Устройство для определения статистических характеристик

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 6 Г 15 3 Т ЕТЕЛЬСТВУ тво СС1974.о СССР 1 осудиственный номитет сесе по делАм изоьРетениЙ и ОтнРыти ОЛИСАНИЕ Н АВТОРСКОМУ С(54) (57)УСТРОЙСТВд ДЛЯ 011 РЕДЕАЕНИЯСТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК, содер- .жащее первый переключатель, информационный вход которого является информационным входом устройства, апервый и второй выходы первого переключателя подключены соответственнок первым информационным входам ре"версивного счетчика и счетчика-делителя, второй информационный входкоторого соединен с выходом квадратора; инФормационный вход которогоподключен к выходу реверсивного счетчика, выход переполнения которогосоединен с информационным входом второго переклочателя, управляющийвходкоторого объединен с управляющим входом первого переключателя и,соединенс первым выходом блока управления,первый и второй выходы второго переключателя подключены соответственнок входу счетчика дисперсии и информационному входу счетчика среднего, выход которого соединен с вторым информационным входом реверсивного счет.чика, отличающееся тем,что, с целью повыщения точности, оносодержит цнфровой компаратор, регистр80105795 триггер и элемент И, а счетчик"делитель и счетчик среднего выполнены реверсивными, причем вход триггера и управляющий вход счетчика среднего объединены и являются знаковым входом устройства, выход триггера соединен, с информационным входом элемента И, управляющий. вход которого подключен к второму выходу блока управления, вход которого является информационным входом устройства, а выход элемента И соединен с управляющим входом счетчика"делителя, разрядные выходй которого соединены с первой группой входов цифрового компаратора, вторая группа входов которого подключена к Ф разрядным выходам регистра, а выход соединен с входом установки режима суммирования счетчика-делителя, третий и четвертый выводы блока управ- С ления подключены к управляющим входам соответственно реверсивного счетчика и квадратора, при этом блок 1 аеь: управления содержит элементы И, од- фф новибратор, счетчик выборки, Р 5-триг" (д геры, элемент задержки и элемент ИЛИ, информационный вход первого элемента И является входом блока управления, управляющий вход элемента И подключен к единичному выходу первого ЙЬ -триггера, а выход первого элемента И через одновибратор соединен с вхддом счетчика выборки и информационными входами второго и третьего элементов И, информационный вход второго из ко- )Фв торых подключен к нулевому выходу вто. рого Я 5-триггерар единичный выход которого является первым выходом блока управления и соединен с управляющими входами третьего и четвертого элементов И, выход последнего из которых1057957 20 подключен к Р -входу первого Ю -триггера, а информационный вход объединен с Й и 5-входами соответственно второго и третьего РВ -триггеров и соединен с выходом счетчика выборки, вы- ход третьего ЙЬ -триггера является вторым выходом блока управления и Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в приборах и системах для ав-томатической обработки статистической информации, 5Известно устройство для определения статистических характеристик,содержащее блок входной информации,счетчик выборки, два квадратора,счетчик среднего и счетчик дисперсии, 10причем блок входной информации попервому выходу подключен к счетчикувыборки и по второму выходу - к счетчику среднего и первому квадратору,выход счетчика среднего соединен с 15.первым входом второго квадратора,втврой вход которого подключен к выходу счетчика выборки, а выход - ксчетчику дисперсии, соединенномутакже с первым .квадратором 1 1.