Устройство для определения статистических характеристик

 

УСТРОЙСТЮ ДОЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАТИСТЙЧЕСК1ЬХ ХАРАКТЕРИСТИК, срдержащее первый переключатель, информационный вход которого является информационным входом устройства, а первый и второй выходы первого перекjm 4aTenH подключены соответственно к первым информационным входам реверсивного счетчика и счетчика-делителя , второй информационный вход которого соединен с выходом квадратора информационный вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика , выход переполнения которого соединен с информационным входом второго переклвочателя, управляющий вход которого объединен с управлякчцим входом первого переключателя и .соединен с первым выходом блока управления, первый и второй выходы второго переключателя подключены соответственно к входу счетчика дисперсии и информационному входу счетчика среднего, выход которого соединен с вторым информационным входом реверсивного счетчика , о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно содержит цифровой компаратор, регистр; триггер и элемент И, а счетчик-делитель и счетчик среднего выполнены реверсивными, причем вход триггера и управляющий вход счетчика среднего объединены и являются знаковым входом устройства, выход триггера соединен. с информа1шонным входом элемента Н, управляющий, вход которого подключен к второму выходу блока управления, вход которого является информационным входом устройства, а выход элемента Н соединен с управляющим входом счетчика-яелителя, разрядные выходы которого соединены с первой группой входов цифрового компаратора, вторая Группа входов которого подключена к разрядным выходам регистра, а выход СП соединен с входом установки режимасуммирования счетчика-делителя, третий и четвертый выходы блока управ ления подключены к управляющим входам соответственно реверсивного счетчика и квадратора, рри этом блок управления содержит элементы И, одновибратор , счетчик выборки, RS-тригО1 геры, элемент задержки и элемент 1ШИ, информационньм вход первого элемента со И является входом блока управления, О1 управляющий вход элемента И подключен к единичному выходу первого RS -триггера , а выход первого элемента Н через одновибратор соединен с входом счетчика выборки и информационными входами второго и третьего элементов И, информационный вход второго из которых подключен к нулевому выходу второго RS-триггера, единичный выход которого является первым выходом блока управления и соединен с управлянэщнми входами третьего и четвёртого элементов И, выход последнего из которых

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

ИСПжлим.

3(sg С 06 F 15 36

ГОС ДМ СТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СеСе

-»

ПО ДЕЛАМ ИЗОЬРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ: —::, ., ц

Н ABTOPCNOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ " ": " е.1 (21) 3465358/18-24 (22) 18.05.82 (46) 30.11 83. Нюл. В 44 (72) В.Н.Чннков, С.А.Кравченко, Г.K.Êàíüÿíîâ и С.И.Клнменков (53) 681.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11у 398952, кл, G 06 F 15/36, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9 4325!5, кл. 6 06 F 15/36, 1974 (прототип). (54) (57)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК, содер- . жащее первый переключатель, информационный вход которого является информационным входом устройства, а первый и второй выходы первого переключателя подключены соответственно к первым информационным входам реверсивного счетчика и счетчика-делителя, второй информационный вход которого соединен с выходом квадратора; информационный вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика, выход переполнения которого соединен с информационным входом второго перекжочателя, управляющий вход которого объединен с управляющим входом первого переключателя и,соединен с первым выходом блока управления, первый и второй выходы второго переключателя подключены соответственно к входу счетчика дисперсии и информационному входу счетчика среднего, выход которого соединен с вторым информационным входом реверсивного счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно содержит цифровой компаратор, регистр, „.SU„„1057957 A триггер и элемент И, а счетчик-делиI тель и счетчик среднего выполнены реверсивными, причем вход триггера и управляющий вход счетчика среднего объединены и являются знаковым входом устройства, выход триггера соединен. с информационным входом элемента И, управляющий вход которого подключен к второму выходу блока управления, вход которого является информационным входом устройства, а выход элемента И соединен с управляющим входом счетчика"делителя, разрядные выходй которого соединены с первой группой входов цифрового компаратора, вторая группа входов которого подключена к O разрядным выходам регистра, а выход соединен с входом установки режима. суммирования счетчика-делителя, третий и четвертый выводы блока управ- С„ ления подключены к управляющим входам соответственно реверсивного счетчика и квадратора, при этом блок ива: управления содержит элементы И, одновибратор, счетчик выборки, Я5-триг- © геры, элемент задержки и элемент ИЛИ, информационный вход первого элемента

