Вероятностный квантователь

Союз СоветскикСоциалистическиеРеспублик АВТОР СНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Дополиительиое к авт. св(22) Заявлено 30.03.79 (с присоединением заявки М 4364 рстееннме кванте еевич 23)Приоритет Опубликовано 23.10.8 ав денем нзебретеннй Бюллетеи 53) УДК 681.3(088.8) термтнй та опубликования описания 25,10.8 2) Автор изобретеииГ. Ермако.СпециалМорско огическое бюро ута АН Украинск(71) Заявите 54) ВЕРОЯТНОСТНЫЙ КВАНТОВАТЕ устройство содержит цокапливающий цифровой суможняет конструкцию устройднако э полнительно матор, что у ства,Цель изоб ства. ие устро тения - уп Указанная цель достигается тем, чтов вероятностный квантователь, содержащий цифроаналоговый преобразователь,генератор вспомогательного случайного Онапряжения, выход которого подключен кпервому входу блока сравнения, ввеценблок вычитания, первый вход которогоявляется входом квантователя, а второйподключен к выходу цифроаналогового 5преобразователя, вход которого соединенс выхоцом блока сравнения.На фиг; 1 показана функциональная 20схема вероятностного квантователя; нафиг. 2 - структурная схема вероятностного квантователя; на фиг. 3 представлены временные диаграммы, иллюстрирующие работу устройства по фиг. 2,сравнения Д Изобретение относится к преобразователям аналоговых величин в цифровыекоцы и может быть использовано в различных цифровых и аналого-цифровых вычислителях и вычислительных системах.Известен аналого-цифровой преобразователь, позволяющий осуществить операцию квантования вхоцйой величины поуровню. При выполнении вычислительныхопераций над большими массивами квантованных величин количество уровнейквантования укладывается, как правило,в 3-4 двоичных разряда (операции осреднения, нахожцения статистических оценоки т. д.) 1).Недостатком устройства являетсягрубое квантование, которое приводит кнакоплению. ошибок квантования,Наиболее близким по технической супности к предлагаемому является аналогоцифровой преобразователь, содержащий,генератор вспомогательного случайногосигнала, выход которого соединен с бло 24 (51)М. КЛ.6 06 Х 3/00Н 03 К 13/0.73652 4 3 7Устройство содержит цифроаналоговый преобразователь 1, выход которого соединен со входом блока 2 вычитания, второй вход которого является входом вероятностного квантователя. Выход блока 2 соединен с первым вхоцом блока 3 сравнения, второй вход которого подключен к выходу генератора 4 вспомогательного случайного напряжения. Преобразователь 1 формирует напряжение Ц 1(Я, величинацкоторого пропорциональна числу целых интервалов квантования ЬО и подается на вход блока 2 вычитания, на цругой вход которого подается входное напряжение ОХ . В тот момент времени, когца наступит выполнение условия АО ( )- =у(ф 1, ) - Ок(, )0,(1) - разностный сигнал, срабатывает блок 2, выходной сигнал которого поступает на вход блока 3 сравнения, гце сравнивается со значением случайного напряжения, вырабатываемого на выходе генератора 4 в этот момент времени. По сигналу с выхода блока 3 происхоцит (или не происходит) вычитание "1" из числа, записанного в преобразователе и равного целому числу интервалов квантования, указывающихся в значении входной величины ЦХф),Один из возможных вариантов построения схемы вероятностного квантования приведен на фиг. 2. В этом исполнении устройство соцержит генератор 5 тактовых импульсов, элемент 6, реверсивный счетчик 7, элемент 8 задержки, датчик 9 равномерно распрецеленного случайного напряжения, преобразователь 10 "коднапряжение", блок 1 1 сравнения, пороговый элемент 12, триггер 13, дифферен-. циальный усилитель 14 постоянного тока, пороговый элемент 15, входной сигнал поступает на вхоц 16, а код снимается с выхода 17. Существ ет дополнительный выход 18 синхроимпульса.Работа вероятностного квантования (по фиг. 2) проиллюстрирована временными диаграммами (фиг. 3, а и б).Перед началом работы счетчик 7 цолжен быть установлен в 0". Импульсы с выхода генератора 5 поступают на шину сложения счетчика 7 и через элемент 6- на его счетный вход. Вследствие этого на входе усилителя 14, подключенном к выхоцу преобразователя 10, образуется нарастающее ступенчато-пилообразное напряжение ОцЪ). На другой вход усилителя 14 подается преобразуемое напряжение. В тот момент 1 ь, когца насту пит выполнение условия (1), сработает элемент 15, на выходе которого выра 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Я 55 батывается импульс (фиг, 2). Этот им пульс поступает на вход триггера 13 и вход элемента 8 зацержки, Разность ,фо(,) подается на вход блока 11, где сравнивается с величиной напряжения 0(1, ), которое представляет собой случайный сигнал, равномерно распрецеленный в интервале квантования ЬО входного напряжения 0 к(Я Результат сравнения - разность напряженийьц;= а ц М-ц;) воздействует. на вход элемейта 12. В том случае, когда на выходе элемента 12 - потенциал логической "1, в противном случае - логического "0", передний фронт импульса с выхоца элемента 15 заносит в триггер 1 3 значение, которое в этот момент было на выходе элемента 12, задним фронтом импульса триггер 13 сбрасывается в ноль, Выход триггера 13 соединен с шиной вычитания счетчика 7 и со вторым вхоцом элемента ИЛИ 6. Поэтому по переднему фронту импульса с выхода триггера 13 реверсивный счетчик 7 уменьшает свое содержимое на единицу. Полученный коц считывается с выхода 17 по заднему фронту импульса на выходе 18, Через некоторое время, задаваемое элементом задержки 8, импульсом с его выхода счетчик 7 сбрасывается в О, после чего устройство готово к новому циклу преобразования.Таким образом, устройство (схема которого изображена на фиг. 1) работает как квантователь входной величины Х с вероятностным законом квантования. действительно, если Х принимает значение . Х Х (см. фиг. 2,б), гце ЪЬХ 4 Хф 1 И)фХ 1 то квантованная величина Х с верояткЬ ностью, численно равной 0; /ВХ, принимает значение Х 1 =(+1)/Ь 1 и с вепоятностью (1 -01/ЬХ) - значение Х; =)ЬХ Пропорциональность между числовыми значениями этих вероятностей и значениями величин 0 обусловлена равномерным законом распределения в интервале ЬХ вспомогательной случайной величины.В определенных случаях возможна такая постановка зацачи квантования по уровню, при которой генератором 4 вырабатывает случайное напряжение, значения которого подчинены любому наперед заданному закону распределения. Тогда зависимость межцу значениями величин и соответствующими вероятностями не будет линейной, а будет определяться значениями функции распределения случайного напряжения, вырабатываемого генератором 4.5 773652 Ь Формула изобретения к выходу цифроаналогового преобразователя, вход которого соединен с выходомВероятностный квантователь, содержа- блока сравнения, щий цифроаналоговый преобразователь,генератор вспомогательного случайногонапряжения, выход которого подключен кпервому входу блока сравнения, о т л ичаюаи йся тем, что, сцельюупройения, в квантователь введен блок вычитания, первый вход которого являетсявходом квантователя, а второй подключен 5 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРИ 199508, кл.06 У 3/00, 1966.2. Гладкий В. С. Вероятностные вы 1 О числительные модели. МНаука, 1973,с, 113 (прототип),Тираж 751И Государственногопо. делам иэобретеосква, Ж, Рауш Под омите и от я нвб