Статистический анализатор распределения частот Советский патент 1980 года по МПК G06F17/18 G06G7/52 

(54) СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено для изучения законов распределения дискретной случайной величи различных физических объектов, на выходе которых имеет место дискретн случайный процесс в виде дискретной случайной последовательности импуль сов напряжения (тока). Известен анализатор случайных временных интервалов, содержащий триггер, два одновибратора, два сче чика, два ждущих блокинг-генератора элемент И и элемент задержки 1. Недостатками устройства являются ограниченные функциональные- возможности по непосредственному определению распределения частот сигнала. Наиболее близким к изобретению является анализатор, содержащий ..пер вый и второй триггеры, нулевые и единичные выходы которых соединены соответственно с нулевыми и единичн ми входами третьего и четвертого тр i-epoB, первый, второй и третий двоичные счетчики, информационные вход которых соответственно соединены с первым входом анализатора, через первый ключ с выходом первого порогового элемента и через второй ключ с выходом второго порогового 3.rieмента, управляющие входы двоичных счетчиков соединены со вторым входом анализатора, триггеры, элементы задержки,конденсаторы. В известном устройстве информация в виде кодированного случайного двоичного числа, отображается на многоканальных индикаторах 2 . Это устройство не позволяет автоматически и с высоким быстродействием проводить анализ и фиксировать по частоте импульсы дискретного случайного процесса, что бывает необходимо при вычислении для случайной величины вероятности ее попадания на участок, симметричный относительно центра рассеивания. Если в качестве случайной величины задана частота, то при испытаниях генератора решается задача, с какой вероятностью сохраняется частота генератора на ограниченном участке, центр которого совпадает с номинальным значением частоты при изменении внешних условий (температуры, влажности, давления, вибрации и т.п.).

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем определения вероятностей попадания частот сигнала в заданный диапазон.

Поставленная цель достигается тем что в анализатор, содержащий два тригера, счетный вход первого триггера является информационным входом анализатора, нулевой и единичный выходы первого и второго триггеров подключены соответственно ко входам третьего и четвертого триггеров, первый счетчик, информационный вход которого соединен со входом анализатора, второй и третий счетчики, информционные входы которых соединены с выходами соответствующих ключей, информационные входы которых подключены к выходам соответствующих пороговых элементов, у,ртановочные входы счетчиков, первого и второго триггеров подключены ко второму входу анализатора, разделительные конденсаторы, элементы задержки, введены два преобразователя интервала времени в напряжение и четыре триггера. Единичные входы пятого и шестого триггеров соединены с выходом первого преобразователя интервала времени в напряжение, единичные входы седьмого и восьмого триггеров подключены к выходу второго преобразователя интервала времени в напряжение. Нулевые входы пятого и шестого триггеров через разделительный конденсатор соединены с нулевым выходом третьего триггера, нулевые входы седьмого и восьмого триггеров подключены через разделительный конденсатор к нулевому выходу четвертоготриггера. Дополнительные входы пятого и седьмого, шестого и восьмого триггеров соединены с соответствующими источниками постоянных сигналов, единичные выходы пятого, третьего и шестого триггеров и седьмого, четвертого и восьмого триггеров соединены соответственно с первым, вторьтм и третьи входами соответствующего порогового элемента. Управляющие входы первого и второго ключей через соответствующий эл емент. задержки подключены соответственно к единичным выходам третьего и четвертого триггеров, входы преобразователей интервала времени в напряжение через соответствующие элементы задержки подключены.соответственно к нулевым выходам первого и второго триггеров, единичный выход первого триггера подключен к счетному входу второго триггера.

На фиг.1 представл.ена схема частотного анализатора; на фиг.2 и 3 графики интервалов случайной последовательности импульсов.

Диализатор содержит преобразователи 1 и 2 временного интервала в напряжение (амплитуду импульса).

преобразую1цие временные интервалы между двумя соседними импульсами случайной последовательности в пилообразные импульсы, максимальное значение амплитуды которых пропорционально временному интервалу. Преобразователь 1 преобразует четны а преобразователь. 2 - нечетные временные интервалы случайной последовательности импульсов.

