Генератор случайных сигналов Советский патент 1984 года по МПК G06F7/58 

Изобретение относится к вычислмтельной технике и предназначено для получеирш равномерно распределенных аналоговых сл п айных величин.

Известен генератор случайного сигнала, содержащий генератор случайной последовательностн импульсов. блок формирования вькодного сигнала, блок распределения разрешения,, генератор импульсовs делитель и .элемент з адержкн 1),

Недостатком известного генератора является низкое быстродействие (в связи с выполнением операции счета импульсов за определенный отрезок времени),

Известен также генератор случайного сигнала, содержащий реверсивный счетчик, два дешифратора, цифро аналоговый преобразовательj вькодной усилитель, генератор бинарного шума, ген.ератор тактовых имп -льсов,, элементы И, ИЛИ, НЕ, ИСКШО.ЧАЮЩЕЕ ИЛИ триггер },

К недостаткам данного генератора следует отнести появление методической ошибки цифроаналогового преобразования сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому является генератор случайных сигналов , содержащий вспомогательный генратор шума с нормальным законом распределения, подк.точенньт к пороговому элементу, к одной скеме сов-падения И через сумматор, второй выход которого подключен к аналоговому запоминающему устройству, к друг схеме совпаденияу вторые входы которых подк/почены к выходам порогового элемента5 i,a выходы - непосредственно и через линейньй преобразователь к выходу устрсУгства З j

Недостатком генератора-прототипа является ограниченная точность Получения равномерно распределенных слу.айньп величин „

Цель 1-.13обретония - повьрление точности генератора,

Постапленная uejjc цост.1Гается те что в генератор случайных сигналов, содержащий блок памяти, генератор ту Ма выход которого с входом сумматора, вйгкод которог является выходом ьгалого диалазслча сигналов генератора и соедияем с информационным входом блока мапитабирования, выход которого является вькодом большого диапазона сигналов генератора, введены груггла из г

69522

пороговьп элементов 3 группа из п-1 элементов И и группа из п+1 ключей, выходы которых соединены с BTOPFJIM входом сумматора, выход генератора шума соединен с информациокньг;-}и

входами пороговьгх--элементов группы, управляющие входы которых подключены к первой группе выходов блока памяти соответственно 1 вторая груйпа Q выходов которого соединена с информационными входами соответстЕЗЮ цих ключей группы, а вькод блока памятгг соединен с управляющим входом блока масштабирования,, прямой ЕЪГЛОД первого порогового элемента группы соединен с упра15ЛЯ1шдим входом первого ключа группы инверсный выхонТ, п -го порогового элемента группы сседитге) с упрапляюП им Влодом (п + 1)-го ключа группь, р ршерсиые кахздого -i-ro ( п-i) порогового элемента группь: соединены с первы-.5и входами оответстЕугощих i-X элеглеитоБ И группы, вторые входы которьк подкл очены к прямьпп Bbrxof:,aM соответствутощих (i 1}-x порогсвых элементов группы, выходы каждого 1-го элемента И груггпы соединены с управляюш, входами соответст вующго ()-x ключей группы и образуют группу выходов 1,искрет1;ьгх сигналов гекепатора,

На фиг,, приведена б,;ток-схема генератора ,j на шкг, 2 - диаграмма,- иллю С- Т13 Ир угощая при;- ци ;: д ей с тв чя 3 генератор,.

Гег-гератор содержг-гг генератор 1 шума, ,йтор 2, пороговыа элементы 3, блок 4 аамятр элементь ИЗ, ключи 6,, блок 7 масштабирозаиия,

0 выходы 8, - (0.

