Элементы теории биологических анализаторов - Позин Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
тельное перекрытие частотных характеристик соседних фильтров (рис. 41, г). Приход на систему одиочастотиого сигнала приведет к возникновению откликов па выходе большого числа фильтров (порядка А/ф/6/), причем амплитуды этих откликов будут мало отличаться друг от друга (рис. 41, в, на котором через х обозначена разность между частотой поступившего входного сигнала и текущей частотой /). Для установления частоты входного сигнала с заданной точностью необходимо, следова-J
/ *RT
Inc. 40. Структура одномерного анализатора с обострением. Ф—полосовые фильтры, Ф11Н •••• фильтры низких частот, 2 - - сумматоры, иммитирую-щие иейроны-иреобрлгюватсли, г -- номер напала.
телыго, выделить фильтр, амплигу да отклика которого максимальна.
В. С этой целыо выходные сигналы фильтров после обычных и таких случаях операций детектирования и сглаживания пульсаций|подвергаютсн дополнительному преобразованию с помощью обостряющей системы, построенной по
принципу модели нейронной структуры с латеральными связями. Эта система может бьгть одномерной или двумерной. В первом случае она строится из аналоговых элементов; па выходе нейронной структуры частота кодируется положением возбужденного элемента, а интенсивность— величиной сигнала на его выходе. Но втором случае обостряющая система строится из дискретных элементов; на ее выходе как частота, так и интенсивность кодируются положением возбужденного элемента. Условимся называть устройства для частотного анализа, соответствующие первому и второму случаям, одномерным и двумерным анализатором с обострением.
FSz(x)
Гис, 41. Преобразование в обостряющей структуре распределения откликов фильтров, возникших в ответ па однотоновый сигнал.
2. Одномерный анализатор с обострением. Работу одномерног анализатора с обострением поясняют рис. 40 и 41. Распределени откликов фильтров, т. е. входной фронт сигналов Fx (х) (ри;. 41Ъ) преобразуется в два фронта: возбуждающий Е (х) и тормозны / (х) (рис. 41, б), разность которых определяет выходной фрон F2(x). Анализатор с обострением имеет особенности, отличаю щие его от обычных параллельных анализаторе». Разрешающа; снособность А/15 время анализа А^ и точность определения часто ты б/х не определяются в нем только параметрами полосовых филь тров *)., но зависят также и от параметров функций связи обостря ющей структуры. Проанализируем характер этих зависимостей О разрешающей способности. Разрешающую способность одномерного анализатора будем характеризовать ве личиной минимального частотного интервала АД между двум;
Рис. 42. Преобразование в обостряющей структуре распределения откликов фильтров возникших в ответ на двухтоновый сигнал. На рис. а) отношение 1/Е меньше, чем н " рис. б); соотвегстненно больше отношение F2 mlu/^2 max*
однотоновыми входными сигналами с частотами /х и /2, при кото ром на выходе обостряющей структуры’образуется двугорбьн фронт возбуждения с отношением ординаты «седла» F% ram к орди нате «горба» Fzm&Ji, не превышающим выбранной констапть (рис. 42).
*) Например, в анализаторе, составленном из последовательных резо нанспых контуров с полосой Д/ф Д/ = 2,1 Д/ф, 5/ = Д/ф.
I
S)
В структуре с латеральными связями интервал разрешения А/х зависит от PJPV немонотонно: с увеличением Рг/Рь интервал А/х сначала уменьшается, а затем начинает расти.
Первая фаза — уменьшение Л/х — определяется тем, что с увеличением отношения Рг/Рв растет отношение I (х)/Е (х), т. е. уровень торможения (рис. 42), вследствие чего убывает отношение ординат «седла» и «горба» h\ m\Jb\ max-
Inc. 43. Изменения выходного фронта обостряющей структуры при сближении компонентов двухтопового сигнала для двух значений отношении JJT/PB. Рт/Рь на а) меньше,
чем на б).
Вторая фаза — увеличение А/х — определяется тем, что с ростом Рт/Рв наступает момент, когда амплитуда тормозной зоны (по бокам возбужденной) начинает превышать амплитуду возбужденной зоны (рис. 43, б но сравнению с рис. 43, а). Сближение сигналов в этом случае приводит к тому, что тормозпая зона «съедает» возбужденную; иначе говоря, сближение приводит к резкому уменьшению, а затем исчезновению выходных сигналов.
Результаты расчета зависимости ДД от Рт!Ри для конкретного примера, когда структура с латеральными связями получает сигналы от набора перекрывающихся полосовых фильтров — резонансных контуров,— приведены на рис. 44. Как видно из сравнения рис. 44, а и б, минимальное значение А/х определяется видом функции латеральных связей.
О точности б/х определения частоты. Условимся точность б/х выражать через ширину (на уровне 0,7) фронта возбуждения, возникающего на выходе обостряющей структуры в ответ на однотоновый сигнал.
Механизм обострения можно интерпретировать как отрезание вершины возбуждающего воздействия по уровню тормозного. Стало быть, чем выше уровень торможения, тем больше обострение. Из этого ясно, что точность б/х монотонно зависит от Рт/Рв: чем больше P.JPK, тем меньше ширипа выходного фронта.