Триггеры 3,4 распределяют четные интервалы случайной последовательности импульсов (фиг.2) поступающе на вход 5 анализатора, выдают их на нулевые и единичные входы триггеров 6,7 и через элементы 8 и 9 задержки на входы преобразователей 1,2.

Триггеры 6,7 запоминают управляю сигналы, поступающие с триггеров 3, 4 и на выходах формируют команды управления.

Разделительные конденсаторы 10, 11 преобразуют единичные сигналы на нулевых выходах триггеров 6,7 в кратковременные импульсы, которые устанавливают триггеры 12,13,14 и 15 в нулевые состояния.

Триггеры 12,13,14 и 15 запоминаю величину амплитуды -пилообразного напряжения (фиг.2) на выходах 16, 17 преобразователей 1, 2, При этом триггеры 12,14 за счет внутреннего изменения параметров настраиваротся на срабатывание от максимальной частоты с , а триггеры 13,15 - от г инимальной частоты р,.

Пороговые элементы 18,19, каждый из которых срабатывает (формирует единичный сигнал на выходе) при наличии только двух единичных сигналов на любом из трех входов,формируют управляющие сигналы.

Ключи 20, 21 по единичным сигналам, поступающим через элементы задержки 22, 23 на их управляющие входы, управляют выходами пороговых элементов 18, 19.

Двоичные счетчики 24 и 25 осущесвляют счет соответственно четных и нечетных импульсов случайной последовательности, поступающих в заданую (заштрихованную) зону случайной величины Х-(Гц),(фиг.З) .

Двоичный счетчик 26 фиксирует общее число импульсов,поступающее на вход 5 анализатора. Суммарное число импульсов двоичных счетчиков 24, 25 поделенное на число .импульсов, зафиксированных двоичным счетчиком 26, дает величину интеграла лР, по величине которого судят об эффективности объекта испытания.

Вход 27 анализатора служит для пдачи управляющих команд.

Нулевые и единичные выходы триггеров 3,4 соединены соответственно с нулевыми и единичными входами . триггеров 6,7. Двоичные счетчики 26,24 и 25 информационными входами соответственно соединены с входом 5 анализатора, через ключ 20 - с выходом порогового элемента 18 и через ключ 21 - с выходом пороговог элемента 19. Управляющие входы двоичных счетчиков 24, 25 и 26 соединены со входом 27 анализатора, ед ничный выход триггера 3 соединен со счетным входом триггера 4,нулевые в ходы триггеров 3,4 соответственно ч рез элемент 8 задержки и преобразов ,тель 1 и элемент 9 задержки и преоб разователь 2 соединены с единичными входами триггеров 12, 13 и 14, левые входы которых через конденсат ры 10,11 соединены с нулевыми выход ми триггеров 6 и 7.Первые,вторые и третьи входы пороговых элементов 18 19 соединены соответственно с единич ными выходами триггеров 12,6,13 и ед ничными выходами триггеров 14,7,15. Вторые входы пороговых элементов 18 -19 соответственно через элементы за держки 22,23 соединены с .управляющи ми входами ключей 20,21. Анализатор работает следующим об разом. На триггерах 12, 13, 14, 15 уста навливаются пределы , р случайно величины X , т.е. величина амплитуд импульсов, подаваемых на единичные входы триггеров, при кюторых происходит их срабатывание. По команде исходное подаваемой на вход 27 анализатора,двоичные счетчики 24, 25 и 26 устанавливаются в исходное положение, триггеры 3,4 - в единичные состояния. На вход 5 анализатора подаются импульсы случайной последовательнос ти (фиг.2) с выхода испытуемого генератора импульсов. Первый импульс, поступающий на вход 5 анализатора, переводит триггер 3 в нулевое положение. Единичный сигнал с нулевого выхода триггера 3 через элемент 8 задержки запускает в работу преобразователь 1, который на выходе 16 начинает формировать первый нарастающий .импульс, соответствующий нечетному интервалу дЬ. Нарастающий импульс поступает на единичные входы триггеров 12, 13. Второй импульс на входе 5 анализатора переводит триггер 3 в единич ное состояние, преобразователь 1 прекращает работу, первый импульс (фиг.2) резко обрывается. Первый нарастающрй импульс на единичных входах трг-ггеров 12, 13 может привести посл.дние к следующим ситуациям. (н;-.)-триггеры 12 и i3 осгаются Е нулевом состоянии. при .(дГ/)Р) триггер 12 переходит в единичное состояние. ()p0) триггеры 12 и 13 переходят в единичное состояние. По второму импульсу (фиг.2, 5) триггер 6 переходит в единичное состояние, производит опрос порогового элемента 18 и через элемент 22 задержки открывает ключ 20. При ситуации (2) на входах порогового элемента 18 наблюдается два единичных импульса и на его выходе формируется единичный сигнал, который через ключ 20 поступает на вход двоичного счетчика 24 и фиксируется им. При ситуациях (1) и (3.) пороговый элемент 18 не срабатывает, так как в этом случае на его входах имеется один или три единичных импульса. Одновременно по второму импульсу триггер 4 переходит в нулевое состояние. Вследствие этого триггеры 14, 1-5 также переходят в нулевое состояние и вступает в работу преобразователь 2, формирующий первый импульс (фиг,2, 17), соответствующий четному интервалу. Если пороговый элемент 19 к началу третьего импульса оказывается в ситуации (2), то двоичный счетчик 25 фиксирует импульс. С приходом третьего и последующих импульсов (фиг. 2,5)циклы работы по нечетным и четным интервалам лtj повторяются. При отсчете заданного числа импульсов двоичный счетчик 26 формирует импульс переполнения (стоп), который прекращает подачу импульсов на вход 5 анализатора. Предлагаемое устройство благодаря наличию новых элементов и новых связей позволяет существенно расши,рить функциональные возможности и вычислять эффективность в виде вероятности, с какой сохраняется частота импульсов испытуемого генератора на ограниченном участке, центр которого совпадает с номинальным значением частоты при изменении внешних условий (температуры, влажности, давления, вибрации и т.п.). В-процессе решения такой задачи можно определять величину эффективности (лР) выбранной схемы стабилизации частоты или ее отдельных параметров, а многократное решение такой задачи при испытаниях позволяет с высокой точностью и быстродействием производить сравнительный анализ выбранных схем стабилизагши и их параметров. Автоматизация процесса исследования дискретной случайной величины псзволяет не толькс исключить субьективные ошибки вычислителя, но также на несколько порядков сократить время испытания генераторов частоты и иных объектов с частотными характеристиками и.принимать объективные решения по результатам испытаний объектов.

