Вероятностный преобразователь аналог-код

. М.ф Наука ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетеФЙ и Отнрытии(54)(57) ВЕРОЯТНОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ АНАЛОГ-КОД, содержащий цифроаналоговый преобразователь, пороговыйэлемент, первый элемент И, делитель,счетчик и группу элементов И, выходыкоторых являются группой выходов устройства, первый вход порогового.элемента соединен с информационнымвходом устройства, второй вход - свыходом цифроаналогового преобразователя, а выход - с первым входомпервого элемента И, выход которогосоединен со счетным входом счетчика,выходы которого соединены с первымивходами соответствующих элементовИ группы, вторые входы которых соединены с выходом делителя, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью ЯО 1173413 повышения точности преобразования,в него введены (и+1)-разрядный генератор случайных чисел, распределенныхпо треугольному закону, второй итретий элементы И, первый и второйэлементы задержки, группа элементовНЕ и триггер,.нулевой вход которогосоединен с выходом делителя, единичный вход триггера, установочный входсчетчика и первый вход делителя соединены с установочным входом устройства,первый вход второго элемента И соединен с входом тактовых импульсов устройства, второй вход - с выходомтриггера, а выход - с входами первогои второго элементов задержки, вторымвходом делителя и входом генератораслучайных чисел, выходы о разрядовкоторого соединены с входами соответствующих элементов НЕ группы, выходыкоторых соединены с соответствующимиразрядами цифроаналогового преобразователя, выход Ь+1)-го разряда генератора случайных чисел соединен с первым входом третьего элемента И, второйвход которого соединен с выходом второго элемента задержки,.а второй выход - со счетным входом счетчика,выход первого элемента задержки соединен с вторым входом первого элемен 11734 13 2Изобретение относится к импульснойтехнике, в частности к устройствамдля преобразования аналоговых величин в цифровой код, и может бытьиспользовано в специализированных 5цифровых вычислительных машинах(СЦВМ), производящих решение задачкорреляциоНного анализа реализацийслучайных процессов (вычисление математического ожидания, дисперсиии т.д.).Цель изобретения - повышениеточности преобразования путем обеспечения независимости дисперсии ошибококругления от закона распределениявходной аналоговой величины при сохранении независимости математического ожидания ошибок округления отуказанного распределения.На Фиг. 1 схематически изображен 20вероятностный преобразователь аналог-код; на фиг. 2 - функциональнаясхема генератора случайных чисел.Вероятностный преобразовательаналог-код состоит из установочного 25входа 1 и входа 2 тактовых импульсовустройства элементов 3 и 4 задержки,порогового элемента 5, элементовИ 6-8, генератора 9 случайных чисел,распределенных по треугольному закону, группу элементов НЕ 10, цифроаналогового преобразователя 11,счетчика 12, делителя 13, триггера 14,группы элементов И 15, информационного входа 16 устройства и группы выхо-З 5дов 17 устройства.Установочный вход 1 устройстваподключен к установочному входусчетчика 12, первому входу делителя13 и единичному входу триггера 14. 40Вход тактовых импульсов подключенк первому входу элемента И 7, выходкоторого соединен с входами элементов3 и 4 задержки, входом генератора 9случайных чисел и соответствующим 45входом делителя 13. Выход младшихразрядов генератора 9 случайных чисел подключен к входу группы элементов НЕ 10, старший выходной разрядгенератора 9 подключен к первому 50входу элемента И 8, выход группыэлементов НЕ 10 соединен с входомцифроаналогового преобразователя 11,выход цифроаналогового преобразователя 11 соединен с вторым входом 55порогового элемента 5, первый входкоторого подключен к информационномувходу 16 устройства, Выход порогового элемента 5 соединен с первым входом элемента И 6, второй вход которого соединен с выходом элемента 3 задержки, К счетному входу счетчика 12подключены выходы элементов И 6 и 8,выход счетчика 12 соединен с первымвходом группы элементов И 15, выходгруппы элементов И подключен к группевыходов 17 устройства. Выход элемента задержки соединен с вторым входомэлемента И 8, выход делителя соединенс нулевым входом триггера 14 и вторымвходом группы 15 элементов И. Выходтриггера подключен к второму входуэлемента И 7.Преобразователь работает следующимобразом,Импульс, поступающий на установочный вход устройства, устанавливаеттриггер 14 в единичное, а счетчик 12и делитель 13 в нулевое состояние,Единичное состояние триггера 14 обеспечивает прохождение через элементИ 7 тактовых импульсов на вход делителя 13 и вход генератора 9 случайныхчисел, а через элементы 3 и 4 задержки - на вторые входы элементов И 6и 8, При подаче очередного тактовогоимпульса на вход генератора 9 на немформируется новое случайное число.