Вероятностный преобразователь аналог-код
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Текст
.К. отк ина сЯ Ю Ж госудю ственнцй номитет сссрпо делдм изоБретений и отнрытий АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(71) Ленинградский ордена Ленина институт инженеров железнодорожного транспорта им. акад. В.Н.Образцова (72) Г.В.Добрис, В,В.Яковлев и Хайнц Георг Накке (ВЭ)(56) Авторское свидетельство ССОР Ф 756626, кл. Н 03 К 13/02, 1981.Билинский И.Я., Микелсон А Стохастическая цифровая обраб а непрерывных сигналов. Рига; 3 тне, 1983, с. 12-15, рис. 12 б. (54) ВЕРОЯТНОСТНЬИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АНАЛОГ - КОД(57) Изобретение относится к вычи лительной технике и может быть использовано в измерительных системах и устройствах статистической обработ ки информации. В устройстве с целью повышения точности и быстродействия первый и второй генераторы псевдослучайных чисел формируют последоваой тельность чисел с периодами 8 -2,80122995 тактов и М = 2 фг - 1 тактов соответственно. По сигналу "Пуск" сбрасываются в ноль счетчики и триггер, при этом единичный сигнал с инверсного выхода триггера разрешает прохождение тактовых импульсов через элемент И на входы синхронизации первого и второго генераторов и второй вход элемента И. На первый вход этого элемента поступает сигнал с выхода компаратора. Если случайное напряжение на выходе ЦАП меньше, чем напряжение на входной шине, то на выходе компаратора формируется единичный сигнал и импульс через элемент И проходит на счетный вход сЧетчика, в результате чего содержимое счетчика увеличивается на единицу. В противном случае содержимое счетчика не изменяется, По истечении времени преобразования Ю = 2 тактов н/2"в/гразрядный счетчик времени переполняется и триггер по заднему фронту импульса устанавливается в единичное состояние. РезультаТ преобразования .снимается с выходных шин. 1 ил,12299Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в измерительных системах и устройствах статистической обработки ин- формации. 5Цель изобретения - повьппение быст. родействия и точности преобразования.На чертеже представлена функциональная схема устройства. 10Устройство содержит шину 1 "Начальная установка", шину 2 тактовых ,импульсов, шину 3 "Пуск", первый эле. ,мент И 4, первый 5 и второй 6 генераторы псевдослучайных чисел, первый счетчик 7, цифроаналоговый преобразователь 8, входную шину 9, триггер 10, компаратор 11, второй элемент И 12, второй счетчик 13, выходные шины 14.Устройство работает следующим образом.По сигналу "Начальная установка" первый и второй генераторы 5 и 6 псевдослучайных чисел устанавливаются в исходное состояние. По сигналу "Пуск" сбрасываются в ноль счетчики 7 и 13 и триггер 10, при этом единичный сигнал с инверсного выхода триггера разрешает прохождение тактовых импульсов через элемент И 4 на входы синхронизации первого и второго генераторов псевдослучайных чисел и второй вход элемента И 12, На первый вход этого элемента поступают сигналы 35 с выхода компаратора 11. Если случайное напряжение на выходе ЦАП 8 меньше, чем напряжение на входе 9 преобразователя, то на выходе компаратора формируется единичный сигнал 40 3и тактовый импульс через элемент И 12 проходит на счетный вход счетчика 13, в результате чего содержимое счетчика 13 увеличивается на единицу. В,противном случае содержимое 45 счетчика не изменяется. В каждом такте состояние выходов ГПСЧ 5 и 6 изменяется и на выходе ЦАП формируется новый уровень случайного напряжения, которое сравнивается с помощью ком паратора 11 с преобразуемым аналоговым сигналом.Генератор псевдослучайных чисел 5, подключенный к входам старших разрядов фЛ, формирует последователь ность псевдослучайных чисел с периодом Б 2"г тактов, в которой каждое и/2 - разрядное двоичное число встреХ8 ЕР 1.