Генератор импульсов со случайной длительностью Советский патент 1984 года по МПК G06F7/58 

Изобретение относится к области вычислительной и импульсной техники, в частности к устройствам формирования импульсов, значения длительности которых случайны и распределены по показательному закону.

Известен генератор импульсов со случайной длительностью, содержащий низкочастотный и высокочастотный генераторы, элемент ИЛИ, счетчик импульсов , в который за интервал времени, определяемый периодом следования запускающих сигналов, поступает серия импульсов с высокочастотного генератора. Случайное значение кода, запоминаемого счетчиком, зависит от числа импульсов в серии. После поступления .запускающего сигнала счетчик подсчитывает импульсы с низкочастотного генератора до переполнения, при этом формируется временной инвервал, длительность которого пропорциональна обратному коду числа, записанного в счетчике в момент запуска. Устройство ,работает в ждущем режиме формирует време.нной интервал случайной длительности с приходом запускающих сигналов D. .

Недостаток устройства заключается в том, что значения длительностей импульсов распределены лишь по равномерному закону.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является генератор случайных временных интервалов, содержащий низкочастотный и высокочастотный импульсные генераторы, выходы которых подсоединены через элемент ИЛИ к счетному входу счетчика импульсов, триггер, первый выход которого соединен с входом высокочастотного генератора, а втррой - с входом низкочастотного генератора, элемент И, первый вход которого подключен к второму выходу триггера, а выход элемента И подсоединен к первому входу триггера, при этом второй вход триггера является входом устройства, дешифратор, входы которого подключены к выходам счетчика импульсов, блок установки начального кода, выходы последнего подключены к входам счетчика импульсов, выход дешифратора соединен с входом блока установки начального кода, а также с вторым входом элемента И 2Q .

Недостатком этого устройства является отсутствие возможности формирования импульсов, случайные значения которых распределены по закону, отличному от равномерного, например по показательному закону.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путём формирования потока импульсов с показательным законом распределения их длительности.

Поставленная цель достигается тем, что в генератор импульсов со случг1йной длительностью, содержащий генератор импульсов низкой частоты,, генератор импульсов высокой частоты, счетчик, первый триггер, нулевой выход которого соединен с входом генератора импульсов высокой частоты, введены группа элементов И,.регистр сдвига, два элемента задержки к второй триггер, нулевой выход которого является первьтм выходом генератора и соединен с входом генератора импульсов низкой частоты выход которого является вторым выходом генератора и соединен с входом Сдвиг регистра сдвига, выход которого соединен с входом .Установка регистра сдвига и единичным входом второго триггера, нулевой .вход которого объединен с нулевым входе первого триггера, единичный вход кот;;-рого является входом генератора к соединен с входами первого и второго элементов задержки, выход первого элемента задержки соединен с первыми входами элементов И группы, выходы которых соединены с входами соответствующих разрядов регисра сдвига, выход второго элемента задержки соединен с нулевым входом первого триггера, выход генератора импульсов высокой частоты соединен со счетным входом счетчика, выходы разрядов которого соединен с вторыми входами соответствующих элементов И группы.

В предложенном устройстве k -разрядный счетчик импульсов выполняет функции формирователя равновероятны кодов. За случайный интервал времен между двумя запускающими сигналами на вход счетчика поступает серия импульсов с выхода высокочастотного генератора. В момент поступления очередного запускающего сигнала подсчет этих импульсов прекращается и код kg , значение которого определяется состоянием счетчика в момент прекращения счета, переписывается в k старших разрядов с -разрядного {( . k + 1 регистра сдвига. Затем на его синхронизирующий вход с перидом Тц поступают импульсы с выхода низкочастотного генератора. Каждый их этих 1- Мпульсов сдвигает содержимое регистра сдвига на один разряд, примем поступление сдвиговых импульсов прекращается, как только в старшем разряде регистра сдвига будет записана единица.

