Статистический анализатор распределения частот

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 261277 (21) 2560029/18-24 (51)М.

G 06 Г 15/36 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий

Опубликовано 250380. Бюллетень ¹ 11

Дата опубликования описания 280 380 (53) УДК 681. 323 (088,8) (72) Авторы изобретен и я

П.Е.Чистяков, A.È.Âoëêoâ, К.И.Замилатский и Ю.A.Áoáûëåâ (71) Заявитель (5 4 ) СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

ЧАСТОТ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть применено для изучения законов распределения дискретной случайной величины различных физических объектов, на 5 выходе которых имеет место дискретный случайный процесс в виде дискретной случайной последовательности импульсов напряжения (тока).

Известен анализатор случайных временных интервалов, содержащий триггер, два одновибратора, два счетчика, два ждущих блокинг-генератора, элемент И и элемент задержки (1).

Недостатками устройства являют- 15 ся ограниченные функциональные: возможности по непосредственному определению распределения частот сигнала.

Наиболее близким к изобретению является анализатор, содержащий,первый и второй триггеры, нулевые и единичные выходы которых соединены соответственно с нулевыми и единичными входами третьего и четвертого триг-25 геров, первый, второй и третий двоичные счетчики, информац.:,онные входы которых соответственно соединены с первым входом анализатора, через первый ключ с выходом первого поро- 30 гового элемента и через второй ключ с выходом второго порогового элемента, управляющие входы двоичных счетчиков соединены со вторым входом анализатора, триггеры, элементы задержки, конденсаторы. В извес тном устройстве информация в виде кодированного случайного двоичного числа отображается на многоканальных индикаторах (2).

Это устройство не позволяет автоматически и с высоким быстродействием проводить анализ и фиксировать по частоте импульсы дискретного случайного процесса, что бывает необходимо при вычислении для случайной величины вероятности ее попадания на участок, симметричный относительно центра рассеивания.

Если в качестве случайной величины задана частота, то при испытаниях генератора решается .задача, с какой вероятностью сохраняется частота генератора на ограниченном участке, центр которого совпадает с номинальным значением частоты при изменении внешних условий (температуры, влажности, давления, вибрации и т.п.) .

723588

Цель и зо бретени я — расширение

Функциональных воэможностей устройства путем определения вероятностей попадания частот сигнала в заданный диапазон.

Поставленная цель достигается тем, что в анализатор, содержащий два триггера, счетный вход первого триггера является информационным входом анализатора, нулевой и единичный выходы первого и второго триггеров подключены соответственно ко входам третьего и четвертого триггеров, первый счетчик, информационный вход которого соединен со входом анализатора, второй и третий счетчики, информационные входы которых соединены с выходами соответствующих ключей, информационные входы которых подключены к выходам соответствующих пороговых элементов, установочные входы счетчиков, первого и второго триггеров подключены ко второму входу анализатора, разделительные конденсаторы, элементы задержки, введены два преобразователя интервала времени в напряжение и четыре триггера. Единичные входы пятого и шестого триггеров соединены с выходом первого преобразователя интервала времени в напряжение, единичные входы седьмого и восьмого триггеров подключены к выходу второго преобразователя интервала времени в напряженке. Нулевые входы пятого и шестого триггеров через разделительный конденсатор соединены с нулевым выходом третьего триггера, нулевые входы седьмого и восьмого триггеров подКлючены через разделительный конденсатор к нулевому выходу четвертого триггера.

Дополнительные входы пятого и седьмого, шестого и восьмого триггеров соединены с соответствующими источниками постоянных сигналов, единичные выходы пятого, третьего и шестого триггеров и седьмого, четвертого и восьмого триггеров соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами соответствующего порогового элемента. управляющие входы первого и второго ключей через соответствующий элемент.задержки подключены соответственно к единичным выходам третьего и четвертого триггеров, входы преобразователей интервала времени в напряжение через соответствующие элементы задержки подключены соответственно к нулевым выходам первого и второго триггеров, единичный выход первого триггера подключен к счетному входу второго триггера.

На фиг.1 представлена схема частотного анализатора; на фиг.2 и 3— графики интервалов случайной последовательности импульсов.

Анализатор содержит преобразователи 1 и 2 временного интервала в напряженке (амплитуду импульса), преобразующие временные интервалы между двумя соседними импульсами случайной последовательности в пилообразные импульсы, максимальное значение амплитуды которых пропорционально временному интервалу.

Преобразователь 1 преобразует. четные, а преобразователь 2 — нечетные временные интервалы случайной последовательности импульсов.

