Статистический анализатор распределения частот

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(23) Приоритет -Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР РАСПРЕДЕЛЕНИЯЧАСТОТ 10 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено для изучения законов распределения дискретной случайной величины различных физических объектов, на 5 выходе которых имеет место дискретный случайный процессв виде дискретной случайной последовательности импульсов напряжения (тока).Известен анализатор случайных временных интервалов, содержащий триггер, два одновибратора, два счетчика, два ждущих блокинг-генератора, элемент И и элемент задержки (1.Недостатками устройства являют ся ограниченные функциональные возможности по непосредственному определению распределения частот сигнала.Наиболее близким к изобретению является анализатор, содержащий .первый и второй триггеры, нулевые и единичные выходы которых соединены соответственно с нулевыми и единичными входами третьего и четвертого триггеров, первый, второй и третий двоичные счетчики, информац.:онные входы которых соответственно соединены с первым входом анализатора, через первый ключ с выходом первого поро гового элемента и через второй ключс выходом второго порогового элемента, управляющие входы двоичныхсчетчиков соединены со вторым входом анализатора, триггеры, элементызадержки, конденсаторы, В известномустройстве информация в виде кодированного случайного двоичного числаотображается на многоканальных индикаторах 2. Это устройство не позволяет автоматически и с высоким быстРодействием проводить анализ и фиксировать по частоте импульсы дискретного случайного процесса, что бывает необходимо при вычислении для случайной величины вероятности ее попадания на участок, симметричный относительно центра рассеивания,Если в качестве случайной величины задана частота, то при испытаниях генератора решается .задача, с какой вероятностью сохраняется частота генератора на ограниченном участке, центр которого совпадает с номинальным значением частоты при изменении внешних условий (температуры, влажности, давления, вибрации и т.п,) .Цель и зо бретени я - расширение Функциональных воэможностей устройства путем определения вероятностей попадания частот сигнала в заданный диапазон.Поставленная цель достигается тем, что в анализатор, содержащий два триггера, счетный вход первого триггера является информационным входом анализатора, нулевой и единичный выходы первого и второго триггеров подключены соотнетственно ко входам третьего и четвертого триггеров, первый счетчик, информационный вход которого соединен со входом анализатора, второй и третий счетчики, информационные входы которых соединены с выходами соответствующих ключей, информационные входы которых подключены к выходам соответствующих пороговых элементов, установочные входы счетчиков, первого и второго триггеров подключены ко второму входу анализатора, разделительные конденсаторы, элементы задержки, введены дна преобразователя интервала времени в напряжение и четыре триггера. Единичные входы пятого и шестого триггеров соединены с выходом первого преобразователя интервала времени в напряжение, единичные входы седьмого и восьмого триггеров подключены к выходу второго преобразователя интервала времени н напряжение. Нулевые входы пятого и шестого триггеров через разделительный конденсатор соединены с нулевым выходом третьего триггера, нулевые входы седьмого и восьмого триггеров подключены через разделительный конденсатор к нулевому выходу четвертого триггера. Дополнительные входы пятого и седьмого, шестого и восьмого триггеров соединены с соответствующими источниками постоянных сигналов, единичные выходы пятого, третьего и шестого триггеров и седьмого, четвертого и восьмого триггеров соединены соответственно с первым, вторым и третьим нходами соответствующего порогового элемента. управляющие входы первогои второго ключей через соответствующий элемент,задержки подключены соответственно к единичным выходам третьего и четвертого триггерон,нходы преобразователей интервала времени внапряжение через соответствующиеэлементы задержки подключены соответственно к нулевым выходам первого и второго триггеров, единичный выход перного триггера подключен к счетному входу второго триггера.На Фиг.1 представлена схема частотного анализатора; на Фиг,2 и 3 -графики интервалов случайной последовательности импульсов.Анализатор содержит преобразователи 1 и 2 временного интервалан напряженке (амплитуду импульса),преобразующие временные интервалымежду двумя соседними импульсамислучайной последовательности нпилообразные импульсы, максимальноезначение амплитуды которых пропорционально временному интервалу.