Многофункциональный преобразователь код-временной интервал

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (»>894859 (6! ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22)Заявлено 11,10.79 (21) 2826779/18-21 с присоединением заявки М— (23) Приоритет— (51)M. Кл.

Н 03 К 13/03

Гееударотвенный комитет

СССР йо делан изобретений и открытий

Опубликовано 30, 12. 81. Бюллетень,% 48

Дата опубликования описания 30. 12 81 (53) УДК 681. 325 (088.8) (72) Авторы изобретения

Т.А.Алиев, Р.М.Касумов и А.К.Забир а

Институт кибернетики АН Азербайджа кой CCP

Ьйк : (7l) Заявитель (S4) МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОД—

ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для преобразования кодов во временные ин. тервалы и для спектрального анализа случайных процессов.

Известен преобразователь код-временной интервал, содержащий генератор импульсов с прямым и инверсными вы" ходами, счетчик, выход которого подключен к элементу сравнения, два элето мента Т, два 0-триггера и элемент

ИЛИ, причем выходы генератора подключены ко входам. синхронизации 0-триггеров непосредственно, а к выходам элементов И - через элемент коммута15 ции, вторые входы каждого из элемен" тов И соединены с прямыми выходами

0-триггеров непосредственно,а к выходам элементов И вЂ” через элемент коммутации, вторые входы каждого из эле" ментов И соединены с прямыми выходами О-триггеров, а выходы - с входами элемента ИЛИ, D-входы триггеров объе" динены и подключены к выходу управч ляющего триггера, К-вход каждого

D-триггера соединен с инверсным выходом другого 1 ).

Недостаток известного устройстваотсутствие возможности измерения характеристик случайного сигнала: математического ожидания, дисперсии, коэффициентов ряда Фурье..

Цель изобретения - расаирение функциональных возможностей устройства..

Поставленная цель достигается тем, что в многофункциональный преобразователь код - временной интервал, содержащий генератор импульсов, выходы которого соединены непосредственно с входами синхронизации обоих D-триггеров и через элемент коммутации с первыми входами обоих элемен» тов И, вторые входы которых соединены с прямыми выходами О-триггеров, а выходы с входами элемента ИЛИ, И - входы О-триггеров объединены и подключены к выходу управляющего твмг894859

55 гера, первый вход которого соединен с шиной "Пуск", а R-входы первого и второго D-триггеров соединены с инверсными выходами второго и первого

Р-триггеров соответственно, счетчик, выход которого соединен с третьим входом сравнения, дополнительно введены дна реверсивных счетчика, генератор синусоидальных сигналов, частотно-импульсный модулятор,генератор пилообразного напряжения, нульорган, третий элемент И, два ключа и три переключателя, причем первый выход элемента сравнения соединен через первый ключ со вторым входом управляющего триггера, второй и третий выходы элемента сравнения через второй ключ соединены со входами первого реверсивного счетчика, выходы которого соединены с входами второго реверсивного счетчика, выход которого соединен со вторым входом элемента сравнения, вход частотно-импульсного модулятора соединен с выходом первого переключателя, первый вход которого соединен с выходом генератора синусоидальных сигналов, а второй вход - с входнои шиной и с первым входом нуль-органа, второй вход которого соединен с выходом генерато- ра пилообразного напряжения, а выход с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго переключателя, первый выход которого соединен с выходом частотно-импульсного модулятора, а второй - с выходом элемента ИЛИ и с первым входом третьего переключателя, второй вход которого соединен с выходом элемента И, а выход — со входом счетчика, вход генератора пилообразного напряжения соединен с шиной "Пуск".

На чертеже представлена блок-схема устройства, состоящего из генератора 1 импульсов, элеиента 2 коммутации, триггера 3 управления, О-триггеров 4 и 5, элементов И 6 и 7, элемента ИЛИ 8, реверсивного счетчика 9, элемента 10 сравнения, счетчика 11, реверсивного счетчика 12, генератора 13 синусоидальных сигналов, частотно-импульсного модулятора 14, нуль-органа 15,генератора 16 пилообразного напряжения, элемента И 17, переключателей 18-20, ключей 2 1-22.

В зависимости от положения ключей и переключателей устройство работает в четырех режимах.

1о

2О

25 зо

4О

4

В первом режиме устройство преобразует код во временной интервал, Для этого переключатель 20 устанавливается в положение с, ключ 21 отключен, ключ 22 включен, Р-триггеры 4 и 5 и управляющий триггер 3 находятся в состоянии хранения О.

После подачи на вход управляющего триггера 3 импульса начала преобразования на выходе управляющего триггера 3 появляется сигнал, соответствующий логической 1. Этот сигнал поступает на D-входы триггеров 4 и 5.

Сигналом генератора 1 импульсов, действующим на C-входы триггеров

4 и 5, производится переключение одного из триггеров, при этом первым переключается тот триггер, на С-вход которого подан ближайший по фазе сигнал эталонной частоты, при этом установка состояния хранения 1 одного триггера блокирует другой триггер в состояние хранения О. Поэтому всегда после переключения одного из триггеров разрешающий потенциал с одного выхода триггера поступает только на один из элементов И 6 или 7, и в результате через элемент

ИЛИ 8 и через переключатель 20 на вход счетчика ll поступает сигнал эталонной частоты, имеющий наименьший фазовый сдвиг по отношению к фазе сигнала начала преобразования.