Недостатком устройства являетсянекоторая аппаратурная избыточностьобусловленная использованием двухквадраторов и двух счетчиков-делителей - счетчика среднего и счетчика дисперсии,Кроме того, в устройстве в каждомиз таких счетчиков-делителей производится сначала накопление чисел,а затем их деление, что приводит к З 0зйачительному повышению их разрядности,Наиболее, близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для определения дисперсии одновременно позволяющее получить и среднее ), содержащее реверснвный счетчик, счетчик выборки, пять вентилей, триггер и одновиб " ратор, причем управляющий вход пер вого вентиля соединен с выходом счетчика выборки, а выход - с входом одновибратора, управляемым входом вто 1 соединен с первым входом элементаЮП 1, выход которого является третьимвыходом блока управления, а второйвход подключен к выходу элемента задержки, вход которого соединен с выходом третьего элемента И и являетсячетвертым выходом блока управления,рого вентиля, соединенного с входомсчетчика делителя, и с управляемымвходом третьего вентиля, соединенно"го с входом реверсивного счетчика,причем счетный вход счетчика выборкии подключен к выходу одновибратора, а второй выход - к входу триггера, выход первого плеча которогоподключен к управляющему входу второго вентиля, а выход второго плеча - к управляющему входу третьеговентиля, входы дешифратора подключены к выходам реверсивного счетчика, а выход - к информационным входам счетчика-делителя, к выходу которого подключены управляемые входычетвертого и пятого вентилей, выходчетвертого вентиля подключен к входу счетчика дисперсии, пятого - квходу счетчика среднего, а управляющие входы соединены с соответствующими выходами триггера, выход одновибратора подключен к управляющимвходам реверсивного счетчика, соединенного с. информационными входамисчетчика среднего и дешифратора, авторой выход счетчика выборки - квходу установки нуля счетчика-делителя 1,2 "1,Однако устройство обладает невысокой точностью, если выборка содержит знакопеременные элементы, ине позволяет измерять среднее и дисперсию знакопеременных сигналов,Цель изобретения - повышение точности определения среднего и дисперсии прн знакопеременных элементахвыборки,Поставленная цель достигается тем,что устройство для определения статистических характеристик, содержащеепервый переключатель, информационныйвход котррого является информанион3 10579 ным входом устройства, а первый и второй выходы первого переключателя подключены соответственно к первым информационным входам реверсивного счетчика и счетчика-делителя, второй 5 информационный вход которого соединен с выходом квадратора, информаци-онный вход которого подключен к выходу реверсивного счетчика, выход переполнения которого соединен с ин О Формационным входом второго переключателя, управляющий вход которого объединен с управляющим входом первого переключателя и соединен с пер-, вым выходом. блока управления, первый 5 и второй выходы второго переключателя подключены соответственно к входу счетчика дисперсии и информационному входу счетчика среднего, выход которого соединен с вторым ин формационным входом реверсивного счетчика, оно содержит цифровой компаратор, регистр, триггер и элемент И,. а счетчик-делитель и счетчик среднего выполнены реверсивными, причем 25 вход тригГера и управляющий вход счетчика среднегообъединены и являются .знаковым входом устройства, выход триггера соединен с информацион-. ным входом элемента И, управляющий вход которого подключен к второму выхоДу блока управления,.вход которого является информационным входом устрой ства, а выход элемента И соединен.с управляющим входом счетчика-делителя разрядные выходы которого соединены с35 первой группой входов цифрового ,компаратора, вторая группа входов которого подключена к разрядным выходам регистра, а выход соединен с входом40 установки режима суммирования счетчика-делителя, третий и четвертый выходи блока управления подключены к управляющим входам соответственно реверсивного счетчика и квадратора, при этом блок управления содержит эле 45 менты И, одновибратор, счетчик выборки Я 5 -триггеры, элемент задержки и элемент ИЛИ, информационный вход первого элемента И является входом блока управления, управляющий вход элемента И подключен к единичному выходу первого ЙВ -триггера, а выход первого элемента И через одновибратор соединен с входом счетчика выборки и информационными входами второго и 55 третьего элементов И, информационный вход второго из которых подключен к нулевому выходу Я 5 -триггера, единич 57ный выход которого является первымвыходом блока управления и соединенс управляющими входами третьего и чет-.