Устройство для интегрирования произведения двух случайных сигналов Советский патент 1974 года по МПК G06F17/10 G06F7/64 

1

Изобрете же относится к специалИЗИро.ва :ным цнфровым вычислительным устройствам и предназначено для определения интеграла произведен.ия двух случай(Ных сигналов, один из которых .шропорциоиален частоте ii(t) следования импульсов, а другой - периоду частоты /2(0- Такая задача часто возникает при измерениях интегральных |Вел:ичин, например, п,р;и измерениа- массы продукта, перекачиваемого лю трубопроводу за время Т, в том случае, котда Объемный расход продукта пропорцпонале.н частоте fi(t), а плотность riipo1дукта пропо,рциональна

I 2 (у

Известны уст1рой.ст,ва для решения поставленной задачи, в (которых каждый импульс с частотой f(t) дает сигнал на преобразование

периода равного цифровой КОд, ко/2 ()

торый посылается в счетчик, где накапливается соответ|ствующий код.

Однажо эти устройства требуют больших аппаратурных затрат на преобразоваздпе периода, сигнала IB цифровой код :и большой объем счетчиков при длительном «нтегрпрованпи.

Предлагаемое устройство основано на .кспользованйи логических операций, «а умножении ;и интегрировании по методу статистических Иопыта-ний, оонованных на случайности

умножаемых и интегрируемых сигналов. ;кой способ решен.ия задачи прпводит к значительному упрощению аппаратуры по сравнению с известнымИ устройствами.

Для умножения и интегрирования второй сигнал, пропорциональный пе,риоду, преобразуется в последовательность импульсов, причем скважность этой лоследовател1уност1 1 про1. 0.5,

порциональна лиоо .-/к, -ТО

/2 ()/2 ()

1

3f,W

Такое преобразование достигается при ноМОЩ1И некоторой логики, :которая заключается в следуюидем. Задается период уз;ких опорных импульсов, который равен ,1редел излюнения

тт1

сигнала II и -тт,-

/2 (О-.пп:

1.Запреш,астся выпадание в оиорном периоде всех импульсов сигнала II, кроме первого; при этом следует считать, что импульс выпал 1В опорном иерподе, если в этот период попадает хотя бы один из его фроитов.

2.Обнаруживается и фиксируется перессчеппе первого IB опорном (периоде им.пульса сигнала II опорным импульсом.

3.Обнаруживается и ф)гкоируется пустой опорный период, т. е. такой, в котором не выпало ни одного и.: 1пульса сигнала II. После

11реоб|разозанни, -в соотзетств:; t описа н.ной логикой сигнала II, проверяются совпадения п.мпульссв преобразованного сигнала с сигналом I, пропорциональным fi(t). это совпаден ие имеет место, то на ;Быходной счетчик досылается:

2,а. Один импульс в том случае, если «миульс сигнала II не 11ересе;хался опор.ным импульсом, а предыдущий опорный период не был .пустым;

2,6. Два 1-вмпульса, импульс -сигнала II гщресекался Опорным имлульсом, а -предыдущий опорный пе:р:иод не был пусты.м, либо если .импулыс сигнала П не пересекался опорным импульсом, а предшествующий опорный период был пустым;

2,в. Три импульса, если импульс оигпала II пересекался опорным им,пульсо М, а предществующИЙ опорный период был пустым.

В первом (ИЗ указ-апных случаев отношение импульса прео.бразавапного сигнала II :к о.:юрно:му периоду пропорционально отно-сительной величине сигнала II, во BToipoM - это отношение равно 0,5, в третьем - 1/3.

Так как совпадение импульсов сигнала II /и сигнала I является случайным событием (поскольку частоты оипналов I и II случайны и ;некорректирО1ва«ы), вероятность которого равна отношению длительности 1импульсов сигнала II .к сум.ме длительности импульсов сигнала II и паузы между этими имп.ульсами, то содержание выходного счетчика является оценкой величины

гdt

/,(0

МО

о

Погрешность оценки ропорциональиа шиРине импульса сигнала I -и обратно-пропорциональна .корню ивадратному из ч-исла проверок на совпадение.

