Устройство для определения медианы

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (») 492882 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 01.02.74(21) 1991918/18-24 (51) М. Кл. (,. 06 $ 1 5/3 6 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Мнннотроа СССР по делам нзобрвтоннй н открытий (23) Приоритет— (43) Опубликовано 25.11.75.Бюллетень Х 43 (53) УДК 681.3 (088.8) (45) Дата опубликования описания23.12.75 (72) Автор . изобретения

С. И, Сухишвили (71) Заявитель Тбилисский филиал Всесоюзного научна-исследовательского института метрологии им. Q.. И. Менделеева (54-) УСТРОЙСТВО ДЛЯ,ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕДИАНЫ

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при обработке случайных процессов.

Известно устройство для определения мь» дианы, содержашее реверсивный счетчик, первые т1 разрядных выходов которого подключены ко входам первого элемента И, последние лт разрядных выходов — ко входам преобразователя код-напряжение соответственно, а счетный вход - K выходу 10 генератора импульсов..

Цель изобретения — упростить схему, и расширить функциональные возможности уст,ройства.

Это достигается тем, что устройство 15 содержит блок сравнения, первый вход которого соединен со входом устройства, а второй вход - с выходом преобразовате- ля "код-напряжение", триггер Шмидта, вход которого подключен к выходу блока срав- 20 пения, второй и третий элементы т1, первые входы которых соединены с выходами триггера Шмидта соответственно, а первые входы - с выходом первого элемента tl,, триггер знака, входы которого подключены 25 к выходам второго и третьего элементов

g соответственно, четвертый и пятый элементы й, первые входы которых подключены к выходам триггера ° Шмидта соответственно, а вторые входы - к выходам триггера знака соответственно, первый выход которого соединен с первым входом преобразователя код-напряжение элемент

ИЛИ, входы которого соединены с выходами первого, четвертого и пятого элементов 5, соответственно, а выход - с суммирующим входом реверсивного счетчика, и элемент НЕ, вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, а выход - к вы читаюшему входу реверсивного счетчика.

На фиг. 1 дана функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - диаграмма работы устройства.

Предлагаемое устройство содержит блок сравнения 1, триггер Шмидта 2, второй 3, четвертый 4, третий 5 и пятый 6 элементы Ит триггер 7 знака, преобразователь

"код-напряжение 8, элемент ИЛИ 9, элемент НЕ 10, реверсивный счетчик 11, 4 Э2882 генератор импульсов 12 и первый элемен (И 13.

Блок сравнения 1 служит для получения разности 4x(<) = Х() - Оon и соединен с триггером Шмидта 2, "плюсовое" плечо которого подключено к первым входам элементов И 3 и 4, а "минусовое к первым входам элементов И 5 и 6. Выходы элементов И 3 и 5 подключены к установке 1 (+) и "О (-) триггера знака 7 соответственно, "единичный" выход которого подключен ко второму входу элемента И 4 и к первому входу преобразователя код-напряжение" 8, а "нулевой" выход — ко второму входу элемента И 6.

Выходы схем 4 и 6 соединены со вторым и третьим входами элемента ИЛИ 9, выход которого; соединен со входами элемента Е 10 и с шиной "сложения" реверсивного счетчика 11. Выход схемы 10 подключен к шине "вычитания" счетчика 11, счетный вход которого подключен к выходу генератора импульсов 12.

Нулевые" выходы всех разрядных триггеров счетчика 1 1 подключены ко входам элемента И 13, а "единичные" выходы старших И . разрядных триггеров— ко входам 2- 07 + 1 преобразователя 8.

Младшие g разрядов счетчика 11 служат для сглаживания случайного процесса

Х (t ), а старшие m разрядов— для определения кода значения медианы.

Выход схемы 13 подключен ко вторым входам схем 3 и 5 и к первому входу схемы 9. Схема 13 служит для фиксации нулевого состояния счетчика 1 1. Вы:ход1 преобразователя 8 подключен ко второму входу схемы сравнения 1. Преобразователь 8 служит для преобразования кода, полученного в fit старших разрядах счетчика 11, в соответствующее напряжение.

Генератор импульсов 12 служит для заполнения реверсивного счетчика 11 импульсами во время анализа процесса.

Триггер Шмидта 2, триггер 7 знака, логические схемы 3, 4, 5, 6, 9 и 10 образуют знаковую схему, которая предназначена для определения режима работы и знака содержимого счетчика 1 1. С помощью этой схемы содержимое реверсивного счетчика находится в прямом коде как для положительных так и для отрицательных значений.

Из определения медианы следует, что медианой случайной функпии Х () называют такую функцию ИВ, для которой Pja(t)< Ие)=PP(t))È е) или время, за которое случайный процесс принимает

l значение больше или меньше медианы (см. фиг. 2), должно быть равно где

At, =1„,- „(= 1,2,.„, )

Если для оценки интервала Д запол10 нить его импульсами постоянной частоты то в течение времени Elf получим ф. - at ° f импульсов пропорциональных и времени Д(, и вместо равенства (1) по- о лучим равенства гк к, гк- (2)

Ю Ю

СЭ О

" 2к 2к-1

К«- Ф К=1

Для симметричных часто встретивших ся в практике законов распределения случайных функций (например, нормального, Э равномерного) значение медианы совпадает со значением математического ожидания, поэтому определение для таких процессов

® медианы равнозначно определению математического ожидания.

