Генератор случайных сигналов Советский патент 1984 года по МПК H03B29/00 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах статистического моделирования.

Известен генератор случайных сигналов, содержащий генератор тактовых импульсов, дешифратор, фазовращатель два датчика псевдослучайных сигналов блок сравнения и блок вычисления разности ij,

Недостаток данного генератора спу чайных сигналов - отсутствие перестройки закона распределения мгновенных значений амплитуд формируемых случайных сигналов.

Наиболее близким к предлагаемому является генератор случайных сигналов, содержащий, последовательно соединенные датчик равномерно распределенных случайных чисел, дешифратор, блок элементов И, блок элементов ИЛИ и блок формирователей импульсов, атакже выходной сумматор 23,

К недостаткам известного генератора случайных сигналов относится трудность переналадки на ген.ерирование сигналов, имеющих другие законы распределения мгновенных значений амплитуд, так как она требует замены .или ручной перестройки формирователей импульсов, что обусловливает низкую скорость смены закона распределения мгновенных значений амплитуд формируемых случайных сигналов. Кроме того, число генерируемых случайных сигналов определяется количеством формирователей импульсов, равньм удвоенному числу интервалов разбиения функции, обратной функции распределения, что требует больших затрат оборудования., .

Цель изобретения - упрощение и ускорение перестройки закона распределения мгновенных -значений амплитуд формируемых случайных сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в генератор случайных сигна лов, содержащий последовательно соединенные датчик рав.н.омерно распределенных случайных чисел, дешифратор, блок элементов И, блок элементов ИЛИ и блок формирователей импульсов, а также выходной сумматор, введены блок управления, последовательно соединенные генёратОр тактовых импульсов и регистр сйвига, последовательно соединенные источник опорных напряжений, первый переключатель и преобразователь кода в напряжение,, а также первый и втсзрой интеграторы, второй, третий и четвертый переключатели, причем дошэйнйтёльные выходы блока -элементов ШШ подключены к управляющим входам преобразователя кода в напряжение а первого переключателя и через второй переключатель к управляющим входам первого и второ. го интеграторов, выходы которых через третий переключатель подключены к первому входу выходного сумматора, второй вход Которого подключен к выходу преобразователя кода в напряжение, разрядные входы регистра сдвига подключены к выходам блока формирователей импульсов, а выход регистра сдвига подключен к тактовому входу датчика равномерно распределенных случайных чисел, к управляю1аим входам второго и третьего переключателей и через четвертый переключатель к входам, сброса первого и второго интеграторов, сигнальные входы которых подключены к другок5у выходу источника опорных-напряжений, а выходы блока управления подключены к управляющим входам блока элементов Инк установочным входам регист14а сдвига, второго, третьего и четвертого переключателей .

Блок элементов И содержит управляющие ячейки, каждая из которых состоит из параллельно включенных двухвходовых логических элементов И, первые входи которых являются сигнальными входами блока элементов И а вторые входы объединены и являются управляющими входами блока элементов И.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема предлагаемого генератора случайных сигналов; на фиг.2 -диаграммы, поясняющие его работу. , .

Генератор случайных сигналов содержит дешифратор 1, датчик 2 равномерно распределенных случайных чисел, блок 3 элементов И, блок 4 злементов ИЛИ, преобразователь 5 кода в напряжение (ПКН), первый и второй переключатели б и 7, первый и второй интеграторы 8 и 9, блок 10 формирователей импульсов, регистр 11 сдвига, генератор 12 тактовых импульсов, третий и четвертый переключатели- 13 и 14, источник 15 опорных напряжеНИИ/ выходной сумма тор 16 и блок -17 управления. Блок 3 элементов И состоит из управляющих ячеек 18.

Генератор случайных сигналов работает следующим образом.

