Реализации устройства

отдельной реализации случайного процесса не есть изображение всего этого процесса.

7.4 (У). Реализации случайного процесса X(t) представляют собой гармонические колебания вида x(t) =a cos u>Qt-}-b sin u><^ с фиксированной частотой <й0; амплитуды а и Ъ являются случайными величинами.

где Т — интервал реализации случайного процесса, который связывают с постоянной времени нагрева Го.

Необходимо отметить, что для конечного отрезка реализации случайного процесса его числовые характеристики есть случайные величины. Они флуктуируют около среднего значения. Поэтому при использовании случайного процесса в качестве несущих колебаний с самого начала возникает специфическая помеха. Такая помеха принципиально не устранима. Однако ее статистические характеристики известны.

Опыт работы на коррелометрах подобного типа по данным, приведенным в [Л. 14-21], показывает, что для измерения корреляционной функции достаточно производить обработку реализации случайного процесса в количестве 3 — 5 раз. Интервал усреднения выбирается при заданной среднеквадратичной погрешности б, верхней граничной частоте юв из выражения Т^ ->8/(ов62 (при нулевой нижней частоте процесса).

Измерение вероятностных характеристик в настоящее время производится следующим образом: реализации случайного процесса записываются в оперативную память ЭВМ, а затем обрабатываются по определенному алгоритму. Существуют также специализированные измерители вероятностных характерис-

. Метод фильтрации основан на пропускании исследуемой реализации случайного процесса через узкополосный фильтр. Если в пределах полосы фильтра П спектральную плотность можно считать постоянной, на выходе фильтра будет иметь место узкополосный случайный процесс со средней мощностью Px(f, П). Спектральная плотность мощности W(f) запишется тогда в виде: W(f)ttPx(f, П)/П. Из формулы следует, что алгоритм измерения состоит в измерении средней мощности на выходе узкополосного фильтра с известной полосой пропускания. Таким образом, измеритель спектральной плотности мощности должен иметь структурную схему, которая показана на 11.8.

Функции распределения являются наиболее полными характеристиками случайного процесса. В данном параграфе нас будут интересовать аппаратурные определения функции распределения и плотности распределения вероятностей стационарного эргодиче-ского случайного процесса. Анализ распределения предполагает получение кривых распределения для различных значений аргумента. Приборы, предназначенные для определения распределения вероятностей, называют анализаторами распределения вероятностей (статистическими анализаторами). Имеют распространение два метода измерения: измерение по относительному времени пребывания реализации случайного процесса выше заданного уровня (в интервале уровней) и измерение по дискретным выборкам.

Для каждой реализации случайного процесса произведение :Xh(ti)xk(tz) является некоторым числом. Совокупность реализаций образует множество случайных чисел, распределение которых характеризуется двумерной плотностью вероятности p(xtt, xt,).

Для каждой реализации случайного процесса произведение х (/,) х (/2) является некоторым числом. Совокупность реализаций образует множество случайных чисел, распределение которых характеризуется двумерной плотностью вероятности р (xlt xz\ /ь /2). При заданной функции р (хъ х2; tlt tz) операция усреднения по множеству, обозначенная в выражении (4.6) угловыми скобками, осуществляется по формуле

В данном параграфе рассматривается стационарный и эргодический нормальный процесс. Поэтому под к и <т* можно подразумевать соответственно постоянную составляющую и среднюю мощность флуктуационной составляющей одной (достаточно длительной) реализации случайного процесса.

Для реализации устройства, удовлетворяющего этой формуле, может быть использована схема 2.20. Общая задержка сигнала в линии задержки (ЛЗ) должна

Если известен входной сигнал и задан желаемый выходной, то могут быть определены как временные, так и частотные характеристики аппаратуры: амплитудно-фазовая характеристика, переходная функция или импульсная реакция. По определенным частотным или временным Характеристикам можно осуществить синтез аппаратуры, обладающей заданными свойствами. Однако имеется целый ряд ограничений и определенных правил, которые надо соблюдать при задании формы желаемого выходного сигнала, так как в противном случае аппаратура не всегда может быть физически реализована. В частности, невозможно создать аналоговое устройство, сигнал на выходе которого появляется ранее входного сигнала, — в любом реальном устройстве выходной сигнал всегда запаздывает относительно входного (для цифровой аппаратуры, с предварительной записью сигнала, это условие теряет смысл, что значительно упрощает многие операции обработки сигналов). Задача синтеза — неоднозначна, поскольку в общем случае аналоговая аппаратура может быть выполнена как линейная, нелинейная или параметрическая. И даже если бы для синтеза использовались только линейные элементы, то все равно решение было бы существенно неоднозначным: всегда имеется бесчисленное множество возможных путей технической реализации устройства с заданными свойствами.

