Генератор случайного сигнала

Генератор случайного сигнала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЯТИЛЬСТеоУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву(22) Заявлено 18.03.7 5 (21) 2114486/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет(43) Опубликовано 25.11.78Бюллетень №43 (45) Дата опубликовании описания 26.13.78.

<»i634327

Союз Советских

Социо алмстмческнх

Ресаубпик

2 (51) М. Кл, 6 07 С 15/00

Q 06 Р 1/02

Гооудврствениый комитет

6оветв Миииотроа СССР по делам изеоретеиий и открытий (53) УДК 681,325 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Ф. Баумгарт, Я. Я. Берзиньш и А. Ж. Виксна

Институт электроники и вычислительной техники

Академии наук Латвийской CCP (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО СИГНАЛА

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для моделирования случайных процесcos.

Известен генератор случайных сигналов, содержащий источник шума, элементы И, блок управления и сумматор. В этом генераторе закон распределения уровней выходного напряжения является дискретным, поэтому точность моделирования равномерного распределения ограничена и ее повышение связано с большими аппаратурными затра-N тами )1).

Другой известный генератор случайного сигнала содержит входной блок, датчикслучайных чисел, генератор тактовых импульсов, регистр промежуточной памяти и пре-, образователь <код-напряжение». Закон распределения выходных случайных уровней напряжения для данного генератора также является дискретным и, следовательно, он обладает теми же недостатками, что и рассмотренный выше (2). гв

Наиболее близким по техническому решению к данному изобретению является генератор случайного сигнала, содержащий источник шума, выход которого подключен

2 к первому входу первого одновибратора, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и к первому входу дискриминатора уровней )3).

Недостатком такого генератора является невысокая точность приближения к равномерному распределению.

Целью изобретения является повышение точности генератора.

Для достижения поставленной цели генератор содержит сумматор и второй одновибратор, вход которого соединен с выходом дискриминатора уровней, а выход — — с вычитающим входом сумматора, суммирующий вход которого соединен с выходом первого одновибратора, а выход является выходом генератора и подключен ко второму входу дискриминатора уровней.

Генератор случайного сигнала (фиг. 1) содержит источник шума l, выход которого подключен к входу одновибратора 2. Второй вход одновибратора 2 подключен к выходу генератора тактовых импульсов 3. Суммирующий и вычитающий входы сумматор» 4 подключены соответственно к выходам одновибраторов 2 и 5. Выход сумматора 4, являющийся также выходом генера634327

15

55 тора случайных сигналов. соединен со входом дискриминатора уровней 6, выход которого подключен к вхходу одновибратора 5, а управляющий вход соединен с выходом генератора тактовых импульсов 3.

На фиг. 2 приведены временные диаграммы работы генератора, показывающие: а — импульсы напряжения на выходе генератора тактовых импульсов 3; б — импульсный поток на выходе одновибратора 2; в — импульсы напряжения на выходе одновибратора 5; г — — напряжение на выходе генератора случайного сигнала.

Генератор работает следующим образом. Генератор тактовых импульсов 3 генерирует импульсы напряжения с постоянной длительностью и с детерминированным, заранес установленным периодом следования (фиг. 2, а). Эти импульсы поступают на управляющие входы одновибратора 2 и стробируемого дискрими:1атора уровней 6. Передпий фронт этих импульсов запускает одновибратор 2, а задний фронт является строб-сигналом опроса стробируемого дискриминатора уровней 6. После каждого запуска однонибратор 2 генерирует импульс случайной длительности (фиг. 2, б). Длительность импульса одновибратора 2 определяется случайным моментом его обратного срабатывания, T. с. моментом достижения суммарного напряжения 11 = U(t) +11„, уровня обратного срабатывания, где U(t) — напря>кение па времязадающем элементе одновибратора 2, Ц „- — напряжение на выходе источника ш) ма 1, поступающее на одновибратор 2.

