Устройство для определения статистических характеристик Советский патент 1983 года по МПК G06F17/18 

подключен к К -входу первого R3 -триггера, а информационный вход объединен с R и 5-входами соответственно второго и третьего RS -триггеров и соединен с выходом счетчика выборки, выход третьего RS -триггера является вторым выходом блока управления и

соединен с первым входом элемента Ш01, выход которого является третьим выходом блока управления, а второй вход подключен к выходу элемента задержки, вход которого соединен с вы.ходом третьего элемента И и является четвертым выходом блока управления.

УСТРОЙСТЮ ДОЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАТИСТЙЧЕСК1ЬХ ХАРАКТЕРИСТИК, срдержащее первый переключатель, информационный вход которого является информационным входом устройства, а первый и второй выходы первого перекjm 4aTenH подключены соответственно к первым информационным входам реверсивного счетчика и счетчика-делителя, второй информационный вход которого соединен с выходом квадратора информационный вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика, выход переполнения которого соединен с информационным входом второго переклвочателя, управляющий вход которого объединен с управлякчцим входом первого переключателя и .соединен с первым выходом блока управления, первый и второй выходы второго переключателя подключены соответственно к входу счетчика дисперсии и информационному входу счетчика среднего, выход которого соединен с вторым информационным входом реверсивного счетчика, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, оно содержит цифровой компаратор, регистр; триггер и элемент И, а счетчик-делитель и счетчик среднего выполнены реверсивными, причем вход триггера и управляющий вход счетчика среднего объединены и являются знаковым входом устройства, выход триггера соединен. с информа1шонным входом элемента Н, управляющий, вход которого подключен к второму выходу блока управления, вход которого является информационным входом устройства, а выход элемента Н соединен с управляющим входом счетчика-яелителя, разрядные выходы которого соединены с первой группой входов цифрового компаратора, вторая Группа входов которого подключена к разрядным выходам регистра, а выход СП соединен с входом установки режимасуммирования счетчика-делителя, третий и четвертый выходы блока управ ления подключены к управляющим входам соответственно реверсивного счет- чика и квадратора, рри этом блок управления содержит элементы И, одновибратор, счетчик выборки, RS-тригО1 геры, элемент задержки и элемент 1ШИ, информационньм вход первого элемента со И является входом блока управления, О1 управляющий вход элемента И подключен к единичному выходу первого RS -триггера, а выход первого элемента Н через одновибратор соединен с входом счетчика выборки и информационными входами второго и третьего элементов И, информационный вход второго из которых подключен к нулевому выходу второго RS-триггера, единичный выход которого является первым выходом блока управления и соединен с управлянэщнми входами третьего и четвёртого элементов И, выход последнего из которых

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в приборах и системах для автоматической обработки статистической информации,

Известно устройство для определения статистических характеристик, содержащее блок входной информации, счетчик выборки, два квадратора, счетчик среднего и счетчик дисперсии причем блок входной информации по первому выходу подключен к счетчику выборки и по второму выходу - к счетчику среднего и первому квадратору, выход счетчика среднего соединен с .первым входом второго квадратора, втЛрой вход которого подключен к выходу счетчика выборки, а выход - к сче чику дисперсии, соединенному также с первым ,квадратором Cl

Недостатком устройства является некоторая аппаратурная избыточность обусловленная использованием двух квадраторов и двух счетчиков-делителей - счетчика среднего и счетчика дисперсии.

Кроме того, в устройстве в каждом из таких счетчиков-делителей производится сначала накопление чисел, их деление, что приводит к значительному повьшеиию их разрядности.

Наиболее .близким к предлагаемому по технической сущности является

устройство для определения диспер сии -одновременно позволяющее получить и среднее ), содержащее реверсивный счетчик, счетчик выборки, пять вентилей, триггер и одновибратор, причем управляющий вход пер вого вентиля соединен с выходом счетчика выборки, а выход - с входом одновибратора, управляемым входом второго вентиля, соединенного с входом счетчика делителя, и с управляемым входом третьего вентиля, соединенного с входом реверсивного счетчика, причем счетный вход счетчика выборки подключен к выходу одновибратора, а второй выход - к входу триггера, выход первого плеча которого подключен к управляющему входу второго вентиля, а выход второго плеча - к управляющему входу третьего вентиля, входы дешифратора подключены к выходам реверсивного счетчика, а выход - к информационным вхдам счетчика делителя, к выходу которого подключены управляемые входы четвёртого и пятого вентилей, выход четвертого вентиля подключен к входу счетчика дисперсии, пятого - к входу счетчика среднего, а управляющие входы соединены с соответствующими выходами триггера, выход одновибратора подключен к управляющим входам реверсивного счетчика, соединенного с информационными входами счетчика среднего и дешифратора, а второй выход счетчика выборки - к входу установки нуля счетчика-делителя С 2 3.

