Устройство для определения среднего гармонического значения случайного процесса

 

<»669361 (61) ДОполнительиое к авт. свил-ву (22) Заявлено 2З.О9.75(21) 2Х7 2ОО/Хе М с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 25.06.79.Бюллетень Ж 23

Дата опубликования описания 28.06.79

2 (5l) М. Кл.

G 06 G 7/52

Гааудератаанви кандитат

СССР

00 ДВЛВМ М30фВТВКФ и Откритнк (53) УДК 681.3 (088. 8) В. А. Добрыдес и О. К. Илюнин

Харьковский -лнститут радиоэлектроники (7() Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕЧИЯ СРЕДНЕГО

ГАРМОНИЧЕСКОГО ЗНАЧЕНИЯ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА

Изобретение относится к вычислительной технике, к специализированным устройствам для определения статистических характеристик случайных процессов, и предназначено для определения среднего гармонического значения последовательности ограниченного числа временных интервалов ограниченной длительности.

Известны устройства, определяющие различные виды средних значений, например, среднее арифметическое (1)

Известно также устройство, позволяющее определять среднее гармоническое значение случайного процесса (23 . Это устройство содержит первый и второй триггеры, счетчик входных сигналов, первый и второй временные селекторы, счетчик результата, счетный вход кото ого подключен к выходу первого временного селектора, первый вход которого соединен с единичным выходом первого триггера, а второй вход подключен к выходу генератора импульсов, единичный вход второ,го триггера подключен к входу устройства и к первому входу второго временного селектора, второй вход которого соединен с единичным выходом второго триггера, а выход подключен к счетному входу счетчика входных сигналов. Устройство обладает ограниченными функциональными возможностями, оно не позволяет, в частности, определять среднее гармоническое зна- чение интервалов импульсной последовательности.

Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей устройства.

Для этого в устройство для определе ния среднего гармонического значения случайного процесса введены дешифратор, хом15 паратор, ингегратор, первый и второй элементы ИЛИ, третий временной селектор, A блоков анализа интервалов импульсной пос ледовательности, элемент И, блок депения, источник опорного напряжения и коммутатор, при этом выходы дешифратора подключены к первым входам соответст-вующих блоков анализа интервалов импульс ной последовательности, вторые входы ко669361

{3) торых соединены с выходом третьего временного селектора, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а второй вход подключен к единичному вы ходу второго триггера, нулевой вход кото- 5 рого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, с единичным входом первого. ,триггера, с входом установки в нуль счетчйка результатов и с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого 10 подключен к входу установки в нуль счетчика входных сигналов, к выходу компаратора и к третьим входам блоков анализа интервалов импульсной последовательности, первые выходы которых соединены с сост- 11 ветствуюшими входами первого элемента

ИЛИ, а вторые выходы подключены к информационному входу блока деления, управляюшие входы которого соединены с разрядными выходами счетчика входных сиг еО налов, а выход блока деления подклеочен к первому входу коммутатора, второй вход которого соединен с первым входом интегратора и с единичным выходом первого триггера, а выход коммутатора соединен с 25 вторым входом интегратора, выход которого подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напряжения и четвертым входом блока анализа интервалов 30 . импульсной последовательности, (е» + 1)-й вход первого элемента ИЛИ подключен к выходу элемента И, первый вход которого соединен с входом устройства, а второй вход подключен к и -му выходу дешифра- çÁ тора, входы которого подключены к разрядным выходам счетчика входных сигналов; каждый блок анализа интервалов импульсной последовательности содержит элемент И, первый и второй входы которо-40 го являются соответственно первым и вторым входами блока, а выход подключен к счетному входу счетчика, выход старшего разряда и вход установки в исходное состояние которого являются соответствен- »5 но первым выходом и третьим входом блока, один вход и выход цифрового управляемого резистора являются соответственно четвертым входом и вторым выходом блока, а управляеошие входы цифрового управляемого резистора подключйны к разрядным выходам счетчика.

На фиг. 1 дана блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — схема блока анализа интервалов импульсной последова- > тельности; на фиг. 3 — временная диаграмма, иллюстрируюшая работу устройства.

