DE2050049A1

DE2050049A1 - Method and device for the detection of extreme values of the amplitude of random functions

Info

Publication number: DE2050049A1
Application number: DE19702050049
Authority: DE
Inventors: Georg; Kausch Peter; 8000 München Boscher
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-10-12
Filing date: 1970-10-12
Publication date: 1972-04-13

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung von Extremwerten der Amplitude regelloser Funktionen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung von Extremwerten der Amplitude regelloser Funktionen, die als analoge elektrische Signale vorliegen, insbesondere von Zeitfunktionen, mittels digitaler Schaltungen.Method and device for the detection of extreme values of the amplitude random functions The invention relates to a method and a device for the detection of extreme values of the amplitude of random functions, which are called analog electrical signals are present, in particular from time functions, by means of digital Circuits.

Bei der statistischen Auswertung regelloser Vorgänge in der Nachrichtentechnik oder bei Schwingungsvorgängen in der Mechanik ist die Erkennung von Extremwerten - Maxima oder Minima -notwendig. Diese Aufgabe wurde bisher in Anlehnung an die Mathematik durch Differenzieren mit Hilfe von analog arbeitenden Schaltungen gelöst. Diese bekannten Schaltungen bedingen jedoch einen großen Aufwand, insbesondere für hohe Auswertegeschwindigkeiten.In the statistical evaluation of random processes in communications technology or in the case of vibration processes in mechanics, extreme values are recognized - Maxima or minima -necessary. This task has so far been based on the Mathematics solved by differentiating with the help of analog circuits. However, these known circuits require a lot of effort, especially for high evaluation speeds.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung der Minima und Maxima regelloser Funktionen, insbesondere Zeitfunktionen, mit Hilfe digital arbeitender Schaltungen anzugeben, die bei geringem Aufwand hohe Auswertegeschwindigkeit und Genauigkeit zulassen.The present invention is based on the object of a method and a device for recognizing the minima and maxima of random functions, in particular to specify time functions with the help of digitally operating circuits, which allow high evaluation speed and accuracy with little effort.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die zu erfassende Funktion zunächst in Amplitudenklassen aufgeteilt und für jede Amplitudenklasse getrennt in einem 3-Bit-Schieberegister gespeichert wird, daß das Weiterschieben der gespeicherten Information durch Taktimpulse gesteuert wird, die beim Verlassen einer Amplitudenklasse durch die Funktion erzeugt werden, und daß mit Hilfe von Koinzidenzgattern der Speicherinhalt benachbarter Schieberegister abgetastet wird, derart daß beim Vorliegen einer logischen L in den beiden äußeren Speicherplätzen des einen Schieberegisters und in dem mittleren Speicherplatz eines benachbarten Schieberegisters anl Ausgang eines der Gatter ein Signal erscheint.This object is achieved in that the function to be detected initially divided into amplitude classes and separated for each amplitude class is stored in a 3-bit shift register that the shifting of the stored Information is controlled by clock pulses when leaving an amplitude class are generated by the function, and that with the help of coincidence gates the memory content adjacent shift register is scanned, so that when present one logical L in the two outer storage locations of one shift register and in the middle memory location of an adjacent shift register at the output of a the gate a signal appears.

Damit ergeben sich die Vorteile, daß die Auswertegenauigkeit durch eine entsprechende Wahl der Anzahl der Amplitudenklassen beliebig vorgewählt werden kann, daß durch die erfindungsgemäße Erzeugung des Schiebeaktes innerhalb der gewählten Genauigkeit jedes Minimum oder Maximum gezählt wird und daß einfache und damit störsichere digitale Baugruppen verwendet werden können.This results in the advantages that the evaluation accuracy by a corresponding choice of the number of amplitude classes can be preselected at will can that by the inventive generation of the shift act within the selected Accuracy every minimum or maximum is counted and that simple and therefore fail-safe digital assemblies can be used.

Eine bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß eine der Zahl der Amplitudenklassen entsprechende Zahl von 3-Bit-Schieberegistern mit einer gemeinsamen Taktleitung zum synchronen Weiterschieben der auf den einzelnen Registerplätzen gespeicherten Information vorgesehen ist und daß die Parallelausgänge der beiden äußeren Speicherplätze des einen Schieberegisters und der Parallelausgang des mittleren Speicherplatzes eines benachbarten Schieberegisters mit dem Eingang eines Koinzidenzgatters verbunden sind, das beim Vorliegen einer logischen L in allen abgetasteten Speicherplätzen ein Ausgangssignal (Max., Min.) abgibt.A preferred device for carrying out the invention The method is characterized in that one of the number of amplitude classes corresponds Number of 3-bit shift registers with a common clock line for synchronous Provision is made for the information stored in the individual register locations to be moved on and that the parallel outputs of the two outer storage locations of the one shift register and the parallel output of the middle memory location of an adjacent shift register are connected to the input of a coincidence gate, which when a logical L in all scanned memory locations an output signal (max., min.) gives away.

