CS240377B1

CS240377B1 - Device for counting pulses with square root characteristics

Info

Publication number: CS240377B1
Application number: CS842367A
Authority: CS
Inventors: Zdenek Nemecek; Jana Safrankova; Mojmir Simersky; Georgij N Zastenker; Jurij I Jermolajev
Original assignee: Zdenek Nemecek; Jana Safrankova; Mojmir Simersky; Georgij N Zastenker; Jurij I Jermolajev
Priority date: 1984-03-29
Filing date: 1984-03-29
Publication date: 1986-02-13
Also published as: CS236784A1

Abstract

Zařízení je určeno ke zpracování vstupní statistické impulsní informace a kompresi této informace takovým způsobem, aby chyba kvantování, vzniklá kompresí byla úměrná statistické chybě vstupního signálu, zejména pro využití v kosmické fyzice. Podstata zařízení spočívá v tom, že výstupy první skupiny (1) klopných obvodů jsou spojeny s jednou skupinou vstupů komparátoru (4), výstupy druhé skupiny (2) klopných obvodů s druhou skupinou vstupů komparátoru (4), jehož výstup je spojen se vstupem druhé skupiny (2) klopných obvodů přes obvod doplňkové redukce (5J a zároveň s nulovacími (R-resetj vstupy první skupiny (1) klopných obvodů.The device is intended for processing input statistical impulse information and compressing this information in such a way that the quantization error resulting from the compression is proportional to the statistical error of the input signal, especially for use in space physics. The essence of the device lies in the fact that the outputs of the first group (1) of flip-flops are connected to one group of inputs of the comparator (4), the outputs of the second group (2) of flip-flops to the second group of inputs of the comparator (4), the output of which is connected to the input of the second group (2) of flip-flops through the complementary reduction circuit (5J and at the same time to the reset (R-reset) inputs of the first group (1) of flip-flops.

Description

Zařízení je určeno ke zpracování vstupní statistické impulsní informace a kompresi této informace takovým způsobem, aby chyba kvantování, vzniklá kompresí byla úměrná statistické chybě vstupního signálu, zejména pro využití v kosmické fyzice.The device is intended to process input statistical pulse information and compress this information in such a way that the quantization error caused by compression is proportional to the statistical error of the input signal, especially for use in space physics.

Podstata zařízení spočívá v tom, že výstupy první skupiny (1) klopných obvodů jsou spojeny s jednou skupinou vstupů komparátoru (4), výstupy druhé skupiny (2) klopných obvodů s druhou skupinou vstupů komparátoru (4), jehož výstup je spojen se vstupem druhé skupiny (2) klopných obvodů přes obvod doplňkové redukce (5J a zároveň s nulovacími (R-resetj vstupy první skupiny (1) klopných obvodů.The principle of the device consists in that the outputs of the first flip-flop group (1) are connected to one comparator input group (4), the outputs of the second flip-flop group (2) to a second comparator input group (4) whose output is connected to the second input a flip-flop group (2) via the auxiliary reduction circuit (5J) and at the same time with the reset (R-reset) inputs of the first flip-flop group (1).

Předmětem vynálezu je zařízení pro čítání impulsů s odmocninovou charakteristikou, sestávající ze dvou skupin klopných obvodů, obvodů předběžné a doplňkové redukce a komparátoru, které je určeno ke zpracování vstupní statistické impulsní informace a kompresi této informace takovým způsobem, aby chyba kvantování, vzniklá kompresí byla úměrná statistické chybě vstupního signálu.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a pulse counting device with a square root characteristic, consisting of two groups of flip-flops, pre- and post-reduction circuits, and a comparator for processing input statistical pulse information and compressing such information so that the quantization error resulting from compression is proportional statistical error of the input signal.

