Устройство для определения средне-квадратичного значения

Союз Советских Социалистических РеслубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТРРСКОМУ СВИ ВТИЛЬСТВУ п 1842834(22) Заявлено 090779 (21) 2807677/18-24с присоединением заявки Нов С 06 Р 15/36 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В .Д. Гусев и.,Г,Ш. НисманСпециальное конструкторское бюро Производственного объединения фВиброприбор(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕКВАДРАТИЧНОГО ЗНАЧЕНИЯ Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в виброметрии, в частностив цифровых шумомерах,Известно устройство для определения среднеквадратического значения,содержащее два счетчика, накапливающий сумматор, триггер, вентиль,линию задержки,элемент ИЛИ, элементы И (11,Наиболее близким к предлагаемомупо техническому решению являетсяустройство для определения среднеквадратического значения, содержащеецифровой генератор импульсов, первый 15и второй выходы которого подключенысоответственно к первому входу линейного и квадратичного интеграторов,вторые входы которых объединены исоединены с первым выходом блока 20управления, выход линейного интегратора подключен к информационномувходу первого регистра памяти и кпервому входу первого нуль-органа,второй вход которого является первым 25входом устройства, выход квадратичного интегратора соединен с первымвходом второго нуль-органа 2) .Известные устройства сложны иимеют низкое быстродействие. 30 Цель изобретения - упрощение устройства и повышение его быстродействия.Поставленная цель достигается тем, что в,устройство для.определения среднеквадратического значения введены сумматор, регистр, переключатель, при этом выход квадратичного интегратора подключен к первому входу переключателя, второй вход которого объединен с первым входом регистра и соединен со вторым выходом блока управления, первый вход которого подключен к выходу первого нуль-органа,второй вход блока управления является вторым входом устройства, выход регистра соединен с третьим входом переключателя, выход которого подключен к вычитающему входу сумматора, суммирующий вход которого объединен со вторым входом второго нуль- органа и соединен с выходом второго регистра блока памяти, информационный вход которого объединен со вторым входом регистра и подключен к выходу сумматора, управляющий вход второго регистра памяти соединен с первым выходом блока управления, выход второго куль-органа подключен к управляющему входу первогорегистра блока памяти, выход которого является выходом устройства,Кроме .того, блок управления содержит триггер, элемент И, счетчик и элемент ИЛИ, выход которого подключен к счетному входу триггера, выход которого соединен,с первым входом лемента И и является вторым выходом лока управления, выход элемента И подключен к счетному входу счетчика, выход которого является первым выходом блока управления и соединен с первым входом элемента ИЛИ, вторые входы элемента ИЛИ и элемента И являются соответственно первым и вторым входами блока управления.На чертеже представлено устройство, блок-схема.Устройство содержит первый и второй нуль-органы 1,2, линейный интегратор 3 квадратичный интегратор 4, цифровой генератор 5, блок 6 памяти, первый регистр 7 памяти, второй регистр 8 памяти, выход блока памяти 9, блок 10 управления, сумматор 11, переключатель 12, регистр 13, элемент И 14, счетчик 15, элемент ИЛИ 16, триггер 17Предлагаемое устройство реализует выражение,где хх - массив отсчетов входного сигнапа, являющийся хронологи.ческим потоком, предшествующим текущему отсчету х. Однако в предлагаемом устройстве это выражение представлено в рекуррентном виде, удобном для вычисления скользящего среднего. Предположим,что на вход устройства поступил очередной х, отсчет, тогда для усреднения взяты отсчеты хх, и выражение Ъпринимает вйдг 45 1 хР+дтг о.1) хх,и где 50 среднее значение квадрата, полученное на предыдущем этапе вычислений (когда последним входным отсчетом был хи), Продолжая равенство, имеем(и-х+х-х )Роч й Последняя часть рарентную формулу Р:в иУстройство работает сл браэом. ующи х +х х х +хфи"й й 1 йи 55арЯп фънства дает рекурВ исходном положении интеграторы сброшены в фО, на выходах нуль-. органов - нулевые сигналы, переключатель замыкает цепь: выход квадратичного интегратора - вычитающий вход сумматора. Триггер 17 находится в нулевом состоянии, при этом его выход, являющийся вторым выходом блока 10 управления, одновременно соединен с элементом 14 И, на другой вход которого подаются тактовые импульсы ТИ, Так как триггер 17 находится в 0, то элемент 14 и закрыт и,тактовые импульсы ТИ через него не проходят. Счетчик 15 также находится в О состоянии. С началом работы начинается одновременное формирование линейного (на линейном интеграторе 3) и квадратичного (на квадратичном интеграторе 4) кодов. Интеграторы образуют две самостоятельные цепи в (пределах цикла преобразования). Цепи эти начинаются интеграторами и заканчиваются регистрами 7 и 8 блока 6 памяти.,Цепь квадратирования реализует подкоренное выражение. Последовательность квадратов чисел (временная дискретизированная парабола) подается через переключатель 12 на вычитающий вход сумматора 11, на прямом входе которого держится код х зафиксированный в регистре 8 блока 6 памяти на предыдущем этапе преобразования. Соответствующий временной параболе код первой степени непрерывно сравнивается с входным отсчетом х , нуль-органом 1. В момент равенства сравниваемых чисел нуль-орган 1 вырабатывает импульс, который поступает на вход блока 10 управления. Импульс проходит через элемент 16 ИЛИ на счетный вход триггера 17, переключая триггер 17 в единичное состояние. На выходе триггера 17, а, значит,.