Устройство для измерения среднего числа импульсов в случайной импульсной последовательности Советский патент 1979 года по МПК G01R23/10 

запрета 8, триггер 9 с счетным входом, блок совпадения 10, дифференцирующую цепочку 11, третий блок запрета 12, счетчик 13, количество разрядов которого определяется из следующего соотношения /C logzl, где 1 - длина подвыборки, узел управления 14, сигнал 15 на управляющем входе узла управления 14, сдвиговый регистр 16 разрядности k, где п - длина анализируемого временного промежутка, узел управления 17, сигнал 18 на управляющем входе узла 17, вычитающий счетчик 19 разрядности К., блок совпадения 20, четвертый блок запрета 21, пересчетный блок 22, триггер 23 с раздельными входами, дополнительный триггер 24, дополнительный блок запрета 25, дополнительный пересчетный блок 26, дополнительный реверсивный счетчик 27, дополнительный блок 28 ключей, дополнительный решающий блок 29.

Устройство работает следующим образом.

При включении устройства триггеры 9, 23 и 24, а также триггеры счетчиков 4, 6, 13, 19, 22, 26, 27 и регистра 16 устанавливаются в нулевые состояния. При установке триггера 9 в нулевое состояние на его нулевом выходе формируется потенциал напряжения. Этот потенциал прикладывается на запрещающие входы блоков запрета 8 и 12, а также на вход блока совпадения 10 и на вход дифференцирующей цепочки 11.

Дифференцирующая цепочка 11 производит дифференцирование перепада напряжения, возникщего на нулевом выходе триггера 9 при включении устройства и формирует, тем самым, импульс на своем выходе.

Этот импульс подается на (К + 1)-ый разряд регистра 16 и записывает в нем единицу. Всего в регистре 16 имеется /(-разрядных групп. Таким образом, при включении

устройства в первом разряде второй /(-разрядной группы регистра 16 записана единица. Потенциал напряжения с нулевого выхода триггера 23 подается на запрещающий вход блока запрета 21. Потенциалы с нулевых выходов триггеров счетчика 19 поступают на входы блока совпадения 20, при этом на его выходе образуется сигнал, который подается на запрещающий вход блока запрета 3. Потенциал напряжения с нулевого выхода триггера 24 прикладывается на запрещающий вход блока запрета 25.

Анализируемая импульсная последовательность поступает по входу 1 на суммирующий вход реверсивного счетчика 4 и на вход счетчика 13, которые начинают подсчитывать импульсы в последовательности.

Импульсы с входа 1 через блок 25 не проходят, так как на его запрещающем входе имеется сигнал запрета с нулевого выхода триггера 24. При этом тактовые импульсы поступают по входу 2 на информационные входы блоков запрета 3 и 21, а также на вход пересчетного блока 6. Пересчетный блок подсчитывает тактовые импульсы.

Так как на запрещающий вход блока запрета 3 приложено напряжение с выхода блока совпадения 20, а на запрещающий вход блока запрета 21 - напряжение с нулевого выхода триггера 23, то тактовые импульсы на выходы этих блоков запрета не проходят, а поскольку вычитающий вход реверсивного счетчика 4 закрыт для поступления тактовых импульсовя то он работает в режиме суммирования и подсчитывает импульсы, содержащиеся в анализируемой последовательности.

После того, как на вход пересчетного блока 6 поступит В тактовых импульсов (в дальнейщем интервалы анализируемой импульсной последовательности величиной в 1 тактов называют подвыборками) он перейдет в нулевое состояние и сформирует на

0 своем выходе сигнал 7. В этот момент в счетчике 13 записано число mi(), соответствующее количеству импульсов в первой выборке. Такое же число записано и в реверсивном счетчике 4, так как он работал в режиме суммирования импульсов.