Однако устройство обладает невысокой точностью, если выборка содержит знакопеременные элементы, и не позволяет измерять среднее и дисперсию знакопеременных сигналов.

Цель изобретения - повышение точности- определения среднего и дисперсии при знакопеременных элементах выборки.

Поставл€ нная цель достигается тем, что устройство для определения статистических характеристик, содержащее первый переключатель, информационный вход котррого является информационным входом устройства, а первый и второй выходы первого переключателя подключены соответственно к первым информационньв4 входам реверсивного счетчика и счетчика-делителя, второй информационный вход ксгторого соедииен с выходом квадратора, информационный вход которого подключён к выхо ду реверсивного счётчика, выход переполнения которого соединен с информационным входом второго переключателя, управляклций вход которого объединен с управляющим входом первого переключателя и соединен с первым выходом, блока управления, первый и второй выходы второго переключателя подключены соответственно к входу счетчика дисперсии и информационному входу счетчика среднего, выход которого соединен с вторым информащюнным входом реверсивного счетчика, оно содержит цифровой компаратор, регистр, триггер и элемент И, а счетчик-делитель и счетчик сред него выполнены реверсивными, причем вход триггера и управляющий вход счетчика среднегообъединены и являются знаковым входом устройства, выход триггера соединен с информациониьм входом элемента И, управляющий вход которого подключен к второму вы хоДу блока управления вход которого является информационным входом устро ства, а выход элемента И соединен, с управляющим входом счетчика-делителя разрядные выходы которого соединены первой группой входов цифрового .компаратора, вторая группа входов ко торого подключена к разрядным выхода регистра, а выход соединен с входом установки режима суммирования счетчи ка-делителя, третий и четвертый выхода блока управления подключены к управляющим входам соответственно ре версивного счетчика и квадратора, пр этом блок управления содержит элементы И, одновибратор, счетчик выбор ки RS-триггеры, элемент задержки и элемент ИЛИ, информационный вход пер вого элемента И является входом блока управления, управляющий вход элемента И подклпчен К единичному выходу первого RS-триггера, а выход пер вого элемента И через одновибратор соединен с входом счетчика выборки и информационными входами второго и третьего элементов И, информационный вход второго из которых подключен к нулевому выходу R5 триггера, единич ный выход которого является первым выходом блока управления и соединен с управляю1цими входами третьего и четвертого элементов И, выход последнего из которых подключен к R -входу первого / 5-триггера, а информационный вход объединен с R и S -входами соответственно второго и третьего RS -триггеров и соединен с выходом счетчика выборки, выход т| етьего RSтриггера является вторым выходом блока управления и соединён с первым входом элемента lUQI, выход которого является третьим выходом блока управления, а второй вход подключен к вы-t ходу элемента задержки, вход которого соединен с выходом третьего эле- мента И и является четвертым выходом блока управления. На 4;жг. I приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема блока управления; на фиг. 3 - временные диаграммы блока .управления. Устройство содержит счетчик-делитель 1, переключатели 2 и 3, блок 4управления, крадратрр 5, рёрерсивный счетчик 6 триггер 7, элемент И 8, цифровой компаратор 9, регистр 10, счетчик И среднего и C4eTj4HK 12 дисперсии. . В состав блока управления(oir.2/ входят элементы И 13, одновнбратор 14, триггеры с раздельными входами 15-17, счетчик 18 выборки, элемент 19 задержки и элементы И 20-22.и . элемент ИЛИ 23. Счетчик-делитель 1 своими информационными входами подключен через переключатель 2 к информационному входу устройства и через квадратор 5- к реверсивному счетчику 6, входы которого соединены с вторым выходом переключателя 2 и выходами счетчика 11 среднего. Выход счетчика-дели теля 1 через переключатель 3 соединен с входами счетчика И среднего и счетчика 12 дисперсии. Управляющие входы переключателей 2 и 3 связаны с первым выходом блока 4 управления. Кроме того, счетчик-делитель 1 поразрядно подключен к цифровому компаратору 9, другие входы которого соединены с выходами разрядов регистра 10. К выходу компаратора 9 подключен вход установки счетчика-делителя 1 в режим суммирования. Вход установки счетчика-делителя I в режим вычитания соединен с выходом элемента И 8, 51 к -ВХОДУ которого подключены второй выход блока А управления и выход триггера 7, а вход последнего объе.динен с входом реверса счетчика 1, среднего и подключен к знаковому вхо ду устройства. Вход блока 4 управления соединен с информационным входом устройства. Третий и четвертый выходы блока 4 управления подключены к входам управления реверсивного счетчика и квадратора соответственно. Вход блока 4 управления соединен с информационным входом первого элемента И 13, управляющий вход которого подключен к единичному выходу первого триггера 15, а выход - к вхо ду одновибратора 14, Выход последнег связан с общей точкой,объединяющей вход счетчика 18 выборки и информационные входы второго и третьего эле ментов И 20 и 21, Выход переполнения счетчика 18 выборки соединен с К -вх дом третьего триггера 17, информационным входом четвертого элемента И 22 к S-входом второго триггера 16, Единичный выход триггера 16 является первым выходом блока 4 управления и подключен к управляющим входам элементов И 21 н 22, а нулевой выход г к управляющему входу элемента И 20. Выход последнего связан с 5-входом триггера 17, единичный выход которого является вторым выходом блока 4 управления и одновременно присоедине к одному из входов элемента ИЛИ 23, связанного по выходу с третьим выходом блока 4 управления. Выход элемента И 21 соединен через элемент 19 задержки с другим входом элемента ИЛИ 23 и непосредственно с четвертым выходом блока 4 управления, а выход элемента И 22 подключен к R -входу .триггера 15 Устройство работает следующим образом, В исходном состоянии счетчик-дели тель 1 устанавливается в режим суммирования, в последнем и регистре 10 устанавливаются показания П - .