Вероятностный квантователь
Иллюстрации
Реферат
Союз Советскик
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополиительиое к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.03.79 (21) 2743640/18-24 (51)M. Кл.
G 06 Х 3/00
Н 03 К 13/0i. с присоединением заявки М
6кудврстввнньй квинтет ссср йв JL13IN нзвбретеннй н етнрктнй (23) Приоритет
Опубликовано 23.10.80. Бюллетень М39
Дата опубликования описания 25.10.80 (53) УДК681.33 3 (088.8) (72) Автор изобретеии
А. Г. Ермаков.Специальное конструкторско-технологическое бюро
Морского гидрофиэического института АН Украинской . CCP (71) Заявитель (54) ВЕРОЯТНОСТНЫЙ КВАНТОВАТЕЛЬ
Изобретение относится к преобразователям аналоговых величин в цифровые коцы и может быть использовано в различных цифровых и аналого-цифровых вычислителях и вычислительных системах.
Известен аналого-цифровой преобразоS ватель, позволяющий осуществить операцию квантования вхоцйой величины по уровню. При выполнении вычислительных операций над большими массивами кван»0 тованных величин количество уровней квантования укладывается, как правило, в 3-4 двоичных разряда (операции осреднения, нахожцения статистических оценок и т. д.) (1).
Недостатком устройства является грубое квантование, которое приводит к накоплению. ошибок квантования.
Наиболее близким по технической суи1ности к предлагаемому является аналогоцифровой преобразователь, содержащий, генератор вспомогательного случайного сигнала, выход которого соединен с блоком сравнения (Д.
Однако это устройство содержит цополнительно накапливающий цифровой сумматор, что усложняет конструкцию устройства.
Цель изобретения — упрощение устройства.
Указанная цель достигается тем, что в вероятностный квантователь, содержа» щий цифроаналоговый преобразователь, генератор вспомогательного случаййого напряжения, выхоц которого подключен к первому входу блока сравнения, ввецен блок вычитания, первый вход которого является входом квантователя, а второй подключен к выхоцу цифроаналогового преобразователя, вход которого соединен с выхоцом блока сравнения.
На фиг; 1 показана функциональная схема вероятностного квантователя; на фиг. 2 — структурная схема вероятностного квантователя; на фиг. 3 представлены временные диаграммы, иллюстриру ющие работу устройства по фиг. 2.
3 7
Устройство содержит цифроаналоговый преобразователь 1, выход которого соединен со входом блока 2 вычитания, второй вход которого является входом вероятностного квантователя. Выход блока 2 соединен с первым входом блока 3 сравнения, второй вход которого подключен к выходу генератора 4 вспомогательного случайного напряжения. Преобразователь
1 формирует напряжение Ц(Ь ), величина которого пропорциональна числу целых интервалов квантования ЬО и подается на вход блока 2 вычитания, на цругой вход которого подается входное напряжение
ОХ (Q). В тот момент времени, когца наступит выполнение условия dU (*„)=
=()у(+1, ) - 0к(, ) rj 0,(1) — разностный сигнал, срабатывает блок 2, выходной сигнал которого поступает на вхоц блока 3 сравнения, гце сравнивается со значением случайного напряжения, вырабатываемого на выходе генератора 4 в этот момент времени. По сигналу с выхода блока 3 происхоцит (или не происходит) вычитание "1" из числа, записанного в преобразователе и равного целому числу интеовалов квантования, указывающихся в значении входной величины Uyft), Один из возможных вариантов построения схемы вероятностного квантования привецен на фиг. 2. В этом исполнении устройство соцержит генератор 5 тактовых импульсов, элемент 6, реверсивный счетчик 7, элемент 8 задержки, датчик
9 равномерно распрецеленного случайного напряжения, преобразователь 10 "коднапряжение", блок 1 1 сравнения, пороговый элемент 12, триггер 13, дифферен-. циальный усилитель 14 постоянного тока, пороговый элемент 15, входной сигнал поступает на вхоц 16, а код снимается с выхода 17. Существ er дополнительный выход 18 синхроимпульса.
