Многоканальный генератор случайных чисел

Патент 534775

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

OllHCAHHK

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социалистических

Республик (11) 534775 1

" : Г. »

1 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 31.07.75 (21) 2160507/24 с присоединением заявки № (51) М. Кл. и 07 С 15/00

;G 06 F 1/02

Государственный нонитет

Совета Министров СССР по делан изооретений и открытий (23) Приоритет(43) Опубликовано05.11.76,Бюллетень № 41 (46) Дата опубликования описания20.01.77 (53) УДК 681.3 (088.8) (72) Авторы изобретения

3. Л. Шапиро и В. Н. Гаврилов

-. (71) Заявитель (54) МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР

СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может ,быть использовано при исследовании устройств и систем автоматического управле ния на физических моделях и аналоговых 5 вычислительных машинах с учетом случай- ных возмущений.,»

Известны многоканальные генераторы случайных чисел, использующие временный метод формирования некоррелированных сигналов.

Один из известных многоканальных генеI раторов случайных чисел (11 содержит ис- точник шума, квантователь, генератор тактовых импульсов и коммутатор, 15

Основным недостатком этого генератора является то, что, он не может полностью устранить корреляшпо сигналов в каналах, а также то, что выходные сигналы имаот тот же„что и исходный сигнал, закон рас- 20 пределения, Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является генератор

1 случайных чисел 21, содержащий последо . вательно соединенные первичный источник 2б случайных импульсов, блок формирования ,импульсов, фильтр низких частот, ключ, ам-!

I ! плитудный селектор, а также блоки памяти,,выходы которых присоединены ко входам матричного переключателя, многофазный ждуший мультивибратор, блок управления, выход которого соединен со входом многофазного ждущего мультивибратора, первый и второй выходы которого соединены соответ I ственно с другими входами ключа и ампли-т тудного селектора.

Основным недостатком существующего ,,устройства является зависимость между последовательностями случайных чисел, выяадающими в разных каналах генератора. Эга объясняется тем, что случайные числа в ! каждом последующем канале образуются пу.тем сдвига во времени на один такт случайного, числа,,выпавшего в предыдущем кана-! ле, Таким образом, во всех каналах со сдьи гом во времени на один такт работы гене-, ратора повторяется одна и та же последовательность случайных чисел, поэтому генератор не может быть использован в слу534775

4 чаях, когда моделируемые возмущения незаР ная последовательность случайных чисел висимы. (импульсов со случайными дискретными I

Целью изобретения является получение значениями амплитуды) на выходе амплитудво всех каналах независимых одно от друг го:ного селектора 5; Li>-.. лоследовательнос последовательностей случайных чисел с лю ти импульсов на выходе делителя частоты быми наперед заданными законами распре- 10; У .- последовательность импульсов на деления, т. е. расширение функииональных первом выходе регистра сдвига импульсов возможностей, генератора, 9, Ц- последовательйость импульсов на втором выходе регистра сдвига импульсов

Это достиг ется тем, что предложен- 9 .. п

)ный генератор введены регистры сдвига сел на выходе блока. памяти 6 первого каяа импульсов и делитель частоты, выход ко-! р ла,0 - последовательность случайных чисел торого соединен с первым входом Регистра, I на выходе блока .памяти 6 второго канала

,сдвига импульсов, второй вход которого, "С вЂ” период импульсов блока управления и вход делителя частоты подключены к аь l5 11, т,е. период взятия проб амплитуд ходу блока управления, а выходы амплитудным селектором 5, Т - период тактовых ного селектора соединены со считывающиМи ! импульсов делителя частоты (для примера ,входами блоков памяти всех каналов. Вхо- (Т принят равным З, Ь общем случае Т = ды сброса блоков памяти присоединены к

=n С, где .и = 1,2,3,..., К-1, К, где КвЂ” соответствующим одноименным выходам ре.число каналов генератора). гистра сдвига импульсов. 1

Для упрощения на диаграмме (фиг. 2)

На фиг. 1 изображена структурная схе изображены выходные сигналы блоков памяма многоканального генератора случайных

;ти лишь первого и второго каналов генераф чисел; на фиг. 2; временная диаграмма. тора. Аналогично можно изобразить после»

Генератор включает в себя последова2Ь довательность случайных чисел на выходе тельно соединенные первичный источник

Генератор работает следующим образом импульсов 2, фильтр низких частот 3, ключ

4, амплитУдный селектоР 5, выходы кото- Блок управления 11 вырабатывает имРого соединены со считывающими входами ЗО пульсы О запускающие мультивибратор

1 блоков памяти бф выходы которых подклю 8 с первого выхода которого периодиче

Э чены ко входам матРичного переключателЯ. ки (с периодом г ) подаются управляющие

7, Вторые входы ключа 4 и амплитудного импульсы на второй вход ключа 4. В момент селектора 5 соединены соответственно с прихода этого импульса ключ 4 открывае»; первым и втор™ Ходом многофазного З ся, и на первый вход амплитудного селек-, ждущего мультивибратора 8, вход котоРогб то а 5 поступа импуль случай ой амплй-. а также втоРой вход РегистРа сдвига им- туды, равной напряжению на выходе фи тпульсов 9 и вход делителя частоты 10 при- ра узких,частот ч в момент "взятия про. соединены к выходу блока УпРавления 11., бы! В зависимости от амплитуды этого

