Аналого-цифровой коррелятор

СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУБЛИН 19) ИИ 2 9 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНВ ЬСТВ У дифферой соериггера,о В. ф. рг" ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ ТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛ(71) Томский ордена Октябрьской Рево-люции и ордена Трудового Красного Знамени политехнический институтим. С, М. Кирова(.54) (57) АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ КОРРЕЛЯТОР, содержащий сумматор и первыйблок вычитания, первые входы которыхобъединены и являются входом исследуе-.мого сигнала .коррелятора, вторые входытакже объединены. и являются входомопорного напряжения коррелятора, распределитель импульсов, первый выход которого соединен с управляющим входомпервой ячейки памяти и входом.ре гулируемогоблока задержки, выход которого подключен к управляющему входу второй ячейки памяти, выход первой ячейки памятисоединен с информационным входом преобразователя напряжения во временнойинтервал, второй выход распределителяимпульсов соединен с управляющим вхо-,дом первого ключа, выход которого подключен к информационному входу реверсивного счетчика, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, он содержит блок умножения,триггеры второй блок вычитания, второй ключ, элемент И, одиовибратор и ренцирующую цепочку, выход кото динен с первым входом первого т второй вход которого соединен с выходом второго триггера, а выход подключен к управляющему входу реверсивного счет чика, вход дифференцирующей. цепочки обьединен с управляющим входом второг ключа и соединен с выходом третьего триггера, вход которого яыяется входом исследуемого сигнала коррелятора, пе рвый и второй информационные входы второго ключа соединены соответственно с выходами сумматора и первого блока вычитания, а выход подключен к информационным входам первой и" второй ячеек памяти, выход второй ячейки памяти соединен ф с первым входом второго блока вычитания, второй вход которого является входо опорного сигнала коррелятора, а выход второго блока вычитания соединен с пер-. вым входом блока умножения, выход кото- ф рого соединен с первым информационным входом первого ключа, второй информационный вход которого является входомтактовой частоты коррелятора, управлщощий вход второго триггера объединен с управляющим входом преобразователя напряжения во временной интервал и сое динен с выходом регулируемого блока за- ф держки, управляющие входы первого и вто рого триггеров объединены и подключены к первому выходу распределителя импуль сов, выход преобразователя напряжения во временной интервал подключен к пер- фри вому входу элемента непосредственно, а к второму - через одновибратор, выход элемента И соединен с вторым входом блока умножения.Изобретение относится к автоматикеи вычислительной технике и может бытьиспользовано при обработке статистичес.кой информации, поступающей с датчиковтехнологических обьектов.Известно устройство для офеделениякорреляционных функций, содержащеенуль-органы, формирователи пилообразного напряжения, накопительные счетчики,ключи, триггеры и генератор тактовыхимпульсов 11 .Недостатком данного устройства являеется сложность, возрастающая пропорционально числу периодов развертки.Кроме того, значение корреляционной15функции вычисляется через дисперсии разностного вида, что требует дополнительного определения дисперсий случайныхпроцессов,Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является аналогоцифровой коррелятор, содержащий устройство регулируемой задержки импульсов,преобразователь напряжения в частоту,преобразователь напряжения во временной25интервал, счетчик импульсов, основной иуправляющие ключи, временное устройство, схемы суммирования и вычитания,связанные с источником исследуемогосигнала с источником вспомогательщи онапряженияприсоединенные выходами кдвум схемам запоминания напряжений,;подключенным соответственно к преобразователям напряжения во временной интервал и частоту, выходы которых соединены с двумя входами основного ключа, связанного через вспомогательныйключ со счетчиком .2 .Известное устройство не позволяетвычислить корреляционнуюфункцию точно 40в широком диапазоне интервала корреляции, поскольку в нем не учитываютсяотрицательные слагаемые произведениясигналов, т. е. принципиально не можетбыть вычислена отрицательная корреляционная функция.Кроме того, в устройство положеноусловие разбиенияинтервала усредненияна бесконечное число дискретных участков. 5 ОЦелью изобретения является повышениеточности устройства.