и на втором выходе блока 10 управления, появляется единичный потенциал, который выдает разрешение элементу 14 И на прохождение тактовых импульсов ТИ на счетчик 15 и с появлением которого (в момент формирования фронта нарастания этого потенциала) происходит запись в регистр 13 текущей разности с выхода сумматора 11. Эта разность равна х - х , , Этот% же потенциал переводит переключатель 12 во второе состояние, при котором замыкается цепь: выход регистра,13 - вычитающий вход сум-, матора 11. При этом разность, записанная в регистре 13, йодается на сумматор со сдвигом на п разрядов вправо, т, е. в виде (х) / й. На выходе сумматора, таким образом, устанавливается код х, , т.е. новое значение усредненного квадрата, которое и сохраняется до конца цикла преобразования. Вторая параллельная цепь производит вычисление квадратного корня из числа х . Приэтом нуль-орган 2 этой цепи йепрерывно сравнивает код х с выхода блока б памяти с времейной параболой от квадратичного интегратора 4. В момент равенства чисел нуль-орган 2 вырабатывает сигнал на первый управляющий вход блока б памяти, и в регистр 7 этого блока записывается код первой степени с выхода линейного интегратора,. 3. Записанный код равняется корню квадратному из хфт.е. Ф . После выполнения описанных действий в цепях преобразования в счетчике 15 наступает переполнение, импульс переполнения подается на первый, выход блока 10 управления М через элемент 16 ИЛИ - на счетный вход триггера 17, возвращая его в 01 ф состояние. С появлением импульса переполнения в регистр 8 блока б памяти (по второму управляющему входу) записывается код х+, интег" раторы фобнуляютсяф и переключатель 12 возвращается в исходное положение. Таким образом, в исходное положение возвращается вся схема устройства, Объем счетчика 15 выбран из расчета времени преобразования максимального числа, т,е.переполнение счетчика 15 не может наступить раньше, чем окончатся вычисления.После этого на вход устройства поступает следующий отсчет х, и все повторяется снова в описанной выше последовательности.В отличие от известного предлагаемое устройство выполняет квадраткрование и извлечение квадратного корня одновременно, в пределах одного цикла, почему и. является принципиально более быстродействующим. Количество усредняемых чисел (и) варьируется величиной сдвига числа с выхода регистра 13 по вычитающему входу сумматора 11, без затрат оборудования, что также резко отличает предлагаемое устройство от известного.формула изобретения1. Устройство для определения среднеквадратичного значения, содержащее цифровой генератор импульсов, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первым входам линейного и квадратичного интеграторов, вторые входы которых объединены и соединены с первымвыходом блока управления, выходлинейного интегратора подключен кинформационному входу первого регистра памяти и к первому входу перво,го нуль-органа, второй вход которогоявляется первым входом устройства,выход квадратичного интеграторасоединен,с первым входом второгонуль-органа, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью упрощения устройства и повышения быстродействия,в него введены сумматор, регистри переключатель, при этом выходквадратичного интегратора подключенк первому входу переключателя, вто 15 рой Вход которого объединен с первым входом регистра и соединен совторым выходом блока, управления,первый вход которого подключен квыходу первого нуль-органа, второй20 вход блока управления являетсявторым входом устройства, выходрегистра соединен с третьим входомпереключателя, выход которого подключен к вычитающему входу;сумматора,75 суммирующий вход которого объединенсо вторым входом нуль-органа исоединен с выходом второго регистрапамяти, информационный вход которогообъединен со вторым входом регистраи подключен к выходу сумматора,управляющий вход второго регистра памяти соединен с первым входом блокауправления, выход второго нуль-органа подключен к управляющему входупервого регистрапамяти, выход которого является выходом устройства.2. Устройство по и, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок управления содержит триггер, элемент И,счетчик и .элемент ИЛИ, выход которо 40 го подключен к счетному входу триггера, выход которого соединен с первым входом элемента И и являетсявторым выходом блока управления, выход элемента И подключен к счетномувходу счетчика, выход которого является первым выходом блока управления и соединен первым входом элемента ИЛИ, вторые входы элемента ИЛИ иэлемента И являются соответственнопервым и вторым входами блока управления,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР9 304584, кл. 6 Об Р 15/34, 1969.2. Авторское свидетельство СССР9 524997, кл. 0 Об Р 15/36, 1974.842834 актор А.Власенк Тираж 745 ПодписноеНИИПИ ГосУдарственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 каз 5104 3 Патент 1 , г. Ужгоро Проектна илиал оставитель Л. Гриехред Ж Кастелев ьян-Чтец Корректор С. Щомак