Триггеры 3,4 распределяют четные интервалы случайной последовательности импульсов (фиг.2) поступающей на вход 5 анализатора, выдают их на нулевые и единичные входы триггеров

6,7 и через элементы 8 и 9 задержки на входы преобразователей 1,2.

Триггеры 6,7 запоминают управляющие сигналы, поступающие с триггеров 3, 4 и на выходах формируют команды управления.

Я Разделительные конденсаторы 10, 11 преобразуют единичные сигналы на нулевых выходах триггеров 6,7 в кратковременные импульсы, которые устанавливают триггеры 12,13„14 и р 15 в нулевые состояния, Триггеры 12,13,14 и 15 запоминают величину амплитуды пилообразного напряжения (фиг.2) на выходах 16, 17 преобразователей 1, ?, При этом триггеры 12,14 за счет внутреннего изменения параметров настраиваются на срабатывание от максимальной частоты ., а триггеры 13,15 — от минимальной частоты (.

Пороговые элементы 18,19, каждый из которых срабатывает (формирует единичный сигнал на выходе) при наличии только двух единичных сигналов на любом из трех входов,формируют управляюшие сигналы.

46 Ключи 20, 21 по единичным сигналам, поступающим через элементы задержки 22, 23 на их управляющие входы, управляют выходами пороговых элементов 18, 19.

Двоичные счетчики 24 и 25 осуществляют счет соответственно четных и нечетных импульсов случайной последовательности, поступающих в задан ную (заштрихованную) зону случайной величины Х-э (Гц),(„ (фиг.3).

Двоичный счетчик 26 фиксирует общее число импульсов, поступающее на вход 5 анализатора. Суммарное число импульсов двоичных счетчиков 24, 25, поделенное на число импульсов, зафиксированных двоичным счетчиком

26, дает величину интеграла ь Р, по величине которого судят об эффективности объекта испытания.

Вход 27 анализатора служит для по60 дачи управляюших команд.

Нулевые и единичные выходы триггеров 3,4 соединены соответственно с нулевыми и единичными входами триггеров 6,7. Двоичные счетчики

g5 26,24 и 25 информационными входами

723588

Анализатор работает следующим образом.

На триггерах 12, 13, 14, 15 устанавливаются пределы, случайной величины Х, т.е. величина амплитуды импульсов, подаваемых на единичные входы триггеров, при которых происходит их срабатывание.

По команде исходное подаваемой на вход 27 анализатора, двоичные четчики 24, 25 и 26 устанавливаются в исходное положение, триггеры

3,4 — в единичные состояния.

На вход 5 анализатора подаются импульсы случайной последовательности (фиг.2) с выхода испытуемого генератора импульсов. Первый импульс, поступающий на вход 5 анализатора, переводит триггер 3 в нулевое положение. Единичный сигнал с нулевого выхода триггера 3 через элемент

8 задержки запускает в работу преобразователь 1, который на выходе

16 начинает формировать первый нарастающий .импульс, соответствующий нечетному интервалу at . Нарастающий импульс поступает на единичные входы триггеров 12, 13.

Второй импульс на входе 5 анализатора переводит триггер 3 в единичное состояние, преобразователь 1 прекращает работу, первый импульс (фиг.2) резко обрывается.

Первый нарастающий импульс на единичных входах тр .ггеров 1?, 13 может привести последние к следующим ситуациям, Пр.

4, триггеры 12 и 13 ос. аются в нулевом состоянии .

55

65 соответственно соединены с входом

5 анализатора, через ключ 20 — с выходом порогового элемента 18 и через ключ 21 — c выходом порогового элемента 19. Управляющие входы двоичных счетчиков 24, 25 и 26 сое- 5 динены со входом 27 анализатора, единичный выход триггера 3 соединен со счетным входом триггера 4,нулевые выходы триггеров 3,4 соответственно через элемент 8 задержки и преобразова- )0 ,тель 1 и элемент 9 задержки и преобразователь 2 соединены с единичными входами триггеров 12, 13 и 14, 15, нулевые входы которых через конденсаторы 10,11 соединены с нулевыми выходами триггеров 6 и 7.Первые, вторые и третьи входы пороговых элементов 18, 19 соединены соответственно с единичными выходами триггеров 12,6,13 и единичными выходами триггеров 14, 7,15.