Конец временного интервала определяется моментом равенства содержимых реверсивного счетчика 9 и счетчика 11.При этом на выходе элемента 10 сравнения вырабатывается импульс, кото" рый, проходя через ключ 22, возвращает в исходное состояние управляющий триггер 3. Для увеличения точности преобразования используется элемент 2 коммутации, который подключает вход элемента И б к инверсному выходу генератора 1 импульсов, а вход элемента И 7 — к прямому, при этом выходной временной интервал увеличится на величину Т /2, где Т период сигнала эталонного генератора 1, равносильно введению в схему преобразователя младшего разряда ценой Т /2.

8о втором режиме устройство определяет математическое ожидание входной аналоговой переменной x(t)

При этом переключатели 19 и 20 находятся в положениях С1 и о соответственно, ключ 21 включен, а ключ

22 отключен.

859 держимого реверсивного счетчика 9 продолжается до получения в нем оценки искомого математического ожидания.

Если содержимое реверсивного счетчика 9 превысит математическое ожидание п, то при сравнении содержимых реверсивного счетчика 9 и счетчика 11 вероятность появления моменф тов, когда содержимое счетчика 11 меньше содержимого реверсивного счетчика 9, значительно больше, чем моментов, когда содержимое счетчика

11 больше содержимого счетчика 9.

3 При этом на вход счетчика 12 поступает значительно больше сигналов, уменьшающих его содержимое, чем уве личивающих,вследствие чего в реверсивном счетчике 12 происходит отрицательное. переполнение. При этом на выходе счетчика 12 появляются сигналы, по которым из содержимого счетчика 9 вычитывается единица. Этот процесс повторяется до тех пор, пока содержимое счетчика 9 не станет равным математическому ожиданию входной переменной x{t ). Когда содержимое реверсивного счетчика 9 становится равным математическому ожиданию входной переменной х(1), вероятность появления моментов,когда x(t<) больше,чем математическое ожидание, и моментов, когда x(t) меньше, чем математическое ожидание, становится одинаковой, и на реверсивном счетчике 12 как положительных, так и отрицательных переполнений не происходит. В результате этого содержимое реверсивного счетчика 9 не изменяется и соответствует значению математического ожидания а переменной x(t).

В третьем режиме происходит измерение оценки дисперсии входной аналоговой переменной x(t).

В этом режиме переключатели 18-20 находятся в положении Ь . При этом входная аналоговая переменная x(t) поступает через переключатель 18 на вход частотно-импульсного модулятора 14,на выходе которого в каждый момент времени вырабатываются сигналы с частотой, пропорциональной входному сигналу х(t ). Эти сигналы пос1 тупают через переключатель 19 на вход элемента И l j. При этом,аналогично предыдущему режиму, в каждом шаге дискретизации входной переменной x(t) элемент И 17 открывается на время, 5 894

Устройство работает следующим образом. Входная аналоговая переменная x(t) поступает на первый вход нуль-органа 15, на второй вход которого поступают сигнал Иг с выхода гвн генератора 16 пилообразного напряжения. На выходе нуль-органа появляется высокий уровень, являющийся разрешающим для элемента И 17, в промежутки времени, когда x(t„.) < U .

После подачи на входы управляющего триггера 3 и генератора 16 пилообразного напряжения импульса начала преобразования, временные интервалы (когда на вход элемента И 17

3 поступает высокий уровень с выхода нуль-органа 15) будут пропорциональны амплитуде входной переменной

x(t),. За это время сигналы генератора 1 эталонной частоты с выхода эле- 3р мента ИЛИ 8 через ключ 19, проходя через элемент И 17, поступят на вход счетчика 11. В момент равенства x(t ° )=

=0 „ на выходе нуль-органа 15 вновь возникает низкий уровень, запирающий 33 элемент И 17, и благодаря этому содержимое счетчика 1 представляет собой число, пропорциональное амплитуде входной переменной x(t>) Это число в элементе 10 сравнения сравнивается . 3В со значением реверсивного счетчика 9.

Если содержимое реверсивного счетчика 9 меньше содержимого счетчика 11, то элемент 10 сравнения выдает сигнал, по которому к содержимому реверсивного счетчика 12 прибавляется еди3S ница, Если же содержимое реверсивного счетчика 9 больше содержимого счетчика 11, то элемент 10 сравнения выдает сигнал, по которому из содержимого

40 реверсивного счетчика 12 вычитывается единица. Если же содержимое реверсивного счетчика 9 и счетчика 11 будет равно, то с выхода элемента 10 на вход реверсивного счетчика 12 сигнал не поступает, В начале работы

43 устройства содержимое реверсивного счетчика 9 равно нулю, и поэтому оно меньше содержимого счетчика 11. Начиная с первого цикла измерения, элемент 10 сравнения прибавляет единицу к содержимому счетчика 12. Этот процесс продолжается до переполнения . счетчика 12. При этом сигнал, вырабатываемый от переполнения счетчика 12, прибавляет единицу к содержимому реверсивного счетчика 9, а сам счетчик 12 сбрасывается в нулевое состояние. Процесс нарастания со894859 8 пропорциональное амплитуде переменной x(t ). Благодаря этому через

4 элемент И 17 проходит количество импульсов пропорциональное произведению x(tj) Х (Й «) = в () Эти импуль сы поступают на вход счетчика 11.

