Устройство для определения экстремумов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 91 И А 6 Р 15/ ЕТЕНИ Ав икова СР 19 НИЯ к вычисли ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫГИЯМПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗО НОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЭКСТРЕМУМОВ(57) Изобретение относится 2тельной технике и может быть использовано в гидро- и радиолокации, акус тике и медицине, для обработки речевых сигналов и в адаптивных системах Цель изобретения - повышение точности. Устройство содержит два регистра 1 и 11, блок 2 сравнения, триггер 3, три элемента НЕ .4, 5 и 8, элемент ИЛИ 6, аналого-цифровой преобразователь 7, генератор 9 тактовых импульсов. блок 10 синхронизации, элемент ,И-НЕ 12, два мультиплексора 13 и 14.Изобретение относится к специальным средствам цифровой вычислительнойтехники, предназначенным для анализа сигналов, и может быть использовано в гидро- и радиолокации, акустикеи медицине, для обработки речевых сигналов и в адаптивных системах.Цель изобретения - по:вышене точности.10На чертеже изображена структурнаясхема предлагаемого устройства,Устройство для определения экстремумов содержит первый регистр 1, блок2 сравнения, триггер 3 первый 4 ивторой 5 элементы НЕ, элемент ИЛИ 6,15аналого-цифровой преобразователь 7,третий элемент НЕ 8, генератор 9 тактовых импульсов, блок 10 синхронизации, второй регистр 11, элемент И-НЕ12, первый 13 и второй 14 мультиплек-,соры вход 15 выбора режима.Устройство для определения экстремумов может работать в двух режимах.Рассмотрим каждый режим в отдельности. Первый режим. В исходном состоянии на вход 15 выбора режима подается сигнал с уровнем напряжения логической ".1". В начальный момент времени состояния первого 1 и второгс 11 регистров могут быть любыми и для простоты понимания допустим, что они находятся в нулевом состоянии. Тогда с появлением на выходе блока 10 син хронизации сигнала стробирования на выходе "Равно" блока 2 сравнения появляется сигнал строгого равенства чисел, находящихся в первом 1 и втором 11 регистрах. Этот сигнал воз О действуя по переднему фронту на вход синхронизации триггера. 3, переключает его в противоположное состояние, так как инверсный его выход соединен с, информационным входом, образуя Функ циональное включение П-триггера в режим Т-триггера (деление ча два). Допустим, что начальное состояние триггера 3 нулевое. Тогда после воздействия первого сигнала стробирования 5 п триггер 3 устанавливается в единичное состояние, На выходе элемечта И-НЕ 12 Формируется сигнал с уровнем напряжения логического "0", который, воздействуя на первый вход регистра 11, производит Инвертирование выходного состояния второго регистра 11. Таким ,образом, на втором информационном "входе блока 2 сравнения присутствует число, определяемое единицами во всех разрядах второго регистра 11.. Следующая фаза работы устройства начинается с формирования на выходе блока 10 синхронизации сигнала записи числового эквивалента входного сигнапа аналого-цифрового преобразователя 7 в первый регистр 1. Наличие двух Фаз работы устройства обеспечивает повышение устойчивости работы и устраняет неоднозначность состояния элементов, так как исключается возможность появления "гонок". Допустим, что число, записываемое в первый регистр 1, меньше 2" (п - количество разрядов). Тогда при появлении сигнала стробирования, на выходе "Меньше" блока 2 Формируется сигнал, который, воздействуя на установочный вход триггера 3, подтверждает его единичное состояние. При этом на выходе первого 13 мультиплексора присутствует адрес, по которому прохождение сигнала с выхода "Меньше" через второй 14 мультиплексор запрещено, а следовательно, перезаписи выходного состояния первого регистра 1 во второй регистр 11 не происходит. При достижении числового эквивалента входного сигнала максимального (2 ) значения (увеличение .амплитудного значения) на первом и втором входах блока 2 присутствуют одинаковые (равные) числа и при появлении сигнала стробирования формируется сигнал, который переключает триггер 3 в нулевое состояние. На выходе элемента И-НЕ 12 формируется сигнал с уровнем напряжения логической "1", ведет к установлению на выходе второго регистра 11 прямого числа, В дальнейшем (уменьшение амплилитудного значения входного сигнала) на информационном выходе устройства присутствует минимальное число. а на выходе триггера.З присутствует сигнал, указывающий направление изменения амплитудного зчачения входного сигнала. При этом переключение триггера 3 из одного состояния в другое указывает на момент достижения максимального или минимального значения входного сигнала. При наличии в Форме входного сигнала плоских участков с минимальным или максимальным (трапецеидальная Форма) амплитудными значениями на выходе "Равно" блока 2 появляется серия импульсов, количество которых пропорционально временному интервалу этих участков. Этот реясимэффективен для фильтрации и обработки различного типа импульсных последовательностей. При анализе входного сигнала форма, период и амплитуда кото 5 рого являются функциями времени, используется второй режим.Второй режим. Рассмотрим работу устройства, предположив, что в исходный момент времени на вход 15 вь 1 бора режима поступает сигнал с уровнем напряжения логического "0", первый 1 и второй 11 регистры и триггер 3 нахо" дятся в нулевом состоянии, Сигнал с напряжением логического "0", поступая на второй вход элемента И-НЕ 12, обеспечивает формирование уровня напряжения логической "1" на выходе элемента И-НЕ 12 и тем самым устанав" ливает второй регистр 11 в режим 20 передачи информации в прямом коде. Наряду с этим, сигнал с уровнем логического 0 устанавливает по адресным входам первый мультиплексор 13 в режим передачи неинвертированного 25 парафазного сигнала с триггера 3 на адресные входы второго мультиплексора 14, который обеспечивает передачу сигналов с выходов блока 2 сравнения на выход второго мультиплексора 14 для выполнения операции записи нового числа во второй регистр 1.