Устройство для выделения экстремумов

Устройство для выделения экстремумов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЬЩЕЛЕНИЯ ЭКСТРЕМУМОВ, содержащее триггер, первый и второй коммутаторы, регистр, информационный вход которого соединен с выходом второго коммутатора, управляющий вход которого подключен к выходу первого коммут,атора, первый и второй управляющие входы которого соединены соответственно с прямьм и инверсным выходами триггера, отличающе еся тем, что, с целью повьппения точности, в него введены блок .сравнения, элемент задержки и счетчик, выход переноса которого подключен к счетному входу триггера, прямЬй выход которого является выходом знака экстремума устройства, тактовый вход устройства объединен с тактовыми входами блока сравнения и элемента задержки, выход которого подключен к входу синхронизации регистра, первый информационный вход блока сравнения является информационным входом устройства и соединен с вторым информационным входом второго коммутатора, второй информационный вход блока сравнения соединен с выходом регистра, который является информационным выходом устройства, вход синхронизации устройства объединен с входом синхронизации блока сравнения и счетным входом счетчика, первый и второй (Л входы установки в ноль которого.соответственно подключены к выходу первого коммутатора и выходу Равно блока сравнения, выходы Больше и Меньше которого соединены соответственно с первым и вторым информационными входами первого коммутатора, первый информационный вход второго коммутатора соединен с выходом регистра . 4

СОЮЗ СОВЕТСНИХ (О,Н ЛЮЮ

РЕСПУБЛИК,„Я0„, 1 И 1174

g g 6 06 F 15/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСЗЩМРСТВЕННЫЙ НОМИ ГЕТ СССР

re Am u НЗО Р П-:ННй Н OmmrrVA

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3583907/18-24 (22) 18.04.83 (46) 30.08.84.Бюл. М- 32 (72) С.К.Лопатин (53) 681.333(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 506868, кл. С 06 F 15/36, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

У 903896, кл. С 06 F 15/36, 1982 (прототип).

t (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЪ|ДЕЛЕНИЯ

ЭКСТРЕМУМОВ, содержащее триггер, пер вый и второй коммутаторы, регистр, информационный вход которого соединен с выходом второго коммутатора, управляющий вход которого подключен к выходу первого коммутатора, первый и второй управляющие входы кото-1 рого соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены .блок сравнения, злемент задержки и счетчик, выход переноса которого подключен к счетному входу триггера, прямой выход которого является выходом знака экстремума устройства, тактовый вход устройства объединен с тактовыми входами олока сравнения и злемента задержки, выход которого подключен к входу— синхронизации регистра, первый информационный вход блока сравнения является информационным входом устройства и соединен с вторым информационным входом второго коммутатора, второй информационный вход блока сравнеФ ния соединен с выходом регистра, ко торый является информационным выходом устройства, вход синхронизации устройства объединен с входом синхронизацци блока сравнения и счетным З входом счетчика, первый и второй входы установки в ноль которого соответственно подключены к выходу первого коммутатора и выходу "Равно" блока сравнения, выходы "Больше" и "Меньше" которого соединены соответственно с первым и вторым информационными входами первого коммутатора, первый информационный вход второго коммутатора соединен с выходом регистра.

1111.174

Изобретение относится к специали- зированным средствам вычислительной техники и может быть использовано в автоматизированных системах обработки сигналов, а также в устройствах измерения и контроля.

Известно устройство для определения экстремальных значений случайных сигналов, содержащее преобразователь, генератор, коммутатор, счетI чики и регистр Й 2, Недостаток известного устройства заключается- в его еложности и низкой достоверности получаемых результатов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому ячляется устройство для определения экстремумов функции, содержащее сумматор, регистр, вход которого соединен с выходом коммутатора, вход управле- 20 ния которого подключен к выходу блока умножения знаков, вход которого ,соединен с выходом триггера 21.

Недостаток этого устройства заключается в низкой точности определе- >5 ния моментов появления экстремумов из-за того, что считывание экстремального кода с регистра производится в момент изменения знака приращения функции, в то время как в облас- 30 ти экстремумов приращения малы по величине и для медленно изменяющихся сигналов из-за внешних наводок, внутренних шумов преобразователя и шумов в источнике сигнала знак приращения может многократно изменяться. Это приводит к ложным отсчетам экстремальных значений, не несущих в себе информации о сигнале и затрудняющих дальнейшую обработку 40 информации.

