Анализатор временных интервалов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(23) ПриоритетОпубликовано 0.5.02.80. БюДата опубликования описан Об Г 15/ арствеиный комитеСССРедаи изобретенийи открытий ень Й 9 5 53) УДК 681. 3(54) АНАЛИЗАТО 5 остатком такогося невозможностьустройством лвуеления диапазона Изобретение относится к вычис-лительной технике и предназначенодля измерения таких характеристикслучайных процессов, как Функцияи плотность распределения вероят-ностей мгновенных значений случайных процессов. при аппаратурномопределения Функции или плотностираспределения вероятностей для рационального выбора уровня анализаи ширины дифференциального окнаважно знать диапазон изменения мгно.- венных значений случайного процесса,который часто бывает неизвестен.,Решение этой задачи вызывает дополнйтельные аппаратурные затраты,связанные с определениемдиапазонаизменения значений случайного про,цесса.Известен анализатор, содержащий .20амплитудно-импульсный модулятор,генератор импульсов, амплитудныедискриминаторы, определяющие ширинудифференциального окна,вычитающееустройство и счетчики импульсов 25Нед анализатораявляет реализацииодним х Функций:опред изменений эначеЗО ний случаного процесса и измеренияфункции или плотности распределениявероятностей. Кроме того, существенным недостатком такого анализатораявляется дрейф уровней и шириныдифференциальных окон,Наиболее близким по техническойсущности к предложенному изобретению является измеритель предельныхзначений временных интервалов, содержа-щий формирователь импульсов, первый ивторой входы которого являются соответственно сигнальным и управляющим,входами анализатора, первый выходформирователя импулъсов подключенк первому управляющему входу ключа,информационный вход которого соеди-.нен с выходом генератора импульсов,а второй управляющий вход в . с первымвыходом блока стробирования, первыйвход которого является входом интервала стробирования анализатора, авторой вход подключен ко второму выходу формирователя импуль=сов и первому входу блока синхронизации, второй вход которого соединенс выходом ключа, счетным входом счетчика текущих значений и управляющимвходом элемента запрета, выход которого соединен со счетным входомсчетчика, установочный вход которого соединен с первым .выходом блока синхронизации и установочным входом счетчика текущих значений, выход которого соединен с первым входом схемы сравнения и с первыми информационными входами элементов И переписи5 кода, управляющие входы которых соединены соответственно с. выходами ключей разрешения переписи, при этом выход первого ключа разрешения переписи соединен с третьим входом блока стробирования, второй выход кдторого соединен с первым входом переключателя кодов, первый и второй выходы которого подключены соответственно к управляющим входам ключей разрешения переписи, вторые входы которых соединены со вторым выходом блока синхронизации, выход ;схемы сравнения соединен с; элемен. том запрета, а второй вход подключен квыходу первого .элемента ИЛИ, входы которого соединены с выходами соответственно первого и второго элементов И считыванияпервые входы которых подключены к соответствующим выходам 25 анализатора и выходам регистров, вторые входы элементов И считывания соединены соответственно с первым и вторым выходами счетчика, при этом второй выход счетчика соединен З 0 со вторым входом переключателя кодов, третий и четвертый входы которого соединены соответственно с третьим и четвертым ныходами счетчика 23. 35Недостатком такбго устройства является невозможность измерения функций или плотности распределения вероятностей.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей анализатора путем определения функциии плотности распределения вероятностей, что позволило бы реализовать в одном устройстве и определение диапазона значений случайного 45 процесса, и измерение Функции или плотности распределения вероятностей.