Устройство для измерения среднего числа импульсов в случайной импульсной последовательности

р 1 5563 М Союз Советских Сацналистических Республик(23) ПриоритетОпубликовано 30.04 Государственный коми Саеета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий(088.8) ллетень16 ата опубликования описания 20.0 Авторыизобретения ра и Б, И. Просенко(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СРЕДНЕГО ЧИСЛА ИМПУЛЬСОВ В СЛУЧАЙНОЙ ИМПУЛЬСНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИзобретение относится к электроизмерительной технике и может использоваться дляизмерения среднего числа импульсов в случайных импульсных последовательностях,Известны способы измерения средней частоты случайно распределенных во времениимпульсов, увеличивающихся в произвольные моменты времени, основанные на подсчете числа импульсов исследуемого процесса вряде временных промежутков, сдвинутых во 10времени.Недостатком этих способов является пониженния скорость процесса измерения.Из известных устройств наиболее близкимк предлагаемому является устройство для измерения среднего числа импульсов в случайной импульсной последовательности, содержащее элементы ИЛИ, реверсивный счетчик,регистр памяти, триггер со счетным входом,ключи. 20Однако это устройство имеет недостаточноширокий диапазон измерения.Цель изобретения - расширение диапазона измерений,Это достигается тем, что устройство для 2измерения среднего числа импульсов в случайной импульсной последовательности, содержащее дифференцирующую цепочку, последовательно соединенные реверсивныйсчетчик, блок ключей, а также сдвиговый регистр, 3 последовательно соединенные элементы И и триггер, причем выход триггера связан с входом дифференцирующей цепочки, вторым входом элемента И, первый вход которого связан с первым выходом сдвигового регистра, а выход дифференцирующей цепочки связан с первым входом сдвигового регистра, снабжено последовательно соединенными счетчиком импульсов, первым блоком управления, первыми выходами подключенного к вторым входам регистра, последовательно соединенными первым элементом запрета, вторым блоком управления, вычитающим счетчиком, дополнительным элементом И, вторым элементом запрета, последовательно соединенными первым элементом пересчета, дополнительным триггером и третьим элементом запрета и последовательно соединенными вторым элементом пересчета и четвертым элементом запрета, второй вход которого связан с выходом триггера и первым входом первого элемента запрета, а выход четвертого элемента запрета подключен к одному из входов блока ключей, второй вход второго элемента запрета связан с входами второго элемента пересчета и вторым входом третьего элемента запрета, выход последнего соединен с входами первого элемента пересчета и третьими входами сдвигового регистра, выход второго элемента запрета подключен к3первому входу реверсивного счетчика и к второму входу вычитающего счетчика, первый вход счетчика импульсов соединен с одним из выходов первого блока управления, второй его вход - с вторым входом реверсивного счетчика, второй вход первого блока управления подключен к второму входу дополнительного триггера, к первому входу четвертого элемента запрета и к второму входу первого элемента запрета, вторые входы второго блока управления соединены с вторыми выходами сдвигового регистра, четвертый вход которого соединен с вторым выходом второго блока управления.На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства.На фиг. 1 приняты следующие обозначения основных узлов и блоков, содержащихся в устройстве для измерения среднего числа импульсов в случайной импульсной последовательности: вход 1 устройства, на который подается анализируемая импульсная последовательность, вход 2, на который подаются тактовые импульсы, триггер 3, счетный реверсивный счетчик 4, блок ключей 5, первый б, второй 7, третий 8 и четвертый 9 элементы запрета, элементы И 10 и 11, элементы пересчета 12 и 13, дифференцирующая цепочка 14, счетчик импульсов 15, первый 1 б и второй 17 блоки управления, сдвиговый регистр 18, вычитающий счетчик 19, триггер 20 с раздельными входами.