На чертеже приведено предлагаемое устройство.

Оно содержит триггеры /-4, схемы И 5- 8, схемы НЕ-И 9 и 10, инвертор //, .дифференциальные цегючки 12-14, счетчик 15, генератор 16 опорных имиульсов и одно1вибратор 17.

Нервый пункт логики реализуется при помощи следующих логических элементов: триггер 1, схема И 5, НЕ-И 9, 10 И генеpaToip 16.

Рассмотрим раооты этой части схе.,мы.

Силиал II напал в опорный период полностью, тогда на входе к схемы И 5 до поступления им.пульса сигнала П есть разрешемие от триггера 1, который подготовлен о.порным импульсом. При этом на выходе е схемы И 5 также есть 1разреШНие с выхода схемы НЕ-И 10, так как IB этом .случае на входе с- «О, а -на выходе схемы НЕ-И 9 - «О. Поступающий импульс сигнала II проходит через открытую Охему И 5. При этом С1игнал на вы.ходе схемы НЕ-И 10 не меняется, так ка:к на

выходе НП-И 9 - «О. Триггер / опрокидывается от заданного фронта сигнала П, за ырывает схему II 5 до прихода очередного опорного импульса. В случае, если в опорный

период попал второй импульс сигнала II, схема И 5 закрыта триггером 2, так как он опрокинут задним фронтом предыдущего импульса сигнала II. При этом на выходе схемы НЕ-И 9 - «I.

П.ри поступлении импульса сигнала II с выхода схемы НЕ-И W подается запрещенио на схему И 5, которое не снимается до тех пор, пока не окончится .импульс сигнала II, так при поступлен;:1,и на триггер / опорного импульса сигнал на выходе НЕ-И 9 попрежнему «1, потому что на его входе в - «О.

На выходе схемы И 5 получаем -последовательность импульсов сигнала II, соответствующую первому пункту логики. Вторая часть схемы должна обнаружить соападение импульсов сигналов I и II и при этом выполнить второй пункт логики.

Рассмотрим работу схемы в перечисланяых

случаях.

1. Импульс сигпаЛа I со.В1пал с им.пульсом сигнала II, с которым не пересекался опорный импульс, а предшествующий опорный период не был пустьгм. При это.м пмпульс сигнала II поступает на шину сброса триггеров 2-4.

Пм: ульсы сигнала II отр ицательной полярности, поэтому на время их длительности триггеры 2-4 подготовлены. ЕС.ШИ им.пульс

сигнала I поступит во длительности импульса сигнала П, триггер 5 перебросится в состояние «I, npiH этом на выходе дифферен:ципл1л-юй цепочки 12 сформируется импульс положительной полярности, который постуийт

1на вход счетчика 15. По окончании имиульса С1:гнала II триггер 3 вернется в исходное положение, а триггеры 2 И 4 своего состояния не изменят, так как триггер 2 перебрасывается при совпадении опорного импульса с им.пульсом сигнала II (в .м случае этого совпадения не было), а триггер 4 перебрасывается при наличии предшествующего пустого 01порного периода (что такж-е отсутствовало .в первом рассматрИваемо.м нами случае).

2. Импульс сигнала I совпал с импульсом сигнала II, при этом опорный импульс пересекался с им.пульсом сигнала II, а предшествующий опорный период не был пустым, в этом случае схема ра-ботает аналогично, с той лишь разницей, что во время длительности импульса сигнала II поступает не только импульс сигнала I, который перебрасьюает триггер 3, по и о.;:орный импульс, который перебрасывает Т1риггер 2. При ЭТ01М на выходе схемь И 7

появляется отрицательный потенциал. По окончании импульса сигнала II триггера 2 и опрокидываются в исхо.дное состояние, .при этом потенциал на выходе схемы И 7 становится нулевым, вследствие чего на выходе

дифференциальной цепочки 13 форми|руется

положительный Н.шульг, который идет на счетчик 15. Очавидно, что в это-.м случае на счетчик .посылается два импульса.

