Устройство для определения медианы

СОЮЗ СОВЕТСКИХсоцИАлистичеснихРЕСПУБЛИН 4 С 5 36 БРЕТЕН ДатЕЛЬСТВУ ба,тво СССР 6, 1977. о СССР 6, 1974. МЕ 4 Ю ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ С(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДДИАНЫ 801249540(57) Изобретение относится к вычислительньк устройствам для определения статистических характеристик слу,.чайных процессов. Цель данного изобретения - повышение быстродействия -достигается тем, что в устройствовведены релейные элементы с зонойнечувствительности, элемент И, блок элементов И, триггер, элементы ИЛИ,НЕ,аналого-цифровой преобразователь. Благодаря этим блокам сокращаетсявремя установления при заданной точности измерения. 2 ил..,1=1,2, о - моменты временипересечения случайным процессомХ медианного уровня МЕсли для оценки интервала вй; заполнить его импульсами постояннойчастоты Й то в течение временис получим Н = юС гй импульсов,тпропорциональных времейи ВС;, ивместо выражения (1) получим равенство 2 ЕИ, Е И .ОК Л(2) Изобретение относится к специализированным вычислительным устройствам и может быть использовано дляопределения статических характеристик случайных процессов, в частностидля определения медианы и математического ожидания случайных процессов.Цель изобретения - повьппение быстродействия устройства.На чертеже показана схема устройства.Устройство содержит блок 1 сравнения, триггер 2 Шмидта, элементыИ 3-7, триггер 8, цифроаналоговыйпреобразователь 9, элемент ИЛИ 10,элемент НЕ 11, реверсивный счет- .чик 12, генератор 13-15 импульсов,релейные элементы зоны нечувствитель ности, элемент НЕ 16, элемент ИЛИ 17,триггер 18, элемент И 19, аналогоцифровой преобразователь 20, блокэлементов И 21,Из определения медианы следует,что медианой случайной величиныХ называют величину М, для которой Р Х(С)МД= РХ(й)Ме иливремя, за которое случайный процесспринимает. значение больше или меньше медианы, должно быть равно Для симметричных, часто встречающихся законов распределения случайных процессов (гаусского, равномерного и др.), значения медианы совпадают со значениями математического ожидания. Для таких процессов определение медианы равносильно определению математического ожидания.Устройство работает следующим образом,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Случайный сигнал Х(с) подается на первый вход блока 1 сравнения, не происходит его сравнение с опорным напряжением Б которое формируется преобразователем 9. Поскольку в начальный момент напряжение на выходе преобразователя 9 равно нулю, Х(с) непосредственно подается на вход триггера Шмидта 2, Входной сигнал Х(С) также подается на вход второго элемента 15 нечувствительности и на вход преобразователя 20. Для определенности допустим, что Х(,) в начальный момент времени имеет положительное (отрицательное) значение, тогда на прямом (инверсном) выходе триггера 2 Шмидта появится логический сигнал "1", который подается на первый вход элемента И 3 (4) . Так как в начальный момент времени реверсивный счетчик 12 находится в нулевом состоянии, на выходе элемента И 17 имеется сигнал "1", который вместе с сигналом "1" с выхода прямого (инверсного) выхода триггера 2 Шмидта обеспечивает появление на выходе элемента И 3 (4) логической "1", которая установит триггер 8 в единичное (нулевое) состояние. В это же время сигнал "1" с выхода элемента И 7 воздействует на К-вход КБ-триггера 18, на прямом выходе которого появляется "011, а на инверсном выходе - "1" Логический сигнал "О";,формируемый на прямом выходе КЯ-триггера 18, закрывает элемент И 19, блокируя подачу импульсов на счетный вход счетчика 12 от генератора 13 импульсов. Реверсивный счетчик 12 будет сохранять начальное нулевое состояние, Логический сигнал "1" с инверсного выхода КЗ- триггера 18 поступает на входы управ- ления блока элементов И 21, открывая его.