Датчик случайных равновероятных временных интервалов Советский патент 1983 года по МПК G06F7/58 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь зовано для построения стохастических спецвычислителей и моделирующих устройств. Известен генератор случайных импульсов, содержащий последователь но соединенные источник шума, видео усилитель и спусковое устройствоf а также генератор тактовых импульСов, и ключ, входом соединенный с выходом генератора тактовых импульсов, а выходом - с одним из входов спускового устройства, другой вход которого соединен с шиной питания Cl Однако это устройство не позволяет Получать импульсы со случайной равновероятной длительностью. Известен также генератор случайных сигналов, содержащий последовательно соединенные генератор шума, суммирующий усилитель,- пороговое устройство и одновибратор, выходом соединенный с первым входом триггеfc a и через инвертор - с первым входом элемента И, выходом соединен ного с вторым входом триггера, Ьторой вход элемента И соединен с одним из входов суммирующего уси лителя и входом генератора тактових импульсов 2. Основным недостатком данного устройства является то, что получат с его помощью импульсы со случайной равновероятной длительностью возможно только со значительной методической .погрешностью. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик случайных равновероятных вре менных интервалов, содержащий два генератора тактовых импульсов, гене ратор пуассоновского потока импульса, два триггера, два элемента И, элемент ИЛИ и блок синхронизации, один вход которого соединен с выходом элемента И, а второй - с йыходом генератора пуассоновского потока импульсов, причем выход блока синхроаизации соединен со входом первого генератора тактовых импульсов, выход которого соединен со Вторым входом элемента ИЛИ, другой вход элемента ИЛИ соединен с выходо второго элемента И а выход этого элемента ИЛИ соединен с первыми входами первого элемента И и первог триггера, второй вход которого соединён с входом всего устройства, второй вход первого элемента И соединён с выходом первого триггера, выход генератора пуассоновского потока импульсов соединен с входом второго генератора тактовых импульсов и первым входом второго триггер второйвход которого соединен с вхо дом всего устройства. Выход второго генератора тактовых импульсов соеди нен с вторыми входами второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом второго триггера 3. Недостаток известного устройства - наличие существенной методической ошибки воспроизведения равномерного закона распределения длительности генерируемых импульсов. Эта етаибка возникает из-за того, что стацтс опный генератор запускается не только тогда, когда в интервал между импульсами опроса попадает один импульс пуассоновского потока, но и тогда, когда их попадает больше одного. Синхронизированный же генератор перезапускается даже каждым, пуассоновским импульсом, поэтому результирующее распределение на выходе устройства будет представлять смесь равномерного и усеченного экспоненциального распределений. Цель изобретения - повышение точности воспроизведения равномерного закона распределения случайшлх длительностей выходных импульсов. Поставленная цель достигается тем, что в датчик случайных равновероятных времэнных интервалов, содержащий генератор пуассоновского потока иитульсов, первый триггер, два генератора импульсов, выходы которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго элементов И, выходы последних соединены соответственно с первым и вторым входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с единичным вхо- . дом второго триггера, нулевой вход которого является входом датчика, а нулевой выход второго триггера яв.ляется выходом датчика, введены третий, четвертый, пятый и шестой элементы И, два счетчика и элемент задержки, выход которого соединен с установочными входами первого и второго счетчиков, счетные входы которых объединены соответственно с входами первого и второго генераторов импульсов и подклю(чены соответственно к выходам третьего и четвертого элементов И, первые входы которых объединены между собой и подключены к выходу генератора пуассоновского потока импульсов, вход датчика подключен к входу элемента задержки и к первым входам пятого и шестого элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к прямым выходам первых разрядов первого и второго счетчиков, инверсные выходы вторых разрядов которых соединены соответственно с вторь 1И входами третьего и четвертого элементов И, третьи входы которых подключены соответственно к нулевому и единичному выходам первого триггера, нулевой и единич ный входы последней подключены соответственно к выходам пятого и шестого элементов И, единичный и нулевой выходы первого триггера подключены соотбетствённо к вторым входам первого и второго элементов И.

На чертеже приведена функциональная схема датчика.

Датчик содержит элементы И 1 и 2 элемент 3 зашержки, триггер 4, генератор 5 Пуассоновского потока импульсов, элементы И б и 7,. счетчик 8, генераторы 9 и 10 импульсов, счечик 11, элементы И 12 и 13, элемент ИЛИ 14, триггер 15.

Датчик работает следующим образом.

