Устройство для моделирования электронных схем

Устройство для моделирования электронных схем

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (11) 5>8775 к АВтОРскОму сВКДВтельстВу (61) Дополните..ьное к авт. сВНА-ву (22) Заявлено 80.12,74 (21) 2089144/18-24 (51) N. Кл.

& 06 Р 15/20 с присоединением заявки №

Гооударотеекнюй комитет

Совета Ииииотров СССР по делам кеооретеиий к открытий

I (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.06.76.Бюллетень ¹ 23 (45) Дата опубликования описания 05.07.76 (53) УДК 681..8. (О Ä8.8) {72) Авторы изобретения

Г. A. Велигурский и А. И, Гуринович

Институт проблем надежности и долговечности машин

АН Белорусской CCP (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ

ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ

Изобретение относится к вы гислитель ной технике и может быть испсльзовано при исследовании и оценке надежности схем автоматики на стадии их проектирования, опытной отработки и крупносерийного изготовления.

Известно устройство для моделирования электронных схем, содержашее датчик равномерно распределенных случайных чисел, дешифратор, вход которого соединен с выходом датчика равномерно распределенных случайных чисел, элемент ИЛИ, элемент И, первый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а второй вход - с выходом генератора импульсов, коммутатор, блок "правления, первый выход которого подключен ко входу датчика равномерно распределенных случайных чисел, а второй выход — ко входу коммутатора, гелена ор тактовых импульсов, вход которого соединеп с rcc»;I

Однако и. .Bc < 7 Iioе усгро г" тв:) !K . обес печт1вает дос. - г .>1ной1 7 I."пзбг ти r.1îäeëèðî-! ,ванин.

Цель .изобретения - повышение точно« сти моделирования.

Для этого устройство дополнительно содержит элемент обратной связи, вход которого подключен к выходу элемента И, тт счетчиков памяти, первые входы которых соединены с выходом коммутатора, вторые входы — с первым выходом блока управления, а третьи входы — с выходом р элемента И, и блоков сравнения, первые входы которых подключены к выходам счетчиков памяти соответственно, Тт счетчиков воспроизведения, выходы когорых подключены к вторым входам блоков сравт5 нения соответственно, а входы - к выход генератора тактовых импульсов, т1 реверсивных счетчиков, первые входы которых соединены с выходом коммутатора, вторые входы - с первым выходом блока уп20 равления, а третьи входы — с выходом элемента И, и наборных полей, входы

KOTOPhIX ПОДКЛЮЧЕНЫ К ВЫХОДаМ РЕ Bc РГИЕЪ ных счетчиков соответс-венето, тт блоков начальных значений параметра г тт бло25 ков текущих значелпй параметра, п.,>IILIe

51877 входы которых подключены к выходу элемента обратной связи, вторые входы - к выходу коммутатора, третьи входы - к первому выходу блока управления, четвертые входы - к выходу дешифратора, а вы- . ходы — ко входам элемента ИЛИ.

Блок-схема дискретного устройства изображена на чертеже.

Устройство состоит из датчика равномерно распределенных случайных чисел 1, е дешифратора 2, IL блоков начальных зна чений параметра 3 и и блоков текущих значений параметра 4, элемента 5 ИЛИ, элемента обратной связи 6, коммутатора

T, !блока управления 8, генератора им1

У ° !

5 пульсов 9, элемента 10 И, г счетчиков памяти 11, < блоков сравнения 12, .

Л счетчиков воспроизведения 13, генератора такто ых импульсов 14„A ревер» сивных счетчиков 1 5, и наборных поЯО лей 16, )

Датчик 1 предназначен для выработки равномерно распределенных случайных чисел и соединен с входами дешифратора

2, который обес".ечивает возможность получения на его выходах сигналов с раз-, 25 личными заранее известными вероятностями. Выходы дешнфратора 2 подсоединены ко входам и блоков 3 начальных значений гараметров элементов схемы и

I. ко вход@м н блоков 4 текущих значений параметров элементов схемы, в которых набирается необходимый закон распреде ления случайной величины. Выходы каждЬго блока подключены ко входам элемента 5 ИЛИ, что позволяет вырабатызать 2 случайных последовательностей импульсов, используя при этом только один элемент обратной связи 6 (ЭОС).