Diese Schaltung besitzt eine hohe Störfestigkeit und Verarbeitungsgeschwindigkeit, da zwischen den einzelnen digital Bausteinen keine wechselseitigen Vorbereitungs- oder Löschvorgänge nötig sind.This circuit has a high noise immunity and processing speed, since there are no mutual preparatory steps between the individual digital modules or deletion processes are necessary.

Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur digitalen Erfassung von Extremwerten in integrierter Schaltkreistechnik ausgeführt, da hierbei mit stark reduziertem Aufwand eine sehr hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit erreicht werden kann, die ihrerseits wieder eine hohe Zählgenauigkeit mit sich bringt.The circuit arrangement according to the invention is preferably for digital Acquisition of extreme values in integrated circuit technology, because here A very high processing speed is achieved with greatly reduced effort which in turn brings high counting accuracy with it.

An Hand der Zeichnung sollen Verfahren und Vorrichtung gemäß der Erfindung im einzelnen erläutert werden.The method and device should be based on the drawing the Invention will be explained in detail.

Figur 1 zeigt eine regellose Funktion F in einem rechtwinkligen Achsenkreuz. Auf der waagerechten Achse ist die Zeit t, auf der senkrechten Achse die Amplitude A aufgetragen. Ebenfalls eingezeichnet sind fünf Amplitudenklassen A ns A 1 Ao A+1, A+n und die Zeiten t1 t2 t6 an denen die Funktion F von einer Amplitudenklasse zur nächsten wechselt. Zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 zeigt die Funktion F ein Maximum ihrer Amplitude, das mit Hilfe der Erfindung erfaßt werden soll.FIG. 1 shows a random function F in a right-angled axis cross. The time t is on the horizontal axis and the amplitude is on the vertical axis A applied. Five amplitude classes A ns A 1 Ao A + 1 are also shown, A + n and the times t1 t2 t6 at which the function F changes from one amplitude class to next changes. Function F shows a maximum between times t3 and t4 their amplitude, which is to be detected with the aid of the invention.

Figur 2 zeigt die Amplituden-Zeitinformation, so wie sie in den Schieberegistern enthalten ist, in einer zweidimensionalen, matrixähnlichen Darstellung. Zu den Zeitpunkten t2 und t4 belegt die Funktion F die Amplitudenklasse Ao (entsprechend einem logischen L in der Matrix), zur Zeit t3 belegt sie die Amplitudenklasse A1; die übrigen Amplitudenklassen sind selbstverständlich unbelegt (entsprechend einer logischen 0).FIG. 2 shows the amplitude-time information as it is in the shift registers is contained in a two-dimensional, matrix-like representation. At the times t2 and t4, the function F occupies the amplitude class Ao (corresponding to a logical L in the matrix), at time t3 it occupies amplitude class A1; the other amplitude classes are of course unoccupied (corresponding to a logical 0).

Im Gegensatz zu Figur 2 zeigt Figur 3 die Matrix-Darstellung eines Minimums der Funktion F zu einem beliebigen anderen Zeitpunkt.In contrast to FIG. 2, FIG. 3 shows the matrix representation of a Minimum of the function F at any other point in time.

Figur 4 endlich zeigt die erfindungsgemäße Schaltung zum Erfassen der Extremwerte in der Amplitude der Funktion F. Die Zeilen der Matrix entsprechend Figur 2 oder 3 werden gebildet durch 3-Bit-Schieberegister 1,2,3,4,5, in die die Jeweilige Belegung der einzelnen Amplitudenklassen A n...A+n eingespeichert wird. Das Durchschieben der Information geschieht mit Hilfe eines Taktimpulses T, der allen Schieberegistern gleichzeitig zugeführt wird. Dieser Impuls T wird dann ausgelöst, wenn die Funktion F die Grenze zwischen benachbarten Amplitudenklassen über- bzw. unterschreitet, d.h. jeweils zu den Zeitpunkten t1 t2, t3 usw. der Figur -1. Ebenfalls in Anlehnung an Figur 1 bzw. Figur 2 ist die Belegung der Amplitudenklassen zu den Zeitpunkten t2, t3 und t4 in die einzelnen Speicherplätze 11,12,13,21,22,23,31,32,33,41,42,43,51,52,53 eingezeichnet. Die typische Konfiguration in der Matrix, wird durch Gatter 6,7, abgetastet und das Ergebnis für Maxima und Minima getrennt ausgegeben.Finally, FIG. 4 shows the circuit according to the invention for detecting of the extreme values in the amplitude of the function F. The rows of the matrix accordingly Figure 2 or 3 are formed by 3-bit shift registers 1,2,3,4,5 into which the The respective assignment of the individual amplitude classes A n ... A + n is stored. The information is pushed through with the aid of a clock pulse T, which is fed to all shift registers at the same time. This pulse T is then triggered if the function F exceeds or exceeds the limit between neighboring amplitude classes falls below, i.e. at times t1, t2, t3, etc. in FIG. -1. Likewise based on FIG. 1 and FIG. 2, the assignment of the amplitude classes to the Times t2, t3 and t4 in the individual memory locations 11,12,13,21,22,23,31,32,33,41,42,43,51,52,53 drawn. The typical configuration in the matrix is through gate 6.7, sampled and the result for maxima and minima output separately.

