Устройство для определения среднегоразмаха случайных импульсов

Сфвз Советскик Социалистических РеслубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯХ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ цЮ 3471аявк Государствеииыи к СССР по делам изобрет и открытиймите ии бликовано 15,0381, Бюллетень Но 10 681.3(71) Заявитель 4) УСТРОЙС ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕГО РАЗМАХАУЧАЙНЫХ ИМПУЛЬСОВ и Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для статистической обработки ,случайных импульсов, в частности для определения среднего размаха случайных по амплитуде импульсов реакции стохастической системы, как автоматической, так и эргат:.ческой, на регулярные воздействия.В практике использования сложных стохастических систем часто бывает необходимо определить размах квазирегулярного импульса, случайного по амплитуде, на выходе системы при подаче на ее вход регулярных дозированных воздействий.Квазирегулярность выходного импульса определена тем, что он может быть описан регулярной функцией со случайными параметрами. Характерной особенностью исследуемых систем является аддитивный "белый" шум с интенсивностью во много раз большей размаха исследуемого сигнала, Примером такой системы может являться головной мозг человека, когда в качестве воздействия используется периодически повторяющийся раздражитель (звуковой, световой, тактильный), а выходным сигналоМ служит отведение 2электрознцефолограммы, где наряду сФоновой составляющей присутствуетреакция на раздражитель.Известно устройство для определения среднего размаха выходного сигнала, в котором используется квантование сигнала по времени с последующим усреднением равноотстоящих отмомента подачи воздействия отсчетовс использованием ЦВМ для накопленияобработки массива данных Щ .Однако использование ЦВМ и сопрягающей аппаратуры целесообразно лишьпри исследовании тонких структур изу-.15 чаемого сигнала.Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство, содержащее двапиковых детектора, соответственноположительного и отрицательного сиг налов, информационные входы которыхобъединены и являются входом устройства, и операционный усилитель, выход которого является выходом устройства, а суммирующие входы подключены 25 к выходам пиковых детекторов положительного сигнала (,2 .Устройство служит для выделениямедленно меняющегося сигнала на Фонешума. Однако данное устройство не мо жет определить средний размах быстроменяющегося знакопеременного выходного сигнала исследуемой системы, так как точность изменения выделяемого сигнала недостаточно высока.Цель изобретения - повышение точности определения среднего размаха случайных импульсов.Поставленная цель достигается тем, что в данное устройство, содержащее первый пиковый детектор положительного сигнала и пиковый детектор отрицательного сигнала, информационные вхо ды которых объединены и являются входом устройства, и операционный усилитель, суммирующий вход которого подключен к выходу первого пикового детектора положительного сигнала, до полнительно введены второй пиковый детектор положительного сигнала, блок усреднения, генератор импульсов, Формирователь стробимпульса и блок задержки стробимпульса, масштабный уси литель и два формирователя разрядных импульсов, При этом информационный вход второго пикового детектора положительного сигнала подключен ко входу устройства. Выходы пикового 25 детектора отрицательного сигнала и второго пикового детектора положительного сигнала соединены соответственно с.первым вычитающим входом операционного усилителя и через масштабный усилитель - со вторым вычитающим входом. Выход операционного усилителя подключен ко входу блока усреднения, выход которого является первым выхо-. дом устройства. Выход генератора, являкщийся вторым выходом устройства, подключен ко входу формирователя стробимпульса, выход которого соединен с первыми управляющими входами первого пикового детектора положительного сигнала и второго пикового де тектора отрицательного сигнала и со входами блока задержки стробимпульса и первого формирователя разрядного импульса, выход которого подключен ко второму управляющему входу второ го пикового детектора положительного сигнала. Выход блока задержки строб- импульса подключен к первому управляю. щему входу второго пикового детектора положительного сигнала и через корми-рователь разрядного импульса - ко вторым управляющим входам первого пикового детектора положительного сиг- . нала и второго пикового детектора отрицательного сигнала.