Устройство содержит первый и второй триггеры 1 и 2, счетчик 3 входных сигД палов, счетчик 4 результата, первый, второй и третий временепее селекторы 5-7, генератор 8 импульсов, дешифратор 8, компаратор 10, интегратор 11, первый и второй элементы ИЛИ 12 и 13, h блоков 14-1-14-rL анализа интервалов импульсной последовательности, элемент И

15, блок 16 деления, источник 17. опорного напряжения и коммутатор 18. Входная шина устройства обозначена "Вход .

Каждый блок 14 содержит (см. фиг.2) элемент И 19, счетчик 20 и цифровой управляемый резистор {ЦУР) 21.

Счетчик 20 управляет величиной сопротивления К„ цифрового управляемого резистора 21 по следуюшему закону при еп; = 0 р при е = 1 {1) при r 1 приеп =1, где где — состояние старшего разряда счетчика 20;

Ыр —:некоторое фиксированное сопротивление;

à — сопротивление разомкнутого

ЦУР. б — масштабный коэффициент.

Таким образом, -й блок аееализа: при Т << Т преобразует величину

Т в пропорциональную ей величину сопротивления, включенного между четвертым входом и первым выходом блока, причем в исходном состоянии - до начала интервала Те, а также в случае t > Т, 1 -й блок анализа обеспечивает равенство д = 1о при

llpH j Ф 1» (2) при t) > Т i -й блок анализа генерирует импульс на втором выходе °

Здесь å -интервалы времени, среднее гармоническое значение которых 7 необходимо определить; )

Т вЂ” заранее фиксируемая положительная константа.

Значение Ф определяется формулой где д — число интервалов.

Устройство работает следуюшим образом.

В исходном состояниее триггеры 1 и 2, а также счетчик 3 входных сигналов и счетчик 4 результата установлены в нуль, а счетчики блоков анализа интервалов импупьсной поспедоватепьности - в максимум (в состояние 1 1 ... 1). При этом третий временной селектор закрыт, возбуждена только одна — первая — выходная шина двшифратора 9, соединенная с вторым входом первого блока 14-1 анапиза импупьсной поспедаватепьности, т.е. со вторым (потенциапьным) входом его эпемента И 19; сопротивления UYP 21 бпоков анализа интервапов импупьсной поспедова- о тепьности определяются при этом формулой (2)

Первый импульс, поступаюций на вход устройства, т.е. фиксируюший момент начала первого интервапа 7; импульсной последовательности (см. фиг. За), устанавливает триггер 2 в единичное состояние; через эпемент И 15 и второй временной селектор 6 этот импульс не проходит, так как в момент его поступпения на их вторых входах единичный потенциал отсутствует.

После опрокидывания триггера 2 второй и третий временные сепекторы 6 и 7

25 открываются. Импульсы с выхода генератора 8 импупьсов начинают поступать на вход первого блока 14-1 анапиза интервапов импульсной поспедоватепьности, т.е. первый (импупьсный) вход его эпемента

И 19. Так как Y, < Т, ввиду этого импульс на втором выходе первого блока анапиза (т.е. на соответствуюшем входе первого эпемента ИЛИ 12) еше не появится, когда придет второй импупьс на входную шину устройства, фиксируюший

35 окончание интервапа Т» и, возможно, начало интервала Т (может оказаться, что 6 = 1, т.е. первый интервап Г» явпяется и поспедним — это произойдет, ес40 пи в течение времени T на входную шину не поступит третий импульс).

Зтот второй импупьс, не изменяя стояния триггера 2, проходит через откры-, тый.теперь временной селектор 6, фиксируя на счетчике 3 число поступивших На вход устройства инт ерва по в импу пьс ной последовательности (в данном спучае— единицу). В резупьтате, возбужденной

50 оказывается вторая шина дешифратора, и импульсы с выхода генератора 8 начинают поступать на вход счетчика второго блока

14-2 анапиза. Ясно, что из счетчике первого бпока анализа остается зафиксированным число,Ф», пропорционапьное дпитещ ности интервапа 7», т.е. сопротивпение

Р» БУР 21 первого блока 14-1 пропорционально теперь вепичине C» .Р» = Qg».

