Устройство для определения среднегоразмаха случайных импульсов

 

Союз Советскнк

Соцналнстнческнк

Реслублнк ц 3471

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 080179 (21)2707099/18-24 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 15,0381. Бюллетень Но 10

Дата опубликования описания 200 331 (s>)e. Kn.

G G 7/52

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681. 3 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. H. новинский, В. А. Кламм и И. М. Коломенский (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕГО РАЗМАХА

СЛУЧАЙНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для статистической обработки ,случайных импульсов, в частности для определения среднего размаха случайных по амплитуде импульсов реакции стохастической системы, как автоматической, так и эргат:ческой, на регулярные воздействия.

В практике использования сложных стохастических систем часто бывает необходимо определить размах квазирегулярного импульса, случайного по амплитуде, на выходе системы при .подаче на ее вход регулярных дозирован- 15 ных воздействий.

Квазирегулярность выходного импульса определена тем, что он может быть описан регулярной функцией со случайными параметрами. Характерной 20 особенностью исследуемых систем является аддитивный "белый" шум с интенсивностью во много раз большей размаха исследуемого сигнала. Примером такой системы может являться го- 25 ловной мозг человека, когда в качестве воздействия используется периодически повторяющийся раздражитель (звуковой, световой, тактильный), а .выходным сигналом служит отведение 30 злектрознцефолограммы, где наряду с фоновой составляющей присутствует реакция на раздражитель.

Известно устройство для определения среднего размаха выходного сигнала, в котором используется квантование сигнала по времени с последующим усреднением равноотстоящих от момента подачи воздействия отсчетов с использованием ЦВМ для накопления и обработки массива данных Щ .

Однако использование ЦВМ и сопрягающей аппаратуры целесообразно лишь при исследовании тонких структур изу-. чаемого сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее два пиковых детектора, соответственно положительного и отрицательного сигналов, информационные входы которых объединены и являются входом устройства, и операционный усилитель, выход которого является выходом устройства, а суммирующие входы подключены к выходам пиковых детекторов положительного сигнала (2) . устройство служит для выделения медленно меняющегося сигнала на Фоне ! шума. Однако данное устройство не может определить средний размах быстро

813471 меняющегося знакопеременного выходного сигнала исследуемой системы, так как точность изменения выделяемого сигнала недостаточно высока.

Цель изобретения — повышение точности определения среднего размаха случайных импульсов.

Поставленная цель достигается тем, что в данное устройство, содержащее первый пиковый детектор положительного сигнала и пиковый детектор отрицательного сигнала, информационные вхо ды которых объединены и являются входом устройства, и операционный усилитель, суммирующий вход которого подключен к выходу первого пикового детектора положительного сигнала, до- 15 полнительно введены второй пиковый детектор положительного сигнала, блок усреднения, генератор импульсов, Аормирователь стробимпульса и блок задержки стробимпульса, масштабный уси- Щ литель и два формирователя разрядных импульсов. При этом информационный вход второго пикового детектора положительного сигнала подключен ко входу устройства. Выходы пикового 25 детектора отрицательного сигнала и второго пикового детектора положительного сигнала соединены соответственно с.первым вычитающим входом операционного усилителя и через масштабный усилитель — co вторым вычитающим входом. Выход операционного усилителя подключен ко входу блока усреднения, выход которого является первым выходом устройства. Выход генератора, являкщийся вторым выходом устройства, подключен ко входу формирователя стробимпульса, выход которого соединен с первыми управляющими входами первого пикового детектора положительного сигнала и второго пикового де- 40 тектора отрицательного сигнала и со входами блока задержки стробимпульса и первого формирователя разрядного импульса, выход которого подключен ко втоРому управляющему входу втоРого пикового детектора положительного сигнала. Выход блока задержки стробимпульса подключен к первому управляющему входу второго пикового детектора положительного сигнала и через Аорми- рователь разрядного импульса — ко вторым управляющим входам первого пикового детектора положительного сиг- . нала и второго пикового детектора отрицательного сигнала.

