Устройство для измерения среднего числа импульсов в случайной импульсной последовательности

 

i!) 55639I

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Сацналистических

Республик

1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 23.09.75 (21) 2174120/21 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 30.04.77. Бюллетень ¹ 16

Дата опубликования описания 20.05,77 (51) М. Кл G 01R 23/10

Государственный комитет

Саеета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317.361 (088.8) (72) Авторы изобретения

fl. П. григора и Б. И. Просенков (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

СРЕДНЕГО ЧИСЛА ИМПУЛЬСОВ

В СЛУЧАЙНОЙ ИМПУЛЬСНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может использоваться для измерения среднего числа импульсов в случайных импульсных последовательностях, Известны способы измерения средней частоты случайно распределенных во времени импульсов, увеличивающихся в произвольные моменты времени, основанные на подсчете числа импульсов исследуемого процесса в ряде временных промежутков, сдвинутых во времени.

Недостатком этих способов является пониженния скорость процесса измерения.

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения среднего числа импульсов в случайной импульсной последовательности, содержащее элементы ИЛИ, реверсивный счетчик, регистр памяти, триггер со счетным входом, ключи.

Однако это устройство имеет недостаточно широкий диапазон измерения.

Цель изобретения — расширение диапазона измерений.

Это достигается тем, что устройство для измерения среднего числа импульсов в случайной импульсной последовательности, содержащее дифференцирующую цепочку, последовательно соединенные реверсивныйсчетчик, блок ключей, а также сдвиговый регистр, последовательно соединенные элементы И и триггер, причем выход триггера связан с входом дифференцирующей цепочки, вторым входом элемента И, первый вход которого связан с первым выходом сдвигового регистра, а выход дифференцирующей цепочки связан с первым входом сдвигового регистра, снабжено последовательно соединенными счетчиком импульсов, первым блоком управления, первыми выходами подключенного к вторым входам регистра, последовательно соединенными первым элементом запрета, вторым блоком управления, вычитающим счетчиком, дополнительным элементом И, вторым элементом запрета, последовательно соединенными первым элементом пересчета, дополнительным триггером и третьим элементом запрета и последовательно соединенными вторым элементом пересчета и четвертым элементом запрета, второй вход которого связан с выходом триггера и первым входом первого элемента запрета, а выход четвертого элемента запрета подключен к одному из входов блока ключей, второй вход второго элемента запрета связан с входами второго элемента пересчета и вторым входом третьего элемента запрета, выход последнего соединен с входами первого элемента пересчета и третьими входами сдвигового регистра, вы30 ход второго элемента запрета подключен к

556391

3 первому входу реверсивного счетчика и к второму входу вычитающего счетчика, первый вход счетчика импульсов соединен с одним из выходов первого блока управления, второй его вход — с вторым входом реверсивного счетчика, второй вход первого блока управления подключен к второму входу дополнительного триггера, к первому входу четвертого элемента запрета и к второму входу первого элемента запрета, вторые входы второго блока управления соединены с вторыми выходами сдвигового регистра, четвертый вход которого соединен с вторым выходом второго блока управления.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — временные диаграммы работы устройства.

На фиг. 1 приняты следующие обозначения основных узлов и блоков, содержащихся в устройстве для измерения среднего числа импульсов в случайной импульсной последовательности: вход 1 устройства, на который подается анализируемая импульсная последовательность, вход 2, на который подаются тактовые импульсы, триггер 3, счетный реверсивный счетчик 4, блок ключей 5, первый б, второй 7, третий 8 и четвертый 9 элементы запрета, элементы И 10 и 11, элементы пересчета 12 и 13, дифференцирующая цепочка

14, счетчик импульсов 15, первый 1б и второй

17 блоки управления, сдвиговый регистр 18, вычитающий счетчик 19, триггер 20 с раздельными входами.

Принцип работы предлагаемого устройства поясняется с помощью диаграмм, представленных на фиг. 2. Сначала устройство подсчитывает количество импульсов в следующих друг за другом первых разрядах анализируемой последовательности. Этот результат будет оценкой среднего значения случайно распределенных импульсов в первой выборке (фиг. 2,а). Затем, если к значениям этой оценки добавить количество импульсов, содержащихся в l следующих после и-ro разрядах последовательности и вычесть количество импульсов, зафиксированных в разрядах с первого по l-й, то полученная оценка будет соответствовать среднему значению случайно распределенных импульсов во второй и-разрядной выборке (фиг, 2,б). Диаграммы, представленные на фиг. 2,в, г, соответству ют оценкам среднего значения в третьей и четвертой выборках соответственно.