вертого элементов И, выход последнего из которых подключен к Р -входупервого Р 5 -триггера, а информационный вход объединен с Й и 3 -входамисоответственно второго и третьегоЯ -триггеров и соединен с .выходомсчетчика выборки, выход третьего ЙЗ-триггера является вторым выходом блока управления и соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого является третьим выходом блока управления, а второй вход подключен к вы-ходу элемента задержки, вход которого соединен с выходом третьего эле"мента И и является четвертым выходом блока управления.На фиг. 1 приведена структурная.схема предлагаемого устройства; нафиг. 2 - схема блока управления;на фиг. 3 - временные диаграммы блока управления.устройство содержит счетчик"делитель 1, переключатели 2 и 3, блок4 управления, квадратор 5, ревер"сивный счетчик 6 триггер 7, элементИ 8, цифровой компаратор 9, регистр10, счетчик 1 среднего и .счетчик 12дисперсии.В состав блока управления(фиг.2)входят элементы И 13, одиовибратор14, триггеры с раздельными входами15-7, счетчик 18 выборки, злемект19 задержки и элементы И 20-22.иэлемент ШШ 23,Счетчик-делитель 1 своими информационными входами подключен черезпереключатель 2 к информационномувходу устройства и через квадратор5 - к реверсивному счетчику 6, входыкоторого соединены с вторым выходомпереключателя 2 и выкодами счетчика 11 среднего. Выход счетчика-делителя 1 через переключатель 3 соединен с входами счетчика 11 среднегои счетчика 12 дисперсии. Управляющиевходы переключателей 2 и 3 связаны спервым выходом блока 4 управления,Кроме того, счетчик-делитель 1 поразрядно подключен к цифровому компаратору 9, другие входы которого соединены с выходами разрядов регистра10. К выкоду компаратора 9 подключенвход установки счетчика-делителя 1в режим суммирования. Вход установкисчетчика-делителя 1 в режим вычита"ния соединен с выходом элемента И 8,1057957 5к,входу которого подключены второй выход блока 4 управления и выход триггера 7, а вход последнего объе,динен с входом реверса счетчика 11, среднего и подключен к знаковому вхо ду устройства. Вход блока 4 управления соединен с информационным входом устройства. Третий и четвертый вы- . ходы блока 4 управления подключены к входам управления реверсивного счет- О чиха и квадратора соответственно.Вход блока 4 управления соединен с ин 4 юрмационным входом первого элемента И 13, управляющий вход которого подключен к единичному выходу 5 первого триггера 15, а выход - к входу одновибратора 14. Выход последнего связан с общей точкой, объединяющей вход счетчика 18 выборки и информационные входы второго и третьего эле ментов И 20 и 21, Выход переполнения . счетчика 18 выборки соединен с Й -входом третьего триггера 17, информационным входом четвертого элемента И 22 и Ь-входом второго триггера 16. 25 Единичный выход триггера 16 является первым выходом блока 4 управления и подключен к управляющим входам элементов И 21 и 22, а нулевой выход - , к управляющему входу элемента И 20. Выход последнего связан с 8-входом триггера 17, единичный выход которого является вторым выходом блока 4 управления и одновременно присоединен к одному из входов элемента ИЛИ 23, связанного по выходу с третьим выхо 35 дом блока 4 управления. Выход элемента И 21 соединен через элемент 19 задержки с другим входом элемента ИЛИ 23 и непосредственно с четвертым выходом блока 4 управления, а выход40 элемента И 22 подключен к Й -входу триггера 15Устройство работает следующим образом,В исходном состоянии счетчик-делитель 1 устанавливается в режим суммирования, в последнем и регистре 10устанавливаются показания 2 -п(ЬдеН в ,объем выборки, 8 -разрядность, 50счетчика-делителя 1 и регистра 1 О), а,переключатели 2 и 3 управляющим сигналом с первого выхода блока 4 управления " в состояния, при которыхк информационному входу устройстваподключен информационный вход счетчика-делителя 1 и к выходу последнегосчетчик 11 среднего. 