Цель изобретения — повышение точности работы устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для выделения экстремумов, содержащее триггер, первый и второй коммутаторы, регистр, информационный вход которого соединен с выходом второго коммутатора. управляющий вход которого подключен к выходу первоro коммутатора первый и второй управляющие входы которого соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера, введены блок сравнения, элемент задержки и счетчик, выход переноса которого подключен к счетному входу триггера, прямой выход которого является выходом знака экстремума устройства, тактовый вход устройства объединен с тактовыми входами блока сравнения и элемента задержки, выход которого подключен к входу синхронизации регистра, первый информационный вход блока сравнения является информационным входом устройства и соединен с вторым информационным входом второго коммутатора, второй информационный вход блока сравнения соединен с выходом регистра, который является информационным выходом устройства, вход синхронизации устройства объединен с входом синхронизации блока сравнения и счетным входом счетчика первый и второй входы установки в ноль которого соответственно подключены к выходу первого коммутатора и выходу "равно" блока сравнения, выходы "Больше" и "Меньше" которого соединены соответственно с первым и вторым информационными входами первого коммутатора, первый информационный вход второго коммутатора соединен с выходом регистра.

Введение в устройство указанных элементов и новых связей. между ними обеспечивает повышение точности работы за счет исключения ложных переключений триггера, определяющего знак приращения функции на предыдущих выборках, под действием шумов, сопровождающих сигналы.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 блок"схема блока сравнения.

Устройство содержит блок сравнения 1, элемент задержки 2, триггер 3, коммутаторы 4 и 5, счетчик 6, регистр 7. На фиг. 1 также обозначены вход Я,триггера, вход 9 синхронизации, информационный 10 и тактовый 11 выходы устройства, выход 12 параллельного кода экстремального значения и знак экстремума 13.

Блок сравнения 1, предназначенный для сравнения последовательных ко- дов, поступающих íà его информационные входы А и Ь, начиная со старших разрядов, содержит (фиг. 2) первый

14 и второй 15 элементы ИЛИ-НЕ, первый 1б и второй 17 элементы И элемент задержки 18, первый 19 и второй 20 триггеры с раздельными входами и третий элемент И 21. На вход блока сравнения, подклю и.нный к информационному входу 10 устройства, поступает

174 4 пает на вход синхронизации регистра

7, производя сдвиг информации и подготавливая тем самым очередной разряд кода к следующему такту сравнения.

С целью исключения преждевременного сдвига информации в регистре 7 в элементе задержки 2 инвертируется сигнал, что гарантирует появление следующего разряда кода на входе Ь блока сравнения 1 не ранее окончания тактового импульса, действующего на входах элементов И 16 и 17, независимо от его. длительности и параметров элемента задержки 2.

После установки в "!" любого из триггеров 19 или 20 дальнейшие значения сравниваемых разрядов данного цикла измерения не могут изменить зафиксированного на одном из указанных триггеров результата сравнения, так как "1" любого из триггеров запрещает переключение другого триггера нутем блокировки записи в. него "1" с помощью элементов ИЛИ-HE 14 и 15, При равенстве кодов триггеры 19 и 20 остаются в течение всего цикла измерения в.нулевом состоянии, и .импульс синхронизации, поступающий на вход 9 устройства, вырабатывает на выходе элемента И 21 блока сравнения 1 сигнал равенства кодов . На . фнг. 3 для примера приведены диаграммы сигналов при сравнении 8-разрядных кодов для двух случаев: p > В (1-й цикл) . А В(2-й цикл) .При этои в первом циклоне, когда сравниваемые коды (А =100!000,В =10010111) отличаются в пятом разряде,,установка в "1 "триггера 19 происходит в пятом такте, во втором цикле при сравнении кодов, отличающихся во втором разряде (.=00111!1!, =01000000), установка триггера 20 происходит во втором такте.

