ДИСПЕРСИОМЕТР Советский патент 1973 года по МПК G06F17/18 

1

Изобретение относится к специализированным устройствам вычислительной техники и может быть использовано в аппаратуре экспресс-анализа случайных процессов.

Известны дисперсиометры, содержащие преобразователь аналог-код, квадратор, (/С+ 1)разрядный кольцевой счетчик, реверсивные счетчики, элементы И, ИЛИ, НЕ, счетчикиделители частоты, дифференцирующую цепочку и триггер управления.

Однако известные дисперсиометры для вычисления оценок дисперсии случайных процессов требуют предварительного накопления информации.

Известные дисперсиометры обладают недостаточным быстродействием и недостаточной точностью анализа.

Целью изобретения является повышение быстродействия и повыщение точности анализа.

Для этого в дисперсиометре выход «конец преобразования преобразователя аналог-код соединен со входом (/( + 1)-разрядного кольцевого счетчика, единичный выход каждого разряда которого, кроме (/(+ 1)-го, соединен с первыми входами первого, второго и третьего элементов И /-го разряда и с первым входом четвертого элемента И (/ + /С/2)-го разряда, единичный выход триггера ()-то разряда кольцевого счетчика соединен с первыми входами первого и третьего элементов И (K-i-l)-To разряда, а нулевой выход - со входом дифференцирующей цепочки, выход которой подключен к единичному входу триггера управления, единичный выход которого соединен со вторыми входами вторых, третьих и четвертых элементов И всех разрядов схемы, выход первого элемента И каждого /-ГО разряда соединен с первыми входами первых элементов ИЛИ с первого по /-и разрядов, а выходы первых элементов И разрядов с /(/2+1 по К+1 соединены также с суммирующим входом счетчика «очередного преобразования одноименного разряда, выход

второго элемента И каждого /-го разряда соединен со вторыми входами первых элементов ИЛИ разрядов с /+1 по /С+1, а выходы вторых элементов И с 1 по /С/2 разряд соединены также с суммирующим входом

счетчика «очередное преобразование одноименного разряда, при этом третьи входы первых и вторых элементов И, всех разрядов соединены с выходом «очередное преобразование преобразователя аналог-код, а выход

первого элемента ИЛИ каждого /-го разряда соединен с суммирующим входом счетчика «сумма преобразований одноименного разряда, выход «генератор счетных импульсов преобразователя аналог-код подключен к

третьим входам третьих и четвертых элементов И всех разрядов, а единичные выходы счетчиков «очередное преобразование и «сумма преобразований всех разрядов соединены с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ соответственно одноименных разрядов, выход вторых элементов ИЛИ в каждом разряде подключен к четвертому входу четвертого элемента И и ко входу элемента НЕ, выход которого соединен с четвертым входом третьего элемента И предыдущего разряда, выход четвертого элемента И каждого разряда соединен с вычитающим входом счетчика «очередное преобразование одноименного разряда и соответствующим входом четвертого элемента ИЛИ, выход третьего элемента ИЛИ каждого разряда соединен в одноименном разряде с четвертым входом третьего элемента И, выход которого соединен с вычитающим входом счетчика «сумма преобразований и с соответствующим входом пятого элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу первого счетчика-делителя частоты, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, суммирующий вход которого подключен к выходу четвертого элемента ИЛИ, а выход -через квадратор -ко входу второго счетчика-делителя частоты, выход которого соединен со счетчиком результатов анализа.

На чертеже приведена схема дисперсиометра.

Дисперсиометр содержит преобразователь аналог-код (ПАК) 1, разрядный кольпевой счетчик 2, триггеры 3, выходы ПАК «генератор счетных импульсов 4, очередного преобразования 5, конец очередного преобразования 6, дифференцирующую цепочку 7, триггер управления 8, элемент И 9, элемент Р1ЛИ 10, элемент И 11, счетчик «сумма преобразований 12, счетчик «очередное преобразование 13, элемент ИЛИ -14, 15, эледмент И 16, элемент НЕ .17, элемент И 18, элементы ИЛИ 19, 20, счетчик-делитель частоты 21, реверсивный счетчик 22, квадратор 23, счетчик-делитель частоты 24, счетчик результатов анализа 25.

Дисперсиометр в основной своей части состоит из разрядов, каждый из которых включает в себя по одному компоненту 9, 10, 11, 12, 13, 14, Г5, Л6, 17,- 18; исключение составляет крайний слева разряд, в котором отсутствует элемент 1-8.

