Аналоговый регистр сдвига

Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 17,Х 1.1969 ( 1378025/18-24) 2 ием заявкиприсоеди Приорите Комитат по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССРДК 681,333.51(088.8) убликовано 04 Х 1.1971. Бюллетень18 та опубликования описания 16 Х 111.197 Авторизобретения Дорский явит АДОГОВЫЙ РЕГИСТР СДВИ На фиг, 1 дана схема аналогового регистрасдвига; на фиг. 2 - временная диаграмма длярегистра сдвига с четырьмя ветвями и пятьюячейками конденсаторной памяти в каждой5 .ветви,Аналоговый регистр сдвига включает в себяпараллельных ветвей (жил) 1, состоящихкаждая из т последовательно соединенныхячеек конденсаторной памяти 2, Входы ветвейО соединены с источником сигнала через развязывающие резисторы 3, исключающие шунтирование выхода источника сигнала в случаекороткого замыкания входа ветви в результате повреждения ее первой ячейки. Выходы5 ветвей соединены со входом интерполирующего низкочастотного фильтра 4 через ключи 5,обеспечивающие автоматическое отключениевыходов поврежденных ветвей регистра, Ввиду параллельного соединения выходов последО них ячеек памяти 2, запоминающие конденсаторы в них заменены общим конденсатором б,включенным на входе интерполирующегофильтра,5 Для упрвосстанавл ющая цепь ние постоя сигнала на О мяти кажд Данное изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники,Известны аналоговые регистры сдвига, содержащие включенные в параллельные ветви последовательно соединенные ячейки конденсаторной памяти, генератор тактовой частоты и выходной интерполирующий низкочастотный фильтр. Однако эти устройства недостаточно надежны.Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что содержит пересчетный делитель частоты на счетчике с дешифраторами и формирующими усилителями, общее количество которых соответствует числу параллельных ветвей регистра, а также восстанавливающие цепи с ключами, причем вход счетчика пересчетной схемы соединен с выходом генератора тактовой частоты, выходы ее формирующих усилителей подключены к тактовым входам ячеек конденсаторной памяти, входы соответствующих цепей присоединены к выходам предпоследних ячеек контурной памяти каждой из параллельных ветвей регистра, а ключи восстанавливающих цепей включены между выходами последних ячеек конденсаторной памяти и входом интерполирующего низкочастотного фильтра, к которому подключен общий для всех ветвей запоминающий конденсатор. Это позволило повысить надежность устройства. вления ключами используется 1 вающих цепей 7. Восстанавливаосуществляет непрерывное сравне иной составляющей напряжения выходе предпоследней ячейки пай ветви с ее эталонным значением/О, заданным на входе регистра, и размыкаетключ в случае их расхождения.С целью экономии объема памяти за счет уменьшения пропускной способности ветвей, 5 при сохранении зада 1 И 1 ого времени запаздывани сигнала, тактовая частота каждой ветви уменьшена в 1 раз по сравнению с частотой выборки сигнала на входе регистра, заданной генератором тактовой частоты 8. Деление так товой частоты производится посредством делителя частоты - двоичного счетчика 9 с числом разрядов, равнь 1 м Р, и коэсрфициснтом пер"счета, равнымР = 110 Я 2 (1 - 1) +1) (1) 15где символ 1 хозначает наибольшую целую часть числа х.Временная последовательность тактов 1 х сигналов, обеспечивающая восстановление 20 спектра на выходе регистра, создается посредством кодовых диодно-матричных дешифраторов 10, подключенных к цифровым шинам счетчика, вырабать 1 вающих выходные импульсы в моменты, когда числовое состояние счет чика совпадает с их кодом, Длительность импульсов на выходе дешифраторов равна периоду 11 овторения счетных импульсов на входе счетчика. Выход каждого дешифратора соединен со входом формирующего усилителя 50 (, характеристика которого выбрана таким образом, чтобы в момент появления импульса на выходе дешифратора, на парафазном выходе подключенного к нему усилителя появлялся тактовый сигнал, соответствующий со- З 5 стоянию ввод в ячейках памяти. Тактовые входы ячеек памяти соединены с выходами формирующих усилителей по определенной программе, при которой код 7 г-го дешифратора, с которым связана ячейка (0(й(У - 1; ц А - целое число), в зависимости от номера ветви 1(1(1(1; 1 - целое число) и номера ячейки 1(1т;- целое число) определяется соотношением:45где с - целое число, зависящее от произвольного выбора начала отсчста номеров, а симьол 1 ху обозначает операцию уссчения числа х по модулю у: 50) х(у=х - у - ,УСмысл выражения заключается в том, что код дешифратора равен обратному коду сум мы по модулю 1 номеров ьетви и ячейки памяти.Работу схемы поясняет временная диаграмма (см. фиг. 2), где в качестве примера взят четырехветвевой регистр (1=4), каждая ветвь 60 которого насчитывает пять ячеек (и=5).На вход регистра подается аналоговый сигнал, изображенный кривой а, кривая б изображает счетные импульсы, вырабатываемые генератором тактовой частоты. 65 Диаграмма в показывает временную последовательность числовых состояний двухразрядного двоичного счетчика, осуществляющего четырехкратное деление тактовой частоты; диаграмма г показывает последовательность состояний ячеек конденсаторной памяти в ветвях регистра и выходные напряжения этих я:1 век. Заштриховап 1 пяе участки, совпадаю 1 цие по времени с появлением импульсов на выходе дсшифраторов, соответствуют па ней состояниям ячеек памяти ввод.кривые д и е показывают напряжение сигнала на входе интерполирующего фильтра (д - в случае полностью исправного регистра, е - после самоотключения одной ветви (ветвь третья), наступившего в результате повреждения какой-то из ее ячеек памяти.