Устройство для определения среднеквадратических значений
(72) Авторы изобретения В.И. Рязанов, Д. U. Пунсык Намжнлов н А. Ф.
Томский орпена Октябрьской Революции и орц а Тррщщрго„.
Красного Знамени политехнический институт и С м к " (7l) Заявитель (54} УСТРОИСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
СРЕДНЕКВАДРАТИЧЕСКИХ ЗНАЧЕНИИ
Изобретение относится к вычислитель= ной технике.
Известно устройство для вычисления интегральной квадратичной ошибки, содержащее счетчик, два дешнфратора, ключевые каскады, делители напряжения, треквходовый нуль-орган, генератор тактовых импульсов, функциональный преобразователь и регистрирующее устройство pl).
Но построение многовходового квадрнрующего элемента на пассивных элементах н последовательное цифро-анало говое и аналого-цифровое преобразование не позволяет получить высокую точность измерения интегральной квадратичной ошибки.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для вычисления интегральной квадратичной ошибки, содер- . жащее преобразователь напряжениевременной интервал н преобразователь напряжение - частота,. выходы которых
2 через схему И подключены к ключу, времязадающее устройство, счетчик и корненэвлекатель 2Ъ
Недостатком известного устройства является пониженная точность вычнсле ния интегральной квадратичной ошибки, определяемой шагом квантования, умень шенне которого приводит к нестабнль ной работе преобразователя напряжение
10 частота н в целом к усложнению усгройства.
Цель изобретения - повышение точности вычисления.
Поставленная цель достигается тем, 15 что устройство для определения среднеквадратических значений, содержащее генератор тактовых импульсов, выход ко торого через первый делитель частоты связан с первым входом первого we-, мента И, выход которого соединен с входом генератора развертывающего напряжения, схему сравнения, соответст вующне входы которой соединены с вхо
3 1бб11 дом устройства и с выходом генератора развертывающего напряжения, выход первого делителя частоты через второй делитель частоты подключен к второму входу первого элемента И, счетчик, вход которого соединен с выходом второго елемента И, и реверсивный счетчик, со держит третий элемент И, третий, чет« вертый и пятый делители частоты, ключи, элемент ИЛИ, два элемента НЕ и pac- >g пределитель импульсов, при этом выход схемы сравнения соединен с первым входом третьего элемента И и через первый элемент НЕ связан с управляк щим входом распределителя импульсов, выход первого делителя частоты соединен с вторым входом третьего элемента
И, выход генератора тактовых импульсов соединен с входами третьего и четвертого делителей частоты, выход третьего делителя частоты соединен с первым входом второго элемента И и с третьим входом третьего элемента И, выход которого через пятый делитель частоты соединен с сигнальным Входом распрделителя импульсов, выход второго делителя частоты через второй элемент
НЕ соединен с управляющими входами пятого делителя частоты и реверсивного счетчика и с вторым входом второго элемента И, третий вход которогэ соединен с выходом реверсивного счетчика, выходы разрядов четвертого делителя частоты через ключи соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетными входами реверсивного счетчика, а выходы распределителя импульсов соединены с управляющими входами соответствующих ключей.
На чертеже изображена блок-схема устройства.
Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, делитель 2 частоты, элемент И 3, генератор 4 развертывающего йапряжения, схему 5 сравнения, делитель 6 частоты, счетчик 7, элемент
И 8, элемент НЕ 9, распределитель 10 импульсов, элемент И 11, делители 12 и 13 частоты, реверсивный счетчик 14, элемент ИЛИ 15, ключи 16, делитель
l7 частоты, элемент НЕ 18.
Устройство работает следующим образомм.
После запуска генератора 1 на выходе
° делителя 2 формируется импульс длительностью Т> а на выходе делителя 6 — импульс длительностью Т 2 AT (т — чис5 .ло циклов суммирования), который через
1 7
4 элемент И 3 дает разрешение на формирование развертывающего напряжения 5 ().