Эта цель достигается тем, что в аналого-цифровой коррелятор, содержащийсумматгр и первый блок вычитания, первые входы которых объединены и являютсявходом исследуемого. сигнала коррелятора,вторые входы также объединены и являютсявходом опорного напряжения коррелятора,Расределитель импульсов, первый выход которого соединен с управляющим входом первой ячейки памяти и входом регулируем мого блока задержки, выход которого подключен к управляющему входу второй ячейки памяти, выход первой ячейки памяти соединен с информационным входом преобразователя напряжения во временной интервал, второй выход распределителя импульсов соединен с управляющим входом первого ключа, выход которого подклю. чен к информационному входу реверсивного счетчика, введены блок умножения, Ютриггеры, второй блок вычитания, второй ключ, элемент И, одновибратор и дифференцирующая цепочка, выход которой соединен с первым входом первого триггера, второй вход которого соединен с выходом второго триггера, а выход подключен к управлнющему входу реверсивного счетчика, вход дифференцирующей цепочки объединен с управляющим входом второго ключа и соединен с выходом третьего триггера, вход которого является входом исследуемого сигнала коррелятора, первый и второй информационные входы второго ключа соединены с выходами сум матора и первого блока вычитания, а выход подключен к информационным входам первой и второй ячеек памяти, выход второй ячейки памяти соединен с первым входом второго блока вычитания, второй вход которого является входом опорного сигнала коррелятора, а выход второго блока вычитания соединен с первым входом блока умножения, выход которого соединен с первым информационным входом первого ключа, второй информационный вход которого является входом тактовой частоты коррелятора, управляющий вход второго триггера объединен с управляющим входом преобразователя напряжения во временной интервал и соединен с выходом регулируемого блока задержки, управляющие входы первого и второго триггеров обьединены и подключены к первому выходу распределителя импульсов, выход преобразователя напряжения во временной интервал подключен к первому входу элемента непосредственно, а к второму - через одновибратор, выход элемента И соединен с вторым входом блока умножения.На фиг. 1 показана блок-схема коррелятора; на фиг. 2 - врем оная диаграмма его работыКоррелятор содержит распределитель 1 импульсов, регулируемый блок 2 задержки, преобразователь 3 напряжения во времен462 4О(1+ Ц/, по окончании импульсанапряжение с выхода интегратора 5(фиг. 2 ж) преобразуется в длительностьимпульса Ф,"(фиг. 2 з), причемЦК ==4(;) Ц О (+ С)1,ВИмпульс длительностью 1 К поступаетКьна первый вход ключа 6, на второй входкоторого подается опорная частота У, воЕслибы Кюахфк еа х - -ТмаХ ф то .для. любого 1 число импульсов )4Впроходящее через ключ 6, будет равно, = 6 10;1 )В случае, когда напряжения 0 иО(Ь+Ч") однополярны, импульсы с выхода ключа 6 проходят на вход (+) счетчика 5 (фиг. 2 м). При разнополярных напряжениях ОЦ;) и ОЯ,+Т)триггер 18перебрасывается сигналом с дифференцирующей цепочки 16 (фиг. 2 к), поступающим на первый раздельный вход, на второй вход триггера 18 подается импульсс триггера 17 длительностью С (фиг. 2 и).Импульсом с триггера 18 (фиг. 2 л)счетчик 5 переводится в режим вычитания, т.е. импульсы с выхода ключа 6в соответствующий промежуток времениЬ 1 проходят на вход (-) счетчика 5(фиг. 2 н). В каждый промежуток времени М 1 импульсом с первого выхода распределителя 1 триггер 18 устанавливается в исходное состояние.Ключ 6 открыт распределителем 1 навремя Т = 61 , за которое через негопройдет на счетчик 5 количество импуль-К=1,й, ОН,)ц(1,+т 11=1 3 1019ной интервал, блок 4 умножения, реверсивный счетчик 5, ключ 6, сумматор 7,блок 8 вычитания, ячейки 9 и 10 памяти, ключ 11, триггер 12, одновибратор13, элемент И 14, блок 15 вычитания, 5дифференцируюшую цепочку 16 и триггеры 17 и 18 с раздельнь.ми входами,Устройство работает следующим образом.Исследуемый случайный процесс в вице напряженияО(фиг.2 а) подаетсяна сумматор 7 постоянного напряженияОос исследуемым иодновременно наблок 8 вычитания исследуемого напряжения из постоянного, Значение напряжения 5Ио устанавливается перед замером и выбирается больше максимального выбросаслучайного процесса.Сумма Оо Ф ц Щ и разность Оо ( 1) (фиг, 2 б) поступают на соответствующие входы ключа 11, которыйуправляется сигналом с выхода тригге-.ра 12 (Шмидта) (фиг. 2 г), на вход которого подается напряжение Ц( ), Навыходе ключа 11 появляется йапряжение 25Оо.+ И() Ъ Яо (фиг. 2 б), которое поступает одновременно на входы первойи второй ячеек 9 и 10 памяти. В моментвремщи 1 ячейка 9 памяти запоминаетнапряжение ЦО+ )Ц(т,) Через время З 0задержкивводимое с помощью регу-.лируемого блока 2 задержки, ячейка 10памяти запоминает напряжение Ц +о, +С,35Напряжение с выхода ячейки 9 подает.ся на преобразователь 3, на выходе которого в момент времени 1 + о появсляется импульс длительностьюСО+О(+)3 1 (фиг, 2 д). Этот ймпульс 40одновременно поступает на одновибратор13 и элемент И 14, Одновибратор 13вырабатывает импульс постоянной длительности р К Оо, поэтому навыходе элемента И 14 появляется им 45пульс длительностью 1,= К.ДОКффиг. 2 е),который подается на первый вход блока 4умножения напряжения на временной интервал.Напряжение с выхода ячейки 10 поступает,на второй блок 15 вычитания, где50из него вычитается напряжение Оо ина его выходе появляется напряжение0 (%1+Е)/, которое поступает на второйвход блока 4 умножения. Блок 4 работает по схеме двухтактного преобразователя (фиг, 2 ж). В течение промежутка време ни интегрируется напряжение ИВыражение 1,О(+)О(,+С: ) К х (Г) дает значение автокорреляционной функции для данногоСледовательно, можно считатьКххЛ 2= Р ", Ц-КМоДТаким образом, меняяможно получать на счетчике значения автокорреляционной функции.Предлагаемое устройство позволяет вычислять в широком диапазоне С как положительную, так и отрицательную корреляционные функции, с высокой точностью за счет того, что результат вычислений, записанный в счетчике, представляет алгебраическую сумму произведения ситналов, т.е. учитывается знак напряжений.