Устройство для автоматической настройки коэффициента передачи случайного сигнала Советский патент 1984 года по МПК G06G7/52 

2, Устройство по П.1, отличающееся тем, что блок вычисления коэффициента усиления содержит аналого-цифровой преобразователь, блок умножения-деления, генератор синхронизирующих импульсов и буферный регистр, при этом информационньй вход аналого-цифрового преобразователя является первым входом блока, вход задания первого сомножителя блока умноженияделения является вторым входом блока

182,

выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом задания делителя блока умножения-деления,выход которого через буферньш регистр соединен с выходом блока и входом задания второго сомножителя блока умножения-деления, соответствующие выходы генератора синхронизирующих импульсов соединены с входами синхронизации аналого-цифрового преобразователя и блока умножения-деления .

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ КОЭФФИЦИЕНТА ПЕРЕДАЧИ СЛУЧАЙНОГО СИГНАЛА, содержащее блок центрирования, информационный, вход которого является входом устройства, а выход -- выходом устройства. блок измерения квантиля, первый информационный вход которого подключен к шине задания вероятности превьшения динамического диапазона устройства, и блок индикации, вход которого соединен с входом регулировки коэффициента усиления блока центрирования, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, устройство содержит блок вычисления модуля и блок вычисления коэффициента усиления, при этом выход блока центрирования через блок вычисления модуля соединен с вторым информационным входом блока измерения квантиля, выход которого соединен с первьн входом бло(Л ка вычисления коэффициента усиления, второй вход которого подключен с к шине задания динамического диапазона устройства, а выход к входу S % регулировки коэффициента усиления UA блока центрирования.

Изобретение относится к средствам вычислительной техники, предназначено Для автоматического определения диапазона, в котором ,мгновенные значения внутренне стационарных входных сигналов находят с заданной вероятностью, и линейного преобразования (нормировки) этого диапазона к требуемому и может быть использовано для автоматического согласования диапазона мгновенных значений исследуемого сигнала с входным диапазоном измерительных и вычислительных устройств, аналого-цифровых преобразователей (АЦП), анализаторов распределений и т.д.

Известно устройство для автоматического определения и стабилизации диапазона амплитуд стационарных сигналов, содержащее регулируемый усилитель постоянного тока, измеритель вероятности превьпиения границ заданного выходного диапазона,управляемый генератор импульсов, реверсивньй счетчик и блок управления и индикации установленного коэффи,циента усиления С1.

Данное устройство осуществляет автоматическую установку требуемого выходного диапазона путем регулирования коэффициента усиления. Регулировка коэффициента усиления осуществляется методом последовательных приближений. Следовательно, время установки коэффициента зависит от соотношения начального и требуемого коэффициентов и очень сильно увеличивается, если их значения

расположены на разных полюсах диапазона допустимых значений коэффициента . Этот недостаток снижает быстродействие устройства.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для автоматической настройки коэффициента передачи случайного сигнала, в котором автоматически настраивается коэффициент передачи, так что значения внутренне стационарных входных сигналов находят в заданном диапазоне с заданной вероятностью. Устройство содержит блок центрирования, блок измерения квантиля и блок индикации. При этом вход блока центрирования является входом усилителя, выход блока центрирования является выходом усилителя и связан с первым входом блока измерения квантиля, второй вхо которого является входом величины, определякнцей заданную вероятность превышения границ заданного выходного диапазона, а выход связан с блоком индикации и входом регулировки коэффициента усиления блока центрирования 121