Сигнал 7 с выхода пересчетного блока 6 поступит на информационные входы блоков запрета 8 и 12, на узел управления 14 и на единичный вход триггера 23, переводя его в единичное состояние и снимая, тем самым, напряжение с запрещающего входа блока запрета 21. Поскольку к запрещающим входам блоков запрета 8 и 12 приложено напряжение с нулевого выхода триггера 9, то сигнал 7 на выходы этих блоков запрета не проходит. При поступлении сигнала 7 на узел управления 14, последний осуществит перезапись информации счетчика 13, представленной в виде /(-разрядного двоичного кода, в первые К разрядов регистра 16 (в первую /(-разрядную группу), а также

0 сформирует сигнал 15 для установки в ноль счетчика 13.

Таким образом, после поступления на вход устройства первой 1-подвыборки пересчетный блок 6 и счетчик 13 окажутся в нулевом состоянии, а информация о количестве импульсов в первой 1-подвыборке (mi) записана в реверсивном счетчике 4 и в первой /(-разрядной группе регистра 16. В первом же разряде второй /(-разрядной группы регистра записана единица. Кроме того,

0блок запрета 21 открыт для поступления на его и}1формационный вход тактовых импульсов.

Теперь с поступлением импульсов 2-ой -подвыборки на вход счетчика 13 и сумми1рующий вход реверсивного счетчика 4, тактовые импульсы поступают яа вход пересчетного блока 6, на информационный вход закрытого блока запрета 3 (на запрещающий ВХОД блока запрета 3 подается напряжение с выхода схемы совпадения 20) и на информационный вход блока запрета 21. Так как при окончании первой 1-подвыборки сигнал 7 с выхода пересчетного блока 6 перебросил триггер 23 в единичное состояние и снял тем самым напряжение с его нулевого выхода, подаваемое на запрещающий вход блока запрета 21, то тактовые импульсы через открытый блок запрета 21 поступают на сдвиговый вход регистра 16 и на вход пересчетного блока 22. Тактовые импульсы, прощедшие на выход блока запрета 21, осуществляют сдвиг информации, записанной в регистре, и одновременно подсчитываются пересчетным блоком 22. После поступления К тактовых импульсов на вход пересчетного блока 22, на его выходе образуется импульс, который поступает на нулевой вход триггера 23. При этом триггер 23 переходит в нулевое состояние. Сигнал с нулевого выхода триггера 23 подается на запрещающий вход блока запрета 21, прекращая, тем самым, дальнейщее поступление тактовых импульсов на сдвиговый вход регистра 16 и на вход пересчетного блока 22. Тогда информация о количестве импульсов в 1-ой подвыборке (mj), представленная двоичным Л -разрядным кодом и записанная в первой Я-разрядной группе регистра 16, окажется сдвинутой на К. разрядов и записанной во второй от начала Д-разрядной группе. При этом единица, записанная при включении устройства в первый разряд 2-ой /С-разрядной группы регистра 16, переместится в первый разряд 3-ей от начала /(-разрядной группы. Поскольку , то процесс сдвига информации в регистре 16 заверщится до окончания поступления импульсов 2-ой подвыборки на суммирующий вход реверсивного счетчика 4 и на вход счетчика 13. Таким образом, через первые (1+К.) тактов, т.е. в момент поступления 2-ой подвыборки, устройство закончит первый цикл работы. Аналогично, через К тактов после окончания 2-ой подвыборки (через К тактов с момента начала работы), когда на вход счетного устройства уже поступают импульсы 3-ей подвыборки, счетное устройство заверщит 2-ой цикл работы. При этом информация о количестве импульсов в 1-2-ой подвыборках (щ и п) окажется записанной в 3-ей и 2-ой /С-разрядных группах регистра 16 соответственно, а единица, записанная при включении устройства в (/( -f 1)-й разряд регистра, окажется сдвинутый к этому времени в первый разряд 4-ой от начала /С-разрядной группы. Первые К разрядов регистра 16 свободны и Готовы для записи в них информации о количестве