SU978156A1 - Устройство определени максимальных значений случайного процесса - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к специа- лизированным средствам вычислительной техники и может быть применено дл  определени  параметров случайных процессов.

Известно устройство определени  максимального числа в последовательности случайных чисел, содержащее аналогичные ключи, счетчики, триг-гер , логические схемы совпадени  1.

Однако это устройство определ ет только одно максимальное значение , кроме того, оно работает с число-импульсными последовательност ми .

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому  вл етс  устройство определени  максимальных значений случайных процессов, содержащее усилитель, элементы сравнени , формирователи импульсов, элементы И и элементы ИЛИ, триггер, дифференцирующий элемент и блоки регистрации . Элементы сравнени  в известном устройстве фактически представл ют собой набор пороговых устройств с различными уровн ми порога. В блоках регистрации накапливсцотс  значени , представл юи не собой гистограмму распределени  пиковых значений случайного процесса 2.

Однако известное устройство не позвол ет получить конкретные значени  уровней максимумов случайного процесса необходимых дл  уст-. ройств обработки сигналов в шумах.

Цель изобретени  - получение абсолютных значений h максимумов слу10 чайного процесса.

Дл  достижени  этой цели в устройство определени  максимгшьных значений случайного процесса, содержащее п элементов сравнени ,

15 ( п - 1) элементов И, элемент дифференцировани  J формирователь импульсов , п триггеров, введены п ключей, п детекторов, блок управлени  минимума, элемент задержки, при

20 этом выход элемента дифференцировани  через последовательно соединенные формирователь импульсов и элемент задержки подключен к С-входам триггеров, выходы которых соединены

25 с соответствупщими п входами блоков управлени , (п + 1) и (п ч- 2)-ой входы, которого  вл ютс  соответственно первым и вторым входами устройства , п выходов блока управлени 

30 подключены соответственно к первым

входам n ключей, вторые входы которых объединены с первым входом элемента дифференцировани  и  вл ютс  третьимвходом устройства, выходы ключей подключены соответственно к первым входам пиковых детекторов, вторые входы Koxopajjt объединены и соединены с (п 1)-ым выходом блоки управлени , (п + 2)-ой выход которого подключен к второму входу элмента дифференцировани , 1-ый вход блока определени  минимума объединен с первым входом соответствурцег элемента сравнени  и соединен с выходом соответствующего пикового детектора , вторые входы элементов .сравнени  объединены и подключены к выходу блока определени  минимума, пр мые выходы элементов сравнени , кроме первого, соединены с первыми входами соответствующих элементов И выходы которых подключены к D-входам триггеров, пр мой выход первого элемента сравнени  соединен с D-входом первого триггера, инверсные выходы 1-го элемента сравнени  подключены к (1 + 1) входам элементов И, соответственно с 1-го по (п - 1)-ый.

Кроме того, блок управлени  содержит два RS-триггера, элемент И, генератор тактовых импульсов, формирователь импульсов, регистр сдвига, переключатель, при этом выход генератора тактовых импульсов подключе к первому входу элемента И, второй вход которого объединены с входом . формиров ател  импульсов и соединен с единичным выходом первого RS-тригг.ера, S-вход которого  вл етс  (п + 1)-ым входом блока, R-вход первого триггера объединен с R-BXOдом второго триггера и  вл етс  (п + 2)-ым входом блока, выход элемента И подключен к первому входу регистра сдвига, второй вход которо го соединен с выходом формировател  импульсов и  вл етс  (п + 2}-ым выходом блока, п выходов.регистра сдвига подключены. к управл югдим входам переключател , (п + 1)-ый управл ющий йход которого соединен с единичным выходом второго RS-триггера,. S-вход которого подключен к (п + + 1)-му выходу регистра сдвига, нулевой выход второго триггера  вл етс  (п + 1)-ым выходом блока, информациойные входы переключател   вл ютс  rf-ми входами блока, выходы переключател   вл ютс  п-ми выходами блока.

На фиг;1 представлена функциональна  схема устройства определени  максимальных значений случайного процесса; на фиг,2 - функциональна  схема блока управлени  ; на фиг,3 диаграммы напр жений в различных . точках устройства,

Устройство определени  максималь ннх значений случайного процесса содержит формирователь 1 импульсов, п ключей 2,1, 2.2,,,,,2,п, п пиковых детекторов 3.1, 3.2,..,,3,п, п элементов 4.1, 4.2,.,., 4. срав нени , п - 1 элементов И 5,1,.., 5.П-1, п триггеров 6.1, 6.2,,,., б.п, блок 7 управлени , элемент 8 задержки, блок 9 определени  минимума , элемент дифференцировани  10.