В исходном состоянии управлякадие ячейки 18 выключены, по сигналу Сброс с блока 17 управления регистр 11 сдвига устанавливается в нулевое состояние, четвертый переключатель 14 соединяет выход регистра 11 сдвига с входом сброса второго интегратора 9, третий переключатель 13 - вход выходного сумматора 16 с выходом второго интегратора 9, а второй переключатель 7 - выходы блока 4 элементов ИЛИ, подключенные к нему, с управляквдими входами второго интегратора 9; на выходе полного дешифратора 1 возбуждена шина. соответствующая числу на выходах датчика 2 равномерно распределенных случайных чисел. При подаче команды с блока 17 управления на включение соответствующей управляющей ячейки 18 происходит настройка генератора случайных сигналов на формирование случайного сигнала с требуемым законом распределения и одновременный пуск erpv С блока 4 элементов ИЛИ, входы подклюнены к возбужденной выходной шине дешифратора 1, поступают команда на Г1КН 5, через второй переключатель 7 на второй интегратор 9 и через блок 10 формирователей импульсов. на регистр 11 сдвига. На ПКН 5 подается код, задающий значение напряжения в начальном узле интервала аппроксимации функции, соответствующего возбужденной выходной шине де. шифратора 1. Код, поступаквдий на управляющие входы второго интегратора 9, задает постоянную времени, соответствующую крутизне функции-на эфом участке аппроксимации. Напряжения с выходов ПКН 5 (фиг,2$) и второго й1Йтегратора 9 (фиг. 2г). складываются выходным сумматором 16 (фиг, 25), Ло гическая единица, записанная в соответствующий разряд регистра 11 сдвига импульсом, выделенным одним из . формирователей блока 10 формирователей импульсов, начинает продвигаться на выход регистра 11 сдвига по тактовым импульсам генератора 12 тактовых импульсов, Через промежуток врё , равный длительности инте рвала аппроксимации, импульс с выхода регистра 11 сдвига поступает на датчик 2 равномерно распределенных случайных чисел, на управляющие входы второго и третьего переключателей 7 и ;13 и через четвертый переключатель 14 на вход сброса второго интегра- , тора 9. Импульсом, поступившим на второй интегратор 9, производится его обнуление, а четвертый переключатель 14 устанавливается в положет ние, когда выход регистра 11 сдвига соединен с входом сброса первого интегратора 8. По команде с регистра 11 сдвига третий переключатель 13 отключает вход выходного сумматора 16 от выхода второго интегратора 9 и подключает его к выходу первого интегратора 8 (фиг. 2), а второй переключатель 7 переключает выходя блока 4 элементов ИЛИ, -подключенные к нему, с управляющих входов. Второго интегратора 9 на управляющие входы первого интегратора 8. В датчике 2 равномерно распределенных, случайных чисел импульс производит смену выходного случайного числа. Новому состоянию выходов датчика 2 ставится в соответствие новое состояние выхрг дов дешифратора 1. По командам с блока 4 элементов ИЛИ, подключенных к возбуявденнрй выходной шине дешифратора 1,производится перестройка ПКН 5, первого интегратора 8 и регистра 11 сдвига и начин.ается формирование следукш его участка аппроксимации обратной функции. Изменение полярности опорного напряжения, подаваемого на вход ПКН 5, производится подачей команды на первый переключатель 6 с дешифратора 1 через ojiKB из элементов блока 4 элементов ИЛИ. Перестройка генератора на Формирование случайного процесса с иным законом распределения мгновенных . значений амплитуд осуществляется сменой команды с блока-17 управления на включение другой управляющей ячейки 18. Лакуол образом, формирование случайных сигнёлов с псмсицью предлагаемого генератора основано на методе нелинейного преобразования, обратного згщанной функции распределения. Требуемая функция распределения обеспечивается параметрами импульсов, которые определяются в результате кусочно-линейной аппроксимации и дискретизации во времени функции, обратной к заданной функции распределения, построенной в координатах время - напряжение (фиг.200. Эффективность изобретения заключается в упрсяцении и ускорении перестройки закона распределения мгновенных значений амплитуд формируемых случайных сигналов, что приводит к увеличению числа генерируемых случайных . сигналов в 2., 5 раза при использовании меньшего объема оборудования. Годовой экономический эффект от использования 10 разработанных генераторов случайных сигналов составят 3150 руб.

/

Ut.l

1. ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ, содержащий последовательно соединенные датчик равномерно распределенных случайных чисел,дешифратор, блок элементов И, блок элементов ИЛИ и блок формирователей импульсов, а также выходной сумматор, о т л и ч а ю щ и и. с я тем, что, с целью упрочения и ускорения перестройки закона распределения мгновенных значений амплитуд формируемых случайных сигналов, в него-введенй блок управления,последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и регистр сдвига, последовательно соединенные источник опорных напряжений, первый переключатель и преобразователь кода в напряжение, а также первый и второй { нтеграторы, второй, третий и четвертый переклю- ; |чатели, причем дополнительные выходы блока элементов ИЛИ подключены к управляющим входам преобразователя кода в напряжение и первого переключателя и через второй переключатель к управлякяцим входам первого и второго интеграторов, выходы ко торых через третий переключатель подключены к первому входу выходного сумматора, второй вход которого подключен к выходу прео бразователя кода в напряжение, разрядные входы регистра сдвига подключены.к выходам блока формирователей импульсов, а выход . регистра сдвига подключен к тактовому входу датчика равномерно распределенных случайных чисел, к управлякяцим входам второго и третьего (Л переключателей и через четвертый переключатель к входам сброса первого и второго интеграторов, сигналь- j ные входы которых подключены к дру-г I г ему выходу источника опорных напря.жёний, а выходы блока управления подключены к управляющим вхрдам блока элементов И и к установочным входам регистра сдвига, второго,третьего и четвертого переключателей. 2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что блок Элементов И содержит управляющие ячейки, каждая из которых состоит из па|раллельно включенных двухвходовых логических элементов И, первые входы которых являются сигнальными входами блока элементов И, а вторые вхрды объединены и являются управляющими входами блока элементов И.