Преобразователь 1 преобразует. четные,а преобразователь 2 - нечетные временные интервалы случайной последовательности импульсов.Триггеры 3,4 распределяют четныеинтервалы случайной последовательности импульсов (фиг.2)поступающейна нход 5 анализатора, выдают их нанулевые и единичные входы триггеров6,7 и через элементы 8 и 9 задержки15 на входы преобразователей 1,2,Триггеры 6,7 запоминают управляющиесигналы, поступающие с триггеров 3,4 и на выходах формируют командыуправления.2 О Разделительные конденсаторы 10,11 преобразуют единичные сигналына нулевых выходах триггеров 6,7 вкратковременные импульсы, которыеустанавливают триггеры 12,13,14 ир 5 15 в нулевые состояния,Триггеры 12,13,14 и 15 запоминаютвеличину амплитуды пилообразногонапряжения (фиг,2) на выходах 16,17 преобразователей 1, , При этомеры 12,14 за счет внутреннизменения параметров настраиваютсяна срабатывание от максимальнойчастоты о., а триггеры 13,15 - отминимальной частоты (.Пороговые элементы 18,19, каждыйиз которых срабатывает (формируетединичный сигнал на выходе) приналичии только двух единичных сигналов на любом из трех входов,формируют упранляюшие сигналы.4 О Ключи 20, 21 по единичным сигналам, поступающим через элементызадержки 22, 23 на их управляющиевходы, управляют выходами пороговыхэлементов 18, 19,Двоичные счетчики 24 и 25 осуществляют счет соответственно четныхи нечетных импульсов случайной последовательности, поступающих в заданную (заштрихованную) зону случайнойвеличины Х-эДГц)Х 3(фиг.3) .50Двоичный счетчик 26 фиксирует общее число импульсов, поступающее навход 5 анализатора, Суммарное числоимпульсов двоичных счетчиков 24, 25,поделенное на число импульсов, зафиксированных двоичным счетчиком26, дает величину интеграла ь Р, повеличине которого судят об эффективности объекта испытания.Вход 27 анализатора служит для по 60 дачи управляюших команд.Нулевые и единичные выходы триггеров 3,4 соединены соответственнос нулевыми и единичными входамитриггеров 6,7. Дноичные счетчики65 26,24 и 25 информационными входами/1При Я 50 55 60 65 соответственно соединены с входом5 анализатора, через ключ 20 - свыходом порогового элемента 18 ичерез ключ 21 - с выходом пороговогоэлемента 19. Управляющие входыдвоичных счетчиков 24, 25 и 26 сое-, 5динены со входом 27 анализатора, единичный выход триггера 3 соединен сосчетным входом триггера 4,нулевые выходы триггеров 3,4 соответственно через элемент 8 задержки и преобразова,тель 1 и элемент 9 задержки и преобразователь 2 соединены с единичнымивходами триггеров 12, 13 и 14, 15, нулевые входы которых через конденсаторы 10,11 соединены с нулевыми выходами триггеров б и 7.Первые, вторые итретьи входы пороговых элементов 18,19 соединены соответственно с единичными выходами триггеров 12,6,13 и единичными выходами триггеров 14, 7,15.Вторые входы пороговых элементов 18,19 соответственно через элементы задержки 22,23 соединены с управляющими входами ключей 20,21. Ан али з ат ор р а 6 от ает следующим образом,На триггерах 12, 13, 14, 15 устанавливаются пределы с., ) случайной величины Х , т,е. величина амплитуды импульсов, подаваемых на единичные входы триггеров, при которых происходит их срабатывание,По команде исходное подаваемой на вход 27 анализатора, двоичныесчетчики 24, 25 и 26 устанавливаются в исходное положение, триггеры3,4 - в единичные состояния.На вход 5 анализатора подаютсяимпульсы случайной последовательности (фиг.2) с выхода испытуемого ге. -нератора импульсов. Первый импульс,поступающий на вход 5 анализатора,переводит триггер 3 в нулевое положение. Единичный сигнал с нулевого выхода триггера 3 через элемент8 задержки запускает в работу преобразователь 1, который на выходе16 начинает формировать первый нарастающий .импульс, соответствующийнечетному интервалу л 1. Нарастающий импульс поступает на единичныевходы триггеров 12, 13,Второй импульс на входе 5 анализатора переводит триггер 3 в единичное состояние, преобразователь 1прекращает работу, первый импульс(фиг.2) резко обрывается,Первый нарастающий импульс наединичных входах трггеров 1, 13может привести послдние к следующим ситуациям,При- = 1,.л-(д1 1ь.,триггеры 12 и 13 ос. аются ,. нулевомсостоянии. триггер 12 переходит в единичное триггеры 12 и 13 переходят в единичное состояние,По второму импульсу (фиг,2, 5)триггер б переходит в единичное состояние, производит опрос пороговогоэлемента 18 и через элемент 22 задержки открывает ключ 20,При ситуации (2) на входах порогового элемента 18 наблюдается дваединичных импульса и на его выходеформируется единичный сигнал, который через ключ 20 поступает на входдвоичного счетчика 24 и фиксируется им.