Однако регулировка коэффициента усиления осуществляется методов последовательных приближений,что затягивает время переходного процесса в случае, если значения исходного и требуемого коэффициентов расположены на разных полюсах диапазона допустимых значений коэффициента. Кроме того, использование в качестве характеристики исследуемого процесса, по которой осуще3ствляется регулирование коэффициента усилени, оценки одного ква тиля сигнала во многих случаях приводит к искажению сигнала из-за ограничения на выходе усилителя, если входной сигнал имеет ассиметричный закон распределения. Известное устройство хорошо обрабаты вает процессы с экспоненциальным законом распределения, у которых значения аргумента рйспояожены в положительной области. Однако если значения аргумента у такого сигнал расположены в отрицательной област что часто имеет место на практике, то возможно сильное искажение сигнала на выходе усилителя, так как в данном случае коэффициент усиления устройства, имеет недопустимо большое значение. Цепь изобретения - повьшение быстродействия. Указанная цель достигается тем, что устройство для автоматической настройки коэффициента передачи случайного сигнала, содержащее блок центрирования, информационньй вход которого является входом устройства, а выход - выходом устройства, блок измерения квантиля, |первый информационный вход которог подключен к шине задания вероят-: ности превышения динамического диапазона устройства, и блок индикации, вход которого соединен с входом регулировки коэффициента усиления блока центрирования, содержит блок вычисления модуля и блок вычисления коэффициента усиле ния, при этом выход блока центрирования через блок вычисления моду ля соединен с вторьм инфо рмационным входом блока измерения квантиля, выход которого соединен с первым входом блока вычисления коэф фициента усиления, второй вход которого подключен, к шине задания динамического диапазона устройства а выход - к входу регулировки коэф фициента усиления блока центрирова ния. Блок вычисления коэффициента ,усиления содержит аналого-цифровой преобразователь, блок умножения-де ления, генератор синхронизирующих импульсов и буферный регистр, при этом информационный вход аналогоцифрового преобразователя является 824 первым входом блока, вход задания первого сомножителя блока умножения-деления является вторым входом блока, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом задания делителя блока умножения-деления, выход которого через буферный регистр -соединен с выходом блока и входом задания второго сомножителя блока умножения-деления,соответствующие выходы генератора синхронизирукицих импульсов соединены с входами синхронизации аналого-цифрового преобразователя и блока умножения-деления.. На фиг.1 изображена структурная схема устройства, на фиг.2 - структурная схема блока вычисления коэффициента усиления. Предлагаемое устройство содержит блок t центрирования, блок 2 вычисления коэффициента усиления, блок 3 индикации, блок 4 вычисления модуля и блок 5 измерения квантиля. Блок 2 вычисления коэффициента усиления содержит аналого-цифровой преобразователь 6, блок 7 умножения-деления , генератор 8 синхронизирующих импульсов и буферный регистр 9. Устройство работает следующим образом. При подаче входного сигнала ) блок 1 центрирования усили-вает входной сигнал и одновременно центрирует его. Величина коэффициента усиления блока t определяется величиной цифрового кода, подаваемого на его регулирукиций вход. Центрирование сигнала xCV необходимо для компенсации его постоянной составляющей, которая зачастую превосходит переменную составляющую в десятки, а часто и в сотни раз. Пусть tji, - заданная вероятность превьшеиия выходньм сигналом () заданного диапазона (г4о, Уо1 Необходимо подобрать такой коэффициент усиления К, при кот( вероятность превьш1еиия сигналом l(j:) диапазона С-,оЗ равнялась бы d, Характеристикой сигнала на основании которой осуществляется регулирование коэффициента усиления, является оценка квантиля i сиг-: нала вычисляемая в блоке 5 согласно условию iM JP(Y)(3I.где Р(ф - плотность распределения сигнала , Блок 4 вычисления модуля приводит сигнал к одному знаку, уменьшая тем самым искажение сигнала на выходе усилителя при обработке сигналов с ассиметричным законом распределения . вследствие симметричности как за данного диапазона, так и диапазона мгновенных значений y(-t) справедли во следующее равенство . V где - коэффициент усиления блок 1 в течение времени вычисления у ; Kji. требуемый коэффициент усиления. Отсюда требуемое значение коэффициента можно вычислить по формуле - При регулировании коэффициента , усиления по данному алгоритму время установки коэффициента остается постоянным на всем диапазоне его зн чений. Искомое значение коэффициента может быть получено за один цикл регулирования, что дает более высокое быстродействие по сравнению с устройством-прототипом. Регулирование коэффициента усиления осуществляется следующим образом. Устройство может работать в двух режимах: режим хранения коэффициент и режим адаптации, когда осуществляется регулирование коэффициента.Управление режимами работы усилителя осуществляет генератор 8. В режиме адаптации вычисленная в блоке 5 оценка квантиля поступает на информационный вход АЦП 6. По окончании цикла работы преобразователя 6 полученньй цифровой код квантиля поступает на вход задания делителя умножения-деления 7, в котором производится вычисление требуемого коэффициента усиления.. Буферный регистр 9 предназначен для хранения кода коэффициента усиления, который коступает на регулирующий вход блока 1, меняя коэффициент передачи устройства. Использование в качестве харак-. теристики случайного процесса, по которой производится регулирование коэффициента усиления оценки квантиля модуля выходного сигнала усилителя устраняет возможность искажения сигнала на выходе усилителя при обработке сигналов с ассиметрическим законом распределения,не требуя при этом повторного запуска устройства. Это повышает быстродействие предагаемого устройства. Так,например, при обработке синусоидального входного сигнала время регулирования коэффициента в предлагаемом устройстве по сравнению с устройством-прототипом сокращается приблизительно в 5-10 раз.