И является входом блока управления, управляющий вход элемента И подключен к единичному выходу первого RS -триг- гера, а выход первого элемента И через одновибратор соединен с вхддом счетчика выборки и информационными входами второго и третьего элементов

И, информационный вход второго из ко- )ФВ торых подключен к нулевому выходу второго gS-триггера, единичный выход которого является первым выходом блока управления и соединен с управляющими входами третьего и четвертого элементов И, выход последнего из которых

1057957

20 подключен к R -входу первого R5-триггера, а информационный вход объединен с R и 5-входами соответственно второго и третьего RS -триггеров и соединен с выходом счетчика выборки, вы- ход третьего AS -триггера является вторым выходом блока управления и

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в приборах и системах для as- томатнческой обработки статистической информации. 5

Известно устройство для определения статистических характеристик, содержацее блок входной информации, счетчик выборки, два квадратора, счетчик среднего и счетчик дисперсии, 1О причем блок входной информации по первому выходу подключен к счетчику выборки и по второму выходу — к счетчику среднего и первому квадратору, выход счетчика среднего соединен с 15 .первым входом второго квадратора, второй вход которого подключен к выходу счетчика выборки, а выход — к счетчику дисперсии, соединенному также с первым .квадратором 1 ).

Недостатком устройства является некоторая аппаратурная избыточность обусловленная использованием двух квадраторов и двух счетчиков-делителей — счетчика среднего и счет- 25 чика дисперсии.

Кроме того, в устройстве в каждом из таких счетчиков-делителей производится сначала накопление чисел, а затем их деление, что приводит к 5б зйачительному повышению их разрядности, l

Наиболее, близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для определения дисперсии одновременно позволяющее получить и среднее ), содержащее реверснвный счетчик, счетчик выборки, пять вентилей, триггер и одновиб " ратор, причем управляющий вход пер- 4О вого вентиля соединен с выходом счетчика выборки, а выход — с входом одновибратора, управляемым входом вто f соединен с первым входом элемента

ЮП1, выход которого является третьим выходом блока управления, а второй вход подключен к выходу элемента задержки, вход которого соединен с выходом третьего элемента И и является четвертым выходом блока управления.

I рого вентиля, соединенного с входом счетчика делителя, и с управляемым входом третьего вентиля, соединенно" го с входом реверсивного счетчика, причем счетный вход счетчика выбор кии подключен к выходу одновибратора, а второй выход — к входу триггера, выход первого плеча которого подключен к управляющему входу второго вентиля, а выход второго плеча — к управляющему входу третьего вентиля, входы дешифратора подключены к выходам реверсивного счетчика, а выход — к информационным входам счетчика-делителя, к выходу которого подключены управляемые входы четвертого и пятого вентилей, выход четвертого вентиля подключен к входу счетчика дисперсии, пятого — к входу счетчика среднего, а управляющие входы соединены с соответствующими выходами триггера, выход одновибратора подключен к управляющим входам реверсивного счетчика, соединенного с. информационными входами счетчика среднего и дешифратора, а второй выход счетчика выборки — к входу установки нуля счетчика-делителя (2 ), Однако устройство обладает невысокой точностью, если выборка содержит знакопеременные элементы, и

1 не позволяет измерять среднее и дисперсию знакопеременных сигналов.

Цель изобретения повышение точности определения среднего и дисперсии прн знакопеременных элементах выборки.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для определения статистичестсйх характеристик, содержащее первый переключатель, информационный вход котррого является информацион3 10579 ным входом устройства, а первый и второй выходы первого переключателя подключены соответственно к первым информационным входам реверсивного счетчика и счетчика-делителя, второй 5 информационный вход которого соединен с выходом квадратора, информаци- онный вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика, выход переполнения которого соединен с ин- 10 формационным входом второго переключателя, управляющий вход которого объединен с управляющим входом первого переключателя и соединен с пер- . вым выходом. блока управления, первый 15 и второй выходы второго переключателя подключены соответственно к входу счетчика дисперсии и информационному входу счетчика среднего, выход которого соединен с вторым ин- 20 формационным входом реверсивного счетчика, оно содержит цифровой компаратор, регистр, триггер и элемент

И, а счетчик-делитель и счетчик среднего выполнены реверсивными, причем вход тригГера и управляющий вход счетчика среднего объединены и являются .знаковым входом устройства, выход триггера соединен с информационным входом элемента И, управляющий вход которого подключен к второму выходу блока управления,.вход которого является информационным входом устрой ства, а выход элемента И соединен.с управляющим входом счетчика-делителя разрядные выходы которого соединены с