Процесс установления (который длится с начального момента включения С, до момента времени й, когда реверсивный счетчик 12 начнет заполняться импульсами, формируемыми генератором 13, может проходить двояко: в зависимости от величины напряжения входного сигнала Х(С) в момент времени Со включения устройства.Рассмотрим случай, когда абсолютное значение напряжения входного сигнала Х(г.) оказывается меньше, чем напряжение Б т,е. Х(со)1(БО.5 10 15 20 На выходе элемента 15 нечувствительности появляется "0", а на выходеэлемента НЕ 16 возникает сигнал " 1",который через элемент ИЛИ 17 воздействует на Б-вход КБ-триггера 18 иопрокидывает его, При этом на прямомвыходе КБ-триггера 18 появляется "1",которая открывает элемент И 19, а наинверсном выходе триггера 18 - "0",который закрывает блок элементовИ 21. В случае, когда абсолютное значение напряжения входного сигналаЛ Х(С) оказывается большим или равным Уо, т.е Х(1У на выходе элемента 15 нечувствительности появится "1", а на выходе элемента НЕ 16 возникает сигнал "0, При этом состояние КБ-триггера 18 не изменяется, а следовательно, элемент И 19 остается закрытым, а блок элементов И 21 - открытым. В преобразователе 20 входной сигнал Х(Т) преобразуется в (ш+1)-разрядный параллельный код. Абсолютное значение (модуль) напряжения Х(С ), т,е. Х(г. )1, при этом определяется только 2,3(ш+1)- разрядами кода, Логические сигналы с 2,3ш+1-разрядных выходов преобразователя 20 через открытый блок элементов И 21 воздействует на счетные входы и+1, и+2,.,и+ш - триггеров счетчика 12, обеспечивая практически мгновенную их установку в соответствующие коды состояния. Таким образом, в ш-старших разрядах реверсивного счетчика 12 появится цифра, которая соответствует абсолютному значению входного сигнала Х в начальный момент, Эта цифра подается на входы преобразователя 9, на выходе которого вырабатывается опорное аналоговое напряжение П= Х соответствующей положительной (отрицательной) полярности, поскольку первый (знаковый) вход преобразователя 9 подключен к прямому выходу триггера 8, Напряжение П и также поступает на вход элемента 14 нечувствительности. Так как У) По, то на выходе элемента 14 появится "1", которая через элемент ИЛИ 17 воздействует на Б-вход КБ-триггера и переводит его в противоположное состояние. При этом сигнал "1", появившийся на прямом выходе КБ-триггера 18, открывает элемент И 19, а сигнал "0", появившийся на инверсном выходе КБ 25 30 35 40 45 50 55 триггера 18, закрывает блок элементовИ 21, тем самым исключается в дальнейшем влияние на значение кода ш стар-.ших разрядов счетчика 12. Напряжение Птакже подается на вход блока 1 сравнения, с выхода которого напряжение дХ = Х-Ппоступает на вход триггера 2 Шмидта. Предположим, что в последующий после 1 момент времени С напряжение 4 Х будет (также как и в начальный момент) положительным (отрицательным), При этом триггер 2 Шмидта останется в прежнем состоянии, Так как к этому времени пятый элемент И 7 оказывается запертым (поскольку хотя бы на одном йэ инверсных выходов счетчика 12 будет "1"), что снимает разрешение с элементов И 3 и 4. Но к этому времени триггер 8 знака уже находится в единичном (нулевом) состоянии и вместе с триггером 2 Шмидта, который находит-. ся в единичном (нулевом) состоянии образует на выходе элемента И 5 (6) сигнал "1", который через элемент ИЛИ 10 подается на шину сложения счетчика 12. Содержимое счетчика 12будет возрастать и наступит момент времени, когда на счетчик (от генератора 13 импульсов через открытый элемент И 19) поступит 2" импульсов (и - число младших разрядов) и код (цифра) ш старших разрядов счетчика 12 изменится на единицу, что приведет к изменению величины опорного напряжения П д на величину одной ступени П Это измененное опорное напряжение Пподается на вход блока 1 сравнения. Дальше процесс продолжается аналогично описанному. Как только дХ(с) = Х(С) - У помеой няет знак, станет