Импульсы случайной длительности с выхода одновибратора 2 поступают на суммирующий вход сумматора 4, который осу;цсствляет линейное преобразование длительное)и è этих импульсов в напряжение с I>Oc,zeлук>щим запоминанием напряжения на накапливающем элементе. Следовательно, напряжение на выходе сумматора 4 является ступснчато нарастающей функцией времени, а приращения напряжения между уровнями являются случайными величинами, подчиняк>щимися тому же закону распределения, что и длительность импульсов одновибра тора 2. 11ри превышении выходным напряжение>4 сумматора 4 заранее заданного уровня F осле поступления очередного стробсигнала от генератора тактовых импульсов срабатывает стробируемый дискриминатор 6 и выдает сигнал запуска, поступающий на вход одновибратора 5. Последний генерирует импульс (фиг. 2, в), который поступает на вычитающий вход сумматора 4. После появления импульса от одновибратора 5 в сумматоре 4 осуществляется вычитание из накопленн<п о случайного напряжения заранес заданного напряжения с постоянной вг -,; пой F (фиг. 2, r), после чего цикл накопления напряжения на сумматоре 4 продолжается по аналогии с вышеописанным.

Режим работы генер;тора случайного сигнала обеспечивает условия, при которых временные интервалы на выходе одновибратора 2 и, следовательно, приращения выходного напряжения сумматора 4 являются независимыми, одинаково распределенными, случайными величинами. При этих условиях функционирование предлагаемого генератора в целом происходит согласно известным моделям теории восстановления. Действительно, уровни выходного напряжения генератора (фиг. 2, г) на оси напряжения образуют случайный поток с ограниченным последействием и с накопителем дисперсии ординаты появления случайного уровня напряжения. Причем, эти уровни по оси напряжения разнесены на случайные. интервалы напряжения, все, кроме первого, имеющие одинаковое распределение. Как следует из режима работы генератора, описанного выше, а также из эпюры выходного напряжения (фиг. 2, г) плотность распределения первого случайного интервала напряжениямиUi равна вЂ,, где F(x) — функция распреде1-P xi ления случайных интервалов Л U, Л U >,..., а

@= M(N5u) .

Следовательно, алгоритмы функционирования предлагаемого генератора соответствуют известной модели стационарного процесса восстановления, рассмотренной на оси напряжения. В установившемся режиме работы для такой модели математическое ожидание М (N6 ) числа уровней напряжения, укладывающихся в интервале напряжения шириной би, не зависит от места расположения этого интервала на оси напряжения, а величина М (Х0ц ) является линейной функцией ширины интервала бц .

Таким образом, для предлагаемого генератора вероятность появления случайного уровня его выходного напряжения в элементарном интервале напряжения би. постоянна во всем диапазоне генерируемых уровней E. Следовательно, случайные уровни выходного напряжения предлагаемого генератора подчиняются закону равномерной плотности, а их распределение непрерывно в заданном интервале Е, так как случайные интервалы времени, генерируемые одновибратором 2, также имеют непрерывный закон распределения.

Ввиду непрерывности закона распределения случайных уровней выходного напряжения точность, приближения к равномерному закону распределения случайных уровней в предлагаемом генераторе зависит лишь от количества циклов работы генератора, т. е уровни выходного напряжения генератора подчиняются закону распределения неограпичcíío приближающемуся к равномерному.

Генератор случайного сигнала может быть использован в качестве генератора вспомогательного сигнала в устройствах, раб34327

Формула изобретения

Фиг.!

Фиг. г

Составитель А. Карасов

Рс..актор Н. Веселкина Текред О. Луговая Корректор Н. Тг инин

Заказ 6766, 49 Тираж 688 Подписное!!НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и откр гят и й

I I 3035, Москва, Ж-35, Раушгкая наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ботающих по принципу стохастического квантования. При этом непрерывный характер закона распределения выходного случайного напряжения генератора позволяет значительно повысить точность стохастическо- 5 го преобразования.

Генератор случайного сигнала, содержа1О щий источник шума, выход которого подключен к первому входу первого одновибратора, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и к первому входу дискриминатора уровней, отличающийся тем, что, с целью повышения точности генератора, он содержит сумматор и второй одновибратор, вход которого соединен с выходом дискриминатора уровней, а выход — с вычитающим входом сумматора. суммирующий вход которого соединен с выходом первого одновибратора, а выход является выходом генератора и подключен ко второму входу дискриминатора уровней.

Источники инфс рмации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Бобнев М. П., Генерирование случаиных сигналов, Ч,,«Энергия», 1971, с. 75 — 80.

2. Авторское свидетельство СССР

Л 227402, кл. Сг 06 F 1/02, !967.

3. Бобнев М. П., Генерирование случайных сигналов. М., «Энергия». 1971, с. 147.