考慮了創建無源和有源光電邏輯元件同時執行AND，NAND，OR，NOR，XOR，XNOR功能的可能性。與有源邏輯元件不同，無源邏輯元件沒有自己的電源，由輸入控制信號供電。光電子手段的使用允許輸入和輸出電路的可靠電氣隔離，包括使用開放式光通信通道。此外，光電邏輯元件比數字邏輯的通常元件簡單得多。

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　　無源光電邏輯元件

　　圖1 顯示了通用的無源光電邏輯元件電路之一的示例。這樣的元件同時執行AND，NAND，OR，NOR，XOR，XNOR的功能，僅包含4個光電對U1-U4，并具有9個輸出;其中6個具有高(Y1和Y2)和3個具有低(Y0)負載能力。請注意，為了盡可能簡化邏輯元件，可以將晶體管及其隨附的電阻排除在外，只能使用負載能力低(Y0)的輸出。

　　圖1 通用的無源輸入光電邏輯元件，具有高(Y1和Y2)和低(Y0)負載能力。

　　考慮邏輯元素的操作。如果沒有對輸入X1和X2施加控制信號，則電流不會流過光耦合器對U1.1、U2.1、U3.1、U4.1的LED。因此，邏輯元件的所有輸出Y0處都將存在高邏輯電平電壓。

　　如果控制信號的“日志。1“級別應用于輸入 X1，并且”日志。0“到輸入X2，電流將流過光耦合器U1.1、U3.1的LED。輸出 Y0 NAND 處的電壓不會變化，在輸出 Y0 NOR 和 Y0 XNOR 處，電壓將降至“Log.0”電平。

　　當控制信號電平為“日志。0“被饋送到輸入 X1 和”日志。1“，在輸入X2處，電流將流過光耦合器對U2.1、U4.1的LED。電壓在輸出 Y0 NAND 處也不會改變，在輸出 Y0 NOR 和 Y0 XNOR 處將有一個“Log.0".

　　最后，如果將高電平控制信號同時施加到輸入X1和X2，電流將流過光耦合器對U1.1、U2.1的LED。Y0 NAND 的輸出將具有“日志”級別。0";Y0 NOR的輸出也將具有“日志”級別。0";Y0 XNOR的輸出將處于“日志”級別。1".

　　當然，圖1中的光電邏輯元件NAND/AND、NOR/OR或XNOR/XOR可以彼此分開使用。

　　無源光電邏輯元件的優缺點顯而易見。一方面，沒有外部電源電壓源，另一方面，光耦合器的LED從信號源消耗足夠高的電流。

　　有源光電邏輯元件

　　接下來考慮有源光電邏輯元件， 圖2.此類元件具有高輸入電阻，但需要電源E1(為此，可以使用接收部分E2的電源)。

　　圖2中光電邏輯元件的工作原理與圖1有些不同，差異相當明顯。在沒有輸入信號的情況下，電流不會流過光耦合器的LED。所有輸出 Y0 和、OR 和 XOR 處均存在低電壓電平，請參見 表1.

　　圖2 通用的有源光電邏輯元件，具有高(Y1和Y2)和低(Y0)負載能力。

　　表1 通用光電邏輯元件的真值表。

　　當電平的控制信號為“日志。1“應用于輸入 X1 和”日志。0“到輸入X2，電流流過光耦合器對U2.1和U3.1的LED。輸出 Y0 AND 將具有“日志”級別。0";輸出 Y0 OR 和 Y0 XOR 將為“日志。1".

　　當“日志。0“應用于輸入 X1 和”日志。1“到輸入X2，電流流過光耦合器對U1.1和U3.1的LED。在輸出 Y0 和將有“日志。0";在輸出 Y0 或和 Y0 XOR 處，將有“日志。1".

　　如果“日志。1“施加于輸入X1和X2，電流將僅流過光耦合器對U3.1的LED。在輸出 Y0 和 Y0 OR 處，將有一個“日志”級別。1";在輸出 Y0 XOR 處將有“日志。0".

　　帶無源或有源輸入的光電邏輯元件

　　具有無源或有源輸入的光電邏輯元件的另一種變體顯示在 圖3.設備的接收部分基于 單個晶體管上的通用邏輯元件.

　　圖3 具有無源(左上)或有源(左下)輸入的通用光電邏輯元件。

　　Michael A. Shustov 是技術科學博士、化學科學候選人，也是電子、化學、物理學、地質學、醫學和歷史領域 700 多部印刷作品的作者。