Если импульс сигнала I совпадает с импульсом сигнала II, импульс сигнала П не пересекался с опарным имлульсом и предшествующий пер:иод был пустым, то отсутствие пмпульса сигнала II в опорном периоде фиксп,руется перебрасыванием триггера 4 в состояНие «1.

Это осуществляется следующим образом. Первый опорпый имлульс .перебрасывает триггер } в положение «I, тем самым подготавливается схема И 6. Если за время опорного перлода ПОЖЕНИЛСЯ импульс сигнала П, то он запрещает выход со схемы И 6, если же за время между двумя опорными импульсами не было импульсов сигнала II, то очередной опорный импульс, поступающий на вход И 6, появится на выходе схемы И 6 и триггер 4 перебросится. Если и.м.иульс сигнала II целиком 1П01ме1дается в оио.р1ном .периоде, то переброшенный его задаим фронтом триггер 1 запретит выход со схемы И 6 и очередной опорный и,мпульс не поступит па 1вход триггера . При совпадении импульса сигнала I .симпульсом сигнал;а II, аналогично ранее оии.санному случаю, на счетчик 15 сразу поступает импульс. Поскольку в данном случае и триггер 3, и триггер 4 находятся в положении «I, на выходе схемы И 8 имеется отрицательный потенциал. По окончании импульса сигнала II триггеры Зн4 возвращаются в исхо.дное состояйие, при этом на |выхо.де схемы И 8 .поЯВИтся нулевой потенциал, а на выходе дифференциальной цепочки 14 поя1вится импульс, за.пускаюЩИй одновибратор 7, от заднего фронта импульса которого срабатывает счетчик 15.

3. П.мпульс сигнала II совпал с импульсом сигнала I и опорным импульсом, а предществующий опорный период является пустым. В этом случае работа схемы отличается о г описанной Лишь тем, что .помимо срабатывания трмггеро в 3 и 4, срабатывается также тр иггер 2 (при c впaдeнии опорного и.Млульса

с л.м.пульсом сигнала II). По окончани-и им пульса сигнала II на выходах дифференциальных цеиочек J3 .и 14 вырабатываются имлульсы, поступающие на счетчик 15. Во избежание совпадепия IBO времени выходных импульсов, ДИфференци.рующей цепочкой 14 залускается однозибратор 7, который вырабатывает импульс, от заднего фронта и.мпульса

которого сраоатывает счетчик /э.

10

Предмет изобретения

Устройство для интегриравания произведения двух случайных сигналов, содержащее ге.нератор илгпульсов, соединенный с единичным .входом .первого триггера и с одним из входов первой схемы И, .второй, третий, четвертый триггеры, еди1ничные выходы которых подключены соответственно к двум входам второй и

третьей схем П; счетчик, вход которого подключен К первой и второй диффереицирующим цепочкам и к одновибратору, соеди ненному с третьей дифференцпрующей цепочкой, отличающееся тем, что, с целью уирощенпя устройства, оно содержит первую и .вторую схемы НЕ-И, четвертую схему И, и инвертор, причем вход устрой.ства подключен к одному из входов четвертой схемы I и второй схемы НЕ-И, выход последней соединен со входом первой схемы НЕ-П и одним из входов четвертой схемы Н, выход которой подключен (К инвертору через дподы - ко входам второй схемы П и к одному из входов третьей схемы И и к нулевым входам четвертого и aiepвого триггера, подключенного единичным выходом к первой и четвертой схемам П и к первой схеме НЕ-Н, подключенной к одному из входо-в второй схемы НЕ-li, второй вхо.д устройства соединен с единичным вхо.дом третьего триггера, нулевой выход которого соединен со второй дифференцирующей цепочкой, входы первой и третьей длфферснцпрующих цепочек подключены соответственно к выходам второй П третьей схем П.

1