Устройство для уровневого анализа электрических сигналов

сОюз сОветскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) И 1) 1)5 аобо/ ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ У 41Г,Михно Л ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТпО изОБРетениям и ОтнРытиямПРИ ГКНТ СССР(57) Устройство длза электрических ск области автомати идетельство СССР6 О 7/52, 1986.тельство СССР б 6 7/52,.1987.ДЛЯ УРОВНЕВОГО АНАЛИИГНАЛОВя уровневого аналиигналов относится ки и вычислитель 2ной технике и может быть использовано при создании устройств обработки изображений и распознавания образов. Устройство содержит источник 2 порогового напряжения, генератор 3 синхроимпульсов, сумматоры 4 и 13,суммирующий счетчик 5, ключ 6, Н суммирую щих компараторов 7, блок 8 памяти результата вычислений, пороговый блок 11, элемент 12 задержки, формирователь 9 импульсов, сдвиговый регистр 14. Устройство кроме ранговой обработки осуществляет вычисление гистограммы последовательности входных сигналов. 3 ил.1 О 20 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при создании устройств обработки изображений и распознавания образов.Цель изобретения - расширение области применения за счет возможности вычисления гистограммы.Устройство осуществляет упорядочение после овательности входных сигналов (Х, (а - число входних сигналов, ь щ, Б) по их величине и выделяет значение сигнала, соответствующего ранговой статистике 5 . Одновременно за время цикле работы устройства вычисляется гистограмма последовательности 1 Х;1 .Множество сигналов Х; представляет собой выборку сигналов, неупорядоченных по амплитуде. Амплитуда сигналов выборки лежит в диапазоне от Х ; до Х с, и может иметь как непрерывнук (аналоговую), так и дискретную (многоуровневую) формы представления, Если упорядочить сигналы Х, Х, Х,.ее,Х 1 в порядке возрастания их амплитуд, то получим набор порядковых статистик (вариационный ряд)Х (1 ф Хр Х(1 р рХ 1 рудовлетворяющий условще Х(1 сХ( с Х(ь 1Х(щ 1Сигнал Х является -й порядковой1статистикой, а его номер - -рангом. Ранг выделяемой порядковой статистики задается величиной 9 , прилагаемой к пороговому входу порогового элемента. Величина О выбирается так: если в выборке Б сигналов требуется вьщелить ь-ю порядковую статис тику, то 9 .Б+1-д.Например, прихс 1, когда требуется выделить 1-ю порядковую статистикуХ(,1 ах агап ХХ,Хр,еХ 1 на пороговом входе порогового элемента 8 = Б+1-1 щБ.При 1 Б, когда требуется выделить Б-ю порядковую статистикухд 1иах(Х ХХ.,Ха;ах Б+1-Б . 1. При нечетном Б(Б вв 2 п+1; ивв О, 1,2,) медиана вариационного ранга имеет ранг п+1, чтобы ее выделить, необходимо задать 9 = и+.Количество М уровней гистограммы (ячеек сдвигового регистра) задается исходя из диапазона изменения величин входных сигналов и уровня источника порогового напряжения и определяет ошибку выделения сигнала,соответствующего заданной ранговой статистике, Чем больше число уровней гистограммы, тем меньше величина ошибки вьщеления сигнала, соответствующего заданной ранговой статистике, для непрерывных (аналоговых) сигналов. При поступлении на вход устройства последовательности дискретизированных по уровню сигналов величи" ны уровней гистограммы должны соответствовать уровням дискретизации входных сигналов. При этом ошибка выделения входного сигнала, соответствующего заданной ранговой статистике, минимальна.На фиг.1 приведена схема устройства; на фиг, 2 - формирователь импульсов; на фиг. 3 - диаграммы работы устройства.Устройство для уровневого анализа электрических сигналов содержит информационные входы устройства 1( - 111 р источник 2 порогового напряжения, генератор 3 синхроимпульсов, сумматор 4, суммирующий счетчик 5, ключ 6, суммирующие пороговые компараторы 7,.7 мр блок 8 памяти результата вычислений, формирователь 9 импульсов, сумматор 10, пороговый блок 11, элемент 12 задержки, сумматор 13, сдвиговый регистр 14. Формирователь импульсов может быть выполнен по схеме, представленной нафиг,2, и включает в себя триггер 15, элементы И 16 и 17. Работу устройства рассмотрим на примере, когда объем входной выборки д10, распределение сигналов 1 Х 1 с10) имеет вид, показанный на фиг.За. Здесь 0 - величина порогового напряжения источника 2. Эпюра распределения напряжений Ь,хх 0 я -- Х;, необходимых для появления единичных сигналов на выходах соответствующих компараторов 7, изображена на фиг.Зб. Предположим, что М = 5 (число ячеек сдвигового регистра 14) и необходимо выделить 3-ю порядковую статистику, то В = 10+1-38.В момент времени(фиг.Зв) на вход счетчика 5 поступает 1-й синхроимпульс. На его информационном выходе появляется единичный сигнал (фиг.Зг). Этот сигнал поступает на управляющие входы компараторов 7; и на положительный вход сумматора 4.