+1 с вероятностью Р= -2 ипс вероятностью 1-Р. 5 О 2чается один раз. Генератор 6 псевдослучайных чисел, подключенный к входам младших разрядов ЦАП, формирует последовательность псевдослучайных чисел с периодом М = 2"-1, в которой отсутствует единственное число, состоящее иэ и/2 нулей. По истечении времени преобразования И=2 фнг тактов и/2-разрядный счетчик 7 времени переполняется и триггер 10 по заднему фронту импульса на своем счетном входе устанавливается в единичное состояние. При этом выработка тактовых импульсов на выходе элемента И 4 прекращается, устройство останавливает свою работу. Результат преобразования (и/2+1)-разрядный двоичный код считывается из счетчика 13. Дополнительный (п/2+1)-й разряд счетчика 13 необходим для запоминания единицы переноса в случае вероятностного преобразования входных сигналов, близких по уровню к опорному напряжению ЦАП.Для возобновления работы преобразователя на вход 3 устройства подается сигнал "Пуск", который устанавливает в исходное состояние счетчик 13 результата и триггер 1 О и инициализирует поступление тактовых импульсов на входы 5-го и 6-го блоков элемента 12. При этом начальное состояние ГПСЧ 6 будет другим, чем в предыдущем цикле преобразования, так как период М последовательности псевдослучайных чисел на выходе этого генератора на один такт меньше, чем время преобразования И=2 тактов.й/гПустьПой; о опЦ =- - -+ - + д 11ж. ек где Ос ;3 с 2"2 1В периоде последовательности псевдослучайных чисел на выходе блока 5имеется 1 значений меньших, чем1, и одно число, равное . Этому числу, появляющемуся на выходах ГПСЧ 5, соответствует некотороечисло из последовательности на выходе ГПСЧ 6, которое может быть какбольше, так и меньше величины 1, Поэтому количество единиц, накопленныхсчетчиком 13 за период преобразования+122 щг (2) 5 Соответственно этому ошибка пребразования"ап 1 Пвх30 величины Е и в в "- равномерно расвеР Определены в диапазоне (0,2 ), поэтои му математическое ожидание М(Я) равно нулю, При преобразовании постоянных уровней напряжения ошибка с, не пре- З 5 восходит единицы младшего значащего разряда ЦАП 2 "В известных аналогах совместно с п-разрядным цифроаналоговым преобразователем работает и-разрядный гене О ратор случайных или псевдослучайных чисел. При этом результат преобразования оценивается из 1=2" тактов ра-,1 боты, а ошибка преобразования определяется по известной формуле. Это же устройство может работать с сокращенной разрядностью выходгого кода (до и/2 разрядов), При этом время. преобразования уменьшается в 50 2 " раз (И=2 тактов), но погрешность увеличивается пропорционально 12"ф . В приведенном расчете при, п=10 и числе разрядов выходного кода и/2 = 5 погрешность преобразова нияЕ и й 17,3%.В предлагаемом устройстве с целью повышения точности преобразОвания 15Первая часть выражения определяет вероятностную составляющую ошибки преобразования с , вторая часть обусловлена дискретностью ЦАП, При-а 1=0 Евер =О, при =2 -1 би= 2, 2 О Величина ." . также лежит в предеМ 1 вхйо"лах 0 - 2 ", Таким образом, погрешность, обусловленная дискретностью ЦАП, в предлагаемом устройстве ком". 25 пенсируется составляющей Ев , При случайных входных сигналах с разбро 11 аа сом значений Б я--вх макс пх мим 2 щг 950 4.(или быстродействия) осуществляется детерминированное преобразование основной части входного напряжения/2 и вероятностное преобразоО, пег111 па О ад х вание остатка Ц -1 -2" - с -З ТаВХ 2%7 2 ппкое разделение функций преобразователя приводит к тому, что детерминированное преобразование осущест"-6/7 вляется точно (с дискретностью 2 ) за И = 2"1 г тактов. Вероятностное преобразование остатка реализуется за то же время с погрешностью по математическому ожиданию сиеР =и3 , 2 хг 2 ПРИ этом по грешность преобразования зависит только от остаточной части напряжения и не превышает величины 2 ", где ив разрядность ЦАП,ФТаким образом, точность работы предлагаемого вероятностного преобразователя аналог - код существенно выше соответствующих аналогов, в которых погрешность зависит от полного входного напряжения (шМПах= - ), а не от остатка по величиаане меньшего, чем . 