Таким образом, через каждые l тактов работы устройства (где 1(l

4О

60 б5

4 вания к необходимой оперативности получения оценок. I(poise того, l выбирается таким

П образом чтобы отношение — было целым

l

П числом и величина l не превосходила—

Устройство работает следующим образом:

При включении устройства триггеры 3 и 20, а также триггеры счетчиков 4, 15, 19, элементов пересчета 12, 13 и регистра 18 устанавливаются в нулевые состояния (цепи установки в исходные состояния триггеров на схеме не показаны). При установке триггера

3 в нулевое состояние на его нулевом выходе формируется потенциал напряжения. Этот потенциал прикладывается на запрещающие входы элементов запрета 8 и б, а также на вход элемента И 10 и на вход дифференцирующей цепочки 14. Дифференцирующая цепоч«а 14 производит дифференцирование перепада напряжения, возникшего íа нулевом выходе триггера 3 при включении устройства, и формирует тем самым импульс на своем выходе. Этот импульс подается на (К вЂ” 1) -й разряд регистра 18 и записывает в нем единицу. Всего в регистре 18 имеется и/1 К-разрядных групп. Таким образом, при включении устройства в первом разряде второй К-разрядной группы регистра 18 будет записана единица. Потенциал напряжения с нулевого выхода триггера 20 подается на запрещающий вход элемента запрета 9. Потенциалы с нулевых выходов триггеров счетчика 19 поступают на входы элемента И 11, При этом на выходе образуется сигнал, который подается,а запрещающий вход элемента запрета

7. Анализируемая импульсная последовательность поступает по входу 1 на суммирующий вход реверсивного счетчика 4 и на вход счетчика 15, которые начинают подсчитывать импульсы в последовательности. При этом тактовые импульсы поступают по входу 2 на информационные входы элементов запрета 7 и 9, а также па вход элемента пересчета 12, элемент пересчета 12 подсчитывает тактовые импульсы.

Так как на запрещающий вход элемента запрета 7 приложено напряжение с выхода элемента И 11, а на запрещающий вход элемента запрета 9 — напряжение с нулевого выхода триггера 20, то тактовые импульсы на выходы этих элементов запрета не проходят.

Поскольку вычитающий вход реверсивного счетчика 4 закрыт для поступления тактовых импульсов, то он раоотает в режиме суммирования и подсчитывает импульсы, содержащиеся в анализируемой последовательности.

После того как на вход элемента пересчета 12 поступит l тактовых импульсов (в дальнейшем интервалы анализируемой импульсной последовательности величиной в l тактов называются подвыборками), он перейдет в нулевое состояние и сформирует на своем выходе сигнал (в этот момент в счетчике 15 будет записано число m>(0(m (l), 556391

5 соответствующее количеству импульсов в первой подвыборке; такое же число будет записано и в реверсивном счетчике 4, так как он работал в режиме суммирования импульсов).

Сигнал с выхода элемента пересчета 12 поступит на информационные входы элементов запрета 8 и б, на блок управления 16 и на единичный вход триг1ера 20, переводя его в единичное состояние и снимая тем самым напряжение с запрещающего входа элемента запрета 9. Поскольку к запрещающим входам элементов запрета 8 и 6 приложено напряжение с нулевого выхода триггера 3, то сигнал с выхода элемента пересчета 12 на выходы этих элементов запрета не проходит.

При поступлении этого сигнала на блок управления 16 последний осуществит перезапись информации счетчика 15, представленной в виде К-разрядного двоичного кода, в первые К разрядов регистра 18 (в первую

К-разрядную группу), а также сформирует сигнал для установки в нуль счетчика 15.

Таким образом, после поступления на вход устройства первой l-подвыборки, элемент пересчета 12 и счетчик 15 окажутся в нулевом состоянии, а информация о количестве импульсов в первой l-подвыборке (т1) будет записана в реверсивном счетчике 4 и в первой К-разрядной группе регистра 18, В первом же разряде второй К-разрядной группы регистра будет записана единица. Кроме того, элеме»т запрета 9 будет открыт для поступления на его информационный вход тактовых импульсов.

