Устройство для измерения среднего числа импульсов в случайной импульсной последовательности

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

<»661388

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Е".

0т,, -,. 31 „

+М Кч

GOI R 23/IO (61) Дополнительное к авт. свид-ву № 556391 (22) Заявлено 15.07.76 (21) 2385162/18-21 с присоединением заявки Ф-— (23) Приоритет—

Опубликовано 05.05.79. Бюллетень № 17

Дата опубликования описания ЗО.ОХ79

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК621.317..76 (088.8) (72) Авторы изобретения

П. П. Жигора, Б. И. Просенков и С. А. Красильников (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕГО ЧИСЛА

ИМПУЛЬСОВ В СЛУЧАЙНОЙ ИМПУЛЬСНОИ

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

11

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для измерения среднего числа импульсов в случайной импульсной последовательности.

Известно устройство, содержащее реверсивный счетчик, сдвиговый регистр, два пересчетных блока, счетчик, вычитающий счетчик, блок ключей, два узла управления, два триггера, четыре блока запрета, две схемы совпадения и дифференцируюгцую цепочку (1).

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности прогнозирования результатов и измерений.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей.

Цель достигается тем, что устройство для измерения среднего числа импульсов в случайной импульсной последовательности, содержащее счетчик, пересчетные блоки, ключи, блоки совпадения, триггеры, дифференцирующую цепь, блок управления и регистр, снабжено дополнительными решающим блоком, триггером, блоком запрета, пересчетным блоком, реверсивным счетчиком и блоком ключей, причем выход второго блока запрета соединен с входом дополнительного

2 пересчетного блока и с единичным входом дополнительного триггера, нулевой выход которого соединен с одним из входов дополнительного блока запрета, выход которого соединен с суммирующим входом дополнительного реверсивного счетчика, вычитающий вход которого подключен к выходу первого блока запрета, а выходы соединены с входами дополнительного блока ключей, управляю щий вход которого соединен с выходом допол нительного пересчетного блока, а выходы сое

10 динены с входами решающего блока, причем другой вход дополнительного блока запрета соединен с входом устройства.

На чертеже показана структурная схема устройства для измерения среднего числа импульсов в случайной импульсной последовательности.

Устройство содержит вход 1, на который подается анализируемая импульсная последовательность, вход синхронизации 2, на который подаются тактовые импульсы, первый блок запрета 3, реверсивный счетчик

4, блок 5 ключей,пересчетный блок 6, сигнал

7 на выходе пересчетного блока 6, второй блок

661388

5$ запрета 8, триггер 9 с счетным входом, блок совпадения 10, дифференцирующую цепочку 11, третий блок запрета 12, счетчик 13, количество разрядов которого определяется из следующего соотношения К ) logz l, где

1 — длина подвыборки, узел управления 14, сигнал 15 на управляющем входе узла управления 14, сдвиговый регистр 16 разрядности g= f к, где и — длина анализируемого временного промежутка, узел управления 17, сигнал 18 на управляющем входе узла 17, вычитающий счетчик 19 разрядности К, блок совпадения 20, четвертый блок запрета 21, пересчетный блок 22, триггер 23 с раздельными входами, дополнительный триггер 24, дополнительный блок запрета 25, дополнительный пересчетный блок 26, дополнительный реверсивный счетчик 27, дополнительный блок 28 ключей, дополнительный решающий блок 29.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства триггеры 9, 23 и 24, а также триггеры счетчиков 4, 6, 13, 19, 22, 26, 27 и регистра 16 устанавливаются в нулевые состояния. При установке триггера 9 в нулевое состояние на его нулевом выходе формируется потенциал напряжения. Этот потенциал прикладывается на запрешающиe входы блоков запрета 8 и 12, а также на вход блока совпадения 10 и на вход дифференцирующей цепочки 11.

Дифференцирующая цепочка 11 производит дифференцирование перепада напряжения, возникшего на нулевом выходе триггера 9 при включении устройства и формирует, тем самым, импульс на своем выходе.