ЭОС 6 предназначен для.преобразования вероятности в такое количество импульсов„ которое равно числу,.сооответствующему этой вероятности в сформированном законе распределения. Выход ЭОС 6 соединен со входами блоков 3 и 4. Генера тор импульсов 9 и выход элемента 5

ИЛИ подключены ко вхсдам элемента 10

И и обеспечивают генерирование последо-1 вательностей импульсов в реверсивные счетчики 15 и счетчики памяти li. Одновременно выход элемента 10 И подклю1 .чен ко входу ЗОС 6.

Каждый из выходов. коммутатора 7 подключен ко входам соответствующих блоков 3 и 4, ко входам соответствующих счетчиков памяти 11 и входам соответсгвующих реверсивных счетчиков

15 и совместно с блоком управления 8, Сигнальные цепи которого также подключены ко входам указанных блоков, обес-, 1. .пен вают при последовательном переклю-I Э

4 чении коммутатора 7 прохождение сигнала блоков 3 и 4 в реверсивные счетчики 15 и в счетчики памяти 11, входы которых соединены с выходами блоков 3 и 4 через элементы 5 ИЛИ и элемент 10

И. Реверсивные счетчики 15 моделируют точность и процессы износа элементов реальной исследуемой схемы, которые набраны в определенной последовательности на наборных полях 3 6 установки Выходы счетчиков памяти ll соединены со входами соответствующих блоков сравнения 12, к другим входам которых подсоединены счетчики воспроизведения 13, ко входам последних подключен генератор тактовых импульсов 14, Выходы набранных- полей соединены между собой так, что это соединение образует макет исследуемой схемы. В каждый рассматриваемый. момент времени к макету подключен только один из элементов каждого наборного поля, Работа дискретной установки заключается в следующем. Перед началом работы с блока управления 8 подается команда, приводящая все блоки в исходное состояние, Затем с блока управления 8 поступает следующая команда, по которой в датчике l формируется случайное число, а коммутатор 7 перемешается в первое, положение. Случайное многоразрядное число датчика 1 преобразуется дешифратором

2 в соответствующий случайный сигнал, который в первом положении коммутатора

7 поступает на вход только первого блока 3. С помощью коммутационного поля пришедший случайный сигнал приводится в соответствие с определенным числом, которое необходимо выработать, Для выработки этого числа случайный сигнал после блока 3 через эле.лент 5 ИЛИ поступает на один из входов элемента 10 и дает раз1 ешение на прохождение регу» лярных импульсов с генератора импульс в 9на ЭОС 6 и одновременно в рсверсив-, ный счетчик 15 (1 С1) для отработки на« ального значения 1-го элемента. Импульс сы с генератора 9 будут проходить через элемент 10 И до тех пор, пока в блоке 3 не произойдет совпадение сигналов, что приведет к снятшо разрешения на прохождение импульс в, Таким образом, за время разрешения на реверсивный счетчик РС пройдет такое число импульсов, котор е . соответствует сформированной блоком 3 вероятности. Эти импульсы, поступая на вход РС, переключат элементы первого набранного поля НП и подключат к схеме тот элемент, который соответствует опре» деленной вероятности, выработанной при анном такте моделирования точности, Даее с блока управления 8 поступит коман-5 на, по которой в датчике 1 сформируется

I новое значение случайного числа, а коммутатор 7 перейдет во второе положение.

Весь цикл работы установки повторяется, и на наборном поле НПя отрабатываются йачальнйе значения 2-го элемента схемы.

