Многофункциональный преобразователь код-временной интервал

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ он 894859(51)М. Кд. Н 03 К 13/03 Гееударотвенный комитет СССР йо делан изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Т.А.Алиев, Р.М.Касумов и А.К.Забир а Институт кибернетики АН Азербайджа кой ССР Ьйк:(54) МНОГОфуНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОД - ВРЕМЕННОЙ ИНТЕРВАЛ 1Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано для преобразования кодов во временные интервалы и для спектрального анализа случайных процессов.Известен преобразователь код-временной интервал, содержащий генератор импульсов с прямым и инверсными вы" ходами, счетчик, выход которого подключен к элементу сравнения, два эле 0 мента Т, два О-триггера и элемент ИЛИ, причем выходы генератора подключены ко входам. синхронизации О-триггеров непосредственно, а к выходам элементов И - через элемент коммута 15 ции, вторые входы каждого из элемен" тов И соединены с прямыми выходами О-триггеров непосредственно,а к выходам элементов И - через элемент коммутации, вторые входы каждого из эле" ментов И соединены с прямыми выходами О-триггеров, а выходы - с входами элемента ИЛИ, О-входы триггеров объе" динены и подключены к выходу управ- ч ляющего триггера, К-вход каждого О-триггера соединен с инверсным выходом другого 11.Недостаток известного устройства- отсутствие возможности измерения характеристик случайного сигнала: математического ожидания, дисперсии, коэффициентов ряда ФурьеЦель изобретения - расаирение функциональных возможностей устройства, .Поставленная цель достигается тем, что в многофункциональный преобразователь код - временной интер" вал, содержащий генератор импульсов, выходы которого соединены непосредственно с входами синхронизации обоих О-триггеров и через элемент коммутации с первыми входами обоих элемен тов И, вторые входы которых соединены с прямыми выходами О-триггеров, а выходы с входами элемента ИЛИ, И - входы О-триггеров объединены и подключены к выходу управляющего томг894859 45 гера, первый вход которого соединенс шиной "Пуск", а Р-входы первогои второго Р-триггеров соединены синверсными выходами второго и первогоР-триггеров соответственно, счетчик,выход которого соединен с третьимвходом сравнения, дополнительно введены дна реверсивных счетчика, генератор синусоидальных сигналов, частотно-импульсный модулятор,генератор пилообразного напряжения, нульорган, третий элемент И, два ключаи три переключателя, причем первыйвыход элемента сравнения соединен через первый ключ со вторым входом управляющего триггера, второй и третий выходы элемента сравнения черезвторой ключ соединены со входами первого рееерсивного счетчика, выходыкоторого соединены с входами второго реверсивного счетчика, выход которого соединен со вторым входом элемента сравнения, вход частотно-импульсного модулятора соединен с выходомпервого переключателя, первый входкоторого соединен с выходом генератора синусоидальных сигналов, а второйвход - с входнои шиной и с первымвходом нуль-органа, второй вход ко"торого соединен с выходом генерато-ра пилообразного напряжения, а выходс первым входом третьего элемента И,второй вход которого соединен с выходом второго переключателя, первыйвыход которого соединен с выходомчастотно-импульсного модулятора, авторой - с выходом элемента ИЛИ и спервым входом третьего переключателя, второй вход которого соединенс выходом элемента И, а выход - совходом счетчика, вход генератора пилообразного напряжения соединен сшиной "Пуск".На чертеже представлена блок-схема устройства, состоящего из генератора 1 импульсов, элеиента 2 коммутации, триггера 3 управления, 0-триггеров 4 и 5, элементов И 6 и 7, элемента ИЛИ 8, реверсивного счетчика 9,элемента 10 сравнения, счетчика 11,реверсивного счетчика 12, генератора 13 синусоидальных сигналов,частотно-импульсного модулятора 14,нуль-органа 15,генератора 16 пилообразного напряжения, элемента Ипереключателей 18-20, клюцей 2 1-22.В зависимости от положения ключей и переключателей устройство работает в четырех режимах. 5 1 о 15 2 о 25 зо 35 о 50 4В первом режиме устройство преобразует код во временной интервал,Для этого переключатель 20 устанавливается в положение с, ключ 21 отключен ключ 22 включен, Р-триггеры 4 и 5 и управляющий триггер 3находятся в состоянии хранения 0.После подачи на вход управляющеготриггера 3 импульса начала преобразования на выходе управляющего триггера 3 появляется сигнал, соответствующий логической 1. Этот сигналпоступает на Р-входы триггеров 4 и 5.Сигналом генератора 1 импульсов,действующим на С-входы триггеров4 и 5, производится переключениеодного из триггеров, при этом первымпереключается тот триггер, на С-входкоторого подан ближайший по фазесигнал эталонной частоты, при этомустановка состояния хранения 1 одного триггера блокирует другой триггер в состояние хранения 0. Поэтомувсегда после переключения одногоиз триггеров разрешающий потенциал с одного выхода триггера поступает только на один из элементов И 6или 7, и в результате через элементИЛИ 8 и через переключатель 20 навход счетчика 11 поступает сигналэталонной частоты, имеющий наименьший фазовый сдвиг по отношению кфазе сигнала начала преобразования.