Этот импульс подается на (К + 1) -ый разряд регистра 16 и записывает в нем единицу. Всего в регистре 16 имеется f К-разрядных групп. Таким образом, при включении устройства в первом разряде второй К-разрядной группы регистра 16 записана единица. Потенциал напряжения с нулевого выхода триггера 23 подается на запрещающий вход блока запрета 21. Потенциалы с нулевых выходов триггеров счетчика 19 поступают на входы блока совпадения 20, при этом на его выходе образуется сигнал, который подается на запрещающий вход блока запрета 3. Потенциал напряжения с нулевого выхода триггера 24 прикладывается на запрещающий вход блока запрета 25.

Анализируемая импульсная последовательность поступает по входу 1 на суммирующий вход реверсивного счетчика 4 и на вход счетчика 13, которые начинают подсчитывать импульсы в последовательности.

Импульсы с входа 1 через блок 25 не проходят, так как на его запрещающем входе имеется сигнал запрета с нулевого выхода триггера 24. При этом тактовые импульS

1О

2э зо

so сы поступают по входу 2 на информационные входы блоков запрета 3 и 21, а также на вход пересчетного блока 6. Пересчетный блок подсчитывает тактовые импульсы.

Так как на запрещающий вход блока запрета 3 приложено напряжение с выхода блока совпадения 20, а на запрещающий вход блока запрета 21 — напряжение с нулевого выхода триггера 23, то тактовые импульсы на выходы этих блоков запрета не проходят, а поскольку вычитаюший вход реверсивного счетчика 4 закрыт для поступления тактовых импульсовя то он работает в режиме суммирования и подсчитывает импульсы, содержащиеся в анализируемой последовательности.

После того, как на вход пересчетного блока 6 поступит 1 тактовых импульсов (в дальнейшем интервалы анализируемоЙ импульсной последовательности величиной в

) тактов называют подвыборками) он перейдет в нулевое состояние и сформирует на своем выходе сигнал 7. В этот момент в счетчике 13 записано число щ (0

Сигнал 7 с выхода пересчетного блока 6 поступит на информационные входы блоков запрета 8 и 12, на узел управления 14 и на единичный вход триггера 23, переводя его в единичное состояние и снимая, тем самым, напряжение с запрещающего входа блока запрета 21. Поскольку к запрещающим входам блоков запрета 8 и 12 приложено напряжение с нулевого выхода триггера

9, то сигнал 7 на выходы этих блоков запрета не проходит. При поступлении сигнала 7 на узел управления 14, последний осуществит перезапись информации счетчика 13, представленной в виде К-разрядного двоичного кода, в первые К разрядов регистра 16 (в первую К-разрядную группу), а также сформирует сигнал 15 для установки в ноль счетчика 13.

Таким образом, после поступления на вход устройства первой 1-подвыборки лересчетный блок 6 и счетчик 13 окажутся в нулевом состоянии, а информация о количестве импульсов в первой 1-подвыборке (mt ) записана в реверсивном счетчике 4 и в первой К-разрядной группе регистра !6. В первом же разряде второй К-разрядной группы регистра записана единица. Кроме того, блок запрета 21 открыт для поступления на его информационный вход тактовых импульсов.

Теперь с поступлением импульсов 2-ой

3-подвыборки íà Вход счетчика 13 и суммирующий вход реверсивного счетчика 4, тактовые импульсы поступают на вход пересчетного блока 6, на информационный вход закрытого блока запрета 3 (на запрещающий

661388

5 вход блока запрета 3 подается напряжение с выхода схемы совпадения 20) и на информационный вход блока запрета 21. Так как при окончании первой 1-подвыборки сигнал 7 с выхода пересчетного блока 6 перебросил триггер 23 в единичное состояние и снял тем самым напряжение с его нулевого выхода, S подаваемое на запрещающий вход блока запрета 21, то тактовые импульсы через открытый блок запрета 21 поступают на сдвиговый вход регистра 16 и на вход пересчетного блока 22. 10

