Устройство для измерения среднего числа импульсов в случайной импульсной последовательности Советский патент 1977 года по МПК G01R23/10 

первому ВХОД) реверсивного счетчика и к второму входу вычитающего счетчика, первый вход счетчика импульсов соединеи с одним нз выходов первого блока управления, второй его вход - с вторым входом реверсивного счетчика, второй вход первого блока управления подключен к второму входу дополнительного триггера, к первому входу четвертого элемента запрета и к второму входу первого элемента запрета, вторые входы второго блока управления соединены с вторыми выходами сдвигового регистра, четвертый вход которого соединен с вторым выходом второго блока управления. На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; па фиг. 2-временные диаграммы работы устройства. На фиг. 1 приняты следующие обозначения основных з-злов и блоков, содержащихся в устройстве для измерения среднего числа импульсов в случайной импульсной последовательности: вход 1 устройства, на который подается анализируемая импульсная последовательность, вход 2, на который подаются тактовые импульсы, триггер 3, счетный реверсивный счетчик 4, блок ключей 5, первый 6, второй 7, третий 8 и четвертый 9 элементы запрета, элементы И 10 и 11, элементы пересчета 12 и 13, дифференцирующая цепочка 14, счетчик импульсов 15, первый 16 и второй 17 блоки управлеиия, сдвиговый регистр 18, вычитающий счетчик 19, триггер 20 с раздельными входами. Принцип работы предлагаемого устройства поясняется с помощью диаграмм, представленных на фиг. 2. Сначала устройство подсчитывает количество импульсов в следующих друг за другом первых разрядах анализируемой последовательности. Этот результат будет оценкой среднего значения случайно распределенных импульсов в первой выборке (фиг. 2,а). Затем, если к значениям этой оценки добавить количество импульсов. содержащихся в / следующих после я-го разрядах последовательности и вычесть количество импульсов, зафиксированных в разрядах с первого по /-Й, то полученная оценка будет соответствовать среднему значению случайно распределенных импульсов во второй «-разрядной выборке (фиг. 2,6). Диаграммы, представленные на фиг. 2,6, г, соответствуют оценкам среднего значения в третьей и четвертой выборках соответственно. Таким образом, через каждые I тактов работы устройства (где ) получается оценка среднего числа импульсов в анализируемой импульсной последовательности. Причем увеличение дискретности получения оценки до некоторой допустимой величины / не уменьшает существенным образом оперативность работы зстройства. При выборе величины / необходимо учитывать сведения об априорной вероятности появления импульсов в анализируемой последовательности и требования к необходимой оперативности получепня оценок. Кроме того, / выбирается таким отиошеиие - было образом, чтобы ,л ЧИСЛОМ и величина / не превосходила-7- Устройство работает следующим образом. При включении устройства триггеры 3 и 20, а так}ке триггеры счетчиков 4, 15, 19, элементов пересчета 12, 13 и регистра 18 устанавливаются в нулевые состояния (цепи установки в исходные состояния триггеров на схеме не показаны). При установке триггера 3 в нулевое состояние на его нулевом выходе формируется потенциал нанряжения. Этот потенциал прикладывается на запрещающие входы элементов запрета 8 и 6, а также на вход элемента И 10 и на вход дифференцирующей цепочки 14. Дифференцирующая цепочка 14 производит дифференцирование перепада напряжения, возникшего на нулевом выходе триггера 3 при включении устройства, и формирует тем самым импульс на своем выходе. Этот импульс подается на (К-1)-й разряд регистра 18 и записывает в нем единицу. Всего в регистре 18 имеется njl /С-разрядных групп. Таким образо.м, при включении устройства в первом разряде второй /(-разрядной группы регистра 18 будет записана единица. Потенциал напряжения с нулевого выхода триггера 20 подается на запрещающий вход элемента запрета 9. Потенциалы с нулевых выходов триггеров счетчика 19 поступают на входы элемента И 11. При этом на выходе образуется сигиал, который подается па запрещающий вход элемента запрета 7. Анализируемая импульсная последовательность поступает по входу 1 на суммирующий вход реверсивного счетчика 4 и на вход счетчика 15, которые начинают подсчитывать импульсы в последовательности. При этом тактовые импульсы поступают по входу 2 на информационные входы элементов запрета 7 и 9, а также па вход элемента пересчета 12, элемент пересчета 12 подсчитывает тактовые импульсы. Так как на запрещающий вход элемента заирета 7 приложено напряжение с выхода элемента ПИ, а па запрещающий вход элемента занрета 9-напряжение с пулевого выхода триггера 20, то тактовые импульсы иа выходы этих элементов запрета не проходят. Поскольку вычитающий в.ход реверсивного счетчика 4 закрыт для поступления тактовых импульсов, то он работает в .ме суммирования и подсчитывает импульсы, содержащиеся в анализируемой последовательности. После того как на вход элемента пересчета 12 поступит / тактовых импульсов (в дальнейшем интервалы анализируемой импульсной последовательности величиной в / тактов называются подвыборками), он перейдет в нулевое состояние и сформирует иа своем выходе сигнал (в этот момент в счетчике 15 будет записано число mi(),

