Устройство для определения среднеквадратических значений Советский патент 1983 года по МПК G06G7/20 

1

Изобретение относится к вычислитель ной технике.

Известно устройство для вычисления интегральной квадратичной ошибки, содержащее счетчик, два дешифратс, ключевые каскады, делителе напряжения, трехвходовый нуль-орган, генератор тактовых импульсе, функциональный пр&образователь и регистрирующее устройство С13Но построение многовходового кваА рнрующего элемента на пассивных эл&ментах и последовательное цифро-аналоговое и ашлого-41и овое преобразование не позволяет получить высокую точность измерения интегральной квадратичной ошибки.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для вычисления иентегральной квадратичной ошибки, . жашее преобразователь напряжение.- временной интервал и преобразователь напряжение - частота,. выходы которых,

через схему И подключены к ктпочу, эемязадающее устройство, счетчик и корнеизвлекатель р21

Недостатком известного устройства является понижентя точность вычисления интегральной квадратичной ошибки, . определяемой шагом квантования, уменьшение которого приводит к нестабильной работе преобразователя напряжение частота и в целом к усложнению yci ройства. .

Цель изобретения - повышение точности ылчисления.

Поставленная цель достигается тем, что устройство пля определения среднеквадратических значений, содержащее г нератор тактовых импульсов, выход которого через первый делитель частоты связан с первым входом первого эле- . мента И, выход которого соединен с входом генератора развертывающего ве пряжения, схему сравнения, соответи вуюпше входы которой соединены с входом устройства и с выходом генератора развертывающего напряжешш, выход первого делителя частоты через второй делитель частоты подключен к второму входу первого элемента И, счетчик, вход которого соединен с выходом второго элемента И, и реверсивный счетчщс, содержит третий элемент И, третий, четвертый и пятый делители частоты, ключи элемент ИЛИ, два элемента НЕ и распределитель импульсов, при этом выход схемы сравнения соединен с первым входом третьего элемента И и через первый элемент НЕ связан с управляющим входом распределителя импульсов, выход первого делителя частоты соединен с вторым входом третьего элемента И, выход генератора тактовых импульсо соединен с входами третьего и четвертого делителей частоты, выход третьего делителя частоты соединен с первым входом второго элемента И и с третьим входом третьего элемента И, выход которого через пятый делитель частоты соединен с сигнальным входом распределителя импульсов, выход второго делителя частоты через второй элемент НЕ соединен с управляющими входами пятого делителя частоты и реверсивного счетчика и с вторым входом второго элемента И, третий вход которого соединен с выходом- реверсивного счетчика, выходы разрядов четвертого делителя частоты через ключи соединек. с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетными входами реверсивного счетчика, а выход распределителя импульсов соединены с управляющими входами соответствующих ключей. На чертеже изображена блок-схема устройства. Устройство содержит генератор 1 та товых импульсов, делитель 2 частоты, элемент И 3, генератор 4 развертывающего напряжения, схему 5 сравнения, делитель в частоты, счетчик 7, элемен И 8, элемент НЕ 9, распределитель 1О импульсов, элемент И 11, делители 12 и 13 частоты, реверсивный счетчик 14 элемент ИЛИ 15, ключи 16, делитель 17 частоты, элемент НЕ 18, Устройство работает следующим образом. После запуска генератора 1 на выхо делителя 2 формируется импульс длител ностью Тс, а на выходе делителя 6 - и пульс длительностью (m - чи ло циклов суммирования), который через элемент И 3 дает разращение на формирование развертывающего напряжения S(-t)Развертывающее напряжение с выхода генератора 4 поступает на вход схемы 5 сравнения, на другой ысод которой подан входной сигнал. Выходные сигналы со схемы 5 сравнения и делителя 2 (логические 1) поступают на первый и второй входы элемента И 11, тем самым разрещая прохождение опорной частоты fpf, с выхода делителя 13 на сигнальный вход распределителя 10 и далее на выходы распределителя 10. Длительность Л-Ь импульсов, появляющихся на выходах распределителя, связана с параметрами развертывающего напряжения и опорной частотой следующим соотношением: где 5 амплитуда развертывающего напряжения на выходе генератора 4. Импульсом с первого выхода распределителя 10 открывается первый из ключей 16 и импульсы старщего разряда делителя 17с частотой д через эл&мент ИЛИ 15 поступают на суммирующий вход счетчика 14 в течение времени ai, Прохождение импульсов по суммирующему входу определяется сигналом логический О, поступающим с выхода элемента НЕ 18 на управляющий вход счетчика 14. По истечении этого времени первый ключ 16 закрывается и управляющий сигнал той же длительностью .i появляется ш втором выходе распределителя 1О, открывая второй ключ 16. На суммирующий вход счетчика 14 начинают поступать импульсы с выхода следующего разряда делителя 1 7. Далее указанные действия продолжаются до тех пор, пока не произойдет сравнение входного сигнала X с развертывающим напряжением в схеме 5 сравнения. В результате на ее выходе появится сигнал логический О, запрещающий прохождение оп на сигнальнь1й вход распределителя 1О. Одновременно с этим сигналом с выхода элемента НЕ 9, поступающим на управляющий вход распределителя 10, последний устанавливается в исходное состояние. Учитывая, что частота а заполняющих импульсов с выходов разрядов делителя 17 связана с номером j -го выхода распределителя 10 соотношением: .42(, 5 где f о минимапьтая частота на выходе депитепя 17 (частота на выходе его старшего разряда), а входной сигнал X может быть представлен в виде Л (К - количество шагов квантования, ,2..., ti) получим, что число импул сов, записанное в счетчике 14, за один цикл развертки будет равно К N,rIl o4- x 2{i-iH т.