Тактовые импульсы, прошедшие на выход блока запрета 21, осуществляют сдвиг информации, записанной в регистре, и одновременно подсчитываются пересчетным блоком 22. После поступления К тактовых имульсов на вход пересчетного блока 22, на его выходе образуется импульс, который поступает на нулевой вход триггера 23. При этом триггер 23 переходит в нулевое состояние. Сигнал с нулевого выхода триггера

23 подается на запрещающий вход блока щ запрета 21, прекращая, тем самым, дальнейшее поступление тактовых импульсов на сдвиговый вход регистра 16 и на вход пересчетного блока 22. Тогда информация о количестве импульсов в 1-ой подвыборке (m ), представленная двоичным К-разрядным кодом и записанная в первой К-разрядной группе регистра 16, окажется сдвинутой на К разрядов и записанной во второй от начала К-разрядной группе. При этом единица, записанная при включении устройства в пер- щ вый разряд 2-ой К-разрядной группы регистра 16, переместится в первый разряд 3-ей от начала К-разрядной группы. Поскольку

k < I, то процесс сдвига информации в регистре 16 завершится до окончания поступления импульсов 2-ой подвыборки на суммирующий вход реверсивного счетчика 4 и на вход счетчика 13.

Таким образом, через первые ((+К) тактов, т.е. в момент поступления 2-ой подвы- 4 борки, устройство закончит первый цикл работы. Аналогично, через К тактов после окончания 2-ой подвыборки (через 26+ К тактов с момента начала работы), когда на вход счетного устройства уже поступают импульсы 3-ей подвыборки, счетное устройство завершит 2-ой цикл работы. При этом информация о количестве импульсов в 1-2-ой подвыборках (щ и пь ) окажется записанной в 3-ей и 2-ой К-разрядных группах регистра 16 соответственно, а единица, записанная при включении устройства в (К + 1) -й разряд регистра, окажется сдвинутый к этому времени в первый разряд 4-ой от начала

К-разрядной группы. Первые К разрядов регистра 16 свободны и готовы для записи в них информации о количестве импульсов

3-ей подвыборки. Все это время реверсивный счетчик 4 работает в режиме суммирования.

Подобным образом работает устройство, пока не произойдет заполнение регистра 16.

Через К тактов после окончания предпоследней подвыборки или после окончания (и/1 — 1)го цикла работы, когда на вход 1 устройства уже поступают импульсы последней подвыборки 1-ой п-разрядной выборки, информация о количестве импульсов в первой подвыборке подвинута в последнюю К-разрядную группу, а единица, записанная при включении устройства в (К + 1)-й разряд регистра 16, вытолкнута из него. Импульс с выхода регистра 16 поступит на один из входов блока совпадения 10. Поскольку на другом его входе имеется напряжение с нулевого выхода триггера 9, то этот импульс пройдет на ее выход и, поступая на вход триггера 9, переведет последний в единичное состояние.

При этом напряжение с нулевого выхода триггера, подаваемое на запрещающие входы блоков запрета 8 и 12, снимается. Тогда после окончания последней подвыборки 1-ой п-разрядной выборки сигнал 7 с выхода пересчетного блока 6 проходит через открытый блок запрета 8 на вход блока ключей 5, на вход пересчетного блока 26 и на единичный вход триггера 24. Блок ключей 5 осуществляет при этом съем информации реверсивного счетчика 4 на выход устройства.

Поскольку все это время реверсивный счетчик работал в режиме суммирования, то с него снято следующее число

m, -1- т -+- ... -1- m1 -+ ... +- m, соответствующее количеству импульсов в

1-ой и-разрядной выборке.