Zum Erkennen eines Maximums im Amplitudenverlauf der Funktion F werden die Parallelausgänge der beiden äußeren Speicherplätze 31,33 des einen Schieberegisters 3 und der Parallelausgang des mittleren Speicherplatzes 22 eines darüber liegenden Schieberegisters 2 mit dem Eingang eines Dreifach-Und-Gatters 6 verbunden. Nur bei gleichzeitigem Vorliegen einer logischen L in den drei abgetasteten Speicherplätzen 31,33,22, erscheint am Ausgang des Gatters 6 ein Signal "Maxt.To recognize a maximum in the amplitude curve of the function F are the parallel outputs of the two outer storage locations 31, 33 of the one shift register 3 and the parallel output of the middle memory location 22 of an overlying one Shift register 2 connected to the input of a triple AND gate 6. Only at simultaneous presence of a logical L in the three scanned memory locations 31,33,22, a signal “Maxt.

Zum Erkennen eines Minimums im Kurvenverlauf der Funktion F werden die beiden äußeren Speicherplätze 33,31 des einen Schieberegisters 3 und der Parallelausgang des mittleren Speicherplatzes 42 des darunter liegenden Schieberegisters 4 mit dem Eingang eines Dreifach-Und-Gatters 7 verbunden. Nur bei gleichzeitigem Vorliegen einer logischen L in den abgetasteten Speicherplätzen 31,33,42 erscheint am Ausgang des Gatters 7 des Signal "Min".To detect a minimum in the curve, function F must be used the two outer storage locations 33,31 of one shift register 3 and the parallel output of the middle memory location 42 of the shift register 4 below with the Input of a triple AND gate 7 connected. Only if they are present at the same time a logical L in the scanned memory locations 31,33,42 appears at the output of the gate 7 of the "Min" signal.

Der Einfachheit und der Übersichtlichkeit wegen ist in Figur 4 nur jeweils ein Gatter zur Erkennung der Minima und der Maxima eingezeichnet worden. Zum Erfassen aller möglichen Extremwerte müssen analog geschaltete Gatter zwischen allen benachbarten Schieberegistern vorgesehen werden. Die Genauigkeit der Erfassung von Extremwerten kann durch eine entsprechend feine Unterteilung der Amplitudenklassen vorgewählt werden. Dabei ist jedoch darauf zu achten, daß nicht bei zu feiner Unterteilung durch dem eigentlichen Kurvenverlauf überlagerte Störungen, z.B. Netzbrumm, eine falsche Anzeige hervorgerufen wird.For the sake of simplicity and clarity, FIG. 4 only shows a gate for recognizing the minima and maxima has been drawn in. To record all possible extreme values, analog gates must be connected between all adjacent shift registers are provided. The accuracy of the capture of extreme values can be achieved through a correspondingly fine subdivision of the amplitude classes can be selected. However, care must be taken that the subdivision is not too fine Interferences superimposed by the actual course of the curve, e.g. mains hum, a false display is produced.

3 Patentansprüche 4 Figuren3 claims 4 figures

Claims

Claims t.) Method for the detection of extreme values Amplitude of random functions that are present as analog electrical signals, in particular time functions, by means of digital circuits, d a d u r c h g e k It is noted that the function (F) to be recorded is initially in amplitude classes (A) and separated for each amplitude class in a 3-bit shift register (1,2,3,4,5) is stored that the further shifting of the stored information (O, L) is controlled by clock pulses T, which when leaving an amplitude class (A) can be generated by the function (F), and that with the aid of coincidence gates (6,7) the memory content of adjacent shift registers is scanned so that if there is a logical L in the two outer memory locations (31,33) of the a shift register (3) and in the middle memory location (22,42) of an adjacent one Shift register (2,4) at the output of one of the gates (6,7) a signal (Max, Min) appears.

2. Apparatus for performing the method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that one of the number of amplitude classes (A) corresponding number of 3-bit shift registers (1,2,3,4,5) with a common Clock rate (T) for the synchronous advancement of the on the individual register locations stored information (O, L) is provided and that the parallel outputs of the two outer storage locations (31,33) of a shift register (3) and the parallel output of the middle memory location (22,42) of an adjacent shift register (2,4) are connected to the input of a coincidence gate (6,7), which when present a logical L in all scanned memory locations (31,22,33 or 31,42,33) emits an output signal (max, min).

3. Apparatus according to claim 2, d a du r c h g e k e n n -z e i c n e t that it is implemented in integrated circuit technology.