Устройство для сглаживания периодических случайных сигналов Советский патент 1982 года по МПК G06F17/17 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности для обработки цифровой измерительной информации, и может быть использовано также при исследовании периодических сигналов, принимаемых в смеси с шумом.

Известно устройство, содержащее преобразователь аналог-код, счетчик йериодов, счетчик временных интервалов, счехчик результата анализа, устройство деления, вентильные сборки, реверсивный счетчик, триггеры, схемы совпадения, инвертор, элемент задержки l.

Однако данное устройство может лишь частично решать задачу сглаживания периодических зашумленных сигналов, при этом не обеспечивая возможности регистрации и воспроизведения самой формы исследуемого сигнала.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее блок управления, триггеры, .генератор,элемент И, регистры памяти, счетчик, схему сравнения, сумматор и коммутатор, причем первый вход сумматора соединен с выходом первого регистра, выход генератора соединен с входом элемента И, блока управления

соединен с входами первого и второго триггеров, управляющими входами первого регистра, коммутатора и счетчика, выход которого подключен к входу схемы сравнения, выход схемы сравнения подключен к входу первого триггера и управ.пяющему выходу устройства, выход второго регистра является входом коммутатора (12.

10

Недостатком,этого устройства является низкая точность воспроизведения периодических случайных сигналов.

Цель изобретения - повышение точности.

15

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок управления, первый выход которого соединен с первыми входами триггера и первого счетчика, коммутатор, пер-

20 вый вход которого подключен к выходу первого регистра, второй регистр, выход которого соединен с первым входом сумматора, введены усилитель, аналого-цифровой преобразователь,

25 блок памяти, блок деления, преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный, блок индикации, второй и третий счетчики, генератор nepecTpaviваемой частоты и формирователь импуль30сов, причем выход усилителя через

налого-цифровой преобразователь подлючен к первому ВХОДУ второго региста, выход коммутатора соединен со

торым входом сумматора, выход котоого подключен к первому входу блока амяти,.второй вход которого через т ре- 5 ий счетчик соединен со вторым выходом

лока управления, выход блока памяти одключен к первому входу первого регистра, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй Ю вход которого подключен к первому выходу первогосчетчика, выход блока еления через преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный соеинен с первым входом блока индика- t5 ции, второй вход которого подключен к выходу второго счетчика, третий и четвертый выхода блока управления соединены соответственно со вторыми входами первого и второго регистров, 20 первый выход генератора перестраиваемой частоты подключен ко вторым входам первого счетчика и триггера, выход которого соединен со вторым вхо-; дом коммутатора, второй вьзход гене- 25 ратора перестраиваемой частоты подключен через формирователь импульсов ко входу второго счетчика, третий вы- код - к первому входу блока управления, второй вход которого соединён , со вторым выходом первого счетчика, а также тем, что блок управления содержит дешифратор, первый и второй, триггеры, элемент ИЛИ, фЬрМирователь импульсов и счетчик, :вход которого является первым входом блока, выход 35 счетчика соединен с первым входом дешифратора, выход первого триггера непосредственно подключен к первому входу элемента ИЛИ, а через формирователь импульсов - к первому входу 40 второго триггера, выход второго триггера соединен со вторыми входами дешифратора и элемента ИЛИ, второй вход второго триггера является вторым вхо-. дом блока, выход элемента ИЛИ явля- 45 ется первым выходом блока, три выхода дешифратора являются соответственно вторым, третьим и четвертым ыходаьш блока.

На фиг. 1 изображен структурная схема устройства для сглаживания периодических случайных сигналовi на фиг.2 - структурная схема блока управления.

Предлагаемое устройство содержит 55 блок 1 управления, триггер 2, первый счетчик 3, коммутатор 4, первый и второй регистры 5 и 6, сумматор 7, усилитель 8, аналсэго-цифровой преобразователь 9, блок 10 памяти, блок 1160 деления, преобразователь 12 двоичного кода в двоично-десятичный ,f блок 13 индикации, второй счетчик 14, генератор перестраиваемой частоты 15, формирователь импульсов 16. 65

Блок управлениясодержит дешифратор 17, первый и второй триггеры 18 и 19, элемент ИЛИ 20, формирователь импульсов 21, счетчик. 22, Устройство включает также третий счетчик 23.