Кроме того, этот же сигнал 7 поступает на вход узла управления 14 и через открывшийся в предыдущем цикле блок запрета 12 на вход узла управления 17. Г1ри этом узел управления 14 осуществляет перезапись содержимого счетчика 13 в первую К-разрядную группу регистра 16 и формирует сигнал 15 для установки в ноль триггеров счетчика 13. В это же время узел управления 17 осуществит перезапись информации о количестве импульсов в 1-ой 1-разрядной почвыборке из последней К-разрядной группы регистра 16 в вычитающий счетчик 19 и, кроме того, сформирует сигнал 18 на установку в ноль триггеров последней К-разрядной группы. Кроме этого, сигнал 7 поступит на единичный вход триггера 23 для осуществления сдвига информации в регистре 16 в соответствии с изложенным ранее принципом.

Если информация о количестве импульсов в 1-ой подвыборке (mi ), записанная в вычитающий счетчик 19 в момент окончания

1-ой и-разрядной выборки, отлична от О, то напряжение с выхода схемы совпадения

20 снимается, при этом блок запрета 3 открывается и тогда при поступлении на суммирующий вход реверсивного счетчика 4 первой подвыборки уже 2-ой п-разрядной выборки на его вычитающий вход поступают тактовые импульсы, которые, кроме того, 66!388 поступают и на вход вычитаюГцего счетчика 19, уменьшая показания последнего. После поступления через блок запрета 3 m> тактовых импульсов, вычитаюГций счетчик 19, в котором было записано число mi, установится в нулевое состояние. При этом на всех нулевых выходах К-триггеров счетчика 19 появляется напряжение, и следовательно на выходе блока совпадения 20 формируется сигнал, который подается на запрещающий вход блока запрета 3 и запрещает, тем самым, дальнейшее прохождение тактовых импульсов на его выход. Поскольку

0<ГпГ <1, то поступление тактовых импульсов на выход блока запрета 3 прекратится еГце до окончания 1-ой подвыборки 2-ой и-разрядной выборки.

После окончания 1-ой E -разрядной подвыборки 2-ой выборки пересчетный блок 6 формирует сигнал 7. Этот сигнал поступает на вход узла управления 14 для осуГцествления перезаписи информации счетчика !3 о количестве импульсов в 1-ой (-разрядной подвыборке 2-ой выборки в первую К-разрядную группу регистра, через открытый блок запрета 12 на узеч управления 17 для осуществления перезаписи информации о количестве импульсов во 2-ой подвыборке

1-ой выборки, содержащейся в последней

К-разрядной группе, в вычитающий счетчик

19, на единичный вход триггера 23 для осуществления сдвига информации в регистре

16 на К-разрядов, в соответствии с изложенным ранее принципом, и, наконец, через открытый блок запрета 8 на управляющий вход блока ключей 5 для осуществления схемы информации с реверсивного счетчика 4 на выход устройства. Дальнейшая работа устройства происходит аналогично.

Таким образом, снятое с реверсивного счетчика 4 число после поступления на вход устройства 1-ой подвыборки 2-ой и-разрядной выборки имеет следующее значение (m + Гпг+... +mi+...Гпф) Г + m г — m =

= Гп! 2 + (ГП2 + ГПЗ + ... + ГП Г + ... m y ) (, где Гп — количество импульсов i-ой подЦ выборки 1-ой выборки. Перепишем это выражение для общего случая, обозначив его через М

М = (m + п1 2 + ... + m i ) 1+) + (m i q + Гп Г+4 +

+mп). е J где j = 1,2,...;

i =1,2,... —" для каждого ) от 1 до

М вЂ” содержимое реверсивного счетчика 4, получаемое через каждые 1 тактов работы устройства.

Если учесть, что miJ — это количество импульсов, зафиксированных устройством за

E произвольных тактов работы, то суммарное число записанного выражения М соответствует количеству импульсов. зафиксированных на и тактов работы. а так как величина

М получается через каждые 8 тактов работы устройства, то через каждые 1 тактов имеются сведения о среднем значении числа им1О

49

55 пульсов анализируемой последовательности (Гп,1, = — ). Поскольку величина и являет,К

ГГ. ся постоянной и известной, то величина M является пропорциональной величине mcp.