6.

Еспи дпя Х» всегда выпопняется усповие {2), то для fg возможны два случая: (Т, т.е. интервап gg,âoýìoæ- но, не поспедний;

> Т, т.е. интервал Хд уже не принадлежит импульсной последоватепьности, т.е. и 1.

В первом спучае схема работает анапогично описанному: в момент окончания

Т, т.е. в момент поступпения третьего импупьса на входн5ю шину устройства, возбуждается спедуюшая, третья, выходная шина дешпфратора 9, при этом оказывается

R = Otä, импупьсы с выхода генератора

8 начинают поступать на счетчик третьего бпока 14-3 анализа интервалов импупьсной поспедоватепьпости и т.д.

Если же после достижения равенства

= Т (когда счетчик 20 второго блока

14-2 анапиза установпен в состояние

0 1 1 ...1) очередной импупьс на выходе генератора 8 вознпкает раньше, чем третий цмпупьс на входной шине устройства, т.c. t > Т, счетчик 20 переходит в состояние 1 0 0 ...О, при этом возникает импульс на выходе бпока 14-2 анализа, свидетельствую,ций о том, что предшествуюшнй (в данном спучае первый) интерBBiI 7j был последним- инте валом импупьсной поспедоватепьностп, т.е. t1 =1.

Ясно, что в спучае 7< 4 Т будет совершено аналогично описанному проанализирован интервал ь3 и т.д., до тех пор, пока не будет выпопнено одно из двух успоBBH:

> Т, i 3/К т.е. ll -1 (этот спучай проиппюстрирован на фиг. 3, где

Г5 > T); или

1=JV, т; 4 Т.

В первом спучае будет аналогично описанному сформирован импульс на выходе

» -r o бпока анализа интервалов импульсной поспедоватепьности. Во втором случае входной импупьс устройства, фиксируюший момент окончания И -го интервала импупьсной поспедоватепьности, проходит не топько через временной селектор 6 на счетный вход счетчика 3, но и через эпьмент И 15 на вход эпемента ИЛИ 12, так как поспедняя tl -ная выходная шина дешифратора 9 соединена не топько с первым входом 8 -ro блока анапиза, ио и со вторым (потенциапьным) входом эпемента И

15.

Таким образом, в обоих спучаях возникает импупьс на выходе первого эпемента ИЛИ 12.

66836

K этому моменту на сч -!"=1ик сигналов будет зафиксировано анализирОВанных интярВа))!эв !,! -!Г), у ) на фиг. 3 t7 4, т.е. проводимость "

БУР блока 3.6 деления будет ч-)ч зт) м пропорциональной ))., а сопротивпения

g$ БУР блоков ).4-1-14 т) анализа будут пропорциональны величинам 7* при ) )чи бесконечны (разрыв цепи ) Ifpff 1 )- Б i пн этОм ч!апряжение на Выходе блока 6 !!"пения

Имп nbc с ВыхОQB ."- )Ям )-:та и Й ходит через .Ялемент Ичи,3 па выходну)0

Шину устройства! ВОзвратдает триГГер 2- - в нуль H Оп"!О1 1)дь)вар р ). !Ди»)ип!с !я)1Г) я!

ffPH ЕТОМ„ВО-ПЯРВЫХ! ВРЯ" .!Я)ПП»!.Е C :=.IIBÅÒO-ры 6 H ",!В1Ч)! х „. !)» )»»! " ».! .!,„! р- р и —;".. )!)! ( лектор 5 Откоываятся, .во--в)орых! к .311!