соответствующее количеству импульсов в первой полвыборке; такое же число будет записано и в реверсивном счетчике 4, так как он работал в режиме суммирования импульсов).

Сигнал с выхода элемента пересчета 12 поступит на информанионные входы элементов запрета 8 и 6, на блок управления 16 и на единичный вход триггера 20, переводя его в единичное состояние и снимая тем самым напряжение с запрещающего входа элемента запрета 9. Поскольку к запрещающим входам элементов запрета 8 и 6 приложено напряжение с нулевого выхода триггера 3, то сигнал с выхода элемента пересчета 12 на выходы этих элементов запрета не проходит. При поступлении этого сигнала на блок управления 16 последний осуществит перезапись информации счетчика 15, представленной в виде /(-разрядного двоичного кода, в первые К. разрядов регистра 18 (в первую /(-разрядную группу), а также сформирует сигнал для установки в нуль счетчика 15. Таким образом, после поступления на вход устройства первой /-подвыборки, элемент пересчета 12 и счетчик 15 окажутся в нулевом состоянии, а информация о количестве импульсов в первой /-подвыборке (mi) будет записана в реверсивном счетчике 4 и в первой /(-разрядной группе регистра 18. В первом же разряде второй А-разрядной группы регистра будет записана единица. Кроме того, элемент запрета 9 будет открыт для поступления на его информационный вход тактовых импульсов.