Пиковый детектор содержит диод, 55 конденсатор, ключи и повторитель сигналов, при этом один из электродов диода является информационным входом пикового детектора. Второй электрод диода соединен с информационным вхо- щ дом первого ключа, управляющий вход которого является первым управляющим входом пикового детектора, вторым управляющим входом которого является управляющий вход второго ключа, подключенного параллельно конденсатору, соединенному одной обкладкой с выходом второго ключа и входом повторителя сигналов, а другой - с шиной нулевого потенциала. Выход повторителя сигналов является выходом пикового детектора.На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 схема пикового детектора отрицательного сигнала.Устройство для определения среднего размаха случайных импульсов реакции стохастической системы 1 на регулярные воздействия, содержит блок 2 согласования, пиковый детектор 3 положительного сигнала, пиковый детектор 4 отрицательного сигнала, пиковый детектор 5 положительного сигнала, операционный усилитель 6, блок7 усреднения, генератор 8 импульсов,формирователь 9 стробимпульса, блок10 задержки стробимпульса, Формирователи 11 и 12 разрядных импульсов и масштабный усилитель 13.Широкий круг исследуемых стохастических систем характеризуется тем, что исследуемая система постоянно генерирует широкополосный (белый)шум, а при воздействии на ее вход отвечает квазирегулярным сигналом, аддитивно сложенным с шумовой составляющей,Устройство работает следующим образом.Сигнал с выхода генератора 8 посту.пает на вход системы 1 и на вход Формирователя 9 стробимпульса, на выходе которого формируется стробимпульс,поступающий на первые управляющие входы пиковых детекторов 3 и 4, а такжена вход формирователя 11 разрядных импульсов, сигнал с которого поступает на второй управляющий вход пикового детектора 5.Сигнал с выхода системы 1 через блок 2 согласовайия поступает на инФормационные входы пиковых детекторов 3-5.При подаче на первый управляющий вход пикового детектора стробимпульса он открывается и запоминает максимальное значение сигнала, поданного на его информационный вход за время длительности стробимпульса. Приподаче разрядного импульса на второйуправляющий вход пикового детектораонсбрасывается, после чего сигналвновь может быть использован для определения максимального значения сигнала за время нового стробимпульса.Сигнал на выходе пикового детектора 3 в момент окончания стробимпульса равенН, х, = еах Н(с) + ( (гна выходе второго пикового детектора 4 тв п 1 Н( й) + 5 ( 1)1813471 Ч = щах Я( С,20 Формула изобретения Чъат 1 п -аах Ч( с) - а(п Ч( с) на выходе третьего пикового детектораЧ, = 0,где Ч( с) - импульс реакции системы;( ) - шумовой сигнал на выходесистемы,После задержки, формируемой блоком 10 задержки, в течение интервала,равного длине стробимпульса, сигналына выходе формирователя 9 стробимпульса и первого формирователя 11разрядного импульса 11 равны "О", ана выходах блока 10 задержки и второго формирователя разрядных импульсовотличны от "0". Следовательно сигнална выходах первого и второго пиковь:хдетекторов равен Ч = Ч , = О, ана выходе третьего пиковго детектора Таким образом, эа время одного периода генератора импульсов в блок 7 усреднения поступает суммарный сиг- налчто обеспечивается коэффициентом масш-. табного усилителя 13, равным двум, З 0 подключенного к вычитающему входу операционного усилителя 6.Можно показать, что сигнал на выходе блока 7 усреднения равен35 2 пц, Я( тф щах Ч( г) - п 11 п Ч( с) ++ вах Я( )1 - щ и( тД - 2 Я( )Предполагается, что шум ( й) имеет симметричное распределение относительно нуля, т. е. 1 вах ; 1) = 1 - п 1 п Ц , 1) Ч = щах Ч с)1 - щ 1 пЧ( й) + еых+ 2 щс); , с - 2 рой 1 г)1 = 50 Таким образом, Ч 6, равно среднему значению размаха выходного импульса системы.