Таким образом число импульсов М, измеряемое устройством в скользящем режиме, соответствует или пропорционально среднему числу импульсов в анализируемой последовательности, т.е. является его оценкой. Прогнозирование оценок среднего числа импульсов в и-разрядных выборках осушествляется устройством с помощью триггера 24, блока запрета, пересчетного блока 26, реверсивного счетчика 27, блока ключей 28 и решаюшего блока 29.

После окончания последней подвыборки

1-ой и-разрядной выборки, т.е. когда в реверсивном счетчике 4 уже содержится оценка среднего числа импульсов в первой и-разрядной выборке, сигнал 7 с выхода пересчетного блока 6 проходит через открытый блок запрета 8 на вход блока ключей 5 для съема содержимого реверсивного счетчика 4, а также на единичный вход триггера 24 и на вход пересчетного блока 26. Коэффициент пересчета р блока 26 определяется временем необходимым для получения результата прогнозирования. Таким образом, t=pl и время t определяется количеством поступивших на вход устройства 1-разрядных подвыборок, причем l

Поскольку сигнал с запрешающего входа блока запрета 25, соединенного с нулевым выходом триггера 24, снимается, то в дальнейшем импульсы анализируемой импульсной последовательности с входа 1 поступают не только на суммирующий вход реверсивного счетчика 4, но и на суммирующий вход реверсивного счетчика 27.

При этом на вычитающие входы реверсивных счетчиков 4 и 27 поступают тактовые импульсы с выхода блока запрета 3.

Таким образом, за Г. тактов работы устроис-.ва на суммирующии вход реверсивного счетчика 27 поступит mi ii+i) импульсов, а на вычитающий вход — m(iy),! импульсов, т.е. реверсивный счетчик 27 определит на какую величину Se произойдет увеличение или уменьшение очереднои оценки среднего числа импульсов, зафиксированной в реверсивном счетчике 4, за Г . тактов работы.

После того как на вход устройства поступит р Г-разрядных подвыборок, на выходе пересчетного блока 26 сформируется сигнал, которыи поступит на управляющии вход блока ключей 28 для перезаписи содержимого реверсивного счетчика 27 в решаюший блок 29. Число, подсчитанное реверсивным счетчиком 27 за тактов работы, равно S

Г

3= Z,Se

Анализируя знак и величину S решаюший блок 29 осуществляет прогнозирование оценки среднего числа импульсов в анализируемой импульсной последовательности.

661388

Формула изобретения

Составитель А Беляев

Редактор Л. Устинова Техред О. Луговая Корректор А. Власенко

Заказ 2436/42 Тираж I 089 Подписное

ЦНИ И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 I 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П П П «П агент», г. Уж город, ул. П роектная, 4

При этом, если S )О, то с большей вероятностью можно полагать, что "íà÷åíèå очередной оценки среднего числа импульсов в анализируемой последовательности больше предыдущего. Причем, чем больше величина S отстоит от нуля, тем эта вероятность больше, и наоборот, если S (О, то с большей вероятностью можно полагать, что значение очередной оценки среднего числа импульсов меньше предыдущего, и аналогично вероятность эта тем больше, чем больше величина S отстоит от нуля.

Устройство для измерения среднего числа импульсов в случайной импульсной последовательности по авт. св. Хо 556391, отличаюи1ееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снаожено дополнительными решающим блоком, триг10 гером, блоком запрета, пересчетным блоком, реверсивным счетчиком и блоком клю сй, причем выход второго блока запрета соединен с входом дополнительного пересчетного блока и с единичным входом дополнительного триггера, нулевой выход которого соединен с одним из входов дополнительного блока запрета, выход которого соединен с суммирующим входом дополнительного реверсивногосчетчика,,вычитающий вход которого подключен к выходу первого блока запрета, а выходы соединены с входами дополнительного блока ключей, управляющий вход которого соединен с выходом дополнительного пересчетного блока, а выходы соединены с входами решающего блока, причем другой вход дополнительного блока запрета соединен с входом устройства.

Источники информации, принятыс во в,iii— мание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Хо 556391, кл. 2 G 01 R 23/10.