Формула изобретения

4

Статистический анализатор распределения частот, содержащий два триггера, счетный вход первого триггера является информационным входом анализатора, нулевой и единичный выходы первого и второго триггеров подключены соответственно ко входам третьего и четвертого триггеров, первый счетчик, информационный вход которог соединен со входом анализатора, второй и третий счетчики, информационны входы которых соединены с выходами соответствующих ключей, информационные входы которых подключены к выходам соответствующих пороговых элементов, установочные входы счетчиков первого и второго триггеров подключены ко второму входу анализатора, разделительные конденсаторы, элементы задержки, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем определения вероятностей попадания частот сигнала в заданный диапазон, в анализатор введены два преобразователя . интервала времени в напряжение и четыре триггера, единичные входы пятого и шестого триггеров соединены

с выходом первого преобразователя интервала времени в напряжение, единичные входы седьмого и восьмого триггеров подключены к выходу второго преобразователя интервала времени в напряжение, нулевые входы пятого и шестого триггеров через разделительный конденсатор соединены с нулевым выходом третьего триггера, нулевые входы седьмого и восьмого триггеров подключены через разделительный конденсатор к нулевому выходу четвертого триггера, дополнительные входы пятого и седьмого, шестого и восьмого триггеров соединены с соответствуюац1ми источниками постоянных сигналов, Iединичные выходы пятого, третьего и шестого .триггеров и седьмого, четвертого и восьмого триггеров соединены соответственно с первым, вторы и третьим входами соответствующего порогового элемента, управляющие входы первого и второго ключей через соответствующий элемент задержки подключены соответственно к единичным выходам третьего и четвертого триггеров входы преобразователей интервала времени в напряжение через соответствующие элементы задержки подключены соответственно к нулевым выходам первого и второго триггеров, единичный выход первого триггера подключен к счетному входу второго триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2,Авторское свидетельство СССР 450176, кл.С 06 F 11/00, 1973.

Я(

Х- 29