Принцип работы предлагаемого устройства поясняется с помощью диаграмм, представленных на фиг, 2. Сначала устройство подсчитывает количество импульсов в следующих друг за другом первых разрядах анализируемой последовательности. Этот результат будет оценкой среднего значения случайно распределенных импульсов в первой выборке (фиг. 2,а), Затем, если к значениям этой оценки добавить количество импульсов, содержащихся в 1 следующих после и-го разрядах последовательности и вычесть количество импульсов, зафиксированных в разрядах с первого по 1-й, то полученная оценка будет соответствовать среднему значению случайно распределенных импульсов во второй и-разрядной выборке (фиг, 2,б). Диаграммы, представленные на фиг. 2,в, г, соответствуют оценкам среднего значения в третьей и четвертой выборках соответственно,Таким образом, через каждые 1 тактов работы устройства (где 1(1(п) получается оценка среднего числа импульсов в анализируемой импульсной последовательности. Причем увеличение дискретности получения оценки до некоторой допустимой величины 1 не уменьшает существенным образом оперативность работы устройства. При выборе величины 1 необходимо учитывать сведения об априорной вероятности появления импульсов в анализируемой последовательности и требо 5 1 О 15 20 25 30 35 4 О 45 50 55 60 б 5 4вания к необходимой оперативности получения оценок. 1 хроме того, 1 выбирается такимПобразом чтобы отношение - было целым)и числом и величина 1 не превосходила -эУстройство работает следующим образом, При включении устройства триггеры 3 и 20, а также триггеры счетчиков 4, 15, 19, элементов пересчета 12, 13 и регистра 18 устанавливаются в нулевые состояния (цепи установки в исходные состояния триггеров на схеме не показаны). При установке триггера 3 в нулевое состояние на его нулевом выходе формируется потенциал напряжения. Этот потенциал прикладывается на запрещающие входы элементов запрета 8 и б, а также на вход элемента И 10 и на вход дифференцирующей цепочки 14. Дифференцирующая цепочка 14 производит дифференцирование перепада напряжения, возникшего на нулевом выходе триггера 3 при включении устройства, и формирует тем самым импульс на своем выходе. Этот импульс подается на (К - 1) -й разряд регистра 18 и записывает в нем единицу. Всего в регистре 18 имеется и/1 К-разрядных групп. Таким образом, при включении устройства в первом разряде второй К-разрядной группы регистра 18 будет записана единица. Потенциал напряжения с нулевого выхода триггера 20 подается на запрещающий вход элемента запрета 9. Потенциалы с нулевых выходов триггеров счетчика 19 поступают на входы элемента И 11, При этом на выходе образуется сигнал, который подается на запрещающий вход элемента запрета 7. Анализируемая импульсная последовательность поступает по входу 1 на суммирующий вход реверсивного счетчика 4 и на вход счетчика 15, которые начинают подсчитывать импульсы в последовательности. При этом тактовые импульсы поступают по входу 2 на информационные входы элементов запрета 7 и 9, а также па вход элемента пересчета 12, элемент пересчета 12 подсчитывает тактовые импульсы.Так как на запрещающий вход элемента запрета 7 приложено напряжение с выхода элемента И 11, а на запрещающий вход элемента запрета 9 - напряжение с нулевого выхода триггера 20, то тактовые импульсы на выходы этих элементов запрета не проходят. Поскольку вычитающий вход реверсивного счетчика 4 закрыт для поступления тактовых импульсов, то он раоотает в режиме суммирования и подсчитывает импульсы, содержащиеся в анализируемой последовательности.После того как на вход элемента пересчета 12 поступит 1 тактовых импульсов (в дальнейшем интервалы анализируемой импульсной последовательности величиной в 1 тактов называются подвыборками), он перейдет в нулевое состояние и сформирует на своем выходе сигнал (в этот момент в счетчике 15 будет записано число т,(0(т,(1),5соответствующее количеству импульсов в первой подвыборке; такое же число будет записано и в реверсивном счетчике 4, так как он работал в режиме суммирования импульсов).Сигнал с выхода элемента пересчета 12 поступит на информационные входы элементов запрета 8 и б, на блок управления 16 и на единичный вход трипера 20, переводя его в единичное состояние и снимая тем самым напряжение с запрегцающего входа элемента запрета 9, Поскольку к запре цающим входам элементов запрета 8 и 6 приложено напряжение с нулевого выхода триггера 3, то сигнал с выхода элемента пересчета 12 на выходы этих элементов запрета не проходит. При поступлении этого сигнала на блок управления 16 последний осуществит перезапись информации счетчика 15, представленной в виде К-разрядного двоичного кода, в первые К разрядов регистра 18 (в первую К-разрядную группу), а также сформирует сигнал для установки в нуль счетчика 15. Таким образом, после поступления на вход устройства первой 1-подвыборки, элемент пересчета 12 и счетчик 15 окажутся в нулевом состоянии, а информация о количестве импульсов в первой 1-подвыборке (т 1) будет записана в реверсивном счетчике 4 и в первой К-разрядной группе регистра 18, В первом же разряде второй К-разрядной группы регистра будет записана единица. Кроме того, элемент запрета 9 будет открыт для поступления на его информационный вход тактовых импульсов.