объем выборки, 2 -разрядность счетчика-делителя 1 и регистра 10 а переключатели 2 и 3 управляющим сигналом с первого выхода блока 4 управления - в состояния, при которых к информационному входу устройства подключен информационный вход счетчика-делйтеля 1„и к выходу последнег счетчик 11 среднего. 7 Элементы выборки X через переключатель 2 поступают с информационного входа устройства на вход счетчика-делителя 1, Сигналы, несущие информацию о знаке элемента выборки X., поступают по знаковому входу устройства на вход триггера 7 и вход реверса счетчика 11 среднего. Этими сигналами счетчик 11 среднего устанавливается в режим суммирования или вычитания. Триггер 7 реагирует только на изменение знака элемента выборки. При каждом таком изменении знака триггер 7 изменяет свое состояние и его выходные сигналы, формируемые при этом, поступают на элемент И 8, на управляющий вход которого в исходном состоянии подается запрещающий потенциал с второго выхода блока 4 управления, В связи с этим, если при поступлении первого элемента выборки триггер 7 изменяет свое состояние, его выходной сигнал на счетчикделитель 1 не поступает и последний остается в исходном состоянии, соответствующем режиму суммирования. После прохождения первого элемента выборки, запрещающий потенциал с элемента И 8 снимается и, начиная с этого момента, выходные сигналы с триггера 7, формируемые а момент изменения знака элементов выборки, поступают на вход управления счетчика-делителя 1, устанавливая его в режим вычитания. Выходными сигналами ци|1фового компаратора 9„ поступающими на управляемый вход суммирования счетчикаделит еля 1 , последний устанавливается в режим суммирования. Пусть несколько первых, например k, элементов выборки имеют положительный знак, В этом случае в течение iBcero интервала времени поступления этой группы элементов выборки, счетчик-делитель 1 и счетчик 11 среднего находятся в режиме суммирования. При поступлении каждых п импульсов на вход счетчика-делителя 1 на его выходе формируется импульс переполнения, записьшаемый в счеТчик 11 среднего на суммирование и восстанавливающий исходное состояние счетчика-делителя 1, Пусть, начиная с (k+l)-ro элемента выборки, Гп элементов выборки имеют отрицатеттьный знак. Очевидно, что после прохождения k элементов вы-i борки в счетчике-делителе 1 будет 7 некоторый остаток ЛX от деления,п поскольку в общем случае сумма может быть не кратна п. С поступлением (k+l)-ro элемента выборки, .имеющего противоположный по сравнению с k-M элементом знак, триггер 7 изменит свое состояние и своим выходным сигналом, поступающим через открытый элемент И 8 на вход управления счетчика-делителя 1, установит последний в режим вычитания. Счетчик-делитель 1 при поступлении информационных импульсов, соответствукицих (k+l)-My элементу выборки, рабо тает в режиме вычитания до тех пор, пока на его вход не поступит ДХ импульсов. В этот момент счетчикгделитёль 1 приходит в состояние (2-п), что вызывает срабатывание цифрового компаратора 9, на второй вход которого подается код регистра 10. Выходным сигналом компаратора 9 счётчик-делитель 1 устанавливается в режим суммирования и в -дальнейшем рабо тает в режиме деления на п, а его выходные импульсы записываются в счетчик 11 с1реднего на вычитание. Пр очередном изменении знака элементов выборки работа устройства повторяетс После поступления п элементов выборк ки в счетчике 11 среднего будет зафиксирован код среднего. В этот момент на втором выходе блока 4 управI .... ления формируется запрещающий потенциал, закрывакяций элемент И 8. Одновременно сигнал с первого выхода блока 4 управления изменяет состояние переключателей 2 и 3, при этом информационный вход устройства подключается к входу реверсивного счетчика 6, а выход счетчика-делителя. 1 - к входу счетчика 12 дисперсии. Кроме того, в момент окончания п-го элемента выборки на третьем выходе блока 4 управления формируется сигнал, по которому код среднего X,, зафиксированный в счетчике 11 среднего, переносится в реверсивный счетчик 6. На этом заканчивается цик определения среднего, и устройство готово к определению дисперсии по следующей выборке объемом п. В процессе определения дисперсии первый элемент выборки Х поступает на реверсивный счетчик 6, в котором образуется разность X . В момент окончания первого и всех последующих Iэлементов выборки на третьем и чет- вертом выходах блока 4 управления фо 57 мируются управляющие сигналы, по которым выполняется следующая последовательность операций. По сигналу, снимаемому с четвертого выхода блока 4 управления, код разности Xj- X переносится в квадратор 5, на выходе которого (;юрмируется число-импульсный код числа ( XI, поступающий через счетчик-делитель I и переключатель 3 на вход счетчика 12 дисперсии. По сигналу, который формируется на третьем выходе блока 4 управления с некоторой задержкой относительно сигнала на четвертом выходе, код сред- . него из счетчика 11 среднего записывается в реверсивный счетчик 6. Таким образом, после обработки всего объема выборки в счетчике 12 дисперсии будет зафиксирован код дисперсии и на этом процесс определения дисперсии завершается. Рассмотрим принцип действия блока 4 управления (фиг.2), временные диаграммы работы которого представлены, на фиг.З. В исходном состоянии первый тригтер 15 установлен в единицу, а триггер 17 и 16 - в нуль. Все разряды счетчика 18, коэффициент пересчета которого равен п, также установлены в нуль. Одновибратор 14 предназначен для формирования импульса, длительность которого равна длительности пакета импульсов, соответствующего максимальному элементу выборки. При поступлении с информационного входа устройства на вход блока 4 управления первого иТйульса из пакета, соответствующего первому элементу выборки, происходит запуск одновибратора 14. По заднему фронту выходного импульса одновибратора 14, . формирование которого свидетельствует об окончании входного пакета импульсов, в счетчик 18 происходит запись единицы на суммирование, а триггер 17 через открытй элемент И 20 устанавливается в единичное состояние, что обеспечивает подачу разрешающего потенциала на управляющий вход элемента И 8. В дальнейшем сиг налы.на выходах блока 4 управления не меняются до юмента окончания п-го входного пакета импульсов. В этот момент происходит переполнение счетчика 18, на выходе которого формируется импульс, изменяющий состояние схемы следующим образом. По заднему фронту этого импульса происходит