Жот процесс,.отработки будет продолжать» ся до тех пор пока не будут отработаны на1

:,чальные значения элементов на всех r. на-, борных полях, На этом заканчивается первый так моделирования точности исследуемой схемы. После этого подается напряжение на исследуемую схему, элементы которой набраны на наборных полях, и замеряется выходной параметр схемы. Проведя множество таких тактов моделирования и измерений, можно полу- чить закон распределения выходного параметра исследуемой схемы и определить различные ее точностные характеристики, В случае моделирования процесса износа комплектующих элементов работа установки будет проходить в два этапа. Во время 1-го этапа установка срабатывает один такт моделирования точности схемы, после чего начинается второй этап, состоящий из подготовительного и рабочего такта. Подготовительный такт начинает» ся с того, что блок управления снимает разрешение на прохождение сигналов на блоки 3, а также на прохождение сигналов непосредственно от элемента 5 ИЛИ и элемента 10 И в реверсивные счетчики 15. При этом подается разрешение на прохождение сигналов на блоки 4 от дешифратора 2 и на прохождение импульсов элемента 5 ИЛИ, элемента 10 И в счетчики памяти 11, После этого с бло ка управления 8 поступает следующая команда, которая формирует в датчике 1 новое случайное число и переводит коммутатор 7 в первое положение, При моделировании процессов износа случайное число датчика 1, преобразованное дешифратором 2 в лучайный сигнал, в пер»вом положении коммутатора 7 будет уже поступать на вход только первого блока

4, При этом генерирование числа импуль сов, соответствующее определенной веро ятности, сформированной в соответствии " за данным законом распределегия в блоке 4, бу дет проводиться точно таким же способом, как и генерирование импульсов при моделировании точности.— Однако при моделировании износа импульсы от генератсра 9 в первом положении коммутатора 7 поступят через элемент 10 И только в первый счетчик памяти 1 1 (СП ) .

При поступлении с блока управления 8 очередной команды коммутатор 7 перехо дит во второе положение и и >дключает

518775 блок 4 через элемент ИЛИ и элемент 10

И ко второму счетчику памяти 11 (СП ), в который также заносится число импуль,сов, соответствующее вероятности, сфорб 1мированной уже во втором. блоке 4. Та ким образом, после и переключений коммутатора 7 в счетчики памяти будут за«

,несены случайные последовательности им;пульсов, число которых будет соответствоэать определенной вероятности, выработанной в соответствующих блоках законов распределения скорости. изменения опреде;ляющих параметров, комплектующих схе» му элементов, На ьгом заканчивается под-

,г товительный такт 2-го этапа и начина

l5; ется рабочий такт, заключающийся в одновременном моделировании процесса изно» са элементов, набранных на наборных по;

;лях в соответствии с реализациями случайныхФун сций, коэффициенты которых рао пределейы по любому закону, набранному в

c, в блоках 4, Моделирование процесса износа в каждом набранном поле начинаеч ся от того элемента, который был отрабо тан на 1-ом этапе работы установки, т.е. 5 при моделировании точности, Рабочий такт моделирования процесса износа начинается с поступления коман ды от блока управления 8 на запуск, ге-

® нератора 14, который выдает импульсы фиксированной частоты на входы всех, .счетчиков воспроизведения 13. При достижении в каждом l м "четчике воспроизведения ((, = 1, 2 ....,. И ) равенства

I5 c числом, зайесенным B соответствующий счетчик памяти, с выхода t -й схемы сравнения выдается импульс на сброс счетчика воспроизведения и одновременно на вход i -го реверсивного счетчика для

46 переключения одного .элемента от того,,который был отработан при моделировании начальных значений параметров элементов схемы (1-й этап работы). После переключении одного элемента на L -м йаборном поле импульсы с генератора 14 снова поступают в i -й счетчик воспро зведения 13 () и при достижении равен тва и числа импульсов, занесенных в счечик памяти, троисходит очередной сброс lro-счетчика воспроизведения и выдача оче редного импульса в j- -й реверсивный счет чик на переключение элемента в 6-м наборном поле и так далее до какого-то фиксиро ванного момента времени t Так как в каждый счетчик памяти 11 было занесено свое случайное число, то и переключение элемен1 ! тов в каждом i -м набранном поле будет

l происходить со своей частотой, отличной от частоты переключения всех остальных ячеек, Одновременное переключение эле»

518775 ментов каждого i -го наборного поля со своей частотой до какого-то фиксированного момента.времени составляет один такт моделирования процесса износа исследуемой схемы.

