УСТРОЙСТВО для ВЫЧИСЛЕНИЯ ДИСПЕРСИИ СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА Советский патент 1972 года по МПК G06G7/52 G06G7/20 

Предлагаемое устройство относится к области вычислительной техники и быть использоБ ано в аппаратуре, предназначенной, напр:нмер, для статистической обработки результатов измерений.

Известно устройство для онределения дисиерсви и среднего квадратического отклонения случайного процесса, выборки которого нредста влеиы унитарным кодом, содержаидее счетчик, прямые и инверсные выходы разрядов которого соединены через вентили со входами разрядов накапливающего сумматора, счетчик циклов, вход которого подключен к шине сброса, а выход соединен со входом триггера.

Известное устройство позволяет вычислягь дмсперсгио центрпрова П10го случайного ироitecca.

Предлагаемое устройство позволяет вычислять дисперсию II среднее квадратичное OTKvioiieiine также и процессов с ненулевым средним значением.

Отличительиой особеипостью предлагаемого устройства является то, что оно содержит донолнительно счетчик, в.ход первого разряда которого соединен с выходов устройства задержки, а установочные входы - с вы.ходом счетчика , при этом выходы разрядов доиолпительпого счетчпка через вентили обратного кода соединены со входами разрядов накаплмваюн1.его сумматора со сдвцгом на

один разряд влево, нрпчем вход устройства задержки через собирательную схему соединен с выходом делителя частоты нмиульсов, вход которого подключен ко входной шние

устройства. На чертеже показана функциональная схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из накапливающего су-мматора /, ко входам разрядов которого подключены выходы вентилей 2 кода

и обратного кода 3, причем потенцпальныё входы вентиле прямого кода подключены к прямым выходам разрядов счетчиков 4, а входы вентилей обратного кода - к инверсным вы.чодам разрядов дополнительного счетчпка 5. Соединение, вы.ходов счетчпка 4 и 5 ее входами сумматора 1 осушествле)о со сдвигом на один разряд влево.

РЬшульснью входы вептплей 2 ирязюго кода соедииепы со входом счетчпка 4, входом собирателыюй схемы (сборки) 6. выход которой ис:.-дкл10че:1 ко входу одиого разряда сумматора 1, II БыходОМ 15,е. 7. к импульсному иходу которого подключена входная шина. Импульсные входы вентилей обратного

кода соединены со входом первого разряда счетчнка 5, вторым входом собирательной схемы 6 н выходом устройства задержки 8, вход которого подключен к выходу собирательной схемы .9. Ко входам этой с.хемы подII и делителя 12 частоты импульсов. Вход счетчика циклов 11 через вентиль 13 соединен с шиБОЙ «Сброс, а выход его подкл5Очен ко входу собирательной схемы 9 н единичному входу триггера 14. Первый выход последнего соединен с нотенциальнымн входами пентнлей 7 ;и 13, а второй - со входом вентиля 10. 1 им1иуль/снО|М:у :вхс|ду :Е.еитиля 10 подключен выход старшего разря;1а сумлгатора /.

Устройство работает следующим образом.

В исходноМ состоянии все разряды счетчиков 4 и 5, cyMiMaTOipa 1, делителя ча|Стот з1 12, счетчика ц1-1клов 11 и триггер 14 иаходятся в состоянии «О. ПрИ этом вентили 7 и 13 открыты, а вентиль 10 заиерт высоким иотенциаЛОм, снимаемым с триггера 14. Выборки исследуемого случайного нроцесса поступают по входной шине устройств-а в в1-5де счетных «пачек, число «мнульсоз в которых соответствует ординате . Импульсы счетных пачек через открытый вентиль 7 поступают на входы счетчика-, тзентилей. 2 и через сборку 6 -иа siorf переого .разряда сум.матора /. Каждый такой -импульс вызывает увеличепие содержимого, сумматора па , где п - Число, записанное в.сче.тчике 4 перед поступлетаием дашюго импульса. Это происходит потому, что, поступая на сентили 2, импульс переносит в сумматор содержимое счетчика 4, удвоеп1ное за счет сдвита при соединении на разряд влево и, кроме того, проходя иа вход первого разряда сумматора, добавляет еди}щцу.

Таким образом, к концу «пачка со стороны счетчика 4 в сумматор 1 вносится число т: -1 V (2«+1)т2; .

/г -(

где ш- число импульсоп в даипой пачке.

После- окончания «пачки по «Сброс следует импульс, который, пройдя через открытЫ:й вентиль 13, сбрасывает в нуль счетчик 4 и записывает едииицу в счет1№к цргклОВ П. Одновремению с поступлением импульсов на вход счетчика 4 ОНИ поступают на делитель /.2, частоты импульсов, имеющий коэффициеит деления, равный У, где yV -об-щее число выборок процесса, по которым произвояитс.ч усреднение. Выходные импульсы делителя частоты 12 через сборку 9 и устройство задержки 8 поступают на вход счетч-ика 5, импульсные входы ве }етилей 3 обратного кода и через сборку 6-на первый разряд сумматора /. Каждый импульс, прошедший на выход уст;р;ойст;ва задерж ки 8, переносит в сум 1а1ор удвоенпое содерл имое счетчика 5 в обратном код.е, т. с. 2л-,„;,,,. . где /с - число, затеисанаое в счетчике 5 до момента поступления иа него очередного импульса, и увеличивает содержимое счетчика 5 ла единицу. Но так 2/fof,,,. Э:,ввзалеитно (2к-{-1 ).,„ „. , т. е. дополнигельмом-у коду числа 2к-|-1, то каждый имлгульс уменьшает еодержилюе сумматора / па величину 2/С+1. После ирохождепия S импульсов

содержимое сумматора уменьш-ается на велиЧИИу

V (2/c+l)S2.

