Преобразователь аналог-кодвсесоюзнаяпатентно-т: -кш егкаябиблиотека

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистическик РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 16.Ч,1969 ( 1331769/18-24) МПК Н 033 с 13/02Ст 061 3/00 присоединением заявкиКомитет по делам изобретений и открытийУДК 681.325(088.8) Опубликовано 26.1,1971. БюллетеньДата опубликования описания 2.Ч 1.1971 и Совете Министра СССР Авторыизобретения е, М. В. Вайнер,дзеледовательскогоделеева Ладария, Ш. огава и Д, Д,Всесоюзного метрологии им.М. СирадСихарул аучно-ис Д. И,Ме аявите ТЕЛЬ АНАЛОГ - КОД П стройст значения о нов еИзобретение относится к области автоматического управления и вычислительной техники и может быть использовано при построении систем управления стационарными случайными процессами, обладающими эргодическими свойствами.Известны цифровые преобразователи, позволяющие измерять значения двумерных функций распределения вероятностей эргодических случайных процессов.Использование цифровых дискриминаторов в известных преобразователях определяет их сложность и громоздкость, а также ограничивает их быстродействие и точность определяемых характеристик случайного процесса. Вместе с тем очевидно, что для получения более полной характеристики слу чайного процесса необходимо определение двумерной функции распределения для случая тг уровней.Предлагаемое устройство представляет собой и-канальньй анализатор определения двумерных функций распределения вероятностеи одного случайного процесса в различные моменты времени. Новые логические принципы, используемые при его построении, исключают необходимость применения в схеме анализатора цифровых дискриминаторов. Это позволяет принципиально упростить схему устроиства, увеличить его быстродействие и повысить точность работы. Одновременно расширяются функциональные возможности у ва, поскольку можно определятьдвумерных функций распределения д р менно для и уровней.Функциональная схема предлагаемого устройства показана на чертеже.Аппаратура для определения двумерныхфункций распределения вероятностей строится обычно на основе метода дискретных выборок.0 При этом двумерная функция распределениявероятностей одного и того же случайного процесса определяется путем вычисления средней частоты сложного события вида х (1)х; и х (1 + т)х;+1( = 1 в : и), где 5 х; и х,+т - уровни анализа. Эти принципы положены в основу построения и работы предлагаемого устройства.Предлагаемое устройство содержит преобразователь код - аналог (ПКА), устройство 0 сравнения мгновенных значений напряжений(СУ), реверсивный счетчик, синтезированный из триггеров Т, - Т, генератор счетных импульсов (ГСИ), временной селектор (СВ), отметчик времени (ОВ), (тг - 1) счетчиков СК 5 для подсчета значений двумерных функцийраспрсделения вероятностей при и уровнях х;, элементы Ио, И, И, Иу, - Иу 1 И, - И И" - И",; И - И И - И; которые реаУлизуют логическую операцию И, триггерызТ, - Ти Т, - Т", дифференцирующие цепочки Д, элементы задержки ЛЗ.На один вход СУ подается входное напряжение У, которое моделирует исследуемый случайный процесс, а второй вход соединен с выходом ПКА, преобразующим код - содержимое реверсивного счетчика - в эквивалентное значение напряжения.Реверсивный счетчик связан с многовходовыми элементами И; посредством наборного поля, на котором предварительно набираются комбинации, соответствующие выбранным значениям уровней х Каждая комбинация поступает на вход соответствующего элемента И;, единичные выходы всех триггерных элементов расположены слева, а нулевые выходы справа, при этом правые входы триггеров единичные, а левые входы нулевые.Каждый из триггеров Т своим единичным состоянием определяет ситуацию превышения входным напряжением 1-1 о уровня,Рассмотрим предлагаемое устройство в работе.Перед началом работы все счетчики и триггерные элементы находятся в нулевом состоянии. Временной селектор СВ вырабатывает импульсные сигналы с заранее определенным интервалом времени. Этот интервал выбирается таким, что позволяет в момент времени 1; выдавать первый импульс опроса в шину Ш, через элемент И При этом тот же импульс, пройдя через элемент задержки ЛЗ, должен появиться в шине Ш, в момент времени 1; +уже в качестве второго импульса опроса. Отметчик времени ОВ имеет на своем выходе единичный сигнал, который после поступления на вход отметчика первого импульсного сигнала с выхода СВ сменяется нулевым сигналом через время Т (равное интервалу наблюдения), блокируя устройство от дальнейшей обработки входной информации.Устройство начинает функционировать с момента подачи напряжения У,на вход СУ и запуска ГСИ.В начале работы (поскольку содержимое реверсивного счетчика равно нулю) У ) ) У,ы следовательно, возникает единичный сигнал на выходе 1 СУ. В результате импульсные сигналы с выхода элемента И, начинают поступать на суммирующий вход реверсивного счетчика и на соответствующие входы элементов И. Предположим, что У некоторое время нарастает. Очевидно, что при этом увеличивается величина содержимого реверсивного счетчика,Описываемое устройство в каждом такте работы определяет наличие ситуации, когда выполняются два условия:х (1) ( х; и х (1 + т) ( х,+1.