Принцип работы устройства заключается в следующем.

Входной периодический сигнал U(t) принимаемый в смеси с шумом, поступает на усилитель 8, где нормируется до необходимой величины и передается на аналого-цифровой преобразователь 9. Здесь производится преобразование непрерывного сигнала в цифровой код. Дискретизация уже преобразованного сигнала осуществляется на втором регистре 6 памяти, где запоминаются мгновенные значения сигнала с частотой fp (развертки), Эта частота « вырабатывается генератором перестраиваемой частоты 15 и, сформированная в блоке 1 управления, подается на второй регистр б памяти. В начальный момент регистрации устройство работает в режиме Без накопления. Вследствие этого триггер 18 переключается в единичное состояние. Второй формирователь импульсов 21 вырабатывает и перепада импульс и устанавливает триггер 19 в нулевое состояние. Нулевой потенциал дает разрешение дешифратору 17 на прохождение импульсо записи на первый и второй регистры 5 и б памяти и через третий счетчик 23 - на блок 10 памяти, а также держит один из входов элемента ИЛИ 20 закрытым. Третий счетчик 23 задает режим работы блока 10 памяти Записьсчитывание. Поступающий по другому входу потенциал единицы с выхода триггера 18 передается элементом ИЛИ 20 на первый счетчик 3 и триггер 2. Этот потенциал рапрещает считать первому счетчику 3 и, переключая тригге 2, держит закрытым коммутатор 4. В этом случае на выходе коммутатора 4 присутствует код нуля. Полученный код обеспечивает прохождение дискретных отсчетов через сумматор 7 непосредственно на блок 10 памяти. Здесь происходит запись всех отсчетов и их поочередное .считывание соответственн по всем позициям. Считываемая информация о сигнале переписывается в первый регистр 5 памяти v подается на блок 11 делени.я. Поскольку режим регистрации является начальным, то с выхода первого счетчика 3 снимается код единицы, т.е. деления не происходит. Поэтому, информация сразу поступает на преобразователь 12 кодов, где двоичный код преобразуется в двоично-десятичный и в таком виде подается на вертикальные шины блока 13 индикации. Горизонтальные шины ег подключены-к второму счетчику 14, в результате чего на экране блока 13 индикации формируется изображение формы сигнала. Второй счетчик 14 работает с постоянной частотой fи (вос произведения), поступающей с генератора перестраиваемой частоты 15 чере формирователь импульсов 16.. В начальном режиме .частота развер тки fp , поступающаяс выхода генератора перестраиваемой частоты 15, расп Е5ёделяется спомощью счетчика 22 и дешифратора 17 на четыре такта, I первый из которых осуществляет считы вание информации из ячеек блока 10 памяти, второй - перезапись информации в первый регистр 5 памяти для вы вода на блок 13 индикации, третий запись входной информации, поступающей с аналого-цифрового преобразователя 9, во второй регистр памяти 6 и четвертый - запись этой информации в блок 10 памяти. Таким образом, в начальном режиме работы устройства п зеобразованный сигнал записывается в виде дискретных значений и следом считЛвается, при этом на экране блока. 13 индикации наблюдается осциллограмма бегущего сигнала. . Для получения неподвижного, устой чивого изображения на экране оператор с помощью кнопки управления изме няет частоту развертки на выходе генератора перестраиваемой частоты 15, что соответствует равенству или крат ности частоты развертки частоте сигнала, после этого с помощью выносного задатчики кода устанавливает число периодов накопления на входах пред верительной установки первого счетчи ка 3 и включает режим С накоплением . В результате триггер 18 переключается в нулевое состояние и закрывает первый вход элемента ИЛИ 20. Вследствие этого на выходе элемента ИЛИ 20 образуется нулевой потенциал, который снимает запрет с первого счетчика 3 и триггера 2. Импульсы конца каждого периода накопления, поступающие с первого выхода генёратора перестраиваемой частоты 15, проходят на счетный вход первого счетчика 3 и устанавливают триггер 2 по выходу в единичное состояние. Коммута, тор 4 открывается и считываемое цифровые отсчеты сигнала, запомненные при начальном режиме регистрации, с выхода первого регистра 5 памяти проходят на сумматор 7. Здесь они складываются с вновь поступающими отсчетами, разнесенными относительно предыдущих ровно на один или несколько периодов входного сигнала. Суммарные значения записываются в блок 10 памяти на позиции считываемой информации и хранятся до конца периода накопления. Далее процедура суммирования цифровых отсчетов повторяется и |код в первом счетчике 3 растет. После того, как код в первом счетчике 3 достигнет числа периодов накопления, . заранее записанного по установочным входам этого счетчика, .с выхода переполнения его вырабатывается импульс, который поступает в блок 1 управления на триггер 19. Этот импульс переключает триггер 19 в единичное состояние . При этом единичный потенциал передается на выход элемента ИЛИ 20 и блокирует первый счётчик 3 и триггер 2, а также запрещает прохождение импульсов записи на дешифраторе 17, поступающих на вход третьего счетчика 23 и второй регистр б памяти. Нулевой потенциал с выхода триггера 2 закрывает коммутатор 4. Поступление импульсов конца периода накопления на счетный вход первого счетчика 3 прекратится и устройство автоматически перейдет в режим периодического вывода на экран отфильтрованного сигнала. При необходимости возобновить процесс фильтрации следует переключить блок 1 управления в режим Без накопления. Таким образом, Воз ложностъ установки неподвижного изображения формы сигнала, задание необходимого количества циклов накопления, сложение между собой цифровых отсчетов, раэнесенны х на один или несколько периодов входного сигнала, и приведение суммарного сигнала к диапазону входного позволяет значительно повысить точность воспроизведения периодических сигналов, принимаемых в смеси с помехой. Последняя может быть представлена как Шумом высокого уройня так и шумом низкочастотной составляющей. Кроме того, что особенно важно, цифровая обработка сигнала производится в реальном масштабе времени я достигнута возможность внешне регулировать отношение мощности сигнала к мощности помехи с помощью задания оператором числа циклов накопления. Формула изобретения 1. Устройство для сглаживания периодических случайных сигналов, содержащее блок управления, первый выход которого соединен с первыми входами триггера и первого счетчика, коммутатор, первый вход которого подключен к выходу первого регистра, второй регистр, выход, которого соединен с первым входом сумматора, о т личающееся тем, что, с целью повышения точности, в устройство введены усилитель, аналого-цифровой преобразователь, блок памяти, блок деления, преобразователь двоичного в двоично-десятичный, блок индикации, второй и третий счетчики, генератор перестраиваемой частоты и

