SU813471A1 - Устройство дл определени среднегоРАзМАХА СлучАйНыХ иМпульСОВ - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано дл  статистической обработки .случайных импульсов, в частности дл  определени  среднего размаха случайных по амплитуде импульсов реакции стохастической системы, как автоматической , таки эргат:.ческой, на регул рные воздействи .

В практике использовани  сложных стохастических систем часто бывает необходимо определить размах квазирегул рного импульса, случайного по амплитуде , на выходе системы при -подаче на ее вход регул рных дозированных воздействий.

Квазирегул рность выходного импульса определена тем, что он может быть описан регул рной функцией со случайными параметрами. Характерной особенностью исследуемых систем  вл етс  аддитивный белый шум с интенсивностью во много раз большей размаха исследуемого сигнала. Примером такой системы может  вл тьс  головной мозг человека, когда в качестве воздействи  используетс  периодически повтор ющийс  раздражитель (звуковой, световой, тактильный), а выходным сигналом служит отведение

электроэнцефолограммы, где нар ду с фоновой составл ющей присутствует реакци  на раздражитель.

Известно устройство дл  определени  среднего размаха выходного сигнала , в котором используетс  квантование сигнала по времени с последующим усреднением равноотсто 1иих от момента подачи воздействи  отсчетов

с использованием ЦВМ дл  накоплени  и обработки массива данных .

Однако использование ЦВМ и сопр гающей аппаратуры целесообразно лишь при исследовании тонких структур изучаемого сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  устройство, содержащее два пиковых детектора, соответственно положительного и отрицательного сигналов , информационные входы которых объединены и  вл ютс  входом устройства , и операционный усилитель, выход которого  вл етс  выходом устройства , а суммирующие входы подключены

к выходам пиковых детекторов положительного сигнала 2.

Устройство служит дл  выделени  медленно мен ющегос  сигнала на Фоне шум-а. Однако данное устройство не может определить средний размах быстро

мен ющегос  знакопеременного выходного сигнала исследуемой системы, так как точность изменени  выдел емого сигнала недостаточно высока.

Цель изобретени  - повышение точности определени  среднего размаха случайных импульсов.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в данное устройство, содержащее первый пиковый детектор положительного сигнала и пиковый детектор отрицательного сигнала, информационные входы которых объединены и  вл ютс  входом устройства, и операционный усилитель , суммирующий вход которого подключен к выходу первого пикового детектора положительного сигнала, дополнительно введены второй пиковый детектор положительного сигнала, блок усреднени , генератор импульсов, Лормирователь стробимпульса и блок задержки стробимпульса, масштабный усилитель и два формировател  разр дных импульсов. При этом информационный вход второго пикового детектора положительного сигнала подключен ко входу устройства. Выходы пикового детектора отрицательного сигнала и второго пикового детектора положительного сигнала соединены соответственно с первым вычитающим входом операционного усилител  и через масштабный усилитель - со вторым вьпитающим входом . Выход операционного усилител  подключен ко входу блока усреднени , выход которого  вл етс  первым выходом устройства. Выход генератора,  вл ющийс  вторым выходом устройства, подключен ко входу формировател  стробимпульса, выход которого соединен с первыми управл ющими входами первого пикового детектора положительного сигнала и второго пикового детектора отрицательного сигнала и со входами блока задержки стробимпульса и первого формировател  разр дного импульса, выход которого подключен ко второму управл ющему входу второго пикового детектора положительного сигнала. Выход блока задержки стробимпульса подключен к первому управл ющему входу второго.пикового детектора положительного сигнала и через Формирователь разр дного импульса - ко вторым управл ющим входам первого пикового детектора положительного сигнала и второго пикового детектора отрицательного сигнала.