Поставленная цель достигается тем, что в анализатор введены элементы И записи, второй и третий 50 элементы ИЛИ, счетчик числа временных интервалов в заданном диапазонеи счетчик общего числа временных интервалов, вход которого соединен с выходом первого элемента И записи, 55 первый вход которого подключен ко второму выходу блока синхронизации и первому входу второго элемента И записи, первый выход которого соединен со счетчиком числа временных интервалов в заданном диапазоне, второй и третий входы пбдключены соответственно к первому и четвертому"выходам счетчика, а второй выход второго элемента И записи соединен со вторым входом перногоэлемента И записи, с первыми входами третьего и четвертого элементонИ записи и является входом измеренияфункции или плотности распределенияанализатора, вторые входы третьегои четнертого элементов И записи являются соответствующими входами анализатора, а выходы подключены соответственно к первым входам второгои третьего элементов ИЛИ, выходыкоторых соединены с входами соответствующих регистров, а вторыевходы второго и третьего элементовИЛИ подключены соответственно квыходам элементов И переписи, третьи входы которых являются соответствующим входом айализатора.На чертеже приведена блок-схемаанализатора, который содержит формирователь импульсов 1, ключ 2, генератор 3 импульсов, счетчик 4 текущихзначений, элементы И 5 и б переписи(кода), регистры 7 и 8 (кодов предельных значений), элементы И считывания 9 и 10, элемент ИЛИ 11, схемусравнения 12, блок стробирования 13,блок синхронизации 14, элемент запрета 15, счетчик 16, переключателькодов 17, ключи 18 и 19 разрешенияпереписи, элементы ИЛИ 2 О и 21, эле-менты И записи 22 и 23, 24 и 25,счетчик числа временных интерваловобщего числа временных интервалов27,На входы 28 и 29 Формирователя1 подаются соответственно последовательность временных интервалов,задаваемых либо в виде периода Т),либо длительностиимпульсов исигнал выбора вида временного интервала; на вход 30 блока стробирования 13 - сигнал интервала исследования (стробирования), по окончаниикоторого в режиме измерения предельных значений временных интерва-.лов на выходах 31 и 32 регистров7 и 8 кодов предельных значений иФиксируются соответственно максимальное и минимальное значения временных интервалов, а в режйме измерения функции или плотности распределения временных интервалов всчетчиках 26 и 27 фиксируются соответственйо число временных интервалон, расположенных в заданномдиапазоне, и общее число временныхинтервалов; на вход 33 элементовИ переписи 5 и б - сигнал. измерение предельных значений, на вход34 элементов И записи 22,23,24,25 -сигнал Измерение функции илиплотности распределения, на входы 35 и 36 элементов И записи 22 и23 - коды максимального и минимального значения задаваемого диапазоназначений временных интервалов, соответственно.Анализатор работает следующим образом.1. Режим измерения предельных значений временных интервалов.Выбор этого режима работы осу- ществляется подачей сигнала 1 " 5 на вход 33 и сигнала 0 на вход 34.При отсутствии сигнала стробирования на входе 30 ключ 2 заблокиро-. ван сигналом 0, поступающим с первого выхода блока стробирования 13, а в регистрах 7 и 8 хранятсякоды результата предыдущего измерения. Формирователь 1 формирует на своем втором выходе по переднему фронту сигналов, поступающих на его вход 28, импульсы фиксированной длительности.Пусть последовательность временных интервалов задана в виде перио" да следования импульсов, Тх на входе 20 28, а на вход 29 подается единичный сигнал. Последний проходит на первый выход формирователя 1 и разблокирует по первому входу управления ключ 2. При подаче единичного снгнала 25 на вход 30, задаЮщего интервал стробирования, блок 13 по первому же импульсу со второго выхода формирователя 1 формирует.на своем первом выходе сигнал 1, разблокирую" ЗО щий ключ 2 по другому входу управления. В результате импульсы генератора 3 через ключ 2 начинают поступатьв на счетный вход счетчика 4 и на один из входов блока синхронизации 14, Последний срабатывает по приходу на его другой вход каждого импульса со второго выхода формирователя 1. При этом по заднему фронту пер.