Развертывающее напряжение с выхода генератора 4 поступает на вход схемы 5 сравнения, на другой вход которой подан входной сигнал. Выходные сигналы со схемы 5 сравнения и делителя 2 (логические 1 ) поступают на первый и второй входы элемента И ll, тем самым разрешая прохождение опорной частоты
Х,ц с выхода делителя 13 на сигнальный вход распределителя 10 и далее на выходы распределителя 10. Длительность 4 6 импульсов, появляющихся на выходах распределителя, связана с параметрами развертывающего напряжения и опорной частотой следующим соотношением: т д = — дх= 1
00 где 5 - амплитуда развертывающего напряжения на выходе генератора 4
Импульсом с первого выхода распределителя 10 открывается первый из ключей 1 6 и импульсы старшего разряда делителя 17 с частотой Ео через элемент ИЛИ 15 поступают на суммирующий вход счетчика 14 в течение времени d4. Прохождение импульсов по суммирующему входу определяется сигналом логический 0", поступающим с выхода элемента НЕ 18 на управляющий вход счетчика 14-. По истечении этого времени первый ключ 16 закрывается и управляющий сигнал той же длительностью д1 появляется на втором выходе распределителя 10, открывая второй ключ 16.
На суммирующий вход счетчика 14 начинают поступать импульсы с выхода следующего разряда делителя 17. Далее указанные действия продолжаются до тех пор, пока не произойдет сравнение входного сигнала Х с развертывающим напряжением в схеме 5 сравнения. В результате на ее выходе появится сигнал логический "0", запрещающий прохождение
Яoz на сигнальный вход распределителя
10. Одновременно с этим сигналом с выхода элемента НЕ 9, поступающим на управляющий вход распределителя 10, последний устанавливается в исходное состояние. Учитывая, что частота fj asполняющих импульсов с выходов разрядов делителя 17 связана с номером j -ãî выхода распределителя 10 соотношением:
5 100i где Х0- минимальная частота на выхо- де делителя 17 (частота на выходе его старшего разряда), а входной сигнал Х, может быть представлен в виде Х=К b. Х (К количество шагов квантования, 5
К 1, 2..., п ) получим, что число импульсов, записанное в счетчике 14, за один цикл развертки будет равно т.е. пропорциональное квадрату входного
I ° 25 сигнала с точностью до ЬЙ= — % дХо (о(-.Ц.
Процесс суммирования в счетчике 14 повторяется аналогично первому циклу. Чиоло циклов определяется соотношением
m= т/2Т и задается импульсом, по- зО ступающим с выхода делителя 6, которым закрывается элемент И 3.
Число импульсов, записанных в счетчике 14 за т циклов, будет равно
f -»m(2(>-1)+ ) Всего же за два промежутка времени число импульсов, списанных со счетчика 14, ° будет равно: Т5 и +8+= hXm4f0, З5 Т» Z ТЭ М ДХ Я0- У + — ДХ т(20 Ц 10 Р, О где p - доля времени Л+ (P 0-1) от. начала g -го импульса. В этом случае число импульсов, эа писанное в счетчике 7, будет равно т.е. пропорционально среднеквадратичес . кой ошибке с точностью до К Т "х = Ео llx (2(" - )+ ) Хо" т.е. это число будет пропорционально ква драту входного сигнала. Если входной сигнал Х= (К+ oL) ÄÕ, где сс - доля шага квантования а Х(сС=0-1), то число импульсов, записанное в счетчике 14, будет равно дХ (К +(2K+1)d)Ф вЂ” f Х Т -> 2 Х .; о 5hx 0 е П\ т х = о —" хj- 5дх 0 -=„) где j =1, 2...п, т.е. число будет пропорционально сумме квадратов входного сиг нала. Сигнал логическая 1 с элемента HE 1 8 поступает на управляющий вход счетчика 14, переводя его в запись по вычитающему входу. Одновременно с, 45 этим сигнал с выхода элемента HE 18 подается на управляющий вход делителя 17, тем самым уменьшая коэффициент деления по каждому выходу в tn раз, а также на третий вход элемента И 8, на первый вход которого поступает сцгнал 50 с делителя 12, а на второй подается: сигнал с выхода счетчика 14, логичеокий 0 с которого появляется только при равенстве импульсов, записанных по суммирующему и вычитающему входам счетчика 14. С выхода элемента И 8 частотный сигнал поступает на счетчик 7. Тем самым подготавливается цикл иэ117 4 влечения квадратного корня из суммы квадратов входных сигналов. Операция извлечения квадратного кор ня выполняется следующим образом. Импульс длительностью а t проходит на первый выход распределителя 10, открывает первый ключ 16 и импульсы с первого выхода старшего разряда делителя 17 частотой Ю1 тпйо через элемент ИЛИ 1S поступают на вычитающий вход счетчика 14.