Амплитудный анализатор Советский патент 1978 года по МПК G06G7/52 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть применено для изучения законов распределения дискретной случайной величины различных физических объектов, на выходе которых имеет место дискретный случайный процесс в виде дискретной случайной последовательности импульсов напряжения (тока). Известен генератор случайных двоичных чисел, содержащий генератор тактовых импульсов, выходы которого соединены с группой триггеров, группой элементов И и группой ключей управления, полупроводниковые элементы, интегрирующие и дифференцирующие устройства 1. Недостатком известного устройства являются ограниченные функциональные возможности. Иаиболее близким техническим решением к данному изобретению является устройство для стохастических исследований, содержащее группу двоичных счетчиков, элементы ИЛИ, общий двоичный счетчик, блок ключей, выходы которого подключены соответственно к счетным входам двоичных счетчиков группы, группу триггеров, единичные входы которых соединены с выходом первого ключа, информационный вход которого соединен с выходом генератора дискретной случайной величины, генератор импульсов, выход которого через второй ключ соединен со входом кольцевого счетчика 2. В известном устройстве информация в виде кодированного случайного двоичного числа отображается на многоканальных индикаторах. Однако это устройство не позволяет автоматически проводить анализ и фиксировать по зфовням импульсы дискретного случайного процесса. Такая задача возникает всякий раз при исследовании законов распределения дискретной случайной величины на основе числовых ее характеристик. Эти законы распределения прнменимы к различным физическим объектам (устройствам), а также явлениям природы, в которых имеет место или наблюдается дискретный случайный процесс. Если дискретная случайная величина X может принимать значения 1 2 соответственно количеству наблюдений (численности), каждое из которых дает соответствующее возможное значение (1), тогда числовые характеристики дискретной случайной величины имеют вид: - общая численность; 1

Р,

i-я эмпирическая вепроятность;

,.р

среднее значение случайной величины

1 1 (математическое ожидание);

° -- 1 (1 У среднее квадратич1 1нее отклонение случайной величины;

S

(Xi XY - (г - целое положи1 1тельное число) моменты распределения случайной величины.

Таким образом, автоматически определив с помощью предлагаемого анализатора величины (1) и (2) в исследуемом дискретном случайном процессе, можно затем по формулам вычислить приведенные числовые характеристики.

Целью изобретения является повышение быстродействия и расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что анализатор содержит группу пороговых элементов и элемент задержки, выход которого соединен с управляющим входом блока ключей, а вход подключен к первому входу пороговых элементов группы и первому выходу кольцевого счетчика, второй выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, а третий выход кольцевого счетчика подключен к нулевым входам каждого из триггеров группы, единичный выход каждого триггера группы подключен ко второму входу соответствующего порогового элемента группы и к третьему входу соседнего порогового элемента группы, выходы пороговых элементов группы через блок ключей и элемент ИЛИ соединены со счетным входом общего двоичного счетчика.

На фиг. 1 изображен предлагаемый анализатор, на фиг. 2 - временная диаграмма.

Анализатор содержит генератор 1 дискретной случайной величины X который генерирует дискретную последовательность импульсов различной амплитуды, меняющихся в пределах от: X Xoji,Q , ключ 2, управляющий выходом генератора 1, генератор 3 импульсов, генерирующий импульсы частоты 1, которые через ключ 4 поступают на счетный вход кольцевого счетчика 5, представленного в виде кольцевого регистра с тремя элементами, выходы кольцевого счетчика 5 обозначены номерами 6, 7 и 8, группу триггеров 9, каждый из которых настроен на срабатывание от определенного значения случайной величины X (амплитуды импульса). Первый (слева см. фиг. 2) триггер 9 срабатывает при величине второй триггер 9 срабатывает при значениях амплитуды + третий триггер 9 - при значениях амплитуд + и т. д.

Обозначим значения X:

У - У j

1

Х,Х,+ Х,

Аз - Аа + ДА и т. д.

совпадающие с соответствующими средними значениями (Х, группу пороговых элементов 10, каждый из которых срабатывает (формирует единичный сигнал на выходе) при наличии только двух единичных сигналов на любом из трех входов, блок 11 ключей, управляющий выходами пороговых

элементов 10, группу двоичных счетчиков 12, каждый из которых ведет счет единичных импульсов, формируемых на соответствующих выходах пороговых элементов группы 10 при открытом ключе 11, элемент

ИЛИ 13 используется для развязки цепей, общий двоичный счетчик 14 ведет счет единичных импульсов, формируемых на всех выходах пороговых элементов группы 10. Число импульсов, зафиксированных двоичным счетчиком 14, равно су1ммарному значению импульсов, фиксируемых двоичными счетчиками группы 12, элемент 15 задержки осуществляет задержку импульса управления.