В основу работы генератора положен (фиг„ 2) принцип сд1зига и наложения отдельньт частей В и В, С и С, Т) и Би т.д. нормального

распределения на часть Л. При задани:-г д.т.ин этих частей рапньл-чИ,. например 6, из. 1-иггервз.ле А (при отсутствии с,п,вига - крп1зая G; пр;-: сдвиге частей Ъ г-; -V - крггаля 1 ; при

O сдгиге частей В ч В , С и С кривая 2,. при сдвиге час|ей 3 и В, С и СГ ; 1Г I В кривая 3; получш-г pacnpej sjioHPie с отклонением- от DfiBMoneDKoro ссютветсгвеино 5 „6%, 1% чаемое распределение асимптотически приближается к равномерному. Очевидно, что рассматриваемьй принцип получения случайных величин.по отношению к принципу, используемому в прототипе, обеспечивает поньшенну точность формирования равномерного закона распределения. Для обеспечения работы генератора в блок 4 памяти предварительно заносятся пороговые значения интер,сигналы ( X J4). + ,j.i валов J Z-i сдвиг сдвига и линейного преобразования. Генератор 1 вырабатывает сигнал с нормальным законом распределения. Этот сигнал поступает на пороговые элементы 3, которые определяют область нахождения входного сигнала относительно поступающих с блока 4 памяти порогов Х и открывает один из элементов И 5. Последний открывает один из ключей 6 и на вход cy 5мaтopa 2 из блока 4 памяти поступает сигнал сдвига. В сумматоре 2 производится сложение сигнала генератора 1 шума с нормаль ньи законом распределения с сигнало с.двига. В результате.сигнал с генератора сдвигается с интервала i j4--V4-iJ на интервал Xj , Х;. и, таким образом, реализуется описанньй принци получения равномерно распределенных слугтайных. величин. Суммарный сигнал поступает непосредственно на выход 8 или, после линейного преобразования в блоке 7, на выход 9-устройстпа. В устройстве предусмотрена возмо ность получения на выходе 10 дискре ных (пространственно заданных) случайных сигналов. Вероятности возбуждения выходов 10 в единичное состояние задаются путем выбора опорных точек интервала j, Xj на распределении генератора 1, которые для этих целей могут быть произвольнь& и. За базовый вариант предлагаемого генератора прин1адается генератор-прототип в связи с тем, что промьшленность подобные устройства не выпус- . кает. Практическая реализация устройства требует в сравнении с базовьЕм вариантом незначительного увеличения простых логических элементов, имеющих высокую надежность и выпускаемых промышленностью. Точность полученрш равномерно распределенных случайных цвеличин в базовом варианте не превьш1ает 6,5%, а в предлагаемом устройстве, как показано ранее, точность воспроизведения равномерного закона распределения при суьиировании одного, трех и пяти интервалов составляет соответственно 5,6%, 1% и 0,38%, что дает методологические предпосылки для построения высокоточных ген-ераторов случайных сигналов. Предлагаемый процесс получения случайных равномерно распределенных величин отличается использованием простых логических переключений и с сдвигов входного нормального аигна-. ла, обеспечивает повьаиенную точность воспроизведения равномерного закона распределения и ножет найти применение в практике статистического ; моделирования.

Фиг.1

ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ, сбдёЬжащий блок памяти, генератор, шума, виход которого соединен с первым входом сумматора, выход которого является выходом малого диапазона сигналов генератора и соединен с информационным входом блока масштабирования, выход которого является выходом большого диапазона сигналов генератора, отлича.ющийся тем, что, с целью повышения точности генератора, он содержит группу из п пороговых элементов, группу из п-1 элементов И и группу из 41 ключей, выходы которых соединены с вторым входом сумматора, выход генератора шума соединен с информационными входами пороговых элементов группы, управляющие входы которых подключены к первой группе выходов блока памяти соответственно, вторая группа -выходов которого соединена с информационными входами соотБетствующ гх ключей группы, а выход блока памяти соединен с управляющим входом блока масштабирования, прямой выход первого порогового элемента.группы соединен с управляющим входом первого ключа группы, инверсный выход п-го порогового элемента группы соединен с управляющим входом ()-гo ключа группы, инверсные выходы каждого i-ro (, п-1) порогового элемента группы соединены с первыми входами соответствующих -х элементов И группы, вторые входы которых подключены к tamf прямым выходам соответствующих (i+1)-x пороговых элементов группы, 1чЭ выходы каждого 1-го элемента И груп« пы соединены с управляющими входами соответствующих (i-«-1)-x ключей групО1 пы и образуют группу выходов дискрет-ньгх сигналов генератора