Устройство для выделения экстремумов Советский патент 1984 года по МПК G06F17/18 

f 1

Изобретение относится к специализированным средствам вычислительной техники и может быть исйользовано в автоматизированных системах обработки сигналов, а также в устройствах измерения и контроля.

Известно устройство для определения экстремальных значений случайных сигналов, содержащее преобразователь, генератор, коьмутатор, счетчики и регистр tl3,

Недостаток известного устройства заключается в его елоясности и низкой достоверности получаеньк результатов

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для определения экстремумов функции, содержащее суъшагор, регистр, вход которого соединен с выходом коммутатора, вход управлеВИЯ которого подключен к выходу блока умножения знаков, вход которого .соединен с выходом триггера 21.

Недостаток ЭТого устройства заключается в низкой точности определе ния моментов появления экстремумов из-за того, что считывание экстремального кода с регистра производится в момент изменения знака приращения функции, в то время как в области экстремумов приращения малы по величине и для медленно изменя1сш91Хся сигналов из-за внешних наводок, внутренних шумов преобразователя и шумов в источнике сигнала знак приращения может многократно изменяться . Это приводит к ложным отсчетам экстремальных значений, не несущих в себе информации о сигнале и затрудняющих дальнейшую обработку информации.

Цель изобретения - повышение точности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем что в устройство для выделения экстремумов, содержащее триггер, первый и второй коммутаторы, регистр, информационный вход которого соединен с выходом второго коммутатора, управляющий вход которого подключен к выходу первого коммутатора первый и второй управляющие входы которого соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера, введены блок сравнения, элемент задержки и счетчик, выход переноса которого подключен к счетному входу триггера, прямой выход которого является выхо742

дом знака экстремума устройства, тактовый вход устройства объединен с тактовыми входами блока сравнения и элемента задержки, выход которого подключен к входу синхронизации регистра, первый информационный вход блока сравнения является информационным входом устройства и соединен с вторым информационным входом второго коммутатора, второй информационный вход блока сравнения соединен с выходом регистра, который является информационным выходом устройства, вход сийхронизации устройства объединен с входом синхронизации блока сравнения и счетным входом счетчика; первый и второй входы установки в ноль которого соответственно подключены к выходу первого коммутатора и выходу равно блока сравнения, выходы Больше и Меньше которого соединены соответственно с первым и вторым информационными входами первого ком 1утатора, первьй информационный вход второго коммутатора соединен с выходом регистра.

Введение в устройство указанных элементов и новых связей.между ними обеспечивает повышение точности работы за счет исключения ложных переключений триггера, определяющего знак приращения функциина предыдущих выборках, под действием шумов, сопровождающих сигналы,

На фиг, 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг,2 блок-схема блока сравнения.

Устройство содержит блок сравнения 1, элемент задержки 2, триггер 3 коммутаторы 4 и 5, счетчик 6, регистр 7, На фиг, 1 также обозначены вход 8 .триггера, вход 9 синхронизации, информационный 10 и тактовый 11 выходы устройства, выход 12 параллельного кода экстремального значения и знак экстремума 13,

Блок сравнения 1, предназначенный для сравнения последовательных кодов, поступающих на его информационные входы А и 6 , начиная со старших разрядов, содержит (фиг, 2) первый 14 и второй 15 элементы ИЛИ-НЕ, первый 16 и второй 17 элементы И элемент задержки 18, первый 19 и второй 20 триггеры с раздельными входами и третий элемент И 21, На вход блока сравнения, подключс;нный К информационному входу 10 устройства, поступает

311

последовательный код, например от аналого-цифрового преобразователя поразрядного уравновешивания, на вход В блока сравнения 1, подключенный к выходу последнего разряда регистра 7, поступает последовательный код предыдущего измерения (начиная со старших разрядов), получаемый в результате сдвига информации в регистре 7. Пред.полагается, что регистр 7, вьшолняющий операцию сдвига, записывает в первый разряд значение кода, соответствующее уровню логической переменной на его входе D в момент действия фронта положительного импульса на его входе синхронизации С.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии в регистре 7 хранится код одного из предьщущих изменений случайного сигнала. Если в предьщущик циклах измерения на вход устройства поступает последовательность возрастающих по своим значениям кодов, триггер 3 находится в соетоянии 1 (значение t на прямом выходе и О на инверсном), код в счетчике 6 имеет нулевое значение.

С ноступлением на вход 9 синхронизации устройства импульса начала очередной кодовой комбинации триггеры 19 и 20 через элемент задержки 18 в блоке 1 сравнения устанавливается в О, снимая сигналы запрета с входов элементов ИЛИ-НЕ 14 и 15. Одновременно с этим на информационный вход to устройства поступает первьй (старший) разряд последовательного кода, а на втором входе в блока сравнения 1 уровень сигнала соответствует старшему разряду кода, хранящегося в регистре 7. При сравнении последовательньк кодов, начиная со.старшего разряда, неравенство кодов определяется первой комбинацией несовпадающих по значению разрядов, а равенство кодов может быть выявлено только после сравнения последних (младших) разрядов. Сигналы тактовой частоты, поступающие на вход 11 устройства в серединах информационных посылок, синхронизируют установку в 1 триггера 19 или 20 с помощью элементов И- 16 или 17 соответственно, если сравниваемые разряды различны по своему значению. После сравнения очередных разрядов кода тактовьй импульс через элемент задержки 2 посту74 4

пает на вход синхронизации регистра 7, производя сдвиг информации и подготавливая тем самым очередной разряд кода к следуннцему такту сравнения. С цепью исключения преждевременного сдвига информации в регистре 7 в элементе задержки 2 инвертируется сигнал что гарантирует появление следующего разряда кода на входе В блока сравнения 1 не ранее окончания тактового импульса, действующего на входах элементов И 16 и 17, независимо от его длительности и параметров элемента задержки 2.