- вого после срабатывания блока 14, импульса генератора 3 на первом выходе блока 14 Формируется импульс, поступающий на сигнальные входы ключей 18 и 19 разреиения переписи (кода) и элементы И 24 и 25 записи, Следующий импульс генератора 3 про ходит непосредственно на второй выход блока 14 и устанавливает в нулевое состояние счетчик 16 и в состояние единицы счетчик 4. По окончании этого импульса блок 14 возвраща О ется в исходное состояние, а счетчик 4 начинает подсчитывать импульсы, поступающие на его счетный вход.В процессе счета код счетчика 4 , непрерывно сравнивается с помощью 55 схемы сравнения 12 с кодом регистРа 7 или 8, поступающим на ее входы соответственно через элемент И 9 или 10 и элемент ИЛИ 11, В момент равенства кодов счетчика 4 и одного из регистров схема сравнения 12 формирует на своем выходе сигнал, который поступает на счетный вход счетчика 16 через элемент запрета 15, разблокированный в паузе между импульсами с выхода ключа 2. К моменту следующего срабатывания блокасинхронизации 14 в счетчике 4 будетзафиксирован код текуьего значенияисследуемого временного интервала.Последний переписывается в регистр7 или 8 соответственно через элемент И 5 и элемент ИЛИ 20 или элемент И 6 и элемент ИЛИ 21 по сигналам с выходов соответствуюь-ихключей 18 и 19 в момент появлениясигнала на первом выходе блока 14.Затем счетчик 4 устанавливается висходное состояние, как было описановыше, и продолжает подсчитыватьимпульсы, поступающие на его счетныйвход,Состояние Ключей 18 и 19 и элементов И 9 и 10 определяется состоянием счетчика 16, подсчитываощегочисло сигналов с выхода схемы сравнения 12, При этом элементыИ 9 и 10управляются непосредственно, а ключи18 и 19 через переключатель 17 сигналами с прямых и инверсных выходовпервого и второго разрядов счетчика16 так, что в исходном нулевом состоянии последнего разблокированнымиоказываются элемент И 10 и ключ 19.В результате, в начале очередного .:временного интервала Ткод числа,набираемого в счетчике 4, всегдасравнивается с кодом числарегистра 8,Если текущий временной интервалТ меньше временного интервала Т 1 пкод которого записан в регистре 8,то схема сравнения 12 не срабатывает,счетчик 16 остается в исходном нулевом состоянии и при очередном срабатывании блока,14 импульс с первоговыхода последнего поступает черезключ 19 на вход управления элементИ 6 и разблокирует его. В результатев регистр 8 переписывается код счетчика 4, соответствующий.новому меньшему временному интервалу,Если ТТто до моментаочередного срабатывания блока 14код, набираемый счетчиком 4, срав"няется с кодом, записанным в регистре 8, и в момент равенства кодовна выходе схемы сравнения 12, а следовательно, и на выходе элемента запрета 15 появляется сигнал устанавливающий счетчик 16 в первое состояние, соответствующее единице счета.При этом элемент И 10 и переключатель 17 блокируются, а элемент 9 .Иразблокируются и на вход. схемы сравнения 12 поступает код регистра 7,соответствующий временному интервалуТщс, Если при этОм Т ( Тщср тОповторного срабатывания схеж сравнения 12 не произойдет и к моментуочередного срабатывания блока 14счетчик 16 остается в состоянии,соответствующем единице счета. Таккак в этом случае переключатель сигналов 17 заблокирован, то ключи18 и 19 оказываются также заблокированными и в регистрах 7 и 8 оста ются коды, соответствующие прежним значениям Т о и Т .Если же окажется, что ТТ , , то схема сравнения 12 срабатывает второй раз и установит счетчик 16 во второе состояние, соответствующее двум единицам счета, Переключатель 17 вновь разблокируется и сигнал с соответствующего выхода счетчика 16 разблокирует ключИ 18, При очередном срабатывании блока 14 импульс с первого выхода последнего поступает через ключ 18 на вход управления элемента И 5 и разблокирует его, В результате. в регистр 7 переписывается код счетчика 4, соответствующий новому большему временному интервалуПри снятии сигнала со входа 30, задающего интервал стробирования, Возникающий по первому же импульсу со второго выхода формирователя 1 сигнал 0" с первого выхода блока стробирования 13 блокирует ключ 2 и процесс измерения заканчивается.