Блок управлени  содержит переключатель 11, второй RS-триггер 12, генератор 13 тактовЫх импульсов, первый RS-триггер 14, элемент И 15, формирователь 16 импульсов, регистр 17 сдвига.

Устройство работает следующим образом .

Дл  определени  максимальных значений используетс  п каналов, в состав Кс1ждого из них входит ключ 2,1, пиковый детектор 3,1, элемент 4,i сравнени , элемент И (5,1 - 1), имеющий i входов (кроме первого ) и 0-триггер 6.1, Устройство посгроено таким образом, чтобы посто нно был открыт только один 1-й ключ в том канапе, где напр жение на пиковом детекто.е наименьшее среди всех пиковых детекторов (дежурный канал). Это минимальное напр жение отбираетс  блоком определени  минимума 9 и поступает на все вторые входы элементов 4,1, 4,2,,,, 4,п сравнени . На первые входы элементов 4,1, 4,2,,,,,4,п сравнени  поступают соответственно напр жени  с пиковых детекторов 3,1, 3,2,,,,, 3,п, В элементе 4,1 сравнени  дежурного канала разность напр жений на входах примерно равна нулю и на пр мом выходе такого элемента сравнени  будет напр жение логической 1, на пр мых выходах всех остальных элементов сравнени  будут напр жени  логического О, Предположим вначале , что элементы И (5,1), (5,п - 1) отсутствуют. Тогда логическа  1 с элемента 4,i сравнени  дежурного канала записываетс  в D-триггер 6,1 и поступает через блок 7 управлени  на управл ющий вход i-ro ключа 2,1, поддержива  его в открытом состо нии , В какой-то момент времени напр жение случайного процесса, поступающее через ключ 2,1 на пиковый детектор 3,1, превысит напр жение, которое хранитс  в этом пиковом детекторе , запоминающий элемент детектора подзар дитс  до нового значени  напр жени  и это напр жение уже перестанет быть самым минимальным. Блок 9 определени  минимума выделит на своем выходе минимальное напр жение с другого, j-ro пикового детектора 3,j, на выходе j-ro элемента 4 сравнени , -по витс  напр жение логической 1, которое запишетс  в J-й триггер 6.J и будет поступать через блок 7 управлени  на управл ющий вход j-ro ключа 2,j, поддержива  его в открытом состо нии и т.д. В результате такого процесса на п пиковых детекторах будут выдел тьс  п сакых максимгшьных значений процесса за определенный интервал времени .

Рассмотрим подробнее процесс переключени  канаилов. Предположим, что в данный момент времени имеет место максюлум случайного процесса (например «/. , фиг.За). Уже на переднем склоне максимального пика напр жение превысило то, что было записано в i-M пиковом детекторе 3.1. Если в этот момент произвести переключение каналов с i-ro на j-ый, то на том же переднем склоне пика напр жение может превысить и напр жение , записанное в j-м пиковом детекторе 3.J и т .д. Таким образом, на склоне одного максимального пика может произойти р д переключений каналов и вместо п максимальных значений будет записан р д уровней по переднему склону пика. Чтобы этого не произошло имеетс  система формировани  импульсов переключени  каналов , состо ща  из элемента 10 дифференцировани , формировател  1 импульсов и элемента 8 задержки. Работу этого устройства можно проследить по диаграммам (фиг.З).

В момент, когда случайный процес достигает максиг ма в одном из пиков , производна  этого процесса равна нулю и, следовательно, напр жени на выходе элемента 10 дифференцировани  пересекает нулевой уровень в каком-либо направлении. В этот момент формирователь 1 импульсов вырабатывает короткий импульс (фиг.Зи Этот импульс поступает на элемент 8 задержки, где задерживаетс  на врем  f (фиг. 3 к) Если в момент, предшествующий некоторому пику напр жени  был включен 1-й канал, то переключени  каналов не произойдет, пока этот пик не запишетс  в соответствующий пиковый детектор 3.1. Даже если на выходе j-й схемы сравнени  4.Jпо витс  логическа  1, то она не запишетс  в соответствующий триггер б, пока не придет импульс с элемента 8 задержки, который поступает на С-входы (тактовые) триггеров 6.1,6.2,..., 6.п. Врем  задержки 7 выбираетс  исход  из верхней частоты спектра случайного процесса Т 1/21 верхМогут быть случаи, когда на- двух или более пиковых детекторах записаны одинаковые минимальные уровни. Во избежание одновременного включени  двух или более каналов в дежурный режим используетс  приоритетный выбор, который реализуетс  при помощи элементов И. В случае одновременного по влени  на выходах элементов 4.1, 4.2,..., 4.П сравнени  нескольких логических 1 на триггеры 6.1, 6.2,..., 6.П записываетс  только одна логическа  1 с того элемента 4.1, 4,2,..., 4.п сравнени , который имеет наименьший номер. Если логическа  1 по вилась на