Známá zařízení pro zpracování impulsní informace dosahují její komprese modelováním logaritmické charakteristiky. V takovém případě je chyba kvantování úměrná načítanému počtu impulsů N. Při sledování statistického procesu je jeho statistická chyba úměrná odmocnině z načítaného počtu impulsů VN. Je zřejmé, že při malých N bude chyba kvantování značně menší než statistická a naopak při velkých N chyba kvantování určuje přesnost měření, protože bude značně větší než statistická chyba. V obvyklých zařízeních se komprese informace dosahuje zapojením, obsahujícím dvě skupiny klopných obvodů zapojených do lineárního ěítacího řetězce a multiplexer. Vstup první skupiny klopných obvodů je pak vstupem zařízení a výstupy klopných obvodů této skupiny jsou spojeny s pracovními vstupy multiplexeru. Výstup multiplexeru je spojen se vstupem druhé skupiny klopných obvodů a výstupy této skupiny jsou jednak spojeny s ovládacími vstupy multiplexeru, jednak představují výstupní slovo zařízení. V zařízeních bývá pro zvýšení koeficientu komprese zapojen také obvod předběžné redukce.Known devices for processing pulse information achieve its compression by modeling the logarithmic characteristic. In this case, the quantization error is proportional to the counted pulse N. When monitoring the statistical process, its statistical error is proportional to the square root of the counted pulse VN. Obviously, for small N, the quantization error will be considerably smaller than the statistical error, and on the other hand, for large N, the quantization error will determine the accuracy of the measurement because it will be considerably larger than the statistical error. In conventional devices, information compression is accomplished by wiring comprising two groups of flip-flops connected in a linear counting chain and a multiplexer. The input of the first group of flip-flops is then the input of the device and the outputs of the flip-flops of this group are connected to the multiplexer working inputs. The output of the multiplexer is connected to the input of the second group of flip-flops and the outputs of this group are connected to the control inputs of the multiplexer and represent the output word of the device. In the devices, a pre-reduction circuit is also used to increase the compression coefficient.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že výstupy první skupiny klopných obvodů jsou spojeny s jednak skupinou vstupů komparátoru, výstupy druhé skupiny klopných obvodů s druhou skupinou vstupů komparátoru, jehož výstup je spojen se vstupem druhé skupiny klopných obvodů přes obvod doplňkové redukce a zároveň s malovacími vstupy první skupiny klopných obvodů, přičemž podstatou zařízení je výměna multiplexeru za komperátor, který v okamžiku, kdy číslo na výstupu první skupiny klopných obvodů je větší než číslo na výstupu druhé skupiny klopných obvodů, vynuluje první skupiny a dále doplněni zařízení o obvod doplňkové redukce mezi výstupem komparátoru a vstupem druhé skupiny klopných obvodů.SUMMARY OF THE INVENTION The outputs of the first group of flip-flops are connected to both the input group of comparators and the outputs of the second group of flip-flops to the second input group of comparators whose output is connected to the input of the second group of flip-flops. the first group of flip-flops, the essence of the device is to replace the multiplexer with a compressor, which when the output number of the first flip-flop group is greater than the output number of the second flip-flop group, zeroes the first groups and comparator and input of the second group of flip-flops.

Nový účinek vynálezu se projevuje zejména v tom, že závislost mezi číslem na výstupu zařízení m a počtem vstupních impulsů N má zhruba tvar m = 2-^=^-1 . VN = C . VN kde m — číslo na výstupu zařízeníThe novel effect of the invention is manifested in particular in that the dependence between the number at the output of the device m and the number of input pulses N is roughly in the form m = 2 - ^ = ^ - 1. VN = C. VN where m - number at the device output

N — počet vstupních impulsů k — počet klopných obvodů předběžné redukce — počet klopných obvodů dodatkové redukceN - number of input pulses k - number of flip-flops of preliminary reduction - number of flip-flops of additional reduction

C — konstanta, daná konkrétní konstrukcí zařízení.C - constant given by the particular device design.

dNdN

Chyba kvantování-—--takového zařízedm ní je pak zhruba rovna a je úměrná statistické chybě. Tato přednost zvyšuje oproti klasickému uspořádání přesnost měření při zachování délky výstupního slova a tedy i koeficientu redukce.The quantization error of such an arrangement is then roughly equal to and proportional to the statistical error. This advantage increases the accuracy of the measurement compared to the classical arrangement while maintaining the output word length and hence the reduction coefficient.