Конец временного интервала определяется моментом равенства содержимыхреверсивного счетчика 9 и счетчика 11.При этом на выходе элемента 10сравнения вырабатывается импульс, кото"рый, проходя через ключ 22, возвращает в исходное состояние управляющий триггер 3. Для увеличения точности преобразования используется элемент 2 коммутации, который подключает вход элемента И б к инверсномувыходу генератора 1 импульсов, авход элемента И 7 - к прямому приэтом выходной временной интервал увеличится на величину Т/2 где Тпериод сигнала эталонного генератора 1, равносильно введению в схемупреобразователя младшего разрядаценой Т/2,Во втором режиме устройство определяет математическое ожиданиевходной аналоговой переменной х(1).При этом переключатели 19 и 20 находятся в положениях Д и Ь соответственно, ключ 21 включен, а ключ22 отключен.859держимого реверсивного счетчика 9продолжается до получения в нем оценки искомого математического ожидания,Если содержимое реверсивного счетчика 9 превысит математическое ожидание в, то при сравнении содержимых реверсивного счетчика 9 и счетчика 11 вероятность появления момене тов, когда содержимое счетчика 11меньше содержимого реверсивногосчетчика 9, значительно больше, чеммоментов, когда содержимое счетчика11 больше содержимого счетчика 9.ф При этом на вход счетчика 12 поступает значительно больше сигналов,уменьшающих его содержимое, чем увеличивающих,вследствие чего в реверсивном счетчике 12 происходит отрицательное. переполнение. При этом навыходе счетчика 12 появляются сигналы, по которым из содержимого счетчика 9 вычитывается единица. Этотпроцесс повторяется до тех пор,пока содержимое счетчика 9 не станет равным математическому ожиданиювходной переменной х(й ). Когда содержимое реверсивного счетчика 9становится равным математическомуожиданию входной переменной х(1),вероятность появления моментов,когда х(С) больше,чем математическое ожидание, и моментов, когда х(1)меньше, чем математическое ожидание, становится одинаковой, и нареверсивном счетчике 12 как положительных, так и отрицательных переполнений не происходит. В результате этого содержимое реверсивногосчетчика 9 не изменяется и соответствует значению математического ожидания апеременной х(С).В третьем режиме происходит измерение оценки дисперсии входной аналоговой переменной х(1).В этом режиме переключатели 18-20находятся в положении Ь , При этомвходная аналоговая переменная х(й)поступает через переключатель 18 навход частотно-импульсного модулятора 14,на выходе которого в каждыймомент времени вырабатывается сигналы с частотой, пропорциональной входному сигналу х(1 ). Эти сигналы поступают через переключатель 19 на входэлемента И 37. При этом,аналогично предыдущему режиму, в каждом шагедискретизации входной переменной х(й)элемент. И 17 открывается на время,5 894Устройство работает следующим образом, Входная аналоговая переменная х(С) поступает на первый вход нуль-органа 15, на второй вход которого поступают сигнал Иг 1,с выходагонгенератора 16 пилообразного напряжения. На выходе нуль-органа появляется высокий уровень, являющийся разрешающим для элемента И 17, в промежутки времени, когда х(й )ОгП . После подачи на входы управляющего триггера 3 и генератора 16 пилообразного напряжения импульса начала преобразования, временные интервалы (когда на вход элемента И 17 поступает высокий уровень с выхода нуль-органа 15) будут пропорциональны амплитуде входной переменной х За это время сигналы генератора 1 эталонной частоты с выхода эле- фф мента ИЛИ 8 через ключ 19, проходя через элемент И 7, поступят на вход счетчика 11, В момент равенства х( )=1 =0 1, на выходе нуль-органа 15 вновь возникает низкий уровень, запирающий 2 В элемент И 17, и благодаря этому содержимое счетчика 1 представляет собой число, пропорциональное амплитуде входной переменной х(й 1 Это число в элементе 10 сравнения сравнивается со значением реверсивного счетчика 9. Если содержимое реверсивного счетчика 9 меньше содержимого счетчика 11, то элемент 10 сравнения выдает сигнал, по которому к содержимому реверсивного счетчика 12 прибавляется едиЗЗ ница, Если же содержимое реверсивного счетчика 9 больше содержимого счетчика 11, то элемент 10 сравнения выдает сигнал, по которому из содержимого40 реверсивного счетчика 12 вычитывается единица. Если же содержимое реверсивного счетчика 9 и счетчика 11 будет равно, то с выхода элемента 10 на вход реверсивного счетчика 12 сигнал не поступает, В начале работы45 устройства содержимое реверсивного счетчика 9 равно нулю, и поэтому оно меньше содержимого счетчика 11. Начиная с первого цикла измерения, элемент 10 сравнения прибавляет единицу к содержимому счетчика 12. Этот процесс продолжается до переполнения . счетчика 12. При этом сигнал, вырабатываемый от переполнения счетчика 12, прибавляет единицу к содер- фф жимому реверсивного счетчика 9, а сам счетчик 12 сбрасывается в нулевое состояние. Процесс нарастания со 891859 8пропорциональное амплитуде переменной х(1 ). Благодаря этому через элемент И 17 проходит количество импульсов пропорциональное произведению х(Й,1) Х (Й 4) = в,1(,) Эти импуль сы поступают на вход счетчика 11. Таким образом, в каждом шаге дискретизации содержимое .