После подачи питания запускаются Генераторы 5,9 и 10, счетчики 8 и 11, триггеры 4 и 15 устанавливаются в произвольное состояние. Предположим, что на нулевом выходе тригIrepa 4 единичный потенциал, а на нулевом выходе триггера .15 нулевой потенциал, счетчики 8 и 11 установились в такое положение, что с нулевых выходов из вторых разрядов на элементы И 6 и 7 с единичных выходов первых разрядов на элементы И 1 и 2 будут поступать единичные потенциалы (наилучший случай. Тогда первый импульс опроса установит на нулевсад выходе триггера 15 единичный потенциал, т.е. формирует {передний фронт выходного импульса 11, пройдя через элемент задержки 3, установит в исходное состояние (нулевое ) счетчики 8 и 11. Поскольк элементы И 1 и 2 закрыты, то импульс опроса не подействует на триггер 4 и он останется в прежнем состоянии . Поэтому единичный потенциал с его нулевого выхода будет поступать на входы элементов П б и 13 При этом элемент И 13 будет открыт для прохождения тактовых импульсов с генератора 10, а элемент И б будет открыт для пуассоновских импульсов генератора 5, так как с нулевого выхода второго разряда счетчика S на третий вход элемента И б после яоступления опросного импульса такж будет подаваться единичный потенциал .

Тактовый импульс генератора 10, смещенный относительно опросного на равновероятный интервал, пройдя через открытый элемент И 13 и эле««ент ИЛИ 14, переводит триггер 15 9 противоположное состояние и тем самым сформирует задний фронт вы1СОДНОГО импульса случайной равновероятной длительности.

Так как элемент И б открыт, то д поступления очередного опросного нмпульса, на генератор 9 могут поступать пуассоновские импульсы. Причем, если на него не лоступит ни Лдного импульса или поступит больше

одного импульса, то после прихода очередного опросного импульса, который сформирует передний фронт очередного выходного импульса случайной длительности, в формировании заднего фронта будет по-прежнему участвовать генератор 10. Действительно, если, например, за время между двумя опросными импульсами через элемент И б не пройдет ни один пуассоновский импульс, то счетчик 8 останется в исходном состоянии и с его единичного выхода первого разряда на элемент И 2 в момент прихода очередного опросного импульса не будет поступать единичный потенциал. Поэтому триггер очередным опросным импульсом не перебросится, и единичный потенциал по-прежнему будет подаваться с его нулевого выхода на элемент И 13.

Если же на время между двумя опросньвли импульсами на выходе генератора 5 появится больше одного пуассоновского импульса, то только первый и второй из них пройдут на перезапуск генератора 9. А все последующие им1ульсы, если они появятся на выходе генератора 5, уже проходить не будут, так как второй импульс установит на нулевом выходе второго разряда счетчика 8 нулевой потенциал, которьм закроется элемент И 6. Крюме того, поскольку на перезапуск генератора 9 поступило больше одного пуассоновского импульса, то этот генератор нельзя использовать в последующем такте для формирования заднего фронта выходного импульса. Поэтому с единичного выхода первого разряда счетчика 8 на элемент И 2 будет поступать нулевой потенциал, в результате чего очередной опросный импульс не пройдет через элемент И 2 и не перебросит триггер 4. Т.е. по-прежнему к единичному входу триггера 15 через открытый элемент И 13 и элемент ИЛИ 14 будет подключен генератор 10, как И в случае непоступления ни одного пуассоновского импульса. Причем генератор 10 будет подключен к единичному входу триггера 15 до тех пор, пока между предыдущим и последующим опросными импульсами .через элемент И 6 не пройдет только один пуассоновский импульс. Тогда в момент прихода последующего опросного импульса элемент И 2 будет открыт и триггер 4 перебросится, В результате этого откроется элемент И 12, и к единичному входу триггера 15 подключится генератор 9, который теперь будет участвовать в формировании заднего фронта выходного импульса до тех пор, пока в промежутке времени мезкду двумя опросными импульсами через элемент И 7 на

ДАТЧИК СЛУЧАЙНЫХ РАВНОВЕРОЯТНЫХ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ, содержащий генератор пуассоновского потока импульсов, первый триггер,, два генератора-импульсов, выхода которых соединены с первыми входами соответственно первого и второго элемен- тов И, выходил последних соединены соответственно с первьм ,и вторым ехода:ми элемента ИЛИ, выход которого соединен с единичным входом второго триггера, нулевой вход которого является входом датчика, а нулевой выход в торого триггераявляется выходом датчика, отличающий с я тем, что, с целью повым ения его точности, введены третий. четвертый, пятый к шестой элементы И, два счетчика и элемент задержки, выход которого соединен с установочными входами первого и второго счетчиков, счетные входы которых объединены соответственно с входами первого и второго генераторов импульсов и подключены соответственно к выходам третьего и четвертого элементов И, первые входы которых объединены между собой и подключены к выходу генератора пуассоновского потока импульсов, вход датчика подключен к входу элемента задержки и к первым входам пятого и шестого элементов И, вторые входы которых подключены соответственно к прякг м выходам первых разрядов первого и (Л второго счетчиков, инверсные выходы вторых разрядов которых соединены соответственно с вторыми входами третьего и четвертого элементов И, третьи входы которых подключены соответственно к нулевому и единичному выходам перво1 о триггера, нулевой и единичный входы последнего подключены соответственно к выходам :о о :о пятого и шестого элементов И, единичный и нулевой выходы первого триггера подключены соответственно к BTojMJM входам первого и второго элементов И. 4