0 пр мом выходе первого элемента 4.1 сравнени , то логический О с инверсного выхода той же схемы блокирует все элементы И 5.1, . 5.2,..., 5.П-1. Соответственно, в случае по5  влени  логическо. 1 на выходе второго элемента 4.2 сравнени  блокируютс  элементы совпадени  с 5.2 по 5.П-1, и т.д.

Блок 7 управлени  выполн ет следующие функции: при подаче импульса Пуск сбрасываютс  в нуль все пиковые детекторы, выходы тригге-. ров 6.1, 6.2,..., 6.П отключаютс  от управл ющих входов ключей 2.1,

5 2.2,..., 2.П и к этим входам поочередно подключаетс  потенциал логиВ течение сравнительно

ческой

короткого времени на всех пиковых детекторах записываютс  некоторые

0 значени  случайного процесса, которые считаютс  исходными, после этого ко входам управлени  ключей 2.1, 2.2,..., 2.П подключаютс  выходы триггеров 6.1, 6.2,..., 6.П, и уст5 ройство начинает накапливать максимальные значени .

Дл  обеспечени  такого функционировани  блок 7 управлени  содержит вышеперечисленные узлы. Импульс Пуск поступает на R-вход тригге0 ра 14, на выходе которого по вл ет- с  напр жение логической 1, открывающее элемент И 15, т.е. разрешает прохождение импульсов с генератора 13 тактовых импульсов на регистр

5 17 сдвига. Одновременно по передне1му фронту импульса триггера 14 формирователь 16 импульсов вырабатывает короткий импульс, который с выхода формировател  16 поступает на ин-0 формационный вход регистра 17 сдвига , в КОТОРОМ по этому импульсу записываеьс  1 в первую  чейку регистра и О во все остальные. Короткий импульс с выхода формирова5 тел  импульсов 16 используетс  также как импульс установки в нуль пиковых детекторов 3.1, 3.2,..., З.п. В этот момент напр мом выходе триг гера 12 находитс  напр жение логи-.

0

О

при этом переключатель

ческого

11 -пропускает на выходы потенциалы с выходов  чеек регистра 17 сдвига. В это же врем  потенциал логической 1 с инверсного выхода триггера 12 блокирует работу элемента 10

дифференцировани . По мере поступлени  через элемент И 15 тактовых импульсов от генератора 13 на тактовый вход регистра сДвига 17 логическа  1 будет постепенно передвигатьс  от первой  чейки до n-ft. При этом будут включатьс  по очереди ключи 2.1, 2.2,..., 2.П, и пиковые детекторы 3.1, 3.2,..., З.п зар д тс  до некоторых исходных значений напр жений (разных ). Вместо такого предварительного режима можно вместо разр да пиковых детектот ров до нул  перезар жать их на некоторые исходные напр жени , но повидимому это схематически сложнее. На (п + 1)-ом такте работы регистра 17 сдвига напр жение логической 1 по витс  в (п + 1)-ой  чейке, а значит на S-входе триггера 12, на пр мом выходе триггера 12 по вл етс  напр жение логической 1, которое поступает на электронный переключатель 19 и ток пропускает на выходы потенциалы, наход щиес  на входах, которые, в свою очередь, поступают с триггеров 6.1, 6.2,..., 6.П основного устройства. С этого момента начинаетс  рабочий режим всего устройства определени  максимальных значений. Одновременно на инверсном выходе триггера 12 по вл етс  потенциал логического О, и элемент 10 дифференцировани  деблокируетс  и весь тракт формировани  импульсов записи дл  триггеров 6.1, 6.2,..., 6.П, элемент 10 дифферен/цировани , формирователь 1 импульсов и элемент 8 задержки начинает функционировать.