С»ocT II. Iеннсм импульсов BTopoH l-подвыборки на вход счстч»ка 15 и суммирующий вход реверсивного счетчика 4 тактовые импульсы поступают»а вход элемента пересчета 12, на информационный вход закрытого элемента запрета 7 (на запрещающий вход элемента запрета 7 подается напряжение с выходя элемента И 11) и на информационный вход элемс»та запрета 9. Так как прн окончании первой l-подвыборки сигнал с выхода элемента пересчета 12 персбросил триггер 20 в единичное состояние и снял тем самым напряжение с его нулевого выхода, подаваемое на запрещающий вход элемента запрета 9, то тактовые импульсы через открытый элемент запрета 9 поступают на сдвиговый вход регистра 18 и на вход элемента пересчета 13.

Тактовые импульсы, прошедшие на выход элемента запрета 9, осуществляют сдвиг информац»и, ",àïèñà»»îé в регистре 18, и одновреме»но»одсчитываются элементом пересчета 13. Посче поступления К тактовых импульсов на в. од элемента пересчета 13 на его Bbixo. Iå образуется импульс, который поступает на нулевой вход триггера 20. При этом триггер 20 переходит в нулевое состояние. Сигнал с нулевого выхода триггера 20 подается»а запреща1ощий вход элемента запрета 9, прекращая тем самым дальнейшее поступление тактовых импульсов на сдвиго5

5 ) бО

6 вый вход регистра 18 и на вход элемента пересчета 13. Тогда информация о количестве импульсов в первой подвыборке (т1), представленная двоичным К-разрядным кодом и записанная в первой К-разрядной группе регистра 18, окажется сдвинутой на К разрядов и записанной во второй от начала К-разрядной группе. При этом единица, записанная при включении устройства в первый разряд второй К-разрядной группы регистра 18, переместится в первый разряд третьей от начала К-разрядной группы. Поскольку l((l, то процесс сдвига информации в регистре 18 завершится до окончания поступления импульсов второй подвыборки на суммирующий вход реверсивного счетчика 4, на вход счетчика

15. Таким образом, через первые (/+К) тактов, т. е. в момент поступления второй подвыборки, устройство закончит первый цикл работы. Аналогично через К тактов после окончания второй подвыборки (через 21+К тактов с момента начала работы), когда на вход счетного устройства поступают импульсы третьей подвыборки, счетное устройство завершит второй цикл работы. При этом информация о количестве импульсов в первой и второй подвыборках (nz1 и т2) окажется записанной в третьей и второй К-разрядных группах регистра 18, соответственно единица, записанная при включении устройства в (К+1)-й разряд регистра 18 окажется сдвинутой к этому времени в первый разряд четвертой от начала К-разрядной группы. Первые же К разрядов регистра 18 будут свободны и готовы для записи в них информации о количестве импульсов третьей подвыборки. Все это время реверсивный счетчик 4 работает в режиме суммирования.

Подобным образом будет работать устройство, пока не произойдет заполнение регистра

18. Через К тактов после окончания предпослед»ей подвыборки или после окончания (n/l — -1) -го цикла работы, когда на вход 1 устройства уже поступают импульсы послед»ей подвыборки первой и-разрядной выборки, информация о количестве импульсов в первой подвыборке будет продвинута в последшою К-разрядную группу, а единица, запис".í»àÿ пр11 включении устройства в (I(+1)-й разряд регистра 18, будет вытолкнута пз»его. Импульс с выхода регистра 18 поступит на один из входов элемента И 10. Поскольку

»а другом его входе имеется напряжение с

»улсво o выхода триггера 3, то этот импульс пройдет н» его выход и, поступая ня вход триг сна 3, переведет послед»ий в единичное состояние. Пр» этом напряжение с нулевого выхода триггера 3, подаваемое на запрещаю»;ие входы элементов запрета 8 и б, снимастся. Тогда после окончания последней подвыборки первой и-разрядной выборки сигнал с выхода элемента пересчета 12 проходит на

Вход олокя кл!очей 5 через открытый элемен1 запрета 8. Блок ключей 5 осуществляет при этом съем информации реверсивного счетчи55639

7 ка 4 на выход устройства. Поскольку все это время реверсивный счетчик работал в режиме суммирования, то с него будет снято следующее число: т +т + ... +т; ... + ... +т соответствующее количеству импульсов в первой п-разрядной выборке.

Кроме того, этот же сигнал с вы ода элемента пересчета 12 поступает на вход блока управления 16 и через открывшийся в предыдущем цикле элемент запрета 6 на вход блока управления 17. Прп этом блок управления

16 осуществлчет перезапись содержимого счетчика 15 в первую К-разрядную группу регистра 18 и формирует сигнал для установки в нуль триггеров счетчика 15. В это же время блок управления 17 осуществит перезапись информации о количестве импульсов в первой и-разрядной подвыборке из последней К-разрядной группы регистра 18 в вычитающий счетчик 19 и, кроме того, сформирует сигнал на установку в нуль триггеров последней К-разрядной группы. Кроме того, сигнал с выхода элемента пересчета 12 поступит на единичный вход триггера 20 для осуществления сдвига информации в регистр

18 в соотгетствин с изложенным ранее принципом.