С поступлением импульсов второй 1-подвыборки на вход счетчика 15 и суммирующий вход реверсивного счетчика 4 тактовые импульсы поступают па вход элемента пересчета 12, на информационный вход закрытого элемента запрета 7 (на запрещающий вход элемента запрета 7 подается напряжение с выхода элемента И 11) и на информационный вход элемента запрета 9, Так как прн окончании первой 1-подвыборки сигнал с выхода элемента пересчета 12 персбросил триггер 20 в единичное состояние и снял тем самым напряжение с его нулевого выхода, подаваемое на запрещающий вход элемента запрета 9, то тактовые импульсы через открытый элемент запрета 9 поступают на сдвиговый вход регистра 18 и на вход элемента пересчета 13. Тактовые импульсы, прошедшие на выход элемента запрета 9, осу 1 цествляют сдвиг информации, записа 1 лной в регистре 18, и одновременно подсчитываются элементом пересчета 13. После поступления К тактовых импульсов на в. од элемента пересчета 13 на его выходе образуется импульс, который поступает на нулевой вход триггера 20. При этом трипер 20 перехо ит в нулевое состояние. Сигнал с нулевого вь 1 хода триггера 20 подается на запрещающий вход элемента запрета 9, прекращая тем самым дальнейшее поступление тактовых импульсов на сдвиго 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 бО 65 6вый вход регистра 18 и на вход элемента пересчета 13, Тогда информация о количестве импульсов в первой подвыборке (ггг 1), представленная двоичным К-разрядным кодом и записанная в первой К-разрядной группе регистра 18, окажется сдвинутой на К разрядов и записанной во второй от начала К-разрядной группе. При этом едглница, записанная при включении устройства в первый разряд второй К-разрядной группы регистра 18, переместится в первый разряд третьей от начала К-разрядной группы, Поскольку К(Р, то процесс сдвига информации в регистре 18 завершится до окончания поступления импульсов второй подвыборки на суммирующий вход реверсивного счетчика 4, на вход счетчика 15, Таким образом, через первые (1+К) тактов, т, е. в момент поступления второй подвыборки, устройство закончит первый цикл работы. Аналогично через К тактов после окончания второй подвыборки (через 21+К тактов с момента начала работы), когда на вход счетного устройства поступают импульсы третьей подвыборки, счетное устройство завершит второй цикл работы. При этом информация о количестве импульсов в первой и второй подвыборках (т 1 гл т 2) окажется записанной в третьей и второй К-разрядных группах регистра 18, соответственно единица, записанная при включении устройства в (К+1)-й разряд регистра 18 окажется сдвинутой к этому времени в первый разряд четвертой от начала К-разрядной группы, Первые же К разрядов регистра 18 будут свободны и готовы для записи в них информации о количестве импульсов третьей подвыборки. Все это время реверсивный счетчик 4 работает в режиме суммирования.Подобным образом будет работать устройство, пока не произойдет заполнение регистра 18. Через К тактов после окончания предпоследней подвыборки или после окончания (гг,гУ в -1)-го цикла работы, когда на вход 1 устройства уже поступают импульсы последней подвыборки первой гг-разрядной выборки, информация о количестве импульсов в первой подвыборке будет продвинута в последшою К-разрядную группу, а единица, записанная прп включении устройства в (К+1)-й разряд регистра 18, будет вытолкнута пз него. Импульс с выхода регистра 18 поступит на один из входов элемента И 10. Поскольку на другом его входе имеется напряжение с нулевого выхода триггера 3, то этот импульс пройдет н его выход и, поступая на вход триггера 3, переведет последний в единичное состояние. Прн этом напряжение с нулевого выхода триггера 3, подаваемое на запрещающие входы элементов запрета 8 и б, снимастся. Тогда после окончания последней подвыборки первой гг-разрядной выборки сигнал с выхода элемента пересчета 12 проходит на Вход олока ключей 5 через открытый элеменл запрета 8. Блок ключей 5 осуществляет при этом съем информации реверсивного счетчи55639 соответствующее количеству импульсов в первой и-разрядной выборке.Кроме того, этот же сигнал с выхода элемента пересчета 12 поступает на вход блока управления 16 и через открывшийся в предыдущем цикле элемент запрета 6 на вход блока управления 17. Прп этом блок управления 16 осуществлчет перезапись содержимого счетчика 15 в первую К-разрядную группу регистра 18 и формирует сигнал для установки в нуль триггеров счетчика 15, В это же время блок управления 17 осуществит перезапись информации о количестве импульсов в первой и-разрядной подвыборке из последней К-разрядной группы регистра 18 в вычитаюгцнй счетчик 19 и, кроме того, сформирует сигнал на установку в нуль триггеров последней К-разрядной группы. Кроме того, сигнал с выхода элемента пересчета 12 поступит на единичный вход триггера 20 для осуществления сдвига информации в регистр 18 в соотгетствин с изложенным ранее принципом.