е. это число будет пропорционально кв драту входного сигнала. Если входной сигнал Х(, где t(. - доля ша га квантования йХ(с)), то число импульсов, записанное в счетчике 14, будет равно Тд (2KH)ot.c S Т.е. пропорциональное квадрату входного сигнала с точностью до ..ДXot{otr Процесс суммирования в счетчике 14 п вторяется аналогично первому циклу. Чи ло циклов определяется соотношением m T/2Tg и задается импульсом, поступающим с выхода делителя 6, кото.рым закрывается элемент И 3. Число импульсов, записанных в счетчике 14 за m циклов, будет равно тпттп --11 N.. 5uX где j l,2...m, т.е. число будет пропор ционально сумме квадратов входного сш нала. Сигнал логическая с элемента НЕ 18 поступает на управляющий вход счетчика 14, переводя его в запись по вычитающему входу. Одновременно с. этим сигнал с выхода элемента НЕ 18 подается на управляющий вход делителя 17, тем самьш уменьшая коэффициент деления по каждому выходу в m раз, а также на третий вход элемента И 8, на первый вход которого поступает сигнал с делителя 12, а на второй подается . сигнал с выхода счетчика 14, логический О с которого появляется только при равенстве импульсов, записанных по суммирующему и вычитающему юсодам счетчика 14. С выхода элемента И8 частотный сигнал поступает на счетчик Тем самым подготавливается цикл из- li влечения квадратного корня из суммы квадратов входных сигналов. Операция извлечения квадратного кор te выполняется следующим образом. Импульс длительностью лЧ проходит на первый выход распределителя 10, от, крывает первый ключ 16 и импупьсы с первого выхода старшего разряда дел теля 17 частотой f m f через эл& мент ИЛИ 15 поступают та вычитающий вход счетчика 14.Число списанных BMigrnb-. сов в счетчике 14 за первый промежуток времени Л составляет , 2JXm. По истечении времени Л t импульс с первого выхода распределителя Ю исчезает, первый ключ 16 закрывается, появляется импульс на втором выходе распределителя 1О той же длительностью Д4:, который открывает второй ключ 16, и на вычитающий вход счетчика 14 поступают импульсы с второго выхода делителя 17. Частота списывающих импульсов с выходов делителя 17 связана с номером i выхода соотношением (M) Всего же за два промежутка времени чиоло импульсов, списанных со счетчика 14, будет равно: Ы+Ы -д-ЛХП14 д. Далее устройство работает аналогично до тех пор, пока не сравняется число импульсов, записанных в счетчике 14 по суммирующему и вычитающим входам. На выходе счетчика 14 появляется сигнал логический О, запрещающий прохождение импульсов на вход счетчика 7. В общем случае сравнение может произойти в момент времени, не кратный At ,. тогда имеем М+:: 4хте% + -|-Лхт(2еИ)(Ь, где р - доля времени Д-Ь (/Ь 0-1), ОТ- вачала К -го импульса. В этом случае число импульсов, за пвсанное в счетчике 7, будет равно N,,(,),, т.е. пропорционально среднеквадратичео-. кой ошибке с точностью до Максвмальвое время вычисления составляетш«х Г- 5Предлагаемое устройство обеспечивает более высокую точность вычисления за счет того, что единичный эпвмет входного сигнала (шаг квантования) в процессе преобразования заполняется им пульсами высокой частоты. Поэтому методическая погрешность меньше шага квантования. Этим и определяется техни ка-оконом11ческий эффект от использования изобретения. Формула изобретени Устройство для определения среднеквадратических значений, содер}|ащее генератор тактовых импульсов, выход которого через первый делитель частоты связан с первым ВХОДИУ первого элемента И, выход которого соединен с входом генератора развертывающего напряжения, схему сравнения, соответству ющие входы которой соединены с входом устройства и с выходом генератора развертывающего напряжения, выход первог делителя частоты через второй делитель частоты подключен к второму входу первого элемента И, счетчик, вход кото1178 рого соединен с выходом второго элемента И, и реверсивный счетчик, отличающееся тем, что, с целью повышения точности вычнспения оно содержит третий элемент И, третий четвертый и пятый делители частоты, ключи, элемент ИЛИ, два элемента НЕ и распределитель импульсов, при этом выход схемы сравнения соединен с nei BbJM входом третьего элемента И и через первый элемент НЕ связан с управляющим входом распределителя импульсов, выход первого делителя частоты соединен с вторым входом третьего элеме та И, выход генератора тактовых вмпул сов соединен с входами третьего и четвертого делителей частоты,выход третьего делителя частоты соединен с первым входом второго элемента И и с третьим входом третьего элемента И, выход которого через пятый делитель частоты соединен с сигнальным входом распределителя импульсов, выход второго делителя частоты через второй элемент НЕ соединен с управляющими входами пятого делителя частоты и реверсивного счетчика и с вторым входом второго элемента И, третий вход которого соединен с выходом реверсивного счетчика, -выходы заэрядов четвертого делителя частоты через ключи соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетными входами реверсивного счетчика, а выходь распределителя импульсов соединены с управляющими входами соответствующих ключей. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР N9 432493, кл. G Об F 7/38, 1972. 2.. Авторское свидетельство СССР . № 184535, кл. G 06 Q 7/02, 1965 (прототип).