-Количество разрядов в устройстве равно количеству точек опроса па одном отрезке осреднения, т. е. Дисперсиометр содержит (/C+I) разрядов. Для удобства описания введем совершенно условное обозначение разрядов дисперсиометра. Так, крайний справа разряд назовем первым, соседний с ним разряд- вторым и т. д., крайний слева разряд (К+ 1)-м.

На чертеже приведено три разряда устройства - первый, средний, т. е. {К/2 + 1), и последний- (/С + 1)-й. Это позволяет в рамках дозволенного масштаба показать в общем виде все принципиальные конструктивные связи устройства.

Устройство работает следующим образом. На выходе 5 ПАК 1 формируются пачки

(последовательности) импульсов, эквивалентные значения.м ординат соответствующих точек опроса. Конец очередного преобразования на выходе 5 сопровождается выдачей сигнала с выхода 6 ПАК 1, сдвигающего счетчик

2 на один разряд влево. При каждом сдвиге счетчика 2 осуществляются переключения схемы устройства, позволяющие приступить к выполнению очередного такта работы дисперсиометра.

В первом такте первого цикла (цикл состоит из тактов работы и совпадает с одним полным срабатыванием кольцевого счетчика) работы устройства величина Xi с выхода 5 поступает через элементы 9 и 10

первого разряда на суммирующий вход счетчика 12 одноименного разряда.

Во втором такте работы величина Jj записывается уже в счетчике 12 первого и второго разрядов и т. д. очередная величина

Xj (/ 1-К+1) в первом цикле работы устройства записывается в счетчики 12 разрядов (1-/). При этом, начиная с {К/2 + 1)-го разряда соответствующие значения ординаты записываются также в счетчик 13 одноименного разряда устройства.

Первый цикл работы устройства отличается от последующих, в нем происходит лишь накопление информации, необходимой для организации дальнейшей стандартной циклической работы.

После завершения последнего такта первого цикла единичное значение из триггера старщего разряда счетчика 2 переписывается в его .младщий разряд. Лри этом сигнал с выхода цепочки 7 устанавливает триггер S в единичное состояние, а высокий уровень с единичного (левого) выхода триггера 8 подключает к работе группу элементов, подготавливая устройство к стандартной циклической

работе.

В частном случае, когда , после заверщепия первого цикла работы, в устройстве зафиксируется следующая картипа. В счетчиках 12 первого, второго и третьего

разрядов будут содержаться, соответственно, величины Xi + Х2 + Х, Х + Xz, Хз, а в счетчиках 13 второго и третьего разрядов, соответственно, величины Х2 и Х. Таким образом, счетчики 12 служат для накопления сумм величин ординат соответствующих отрезков осреднения. Для рассматриваемого примера, когда , очевидно, после первого цикла в счетчике 12 первого разряда содержится полная сумма ординат первого

отрезка осреднения, а в счетчиках 12 второго и третьего разрядов начали формироваться суммы, соответственно, второго и третьего отрезков осреднения. В свою очередь, счетчики 13 служат для хранения центральных ординат соответствующих отрезков осреднения.

Так, в рассматриваемом случае в счетчиках 13 второго и третьего разрядов после первого цикла содержатся значения центральных ординат, соответственно, первого и второго отрезков осреднения.

Рассмотрим первый такт второго цикла работы устройства. Он начинается с переписи величины Xz из счетчика 13 (/С/2+;1)-го разряда (при /С 2 - второго разряда) в счетчик 22. Это происходит следующим образом.

Последовательность импульсов с выхода 4 ПАК 1 поступает через элемент 16 (/(/2+1)го разряда устройства на вычитающий вход соответствующего счетчика 13 и одновременно через элемент -20 на суммирующий вход счетчика 22. Очевидно, этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока содержимое данного счетчика 13 не станет равным нулю и низкий сигнал с выхода соответствующего элемента 16 запрет элемент .16 данного разряда и тем самым прекратит дальнейщее поступление в счетчик 22 импульсов с выхода 4 ПАК 1- Одновременно высокий сигнал с выхода элемента 17 ()-го разряда отпирает элемент 11 первого разряда и аналогичным образом происходит перепись содержимого счетчика 12 первого разряда в счетчик 22, но уже через его вычитающий вход. При этом, содержимое счетчика .12 предварительно поступает через элемент 19 на счетчик 21, работающий по модулю (/(+1), т. е. выполняющий функцию делителя на величину

(+1).

Так в данном устройстве выполняется операция вычисления среднего значения ординат отрезков осреднения, а в счетчике 22 получается разность величин центральной ординаты и среднего значения ординат соответствующих отрезков осреднения.