Пиковый детектор содержит диод, конденсатор, ключи и повторитель сигналов , при 3том один из электродов диода  вл етс  информационным входом пикового детектора. Второй электрод диода соединен с информационным входом первого ключа, управл ющий вход которого  вл етс  первым управл ющим входом пикового детектора, вторым управл ющим входом которого  вл етс  управл ющий вход второго ключа, подключенного параллельно конденсатору, соединенному одной обкладкой с выходом второго ключа и входом повторител  сигналов, а другой - с шиной нулевого потенциала. Выход повторител  сигналов  вл етс  выходом пикового детектора.

На Фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 схема пикового детектора отрицательного сигнала.

Устройство дл  определени  среднего размаха случайных импульсов реакции стохастической системы 1 на регул рные воздействи , содержит блок 2 согласовани , пиковый детектор 3 положительного сигнала, пиковый детектор 4 отрицательного сигнала, пиковый детектор 5 положительного сигнала , операционный усилитель 6, блок 7 усреднени , генератор 8 импульсов, формирователь 9 стробимпульса, блок 10 задержки стробимпульса, формирователи 11 и 12 разр дных импульсов и масштабный усилитель 13.

Широкий круг исследуемых стохастических систем характеризуетс  тем, что исследуема  система посто нно генерирует широкополосный (белый) шум, а при воздействии на ее вход отвечает квазирегул рным сигналом, аддитивно сложенным с шумовой составл ющей .

Устройство работает следующим образом .

Сигнал с выхода генератора 8 постпает на вход системы 1 и на вход формировател  9 стробимпульса, на выходе которого Формируетс  стробимпульс поступающий на первые управл ющие входы пиковых детекторов 3 и 4, а также на вход формировател  11 разр дных импульсов, сигнал с которого поступает на второй управл ющий вход пикового детектора 5.

Сигнал с выхода системы 1 через блок 2 согласовани  поступает на информационные входы пиковых детекторов 3-5.

При подаче на первый управл ющий вход пикового детектора стробимпульса он открываетс  и запоминает максимальное значение сигнала, поданного на его информационный вход за врем  длительности стробимпульса. При подаче разр дного импульса на второй управл ющий вход пикового детектора он сбрасываетс , после чего сигнал вновь может быть использован дл  определени  максимального значени  сигнала за врем  нойого стробимпульса.

Сигнал на выходе пикового детектора 3 в момент окончани  стробимпульса равен

max rv(t) + (t )

V

тсцу.

на выходе второго пикового детектора 4 nintv(t) + t)

на выходе третьего пикового детектора

V.J О,

где V(t) - импульс реакции системы; й(t) - шумовой сигнаш на выходе

системы.

После задержки, Нормируемой блоком 10 задержки, в течение интервала равного длине стробимпульса, сигналы на выходе формировател  9 стробимпульса и первого формировател  11 разр дного импульса 11 равны О, а на выходах блока 10 задержки и второго формировател  разр дных импульсов отличны от О. Следовательно сигнал на выходах первого и второго пиковых детекторов равен V,, V. О, а на выходе третьего пИковго детектора

R(t)l,

V- max о Таким образом, за врем  одного пе риода генератора импульсов в блок 7 усреднени  поступает суммарный сигнал V m а v( t) + I t) - (0 + (t) - (t) что обеспечиваетс  коэффициентом масш т; 5:;ого усилител  13, равным двум, подключенного к вычитающему входу операционного усилител  6. Можно показать, что сигнал на вы ходе блока 7 усреднени  равен ВЫХ Я тоу Win Щ( 0 V { t ) - ri i n V ( t) + .max ( 0 - mi n f ( t) - ( Предполагаетс , что шум f{t) им ет симметричное распределение относ тельно нул , т. е. Imax f : t)l Ь min f ( t)) еых maxTVv 0 - minrv( t) + f ) - 2 max V{ t) - mi n V ( t) Таким образом, Vjjj,, равно среднему значению размаха выходного импульса системы. Пиковый детектор содержит диод 1 ключ 15, конденсатор 16, ключ 17, п торитель 18 сигналов. Сигнал с информационного входа пикового детектора поступает через диод 14 на информационный вход ключ 15. Если на управл ющий вход ключа 15, ЯВЛЯЮ.ЩИЙСЯ первым управл ющим входом пикового детектора, подать у равл ющий стробимпульс,ключ 15 открываетс  и сигнал поступает на конденсатор 16, который зар жаетс  до максимального значени  сигнала. Напр жение -с емкости 13 через повторитель 18 сигнала подаетс  на выход пикового детектора.