Na připojeném výkresu je znázorněno principiální schéma zařízení, sestávajícího z první 1 a druhé 2 skupiny klopných obvodů, obvodu předběžné redukce 3, komparátoru 4 a obvodu dodatkové redukce 5. Klopné obvody uvnitř skupin 1 a 2 jsou spojeny do lineárních čítačích řetězců. Vstup obvodu předběžné redukce 3 tvoří vstup zařízení, výstup tohoto obvodu je zapojen na vstup první skupiny 1 klopných obvodů. Výstupy klopných obvodů první skupiny 1 jsou postupně připojeny k první skupině porovnávacích vstupů komparátoru 4 (Ao, AAi... A_m-i). Výstup komparátoru 4 (X) je spojen nulovacími vstupy (R) všech klopných obvodů první skupiny 1 a zároveň se vstupem obvodu dodatkové redukce 5. Výstup obvodu dodatkové redukce 5 je spojen se vstupem druhé skupiny 2 klopných obvodů. Výstupy klopných obvodů této skupiny 2 jsou spojeny s druhou skupinou porovnávacích vstupů komparátoru 4 (Bo, Bi. . ..B_m_J a zároveň tvoří výstup zařízení.The attached drawing shows a schematic diagram of a device consisting of the first 1 and second 2 groups of flip-flops, the pre-reduction circuit 3, the comparator 4, and the additional reduction circuit 5. The flip-flops within groups 1 and 2 are connected to linear counter strings. The input of the pre-reduction circuit 3 forms the input of the device, the output of this circuit being connected to the input of the first flip-flop group 1. The flip-flop outputs of the first group 1 are sequentially connected to the first group of comparator inputs of comparator 4 (Ao, AAi ... A _m -i). The output of the comparator 4 (X) is connected to the reset inputs (R) of all the flip-flops of the first group 1 and at the same time to the input of the additional reduction circuit 5. The outputs of the flip-flops of this group 2 are connected to a second group of comparator inputs of comparator 4 (Bo, Bi ... B mJ ₎ and at the same time form the output of the device.

Každý impuls na výstupu obvodu předběžné redukce 3 zvětší číslo A na vstupech první skupině porovnávacích vstupů komparátoru 4 o jedničkuEach pulse at the output of the pre-reduction circuit 3 increases the number A at the inputs to the first group of comparator inputs of comparator 4 by one

Μ—11 — 1

A = Σ Α;2^!i = 1A = Σ Α; 2 ^! i = 1

V momentě, kdy je číslo A větší než číslo B na druhé skupině porovnávacích vstupů komparátoru 4The moment A is greater than B on the second group of comparator inputs 4

Μ—11 — 1

Β = Σ Βι2* = 1Β = Σ Βι2 * = 1

Signál na výstupu komparátoru 4 (X) vynuluje prostřednictvím vstupů (R) všechny klopné obvody první skupiny 1. Jestliže je koeficient dodatkové redukce 2¹, potom se pokaždé, když uvedený děj proběhne 2'krát, zvětší číslo B o jedničku. Přitom číslo B je shodné s číslem na výstupu zařízeníThe signal at the output of comparator 4 (X) resets all flip-flops of the first group 1 via the inputs (R). If the additional reduction coefficient is 2 ¹ , then each time the event occurs 2 'times, the number B is increased by one. The number B is identical with the number on the output of the device