;. i/

Поскольку после каждой «пачки содержимое счетчика 4 сбрасывается, то со стороны этого счетчика после прохождения последней, .V-й «пачки в сумматор оказывается внесениым число

с :}

В то же время, благодаря тому, что счетчик 5 не сбрасывается в течение всего периода работы устройства, с его стороны в сумматор вносится отрицательное число, равное 5. Но так ка-к коэфф;ициент деления делителя 12 вы, -Л „а

оран равным .V, то - и. следовательно, после прохождения последней иачки содержимое сумэдатора равно:

Z ,Первое слагаемое этого выражения есть увеличенная в V раз оцевка второго начального люмен та исследуемого процесса

1

т .

V- 1..-л

а второе - увеличенный в Л раз квадрат математического ожидания процесса

1

-:.г (S mi mi

.V ь., Л

Следовательно, это Выражение есть увеличониая в ;V раз оден«а дисперсии П:роцесса.

1

)

1Ш Y.

V inS.

N п:

,..-л

После сжонча«.ия /V-й пачки по шнне «Сброс проходит ймпульс сброса, который переполняет счетчик циклов //. Импульс переполнения счетч;ика циклов поступает на триггер 14, на установочные входы счетчика 5 и через сборку 9 на вход устройства задсржми 8. Этот имПульс усганавл-ивает триггер 14 в состояние «1, а счетчик 5 - в «О. При это.м запираются вентили 7 и /5 и открывается вентиль 10. Задержанный устройством 8 имиульс поступает на входы вентилей 3, счетчика 5 и через сборку 6 - на вход первого разряда сумматора /. Так как в счетчике 5 перед этим были- sarfMcaifbi пули, то через венти-ли/i обратного кода и сборку 6 в сулгматор вносится код Ml... il, являющийся дополнительны.м кодом едвнлгцы и, следовательно, его содержимое уменьшается иа единицу, а в счетчике 5 с небольшой задержкой, определяемой переходным:и процессами, оказывается записанной единица. При подаче в сумматор кода 1111... i1l последний переиолняется, импулпс иереиолиеггия через неитиль 10 и сборку 9 поступаст на устройство задержки 8. Задержанный импульс виовь поступает на счетчик 5, вентили 3 и 1-й разряд сумматора /, и так как до этого в счетчшке 5 была единица, в сумматор вносится дополнительный код числа 3, его содерЖИм.ое уменьшается на 3, а в счегчике 5 затлсывается число 2. Сумматор вновь переполняется, что вызывает появлеине нового нмнульса на входе устройства задержки 8.

При этом из содержимого сумматора вычнтается последавательн-ость нечетных чнсел 1, 3, 5, 7 и так далее. Процесс продолжается до тех ПОР, пока П|ри о.чередн01М cyiMMHposaiHHH число, вычитаемое из содержимого сумматора 1, .не откажется большим этого содержимого. При этом импульс перенолнен ия на выходе сумматора не появляется, и процесс вычнтання прекращается.

Очевидно, это произойдет тогда, когда будет выполяено соотношенне

I (2; -f 1)/ - ЛТ, i-v

где /VI - содержимое сумматора до начала процесса вычитакия.

, при этом оказывается, что полное

число тактов вычитаиия / (} м 1- где Е (X) - целая часть числа X. Так как M AD, где D- дисперсия процесса, то

/ D a I Л ,

где о - искомое среднее квадратическое отклонен-ие процесса. Число / О1казьтается записанным в счетчике 5 и, кроме того, по выходной ШШ1С Пройдет 1импульоная пачка, состоящаз из / импульсов.

6 Значение о .может быть получено деления чнсла импульсов в этой пачке на У Л с

полющыо любого делителя частоты импульсов, подключенного к выходу устр.ойства.

Индикация результата может осуществляться подключением к выходной шине любого счетчика, имеющего соответствующее индикаторное устройство. При этом следует отметить, что число элементов выборки Л должно быть равно квадрату целого числа, например . 100; 256; 1024 и так далее.

Предмет изобретения

Устройство для вычисления диснерсии случайного процесса, содержащее счетчик, -выходы разрядов которого соединены через вентили прямого кода с разрядными входами накапливающего сумматора, счетчик циклов, устройство задержки, собирательную схему и делитель ч-астоты, отличающееся тем, что, с целью обеспечен ия вычисления дисперсии и среднего квадратичного отклонеиия процесса с ненулевым средним значением, оно содерЖ1ит дополнительный счетчик, вход первого разряда которого соединен с выходом устройства задерж1ш, а установочные входы - с выходом счетчика ци1«1ов, выходы разрядных триггеров дополнительного счетчика через веитили обратного кода соединены с разрядными входами накапливающего сумматора со сдвигом на один старший {Разряд, ВЖ)Д устройства задержки через собирательную схему соедиие с выходом делителя частоты импульсов вход которого подчглто ен ко входной шинс устройства.