импульсов 3-ей подвыборки. Все это время реверсивный счетчик 4 работает в режиме суммирования. Подобным образом работает устройство, пока не произойдет заполнение регистра 16. Через К тактов после окончания предпоследней подвыборки или после окончания (п/1-1)- го цикла работы, когда на вход 1 устройства уже поступают импульсы последней подвыборки 1-ой п-разрядной выборки, информация о количестве импульсов в первой подвыборке подвинута в последнюю А-разрядную группу, а единица, записанная при включении устройства в (/С+1)-й разряд регистра 16, вытолкнута из него. Импульс с выхода регистра 16 поступит на один из входов блока совпадения 10. Поскольку на другом его входе имеется напряжение с нулевого выхода триггера 9, то этот импульс пройдет на ее выход и, поступая на вход триггера 9, переведет последний в единичное состояние. При этом напряжение с нулевого выхода триггера, подаваемое на запрещающие входы блоков запрета 8 и 12, снимается. Тогда после окончания последней подвыборки 1-ой п-разрядной выборки сигнал 7 с выхода пересчетного блока 6 проходит через открытый блок запрета 8 на вход блока ключей 5, на вход пересчетного блока 26 и на единичный вход триггера 24. Блок ключей 5 осуществляет при этом съем информации реверсивного счетчика 4 на выход устройства. Поскольку все это время реверсивный счетчик работал в режиме суммирования, то с него снято следующее число nil +mz +...-f m +... + m«., соответствующее количеству импульсов в 1-ой п-разрядной выборке. Кроме того, этот же сигнал 7 поступает на вход узла управления 14 и через открывщийся в предыдущем цикле блок запрета 12 на вход узла управления 17. При этом узел управления 14 осуществляет перезапись содержимого счетчика 13 в первую /(-разрядную группу регистра 16 и формирует сигнал 15 для установки в ноль триггеров счетчика 13. В это же время узел управления 17 осуществит перезапись информации о количестве импульсов в 1-ой 1-разрядной подвыборке из последней /(-разрядной группы регистра 16 в вычитающий счетчик 19 и, кроме того, сформирует сигнал 18 на установку в ноль триггеров последней /(-разрядной группы. Кроме этого, сигнал 7 поступит на единичный вход триггера 23 для осуществ.ления сдвига информации в регистре 16 в соответствии с изложенным ранее принципом. Если информация о количестве импульсов в 1-ой подвыборке (mi), записанная в вычитающий счетчик 19 в момент окончания 1-ой п-разрядной выборки, отлична от О, то напряжение с выхода схемы совпадения 20 снимается, при этом блок запрета 3 открывается и тогда при поступлении на суммирующий вход реверсивного счетчика 4 первой подвыборки уже 2-ой п-разрядной выборки на его вычитающий вход поступают тактовые импульсы, которые, кроме того. поступают и на вход вычитающего счетчика 19, уменьшая показания последнего. После поступления через блок запрета 3 mj тактовых импульсов, вычитающий счетчик 19, в котором было записано число mi, установится в нулевое состояние. При этом на всех нулевых выходах Л -триггеров счетчика 19 появляется напряжение, и следовательно на выходе блока совпадения 20 формируется сигнал, который подается на запрещающий вход блока запрета 3 и запрещает, тем самым, дальнейщее прохождение тактовых импульсов на его выход. Поскольку 1, то поступление тактовых импульсов на выход блока запрета 3 прекратится еще до окончания 1-ой подвыборки 2-ой п-разрядной выборки. После окончания 1-ой Е-разрядной подвыборки 2-ой выборки пересчетный блок 6 формирует сигнал 7. Этот сигнал поступает на вход узла управления 14 для осуществления перезаписи информации счетчика 13 о количестве импульсов в 1-ой Е-разрядной подвыборке 2-ой выборки в первую /(-разрядную группу регистра, через открытый блок запрета 12 на узел управления 17 для осуществления перезаписи информации о количестве импульсов во 2-ой подвыборке 1-ой