Устройство для интегрирования произведения двух случайных сигналов

 

р а е

IО Il И С А Н И Е 1>454558

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Сокиалнстичвскик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 30.05.72 (21) 1793589 18-24 (51) .11. Кл. б ОИ 15 34 с присоединением заявки— (32) Приоритет—

Опубликовано 25.12.74. Бюллетень ¹ 47

Дата опубликования описания 06.01.76

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений (53) УДЫ 68 \.333 (088.8) и открытий

1 (72) Авторы изобретения

Г. В. Евзлииа, А. А. Тер-Хачатуров, М. Т. Григорян и Н. А. Нариманов (71) Заявитель

Научно-исследовательский и проектный институт

«HåôòåxèìàâToMaò» (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНТЕГРИРОВАНИЯ

ПРОИЗВЕДЕНИЯ ДВУХ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ

3f () Изобретение относится к с7ециал11зирова11ным цифровым, вычислительным устройствам и предназначено для определения интеграла произ1веления двух случайных сигналов, олин из которых,п1ропорционален частоте, ;® следования импульсов, а лругой —:1ериолу частоты fg(d). Такая задача часто вози:1кает 11р!! измерениях интег ральнылх,величин, например, при измерении массы продукта, перскачнвaåмого по трубопроводу за,время Т, в том случае, когда объемный расход пролукта: ропорц11онален частоте f,(f), а плотность -..ро1 дукта пропорциональна з

Известны уст1ройства лля решения поставлен1ной залачп, в которых каждый импульс частотой f!(f) дает сигнал на преобразование

1 периода рав ного,в цифровой кол, который посылается в счетчик, гле накапливается соотве71ствующий код.

Однако эти устройства требуют больших аггпа1рату1рных затрат на преобразование 11сриода, сигнала 1в цифровой код и большой объем счетчиков при длительном интегрпрован1111.

Предлагаемое устройство основано íà .:спользовании логических операций, на умножении:и интегрировании по методу статистических испытаний, основанных на случайности умножаемых;1 1111тсгрпруемых снгналон. Ta— кой о7осоо решения задачи приводит к значительному упрощению аппаратуры ло сравненшо с известнымп успройствами.

Для умножения и интегрирования второй сигнал, пропорциональный периоду, преоб1разуется в послеловательность импульсов, 11ричем скважность этой:юслеловатсльностз1 11ро1 . 0,5

1О порцпональна ги1бо --, либо -, л.!îî

1з (r ) f ()

Такое преооразованпе лостигастся;1рн помощ и некотор011 лог11к11, которая за к:11очастс 1 в следующем. Залается псриол узких oпорных импульсов, который равен прслелу измснснп>1

1 сигнала 11 и

20 1. Запрещается,выпалание в опорном пс1риоле всех импульсов с 1гнала II, кроме:1с11вого; прн этом слелует с-итать, что 11м11ул1с выпал !В опорном периоде, если в этот иернол попадает хотя бы олпн нз его фронтов.

25 2. Обнаруживается и фиксируется псрсссче.и1е первого IB опорном 11ериоле импульса сигнала 11 о.-1орным импульсом.

3. Обнаруж1гвается и фиксируется 7устой опорный период, т. е. такой, в котором не вы30 пало нп одного иьмпульса сигнала 11. После

454558 т д/ преобразования, в соответствии " oil!I "анной логикой сигнала II, проверяются совпадения п.мпульсов преобразованного сигнала с сигналом I, пропорцион lльным )3(Ц. Если это ".oBпадение имеет место, то на,выходной счетчик посылается:

2,а. Один импульс в том случае, если импульс сигнала II не пересекался опорным импульсом, а предыдущий опорный период не был пустым;

2,о. Два импульса, если импульс ollãíà7B

П пересекался опорным импульсом, а,предыдущий опорный период не был пустым, либо если импульс сигнала II не пересекался о:)орным импульсом, а предшествующий опорный пс рпод был пустым;

2,в. Три импульса, если импуль" сигнала

П пересекался опорным импульсом, а предшествующий опорный период был пустым.

В первом из указанных случаев отношение импульса преобразованного сигнала II .к î lopному, периоду пропорционально относительной величине сигнала II, во втором — это отношение равно 0,5, в третьем — 1/3.

Так как совпадение импульсов сигнала II .и сигнала 1 является случайным событием (поскольку частоты сигналов I H II случайны и некоррект33 ро ваны), вероятность которого ,равна отношению длительности импульсов сигнала II к сумме длительности импульссв оигнала П и паузы между этими имп3ульсами, то содержание, выходного счетчика является оценкой величины

Погрешность оценки:.pопорциональна ширине игмпульса сигнала 1 и обратно-пропорциональна корню к3вадратному из числа про верок на совпадение.