Таким образом, в каждом шаге дискретизации содержимое .счетчика 11 определяет значение z„(t<).. Далее содержимое счетчика 11 с помощью элемента

10 сравнения сравнивается с содержимым реверсивного счетчика 9.8 зависимости от результата сравнения к содержимому реверсивного счетчика 12 либо прибавляется, либо отнимается

15 единица,и устройство функционирует аналогично второму режиму.В результате этого на реверсивном счетчике 9 определяется математическое ожидание величины к,«(tq,,что представляет со) бой дисперсию входной переменной х(й„), В четвертом режиме устройство определяет коэффициенты рядов Фурье

А „. и В, Для этого переключатель

10 устанавливается в положение 0 а переключатели 19 и 20 устанавливаются в положение Ь

Работа устройства осуществляется следующим образом.

На выходе генератора синусоидальных сигналов 13 вырабатываются синусоидальные сигналы соответствующей частоты з«п щ 5 й, которые поступают на вход частотно-импульсного модулятора 1«« На выходе частотно-импульсного модулятора 14 в каждый момент времени вырабатываются сигналы с частотой, пропорциональной значению сигнала sin a) t. Эти сигналы через переключатель 19 поступают на первый вход логического элемента И 17, другой вход которого в каждом шаге аискоетизации входной переменной

x(t) аналогично предыдущему режиму открывается на время, пропорциональное амплитуде переменной x(t„), вследствие чего через элемент И 17 проходит количество импульсов, пропорциональное произведению Х(tz) «1 е«п Ю = 2 (t„.). Эти импульсы поступают на вход счетчика 11. Следовательно, в каждом шаге дискретизации содержимое счетчика 11 представляет собой величину, пропорциональную значению V.д(й„.) . Далее содержимое счетчика 11 с помощью элемента 10 сравнения сравнивается с содержимым счетчика 9. 8 зависимости от

55 результата сравнения к содержимому счетчику 12 либо прибавляется, либо отнимается единица, и устройство функционирует аналогично второму и третьему режимам. Благодаря этому на счетчике 9 определяется математическое ожидание величины Z0(t„ )

1 ) что представляет собой значение коэффициента A . Определение коэф.д фициентов В отличается тем, что при этом генератор 13 синусоидальных сигналов переключается в режим выработки сигналов cost@)t, в результате чего на выходе элемента

И 17 получается произведение

Х (t<) cosset)j t = Z>(t„ ), и в процессе обработки определяется математическое ожидание 2>(t„-), которое представляет собой коэффициент В..

Формула изобретения

Многофункциональный преобразователь код-временной интервал, содержащий генератор импульсов, выходы которого соединены непосредственно с входами синхронизации двух триггеров и через элемент коммутации с первыми входами двух элементов И, вторые входы которых соединены с прямыми выходами О-триггеров, а выходы - с входами элемента ИЛИ, И вЂ” входы 0-триггеров объединены и подключены к выходу управляющего триггера, первый. вход которого соединен с шиной "Пуск", а

8-входы первого и второго О-триггеров соединены с инверсными выходами второго и первого 9-триггеров соответственно,, счетчик, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно вве-. дены два реверсивных счетчика, генератор синусоидальных сигналов, частотно-импульсный модулятор, генератор пилообразного напряжения, нуль-орган, третий элемент И, два ключа и три переключателя, причем первый выход элемента сравнения соединен через первый ключ со вторым входом управляющего триггера, второй и третий выходы элемента сравнения через второй ключ соединены со входами первого реверсивного счетчика, выходы которого соединены с входами второго реверсивного счетчика, выход которого соединен со вторым входом элемен894859

Составитель A.Êóçíåöîâ

Техред 3. Фанта

Редактор И.Ковальчук

Корректор M,Êocòà

3aказ 11507/86 Тираж 991

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 та сравнения, вход частотно-импульсного модулятора соединен с выходом первого переключателя, пераый вход которого соединен с выходом генератора синусоидальных сигналов, а второй вход - с входной шиной и с первым входом нуль-органа, второй вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, а выход - соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом второго переключателя, первый вход которого соединен с выходом частотно-импульсного-модулятора, а второй - с выходом элемента ИЛИ и с первым входом третьего переключателя, второй вход которого соединен с выходом элемента И, а выход - со входом счетчика, вход генератора пилообразного напряжения соединен с шиной "Пуск".

Источники инФормации щ принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 508924, кл. G 06 K 3/00, 1976 (прототип).