6Элементы выборки Хчерез переключатель 2 поступают с информацион" ного входа устройства на вход счетчика-делителя 1. Сигналы, несущие информацию о знаке элемента выборки Х , поступают по знаковому входу1 ьустройства на вход триггера 7 и вход реверса счетчика 1 среднего, Этими сигналами счетчик 11 среднего устанавливается в режим суммирования или вычитания. Триггер 7 реагирует только на изменение знака элемента выборки. При каждом таком изменении знака триггер 7 изменяет свое состояние и его выходные сигналы, формируемые при этом, поступают на элемент И 8, на управляющий вход которого в исходном состоянии подается запрещающий потенциал с второго выхода блока 4 управления. В связи с этим, если при поступлении первого элемента выборки триггер 7 изменяет свое состояние, его выходной сигнал на счетчик- делитель 1 не поступает и последний остается в исходном состоянии, соответствующем режиму суммирования, После прохождения первого элемента выборки, запрещающий потенциал с элемента И 8 снимается и, начиная с этого момента, выходные сигналы с триггера 7, формируемые в момент изменения знака элементов выборки, поступают на вход управления счетчика-делителя 1, устанавливая его в режим вычитания. Выходными сигналами цифрового компаратора 9 поступающими на управляемый вход суммирования счетчика- делителя 1, последний устанавливается в режим суммирования.Пусть несколько .первых, напримерэлементов выборки имеют положительный знак, В этом случае в течение всего интервала времени поступлейия этой группы элементов выборки, счетчик-делитель 1 и счетчик 11 среднего находятся в режиме суммирования. При поступлении каждых и импульсов на вход счетчика-делителя 1 на его выходе формируется импульс переполнения, записываемый в счетчик 11 среднего на суммирование и восстанавливающий исходное 2-и состояние счетчика-делителя 1. Пусть, начиная с (1+1)-го элемента выборки, Ф элементов выборки имеют отрицательный знак. Очевидно, что10577некоторый остаток й Х от деления,поскольку в общем случае суммаМ; может быть не кратна и. С поступ 1 лением (1+1)-го элемента выборки, .имеющего противоположный по сравнению с 1-м элементом знак, триггер 7 изменит свое состояние и своим выходным сигналом, поступающим через открытый элемент И 8 на вход управления счетчика-делителя 1, установит Ю последний в режим вычитания. Счетчик-делитель 1 при поступлении информационных импульсов, соответствующих (1+1)-му элементу выборки, рабо,тает в режиме вычитания до тех пор, 15 пока на его вход не поступит ЬХ импульсов. В этот момент счетчик-делитель 1 приходит в состояние (2-и),0 что вызывает срабатывание цифрового компаратора 9, на второй вход которого подается код регистра 10. Выходным сигналом компаратора 9 счетчик-делитель 1 устанавливается в режим суммирования и в дальнейшем работает в режиме деления на и, а его 25 выходные импульсы записываются в счетчик 1.1 среднего на вычитание, При очередном изменении знака элементов выборки работа устройства повторяется. После поступления и элементов выборкз ки в счетчике 11 среднего будет зафиксирован код среднего. В этот момент на втором выходе блока 4 управлення Формируется запрещающий потенциал, закрывающий элемент И 8,35 Одновременно сигнал с первого выхода блока 4 управления изменяет состояние переключателей 2 и 3, при этом информационный вход устройства подключается к входу реверсивного40 счетчика 6, а выход счетчика-делителя 1 - к входу счетчика 12 дисперсии. Кроме того, в момент окончания и-го элемента выборки на третьем выходе блока 4 управления Формирует 45 ся сигнал, по которому код среднего Х зафиксированный в счетчике 11 среднего, переносится в реверсивный счетчик 6. На этом заканчивается цикл определения среднего, и устройство готово к определению дисперсии по следующей выборке объемом и.В процессе определения дисперсии первый элемент выборки Х 1 поступает на реверсивный счетчик 6 в котором образуется разность Х- Х , Б момент 55 окончания первого и всех последующих элементов выборки на третьем и чет-. .вертом выходах блока 4 управления формирунтся управляющие сигналы, по которым выполняется .