Пиковый детектор содержит диод, 55 конденсатор, ключи и повторитель сигналов, при этом один из электродов диода является информационным входом пикового детектора. Второй электрод диода соединен с инФормационным вхо- щ дом первого ключа, управляющий вход которого является первым управляющим входом пикового детектора, вторым управляющим входом которого является управляющий вход второго ключа, подключенного пар ллельно конденсатору соединенному одной обкладкой с выходом второго ключа и входом повторителя сигналов, а другой — с шиной нулевого потенциала. Выход повторителя сигналов является выходом пиковоro детектора.

На Фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 схема пикового детектора отрицательного сигнала.

Устройство для определения среднего размаха случайных импульсов реакции стохастической системы 1 íà регулярные воздействия, содержит блок

2 согласования, пиковый детектор 3 положительного сигнала, пиковый детектор 4 отрицательного сигнала, пиковый детектор 5 положительного сигнала, операционный усилитель 6, блок

7 усреднения, генератор 8 импульсов, формирователь 9 стробимпульса, блок

10 задержки стробимпульса, Аормирователи 11 и 12 разрядных импульсов и масштабный усилитель 13.

Широкий круг исследуемых стохастических систем характеризуется тем, что исследуемая система постоянно генерирует широкополосный (белый) шум, а при воздействии на ее вход отвечает квазирегулярным сигналом, аддитивно сложенным с шумовой составляющей.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с выхода генератора 8 поступает на вход системы 1 и на вход формирователя 9 стробимпульса, на выходе которого Формируется стробимпульс, поступающий на первые управляющие входы пиковых детекторов 3 и 4, а также на вход формирователя 11 разрядных импульсов, сигнал с которого поступает на второй управляющий вход пикового детектора 5.

Сигнал с выхода системы 1 через блок 2 согласовайия поступает на инАормационные входы пиковых детекторов 3-5.

При подаче на первый управляющий вход пикового детектора стробимпульса он открывается и запоминает максимальное значение сигнала, поданного íà его информационный вход за время длительности стробимпульса. При подаче разрядного импульса на второй управляющий вход пикового детектора он сбрасывается, после чего сигнал вновь может быть использован для onределения максимального значения сигнала за время нового стробимпульса.

Сигнал на выходе пикового детектора 3 в момент окончания стробимпульса равен ч,„ч= щах (ч()+ ((t)j на выходе второго пикового детектора 4

min(v(t) + ((t)) 813471

V = max (()), 20

Формула изобретения

VSbi = VZ

max V(с) — min V(t) на выходе третьего пикового детектора

Vg где V(t) — импульс реакции системы; (с) — шумовой сигнал на выходе системы.

После задержки, формируемой блоком 10 задержки, в течение интервала, равного длине стробимпульса, сигналы на выходе формирователя 9 стробимпульса и первого формирователя 11 разрядного импульса 11 равны "0", а на выходах блока 10 задержки v второго формирователя разрядных импульсов отличны от "0". Следовательно сигнал на выходах первого и второго пиковь:х детекторов равен V »= Ч, = О, а на выходе третьего пиковго детектора

Таким образом, эа время одного периода генератора импульсов в блок 7 усреднения поступает суммарный сигнал

= m )V(t) + (:; t)j— — min (V(t) + ()) — 2 (()) что-обеспечивается коэффициентом масш-. таб; ого усилителя 13, равным двум, З0 подключенного к вычитающему входу операционного усилителя 6.

Можно показать, что сигнал на выходе блока 7 усреднения равен

2,ц, Я(t)) max V(t) —;in V(t) +

+ max ((j t)) min (((t)f — 2щ„„Я(t))

Предполагается, что шум (() имеет симметричное распределение относительно нуля, т. е.