формирователь импульсов, причем выход усилителя через аналого-цифровой преобразователь подключен к первому входу второго регистра, выход коммут.атора соединен с вторым входом сумматора , выход которого подключен к первому входу блока памяти, второй вход которого через третий счетчик соединен со вторым выходом блока управления, выход блока памяти подключен к первому входу первого регистра, выход которого соединен с первым входом блока деления, второй вход блока деления подключен к первому выходу первого счетчика, выход блока деления через преобразователь двоичного кода в двоично-десятичный соединен с первым входом блока индикации, второй вход которого подключен к выходу второго счетчика, третий и четвертый выходы блока управления соединены соответственно со вторыми входами первого и второго регистров, первый выход генератора перестраиваемой частоты подключен ко вторым входам первого счетчика и триггера, выход триггера соединен со вторым входом коммутатора, второй выход генератора перестраиваемой частоты подключен через формирователь импульсов ко входу второго счетчика, третий выход генератора перестраиваемой частоты подключен к первому входу блока управления, второй вход которого соединен со вторым выходом первого счетчика.

2. Устройство ПОП.1, отличающее с я тем, что блок управлени содержит дешифратор, первый и второй триггеры, элемент ИЛИ, формирователь импульсов и счетчик, вход которого является первым входом блока, выход счетчика соединен с первым входом дешифратора, выход первого триггера непосредственно подключен к первому входу элемента ИЛИ, а через формирователь импульсов - к первому входу второго триггера, выход второго триггера соединен со вторыми входами дешифратора и элемента ИЛИ, второй .вход второго триггера является вторым входом блока, выход элемента ИЛИ является первым выходом блока, три выхода дешифратора являются соответственно вторым, третьим и четвертым выходами блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ 252732, кл. G 06 F 15/36, 1970. 2.Авторское свидетельство СССР № 744599, кл. G 06 F 15/353, 1980 (прототип). .