Таким образом, анализатор обеспечивает всякий раз при Т ( Т 1 япе": репись нового меньшего значейия временного интервала в регистр 8, а при ТТ перепись нового большего значейия временного интервала в регистр 7, и, следовательно, по окончании интервала стробирования в регистрах 7 и 8 будут зафиксированы соответственно максимальное и минимальное на интервале стробирования значение временного интервала. Связь одного из входов управления переключателя 17 со вторым выходом блока 13 обеспечивает запись в регистры 7 и 8 кода, соответствующего значению первого на интервале стробирования временного интервала Тх независимо от состояния счетчика 16; ключи 18 и 19 разблокируются сигналом 1, формируемым на втором выходе блока 13 при подаче сигнала на вход 30, и поступающим через переключатель 17 на входы улравления упомянутых ключей, при этом на младшие разряды элементов И 9 и 10 поданы соответственно сигналы 1 и0, что обеспечивает правильное функционирование анализатора при равенстве кодов, записанных в регистры 7 и 8, если последующий временной интервал оказывается больше предыдущего. Сигнал 1 снимается со второго выхода блока 13 после поступления на его второй вход с выхода ключа 18 второго импульса и в дальнейшем управление ключами 18 и 19 определяется состоянием счетчика 16, как было описано выше.При задании последовательности временных интервалов на входе 28 в виде последовательности импульсов6065 Таким образом, код в счетчике 26 будет соответствовать числу временных интервалов, длительность кото. рых находится в заданном диапазоне (Т 1 Т с Т, О), код в счетчике 27 - числу временных интервалов, поступивших на вход анализатора, а отношение этих величин будет являться оценкой функции или плотности.распределения случайной величины,Фна вход 29 формирователя 1 подаетсясигнал О и на первом выходеего формируется единичный сигнал,разблокирующий ключ 2 в течение времени, равного длительности входногоимпульса, В остальном работа анализатора не отличается от описанноговыше.11. Режим измерения функции илиплотности распределения временныхинтервалов,Рыбор этого режима работы анализатора осуществляется подачей сигнала 1 на вход 34 и сигнала 0на вход 33, При этом элементы Ипереписи 5 и б блокируются по одному5 из управляющих входов, а элементыИ записи 22 и 23 разблокируются поуправляющему входу и через элементыИЛИ 20 и 21 коды, задающие границыисследуемого диапазона, записывают 20 ся в регистры 7 и 8 кодов предельныхзначений, Единичный сигнал на входе34 разблокирует по одному из управляющих входов элементы И записи 24и 25, Работа анализатора в этом режиме отличается от описанного вышетем, что перепись кодов из счетчика 4 текущих значений в регистрыкодов 7 и 8 запрещена и в этихрегистрах сохраняются коды граничныхЗ 0 значений диапазона, .подаваемые навходы 35 и 36, при этом йри измере, нии функции распределения на вход 36подается код минимального значениявременного интервала, а на вход35 35 - код, соответствующий уровню анализа, при измерении плотностираспределения на вход 3 подается код,соответствующий нижней границе дифференциального окна, а на вход40 35 - код, соответствующий верхнейгранице дифференциального окнаф.Текущие значения временных интервалов сравниваются с кодами предельныхзначений в регистрах 7 и 8, приэтом счетчик 16 (сигналов равенства45 кодов) устанавливается в соответствующее состояние. При состоянии счетчика 16, соответствующем единице счета (Т 1 Т, ( ТС 1,), элемент Изаписи 24 разблокируется по управляю 50 щим входам и сигналом с первого вы-хода блока 14 в счетчик 26 запишется единица, Па счетный вход счетчика 27 через элемент И записи 25поступают все сигналыс первого выхо 55 да блока 14,714411представленной временным интервалом,Введение новых признаков - элемен-тов И записи, элементов ИЛИ и счетчиков позволяет расширить функциональные возможности анализатора,обеспечивая воэможность измерения 5функции или плотности распределениявременных интервалов.