»вах (. ))» = f — m<п Ц, t)j»

V = max fVy t)) — min(V(t)j + еых

+ 2 д„(»;, t)) 2tn» f(t)) = 50

Таким образом, V>>i„ равно среднему значению размаха выходного импульса системы.

Пиковый детектор содержит диод 14, ключ 16, конденсатор 16, ключ 17, повторитель 18 сигналов.

Сигнал с информационного входа пикового детектора поступает через 60 диод 14 на информационный вход ключа

15. Если на управляющий вход ключа

15, являющийся первым управляющим входом пикового детектора, подать управляющий стробимпульс, ключ 15 от- 65 крывается и сигнал поступает на конденсатор 16, который заряжается до максимального значения сигнала. Напряжение с емкости 13 через повторитель

18 сигнала подается на выход пикового детектора.

При подаче на управляющий вход ключа-разрядника, являющегося вторым управляющим входом пикового детектора разрядного импульса, конденсатор

16 разряжается, что приводит-пиковый детектор в исходное состояние.

Устройство определяет средний размах случайных квазирегулярных импульсов с достаточной для практического использования точностью, при этом измерения могут проводиться непосредственно в ходе эксперимента беэ привлечения сложных аналого-цифровых вычислительных комплексов.

1. Устройство для определения среднего размаха случайных импульсов, содержащее первый пиковый детектор положительного сигнала и пиковый детектор отрицательного сигнала, информационные входы которых объединены и являются входом устройства, и операционный усилитель, суммирующий вход которого подключен к выходу первого пикового детектора положительного сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены второй пиковый детектор положительного сигнала, блок усреднения, генератор импульсов, формирователь стробимпульса, блок задержки стробимпульса масштабный усилитель и два формирвателя разрядных импульсов, информационный вход второго пикового детектора положительного сигнала подключен ко входу устройства, выходы пикового детектора отрицательного сигнала и второго пикового детектора положительного сигнала соединены соответственно с первым вычитающим входом операционного усилителя и через масштабный усилитель — со вторым вычитающим входом, выход операционного усилителя подключен ко входу блока ус- реднения, выход которого является первым выходом устройства, выход генератора, являющийся вторым выходом устройства, подключен ко входу формирователя стробимпульса, выход которого соединен с первыми управляющими входами первого пикового детектора положительного сигнала и пикового детектора отрицательного сигнала со входами блока задержки стробимпульса и первого формирователя разрядного импульса, выход которого подключен ко второму управляющему входу в=орого пикового детектора положительного сигнала, выход блока эадерж813471 фив. 1 ки строЫимпульса подключен к первому управляющему входу второго пикового детектора положительного сигнала и через формирователь разрядного импульса — ко вторым управляющим входам первого пикового детектора положительного сигнала и пикового детектора отрицательного сигнала.

2. устройство по и. 1, о т л и— и а ю щ е е с я тем, что пиковый детектор содержит диод, конденсатор, ключи и повторитель сигналов, при этом .один из электродов диода является информационным входом пикового детектора, второй электрод диода соединен с.информационным входом первого ключа, управлякщий вход -Koioporo является,первым управляющим входом пиковоro детектора, вторым управляющим входом которого является управляющий вход второго ключа, подключенного параллельно конденсатору, соединенному одной обкладкой с выходом второго ключа и входом повторителя сигналов, а другой — с шиной нулевого потенциала, выход повторителя сигналов является выходом пикового детектора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вопросы кибернетики. Сер. нБнотехнические системы", ч. !l, вып. 25, 1975, с. 85.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 221110, кл. G 05 В 5/01, 1967 (прототип).

813471 гщ А и улрибалющий 3ход

Щис. Г

Юпир и уюроВ мющии" дхоти

Тираж 745 подписное

ВЧИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Закаэ 776/б4

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Л. Григорьян-Чтенц

Редактор Н. Воловик Текред Н. Ковалева Корректор Ц. П!выдкая