35 первой группой входов цифрового .компаратора, вторая группа входов которого подключена к разрядным выходам регистра, а выход соединен с входом

40 установки режима суммирования счетчика-делителя, третий и четвертый выходы блока управления подключены к управляющим входам соответственно реверсивного счетчика и квадратора, при этом блок управления содержит эле45 менты И, одновибратор, счетчик выборки RS -триггеры, элемент задержки и элемент ИЛИ, информационный вход пер— вого элемента И является входом блока управления, управляющий вход элемента И подключен к единичному выходу первого RS -триггера, а выход первого элемента И через одновибратор соединен с входом счетчика выборки и информационными входами второго и 55 третьего элементов И, информационный вход второго из которых подключен к нулевому выходу Я5 -триггера, единич57 ный выход которого является первым выходом блока управления и соединен с управляющими входами третьего и чет-. вертого элементов И, выход последнего из которых подключен к R -sxqpy первого Р5 -триггера, а информационный вход объединен с R u S --входами соответственно второго и третьего

I RS -триггеров и соединен с .выходом счетчика выборки, выход третьего ЙЗ- ! триггера является вторьм выходом блока управления и соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого является третьим выходом блока управления, а второй вход подключен к выходу элемента задержки, вход которого соединен с выходом третьего элемента И и является четвертым выходом блока управления.

На фиг. l приведена структурная .схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема блока управления; на фиг. 3 - временные диаграммы блока управления. устройство содержит счетчик-делитель 1, переключатели 2 и 3, блок

4 управления, квадратор 5, ревер" сивный счетчик 6 триггер 2, элемент

И 8, цифровой компаратор 9, регистр

10, счетчик 11 среднего и .счетчик 12 дисперсии.

В состав блока управления(фиг.2) входят элементы И 13, одиовибратор

14, триггеры с раздельными входами

15-17, счетчик 18 выборки, злемект

l9 задержки и элементы И 20-22.и элемент ИЛИ 23.

Счетчик-делитель 1 своими информационными входами подключен через переключатель 2 к информационному входу устройства и через квадратор

5 — к реверсивному счетчику 6, входы которого соединены с вторым выходом переключателя 2 и выходами счетчика 11 среднего. Выход счетчика-делителя 1 через переключатель 3 соединен с входами счетчика ll среднего и счетчика 12 дисперсии. Управляющие входы переключателей 2 и 3 связаны с первым выходом блока 4 управления.

Кроме того, счетчик-делитель l поразрядно подключен к цифровому компаратору 9, другие входы которого соединены с выходами разрядов регистра

10. К выходу компаратора 9 подключен вход установки счетчика-делителя 1 в режим суммирования. Вход установки счетчика-делителя 1 в режим вычитания соединен с выходом элемента И 8, 1057957

5 к, входу которо Fo подключены второй выход блока 4 управления и выход триггера 7, а вход последнего объе,динен с входом реверса счетчика 11, среднего и подключен к знаковому вхо- 5 ду устройства. Вход блока 4 управления соединен с информационным входом устройства. Третий и четвертый вы- . ходы блока 4 управления подключены к входам управления реверсивного счет- !О чизса и квадратора соответственно.

Вход блока 4 управления соединен с информационным входом первого элемента И 13, управляющий вход которого подключен к единичному выходу первого триггера 15, а выход — к входу одновибратора 14. Выход последнего связан с общей точкой, объединяющей вход счетчика 18 выборки и информационные входы второго и третьего эле- 20 ментов И 20 и 21, Выход переполнения . счетчика 18 выборки соединен с Й -входом третьего триггера 17, информационным входом четвертого элемента

И 22 и Ь-входом второго триггера 16.

Единичный выход триггера 16 является первым выходом блока 4 управления и подключен к управляющим входам элементов И 21 и 22, а нулевой выход —, к управляющему входу элемента И 20.

Выход последнего связан с S-входом триггера 17, единичный выход которого является вторым выходом блока 4 управления и одновременно присоединен к одному из входов элемента ИЛИ 23, связанного по выходу с третьим выхо35 дом блока 4 управления. Выход элемента И 21 соединен через элемент 19 задержки с другим входом элемента

ИЛИ 23 и непосредственно с четвертым выходом блока 4 управления, а выход

40 элемента И 22 подключен к R --входу ,триггера 15 °

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии счетчик-делитель 1 устанавливается в режим суммирования, в последнем и регистре 10 устанавливаются показания 2 -n free и †:объем выборки, 8 -разрядность, 50 счетчика-делителя 1 и регистра 1О1, а, переключатели 2 и 3 управляющим сигналом с первого выхода блока 4 управления - в состояния, при которых к информационному входу устройства подключен информационный вход счетчика-делителя 1„и к выходу последнего счетчик 11 среднего.

