Файл: Калинчук, Б. А. Анализаторы инфразвуковых случайных процессов.pdf

Рассмотрим другой вариант построения множительного устрой­ ства инфразвукового квазимультипликационного коррелометра, оценки ординат функции корреляции в котором накапливаются і?С-фильтрами нижних частот. Схема МУ коррелометра этого типа приведена на рис. 1-48.

Здесь показан вариант МУ квазимультипликационного коррело­ метра, модуль входных сигналов которого в канале X квантуется по 2, а в канале Y — по 4 интервалам. При построении схемы МУ использован тот факт, что отношение значений весовых коэффици­ ентов интервалов анализа, первые индексы номеров которых от­ личаются на единицу, а вторые одинаковы, остается неизменным для всех j и I, т. е.:

Схема МУ работает следующим образом. Импульсная последо­ вательность со стандартными амплитудами импульсов и случай­ ными моментами их появления, несущая информацию о количестве случаев попадания модуля сигнала х (t) в 1-й интервал квантова­

схем И21 -г- И24. Последовательности | ], \х2 \ снимаются с триг­ геров регистра сдвига ординат узла задержки коррелометра. На вторые входы схем совпадения поступают последовательности | У\ |, I У2 1, f У31и I У41. Появление ненулевого потенциала на выходе лю­ бой из схем совпадения вызывает изменение режима связанного с ней усилителя магнитоуправляемого контакта УМ и, как следствие, срабатывание самого контакта М. При этом к емкости накапливаю­ щего и осредняющего фильтра нижних частот ФНЧ через зарядное сопротивление R7 подключается определенный уровень напряже­ ния с выхода делителя R1 -г- R5, пропорциональный соответствую­

88

щему весовому коэффициенту интервала анализа Ъ,ц. Время под­ ключения определяется длительностью импульсов дискретизации Д/д сигналов X (t) и у (t) в каналах коррелометра. Отпирание лю­ бой пары схем совпадения, первые индексы номеров которых от­ личаются на единицу, а вторые одинаковы, вызывает срабатывание одних и тех же магнитоуправляемых контактов. Однако в том слу­ чае, когда отпирается одна из схем И21 -г- И24, одновременно меняется режим усилителя УМ5 и срабатывает контакт Мб. По­ стоянная времени заряда емкости ФНЧ тзар уменьшается при этом в £(/+І) Д /7 раз, что при выполнении условия А ^ т зар позволяет

накопить на емкости во столько же раз большее (по сравнению со случаем отпирания схем И11 н- И14) напряжение. Узел знака МУ коррелометра.обрабатывает импульсные последовательности sgn X,

sgn X и sgn Y, sgn У. Если логическая схема И ++, И__ , ИЛИ,

НЕ «определяет», что знак мгновенного произведения сигналов положителен, то за счет изменения напряжения в коллекторе уси­ лителя УМб срабатывают контакты Мб, М'б. При этом плюсовая шина вспомогательного источника UB подключается к делителю R1 -г- R5, а минусовая — к земле. Аналогичным образом схема реагирует на противоположную полярность мгновенного произве­ дения л: (t—т) у (t).

1,2— 1,5 раза большим значения наибольшего весового коэффи­ циента:

г/в= (1,2 4-1,5) i/Zmax.

5

Задаваясь величиной 2 Rt и выбрав (исходя из мощности источника)

і = 2

89

в цифровых коррелометрах выполняется с помощью средств дискретной техники. Часто используемым вариантом построения множительного узла является МУ, состоящий из регистров мно­ жимого, множителя, промежуточных произведений и сумматоранакопителя. Устройства такого типа работают по принципу после­ довательных суммирований одного из сомножителей с весами, определяемыми значениями разрядов второго сомножителя. Множи­ тельное устройство подобного вида предложено и рассмотрено в [92].

Принцип последовательной перезаписи одного из сомножителей в сумматор — накопитель положен в основу множительного устрой­ ства цифрового коррелометра, предложенного в [96]. Количество циклов перезаписи определяется числом единиц (величиной) вто­ рого сомножителя. МУ такого типа содержит реверсивные счетчики РСХ и РСу, в которых до процесса умножения накапливаются со­ множители, генератор тактовых импульсов ГТИ, узел совпадения УС и сумматор-накопитель СН (рис. 1-49).

Каждый цикл перезаписи величины, хранящейся в РСХ, в сум­ матор-накопитель заканчивается вычитанием единицы из числа, записанного в РСу. Процесс продолжается до полного очищения счетчика РСу.

При построении МУ цифровых анализаторов операцию умно­ жения суммы накопленных в сумматоре мгновенных произведений на 1IN (усреднение) обычно стараются выполнять косвенными ме­ тодами. В тех случаях, когда объем выборки N может быть задан заранее, а результат с сумматора-накопителя выводится в десятич­

ном коде, значения N имеет смысл выбирать в виде N = 10ѵ; в этом случае операция умножения на 1 IN сводится просто к переносу запятой в результате на у разрядов влево (отбрасывание у младших

90

разрядов). Аналогично, при двоичном выполнении индикации в

С-Н массив выбирается в виде N = 2Ѵ, что позволяет вместо ус­ реднения также обойтись переносом запятой влево на у двоичных разрядов.