Выходы последних ячеек 2 ветвей соединены параллельно и в любой момент времени какая-нибудь из них должна находиться в состоянии ввод. Поэтому конденсатор при испраьной работе всех ветвей регистра не испольузуется для запоминания текущих выборок амплитуды сигнала и не создает его заде 1 э 5 кки. Последние ячейки ветвей при этОм обэазуют коммутатор, определяющий очеред.ость обращения к выходам ветвей в процессе восстановления сигнала на выходе регистра, Запоминающие свойства последних ячеек памяти начинают проявляться после того, как в результате размьпсания некоторых из ключей будут отключе 11 ы вь 1 ходы неисправных ветвей. При этом отсутствуюшие выоорки сигнала, которые дол 5 кны были поступать по отключенным ветвям, будут заменяться зпаче 11 иями предшествующих выборок, поступившими по исправным ветвям и запоминаемыми конденсатором. (Предполагается, что входное сопротивление интерполиру ощего фильтра достаточно велико и не создает заметной утечки для конденсатора).На кривой с участки, в которых иела место годооная компенсация потерь информации, показаны стрелкамиИз теории информации известно, что в случае, когда период выборки существенно меньше интервала кОр 1)сл 51 ции сигнала (кОррелированная выборка), отдельные выборки или группы выборок, длиной не более интервала, корреляции сигнала с периодом повторения, превышающим его, могут быть исключены из потока сообщений без потери полезной информации. При заданной полосе частот сигнала, тактовая частота регистра может быть увеличена до такой степени, что сигнал на входе интерполирующего фильтра будет представлять собой коррелированную выборку, для которой периодическая замена отдельных значений мгновенной амплитуды, непосредственно предшествующими им значениями, практически не повлияет на форму и интенсивность сигнала на выходе интерполирующего фильтра, Временная ошибка при этом также не превысит одного периода повышенной тактовой частоты, т. е. будет меньше погрешности дис.(3) кретного измерения времени. Минимальное число ветвей, при котором сохранится работоспособность регистра, определится отношением интервала корреляции сигнала и периода тактовой частоты, т. е. избыточность пропускной способности регистра. При повышенной тактовой частоте для сохранения заданного времени запаздывания сигнала потребуется соответствующее увеличение объема памяти, которое образует избыточную структуру рсгистра.Работа восстанавливающей цепи основана на том, что практически все виды отказов ячеек памяти с большей вероятностью связаны с изменением величины постоянных составляющих тока на их входах и напряжения на их запоминающих конденсаторах. Последние при нормальной работе равны постоянным составляющим тока и напряжения сигнала на входе регистра, как правило, равным нулю. Вероятность этого эффекта может быть увеличена и практически доведена до единицы, путем специальных мер, таких как соединение корпуса регистра и второго конца запоминающего конденсатора с одним из полюсов источника питания, стабилизация постоянного потенциала входа регистра и т. п,Таким образом, величина постоянной составляющей сигнала на выходе ветви может служить довольно достоверным критерием качества информации, поступающей по этой ветви. Отказ любой ячейки памяти с вероятностью, близкой к единице, приведет к существенному изменению постоянной составляющей сигнала во всех последующих ячейках памяти. Последние ячейки ветвей имеют общий запоминающий конденсатор и раздельное измерение их выходных постоянных составляющих затруднено. Поэтому входы восстанавливающих цепей подключены к выходам предпоследних ячеек памяти, где отказ любой ячейки данной ветви, включая и последнюю, вызовет смещение постоянной составляющей напряжения на запоминающем конденсаторе. В случае отказа последней ячейки памяти это произойдет за счет изменения ее выходного тока.Из временной диаграммы (см. фиг. 2 г) видно, что длительности пребывания ячейки памяти (см. фиг. 1) в состояниях ввод и за 5 1 О 15 го 25 зо 35 40 45 5 О гоминание не равны друг другу, и состояние запоминание длится в У - 1 раз дольше, чем ввод. Благодаря этому объем памяти регистра о связан с числом ячеек памяти п соотношением: Из выражения (3) видно, что максимальный коэффициент памяти (отношение объема памяти к числу ячеек) регистра при увеличении общего числа ячеек памяти стремится к единице.Для больших объемов памяти многоветвевой регистр дает существенную экономию ячеек, выигрыш от которой может быть использован для создания избыточного объема гамяти и восстанавливающих цепей, обеспечивающих режим постепенного отказа. СледоВательно, структурно надежная система может быть создана без увеличения объема оборудования пли даже прн его уменьшении. Предмет изобретения Аналоговый регистр сдвига, содержащий включенные в параллельные ветви последовательно соединенные ячейки конденсаторной памяти, генсратор тактовой частоты и выходной интер полирующий низкочастотный фильтр, отличаюа 1 ийся тем, что, с целью повышения структурной надежности регистра, он содержит пересчетный делитель частоты на счетчике с дешнфраторами и формирующими усилителями, общее количество которых соответствует числу параллельных ветвей регистра, а также восстанавливающие цепи с ключами, причем вход счетчика пересчетной схемы соединен с выходом генератора тактовой частоты, выходы ее формирующих усилителей подключены к тактовым входам ячеек конденсаторной памяти, входы восстанавливающих цепей присоединены к выходам предпоследних ячеек конденсаторной памяти каждой из параллельных ветвей регистра, а ключи восстанавливающпх цепей включены между выходами последних ячеек конденсаторной памяти и входом интерполнрующего низкочастотного фильтра, и которому подключен общий для всех ветвей запоминающий конденсатор.Изд.856 Тираж 473а по делам изобретений и открытий прп Сове Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Типография, пр, Сапунова Подписное Министров СССР