При подаче на управл ющий вход ключа-разр дника,  вл ющегос  вторым управл ющим входом пикового детектора разр дного импульса,конденсатор 16 разр жаетс , что приводит пиковый детектор в исходное состо ние.

Устройство определ ет средний размах случайных квазирегул рных импуль-. сов с достаточной дл  практического использовани  точностью, при этом из5 мерени  могут проводитьс  непосредственно в ходе эксперимента без привлечени  сложных аналого-цифровых вычислительных комплексов.

Claims (2)

1. 20 Формула изобретени  1. Устройство дл  определени  среднего размаха случайных импульсов , содержащее первый пиковый детектор положительного сигнала и пиковый детектор отрицательного сигнала, информационные входы которых объединены и  вл ютс  входом устройства, и операционный усилитель, суммирующий вход которого подключен к выходу первого пикового детектора положительного сигнала, отлич, ающеес  тем, что, с целью повышени  точности, в него дополнительно введены второй пиковый детектор положительного сигнала , блок усреднени , генератор импульсов , формирователь стробимпуль- , са, блок задержки стробимпульса, масштабный усилитель и два формир- вател  разр дных импульсов, информационный вход второго пикового детектора положительного сигнала подключен ко входу устройства, выходы пикового детектора отрицательного сигнала и второго пикового детектора положительного сигнала соединены соответственно с первым вычитающим входом операционного усилител  к через масштабный усилитель - со вторым вычитающим входом, выход операционного усилител  подключен ко входу блока усреднени , выход которого  вл етс  первым выходом устройства, выход генератора ,  вл ющийс  вторым выходом устройства, подключен ко входу формировател  стробимпульса, выход которого соединен с первыгш управл ющими входами первого пикового детектора положительного сигнала и пикового детектора отрицательного сигнала со входами блока задержки стробимпульса и первого формировател  разр дного импульса, выход которого подключен ко второму управл ющег 1у входу второго пикового детектора положительного сигнала, выход блока задержки стро имшульса подключен к первому управл ющему входу второго пикового детектора положительного сигнала и через формирователь разр дного импуль са - ко вторым управл ющим входам пер вого пикового детектора положительного сигнала и пикового детектора отрицательного сигнала. 2. Устройство по п. 1, отличающеес  тем, что пиковый детектор содержит диод, конденсатор, ключи и повторитель сигналов, при это . один из электродов диода  вл етс  информационным входом пикового детектора , второй электрод диода соединен с. информационным входом первого ключа , управл ющий вход-которюго  вл етс  .первым управл ющим входом пикового детектора, вторым управл ющим входом которого  вл етс  управл ющий вход второго ключа, подключенного параллельно конденсатору, соединенному Одной обкладкой с выходом второго ключа и входом повторител  сигналов, а другой - с шиной нулевого потенциала , выход повторител  сигналов  вл етс  выходом пикового детектора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Вопросы кибернетики. Сер. Биотехнические системы, ч. II, вып. 25, 1975, с. 85.
2. 2.Авторское свидетельство GCCP № 221110, кл. G 05 8 5/01, 1967 (прототип).

   -Kb

   i/Hg opMotfuoffM n/ 8x0

   mptbiu yfrffttS/r tffu/uu gxoff

   18

   выход

   17

   8mffpffif yf7flof/i fOafut/ fjtfft

   фиг 2