На чертеже ириведено предлагаемое уст ройство.

Оно содержит триггеры 1 — 4, =хемы И 5—

8, схемы НŠ— И 9 и 10, ипвертор 11, дифференциальные цепочки 12 — 14, c÷åò÷klê 15, генератор 16 опорных импульсов н одно вибратор 17.

Первый, пункт логики реализуется при помощи следующих логических элементов: 7)pHrгер 1, схема И 5, схемы НŠ— И 9, 10 и генера To 1б.

РасcvloTlpим раооты этой части схемы.

Сигнал II попал в опорный, период полностью, тогда на входе к схемы И 5 до поступления импульса сигнала II есть:разрешеиие от триггера 1, который подготовлен опорным импульсом. При этом на выходе е схемы

И 5 также есть,разрешние с выхода схемы

НŠ— И 10, так как в этом, случае на:входе с—

«0», а на выходе схемы HE — И 9 — «0». Пос7)упающий импульс сигнала II )роходит через открытую охему И 5. При этом сигнал на выходе схемы HE — И 10 не меняется, так как на

65 выхс.де НŠ— И 9 — «0» Триггер 1 опрх<пдывается от заданного фронта сигнала II, заы3)ывает схему И 5 до прихода очередного опорного импульса. В случае, если в опорный период попал второй импульс сигнала II, схема И 5 закрыта триггером 2, так как он опрокинут задним фронтом предыдущего импульса сигнала II. При этом на выходе схемы

НŠ— И 9 — «1».

При IIOCTV I 7CHHH kl)lпу,7hCB снгна 7а 11 с Bhl хода схемы Нà — И 10 подается запрещение на схему И 5, которое не снимается до тех иср, пока не окончится .импульс оигнала II, так как Hpи поступлении на триггер 1 опо))ного импульса сигнал на выходе НŠ— И 9 попрежнему «1»,,потому что на его входе в ——

«0».

На выходе схемы И 5 голучаем .",оследоBBTc7ülIccTh пм.3у lhcoB сигнала II, соответствующую первому пункту логики, Вторая часть схемы должна обнаружить совпадение HMпульсов сигналов 1 и II и при этом выполнить

iBTopoH пункт логики.

Рассмотрим работ3у схемы в перечислен ных случаях.

1. Импульс сигнала 1 совпал с импульсом сигнала II, с которым не пересекался опорный импульс, а предшествующий опорный период не оыл пустым. Прп этом пмглульс спгна,7а II по ступает на шину сороса триггеров

2 — 4.

Импульcbf . пгнала II от)ицате7ьной полярности, поэтому на время их длительностll т1) иггсры 2 — 4 подготовлены. Если импульс сигнала 1:3оступит во время длител3-ности импульса сигиала II, триггер 3 перебросится в состояние «1», прп этом на выходе дифференциальной цепочки 12,сформируется импульс положительной поляpHolcTH, который поступит на вход счетчика 15. По ожончании импульса

cHгнала II триггер 8 ввееррннееттссяя:в исходное положен: е, а триггеры 2 ll 4 своего состояния не изменят, так как триггер 2 перебрасывается при совпадении опорного импульса с импульсом сигнала II (в перовом случае этого совпадения пс оыло), а триггер 4 перебрасы.вается при наличии предшествующего пустого онорного периода (что также отсутствовало в первом рассматриваемом нами случае).

2, Импульс сигнала 1 cciBпа7 с импу77ьсом сигнала II, HpH этом опор ный п мпульс пересекал ся с импульсом си гнала П, а предшествующий опорный период не был пустым, в этом случае схема работает аналогично, с той лишь разницей, что:Bo время, длительности импульса сигнала П поступает не только импульс сигна.7а 1, который перебрасывает триггер 8, но I! опорный импульс, который перебрасывает притгер 2. При этом на выходе схемы 1Л 7 появ.7яет.".я отрицательный потенциал. По окончании импульса сигнала II триггера 2 и 8 опрокидываются в исходное состояние, при этом потенциал на выходе схемы И 7 становится нулевым, вследствие чего на:выходе дифференциальной цепочки 18 формируется

454558,положительный .Пмпуль.", который идет н;. счстч1П< 15. Очевидно, что в этом случае на счет шк,:1осыластся два импульса.