Выход делителя частоты 10 соединен перйь м1О импульса на одном из входов амплитудно-: входом регистра сдвига импульсов 9, пер- го селектора 5 появляется сигнал, что эк-1 вый, второй и последующие выходы котовивалентно выпаданию того или иного числа. рого подключены к шинам сброса блоков Обнуление амплитудного селектора 5 ( памяти 6 одноименных каналов, (т. е, пер ; осуществляется импульсом, поступающим вого, второго и последующих). периодически со второго выхода мультивиб, ПРиниип действиЯ пРедлагаемого много",, :ратора 8. Гаким образом, на выходе амканального генератора случайных чисел ос» плитудного селектора 5 имеет место регу- нован на получении на выходе амплитудно лярная (с периодом l ) последовательность го селектора случайных чисел с нормирован- случайных чисел (импульсов 0 случайной

2 ,ными вероятностями появления и дальней- @ величины) с нормированными вероятностяшего периодического считывания и заломи- ми появления. нания случайных чисел блоками памяти 6, При этом каждый блок памяти 6 образует Управляющие импульсы Ц, с выхода блЬсвой канал. Считывание по каналам произ- ка управления 1-1 поступают также на вто водится со сдвигом во времени, равным длиЬ5 рой вход регистра сдвига импульсов 9 и . тельности такта блока управления 11. на вход делителя частоты 10. На выходе

Работа генератора поясняется на времен- делителя частоты образуется регулярная ной диаграмме (см, фиг. 2), где обозначе+ (с периодом Т, в tl раз большим, чем пе

I ны:Ll вЂ” последовательность импульсов на риод Г управляющих импульсов блока уп выходе блока управления 11; Ll - регуляр- 60 )равленпя 1 1) последовательность импувьсо

5347 б, посттпыоиая иа первый вход регист а сдвйга импульсов 9. Импульс 0> обнуляет регистр сдвига импульсов 9, и при приходе на его второй вход управляюшего импул са 0 образуется импульс Oq на первом вы 1 ходе регистра сдвига импульсов 9. При

I приходе последуюшего импульса LI< выходной импульс сдвигается с первого выхода на второй и т, д. Выходные импульсы 0, Ц и т. д. регистр сдвига импульсов 9

10 поступают на шины сброса соответствую- ших блоков памяти 6. При этом блокипамй.ти 6 сбрасывают записанное ранее случайно число и записывают новое (0 > 07-i и т. д.), соответствуюшее числу, выпавше му на выходе амплитудного селектора 5

l в момент поступления импульсов Ug . > Ug ит. д. Многоканальный генератор случайных чисел, содержаший последовательно соединен ные первичный источник случайных импульс сов, блок формирования импульсов, фильтр изких частот, ключ, амплитудный селекто, а. также блоки памяти, выходы которых рисоединены ковходам матричного перек чателя многофазный ждуший мультивибраа ор, блок управления, выход которого соеинен со входoм многофазного ждушего

I мультивибратора, первый и второй выходы оторого соединены соответственно с друими входами ключа и амплитудного селек-:, ора, о т л и ч а ю ш и и с н,тем, что, целью расширения функциональных возможюстей генератора, в него введены регистр двига. импульсов и делитель частоты, выод которого соединен с первым "входом реистра сдвига импульсов, второй вход кото- рого и вход делителя частоты подключены к выходу блока управления, а выходы амплитудного селектора соединены со читываюшими входами блоков памяти всех ка-, ! налов; входы сброса блоков BBMBTB канало присоединены к соответствующим одноиме> ным выходам регистра сдвига импульсов-, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Бобнев М, П., Генерирование случайных сигналов, Знергия, 1971, стр. 84,;

2, Авторское свидетельство СССР

¹ 466500, кл., G 06 Г 1/02, от 1973;r.

При поступлении следуюшего импульса, 3)

0 с делителя частоты 10 на первый

Ъ вход регистра сдвига импульсов 9 послед ний обнуляется и при поступлении сигнала, ф

° 0 на его второй вход вновь появляется импульс на его первом выходе, С этого И момента начинается следуюший такт рабо-, ты первого канала.

Таким образом, во всех каналах генератора реализуются абсолютно независимые ,последовательности импульсов со случай-, ЗО ной амплитудой (чисел) и с нормированньМ ми (известными) вероятностями появления

Эти последовательности импульсов поступают на вход матричного переключателя 7 где набираются любые (в общем случае д Ж

1 всех каналов разные) законы распределе-, ния.

Степень корреляции случайных чисел одного канала регулируется длительностью

40 периода Т. Если Т больше времени корреляции g инфранизкочастотного случайного к

75 напряжения на выходе фильтра низких часФ тот 3 то случайные числа некоррелпрован ны. Если 1 меньше Т, то следует счи- к тать некоррелированными и последователь ности случайных чисел в разных каналах генератора.

Формула изобретения

Фиг. 1

Фиг. 2

Составитель А. Карасов

Редактор Л. Утехина Техреду. Ликевич Корректор Б. IOr ac

Заказ 5551/243 Тираж 723 Подлисн ое

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

11ЗОЗ5, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4