отрицательным (положительным), триггер 2 Шмидта изменится на противоположное свое состояние, что приведет к снятию разрешения с элемента И 5(6), с входа элемента ИЛИ 10 и с выхода элемента НЕ 11 сигнал "1" подается на шину вычитания счетчика 12, и переведет реверсивный счетчик 12 в режим вычитания. Если значение медианы процесса положительное, то режим сложения по времени будет преобладать над временем режима вычитания и содержимое ш старших разрядов счетчика 12 будет возрастать до тех пор, пока содержимое этих разрядов не стаФормула изобретения Устройство для определения медианы, содержащее блок сравнения,триг гер Шмидта, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы И, первый элемент ИЛИ, цифро-аналоговый преобразователь, элемент НЕ, реверсивный счетчик, генератор импульсов, 20 первый триггер, первый вход блока сравнения является информационным входом устройства, выход блока сравнения подключен к входу триггера Шмидта, прямой выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, инверсный выход триггера Шмидта подключен к первым входам третьего и четвертого элементов И, выходы первого и третьего 30 элементов И соединены соответственно с входами .установки в "1" и в "О" первого триггера, прямой выход которого подключен к второму входу второго элемента И и к первым разрядам цифроаналогового преобразователя, 1 -й вход которого ( 1 = 2-й ) соединен с-м прямым выходом реверсивного счетчика (1 =(и+2) в (и+и 1), инверсный выход первого триггера 40 подключен к второму входу четвертого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу второго элемента И, выход пер ного элемента ИЛИ соединен с входом, сложения и через первый элемент НЕ 3нет равным значению медианы. Когда наступит момент равенства, будет выполняться условие (4), т.е. алгебраическая сумма количества импульсов Х, поступивших на счетчик 12и будет колебаться н диапазоне О(И 2 что помещается в и младших разрядах счетчика 12, и содержимое старших разрядов не будет меняться,1249540 Вс входом вычитания реверсивного счетчика, инверсные выходы Ф старшихразрядов реверсивного счетчика подключены к одноименным входам пятогоэлемента И, выход которого соединен свторыми входами первого и третьегоэлементов И, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены релейные10 элементы с зоной нечувствительнОсти,шестой элемент И, блок элементов И,аналого-цифровой преобразователь,второй триггер, второй элемент ИЛИ,элемент НЕ, информационный вход устройства соединен с входами первогорелейного элемента с зоной нечувствительности и аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключенк оцноименным входам первой группывходов блока элементов И, входывторой группы которого объединеныи соединены с инверсным выходом второго триггера, выход цифроаналогового преобразователя подключен к второму входу блока сравнения и к входувторого релейного элемента с зонойнечувствительности, выход которогосоединен с первым нходом второгоэлемента ИЛИ, выход первого элемента с зоной нечувствительности через второй элемент НЕ подключен квторому входу второго элемента ИЛИ,выход которого соединен с входомустановки в нО" второго триггера,прямой выход которого подключен кпервому входу шестого элемента И, выход которого соединен со счетнымвходом реверсивного счетчика, второй вход шестого элемента И подключен к выходу генератора, выход пятого элемента И соединен с входомустановки и "1" второго триггера;выходы в старших разрядов реверсивного счетчика и выход цифроаналогового преобразонателя являются соответственно цифровым и аналоговыминформационными выходами устройства.1249540 ь И.Мухинадар тави оррект ехр амборск 671 Подписноеого комитета СССР,ний и открытийаушская наб., д. 4/5 аказ 4327/5 ВНИИПИ Гпо дел13035, Мос ятие, г.ужгород, ул. Проектная,оизводственно-полиграфическое пр едактор С.Патруще Тираж осударствен ам изобрет ква, ЖФ с о фЪ