Устройство работает следующим образом: случайный сигнал подается на вход блока сравнения 1, где происходит сравнение . сигнала Х (t: )с опорным напряже» нием, полученного с выхода преобразователя 8, так как в начальный момент напряжение на выходе преобразователя 8 равно нулю Х (f ) прямо подается на вход триггера Шмидта 2. Для определенности допустим, что )(() имеет положительное (отрицательное) мгновенное значение, тогда появится высокий потенциал на "плю,совом (минусовом ) плече триггера

46 Шмидта 2, который подается на первый вход схемы 3 (5). Так как реверсивный счетчик в начальный момент находится в нулевом положении, на выходе схемы 13 имеется сигнал, который вместе с "плюсовым ,6 ("минусовым ) сигналом триггера Шмидта 2 даст на выходе схемы 3 (5) сигнал, который установит триггер 7 знака 7 в состояние "1" ("0") т. е. + (-). Сигнал на выходе схемы через схему 9 устанол вит счетчик 11 в режиме сложения" и импульс, подаваемый на счетный вход счетчика 1 1, запишет в счетчик единицу, что запирает схему 13 и разрешение со схемы 3 (5 ) и 9 снимается, но к этому, р времени триггер 7 уже находится в состоянии + (-) и вместе с триггером 2, который тоже находится в "плюсовом (" минусовом") состоянии, образует па выходе схемы 4 (6 ) сигнал, который через схему

6 I

492882

Устройство для определения медианы, содержащее реверсивный счетчик, первые

tl резрядньм выходов которого подключены ко входам первого элемента . последние m разрядных выходов — ко входам преобразователя код-. напряжение" соответственно, а счетный вход, - к выходу 1генератора импульсов, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройстве и расширения функциональ ных возможностей, оно содержит блок сравнения, первый вход которого соединен со входом устройства, а второй вход - с выходом преобразователя "код-напряжение", триггер Шмидта, вход которого подключен к выходу блока сравнения,,второй и тре,тий элементы и,, первые входы которых соединены с выходами триггера Шмидта соответственно, а вторые входы «с выходом первого элемента. Я, триггер знака, входы которого подключены к выходам второго и третьего элементов fl соответственно, четвертый и пятый эл менты Я, первые входы которых подключены к выходам триггера Шмидта соответственно, а вторые входы - к выхоI дам триггера знака соответственно, первый выход которого соединен с первым входом преобразователя код-напряжение элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами первого, четвертого и пятого элементов A соответственно, а выход— . с суммирующим входом реверсивного счетЬ чика, и элемент НЕ, вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, а выход к вычитающему входу реверсивного счетчиKB.

9 подается на шину "сложения" счетчика

11. Содержимое счетчика 11 будет воз-, растать и наступит момент, когда на счет чик 11,поступит 2 импульсов и в .млад и шем разряде из старших 0З разрядов счетчика 1 1 появится цифра 1, которая .подаетея на вход преобразователя 8, на выходе которого вырабатывается единичная . ступень опорного напряжения соответст ° вующей полярности Q .,Эта ступень, 10 оп напряжения подается на вход блоке сравнения 1. Процесс дальше продолжится ана- логично описанному, только с той разницей, что на вход триггера 2 уже будет подаваться входной сигнал Х (8 ) Llg

15 вместо )((Ф ). Как только К 1 ) поменяет знак, в данном случае

OA станет отрицательным (положительным), триггер 2 перебросится- в. противоположное 20 состояние, снимается разрешение со схемы 4 (6), со входа схемы 9 и:с выхода схемы 10 сигнал подается не шину "вычитания" счетчика 11. Если значение медианы процесса положительное, то режим 25 сложения по времени будет преобладать над временем режима сложения и содержимое f71 старших разрядов счетчика 11 будет возрастать до тех пор, пока содер- жимое этих разрядов не станет равным 30 значению медианы. Когда наступит момент равенства, будет выполняться условие (2), т. е. алгебраическая сумма количества импульсов Й, поступивших на счетчик, 1 1 будет колебаться в диана- З5 зоне ()(Щ <7,, что помещается в В младших разрядах счетчике, и содержимое

П старших разрядов не будет меняться.

Количество младших разрядов tl счетчика и частота (генератора 12 подби- 40

О

I раются в зависимости от низкой частотной ,составляющей спектра случайного процео- са, так как преобразователь "код-напряжение не должен следить за случаййым процессом моментально, а только следить 45 зе его средним сглаженным значением.

После того, как будет соблюдено условие (2), значение,. медианы будет записано в m старших разрядах счетчике.

Если оценка медианы точно не будет сов- 50 падать с истинным значением, то на выходе результат будет колебаться с амплитудой, равным единичной ступени с доволь-, но большим периодом.

Устройство позволяет снять на выходе о цифровое значение медианы, так и значение аналоговой форме в виде напряжения, Кроме того, устройство макет работать . как преобразователь напряжения в код медленно. изменяющихся напряжений. С помощью. предлагаемого устройства можно осуществить центровку случайного процесса, при этом центрированный случайный процесс получается (после переходного процесса) между шинами вход 1 и выход 3. Длителц ность времени анализа процесса определяется длительностью работы генераторов импульсов.

Формула изобретения

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР

Предприятие сПатент», Москва,. Г-59, Бережковская наб., 24

Заказ 8575

492882

И.д. а! М

Тираж g 79 Подписное