Предположим, что на выходе анало-, го-цифрового преобразователя 7 присутствует число, отличное от нуля.и с появлением на выходе блока 10 синхронизации сигнала записи производится запись выходного числа аналого-цифрового преобразователяв первый регистр 1. На втором входе блока 2 сравнения присутствует число, которое больше числа на первом входе этого блока 2, поступающего с выхода второго регистра 11. С появлением сигнала стробирования на выходе Больше" блока 2 появляется импульс и воз действуя на вход сброса триггера 3, устанавливает (в данном случае подтверждает) его нулевое состояние. Выходной парафазный сигнал триггера. 3, пройдя через первый мультиплексор 13, формирует на входе второго мультиплексора 14 адрес, который разрешает прохождение импульса с выхода "Больше" блока 2. Выходной сигнал положительной полярности с выхода втоРого 55 мультиплексора 14 поступает на вход второго элемента НЕ 5 и по переднему фронту И) выходного сигнала элеи Амента НЕ 5 производится запись во вто рой регистр 11 числа, которое присутствует на выходе первого регистра 1.Для устранения неоднозначности (цифрового шума) во второй фазе работы устройства используется режим формирования сигнала подтверждения записи числа во второй регистр 11, который, пройдя через первый элемент НЕ 4 и элемент ИЛИ 6, устанавливает блок 2 в исходное состояние, а следовательно, на входе блока 2 сигнал стробирования отсутствует, После записи нового числа в первый регистр 1 на входах блока 2 сравнения появляется новая комбинация чисел, а сигнал стробирования отсутствует. С приходом очередного импульса с генератора 9 тактовых импульсов блок 10 синхронизации переходит в режим формирования сигнала стробирования. Далее указанный процесс повторяется при условии, что число, записанное в первый регистр 1 больше, чем число, находящееся во втором регистре 11. Если в какой-то момент времени оказывается, что в первом регистре 1 находится число меньшее, чем во втором регистре 11, то при появлении на входе блока 2 сравнения сигнала стробирования на его выходе "Меньше формируется сигнал, указывающий на порядок изменения чис.-,. лового эквивалента входного сигнала. Этот сигнал, поступая на установочЪ ный вход триггера 3, устанавливает его в единичное состояние, а парафаз. ный сигнал с выхода триггера 3, пройдя через первый мультиплексор 13, устанавливает адрес на входе второго мультиплексора 14 для прохождения пс второму входу его сигнала, формируемого на выходе "Меньше" бл.ка 2, Выходной сигнал второго мультиплексора 14, пройдя через второй элемент НЕ 5, осуществляет запись нового числа (находящегося в первом регистре 1) во второй регистр 11. При этом момент переключения триггера 3 в единичное состояние определяет временное положение верхнего экстремума входного сигнала. В процессе анализа входного сигнала на выходе "Меньше" блока 2 сравнения появляется импульс, который подтверждает единичное состояние триггера 3 до тех пор, пока в первом регистре 1 не оказывается число меньше, чем число, находящееся во втором регистре 11. В тот момент, когда число в первом регистре 1 оказывается больше числа во втором регистре 11,1585805 Составитель Е. КуртинТехред ЛСердюкова Корректор В. Гирняк Редактор С. Лисина Тираж 567 Заказ 2327 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина,101 на выходе "Больше" блока 2 Формируется импульс, который устанавливаеттриггер 3 в нулевое состояние и темсамым фиксируется .текущий нижнийэкстремум входного сигнала. Если оказывается, что входной сигнал имеетплоскую часть в любой его области ипо времени больше двух периодов импульсной последовательности генератора 9 импульсов, то на выходе "Равно"блока 2 присутствует серия импульсов,количество которых пропорциональноплоскому участку входного сигнала. 15Формула изобретения Устройство для определения экстремумов, содержащее два регистра, триггер и элемент ИЛИ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышенияточности, в него введены генератор тактовых импульсов, блок синхронизации, блок сравнения, элемент И-НЕ, три элемента НЕ, два мультиплексора 25 и аналого-циФровой преобразователь, информационный вход которого является информационным входом устройства, выход аналого-цифрового преобразователя подключен к информационному входу первого регистра, выход которого соединен с первым информационным входом блока сравнения и с информационным входом второго регистра, информационный выход которого, являющийся информационным выходом устройства, соединен с вторым информационным входом блока сравнения, выход "Равно" которого подключен к выходу синхронизации триггера, прямой выход которр го, являющийся"выходом индикации момента появления экстремума, подключен к первому информационному входупервого, мультиплексора и к первомувходу элемента И-НЕ, выход которогосоединен с входом инвертирования вто-.рого регистра, выход подтверждениязаписи которого через первый элементНЕ подключен к первому входу элемента ИЛИ, выход которого соединен свходом сброса блока синхронизации,тактовый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов,первый выход блока синхронизации подключен к тактовому входу регистра,второй выход блока синхронизации соединен с входом стробирования блокасравнения, выход "Меньше" которогосоединен с первым информационным входом второго мультиплексора и с установочным входом триггера, инверсныйвыход которого соединен с информационным входом триггера и с вторым информационным входом первого мультиплексора, первый и второй выходы которого подключены соответственно кпервому и второму адресным входампервого мультиплексора, выход которого через второй элемент НЕ подключен к входу записи второго регистра,третий выход блока синхронизации соединен с вторым входом элемента ИЛИ,вход выбора режима устройства соединен с вторым входом элемента И-НЕ, спервым адресным входом первого мультиплексора и через третий элемент НЕс вторым адресным входом первогомультиплексора, выход "Больше" блокасравнения подключен к входу сбросатриггера и к второму информационномувходу второго мультиплексора.