Поскольку в момент времени о начинает выполняться неравенство Пр 6 то наГ юф выходе компаратора 7 появляется единичный сигнал П, . Этот сигнал через сумматор 10 поступает на вход элемента 12 задержки и положительный вход сумматора 13. Поскольку в этот момент времени сигнал на инвертирующем входе сумматора 13 равен нулю, то сиг" нал 11 записывается в первую ячейку сдвигового регистра 14 (фиг.Зе).Сигнал П с выхода сумматора 10 20 поступает также на информационный вход порогового блока 11, но так как величина 0 = 8, а Пю = 1 01100)то на выходе порогового блока 11 сигнал отсутствует. Блок 11 срабатыва ет в том случае, когда с выхода сумматора 10 сигнал превысит значение 6 =8.При подаче на вход счетчика 5 в мо. мент времени С, второго синхроимпуль са напряжение Пна выходе счетчика равно сумме двух единичных сигналов. Так как в момент времени Свыполняется неравенство Пг 6 , то на выходе компаратора 7 появляется единичный сигнал Ц . С выхода сумматора 10 на вход элемента 12 задержки и положительный вход сумматора,13 поступает сумма П,о + 11 = 2. Поскольку в этот момент времени сигнал на инвертирующем входе сумматора 13 равен 11 цо, то на выходе сумматора 13 сигнал равен (П 1 ф + Пт) По Пт 1. Этот сигнал записйвается в первую ячейку сдвигового регистра 14, которая в 45 этот момент времени будет свободной, так как сигнал П записанный в нее на предыдущем такте работы генератора 3, к этому времени переместится в следующую ячейку сдвигового регистра 14.При поступлении на вход счетчика 5 третьего синхроимпульса срабатывают компараторы 7 и 7, на выходе сумматора 10 сигнал равен П о + 07 + 55 + 0 + П4, а в сдвиговый регистр записывается разность (П о + П + + 117 + ПЗ) Р (о + от) 116 + Пз .= и т.д. При подаче четвертого синхроимпульса на выходе сумматора 10 сигнал равен 11 ц + П + 11 + У + 11 + 118 + + П + 11,8, т.е. достигнет значения Ц = 8. На выходе порогового блока 11 появляется единичный сигнал, который поступает на вход формирователя 9 импульсов. Так как триггер 15 находится в единичном состоянии, то на выходе элемента 16, а следовательно, и формирователя 9 появляется единичный сигнал (фиг,Зж), который открывает ключ 6, При этом разность (Б-Уг), вычисленная сумматором 4 и равная сигналу Х(который имеет ранг 1 = 8), через ключ 6 записывается в блок 8, При подаче следующего синхроимпульса на вход сброса формирователя 9 триггер 15 переходит в нулевое состояние и ключ 6 размыкается, Содержимое блока 8 остается неизменным до начала следующего цикла работы устройства.В момент времени 1 шестой синхроимпульс обнуляет выход счетчика 5 и с выхода переполнения счетчика 5 (фиг.Зз) поступает на входы сбросов блока 8 и элемента 12 задержки, обнуляя их содержимое. Этот синхроимпульс поступает также на установочный вход формирователя 9, переводя триггер 15 в единичное состояние.При поступлении следующего синхроимпульса начинается очередной цикл работы устройства.Формула изобретенияУстройство для уровневого анализа электрических сигналов, содержащее источник порогового напряжения, ключ, первый и второй сумматоры,пороговый блок и 11 суммирующих пороговых компараторов, первые суммирующие входы которых являются соответствующимии информационными входами уст-, ройства, вторые суммирующие входы объединены, пороговые входы объединены и подключены к выходу источника порогового напряжения и первому входу первого сумматора, выход которого соединен с информационным входом ключа, вход задания порога порогового блока соединен с шиной задания ранга выделяемого входного сигнала, а информационный вход порогового блока подключен к выходу второго сумматора, о т л и ч а ю щ е е -Фиг. 3Составитель Л,СнимщикоТехред М.Дидык рректор М.Максим Редактор Н.Лазарен ец оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород агарина, 10 с я тем, что, с целью расширения области применения за счет возможности вычисления гистограммы, в него введены последовательно соединенные генератор синхроимпульсов и суммирующий счетчик, элемент задержки, сдвиговый регистр, третий сумматор, блок памяти результата вычислений и формирователь импульсов, выход второго сумматора соединен с первым входом и через элемент задержки с1вторым входом третьего сумматора, выход которого соединен с информа-. ционным входом сдвигового регистра, информационный вход блока памятиОпта. Э Заказ 3455 Тираж 561 ВНИИПИ Государственого комитета по изоб 113035, Москва, Ж, Рарезультата вычислений соединен с выходом ключа, причем выход генераторасинхроимпульсов соединен с управляющим входом сдвигового регистра и свходом сброса формирователя импульсов, информационный выход суммирующего счетчика соединен с вторыми суммирующими входами Б суммирующих пороговых компараторов и с вторым входом первого сумматора, а выход переполнения суммирующего счетчика подключен к входам сброса блокапамяти результата вычислений,элемента задержки и входом запуска формирователя импульсов. Подписноетениям и открытиям при ГКНТ СССРская наб., д, 4/5