Вторые входы пороговых элементов 18, 19 соответственно через элементы задержки 22,23 соединены с управляющими входами ключей 20,21. пр,аа(;; =«p (r) t триггер 12 переходит в единичное состояние. (1 д, = > () триггеры 12 и 13 переходят в единичное состояние °

По второму импульсу (фиг,2, 5) триггер 6 переходит в единичное состояние, производит опрос порогового элемента 18 и через элемент 22 задержки открывает ключ 20.

При ситуации (2) на входах порогового элемента 18 наблюдается два единичных импульса и на его выходе формируется единичный сигнал, который через ключ 20 поступает на вход двоичного счетчика 24 и фиксируется им.

При ситуациях (1) и (3.) пороговый элемент 18 не срабатывает, так как в этом случае на его входах имеется один или три единичных импульса.

Одновременно по второму импульсу триггер 4 переходит в нулевое состояние. Вследствие этого триггеры

14, 15 также переходят в нулевое состояние и вступает в работу преобразователь 2, формирующий первый импульс (фиг,2, 17), соответствующий четному интервалу. Если пороговый элемент 19 к началу третьего импульса оказывается в ситуации (2), то двоичный счетчик 25 фиксирует импульс.

С приходом третьего и последующих импульсов (фиг. 2,5)циклы работы по нечетным и четным интервалам n t повторяются °

При отсчете заданного числа импульсов двоичный счетчик 26 формирует импульс переполнения (стоп ), который прекращает подачу импульсов на вход 5 анализатора, Предлагаемое устройство благодаря наличию новых элементов и новых связей позволяет существенно расши; рить функциональные возможности и вычислять эффективность в виде вероятности, с какой сохраняется частота импульсов испытуемого генератора на ограниченном участке, центр которого совпадает с номинальным значением частоты при изменении внешних условий (температуры, влажности, давления, вибрации и т.п.). В процессе решения такой задачи можно определять величину эффективности (дР) выбранной схемы стабилизации частоты или ее отдельных параметров, а многократное решение такой задачи при испытаниях позволяет с высокой точностью и быстродействием производить сравнительный анализ выбранных схем стабилизации и их параметров.

Автоматизация процесса исследования дискретной случайной величины пс звс ляг т не = îãькс исключить субъек723588 тивные ошибки вычислителя, но также на несколько порядков сократить время испытания генераторов частоты и иных объектов с частотными характеристиками и,принимать объективные решения по результатам испытаний объектов.

Формула изобретения

Статистический анализатор распределения частот, содержащий два триггера, счетный вход первого триггера является информационным входом анализатора, нулевой и единичный выходы первого и второго триггеров подключены соответственно ко входам третьего и четвертого триггеров, первый счетчик, информационный вход которого соединен со входом анализатора, второй и третий .счетчики, информационные входы которых соединены с выходами соответствующих ключей, информационные входы которых подклю-.ены к выходам соответствующих пороговых эле-. ментов, установочные входы счетчиков; первого и второго триггеров подключены ко второму входу анализатора, разделительные конденсаторы, элементы задержки, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей путем определения вероятностей попадания частот сигнала в заданный диапазон, в анализатор введены два преобразователя интервала времени в напряжение и четыре триггера, единичные входы пятого и шестого триггеров соединены с выходом первого преобразователя интервала времени в напряжение, единичные входы седьмого и восьмого триггеров подключены к выходу второго преобразователя интервала времени в напряжение, нулевые входы пятого и шестого триггеров через разделительный конденсатор соединены с нулевым выходом третьего триггера, нулевые входы седьмого и восьмого триггеров подключены через разделительный конденсатор к нулевому выходу четвертого триггера, дополнительные входы пятого и седьмого, шестого и восьмого триггеров соединены с соответствующими источниками постоянных сигналов, !

5 единичные выходы пятого, третьего и шестого триггеров и седьмого, четвертого и восьмого триггеров соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами соответствующего порогового элемента, управляющие входы первого и второго ключей через соответствующий элемент задержки подключены соответственно к единичным выходам третьего и четвертого триггеров входы преобразователей интервала времени в напряжение через соответствующие элементы задержки подключены соответственно к нулевым выходам первого и второго триггеров, единичный выход первого триггера подключен к счетному вход второго триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 378858, кл.G 06 F 15/36, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 450176, кл.G 06 F 11/00, 1973.

723588 х ю а(Составитель В.Жовинский

Редактор Л.Алексеенко Техред O..Пегеза Корректор М.Децчйк

Заказ 1009/1 Тираж 751 Подписное

ЦНИИПИ I îñóäàðñòâåííoão комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д.4/5

Филиал ПП1Т Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4