Число списанных импуль сов в счетчике 14 эа первый промежуток времени и составляет По истечении времени Ь 6 импульс с первого выхода распределителя 10 исчезает, первый ключ 16 закрывается, появляется импульс на втором выходе распределителя 10 той же длительностью 1, который открывает второй кпвч 16, и на вычитающий вход счетчика 14 поступают импульсы с второго выхода делителя 17. Частота списывающих импульсов с выходов делителя 17 связана с номером выхода соотношением Далее устройство работает аналогично до тех пор, пока не сравняется число им пульсов, записанных в счетчике 14 по . суммирующему и вычитающим входам. На выходе счетчика 14 появляется сигнал логический "0", запрещающий ïðîõожде ние импульсов на вход счетчика 7. В общем случае сравнение может про изойтн в момент времени, не кратный alt,. тогда имеем 1001117 8 р го соединен с выходом второго элемен та И, и реверсивный счетчик, о т л ичающееся тем, что, спелью повышения точности вычисления оно Ф соцержнт третий элемент И, третий четвертый и пятый делители частоты, ключи, элемент ИЛИ, два элемента НЕ и распределитель импульсов, при этом выход схемы сравнения соединен с первым входом третьего элемента И s через первый элемент НЕ связан с управляющим входом распределителя импул cos, выход первого делителя частоты соединен с вторым входом третьего элемен та N, выход генератора тактовых щмпуль сов соединен с входами третьего и четвертого делителей частоты, выход третьего делителя частоты соединен с первым входом второго элемента И и с третьим входом третьего элемента И, выход которого через пятый делитель частоты соединен с сигнальным входом распределителя импульсов, выход второго дели теля частоты через второй элемент НЕ соединен с управляющими входами пятого делителя частоты и реверсивного счетчика и с вторым входом второго элемента И, третий вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, .выходы разрядов четвертого делителя частоты через ключи соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетными входами реверсивного счетчика, а выходы распределителя импульсов соединены с управляющими входами соответствующих ключей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР ¹ 432493, кл. G, 06 F 7138, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР ¹ 184535, кл. Q 06 Cj 7/02, 1965 (прототип) . Максимальное время вычисления состав ляет Ф =т+т с(Х 15 Предлагаемое устройство обеспечивает более высокую точность вычисления за счет того, что единичный элемент входного сигнала (шаг квантования) в процессе преобразования заполняется им- 2 пульсами высокой частоты. Поэтому ме тодическая погрешность меныце шага квантования. Этим и определяется технико-экономический эффект от использования изобретения. Формула изобретения Устройство для определения средне- ЗО квадратических значений, содержащее генератор тактовых импульсов, выход которого черм первый делитель частоты связан с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом генератора развертывающего напряжения, схему сравнения, соответствующие входы которой соединены с входом устройства и с выходом генератора развертывающего напряжения, выход первого а делителя частоты через второй делитель частоты подключен к второму входу первого элемента И, счетчик, вход кото» 1001117 Составитель Г. Осипов Редактор Н. Стащишина Техред Ж.Кастелевич Корректор M лароши Заказ 13М /57 Тираж 704 Подписное В) 1ИИГ)И Государственного комитета СССР по делам кэобретений и открытий 1.13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 <) очищал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4:
