платку...

[rvnick]

Имеется ввиду R5,R6 - 1K это через которые сигнал поступает
на базы транзисторов. А R1,R2 - 100 кОм это подключенные
параллельно переходам база-эмиттер?

Самовозбуждение можно попытаться побороть если R5,R6 - 1K
делать составными из двух последовательных резисторов, а
корректирующий конденсатор подключить параллельно одному из
них. Ну типа 330 ом + 680 ом, и 22 пф параллельно 680 ом.
Номиналы естественно надо подбирать.

Ещё 470ом надо попробовать уменьшать. Коллектор-эмиттер
насыщенного транэистор порядка 0,7в., на светодиоде в оптопаре порядка 1,5-2,0в.,на падение напряжения остаётся
2,3-2,8в. ориентировочно, при токе светодиода примерно 10ма,
резистор может быть порядка 220ом. Если ещё будет дополнительный светодиод для индикации, то учитывая, что и на нём тоже будет падать примерно 1,5-2,0в., резистор надо
будет подбирать порядка десятки омов.

[Shaos]

А да - R5/R6 не попали в поле зрения
Это резисторы подтягивающие к +5В выходы оптопар с открытым коллектором
P.S. Если речь зашла о десятках омов, то может быть резистор убрать совсем? Вот что я хочу туда воткнуть:
https://www.jameco.com/webapp/wcs/store ... ctId=34711
Пишут 2.6V максимум

[rvnick]

А да - R5/R6 не попали в поле зрения
Это резисторы подтягивающие к +5В выходы оптопар с открытым коллектором
P.S. Если речь зашла о десятках омов, то может быть резистор убрать совсем? Вот что я хочу туда воткнуть:
https://www.jameco.com/webapp/wcs/store ... ctId=34711
Пишут 2.6V максимум

Совсем без резисторов нельзя, если коллектор-эмиттер случайно короткое, то
два последовательных леда напрямую к 5,0вольт,могут погореть.