Если импульс сигнала 1 совпадает с импульсом сигнала II, импульс сигнала II не псресокал 51 с OHopным импульсом .И,п редшесввующпй период был пустым, то отсутствие .1мпульса сигнала II в опорном периоде фиксируется псрсорасызан:loì тр;1ггеда 4 в соС1 ОЯ Н lie « 1».

Это осуществляется следующим образом.

Пер вы и oHop HbIH Ixl rlv Ib 10peo p3 сывает Tpllrrep 1 в положение «1», тем самым подготавливается схема И 6. Если за время опорного периода ноя вился 11млульс сигнала II, то оН запрсщаст выход со схемы И 6, если же за время между двумя опорными импульсами не было импульсов сигнала П, то очередной опор,ный импульс, поступающий на вход И 6, появится на выходе схемы И 6 и т риггер 4 перебросится. Если ичпульс сигнала II целиком помещается в опор ном,периоде, то переброшенный его задним фронтом триггер 1 запретит выход со схемы И б и очередной Опорный импу7ьс нс поступит на вход триггера 4. Прп совпадении импульса сигнала 1.С:импульсом сигна,73 II, аналогич но ранее описанному случа1о, на счетчик 15 сразу поступает импульс. Поскольку з данном случае и триггер 3, и триггер 4 находятся в положении «I») па выходе схемы И

8 имеется отрицательный потенциал. По окончании импульса сигнала II триггеры 8 и 4 возвращаются в исходное состоя ние, при этом на

1вь ходе схемы И 8 .появится нуле1вой потенциал, а на выходе дифференциальной цепочки !4 поязвит=я 11мпульс, запускающ:1й одновибратор 7, от заднего фронта импульса которого срабатывает счетчик 15.

3. Импульс сигнала II совпал с ичпульсом сигнала 1 и опорным импульсом, а предшествующий QHopHûé период является пустым.

В этом слу:ае раоота схемы отличается or

<>HHcë-Iíîé лHLLIb тем, что lомпмо cipаoатьтзаипя Tрпггсросв 8 и 4, срабатыв7åãcÿ также триггер (.1р.1 =ов.1адении опорного,имгульса

:.мпульсом сигнала II), По окончании импульса сигнала II па выходах дифференциальных цепочек 18,П 14 вырабатываются импульсы, поступающие на счетчик 15. Во избежание совпадения tao времени выход>ных импульсов, дифференцпрующей цепочкои 14 за>пускается однозибрато р 7, которы11 вырабатываетт импульс, от заднего фронта импульса кзтopого с ;)абатывает счет 1ик,(а.

Предмет пзоорстенпя

Устройство для интегрирования произведения д вух случайных сигналов, содержащее ге.нератор импульсов, соединенный с единичным ,зходом первого триггера и с одн11,: пз входов первой схемы И, второй, третий, четвертый тр 1ггеры, сдпнп П1ь1е выходы которых полк>цочены соотвст"твенно к двум входам второй и третьей схем И; счетчик, вход кОторого пол,к>почен к первой п,второй дпфферснцпрующим це;1очкам и к одновпоратору, соединенному с

T:)0TbcH LH,,1>ôL-:РснЦHPX lolH,cH LLCHoH :.oÉ, чаюи ееся тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит пер вую п,вторую схемы

НŠ— И, четвертую схему И, и пнвертор, пр:1чем вход устройства подключен к одному пз входов четвертой схемы И и второй схемы HE — И, выход последней соединен со вхо3о дом пеозой схемы НŠ— И и одним из входов четвертой лемы И,,выход которой подключен к ппвертору через,диоды — ко входам второй схемы И и к одному пз входов третьей схе<мы И и к нулевым входам 1етвертого и первого триггера, подключенного единичным зыковом к перзо11 и четвертой схемам И и к псраой схеме НŠ— II, подключенной к одному пз входоз второй схемы НŠ— И. второй вход устройства соединен с единичным входом третье4О го триггера, нулевой выход которого сосд .1нсн сз второй дпф1рсрснцпру1ощсй цепочкой, входы первой и третьей,днфферснцпрующпх цепочек подключены соответственно к выходам второй ll третьей схем И.

454558

ЕигюолГ

Составитель В. новинский

Редактор Е. Гончар

Текред T. Iйиронова

Тип. Xdphl(. фпл. пред. «Патент»

1(оррсктор И. Симкина

Заказ 937/1418 11зд „,о 899 Тираж 619 Подписное

Ц1!ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР

llo делам изобретений н откр ITllit й1осква, 7К-35, Раушская наб., д. 4, 5