Таким образсм, число импульсов, поступающих на вход регистра сдвига . после запуска устройства, а следо65 в ательно, и длительность временного интервала, в течение которого они вырабатываются низкочастотным генератором, зависит от количества нуле записанных подряд в старших разрядах регистра сдвига. Так как значения кода kj. равновероятны, то вероя ность того, что в Q -м разряде регистра сдвига будет записан О равна 1/2, вероятность записи нулей одновременно в стёрших разрядах до (q -tn)-го равна (1/2) Следовательно, значения длительности временных интервалов с момента прихода запускающего сигнала до момента прекращения поступления сдвиговых импульсов случайны и закон их распределения - показательный. Для того, чтобы исключить возмож ность зацикливания работы регистр сдвига при записи нулей во все его разряды ( kc О) необходимо после завершения формирования очередного временного интервала устанавливать k CJ - 1 старших разрядов в О, а в первый разряд регистра принудительно записывать 1, для чего вве дена связь выхода регистра сдвига с его входом гашения (начальной установки) , На фиг. 1 представлена структурная схема генератора импульсов со случайной длительностью; на фиг,2 временные диаграммы его работы. Генератор содержит элементы задержки 1 и 2, триггеры 3 и 4, низко частотный 5 и высокочастотный б генераторы, регистр сдвига 7, группу 8 элементов И и счетчик импульсов 9 Число разрядов счетчика 9 и элементов И группы равно k , а число разрядов регистра сдвига 7 равно CJ. k + 1. Первый 1 и второй 2 злементы задержки, в качестве которых могут быть использованы одновибрато ры или линии задержки, обеспечивают время задержки импульса зн и о, с ответственно, причем с- - t-jz . Генератор работает следующим образом. При поступлении запускающего сигнала (фиг. 2 а) триггер 4 устанавливается в единичное состояние. В этот момент импульсы с выхода высоко частотного генератора б (фиг. 2 б) прекращают поступать на вход счетчика 9 импульсов. Запускающий сигнал, задержанный первым элементом задержки 1 на время с , , необходимое для завершения переходных процессов в счетчике 9, поступает на объединенные первые входы элементов 8 Н группы. При этом содержимое разрядов счетчика 9 с 1-го по k-и переписывается в соответствующие регистры сдви га 7 со 2-го по ( -и. Запускающий сигнал, задержанный вторым элементом задержки 2 на время необходимое для завершения переходных процессов в регистре сдвига 7, устанавливает триггер 4 в нулевое состояние, при этом счетчик 9 продолжает подсчитывать импульсы, формируемые высокочастотным генератором, начиная с того значения кода kc / которое было зафиксировано в момент поступления запускающего сигнала. Одновременно сигнал с выхода второго элемента задержки 2 устанавливает триггер 3 в нулевое состояние (фиг. 2 в), при этом импульсы с выхода низкочастотного генерат тора 5 (фиг. 2 г) начинают поступать на синхронизирующий вход регистра сдвига 7, осуществляя сдвиг кода, записанного в нем, в сторону старших разрядов. Если при поступлении очередного сдвигового импульса окажется, что в старшем разряде записана 1, то сигнал с выхода 7 сдвига устанавливает второй триггер 3 в единичное состояние, отключая тем самым низкочастотный генератор 5 от регистра сдвига 7, Одновременно этим же сигналом все разряды регистра 7 сдвига, кроме первого, устанавливаются в нулевое состояние, а в первый записывается 1 - осуществляется подготовка к записи очередного значения кода kc . Время, в течение которого второй триггер 3 находится в нулевом состоянии DH / зависит от значения кода kc и может быть вычислено по формулеo,T,tMM), где М - число старших разрядов регистра сдвига 7, в которых подряд записаны нули. Как было показано выше, при равновероятностных значениях kc закон распределения значений ьц - показательный. Таким образом, на нулевом выходе торого триггера 3, явля эщемся перым выходом устройства, формируютя импульсы со случайной длительнотью сц . Одновременно на выходе изкочастотного генератора 5, являюемся вторым выходом устройства, ормируется пачка импульсов, число , оторых также случайно и распределено по показательному закону. Обесечение равновероятных злачений коа kc достигается выбором соотношеия частоты запускающих сигналов i.- и частоты высокочастотного геератора fg из условия 2, Значение частоты низкочастотного енератора ц выбирается исходя из требуемого диапазона значений слуайной длительности импульсов « ри этом термин низкочастотный

для данного генератора имеет условный характер, так как заимствован из прототипа. По выполняемым функциям это - генератор Тактовых импульсов , и частота 1, может быть как болыйе, так и меньше IB

Для предотвращения повторного запуска устройства во время формирования очередного импульса со случайной длительностью необходимо частоту эапуска1адих сигналов выбирать из условия i -j iu/

вш1 вш2 Ж

7V/V

/ч

гНЗ