следующая последовательность операций. По сигналу,снимаемому с четвертого выхода блока4 управления, код разности Х; - Х переносится в квадратор 5, на выходе ко"торого формируется число-импульсный2код числа (Х, - Х , поступающий черезсчетчик-делитель 1 и переключатель 3на вход счетчика 12 дисперсии, Посигналу, который Формируется на третьем выходе блока 4 управления с некоторой задержкой относительно сигнала на четвертом выходе, код среднего из счетчика 11 среднего записывается в реверсивный счетчик 6.Таким образом, после обработки все"го объема выборки в счетчике 12 дисперсии будет зафиксирован код дисперсии и на этом процесс определения дисперсии завершается.Рассмотрим принцип действия блока4 управления (фиг.21, временные диаграммы работы которого представлены,на Фиг.З,В исходном состоянии первый триггер 15 установлен в единицу, а триггер 17 и 16 - в нуль. Все разрядысчетчика 18, коэффициент пересчетакоторого равен и, также установленыв нуль. Одновибратор 14 предназначендля формирования импульса, длительность которого равна длительности пакета импульсов, соответствующего максимальному элементу выборки.При поступлении с информационноговхода устройства на вход блока 4 управления первого имйульса из пакета,соответствующего первому элементувыборки, происходит запуск одновибратора 14. 11 о заднему фронту выходного импульса одновибратора 14,Формирование которого свидетельствует об окончании входного пакета импульсов, в счетчик 18 происходитзапись единицы на суммирование, атриггер 17 через открытй элементИ 20 устанавливается в единичное состояние, что обеспечивает подачу разрешающего потенциала на управляющийвход элемента И 8. В дальнейшем ситналы .на выходах блока 4 управленияне меняются до момента окончанияи-говходного пакета импульсов. Вэтот момент происходит переполнениесчетчика 18, на выходе которого Формируется импульс, изменяющий состояние схемы следующим образом. По заднему Фронту этого импульса происходит10579 установка в исходное состояние триг- гера 17 н в единичное состояние триггера 16. Прн этом снимается разрешающий потенциал с элементов И 8 и 20, и переключатели 2 и З,переключаю".ся в состояния, соответствующие режиму определения дисперсии. Кроме того, на третьем выходе блока 4 управления Формируется ведиий фронт импульса, по которому осуществляется запись ко," 1 О да среднего из счетчика 1.1 среднего в реверсивный счетчик .б, Таким образом, устройство и блок управления подготовлены к обработке информации в режиме определения дисперсии. . 15В этом режиме в момент времени, соответствующий окончанию импульса на выходе одновибратора 14, на треть ем и четвертом выходах Формируются задние Фронты импульсов, по которым 2 О последовательно происходит перенос кода из реверсивного счетчика 6 в квадратор 5 и запись кода среднего из счетчика 1 среднего в реверсивный счетчик 6. Сигналы на третьем и чет- р вертом выходах блока 4 управления сдвинуты на время задержки, величина которого определяется временем переходных процессов в квадраторе 5 при переносе кода изреверсивного счет-57 ,10чика 6, Далее работа блока 4 управления продолжается аналогично до момента окончания М-го элемента выборки, по которой определяется дисперсия. В этот момент на выходе счетчика 18 выборки Формируется импульс переполнения, который через открытый элемент Н 22 устанавливает триггер 15 в нулевое состояние, Вследствие этого вход блока. 4 управления становится не.чувствительным к поступающей инФормации, поскольку элемент И 13.закрыт нулевым потенциалом с единичного выхода триггера 15. Па этом процесс .определения ста 1 истических характеристн оканчивается.а Предлагаемое устройство позволяет измерять среднее значение знакопере- менных сигналов, обеспечивает повышение точности определения среднего значения энаконеременньм сигналов,а . следовательно, и дисперсии вследствие компенсации методической погрешности, возникающей в счетчнке-делите. ле при изменении знака элементов выборки которая даже при однократном измейении знака элементов выборки может составить около двух единиц младшего разряда среднего.