Однако на практике могут быть случаи, когда какое-либо из этих условий или оба условия в данном такте не выполняются, Рассмотрим последовательно все четыре возможных случая при условии, что Ув ) вы 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Первый случай: х (1) (х; и х (1+т) (х,+ьУстройство при этом реализует следующуюлогику, Первый импульс опроса поступает через элемент И в шину Ш 1 и далее на соответствующие входы элементов И. Причем, поскольку триггеры Т. сохранили свое нулевоесостояние и соответствующие уровни не превзойдены величиной входного напряжения У,(т. е. х (1) ( х;), выработанный элементомИ; импульсный сигнал переводит триггер Тв единичное состояние.Второй импульс опроса поступает в шинуШ с выхода элемента ЛЗ и представляет собой предыдущий импульс опроса, задержанный на время т. Этот сигнал поступает на соответствующие входы всех элементов И, вторые входы которых через элементы задержкиЛЗ, подключены к нулевым выходам триггеров Т В результате, поскольку триггеры, находятся в нулевом состоянии (т, е.у+1х (1+ г) (х;+1), выработанные элементами Иимпульсные сигналы поступают на входы элементов И и ИЛИ;. Ввиду того, что триггерыТ. находятся в единичном состоянии, сигна 1Олы с выходов элементов И поступают на входы счетчиков СК - 1, а сигналы с выходов элементов ИЛИ, возвращают триггеры Т в нулевое состояние,На этом заканчивается данный такт работы устройства.Рассмотрим второй случай: х (г) ( хх (1 + т) ) х;+ьВ этом случае аналогично предыдущемупервый импульс опроса устанавливает соответствующие триггеры Т в единичное состояние. Однако, согласно условию, к моменту появления второго импульса в шине Ш триггеры Т, оказываются установленными в единичное состояние т. е, фиксируется ситуациях (г+ т) ) х в результате соответствующие элементы И запираются (снимается единичный сигнал с нулевого выхода соответствующих триггеров Т), и импульс второго опроса блокируется от поступления на входысоответствующих элементов И и ИЛИ,:. Поэтому в соответствующие счетчики СК, в данном такте не поступает импульсный сигнал, атриггеры Т сохраняют единичное состояние.1Как видно из схемы, нулевые выходы элементов Т, кроме младшего, связаны с элементом И., непосредственно и через элемент1+1задержки ЛЗ; 1. Необходимость наличия связи через элемент задержки будет пояснена вдальнейшем, а необходимость наличия непосредственной связи видна из рассмотренияданного случая. Действительно, при отсутствии непосредственной связи могла возникнутьситуация, когда элемент задержки ЛЗ; задержал бы снятие единичного сигнала со входасоответствующего элемента И ( при переходе соответствующего триггера Т, в единич 294248ное состояние) и появилась бы возможность ошибочного прохождения второго импульса опроса через элемент И в соответствующие цепи, Наличие непосредственной связи исключает такую возможность,Рассмотрим третий случай: х (г) ) х; и х (1+ т) (х;+ьВ этом случае к моменту поступления первого импульса опроса на соответствующие входы элементов И, последние оказываются запертымьь, поскольку с их вторых входов сняты единичные сигналы из-за установки соответствующих триггеров Т". в единичное состояние. В результате .риггеры Т". сохраняют нулевое состояние, и при поступлении второго импульса опроса через элементы И на вход И. последние оказываются запертыми нулевым сигналом с единичных выходов триггеров Т . Поэтому в соответствующие счетчики СК; импульсный сигнал в данном такте также не поступает, а соответствующие триггеры Т;. сохраняют нулевое положение.Рассмотрим четвертый случай: х (1) ) х; и х (г+т) ) х;+ь Очевидно, что в этом случае первый и второй импульсы опроса блокируются от поступления в соответствующие цепи схемы устройства элементами И; и И, поскольку соответствующие триггеры Т установлены в единичное состояние. При этом в соответствующие счетчики СК; также не поступают импульсные сигналы в данном такте, а триггеры Т сохраняют нулевое состояние.Нами были рассмотрены четыре случая, которые могут иметь место в ходе выполнения такта работы устройства при условии, что вх ) выл Теперь рассмотрим работу устройства при условии У ( Увв,. В этом случае единичный сигнал устанавливается на выходе 2 СУ (при этом выход 1 СУ выдает нулевой сигнал) и последовательность импульсов с выхода элемента Ио поступает на вычитающий вход реверсивного счетчика, а также на соответствующие входы элементов И",. При этом превзойденные ранее уровни могут пересекаться в обратном направлении, соответствующие этим уровням элементы И, будут фиксировать это, вырабатывая на своих выходах единичные сигналы. Последние поступают на соответствующие входы элементов И, отпирают их, и эти элементы образуют на своих выходах единичные сигналы, возвращая соответствующие триггеры Т. в нулевое состояние.1Следует различать два случая: когда трипер Т, находится в нулевом состоянии и когд; в единичном.