1, татор 2 Ь соядичяят pacoyH, i "-то! ))1 - .(;, :, ин»тегоатора ) *1 с в О!".Ом блока 6;!;...;

ЛЯНИЯ а Сау Инт!.-, Ра» ОР !»Яее РД ;, !;r,, я)ким инте! !Оир!))) )Бич. - .H 1! i я I G Bl_#_» . IIОсля на!чача ин1ягоирова)Б)я !апря;кения м HB Выходя ин Ягратора Oу )ет равно. " -. - Р ).к "

) где коеф )1П1иент I определяется параме "»: .и! рами и1тя!-Оа-о-»а Чнтеге)коо!Зания ппадод::

)fBBTcH ДО момента;дОбти>кенея Оавенства I,! !!, .

Из выраияний -;=-.-6 имеем

/ 35 .i И

Ф

/ (здесь p = 0 - » . ) . !. Масщтабffb1й !о ". г ",:, ЦУЯЧТ) P») ""»Ô-"! 3!! !"!\! ти !! О Р Р GÐ =. " "У-! !» ",»: !! (/: -. -:« - ., ° ."У, 1.. )Х»!!, С!,/ BG OH)III -: Я" ) :..!. ::: / ЛЬС На ВЬ ХОДЯ . -. .О!!!!ПГ: =

pQTOpB f, Bbff On :.i!HOED!èé С)!!»!)!! !! !!» i :n!,H! ции а ) установи q В исхрдноя снят«)ика Э вхсдных сигналов:1 ! установка В исходноя . Булевое

МЕННОГО СЯЛЕтто -1, О 11 ПЯО =,!-.- !» Ц!!!!!-!!Р!-.а»!.! .. рВ 3. Х В исходно О состО вние вхОд заз ям . лен через ко):.1). :утатор .!.8, В -<Одт)й c.".ò

Бал )авен нул)О,),;. . B) устанОВка В хкходное состояния )сеx блоков 4 ) 4 ), ана)п»за !!и!)тBpBBБОВ и-"" ду)ц сной последовательности!) &ТО су)пе -" "-.

Венно для, первых блоков, Рстальнв»Я (- - );Ы!Г;,-:..:, С )

C ".

cc!I)f ) 1 < 8 У) о! . Ввались в исхОдиом сс -.

СТОЯНИиу

Г) Фоомирования импульса на Выходе

1,1 1)И ) 1% ступивших HG счетный Вход счетчика 4

Оязу: тата з" время Т, равно т1 = ф ." чм Обр!азом интервал Я, между импуль сами на вь ходной шине устройства выход !

=-: »=-".лента ИЛИ i3) и число, зафиксированное на счетчике 4 результата, будут с козффициянтами И и Уа coGYBBTGTBBHно пропорциональны среднему гармоническому значеник) интервалов Г1 импульс:= G "I ПОСЛЯДОВЭТЕЛЬНОСТИ,,!.)ля определения среднего гармонического значения аналОГОВОГО случайноГО

1!ро::.1есса до таточно преобразовать значе;.=-н!и етого процесса, взятые в различные

;;„GMf)HTû времени, В последовательность

1»,)о)1орциона)))ых ятим значениям времен ;)). х IHTBрВалОВ! например! с помоп1ью

"..).)Хронного время-импульсного преобраз!".Ва!. ела р «звяптывак)!!) яго т)1па РРMyna изобретения . -!С ОойСТВО gr!. ОПРЯДЕЛЯНИЯ СРЕДНЕ О ) а!!" м! !!"" ЯСКОГО Зна ЯНИН С))УЧайно)О

ПРОЦ ЯССЯ, СС!ДЯ!ОЖан!ЕЕ ПЕРВЫЙ И ВТОРОЙ !

)РиттЕРЫ, CHÂÒ×HÊ ВХОДНЫХ СИГНаЛОВ! ПЕРв; 11 ; и в ) о))ой врямянныя селекторы! Счет! ч)IH результата, счетный вход которого

1;О)Д!! .,1!ОЧB::I K BhI.-GÄÓ ПЯРВОГО ВРЯМЕННОГO

„;.-. †.n.-1тора, первый вход которого соедиЛеч ЯЩУРИт Щ 1! ". ВЬ»ХОДОМ ПЯРВОГО ТРИГ)Я ра, а ВТОрой ВхОд подключен к выходу Гя1fBpBòGpà импу)п,сов, единичный вход второго т)д11ггера подкл. :очен к входу устрой-!