Па фиг.З показан процесс работы устройства .дл  трех каналов (п 3). Начало координат по оси t соответствует импульсу Пуск. Диаграммы б, в, г.показывают последовательное переключение каналов при работе регистра 17 сдвига. При этом напр жени  на пиковых детекторах достигает максимальных значений, которые попадаютс  на коротких интервалах времени между тактовыми импульсами генератора 13 диаграммы д, е, ж. В дальнейшем, как видно по диаграммам, на пиковых детекторах запоминаютс  глобальные максимумы d f fb, 1р. Работа всего устройства продолжаетс  до прихода импульса Стоп. При этом триггеры 1.4 к 12 возвращаютс  в исходное состо ние (нули на пр мых выходах), переключатель 11 подключает управл ющие входы ключей 2.1, 2.2,-..., 2.П к выходам регистра 17 сдвига где на всех  чейках будет потенциал логического О (это происходит потому, что 1, записанна  вначале, выходит из регистра, а запись новой информации не производитс ), Таким об

разом, все ключи 2.1, 2 . 2 ,,,.,/, п будут закрыты и на пиковых летнкторах 3.1, 3.2,..., З.п будут хранитьс  напр жени  глобальных максимумон ct; /Ь, f и пр. до П{жхода слпдующего импульса Пуск. Эти напр жени  затем могут быть введены в вычислительную машину или специализированное устройство дл  дальнейшего использовани  .

0 Таким образом, путем введени  в устройство п ключей, п пиковых детекторов , блока управлени , блока определени  минимума элемента задержки достигаетс  получение набора абсолютных значений- п максимумов случайного процесса.

Несмотр  на сложную логику работы устройство определени  максимальных значений случайного процесса

« реализуерс  достаточно компактно. Например, дл  m 8 потребуетс  пор дка 35 микросхем и 50 - 60 RC-злементов .

Claims (2)

1. Устройство определени  максимальных значений случайного процесса , содержащее п элементов сравне0 ни , (п - 1) элементов И, элемент дифференцировани , формирователь импульсов , п триггеров, отличающеес , тем, что, с целью определени  абсолютных значений п максимумов случайного процесса, в него введены п ключей, п детекторов, блок управлени , блок определени  минимума, элемент задержки, при этом выход элемента дифференцировани  через последовательно соединенные формирователь импульсов и элемент задержки подключен к С-входам триггеров, выходы которых соединены с соответствующими п входами блока управлени , (п + 1) и (п + 2)-ой входы которого  вл ютс  соответственно первым и вторым входами устройства , п выходов блока управлени  подключены соответственно к первым входам п ключей, втор е входы которых объединены с первым входом элемента дифференцировани  и  вл ютс  третьим входом устройства, выходы ключей подключены соответственно к первым входам пиковых детекторов , вторые входы которых объединены и соединены с (п + 1)-ым выходом блока управлени , (п + 2)-ой выход которого подключен к BTopdMy входу элемента дифференцировани ,

1-ый вход блока определени  минимума объединен с первым входом соответствующего элемента сравнени  и соединен с выходом соответствующего пикового детектора, вторые входы элементов сравнени  объединены и под{сличены к выходу блока определени  минимума, пр мые выходы элементов сравнени , кроме первого, соединены с первыми входами соответствую111их элементов Н, выходы которых подключены к D-входам триггеров, прмой выход первого элемента сравнени  соединен с D-входом первого триггера, инверсные выходы т-го элемента сравнени  подключены к (i + + входам элементов И, соответственно с i-ro по (п - 1)-й.

2. Устрсэйство поп, 1, отличающеес  тем, что блок управлени  содержит два RS-триггера, элемент И, генератор тактовых им пульсов , формирователь импульсов, регистр сдвига, переключатель, при этом выход генератора тактовых импульсов подключен к первому входу элемента И, второй вход которого объединен с входом формировател  импульсов и соединен с единичным выходом первого RS-триггера, S-вход которого  вл етс  (п 4- 1)-м входом блока, R-вход первого триггера объединен с R -входом второго триггера и  вл етс  (п + 2)-м входом блока, выход элемента И подключен к первое му входу регистра сдвига, второй вход которого соединен с выходом формировател  импульсов и  вл етс  (п + 2)-ым выходом блока, п выходов регистра сдвига подключены к управл ющим ёходам переключател , (п + + 1}-ый управл ющий вход которого

0 соединен с единичным выходом второго RS-триггера, S-вход которого :. подключен к (п + 1)-му выходу регистра сдвига, нулевой выход второго триггера  вл етс  (п 4- 1)-м выходом блока, информационные входы

5 переключател   вл ютс  л-ми входами блока, выходы переключател   вл ютс  п-ми выходами блока.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

0

1,Авторское свидетельство СССР № 369572, кл, G 06 Р 15/36, 1971,

2,Авторское свидетельсвто СССР

№ 491953,кл, G Об К 15/36,1972 (прототип ) ,

5