Рассмотрим последовательно оба случая.1. Триггер Т" переходит из единичного со/стояния в нулевое, фиксируя прохождение 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 г-го уровня в обратном направлении. Если при этом триггер Т., находится в нулевом состоянии, то импульсный сигнал, выработанный дифференцирующим элементом (подключен к нулевому выходу соответствующего триггера Т ), поступает через элемент ИЛИ на нулевои вход триггера Т", не меняя его состояния.2. Триггер Т переходит из единичного состояния в нулевое, фиксируя прохождение ь-го уровня в обратном направлении, а триггер Т" , находится в единичном состоянии.В этом случае днфференцирующий элемент Д, подключенный к нулевому выходу триггера Т, вырабатывает импульсныи сигнал, Этот сигнал через элемент ИЛИ; поступает на нулевой вход триггера Т", и возвращает последний в нулевое состояние. При этом элемент задержки ЛЗ; ь блокирует поступление единичного сигнала на входы соответствующих элементов И. в течение времени, необходимого для установки триггера Т в нулевое состояние сигналом, выработанным соответствующим дифференцирующим элементом. Это необходимо для того, чтобы предотвратить возможное прохождение второго импульса опроса через элемент И, что может повлечь за собой ошибочную засылку в счетчик СК, сигнала с выхода элемента И Так определяется функция элементов задержки ЛЗ в схеме рассматриваемого устройства.Через время Т (после начала отсчета времени отметчиком времени ОВ) на выходе последнего снимается единичный сигнал и тем самым блокируется обработка устройством входной информации. На этом заканчивается данный интервал наблюдения за исследуемым случайным процессом.Таким образом, осуществляется функционирование предлагаемого преобразователя аналог - код с определением двумерной функции распрсделеььия по п-каналам.Следователььго, предлагаемое устройство позволяет определять значения двумерных функций распределения вероятностей одновременно для гг уровней, что позволяет получать качественно новые результаты анализа исследуемого случайного процесса. Вместе с тем, благодаря новым конструктивным связям и новой логической организации процесса, удается исключить из схемы устройства цифровые анализаторы. Это позволяет принципиально упростить схему предлагаемого устройства, одновременно увеличить его быстродействие и расширить функциональные возможности (благодаря гг-канальносты). Вместе с тем схема предлагаемого устройства позволяет существенно увеличить точность анализа исследуемого процесса. Последнее достигается благодаря использованию схемы сравнивающего устройства СУ, определяющего как ситуацию (,ьв, ) савв,.так и ситуацию У( 1/выл, а также наличию реверсивного294248 Составитель Н. А. КозловРедактор Ю. Д, ПоляковТекред Л. Л. ЕвдоновКорректор 3. И. Тарасова даказ 131/ч до 564дпнсноено делапете Мннаушская раж 473 ИИИПИ Коткрытий Москва, Ж 1 изобретенийстров СССРаб., д. 45 читери С-35,Гн 1 ограЧ,ня, пр. Сапунова, 2 счетчика. Это позволяет с минимальными отклонениями непрерывно следить за изменениями исследуемого процесса. Предмет изобретенияПреобразователь аналог - код, содержащий преобразователь аналог - цифровой эквивалент с реверсивным счетчиком, выход которого через переключатели соединен со схемами И выбора пороговых значений, триггеры фиксации перехода, триггеры выполнения условий, канальные счетчики, времсппон селектор, отметчик времени, логические схемы И, ИЛИ, дифференцирующие цепочки и линии задержки, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства и расширения функциональных возможностей, в нем выходы каждой схемы И выбора пороговых значений соединены с первыми входами двух схем И, выходы которых соответственно соединены со входами триггера фиксации перехода данного порогового значения; вторые входы 8схем И соединены соответственно с шинами + и-реверсивного счетчика; выходы триггеров фиксации переходов, кроме старшего разряда, соединены с первыми входами 5 соответствующих схем И, вторые входы которых подключены к шине первого импульса опроса, а выходы соединены с единичным входом соответствующего триггера выполнения условия; выходы триггеров фиксации 10 переходов, кроме младшего разряда, соединены со входом дифференцирующей цепочки, со входом схемы И непосредственно и через линию задержки; выход схемы И соединен со входом схемы ИЛИ, второй вход которой 15 подключен к выходу дифференцирующей це.почки, и со входом схемы И, второй вход ко.торой подключен к единичному выходу соответствующего триггера выполнения условия, нулевой вход которого соединен с выходом со ответствующей схемы ИЛИ, а выход схемыИ подключен к входу соответствующего канального счетчика.