Генератор 1 дискретной случайной велнчины, выход которого через ключ 2 соединен с единичными входами триггеров 9 группы, генератор 3 импульсов частоты / через ключ 4 соединен со счетным входом

кольцевого счетчика 5. Выход 6 кольцевого счетчика 5 соединен с нулевыми входами грунпы триггеров 9, выход 7 кольцевого счетчика 5 соединен с управляющим входом ключа 2, выход 8 кольцевого счетчика 5

соединен с первыми входами группы пороговых элементов 10 и через элемент задержки 15 - с управляющим входом блока ключей 11, единичные выходы триггеров 9 группы соединены со вторыми и третьими входами пороговых элементов 10 группы, выходы пороговых элементов 10 через блок ключей 11 соединены со счетными входами двоичных счетчиков 12 группы и параллельно через диоды 13 - со счетным

входом двоичного счетчика 14.

Анализатор работает след пощим образом.

По команде «Исходное («Исх.) кольцевой счетчик 5, двоичные счетчики 12 и 14

устанавливаются в исходное положение. Включаются генераторы 1 и 3.

По команде «Пуск («П) открывается ключ 4, и первый же импульс генератора 3 частоты f (см, фиг. 2) формирует управляющий импульс на выходе 6 кольцевого счетчика 5 (начало первого цикла). Триггеры 9 группы устанавливаются в нулевое состояние. Второй импульс частоты / снимает с выхода 6 и формирует на выходе 7 кольцевого счетчика 5 управляющий импульс,

который открывает ключ 2 и импульс с выхода генератора 1 дискретной случайной величины X поступает на единичные входы триггеров 9 группы. При этом в зависимости от значения величины X (амплитуда импульса) может сработать (перейти в единичное состояние) один или несколько триггеров 9 группы.

Третий импульс частоты f снимает с выхода 7 и формирует на выходе 8 кольцевого счетчика 5 управляющий импульс. При этом ключ 2 закрывается, а на первые входы пороговых элементов 10 поступает единичный сигнал. Из всех пороговых элементов 10 будет срабатывать только один пороговый элемент, у которого окажется только два единичных импульса на входе (у всех остальных пороговых элементов 10 на входах будет либо один, либо три единичных импульса).

Единичный импульс с выхода 8 кольцевого счетчика 5, пройдя через элемент задержки 15, откроет блок ключей 11. Единичный импульс на выходе одного из пороговых элементов 10 зафиксируется соответствующим двоичным счетчиком 12 и двоичным счетчиком 14.

Если при управляющем импульсе на выходе 7 кольцевого счетчика 5 на выходе генератора 1 дискретной случайной величины X импульса не окажется, то все триггеры

9группы останутся в нулевых состояниях и по импульсу опроса на выходе 8 кольцевого счетчика 5 ни один пороговый элемент

10не сработает.

На этом заканчивается первый цикл работы устройства. Второй и последующие циклы работы осуществляются аналогично. По истечению определенного расчетного времени испытания команда «Пуск с ключа 4 снимается, наступает остановка в работе устройства. По зафиксированному числу импульсов двоичными счетчиками 12 и счетчику 14 производят расчет числовых характеристик дискретной случайной величины X.

По командам «Исходное («Исх.), «Пуск («П) работа устройства может повторяться.

Предлагаемое устройство, благодаря наличию новых элементов и новых связей, позволяет существенно расширить функциональные возможности и производить автоматический счет импульсов дискретной случайной величины X на заданном отрезке времени. Антоматизация процесса исследования дискретной случайной величины позволяет не только исключить субъективные ошибки вычислителя из законов распределения, но также на несколько порядков сократить время подготовки данных для последующих расчетов числовых характеристик дискретной случайной величины.

Формула изобретения

Амплитудный анализатор, содержащий группу двоичных счетчиков, элемент ИЛИ, общий двоичный счетчик, блок ключей, выходы которого подключены соответственно к счетным входам двоичных счетчиков группы, группу триггеров, единичные входы которых соединены с выходом первого ключа, информационный вход которого соединен с выходом генератора дискретной случайной величины, генератор импульсов, выход которого через второй ключ соединен со входом кольцевого счетчика, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия анализатора, он содержит группу пороговых элементов и элемент задержки, выход которого соединен с управляющим входом блока ключей, а вход подключен к первому входу пороговых элементов группы и первому выходу кольцевого счетчика, второй выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, а третий выход кольцевого счетчика подключен к нулевым входам каждого из триггеров группы, единичный выход каждого триггера группы подключен ко второму входу соответствующего порогового элемента группы и к третьему входу соседнего старшего порогового элемента группы, выходы пороговых элементов группы через блок ключей и элемент ИЛИ соединены со счетным входом общего

двоичного счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 401985, кл. G 06F 1/02, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 450176, кл. G 06F 11/00, 1973.

фаг.г