выборки, содержащейся в последней Д-разрядной группе, в вычитающий счетчик 19, на единичный вход триггера 23 для осуществления сдвига информации в регистре 16 на АГ-разрядов, в соответствии с изложенным ранее принципом, и, наконец, через открытый блок запрета 8 на управляющий вход блока ключей 5 для осуществления схемы информации с реверсивного счетчика 4 на выход устройства. Дальнейшая работа устройства происходит аналогично. Таким образом, снятое с реверсивного счетчика 4 число после поступления на вход устройства 1-ой подвыборки п-разрядной выборки имеет следующее значение (mi +m2 +... + mi +...m)i +mi2 -mi j mi2-f (mz+тз+... + mi + ...m)(, где - количество импульсов i-ой подвыборки j-ой выборки. Перепишем это выражение для общего случая, обозначив его через Л1 М (mi +012 + ... + m )J+i + ( + т(г, + + ... + m-n.)i, где ,2,...; i l,2,... - для каждого j от 1 до - ; М - содержимое реверсивного счетчика 4, получаемое через каждые 1 тактов работы устройства. Если учесть, что mg - это количество импульсов, зафиксированных устройством за произвольных тактов работы, то суммарное число записанного выражения М соответствует количеству импульсов, зафиксированных на п тактов работы, а так как величина М получается через каждые-и тактов работы устройства, то через каждые .тактов имеются сведения о среднем значении числа импульсов анализируемой последовательности (гчер ). Поскольку величина п является постоянной и известной, то величина М является пропорциональной величине шср. Таким образом число импульсов М, измеряемое устройством в скользящем режиме, соответствует или пропорционально среднему числу импульсов в анализируемой последовательности, т.е. является его оценкой. Прогнозирование оценок среднего числа импульсов в п-разрядных выборках осуществляется устройством с помощью триггера 24, блока запрета, пересчетного блока 26, реверсивного счетчика 27, блока ключей 28 и рещающего блока 29. После окончания последней подвыборки 1-ой п-разрядной выборки, т.е. когда в реверсивном счетчике 4 уже содержится оценка среднего числа импульсов в первой п-разрядной выборке, сигнал 7 с выхода пересчетного блока 6 проходит через открытый блок запрета 8 на вход блока ключей 5 для съема содержимого реверсивного счетчика 4, а также на единичный вход триггера 24 и на вход пересчетного блока 26. Коэффициент пересчета р блока 26 определяется временем t, необходимым для получения результата прогнозирования. Таким образом, 1 р1 и время t определяется количеством поступивщих на вход устройства 1-разрядных подвыборок, причем l p -gПоскольку сигнал с запрещающего входа блока запрета 25, соединенного с нулевым выходом триггера 24, снимается, то в дальнейшем импульсы анализируемой импульсной последовательности с входа 1 поступают не только на суммирующий вход реверсивного счетчика 4, но и на суммирующий вход реверсивного счетчика . При этом на вычитающие входы реверсивных счетчиков 4 и 27 поступают тактовые импульсы с вы.хода блока запрета 3. Таким образом, за 8 тактов работы устройства на суммирующий вход реверсивного счетчика 27 поступит т, (jtij импульсов, а на вычитающий вход - rTi(t-),j импульсов, т.е. реверсивный счетчик 27 определит на какую величину Sfi произойдет увеличение или уменьшение очередной оценки среднего числа импульсов, зафиксированной в реверсивном счетчике 4, за 6 тактов работы. После того как на вход устройства поступит р В-разрядных подвыборок, на выходе пересчетного блока 26 сформируется сигнал, который поступит на управляющий вход блока ключей 28 для перезаписи содержимого реверсивного счетчика 27 в решающий блок 29. Число, подсчитанное реверсивным счетчиком 27 за тактов работы, равно S Анализируя знак и величину S рещающий блок 29 осуществляет прогнозирование оценки среднего числа импульсов в анализируемой импульсной последовательности.