С постунлением импульсов второй /-подвыборки на вход счетчика 15 и суммирующий вход реверсивного счетчика 4 тактовые импульсы поступают иа вход элемеита пересчета 12, на информационный вход закрытого элемента запрета 7 (на запрещающий вход элемента запрета 7 подается напряжение с выхода элемента И 11) и на информационный вход элемента запрета 9. Так как при окончании первой /-подвыборки сигнал с выхода элемента нересчета 12 неребросил триггер 20 в единичное состояние и снял тем самым напряжение с его нулевого выхода, подаваемое на запрещаюи1,ий вход элемента запрета 9, то тактовые импульсы через открытый элемент запрета 9 поступают на сдвиговый вход регистра 18 и на вход элемента пересчета 13. Тактовые импульсы, прои едшие на выход элемента запрета 9, осун ествляют сдвиг информап.ии, записанной в регистре 18, и одновременно подсчитываются элементом пересчета 13. После поступления /( тактовых импульсов на вход элемента пересчета 13 на его выходе образуется импульс, который поступает на нулевой вход триггера 20. При этом триггер 20 переходит в нулевое состояние. Сигнал с нулевого выхода триггера 20 подается на запрещаюихий вход элемента запрета 9, прекращая тем самым дальнейшее поступление тактовых имиульсов на сдвиговый вход регистра 18 и на вход элемента пересчета 13. Тогда информация о количестве имиульсов в первой подвыборке (mi), представленная двоичиым /(-разрядным кодом и записанная в первой /(-разрядной группе регистра 18, окажется сдвинутой на К разрядов и записанной во второй от начала /(-разрядной группе. При этом единица, записанная при включении устройства в первый разряд второй /С-разрядной группы регистра 18, переместится в первый разряд третьей от начала /(-разрядной группы. Поскольку /(;/, то процесс сдвига информации в регистре 18 заверщится до окончания поступления имиульсов второй подвыборки на суммирующий вход реверсивного счетчика 4, на вход счетчика 15. Таким образом, через иервые (1 + К.) тактов, т. е. в момент поступления второй подвыборки, устройство закончит первый цикл работы. Аналогично через К. тактов после окончания второй подвыборки (через 2/+/( тактов с момента начала работы), когда на вход счетного устройства поступают импульсы третьей подвыборки, счетное устройство заверщит второй цикл работы. При этом ииформация о количестве импульсов в первой и второй подвыборках (mi и т-2 окажется записанной в третьей и второй /(-разрядных группах регистра 18, соответственно единица, записанная при включении устройства в (/(+1)-й разряд регистра 18 окажется сдвинутой к этому времени в первый разряд четвертой от начала / -разрядной группы. Первые же К разрядов регистра 18 будут свободны и готовы для записи в них информации о количестве имиульсов третьей подвыборки. Все это время реверсивный счетчик 4 работает в режиме суммирования.

Подобным образом будет работать устройство, пока не ироизойдет заполнение регистра 18. Через К. тактов после окончания предпоследней нодвыборки или после окончания (nil-1)-го цикла работы, когда на вход 1 устройства уже поступают импульсы последней нодвыборки первой «-разрядной выборки, информация о количестве импульсов в первой нодвыборке будет продвинута в послед1 юю / -разрядную группу, а единица, записанная при включении устройства в (/(+1)-й разряд регистра 18, будет вытолкнута из него. РЬшульс с выхода регистра 18 поступит на один из входов элемеита И 10. Поскольку иа другом его входе имеется наиряжение с нулевого выхода триггера 3, то этот импульс пройдет на его выход и, поступая на вход триггера 3, переведет последний в единичное состояние. При этом напряжение с нулевого выхода триггера 3, подаваемое на запрещаюплие входы элементов запрета 8 и 6, снимается. Тогда после окончания последней подвыборки первой /г-разрядной выборки сигнал с выхода элемента пересчета 12 проходит на вход блока ключей 5 через открытый элемент запрета 8. Блок ключей 5 осуществляет при этом съем информации реверсивного счетчика 4 на выход устройства. Поскольку все это время реверсивный счетчик работал в релшме суммирования, то с него будет снято следующее число:

mi+m2+ ... +mi ... + ... +т„д,

соответствующее количеству имнульсов в первой л-разрядной выборке.

Кроме того, этот же сигнал с выхода элемента пересчета 12 поступает на вход блока управления 16 и через открывшийся в предыдущем цикле элемент запрета 6 па вход блока управления 17. При этом блок управления 16 осуществляет перезапись содержимого счетчика 15 в первую /(-разрядную группу регистра 18 и формирует сигнал для установки в нуль триггеров счетчика 15. В это же время блок управления 17 осуществит перезапись информации о количестве импульсов в первой л-разрядной подвыборке из последней / Г-разрядной группы регнстра 18 в вычитающий счетчик 19 и, кроме того, сформирует сигнал на установку в нуль триггеров последней /С-разрядной группы. Кроме того, сигнал с выхода элемента пересчета 12 поступит на единичный вход триггера 20 для осуществления сдвига информации в регистр 18 в соответствии с изложеиным ранее принципом.