Если информация о количестве импульсов в первой подвыборке т), записанная в вычитающий счетчик 19 в момент окончания первой и-разпядной выборки, отлицна от О, то напряжение с выхода эле, сита И 1 снимается. При этом элемент заппета 7 открывается, и тогда при поступлении на суммирующий вход ревеосивного счетчика 4 первой подвыборки уже второй и-разрядной выборки на его вычитаюший гход поступают тактовые импульсы, которые, кроме того, поступают и на вход вычитающсго счетцика 19, уменьшая показания последнего. После поступления через элемент запрета 7 ровно т тактовых импульсов вычитающий счетчик 19, в котором было записано число т, установится в нулевое состсяние. При этом на всех нулевых выходах К триггеров счетчика 19 появляется напряжение, и, следовательно, на выходе элемента И 11 формируется сигнал, который подается на запрещающий вход элемента запрета 7 и запрещает тем самым дальнейшее прохождение тактовых импульсов на его выход. Поскольку 0(т, (1, то поступление тактовых импульсов на выход элемента запрета 7 прекратится еще до окончания первой подвыборки второй и-разрядной выборки.По окончании первой 1-разрядной подвыборки второй выборки элемент пересчета 12 фор.лиоует сигнал, Этот сигнал поступает на вход блока управления 16 для осуществления перезаписи информации счетчика 15 о количестве импульсов в первой 1-разрядной подвыборке второй выборки в первую К-разрядную группу, через открытый элемент запрета 6 на блок управления 17 для осуществления пере 7ка 4 на выход устройства. Поскольку все это время реверсивный счетчик работал в режиме суммирования, то с него будет снято следующее число: т+т,+ .+т; . + .+т 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 б 0 б 5 18записи информации о количестве импульсов во второй подвыборке первой выборки, содержащейся в последней К-разрядной группе, в вычитающий счетчик 19, на единичный вход т,иггера 20 для осуществления сдвига информации в регистре 18 на К разрядов в соответствии с изложенным ранее принципом и через открытый элемент запрета 8 на блок ключей 5 для осуществления съема информации с реверсивного счетчика 4 на выход устройства. Дальнейшая работа устройства происходит аналогично. Таким образом, через каждые 1 тактов имеются сведения о среднем значении числа импульсов анализируемой импульсной последовательности. Формула изобретенияУстройство для измерения среднего числа импульсов в случайной импульсной последовательности, содержащее дифференцирующую цепочку, последовательно соединенные рсверсивный счетчик, блок ключей, а также сдвиговый регистр, последовательно соединенные элементы И и триггер, причем выход тпиггера связан с входом дифференцирующей цепочки, .вторым входо".л элемента 1 Л, первый вход которого связан с первым выходом сдвигового регистра, а выход дифференцирующей цепочки связан с первым входом сдвигового регистра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений, оно снабжено последовательно соединенными счетчиком импульсов, первым блоком управления, пеэвь,ми выходами подключенного к втопым входам регистра, последовательно соединенными первым элементом запрета, вторым блоком управления, вычитающим счетчиком, дополнительным элементом И, вторым элементом запрета, последовательно соединенными первым элементом пересчета, дополнительным триггером и третьим элементом запрета и последовательно соединенными вторым элементом пересчета и четвертым элементом запрета, второй вход которого связан с выходом триггера и первым входом первого элемента запрета, а выход четвертого элемента запрета подключен к одному из входов блока ключей, второй вход второго элемента запрета связан с входами второго элемента пересчета и вторым входом третьего злелента запрета, выход последнего соединен с входами первого элемента пересчета и третьими входами сдвигового регистра, выход второго элемента запрета подключен к первому входу реверсивного счетчика и к второму входу вычитающего счетчика, первый вход счетчика импульсов соединен с одним из выходов первого блока управления, второй его вход - с вторым входом реверсивного счетчика, второй вход первого блока управления подключен к второму входу дополни. тельного триггера, к первому входу четвертого элемента запрета и к второму входу первого элемента запрета, вторые входы второгоблока управления соединены с вторыми выходами сдвигового регистра, четвертый вход которого соединен с вторым выходом второгоблока управления.556391 а) фигСоставитель Л, Воронина Техред Л, Котова Редактор Е, Караулова Корректор Л. Брахннна Заказ 998/13 Изд.404 Тираж 1106 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж.35, Раугпская наб., д. 4/5