Формула изобретенияАнализатор временных. интервалов.,содержащий формирователь импульсов,первый и второй входы которого являются соответственно сигнальным иуправляющим входами анализатора,первый выход формирователя импульсовподключен к первому управляющемувходу ключа, информационный входкоторого соединен с выходом генератора импульсов, а второй управляющий 2 Овход - с первым выходом блока стро"бирования, первый вход которого является входом интервала стробированияанализатора, а второй вход подключен ко второму выходу формирователя 29импульсов и первому входу блока синхронизации, второй вход которого соединен с выходом ключа, счетным входом счетчика текущих значений и управляющим входом элемента запрета, выход которого соединен со счетным,входом счетчика, установочный входкоторого соединен с первым выходомблока синхронизации и установочнымвходом счетчика текущих значений,выход которого соединен с первымвходом схемы сравнения и с первымиинформационными. входами элементов, И переписи кода, управляющие входыкоторых соединены соответственновыходами: ключей разрешения пере ОиисИ, при этом выход первогоключа разрешения переписи соединен с третьим входом блока стробирования, второй выход которого соединен с первым входом переключателя кодов, первый и второйвыходы которого подключены соответственно к управляющим входам ключейразрешения переписи, вторые входыкоторых соединены со вторым выходом 5 Облока синхронизации, выход схемысравнения соединен с элементом запрета, а второй вход подключен к выходу первого элемента ИЛИвходыкоторого соединены с выходами соот 1 О ветственно первого и второго элементов И считывания, первые входы которых подключены к соответствующимвыходам анализатора и выходам регистров, вторые входй элементбв И считывания соединены соответственно спервым и вторым выходами счетчика,при этом второй выход счетчика соединен со вторым входом переключателякодов, третий и четвертый выходыкоторого соеДинены соответственнос третьим и четвертым выходамисчетчика, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения функциональных воэможностей анализатора,за счет определения функции и плотности распределения вероятностей, внего введены элементы И записи, второй и третий элементы ИЛИ, счетчикчисла временных интервалов в заданном диапазоне и счетчикобщего числавременных интервалов, вход которогосоединен с выходом первого элемента И записи, первый вход которогоподключен к второму выходу блокасинхронизации и первому входу второго элемента И записи, первый выходкоторого соединен со счетчикомчисла временных интервалов в заданном диапазоне, второй и третий входыподключены соответственно к первомуи четвертому выходам счетчика, ачетвертый выход второго элементаИ записи соединен со вторым входом .первого элемента И записи и с первыми входами третьего и четвертогоэлементов И записи и является входомизмерения функции или плотности распределения анализатора, вторые вхо-ды третьего и четвертого элементовИ записи являются соответствующимивходами анализатора, а выходы подключены соответственно к первымвходам второго и третьего элементов ИЛИ, выходы которых соединеныс входами соответствующих регистров,а вторые входы второго и третьегоэлементов ИЛИ подключены соответственно к выходам элементов И переписи, третьивходы" которых являются "соответствующим входом анализатора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Авторское свидетельство СССР9 370 Ь 12, кл, С Об Р 15/36, 1972.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2393235/1 О, кл.С Об Р15/Зб, 25.02.77..714411 Составитель Э.СечинаТехред Н Ловалев а Корректор Редактор ен ПодписноССР 4/5 Филиал ППП фПатент, г.ужгород, ул.Проектная,аказ 9290/47 Тираж 751 ННИИПИ Государственног по делам изобретений 113035, Иосква, .",-35, Раукомитета открытий ская наб,