Схемное выполнение устройств накопления результатов корре­ ляционного анализа определяется выбранным в аппаратуре спо­ собом умножения анализируемых сигналов. В качестве накопителей могут быть использованы цифровые счетчики импульсов, аналого­ вые интегрирующие ^С-цепи, магнитострикционные линии и т. п.

В процессе перемножения мгновенных ординат процессов "могут возникать как положительные, так и отрицательные произведения. Это соображение заставляет строить счетчики коррелометров по знакочувствительной реверсивной схеме, позволяющей в процессе

Здесь информация о знаке мгновенного произведения ординат про­ цессов поступает в счетный блок от специальной схемы дискрими­ натора знакового соответствия коррелируемых процессов (ДЗС) в виде последовательности отрицательных импульсов постоянной амплитуды и случайной длительности. Схема ДЗС строится таким образом, что длительности импульсов на ее выходе несут информа­ цию о времени знакового совпадения, а длительность пауз — о времени знакового несовпадения процессов или, иными словами, о продолжительности промежутков, в течение которых произведе­ ния исследуемых сигналов являются соответственно положитель­ ными и отрицательными. Импульсная последовательность с выхода ДЗС поступает на регулирующий орган счетного блока — триггер полярности и определяет режим работы счетчика.

Принципиальная возможность существования как положитель­ ных, так и отрицательных значений корреляционной функции (на­

пример, у корреляционных функций вида Rxy (т) = е~“ (х) cos сот и др.) заставляет строить схему счетного блока с таким расчетом, чтобы обеспечить возможность накопления и регистрации биполяр­ ных двоично-десятичных кодов.

На рис. 1-50 приведена блок-схема реверсивной декады. Здесь приняты следующие обозначения: Тгі -г- Тг4 — счетные триггеры; ТгП — триггер полярности; В — вентили; К — ключи.

91

Триггер полярности ТгП является элементом, определяющим режим (направление) работы реверсивной декады. ТгП строится по схеме с раздельными входами, на один из которых поступает последовательность импульсов отрицательной полярности со схемы ДЗС, несущая информацию о знаке мгновенного произведения ис­ следуемых сигналов, причем, наличие' импульса на входе ТгП должно сопровождаться одним устойчивым состоянием триггера полярности, отсутствие (пауза) — другим, т. е. ТгП должен пере­ брасываться от переднего и заднего фронтов импульсов. Это сооб­ ражение заставляет отказаться от обычной входной цепи (диффе­ ренцирующая цепочка—диод) и подавать сигналы непосредственно в базу транзистора. ТгП осуществляет управление счетными триг­ герами Тгі -ч- Тг4 через импульсно-потенциальные вентили В , и

В_, импульсные входы которых присоединены к выходным зажи­ мам счетных триггеров, а потенциальные — к шинам вычитания

исложения ТгП.

Висходном состоянии (при нажатии кнопки сброса Кн) счетные триггеры и ТгП устанавливаются в состояние, при котором их ле­ вые транзисторы (левые плечи на схеме) оказываются открытыми,

аправые —■запертыми. При этом шина вычитания 2 триггера по­ лярности оказывается под отрицательным потенциалом, а шина сложения 1 — под нулевым. Такое распределение потенциалов обеспечивает возможность переноса информации через вентили В ,

т.е. реверсивная декада устанавливается в режим сложения. До­ полнительное управление работой счетной декады в режиме сло­ жения осуществляется с помощью вентиля В І , связанного с послед­ ним счетным триггером декады Тг4. В исходном состоянии декады

слевого плеча Тг4 снимается нулевой потенциал, оставляющий вентиль ВІ открытым. В этом случае нормальный режим сложения сохраняется до поступления на вход декады восьмого импульса. При этом Тг4 перебросится, а отрицательный перепад напряжения,

ным входам. В режиме сложения на вход правого плеча 7г4 посту­ пают счетные импульсы с выхода ТгЗ, а на вход левого триода Тг4 поступают импульсы с выхода Тгі. Последние не влияют на состоя­ ние Тг4 до поступления на вход декады восьмого импульса, так как в это время левый триод Тг4 открыт. При поступлении 8-го импульса левый триод Тг4 закрывается, а очередной отрицательный перепад с выхода Тгі, соответствующий десятому входному импульсу, вновь перебрасывает Тг4 и приводит декаду в исходное состояние. Связь Тгі с левым плечом Тг4 осуществляется через вентиль В5. С целью повышения устойчивости работы декады в режиме сложе­ ния эта связь до прихода восьмого импульса разорвана запиранием В5 отрицательным потенциалом с правого плеча Тг4. Дополнитель­ ное управление декадой в режиме вычитания обеспечивается вен­ тилями В2—В4 и инвертором. Шина вычитания 2 находится при

92