Элементы выборки Х через переключатель 2 поступают с информационного входа устройства на вход счетчика-делителя 1. Сигналы, несущие информацию о знаке элемента выборки

X. поступают по знаковому входу

1ь устройства на вход триггера 7 и вход реверса счетчика 1! среднего. Этими сигналами счетчик 11 среднего устанавливается в режим суммирования или вычитания. Триггер 7 реагирует только на изменение знака элемента выборки.

При каждом таком изменении знака триггер 7 изменяет свое состояние и его выходные сигналы, формируемые при этом, поступают на элемент И 8, на управляющий вход которого в исходном состоянии подается запрещающий потенциал с второго выхода блока 4 управления. В связи с этим, если при поступлении первого элемента выборки триггер 7 изменяет свое состояние, его выходной сигнал на счетчикделитель 1 не поступает и последний остается в исходном состоянии, соответствующем режиму суммирования, После прохождения первого элемен та выборки, запрещающий потенциал с элемента И 8 снимается и, начиная с этого момента, выходные сигналы с триггера 7, формируемые в момент изменения знака элементов выборки, поступают на вход управления счетчика-делителя 1, устанавливая его в режим вычитания. Выходными сигналами цифрового компаратора 9„ поступающими на управляеыий вход суммирования счетчикаделителя 1, последний устанавливается в режим суммирования.

Пусть несколько .первых, например элементов выборки имеют положительный знак, В этом случае s течение всего интервала времени поступлейия этой группы элементов выборки, счетчик-делитель 1 и счетчик 11 среднего находятся в режиме суммирования. При поступлении каждых и импульсов на вход счетчика-делителя 1 на его выходе формируется импульс переполнения, записываемый в счетчик 11 среднего на суммирование и восстанавливающий исходное

2 -и состояние счетчика-делителя 1.

Пусть, начиная с {k+1)-ro элемента выборки, fn элементов выборки имеют отрицательный знак. Очевидно, что

/ после прохождения k элементов вы«. борки в счетчике-делителе 1 будет

1057

7 некоторый остаток а Х от деления, поскольку в общем случае сумма Х; может быть не кратна и. С поступ1 лением (k+1)-го элемента выборки, .имеющего противоположный по сравнению с k-м элементом знак, триггер

7 изменит свое состояние и своим выходным сигналом, поступающим через открытый элемент И 8 на вход управления счетчика-делителя 1, установит 10 последний в режим вычитания. Счетчик-делитель I при поступлении информационных импульсов, соответствующих (k+1)-му элементу выборки, рабо,тает в режиме вычитания до тех пор, пока на его вход не поступит Х импульсов. В этот момент счетчик-делитель 1 приходит в состояние (2-n), е что вызывает срабатывание цифрового компаратора 9, на второй вход которого подается код регистра 10. Выходным сигналом компаратора 9 счетчик-делитель 1 устанавливается в режим суммирования и в дальнейшем работает в режиме деления на и, à его 25 выходные импульсы записываются в счетчик 1.1 среднего на вычитание. При очередном изменении знака элементов выборки работа устройства повторяется.

После поступления п элементов выборк. З ки в счетчике 11 среднего будет зафиксирован код среднего. В этот момент на втором выходе блока 4 управ-! лення формируется запрещающий потенциал, закрывающий элемент И 8.

Одновременно сигнал с первого выхода блока 4 управления изменяет состояние переключателей 2 и 3, при этом информационный вход устройства подключается к входу реверсивного

40 счетчика 6, а выход счетчика-делителя 1 — к входу счетчика 12 дисперсии. Кроме того, в момент окончания

n-ro элемента выборки на третьем выходе блока 4 управления формирует45 ся сигнал, по которому код среднего

Х,. зафиксированный в счетчике 11 среднего, переносится в реверсивный счетчик 6. На этом заканчивается цикл определения среднего, и устройство готово к определению дисперсии по следующей выборке объемом и.