Если информация о количестве импульсов в первой подвыборке (т ), записанная в вычита1ощий счетчик 19 в момент окончания первой п-разпядной выборки, отлична от О, то напряжение с выхода эле., сита И 1! снимается. При этом элемент заппета 7 открывается, и тогда при поступлении HB суммирующий вход ревеосивного счетчика 4 первой подвыборки уже второй п-газрчдной выборки на его вычитаюший гход поступают тактовые импульсы, которые, кроме того, поступают и на вход вычитающсго счетчи ка 19, уменьшая показания последнего. После поступления через элемент запрета 7 ровно т тактовых импульсов вычитающий счетчик 19, в котором было записано число m, установится в нулевое состсяние. При этом на всех нулевых выходах К триггеров счетчика 19 появляется напряжение, и, следовательно, на выходе элемента И 11 формируется сигнал, который подается на запрещаюший вход элемента запрета 7 и запрещает тем самым дальнейшее прохождение тактовых импульсов на его выход. Поскольку 0(т, (l, то поступление тактовых импульсов на выход элемента запрета 7 прекратится еще до окончания первой подвыборки второй п-разрядной выборки.

По окончании первой l-разрядной подвыборки второй выборки элемент пересчета 12 фор.лиоует сигнал. Этот сигнал поступает на вход блока управления 16 для осуществления перезаписи информации счетчика 15 о количестве импульсов в первой l-разрядной подвыборке второй выборки в первую К-разрядную группу, через открытый элемент запрета 6 на блок управления 17 для осуществления пере10

55 б0 б5

8 записи информации о количестве импульсов во второй подвыборке первой выборки, содержащейся в последней К-разрядной группе, в вычитающий счетчик 19, на единичный вход тиггера 20 для осуществления сдвига информации в регистре 18 на К разрядов в соответствии с изложенным ранее принципом и через открытый элемент запрета 8 на блок ключей 5 для осуществления съема информации с реверсивного счетчика 4 на выход устройства. Дальнейшая работа устройства происходит аналогично. Таким образом, через каждые l тактов имеются сведения о среднем значении числа импульсов анализируемой импульсной последовательности.

Формула изобретения

Устройство для измерения среднего числа импульсов в случайной импульсной последовательности, содержащее дифференцирующую цепочку, последовательно соединенные рсверсивный счетчик, блок ключей, а также сдвиговый регистр, последовательно соединенные элементы И и триггер, причем выход тпиггера связан с входом дифференцирующей цепочки, .вторым входо".л элемента И. первый вход которого связан с первым выходом сдвигового регистра, а выход дифференцирующей цепочки связан с первым входом сдвигового регистра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, î Io снабжено последовательно соединенными счетчиком импульсов, первым блоком управления, первыми выходами подключенного к вторым входам регистра, последовательно соединенными первым элементом запрета, вторым блоком управления, вычитающим счетчиком, дополнительным элементом И, вторым элементом запрета, последовательно соединенпыми первым элементом пересчета, дополнительным триггером и третьим элементом запрета и последовательно соединенными вторым элементом пересчета и четвертым элементом запрета, второй вход которого связан с выходом триггера и первым входом первого элемента запрета, а выход четвертого элемента запрета подключен к одному из входов блока ключей, второй вход второго элемента запрета связан с входами второго элемента пересчета и вторым входом третьего зле лента запрета, выход последнего соединен с входами первого элемента пересчета и третьими входами сдвигового регистра, выход второго элемента запрета подключен к первому входу реверсивного счетчика и к второму входу вычитающего счетчика, первый вход счетчика импульсов соединен с одним из выходов первого блока управления, второй его вход — с вторым входом реверсивного счетчика, второй вход первого блока управления подключен к второму входу дополнительного триггера, к первому входу четвертого элемента запрета и к второму входу первого элемента запрета, вторые входы второго

556391

Фиг1

У т„о блока управления соединены с вторыми выходами сдвигового регистра, четвертый вход которого соединен с вторым выходом второго блока управления.

556391 а) (а г) Фиг

Составитель Л. Воронина

Техред Л, Котова

Редактор Е, Караулова

Корректор Л. Брахннна

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 998/13 Изд. № 404 Тираж 1106 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раугпская наб., д. 4/5