Рассмотрим методику построения процессора на примере реализации устройства, выполняющего операцию умножения двоичных чисел без знака. Проиллюстрируем выполнение операции на примере умножения двоичных чисел 1101 и 1011:

Для практической реализации устройства можно использовать как электрические, так и механические элементы. Выполним интегрирующее звено на основе усилителя постоянного тока, а сглаживающее —в виде ,/?С-цепочки. Тогда принципиальная электрическая схема устройства примет вид, представленный на 2.70, б, где ml и т2 — масштабы входных величин g и q соответственно, т. е. ?/BX = mig и С/вых = т2(7.

4. Для упрощения аппаратной реализации устройства дискриминирования удобно принять интервал дискретизации параметра 4 равным периоду повторения импульсов Гн, так как из аналитического определения коэффициентов 6,(4) в (4.20) следует, что bi(jTa) = 6г_ХО) = = bi_j и алгоритм (4.20) в этом случае можно записать в виде

1. УА с жесткой (схемной, произвольной) логикой, при которой переключательные функции, необходимые для формирования заданной последовательности управляющих сигналов Y, реализуются с помощью логических элементов с произвольными связями (обычно с применением схем с малой и средней степенями интеграции). Здесь используется аппаратный подход к реализации устройства. 2. УА с хранимой в памяти (гибкой, программной) логикой, при которой сигналы Y вырабатываются на основе совокупности управляющих слов, хранимых в памяти автомата В этом случае составленные микропрограммы используются в явной форме и обычно записываются в постоянные запоминающие устройства (ПЗУ), выполненные на основе полупроводниковых БИС большой емкости, что позволяет обеспечить регулярность структуры УА и его компактность; здесь используется аппаратно-программный под ход к реализации устройства. 3. УА на основе программируемых логических матриц (ПЛМ), в котором заданные функции реализуются с помощью БИС ПЛМ, что позволяет сочетать многие достоинства первых двух вариантов.

Для практической реализации устройства контроля требуются блоки, обеспечивающие автоматическое подключение RK к полюсам сети, выборку и хранение напряжений предыдущего режима и обработку информации с привлечением операций суммирования и деления [18]. На 8.10,5 представлена структурная схема устройства контроля изоляции с алгоритмом работы (8.11), а на 8.10, в — эпюры сигналов, отражающие взаимосвязь его функциональных узлов.

О •-' — не важно (разработчик может запрограммировать переход в это состояние, если реализация алгоритма не зависит от результата; выбор конкретного значения предоставляется компилятору с целью оптимизации реализации устройства).

Третий вариант реализации ( 4.15) является самым экономичным по числу требуемых для реализации системы числа микросхем. Основу схемы образуют две БИС (БИС ADuC812 фирмы Analog Devices и БИС ПЛ фирмы Altera). БИС ADuC812 фирмы Analog Devices разработчики отнесли к классу микропреобразователей (MicroConverter), поскольку она содержит на одном кристалле микроконтроллер, память, АЦП и ЦАП. Для реализации устройства дополнительно потребуется одна БИС конфигурационного ПЗУ (EPROM) и одна ИС времязадающего генератора (OSC). Структура устройства, конфигурируемого в БИС ПЛ, сохраняет элементы предыдущих вариантов. Стоимость БИС класса ADuC812 фирмы Analog Devices не превышает 15 долларов, но и стоимость БИС ЕРХ10К10 фирмы Altera чуть больше 10 долларов. Приобретение средств, сопровождающих разработку, может потребовать затрат порядка 100 долларов.

Поскольку двоичная ДФМ мало уступает двоичной ФМ при больших ОСШ и не требует разработки специального метода оценки фазы несущей, она часто используется в цифровых системах. С другой стороны, четырёхфазная ДФМ приблизительно на 2,3 дБ хуже по качеству, чем четырёхфазная ФМ при больших значениях ОСШ. Следовательно, выбор между этими двумя четырёхфазными системами неоднозначен. Надо взвесить потери в 2,3 дБ и упрощения в реализации устройства.