счетчика 11 определяет значение г(й 1., Далее содержимое счетчика 11 с помощью элемента 10 10 сравнения сравнивается с содержимым реверсивного счетчика 9.8 зависимости от результата сравнения к содержимому реверсивного счетчика 12 либо прибавляется, либо отнимается15 единица,и устройство функционирует аналогично второму режиму.В результате этого на реверсивном счетчике 9 определяется математическое ожидание величины к,1(4 цто представляет со)бой дисперсию входной переменной х(й),В цетвертом режиме устройство определяет коэффициенты рядов фурье Аи 84, Для этого переклюцатель 18 устанавливается в положение О а переключатели 19 и 20 устанавливаются в положение ЬРабота устройства осуществляется следующим образом. На выходе генератора синусоидальных сигналов 13 вырабатываются синусоидальные сигналы соответствующей частоты з)п цу 5 й, которые поступают на вход частотно-импульсного модулятора 1)1. На выходе частотно-импульсного модулятора 14 в каждый момент времени вырабатываются сигналы с частотой, пропорциональной значению сигнала ваап Юй, Эти сигналы через переключатель 19 поступают на первый вход логического элемента И 17, другой вход которого в каждом шаге дискоетизации входной переменнойх аналогично предыдущему режиму открывается на время, пропорциональное амплитуде переменной х(С), вследствие чего через элемент И 17 проходит количество импульсов, пропорциональное произведению Х(й) 11 Ф)п ЮО = Е 2 (С). Эти импульсы поступают на вход сцетчика 11. Следовательно, в каждом шаге дискретизации содержимое счетчика 11 представляет собой величину, пропорциональную значению Рд(й) . Далее содержимое счетчика 11 с помощью элемента 10 сравнения сравнивается с содержимым счетчика 9, 8 зависимости от Зо 35 40 45 50 55 результата сравнения к содержимому счетчику 12 либо прибавляется, либо отнимается единица, и устройство функционирует аналогично второму и третьему режимам, Благодаря этому на счетчике 9 определяется математическое ожидание величины Е(1)1 ) цто представляет собой значение коэффициента А . Определение коэффициентов Вотличается тем, цто при этом генератор 13 синусоидальных сигналов переключается в режим выработки сигналов соя оУй , в результате чего на выходе элемента И 1) получается произведениеХ (й 1) созе = Е (й), и в процессе обработки определяется математическое ожидание 2(с которое представляет собой коэффициент ВФормула изобретенияМногофункциональный преобразователь код-временной интервал, содержащий генератор импульсов, выходы которого соединены непосредственно с входами синхронизации двух триггеров и через элемент коммутации с первыми входами двух элементов И, вторые входы которых соединены с прямыми выходами О-триггеров, а выходы - с входами элемента ИЛИ, И - входы О-триггеров объединены и подключены к выходу управляющего триггера, первый вход которого соединен с шиной "Пуск", а В-входы первого и второго О-триггеров соединены с инверсными выходами второго и первого О-триггеров соответственно,. счетчик, выход которого соединен с первым входом элемента сравнения, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей, в него дополнительно вве-. дены два реверсивных счетчика, генератор синусоидальных сигналов, частотно-импульсный модулятор, генератор пилообразного напряжения, нуль-орган, третий элемент И, два ключа и три переключателя, причем первый выход элемента сравнения соединен через первый ключ со вторым входом управляющего триггера, второй и третий выходы элемента сравнения через второй ключ соединены со входами первого реверсивного счетчика, выходы которого соединены с входами второго реверсивного счетчика, выход которого соединен со вторым входом элемен89 ч 859 10 Составитель А.КуТехред 3, Фанта Редактор И.Ковальчу Корректор М,Кост Заказ 1150 Тираж 991 ИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 3035, Москва, М,Раушская наб., Подписно д15 илиал ППП "Патент", гУжгород, ул. Проектная,та сравнения, вход частотно-импульсного модулятора соединен с выходомпервого переключателя, первый входкоторого соединен с выходом генератора синусоидальных сигналов, авторой вход - с входной шиной и спервым входом нуль-органа, второйвход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения,а выход - соединен с первым входомтретьего элемента И, второй входкоторого соединен с выходом второгопереключателя, первый вход которого соединен с выходом частотно-импульсного модулятора, а второй - с выходом элемента ИЛИ и с первым входомтретьего переключателя, второй входкоторого соединен с выходом элемента И, а выход - со входом счетчика, вход генератора пилообразногонапряжения соединен с шиной "Пуск".Источники инФормации 1 о принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРФ 50892 М, кл. С 06 К 3/00, 1976 (прототип).