Далее, в первом такте рассматриваемого цикла выполняется процедура записи очередной величины с выхода 5 ПАК 1 через элементы 9 и 18 первого разряда в счетчик 13 одноименного разряда и в счетчик 12 всех разрядов устройства.

После окончания такта работы устройства содержимое счетчика 22 передается в квадратор 23, а счетчик 22 сбрасывается. Каждая величина, поступающая в квадратор 23, после возведения в квадрат передается через счетчик 24 в счетчик 25, после чего происходит сброс квадратора. При этом счетчик 24 работает по модулю (л ), выполняя функцию делителя на эту величину, а в счетчике 25 накапливается текущее значение оценки дисперсии анализируемого случайного процесса.

Дальнейщая работа устройства заключается в выполнении стандартных тактов (и, следовательно, циклов), аналогичных рассмотренному выще. Однако, если в первом такте каждого цикла в основе лежит взаимодействие первого и (К/2+1)-го разрядов, то во втором такте каждого цикла взаимодействуют уже разряды -второй и (/(/2+ 2)-и и т. д.,

в ()-м чакте - разряды (7С/2+1) и (Д-|-1)-й, в (/С/2 + 2)-м такте - разряды (А;/2 + 2)-й и первый и т. д. в (/С + 1)-м такте -разряды (Я+О-й и К/2.

Предмет изобретения

Дисперсиометр, содержащий преобразователь аналог-код, квадратор, (/(+1)-разрядный кольцевой счетчик, реверсивные счетчики, элементы И, ИЛИ, НЕ, счетчики-делители частоты, дифференцирующую цепочку и триггер управления, от л и ч а ющи и ся-тем, что, с целью цовыщения быстродействия и повышения точности анализа, в нем выход «конец преобразования преобразователя аналог-код соединен со входом (К + 1)-разрядного кольцевого счетчика, единичный выход каждого разряда которого, кроме (К + 1)-го, соединен

с первыми входами первого, второго и третьего элементов И /-го разряда и с первым входом четвертого элемента И (j + К./2)-то разряда, единичный выход триггера (/С+1)Го разряда кольцевого счетчика соединен с первыми входами первого и третьего элементов И (/С+1)-го разряда, а нулевой выход - со входом дифференцирующей цепочки, выход которой подключен к единичному входу триггера управления, единичный выход которого соединен со вторыми входами вторых, третьих и четвертых элементов И всех разрядов схемы, выход первого элемента И каждого /-го разряда соединен с первыми входами первы-х элементов ИЛИ с первого по /-Й разрядов,

а выходы первых элементов И разрядов с (Д/2+1) по (/(+1) соединены также с суммирующим входом счетчика «очередного преобразования одноименного разряда, выход второго элемента И каждого /-го разряда

соединен со вторыми входами первых элементов ИЛИ разрядов с (/+1) по (/C+l), а выходы вторых элементов И с 1 по К/2 разряд соединены также с суммирующим входом счетчика «очередное преобразование одноименного разряда, причем, третьи входы первых и вторых элементов И всех разрядов соединены с выходом «очередное преобразование преобразователя аналог-код, а выход первого элемента ИЛИ каждого /-го разряда соединен с суммирующим входом счетчика, «сумма преобразований одноименного разряда, выход «генератор счетных импульсов преобразователя аналоггкод подключен к третьим входам третьих и четвертых элементов И

всех разрядов, а единичные выходы счетчиков «очередное преобразование и «сумма преобразований всех разрядов соединены с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ соответственно одноименных разрядов,

выход вторых элементов ИЛИ в каждом разряде подключен к четвертому входу четвертого элемента И и ко входу элемента НЕ, выход которого соединен с четвертым входом третьего элемента И предыдущего разряда,

выход четвертого элемента И каждого разряда соединен с вычитающим входом счетчика «очередное преобразование одноименного разряда и соответствующим входом четвертого элемента ИЛИ, выход третьего элемента ИЛИ каждого разряда соединен в одноименном разряде с четвертым входом третьего элемента И, выход которого соединен с вычитающим входом счетчика «сумма преобразований и с соответствующим входом

пятого элемента ИЛИ, выход которого подключен ко входу первого счетчика-делителя частоты, выход которого соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, суммирующий вход которого подключен к выходу четвертого элемента ИЛИ, а выход - через квадратор - ко входу второго счетчика-делителя частоты, выход которого соединен со счетчиком результатов анализа.