С поступлением на вход 9 синхро-, низации устройства импульса начала очередной кодовой комбинации триггеры 19 и 20 через элемент задержки 18 в блоке 1 сравнения устанавливается

ttnff в 0, снимая сигналы запрета с входов элементов ИЛИ-НЕ 14 и 15. Одновременно с этим на информационный вход 10 устройства поступает первый (старший) разряд последовательного кода, а на втором входе В блока сравнения 1 уровень сигнала соответству- 40 ет старшему разряду кода, хранящегося в регистре 7. При сравнении последовательных кодов, начиная со старшего разряда, неравенство кодов определяется первой комбинацией несовпа- 45 дающих по значению разрядов, а равенство кодов может быть выявлено только после сравнения последних (младших) разрядов. Сигналы тактовой частоты, поступающие на вход 11 устройства в серединах информационных посылок, синхронизируют установку в

"1" триггера 19 или 20 с помощью элементов И 16 или 17 соответственно, если сравниваемые разряды различны по55 своему значению ° После сравнения очередных разрядов кода тактовый импульс через элемент задержки 2 посту3 1111 последовательный код, например от аналого-цифрового преобразователя поразрядного уравновешивания, на вход

8 блока .сравнения 1, подключенный к выходу последнего разряда регистра 7, поступает последовательный код предыдущего измерения (начиная со старших разрядов), получаемый в результате сдвига информации в регистре 7. Пред° полагается, что регистр 7, выполняю- 1ð щий операцию сдвига, записывает в первый разряд значение кода, соответствующее уровню логической переменной на его входе D в момент действия фронта положительного импульса íà его

Входе синхронизации С .

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии в регистре 7 хранится код одного из предыдущих

20 изменений случайного сигнала. Если в предыдущих циклах измерения на вход устройства поступает последовательность возрастающих по своим значениям кодов, триггер 3 находится в сос- 5 тоянни "!" (значение "1" на прямом выходе и "0" на инверсном), код в счетчике 6 имеет нулевое значение.

Первый коммутатор 4, выполняющий логическую операцию И-ИЛИ, вырабатывает на участке нарастания сигнала в каждом цикле анализа сигнал, устанавливающий в "0" счетчик б и управляющий передачей кодов через второй коммутатор 5 на вход регистра 7. При нулевом уровне сигнала на выходе первого коммутатора 4 второй коммутатор

5 подключает вход регистра 7 к его выходу, а прн "1" на выходе первого коммутатора 4 через второй коммутатор 5 на вход регистра 7 поступает код с входа 10 устройства. При единичном состоянии триггера 3 начиная

1111174 с такта, в котором вырабатывается признак М Ь и до конца данного цикла измерения на вход регистра 7 через коммутатор 5 поступает новое значение кода, в результате чего в 5 регистре 7 запоминается код макси-, мального значения измеряемой величины. После достижения точки максимума сравнение последующих кодов, поступающих на вход 10 устройства, с содержимым регистра 7 заканчивается выработкой блоком сравнения 1 сигналов единичного уровня на втором (A< ) или третьем (А =Ь) выходе. В том и другом случае на выходе первого коммутатора 4 в этих циклах сигна° лы с уровнем "1" не вырабатываются, так как триггер 3 находится в состоянии "1". При выполнении условия А= P счетчик 6 устанавливается в "0" импульсом с третьего выхода блока сравнения 1, а при выполнении условия

4CL в счетчик 6 добавляется единица.

Счетчик 6, фиксирующий число отсчетов измеряемой величины, текущее

25 значение которой меньше хранящегося в регистре 7 значения вероятного максимума, сбрасывается при появлении любого случайного отсчета измеряемо го сигнала, для которого условие ЗО д(в не выполняется. При случайных изменениях знаков разности сравниваемых кодов в области экстремума счетчик 6 не успевает набирать необходимое число и после сброса начинает З5 снова измерять временной интервал Р.

При накоплении в счетчике 6 заданного числа измерение считается законченным, и выходной сигнал счетчика 6 переключает триггер 3 в противоположное состояние. С этого момента аналогично описанному начинается измерение минимума, заканчивающееся на очередном участке нарастания сигнала новым переключением триггера 3. Таким образом, в области экстремума, когда в медленно меняющемся сигнале за счет шумов возможны многократные случайные изменения знака разности сравниваемых кодов, т.е. чередование условий А)8, Да, A.=B, в предлагаемом устройстве признак фронта или спада сигнала, выработанный ранее и хранящийся на триггере 3, сохраняется неизменным в течении заданного интервала, отсчет которого начинается с момента последнего обновления кода экстремума в регистре 7 или с момента последнего равенства кодов текущего значения и экстремума. Считывание кода экстремума производится с фиксированной задержкой относительно фактического момента его появления по сигналу перепада с триггера 3.

Преимущества предлагаемсго устройства по сравнению с прототипом заключаются в повышении точности определения экстремальных значения и упрощении дальнейшей обработки за счет исключения ложных срабатываний.

ВНИИПИ Заказ 6312/40

Тираж 698 Подггисное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4