В процессе определения дисперсии первый элемент выборки Х 1 поступает на реверсивный счетчик 6 в котором образуется разность Х - Х, Б момент 55 окончания первого и всех последующих элементов выборки на третьем и чет . .вертом выходах блока 4 управления фор957 мирунтся управляющие сигналы, по которым выполняется следующая последовательность операций. По сигналу, снимаемому с четвертого выхода блока

4 управления, код разности Х; — X переносится в квадратор 5, на выходе которого формируется число-импульсный

2 код числа (Х,— Х ), поступающий через счетчик-делитель 1 и переключатель 3 на вход счетчика 12 дисперсии. По сигналу, который формируется на третьем выходе блока 4 управления с некоторой задержкой относительно сигнала на четвертом выходе, код среднего из счетчика 11 среднего записывается в реверсивный счетчик 6.

Таким образом, после обработки все"

ro объема выборки в счетчике 12 дисперсии будет зафиксирован код дисперсии и на этом процесс определения дисперсии завершается.

Рассмотрим принцип действия блока

4 управления (фиг.21, временные диаграммы работы которого представлены. на фиг.З.

В исходном состоянии первый тригI гер 15 установлен в единицу, а триггер 17 и 16 — в нуль. Все разряды счетчика 18, коэффициент пересчета которого равен и, также установлены в нуль. Одновибратор 14 предназначен для формирования импульса, длительность которого равна длительности пакета импульсов, соответствующего максимальному элементу выборки.

При поступлении с информационного входа устройства на вход блока 4 управления первого имйульса из пакета, соответствующего первому элементу выборки, происходит запуск одновибратора 14. По заднему фронту выходного импульса одновибратора 14,. формирование которого свидетельствует об окончании входного пакета импульсов, в счетчик 18 происходит запись единицы на суммирование, а триггер 17 через открытй элемент

И 20 устанавливается в единичное состояние, что обеспечивает подачу раз. решающего потенциала на управляющий вход элемента И 8. В дальнейшем сит налы .на выходах блока 4 управления не меняются до момента окончания и-го входного пакета импульсов. В этот момент происходит переполнение счетчика 18, на выходе которого формируется импульс, изменяющий состояние схемы следующим образом. По заднему фронту этого импульса происходит

9, 10579 установка в исходное состояние триггера 17 н s единичное состояние триггера 16. Прн этом снимается разрешающий потенциал с элементов И 8 и 20, н переключатели 2 и З,переключаю ся в состояния, соответствующие режиму определения дисперсии. Кроме того, на третьем выходе блока 4 управления формируется ведиий фронт импульса, по которому осуществляется запись ко;.10 да среднего из счетчика 1.1 среднего в реверсивный счетчик .6. Таким образом, устройство и блок управления подготовлены к обработке информации в режиме определения дисперсии.

В этом режиме в момент времени, соответствующий окончанию импульса на выходе одновибратора 14, на треть ем и четвертом выходах формируются задние фронты импульсов, по которым .2О последовательно происходит перенос кода из реверсивного счетчика 6 в квадратор. 5 и запись кода среднего из счетчика 13 среднего в реверсивный счетчик 6. Сигналы на третьем и чет- р вертом выходах блока 4 управления сдвинуты на время задержки, величина которого определяется временем переходных процессов в квадраторе 5 при переносе кода из реверсивного счетЭ Ф

57 .)О чика 6. Далее работа блока 4 управления продолжается аналогично до момента окончания k-ro элемента выборки, по которой определяется дисперсия. В этот момент на выходе счетчика 18 выборки формируется импульс переполнения, который через открытый элемент Н 22 устанавливает триггер 15 в нулевое состояние. Вследствие этого вход блока. 4 управления становится не. чувствительным к поступающей информации, поскольку элемент И 13.закрыт нулевым потенциалом с единичного выхода триггера 15. Па этом процесс определения статистических характеристн оканчивается.

Предлагаемое устройство позволяет измерять среднее значение знакопере.менных сигналов, обеспечивает повышение точности определения среднего значения энаконеремен сигналов,а . следовательно, и дисперсии вследствие компенсации методической погрешности, возникающей в счетчике-делителе при изиенении знака элементов выборки которая даже при однократном измейении знака элементов выборки может составить около двух единиц младшего разряда среднего.

1057957! 057957 °

4%

ВНИИПИ

Подписное

Филиал. IIIIII "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 фФ

«33 е чъ

Ъ эс а.Я а

0Q Ьъ ъ йС> М ъ

Заказ 9465/52 Тираж 706 а

Щ

Ъ

С Фз ч а