При исследовании надежности схемы процесс моделирования заключается в послецоватечьном моделировании до Фj -х моментов времени (j = 1, 2 ...... К ).

При достижении каждого j -го сечения установка .останавливается,.на схему подается питание, входной сигнал, и изме. i ряется выходной параметр схемы, Последовательным измерением выходного параметра схемы в t -е моменты времени получаем, соединив точки измерения прямой линиеей, одну реализацию изменения выходного параметра схемы во времени.

После достижения t -К сечения блок

3 управления 8 осуществляет сброс всех счетчиков дискретных ячеек в начальное состояние, после чего начинается второй такт моделирования процессов износа исследуемой схемы. В результате получаем вторую реализацию изменения выходного параметра схемы во времени. При калцдм такте моделирования в (-й счетчик памяти 11 будет заноситься новое случайное число, в результате частота переключений элементов при каждом такте будет случайной и соответствовать той вероятности, которая была выработана при данном такте моделирования исходя из закона распределения, выбранного в (-м блоке 4.

После множества таких тактов пол чаем множество реализаций случайного процесса изменения выходного параметра схемы во воемени. Процесс моделировав ния изменения выходного параметра схемы можно производить или до какогото фиксированного момента времени или до момента, когда выходкой параметр схемы выйдет за пределы допуска, что соответ ствует ее отказу. Полученные данные позволяют определить различные показатели надежности исследуемой схемы, а также характеристики реализаций случайной функци i изменения выходного параметра схемы во времени.

Формула изобретения

Устройство для моделирования элек6 тронных схем, содержащее дат чк равномерно распределенных случайных чисел, дешифратор, вход которого соединен с выходом датчика равномерно распределен10 ных случайных чисел, элемент ИЛИ, элемент И, первый вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ, а второй вход. с выходом генератора импульсов, коммутатор, блок управления, первый выход ко торого подключен ко входу датчика равномерно распределенных случайных чисел, а второй выход - ко входу коммутатора, re нератор тактовых импульсов, ьход которого соединен с третьим выходом блока управ ления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности моделирования, устройство дополнительно содер жит элемент обратной свчзи, вход которого подключен к выходу элемента И, и счетчиков памяти, первые входы которых соединены с выходом коммутатора, вторые входы - с первьпч выходом блока управления, а третьи входы - с выходсм элемента И, и блоков сравнения, первые входы которых подключены к выхоцам счет чиков памяти соответственно, rt счетчиков воспроизведения, выходы которых подключены к вторым входам б™оков сравнения соответственно, а входы - к выходу генератора тактовых импульсов, и реверсиь ных счетчиков, первые входы которых соединены с выходом коммутатора,-вторые входы - с первым выходом блока упрае пения, а третьи входы - с выходом элемента И, и наборных полей, входы кото+ рых подключены к выходам реверсивных счетчиков соответственно, П блоков начальных значений параметра и и блоков текуших значений параметра, первые входы которых подключены к выходу элемен та обратной связи, вторые входы - к вы ходу коммутатора, третьи входы — к первому выход. блока управления, четвертые входы — к выходу дешифратора, а выходыко входам элемента ИЛИ, 69

518775

Составитель А. Карасов

РедактоР И. ОстРова ТехРед И Ко,, КоРРектоР; И, Гоксич

Заказ 1787/259 Тираж 864 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета Совета Министров .СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент,: . Ужгород, ул. Проектная. 4