Аналого-цифровой коррелятор Советский патент 1983 года по МПК G06G7/19 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при обработке статйстичес« кой информации, поступающей с датчиков технологических объектов. Известно устройство для ой юделения корреляционных функций, содержащее нуль-органы, формирователи пилообразного напряжения накопительные счетчики, ключи, триггеры и генератор тактовых импульсов 13 , Недостатком данного устройства явля ется сложность, возрастающая пропорцио нально числу периодов развертки. Кроме того, значение корреляционной функции вычисляется через дисперсии раз ностного вида, что требует дополнитель- н его определения дисп ерсий случайных процессов. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является аналогоцифровой коррелятор, содержащий устройство регулируемой задержки импульсов, преобразователь напряжения в частоту, преобразователь напряжения во временно интервал, счетчик импульсов, основной к управляющие ключи, временное устройство, схемы суммирования и вычитания, связанные с источником исследуемого сигнала с источником вспомогательного напряжения, присоедине шые выходами к двум схемакг запоминания напряжений, j подключенным соответственно к преобразователям напряжения во временной интервал и частоту, выходы .которых сое- динены с двумя входами основного ключа, связанного через вспомогательный ключ со счетчиком 2- , Известное устройство не позволяет вычислить корреляционную функцию точно в щироком диапазоне интервала корреляции, поскольку в нем не учитываются отрицательные слагаемые произведения сигналов, т.е. принципиально не может / быть вычислена отрицательная корреляционная функция.. Кроме того, в устройство положено условие разбиения интервала усреднения на бесконечное число дискретных участков. Целью изобретения является повышени точности устройства. Эта цель достигается тем, что в анаЛОГО-Ч1ИФРОВОЙ коррелятор, содержащий сумматгр и первый блок вычитания, первые входы которых объединены и являютс входом исследуемого, сигнала коррелятора вторые входы также объединены и являют входом опорного .напряжения коррелятора. расйределитель импульссш, первый выход . которого соединена с управляющим входом пернюй ячейки памяти и входом регулируем мого блока задерхоси, выход которого подключен к управляющему входу второй ячейки памяти, выход первой ячейки памяти соединен с информационным входом преобразователя напряжения во временной интервал, второй выход распределителя импульсов соединен с управляющим входом первого ключа, выход которого подклю чен к информациогшому входу реверсивного счетчика, введены блок умножения, триггеры, второй блок вычитания, второй ютюч, элемент И, одновибратор и дифференцирующая цепочка, выход которой соединен с первым входом первого триггера, второй вход которого соединен с выходом второго триггера, а выход подключен к управлнющему входу реверсивного счетчика, вход дифференцирующей цепочки объединен с управляющим входом второго ключа и соединен с выходом третьего триггера, вход которого является входом исследуемого сигнала коррелятора, первый и второй информационные входы второго ключа соединены с выходами сумматора и первого блока вычитания, а вькод подключен к информационным входам первой и второй ячеек памяти, выход второй ячейки памяти соединен с перкым входом второго блока вычитания, второй вход которого является входом опорного сигнала коррелятора, а выход второго блока вычитания соединен с первым входом блока умножения, выход которого соединен с первым информационным входом первого ключа, второй информационный вход которого является входом тактовой частоты коррелятора, управляющий вход второго триггера объединен с управляющим входом преобразователя напряжения во временной интервал и соединен с выходом регулируемого блока задержки, управляющие входы перBoix и второго триггеров объединены к подключены к первому выходу распределителя импульсов, выход преобразователя напряжения во временной интервал подключен к Нервому входу элемента непосредсгеенно, а к второму - через одновибратор, вькод элемента И соединен с вторым входом блока умножения. На фиг. 1 показана блок-схема коррелятора; на фиг. 2 - времшная диаграмма его работы. Коррелятор содержит распределитель 1 импулСьсов, регулир|уемый блок 2 задержки преобразователь 3 напряжения во времен310ной интервал, блок 4 умножения, реверси ный счетчик 5, ключ 6, сумматор 7, блок 8 вычитания, ячейки 9 и 10 памяти, ключ 11, триггер 12, Ъдновибратор 13, элемент И. 14, блок 15 вычитания, дифференцирующую цепочку 16 и триггеры 17 и 18 с раздельными входами. Устройство работает следующим образом. Исследуемый случайный процесс в вияе напряжения и (t) (фиг. 2а) подается на сумматор 7 постоянного напряжения Uoc исследуемым и-одновременно на блок 8 вычитания исследуемого наггряже„ ния из постоянного. Значение напряжения BO устанавливается перед замером и выбираегся больше максимального выброса случайного процесса Сумма UQ 1 (J (-t) и разность UQ- и ( fe) (фиг. 26) поступают на соответствующие входы ключа 11, который управляется сигналом с выхода триггера 12 (Шмидта) (фиг. 2г), на вход которого подается напряжение , ). На выходе ключа 11 появляется напряжение UQ Ll(t) UQ (фиг. 26), которое поступает одновременно на входы