2 пЕсли в вероятностном преобразователе с числом разрядов ЦАП п=12 погрешность преобразователя0,024% оценивается по математическому ожиданко выходного кода М(Х, ), то оче. видно, что детерминированная погрешность в каждом цикле преобразования определяется разрядностью выходного кода Х , равной и/2, и не превышает единицы младшего значащего .разряда. Соответствующая погрешность известного устройства при числе разрядов выходного кода и/2=6 с, йр:о,ю12,53, что в 8 раз больше, чем у предлагаемого устройства.Дополнительный фактор повышения точности в предлагаемом преобразователе состоит в том, что в нем снижается практически до нуля погрешность, обусловленная конечной разрядностью 1 УЛ, Из формулы (3) видно, что эта составляющая вычитается из вероятностной составляющей погрешности бввР а так как обе составляющие погрешности не зависят друг от друга, математическое ожидание общей погрешности преобразования Г равноаказ 2459/5 8 Подписное оизводств -полиграф. пред-е, г. Ужгород Проектна Ф 12299Повышение быстродействия в предлаиггаемом устройстве в 2раз по срав нению с известным достигается в случае, когда разрядность выходного кода в известном устройстве равна и.Точность работы. обоих устройств при этом примерно одииакова. Формула изобретения г 0Вероятностный преобразователь аналог - код, содержащий первый генератор псевдослучайных чисел, первый элемент И, первый вход которого является шиной тактовых импульсов, а выход соединен с.первым входом перво 15 го генератора псевдослучайных чисел и счетным входом первого счетчика, вы" ход старшего разряда которого подключен к счетному входу триггера,инверсный выход которого соединен с вторым20 входом первого элемента И, последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь и компаратор, второй вход которого является входной шиной,25 а выход соединен с первым входом вто" 50 6рого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента И, а выход - со счетным входомвторого счетчика, первый вход которого соединен с установочными входамипервого счетчика и триггера и является шиной "Пуск", а выходы второгосчетчика являются выходными шинами,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения быстродействия иточности преобразования, в него введен второй генератор псевдослучайныхчисел, первый вход которого соединенс выходом первого элемента И, а второй вход объединен с вторым входомпервого генератора псевдослучайныхчисел и является шиной "Начальнаяустановка", при этом входы старшихразрядов цифроаналогового преобразователя подключены к выходам первого генератора псевдослучайных чисел,а входы младших разрядов цифроаналогового преобразователя подключенык выходам второго генератора псевдослучайных чисел.
СмотретьЗаявка
3766005, 28.06.1984
ЛЕНИНГРАДСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА ИМ. АКАД. В. Н. ОБРАЗЦОВА
ДОБРИС ГЕННАДИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ, ЯКОВЛЕВ ВАЛЕНТИН ВАСИЛЬЕВИЧ, НАККЕ ХАЙНЦ ГЕОРГ
МПК / Метки
МПК: H03M 1/04
Метки: «аналог-код», вероятностный
Опубликовано: 07.05.1986
Код ссылки
<a href="https://patents.su/4-1229950-veroyatnostnyjj-preobrazovatel-analog-kod.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Вероятностный преобразователь аналог-код</a>
Предыдущий патент: Коммутатор
Следующий патент: Устройство для контроля датчика углового положения
Случайный патент: Седло велосипеда