-.,т)-:B и к первому входу второго временного я-:я)!тора„ второй вход оторого coeftHHBH с еднн))ч)!»В)м Выходом вторс!ГО триггерау а

;. ".-,:х! !"; и". !; Пк)чя)! 1„!!, Чстно), Г)! Вх!Од)т !Счя чи

„i I»!.,- ЧТО., С ЦЯ!)Ь)О РаСШ1!РЯ)П1Я ФУНК

11яс ":-.)альных еозмо)кностей устройства, в неь В Я ЯЯ „) =,-, .Д Я!!П! Иф атОР, КОМ11аРат ОР И)ттЕГ а.се -. .- ь и и в арой элементы ИЛИ т)) Ятий в))Я!,!! Янной Селектор t,i,,блОКОВ ана

:-,:::--.:. -,—.:.тере;слов импульсной H-GÑIIBIIGBàòåfff ".к)с-!)и! .ялямент И, блс)к деления, источник

Опорного напря)кения и коммутатое при

,!Ом вь1Х д-.) дещиаратора подкгт очянь1 K

ПЯРВ; -М =:;..;,ДБМ; ООТВЯтстВВу)о1НИх ОЛОКОВ анализа интерВалоВ импульсной послядо

В «! . . и! !)ЬНОСТ 1! ВТОРЫ Я ВХОДЬ КОТОРЫХ COBE !

1!ЯНЬ1 С ВЫ»ХОДОМ ТРЯТЬЯГО ВРЕМЯННОГО СЕ лектора, первыи вход которого соединен с

ВЬ"Х»ОДО) 1, ГЯ11ЯРато))а "„,.!! IByni CGB„B ВТОРОЙ вход поди лк)чен к яднничт ому выходу вто рого триггера, нулевой вход которого сояди11ян с ВыхОЦОм пя!1!2 :ГО ялемянт& ИЛИ с единичным входом первого триггера„с входом установки в нуль счетчика резун татов и с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к входу установки в нуль сче Гчика вход» 5 ных сигналов, к выходу компаратора и к третьим входам блоков анализа интервалов импульсной последовательности, перBbIB выходы которых соединены с соответ-ствую|дими входами первого элемента Il)V!,10

& вторые выходы подключены к информационному входу блока деления, управляюшие входы которого соединены с разрядными выходами счетчика входных сигналов, а выход блока деления подключен к 15 первому входу коммутатора, второй вход которого соединен с первым входом интегратора и с единичным выходом первого триггера, а выход коммутатора соединен с вторым входом интегратора, выход и которого подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом источника опорного напрям<ения и четвертым входом блока анализа интетзвалов импульсной последовательпостп, (П+ 1)-й вход первого элемента ИЛИ подключен к выходу элемента И, первый

10 вход которого соединен с входом устройства, а второй вход подключен к и -му выходу дешифратора, вхо которого подключены к разрядным выходам счетчика входных сигналов.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что блок анализа -gHTepsanoe импульсной последовательности содержит элемент И, первый и второй входы которого являются соответственно первым и вторым входами блока, а выход подключен к счетному входу счетчика, выход с|аршего разряда и вход установки в исходное состояние которого являются соответственно первым выходом и третьим входом блока, один вход и выход цифрового управляемого резистора являются соответственно четвертым входом и вторым выходом блока, а управлюсипие входы цифрового управляемого .резистора подключены к разрядным выходам счетчика.

Источники информации, принятые во внимание прп экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 308432, кл. G. 06 F 15/36, 1S71.

2. Авторское свидетельство СССР л:о 2GF)631 кл. С 06 G 7/52, 1970.

669361 юг у и

Фигз

Составитель В. Добрыдень

Редак гор Л. Гребенникова Техред Н. Андрейчук Корректор M. Пож

Заказ 366 1741 Тираж 779 Подписное

UHHHHH Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Ю I филиал ППП Патент", r.. Ужгород, ул. Проектная, 4