первой и второй ячеек 9 и 1О памяти. В момен времши 4 ячейка 9 памяти запоминает напряжение UQ /Ц( У- Через время задержки Т , вводимое с помощью регу-лируемого блока 2 задержки, ячейка 10 памяти запоминает напряжение UQ + + (U( момент времени t Напряжение с выхода ячейки 9 подает ся на преобразователь 3, на выходе которого в момент времени fc +C появляется импульс длительностью -t ( Ч;Пио+1Ч()11 (фиг. 2д). Этот импуль дновременно поступает на одновибоатоо одновременно поступает на одновибратор 13 и элекдант И 14. Одновибратор 13 вырабатывает импульс постоянной длительности R.:t Jo поэтому на выходе элемента И 14 появляется импульс длительностью -fcii p ()Кфиг. 2е) который подается на первый вход блока умножения налржкения на временной интервал. Напряжение с выхода ячейки 10 посту пает, на второй блок 15 вычитания, где из него вычитается напряжение UQ и на его выходе появляется напряжение |0 (.)/ которое поступает на второ вход блока 4 умножения. Блок 4 работа ет по ехеме двухтактного преобразователя (фиг. 2ж). В течение промежутка вре ме ни -bftii интегрируется напряжение 24 l(i(i+f)l «по окончании импульса tj напряжение с выхода интегратора 5 (фиг. 2ж) преобразуется в Длительность импуш са (фиг. 2з), причем ;i;-R,tS-RjH(t,-)|lu()i. Импульс длительностью -Ь поступает на первый вход ключа 6, на второй вход которого подается опорная частота о Если- :,а 4-Ь кклач -Тп.ах t то ; для любого i число импульсов J- , проходящее через ключ 6, будет равно i N - € о и 1 VJ(Ьi )) | U (.t 4-Г ) I . „ i /j i В случае, когда напряжения U.t-i/ ч ,.,,, . и -Ь +Т;} однополярны, импульсы с выхода ключа 6 проходят на вход () счетчика 5 (фиг. 2м). При разнопрлярньйс напряжениях U(-t) и и(-Ь:;-|-С; триггер 18 перебрасьгеается сигналом с дифференцирующей цепочки 16 (фиг. 2к), поступаю- . щим на первый раздельный вход, на второй вход триггера 18 подается импульс с трИ1Тгера 17 длительностью С (фиг. 2н), Импульсом с триггера 18 (фиг. 2л) счетчик 5 переводится в режим вычитания, т.е. импульсы с выхода ключа 6 в соответствующий промежуток времени ut проходят на вход (-) счетчика 5 (фиг. 2н). В каждый промежуток времени ui- импульсом с первого выхода распределителя 1 триггер 18 устанавливается в исходное состояние. Ключ 6 открыт распределителем 1 на время Т - ut и , за которое через него Р « - колтестео импульN- o vi2:uai)U(t-i+-r -л Выражение- Ui-ti)U(-t ч-с ) к (f) дает значение автокорреляционной фун1шии для данного f. Следовательно, можно считать .Kv.C)-- о .. . .oH Таким образом, меняя С, можно получать .на счетчике значения автокорреляционной функции. Предлагаемое устройство позволяет вычислять в широком диапазоне и как положительную, так и отрицательную корреляционные функции, с вьюокой точностью того, что результат вычислений, записанный в счетчике, представляет алгебраическую сумк произведения сигналов, т.е. учитьгоается знак напряжений.

АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ КОРРЕЛЯТОР, содержащий сумматор и первый блок вычитания, первые входы которых объединены и явл5потся входом исследуемогр сигнала коррелятора, вторые вхсщы также объединены и являются входом опорного напряжения коррелятора, распределитель импульсов, первый выход которого соединен с управляющим входом первой ячейки памяти и входом ре гулируемого блока задержки, выход которого подключен, к управляющему входу второй ячейки йамяти, выход первой ячейки памяти соединен с информационным входом преобразователя напряжения во временной интервал, второй выход распределителя импульсов соединен с управляющим вхо- . дом первого ключа, выход которого подключен к информационному входу реверсивного счетчика, о тличающий - с я тем, что, с целью повышения точности, он содержит блок умножения, триггеры, второй блок вычитания, второй ключ, элемент И, одновибратор и дифференцирующую Цепочку, выход которой соединен с первым входом первого триггера, второй вход которого соединен с выходом второго триггера, а выход подключен к управляющему входу реверсивного счетчика, вход дифференцирующей цепочки объединен с управляющим входом второго ключа и соединен с выходом третьего триггера, вход которого является входом исследуемого сигнала коррелятора, первьй и второй Информационные входы второго ключа соединены соответственно с ъъгх.ор.амк сумматора и первого блока йычитаяня, а выход подключен к информационным входам первой и второй ячеек памя- Tia, выход второй ячейки памяти соединен с первым входом второго блока вьгчитания, второй вход которого является входом опорного сигнала коррелятора, а Bbccota второго блока вычитания соедсшен с пер-. вым входом блока умножения, выход кото рого соединен с первым информациощатм входом первого ключа, второй информационный вход которого яввляется входом тактовой частоты коррелятора, управляющий вход второго триггера о единен с управляющим входом прео лзователя напряжения во временной интервал и соединен с выходом регулируемого блока задержки, управляющие входы первого и второго триггеров объединены и подключены к первому выходу распределителя импульсов, выход преобразователя напряжения во временной 1штервал подключен к первому входу элемента непосредственно, а к второму - через одновибратор выход элемента И соединен с вторым входом блока умножения.