установка в исходное состояние триггера 17 и в единичное состояние триггера 16. При этом снимается разрешающий потенциал с элементов И 8 и 20, и переключатели 2 и З.переключаю- ся в состояния, соответствунщие режиму определения дисперсии. Кроме того, на третьем выходе блока 4 управления формируется аддний фронт импульса, по которому осуществляется запись ко да среднего из счетчика 1.1 среднего в реверсивный счетчик 6. Таким образом, устройство и блок управления подготовлены к обработке информации в режиме определения дисперсии.

В этом режиме а момент времени, соответствующий окончанию импульса на выходе одновиб&атора 14, На третьем и четвертом выходах формируются задние фронты импульсов, по которым последовательно происходит перенос кода из реверсивного счетчика 6 в квадратор 5 и запись кода среднего из счетчика 11 среднего в реверсивный счетдак 6. Снгналеы на третьем и четвертом выходах блока 4 управления сдвинуты на время задержки, величина которого определяется временем переходных процессов в квадраторе 5 при переносе кода из ж еверсивного счетш

чика 6. Далее работа блока 4 управления продолжается аналогично до момента окончания k-ro элемента выборки, по которой определяется дисперсия. В этот момент на выходе счетчика 18 выборки формируется импульс переполнения, который через открытый элемент И 22 устанавливает триггер 15 в нулевое состояние. Вследствие этого вход блока 4 управления становится не чувствительным к поступакщей информации, поскольку элемент И 13.закрут нулевым потен1щалом с единичного выхода триггера 15. Па этом процесс :ощ)еделения статистических характеристи оканчивается.

J , .. .

Предлагаемое устройство позволяет измерять среднее значение знакопере-г менных сигналов, обеспечивает повы-шение точности определения среднего значения знакопеременных сигналов,а следовательно, и дисперсии вследстяке компенсации методической погрешности , возникающей в счетчике-делите зtKiнeнlЮa знака элементов вы6opK j,которая даже при однократном изменении знака элементов выборки

может составить около двух единиц младшего разряда среднего. O-i iJ-dJ: LX UJf

rj