M-l ni = Σ C 2' = i = OM-1 ni = Σ C 2 '= i = 0

Ve výchozím stavu jsou všechny klopné obvody první 1 i druhé 2 skupiny klopných obvodů vynulovány, stejně jako obvody předběžné redukce 3 a dodatkové redukce 5. Pro jednoduchost budeme napřed předpokládat, že koeficient předběžné redukce i dodatkové redukce je roven jedné, tzn., že tyto obvody neredukují impulsy. Potom první impuls na vstupu zařízení ustaví stav na vstupech komparátoru A = 1; B = 0. Protože platí A > B, dojde k vynulování první skupiny klopných obvodů a zároveň se číslo B zvětší ó jedničku, tzn., že konečný stav po příchodu prvního impulsu je tedy A = 0, B = 1. Následující impuls změní stav na vstupech komparátoru na A = 1, B = 1. Po příchodu třetího impulsu bude stav A = 2, B = 1, a protože platí A > B, dojde opět k vynulování první skupiny klopných obvo·dů a zároveň se zvětší číslo B o jedničku a stav bude tedy A = 0, B = 2. Dále se činnost zařízení opakuje až do zaplnění druhé skupiny klopných obvodů, tj. do· stavu ‘ B = 2^M — 1By default, all flip-flops of the first 1 and second 2 flip-flop groups are zeroed, as are the pre-reduction 3 and the additional reduction 5. For the sake of simplicity, we will assume first that both the pre-reduction and post-reduction coefficients circuits do not reduce pulses. Then the first pulse at the device input establishes the state at comparator inputs A = 1; B = 0. Since A> B holds, the first group of flip-flops is reset, and at the same time the number B increases by, 1, ie the final state after the arrival of the first pulse is A = 0, B = 1. on comparator inputs to A = 1, B = 1. Upon arrival of the third pulse the state will be A = 2, B = 1, and since A> B holds, the first group of flip-flops will be reset and the number B will increase by 1 and the state will be A = 0, B = 2. Then the operation of the device is repeated until the second group of flip-flops is filled, ie to the state 'B = 2 ^M - 1

Tímto způsobem zařízení modeluje odmocninovou charakteristiku, kterou je možno napsat přibližně ve tvaru m = Y2 . VNIn this way, the device models the square root characteristic, which can be written approximately in the form m = Y2. VN

Při předpokladu, že na vstupu je zapojen obvod předběžné redukce s koeficientem 2^ka mezi výstup komparátoru a vstup druhé skupiny klopných obvodů obvod doplňkové redukce s koeficientem 2, potom se získá pro přepočet počtu vstupních pulsů na výstupu přibližný vztahAssuming that the input circuit is connected in a pre-reduction with a factor of 2 and ^to the output of the comparator and the input of the second flip-flop circuit supplementary reduction coefficient 2, and was obtained for the conversion of the input pulse at the output of the approximate relationship

Zařízení je výhodné pro využití v kosmické fyzice, kde dynamika sledovaných dějů je často několik řádů a kompresi informace je žádoucí provést bez pomoci výpočetní techniky z toho· důvodu, že zejména obvody pamětí jsou součástky nejvíce poškozované kosmickým zářením.The device is advantageous for use in cosmic physics, where the dynamics of the observed processes are often several orders of magnitude and the compression of information is desirable without computer aid, because memory circuits in particular are components most damaged by cosmic rays.

Claims

Subject

Pulse counter with square root characteristic, comprising a pre-reduction circuit and two groups of flip-flops connected to linear counter strings, the input of the first group being connected to a pulse source via the 2 ^k pre-reduction circuit and the outputs of the second group representing the output word m characterized in that the outputs of the first flip-flop group (1) are

OF THE INVENTION associated with one comparator input group (4), outputs of a second flip-flop group (2) with a second comparator input group (4), outputs of a second flip-flop group (2) with a second comparator input group (4) whose output is connected to input of the second flip-flop group (2) via the auxiliary reduction circuit (5j) and at the same time with the R-resetj inputs of the first flip-flop group (1).