После установки в 1 любого из триггеров 19 или 20 дальнейшие значения сравниваемых разрядов данного цикла измерения не могут изменить зафиксированного на одном из указанных триггеров результата сравнения, так как 1 любого из триггеров запрещает переключение другого триггера путем блокировки записи в. него 1 с помощью элементов ИЛИ-НЕ 14 и 15. При равенстве кодов триггеры 19 и 20 остаются в течение всего цикла измерения в нулевом состоянии, и импульс синхронизации, поступакш1ий на вход 9 устройства, вырабатывает на выходе элемента И 21 блока сравнения 1 сигнал равенства кодов. На фиг. 3 для примера-приведены диаграммы сигналов при сравнении 8-разрядных кодов для двух случаев: А В Cl-й цикл). А-с.В(2-й цикл) .При этом в первом циклоне, когда сравниваемые коды (А 1001000,6 10010111 )отличаются в пятом разряде,.установка в 1 триггера 19 происходит в пятом такте, во втором цикле при сравнении кодов, отличающихся во втором разряде ( .00111111,

01000000), установка триггера 20 происходит во втором такте.

Первый коммутатор 4, выполняющий логическую операцию И-Ш1И, вьфабатывает на участке нарастания сигнала в каждом цикле анализа сигнал, устанавливающий в О счетчик 6 и управляющий передачей кодов через второй коммутатор 5 на вход регистра 7. При нулевом уровне сигнала на выходе первого коммутатора 4 второй коммутатор 5 подключает вход регистра 7 к его выходу, а при 1 на выходе первого коммутатора 4 через второй коммутатор 5 на вход регистра 7 поступает код с входа 10 устройства. При единичном состоянии триггера 3 начиная

с такта, в котором вырабатывается признак А- & и до конца данного цикла измерения на вход регистра 7 через коммутатор 5 поступает новое значение кода, в результате чего в регистре 7 запоминается код макси-. мального значения измеряемой величины. После достижения точки максимума сравнение последующих кодов, поступающих на вход 10 устройства, с содержимым регистра 7 заканчивается выработкой блоком сравнения 1 сигналов единичного уровня на втором () или третьем (Л 6) выходе,В том и другом случае на выходе первого коммутатора 4 в зтих циклах- сигналы с уровнем 1 не вырабатываются, так как триггер 3 находится в состоянии 1. При выполнении условия А« R счетчик 6 устанавливается в О импульсом с третьего выхода блока сравнения 1, а при выполнении условия Ai& в счетчик 6 добавляется единица. Счетчик 6, фиксирующий число отсчетов измеряемой величины, текущее значение которой меньше хранящегося в регистре 7 значения вероятного максимума, сбрасывается при появлении юбого случайного отсчета измеряемого сигнала, для которого условие 6 не выполняется. При случайных зменениях знаков разности сравниваеых кодов в области экстремума счетик 6 не успевает набирать необходиое число и после сброса начинает

снова измерять временной интервал ТПри накоплении в счетчике 6 заданного числа измерение считается законченным, и выходной сигнал счетчика 6 переключает триггер 3 в противоположное состояние. С этого момента аналогично описанному начинается измерение минимума, заканчивающееся на очередном участке нарастания сигнала новым переключением триггера 3. Таким образом, в области экстремума, когда в медленно меняющемся сигнале за счет шумов возможны многократные случайные изменения знака разности сравниваемых кодов, т.е. чередование условий , Д. & , , в предлагаемом устройстве признак фронта или спада сигнала, выработанный ра«ее и хранящийся на триггере 3, сохраняется неизменным в течении заданного интервала, отсчет которого начинается с момента последнего обновления кода экстремума в регистре 7 или с момента последнего равенства кодов текущего значения и экстремума.Считывание кода экстремума производится с фиксированной задержкой относительно фактического момента его появления по сигналу перепада с триггера 3.

Преимущества предлагаемого устройства по сравнению с прототипом заключаются в повышении точности определения экстремальных .значения и упрощении дальнейшей обработки за счет исключения ложных срабатываний.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЬЩЕЛЕНИЯ ЭКСТРЕМУМОВ, содержащее триггер, первый и второй коммутаторы, регистр, информационный вход которого соединен с выходом второго коммутатора, управляющий вход которого подключен к выходу первого коммут,атора, первый и второй управляющие входы кото- рого соединены соответственно с прямьм и инверсным выходами триггера, отличающе еся тем, что, с целью повьппения точности, в него введены блок .сравнения, элемент задержки и счетчик, выход переноса которого подключен к счетному входу триггера, прямЬй выход которого является выходом знака экстремума устройства, тактовый вход устройства объединен с тактовыми входами блока сравнения и элемента задержки, выход которого подключен к входу синхронизации регистра, первый информационный вход блока сравнения является информационным входом устройства и соединен с вторым информационным входом второго коммутатора, второй информационный вход блока сравнения соединен с выходом регистра, ко- торый является информационным выходом устройства, вход синхронизации устройства объединен с входом синхронизации блока сравнения и счетным входом счетчика, первый и второй (Л входы установки в ноль которого.соответственно подключены к выходу первого коммутатора и выходу Равно блока сравнения, выходы Больше и Меньше которого соединены соответственно с первым и вторым информационными входами первого коммутатора, первый информационный вход второго коммутатора соединен с выходом регистра. 4