При ситуациях (1) и (3.) пороговыйэлемент 18 не срабатывает, так какв этом случае на его входах имеетсяодин или три единичных импульса.Одновременно по второму импульсутриггер 4 переходит в нулевое состояние. Вследствие этого триггеры14, 15 также переходят в нулевоесостояние и вступает в работу преобразователь 2, формирующий первыйимпульс (фиг,2, 17), соответствующий четному интервалу, Если пороговыйэлемент 19 к началу третьего импульса оказывается в ситуации (2),то двоичный счетчик 25 фиксирует импульс,С приходом третьего и последующихимпульсов (фиг. 2,5)циклы работы понечетным и четным интервалам ь 1, повторяютсяПри отсчете заданного числа импульсов двоичный счетчик 26 формируетимпульс переполнения (фстоп), который прекращает подачу импульсов навход 5 анализатора,Предлагаемое устройство благодаря наличию новых элементов и новыхсвязей позволяет существенно расши;рить функциональные возможностии вычислять эффективность в видевероятности, с какой сохраняетсячастота импульсов испытуемого генератора на ограниченном участке, центркоторого совпадает с номинальнымзначением частоты при изменении внешних условий (температуры, влажности,давления, вибрации и т.п.), В процессерешения такой задачи можно определятьвеличину эффективности (дР) выбраннойсхемы стабилизации частоты или ееотдельных параметров, а многократноерешение такой задачи при испытанияхпозволяет с высокой точностью ибыстродействием производить сравнительный анализ выбранных схем стабилизации и их параметров.Автоматизация процесса исследования дискретной случайной величиныпс звс ля т не тол кс исключить субъективные ошибки вычислителя, но также на несколько порядков сократить время испытания генераторов частоты и иных объектов с частотными характеристиками и,принимать объективные решения по результатам испытаний объектов.Формула изобретенияСтатистический анализатор распределения частот, содержащий два триггера, счетный вход первого триггера является информационным входом анализатора, нулевой и единичный выходы первого и второго триггеров подключены соответственно ко входам третьего и четвертого триггеров, первый счетчик, информационный вход которого соединен со входом анализатора, второй и третий счетчики, информационные входы которых соединены с выходами соответствующих ключей, информационные входы которых подключены к выходам соответствующих пороговых эле-. ментов, установочные входы счетчиков; первого и второго триггеров подключены ко второму входу анализатора, разделительные конденсаторы, элементы задержки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем определения вероятностей попадания частот сигнала в заданный диапазон, в анализатор введены два преобразователя интервала времени в напряжение и четыре триггера, единичные входы пятого и шестого триггеров соединены с выходом первого преобразователяинтервала времени в напряжение, единичные входы седьмого и восьмоготриггеров подключены к выходу второгопреобразователя интервала времени внапряжение, нулевые входы пятого ишестого триггеров через разделительный конденсатор соединены с нулевым выходом третьего триггера, нулевые входы седьмого и восьмого триггеров подключены через разделительныйф конденсатор к нулевому выходу четвертого триггера, дополнительные входыпятого и седьмого, шестого и восьмого триггеров соединены с соответствующими источниками постоянных сигналов,5 единичные выходы пятого, третьего ишестого триггеров и седьмого, четвертого и восьмого триггеров соединены соответственно с первым, вторыми третьим входами соответствующего пощ рогового элемента, управляющие входыпервого и второго ключей через соответствующий элемент задержки подключены соответственно к единичным выходам третьего и четвертого триггероввходы преобразователей интервала времени в напряжение через соответствующие элементы задержки подключенысоответственно к нулевым выходам первого и второго триггеров, единичныйвыход первого триггера подключенк счетному вход второго триггера.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР9 378858, кл.С 06 Г 15/36, 1971.З 5 2. Авторское свидетельство СССРР 450176, кл.С 06 Р 11/00, 1973.723588 каэ 1009/1 Тираж 751ЦНИИПИ государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб.,д.4/5 Подписное Филиал ПП 1 Т Патент, г.ужгород, ул.Проектная Составитель В.ЖовинскийРедактор Л.Алексеенко Техред О.Легеза КоРРектор