Наличие единицы в (и+1)-м разрядесформированного числа обеспечиваетпрохождение через элемент И 8 тактового импульса с выхода элемента 4 задержки на счетный вход счетчика 12,в результате чего его. состояние увеличивается на единицу.Младшие и разрядов генератора 9случайных чисел через элементы НЕ 10поступают на вход цифроаналоговогопреобразователя 11, на выходе которого формируется случайное напряжение,сравниваемое в пороговом элементе 5 свходным аналоговым напряжением, Есливходное аналоговое напряжение большенапряжения с выхода цифроаналоговогопреобразователя 11, то пороговый элемент 5 вырабатывает напряжение, обеспечивающее прохождение через элементИ 6 тактового импульса с выходаэлемента 3 задержки на счетный входсчетчика 12, в результате чего егосостояние увеличивается на единицу,После поступления М-го тактовогоимпульса на выходе делителя 13 вырабатывается импульс, который поступаетна нулевой вход триггера 14, переводя его в нулевое состояние, а также22 , 2Ь = Ъ-х) РИ-в: на вторые входы группы элементов И 15,разрешая прохождение двоичного кодаиз счетчика 12 на группы выходов 17устройства. Нулевое состояние триггера 14 запрещает прохождение тактовыхимпульсов через элемент И 7. Приполучении нового импульса на установочный вход 1 устройства, работапреобразователя возобновляется поуказанной схеме. 1 ОЭлемент 3 задержки обеспечиваетзадержку тактовых импульсов на времяработы генератора 9 случайных чисел,элементов НЕ 10, цифроаналоговогопреобразователя 11 и порогового элемента 5 а элемент 4 задержки -Утолько на время работы генератора 9 случайных чисел, Импульс навыходе делителя 13 формируется с за-.держкой на время, превышающее время 20задержки элемента 3 на величинубыстродействия счетчика 12.Генератор 9 случайных чисел, распределенных по треугольному закону,состоит из двух генераторов 18 25равномерно распределенных случайныхчисел и сумматора 19. Входы генераторов 18 подключены к входу генератора 9, подключенному к выходу элемента И 7, с которого поступают ЗОтактовые импульсы. Выходы разрядовпервого и второго генераторов 18равномерно распределенных чисел соединены соответственно с входами разрядов первой и второй группы сумматора 19. Выход сумматора 19 являетсявыходом генератора 9 распределенных потреугольному закону случайных чисел.Генератор 9 работает следующимобразом,40Тактовый импульс, поступающийна вход, возбуждает генераторы,18,формирующие независимо друг от друга, равномерно распределенные на интервале от О до йи -разрядные случайные числа, которые суммируются всумматоре 19. На выходе сумматора 19получается (о+1)-разрядное случайноечисло, распределенное по треугольному закону на интервале от О до 2 Ь,поскольку оно есть реаультат суммирования двух статистических независимыхслучайных величин, равномерно распределенных на интервале от О до В,Плотность вероятности распределен-уОного по треугольному закону на интер.вале от О до 2 а случайногочисла годпеделяется выражением Пусть 0 ( 7 ( д . Тогда в старшемразряде генератора 9 случайных чисел.содержится нуль и, следовательно,число 2+, содержащееся в младших разрядах генератора 9 случайных чисел, сов"папает с . г . На выходе элементов НЕ 10имеетея число ч= 4 - г , поступающее на вход цифроаналогового преобразователя 11, напряжение ч = а -с выхода которого поступает на первыйвход порогового элемента 5, на второйвход которого по шине 16 аналоговоговхода подается преобразуемое напряжение О ( х ( а . В соответствии с логикой работы преобразователя, еслих(ч или, что эквивалентно, г(д-х,то добавление единицы в младший разряд счетчика .12 не производится и,следовательно, в этом случае результат преобразования у = О,Вероятность того, что у = О,равна вероятности выполнения условияг ( а х и определяется выражением очным образом, рассматривая случай а ( х (2 й, нетрудно получить, что вероятность Р(2) того, что результат преобразования равен у23, определяется выражением И, наконец, для определения вероятности того, что у =д , можно записать Р(1) = 1-Р(0)-Р(2) .Посколькуошибка округления Е= :у - х, то для определения математи.Ь ческого ожидания ви дисперсии Ь ошибок округления имеемЕТакими характеристиками обла - дают ошибки округления в каждом =М(1: 1,н ) такте работы преобразователя, Следовательно, математическоеа ожидание д, и диспероияошибкиЕ. округления за М тактов работы преобразователя равны Л фр, 1 ф= Ти не зависят от закона распределенияокругляемых величин.11734 1,3 г.2 Ковач акт аказ 5054/48 аж 71 П но ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Составитель В. Гребеннико Техред О.Неце Порректор Е, Сирохман