Если информация о количестве импульсов в первой нодвыборке f/ni), записанная в вычитающий счетчик 19 в момент окончания первой л-разрядной выборки, отлична от О, то напряжение с выхода элемента И П. снимается. При этом элемент занпета 7 открывается, и тогда при поступлении на суммирующий вход реверсивного счетчика 4 первой подвыборки уже второй п-разрядной выборки на его вычитающий вход поступают тактовые импульсы, которые, кроме того, поступают и на вход вычитающего счетчика 19, уменьщая показания последнего. После поступления через элемент запрета 7 ровно /П тактовых импульсов вычитающий счетчнк 19, в котором было записано число mi, установится в нулевое состояние. При этом на всех нулевых выходах /С триггеров счетчика 19 появляется напряжение, и, следовательно, на выходе элемента И И формируется сигнал, который подается на запрещающий вход элемента, запрета 7 и запрещает тем самым дальнейшее прохождение тактовых импз льсов на его выход. Поскольку , то поступление тактовых импульсов на выход элемента запрета 7 прекратится еще до окончания первой подвыборки второй л-разрядной выборки.

По окончании первой /-разрядной подвыборки второй выборки элемент пересчета 12 формирует сигнал. Этот сигнал поступает на вход блока управления 16 для осуществления перезаписи информации счетчика 15 о количестве импульсов в первой /-разрядной подвыборке второй выборки в первую /(-разрядную группу, через открытый элемент запрета 6 на блок упряч.ггония 17 для осуществления перезаписи информации о количестве импульсов во второй подвыборке первой выборки, содержащейся в последней /(-разрядной группе, в вычитающий счетчик 19, на единичный вход триггера 20 для осуществления сдвига информации в регистре 18 на К. разрядов в соответствии с изложенным ранее принципом и через открытый элемент запрета 8 на блок ключей 5 для осуществления съема информации с ревереивного счетчика 4 на выход устройства. Дальнейшая работа устройства происходит аналогично. Таким образом, через каждые / тактов имеются сведения о среднем значении числа импульсов анализируемой импзльсной последовательности.

Формула изобретения

Устройство для измерения среднего числа импульсов в случайной импульсной последовательности, содержащее дифференцируюгцую цепочку, носледовательно соединенные реверсивный счетчик, блок ключей, а также сдвиговый регистр, последовательно соединенные элементы И и триггер, причем выход триггера связан с входом дифференцирзаощей цепочки, вторым входо л элемента И, первый вход которого связан с первым выходом сдвигового регистра, а выход дифференцирующей цепочки связан с первым входом сдвигового регистра, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, оно последовательпо соединенными счетчиком импульсов, первым блоком управленпя, первыми выходами подключенного к вторым входам регистра, последовательно соединенными первым элементом запрета, вторым блоком управления, вычитающим счетчиком, дополнительным элементом И, вторым элементом запрета, последовательно соединенными первым элементом пересчета, дополнительным триггером и третьим элементом запрета и последовательно соединенными вторым элементом пересчета и четвертым элементом запрета, второй вход которого связан с выходом триггера и первым входом первого элемента запрета, а выход четвертого элемента запрета подключен к одному из входов блока ключей, второй вход второго элемента занрета связан с входами второго элемента пересчета н вторым входом третьего элемента занрета, выход последнего соединен с входами первого элемента пересчета н третьими входами сдвигового регистра, выход второго элемента запрета подключен к первому входу реверсивного счетчика и к второму входу вычитающего счетчика, первый вход счетчика импульсов соединен с одним из выходов первого блока управления, второй его вход - с вторым входом реверсивного счетчика, второй вход первого блока управления подключен к второму входу дополнительного триггера, к первому входу четвертого элемента запрета и к второму входу первого элемента запрета, вторые входы второго блока управления соединены с вторыми выходами сдвигового регистра, четвертый вход которого соединен с вторым выходом второго блока управления.

-IL

JU

JIIL

- t