Пиковый детектор содержит диод 14, ключ 15, конденсатор 16, ключ 17, повторитель 18 сигналов.Сигнал с информационного входа пикового детектора поступает через 60 диод 14 на информационный вход ключа 15. Если на управляющий вход ключа 15, являющийся первым управляющим входом пикового детектора, подать управляющий стробимпульс,ключ 15 от крывается и сигнал поступает на конденсатор 16, который заряжается до максимального значения сигнала. Напряжение с емкости 13 через повторитель 18 сигнала подается на выход пикового детектоРа.При подаче на управляющий вход ключа-разрядника, являющегося вторым управляющим входом пикового детектора разрядного импульса, конденсатор 16 разряжается, что приводит пиковый детектор в исходное состояние.Устройство определяет средний размах случайных квазирегулярных импульсов с достаточной для практического использования точностью, при этом измерения могут проводиться непосредственно в ходе эксперимента беэ привлечения сложных аналого-цифровых вычислительных комплексов. 1. Устройство для определения среднего размаха случайных импульсов, содержащее первый пиковый детектор положительного сигнала и пиковый детектор отрицательного сигнала, информационные входы которых объединены и являются входом устройства, и операционный усилитель, суммирующий вход которого подключен к выходу первого пикового детектора положительного сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены второй пиковый детектор положительного сигнала, блок усреднения, генератор импульсов, формирователь стробимпульса, блок задержки стробимпульса, масштабный усилитель и два формирвателя разрядных импульсов, информационный вход второго пикового детектора положительного сигнала подключен ко входу устройства, выходы пикового детектора отрицательного сигнала и второго пикового детектора положительного сигнала соединены соответственно с первым вычитающим входом операционного усилителя и через масштабный усилитель - со вторым вычитающим входом, выход операционного усилителя подключен ко входу блока ус- реднения, выход которого является первым выходом устройства, выход ге- ф нератора, являющийся вторым выходом устройства, подключен ко входу формирователя стробимпульса, выход которого соединен с первыми управляющими входами первого пикового детектора положительного сигнала и пикового детектора отрицательного сигнала со входами блока задержки стробимпульса и первого формирователя разряд. ного импульса, выход которого подключен ко второму управляющему входу в=орого пикового детектора положительного сигнала, выход блока эадерж813471 фив, 1 ки строЫимпульса подключен к первомууправляющему входу второго пиковогодетектора положительного сигнала ичерез формирователь разрядного импульса - ко вторым управляющим входам первого пикового детектора положительного сигнала и пикового детектора отрицательного сигнала,2. Устройство по и. 1, о т л и -и а ю щ е е с я тем, что пиковый детектор содержит диод, конденсатор,ключи и повторитель сигналов, при этом.один из электродов диода являетсяинформационным входом пикового детектора, второй электрод диода соединенс,информационным входом первого ключа, управлякщий вход которого является,первым управляющим входом пикового детектора, вторым управляющим входом которого является управляющийвход второго ключа, подключенногопараллельно конденсатору, соединенному одной обкладкой с выходом второгоключа и входом повторителя сигналов,а другой - с шиной нулевого потенциала, выход повторителя сигналов является выходом пикового детектора. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Вопросы кибернетики. Сер. нБиотехнические системы", ч. 11, вып. 25,1975, с. 85.2. Авторское свидетельство СССРР 221110, кл. С 05 В 5/01, 1967813471 4/ЯРО хи ай уеробгиющии" бход иа 8 Составитель Л.овин Техред Н.Ковале рьян-Чтенц Корректор Н. ыдкая т аэ 776/б 4 подписноекомитета СССРи открытийшская наб., д. 4/ Тираж 745 ВНИИПИ Государственного по делам иэобретени 13035, Москва, Ж, Ра