Работа вероятностного квантования (по фиг. 2) проиллюстрирована временными диаграммами (фиг. 3, а и б).
Перед началом работы счетчик 7 цолжен быть установлен в 0". Импульсы с выхода генератора 5 поступают на шину сложения счетчика 7 и через элемент 6на его счетный вход. Вследствие этого на входе усилителя 14, подключенном к выхоцу преобразователя 10, образуется нарастающее ступенчато-пилообразное напряжение Ug(t). На другой вход усилителя 14 подается преобразуемое напряжение. В тот момент ь, когца насту» пит выполнение условия (1), сработает элемент 15, на выходе которого выра73652 4 батывается импульс (фиг. 2). Этот им« пульс поступает на вход триггера 13 и вход элемента 8 зацержки. Разность
gQ(t<) подается на вход блока 11, где сравнивается с величиной напряжения
Q (S1 ), которое представляет собой случайный сигнал, равномерно распрецеленный в интервале квантования А11 входного напряжения Ок(13 Результат сравнения - разность напряжений
haul Д= du(tt)-0 () воздействует. на вхоц элемейта 12. В том случае, когда на выходе элемента
12 - потенциал логической 1, в противном случае - логического "0", передний фронт импульса с выхоца элемента
15 заносит в триггер 1 3 значение, которое в этот момент было H& выходе элемента 12, задним фронтом импульса триггер 13 сбрасывается в ноль. Выход триггера 13 соединен с шиной вычитания счетчика 7 и со вторым вхоцом элемента
ИЛИ 6. Поэтому по переднему фронту импульса с выхода триггера 13 реверсивный счетчик 7 уменьшает свое содержимое на единицу. Полученный коц считывается с выхода 17 по заднему фронту импульса на выходе 18. Через некоторое время, задаваемое элементом зацержки 8, импульсом с его выхоца счетчик 7 сбрасывается в О, после чего устройство готово к новому циклу преобразования.
Таким образом, устройство (схема которого изображена на фиг. 1) работает как квантователь входной величины Х с вероятностным законом квантования. действительно, если Х принимает значение .
Х Х (см. фиг. 2,б), гце 1 АХАХ;ь(1+4)4Х1 то квантованная величина X с верояткЬ ностью, численно равной д; /hX, принимает значение Х1 =(+1)/b и с веоят1+ иост ю (1 -О./bp) - значение ) „ =)Ь)
Пропорциональность между числовыми значениями этих вероятностей и значениями величин 0< обусловлена равномерным законом распределения в интервале 4Х вспомогательной случайной величины.
В определенных случаях возможна такая постановка зацачи квантования по уровню, при которой генератором 4 вырабатывает случайное напряжение, значения которого подчинены любому наперед заданному закону распределения. Тогда зависимость межцу значениями величин и соответствующими вероятностями не будет линейной, а будет определяться значениями функции распрецеления случайного напряження, вырабатываемого генератором 4.
1О
1$
2$
3$
4S
$0
5 773652 Ь
Формула изобретения к выходу цифроаналогового преобразователя, вхоц которого соединен с выходом
Вероятностный квантователь, содержа- блока сравнения. щий цифроаналоговый преобразователь, генератор вспомогательного случайного напряжения, выход которого подключен к первому входу блока сравнения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упройения, в квантователь введен блок вычитания, первый вход которого является входом квантователя, а второй подключен
5 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
И 199508, кл. (06 У 3/00, 1966.
2. Гладкий В. С. Вероятностные выл числительные модели. М., Наука, 1973, с. 1 13 (прототип) .
773652
/7И
Ю
Щ (fD)
ЛУ(Щ
1;й да (с Ч)а Х
Составитель В. Жовинский
Редактор Г. Волкова Текред М.Куэьма Корректор Г. Наэарова, 3акаэ 7508/64 Тираж 751 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по. делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., ц, 4/5
Филиал ППП Патент", t. Ужгород, ул. Проектная, 4