Генератор пуассоновского потока Советский патент 1985 года по МПК H03K3/84 

Изобретение относится к импульсной технике. Известен генератор пуассоновского потока импульсов, содержащий генератор равномерно распределенных слушйных чисел, выход которого подключен к входу цифро-аналогового преобразователя, выход которого соединен с одним из входов блока сравнения, другой вход которого соединен с выходом генератора экспоненциального напряжения, а выход - с входом прерывателя, выход которого подключен к входу запуска генератора экспоненциального напряжения и к входу считывания генератора .равномерно распределенных случайных чисел 11Недостатком данного устройстваявляется его сложность, приводящая к недостаточной точности моделирования интервалов между импульсами. Наиболее близким к предлагаемому по техническому решению является устройство, содержащее генератор случайных чисел, выход которого через последовательно соединенные нелинейный цифро-аналоговый преобразователь и компаратор подключен к входу формирова1геля импульсов, выход которого подключен к входу генератора случайных чисел, блок задания закона распределения, регистр и последовательно соединенные управляемый генератор импульсов, счетчик импульсов и цифроаналоговый преобразователь, вход которого подключен к первому входу регистра, второй вход которого соединен с вторым входом счетчика импульсов и с выходом формирователя импульсов, выход цифро-аналогового-преобразователя соединен с вторым входом ком паратора, а выход блока задания закона распределения подключен к второму входу нелинейного и ифро-аналогового преобразователя 23. Однако использование в известном генераторе нелинейного цифро-аналогового преобразователя, имеющего как правило, весьма сложную схемную реализацию, требующую больших аппаратурных затрат, приводит к нестабильности, недостаточно высокой точности формирования пуассоновского потока импульсов. Целью изобретения является повышение точности формирования пуассонпвого .потока импульсов.

матора по модулю два, выход которого соединен с входом последовательной записи п-разрядного регистра сдвига и с инверсным входом элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с (п -1)-м входом шифратора, выходы которого соединены с информационными входами счетчика импульсов, а п-2 входа которого соединены с выходами п-2 блоков совпадения, входы каждого j-ro из которых ( ,2,..., п-2) соединены с 1+2 первыми выходами п-разрядного регистра сдвига, входы (п -1)-го блока совпадения соединены с п-1 перПоставленная Цель достигается тем, что в генератор пуассоновского потока, содержащий последовательно соединенные управляемый генератор импульсов и счетчик импульсов, п-разрядный регистр сдвига, формирователь импульсов, введены первый ивторой сумматоры по модулю два, элемент ЗАПРЕТ, шифратор, одновибратор, элемент ИЛИ, п-1 блоков совпадения, блок управления, первый выход которого соединен с входом управляемого генератора импульсов, второй выход блока управления соединен с- входом разрешения п -разрядного регистра сдвига и первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом разрешения счетчика импульсов, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, с входом одновибратора и входом синхронизации п-разрядного регистра сдвига, п-и выход которого соединен с первым входом первого сумматора по модулю два, выход koToporo соединен с первым входом второго сумвыми выходами п-разрядного регистра сдвига, выход (n-l)-ro блока совпадения соединен с вторым входом первого сумматора по модулю два и входом элемента ЗАПРЕТ, второй вход второго сумматора по модулю два соединен с )-м выходом .п-разрядного регистра сдвига, выход обновибратора соединен с вторым входом элемента ИЛИ 1«.-й выход блока управления ( 1с 3 ,Л, ..., п +2) соединен с соответствзтощим -м ( ,2,..,п) информационным входом п-разрядного регистра сдвига. На фиг. 1 показана структурная схема генератора пуассоновского; потока-, на фиг. 2 - структурная схема блока управления-, на фиг. 3 - функционал.ьная схема блока совпаденияi на фиг.4временные диаграммы работы генератор пуассочовского потока. Генератор пуассоновского потока (фиг. 1) содержит последовательно соединенные управляемый генератор 1 импульсов и счетчик 2 импульсов, празрядный регистр 3 сдвига, формирователь 4 импульсов, первый 5 и второ 6 сумматоры по модулю два, элемент ИЛИ 10, п-1 блоков 11 совпадения, блок 12 управления, первый выкод которого соединен с входом управляемого генератора 1 импульсов, второй вход блока 12 управления соединен с входом разрешения п-разрядного регистра 3 сдвига и первым входом элемента ИЛИ 10, выход которого соединен с входом разрешения счетчика 2 импульсов, выход которого соединен с входом формирователя 4 импульсов, с входом одновибратора 9 и входом синхронизации п-разрядного регистра 3 сдвига, г -и выход которого соединен с первым входом первого сумматор 5 по модулю два, выход которого соединен с первым входом второго сумма тора 6 по модулю два, выход которого соединен с входом последовательной записи п-разрядного регистра 3 сдвига и с инверсным входом элемента ЗАПРЕТ 7, выход которого соединен с ()-M входом шифратора 8, выходы которого соединены с информационны ми входами счетчика 2 импульсов, а п-2 входа которого соединены с выходами п-2 блоков 1«1 совпадения, входы каждого j-ro из которых ( j z1,2,..., п-2) соединены с J + 2 первы ми выходами п-разрядного регистра 3 сдвига, входы ( ri-1)-ro блока 11 совпадения соединены с п-1 первыми вы ходами п-разрядного регистра 3 сдви га, выход ( п -1)-го блока 11 совпадения соединен с вторым входом перв го сумматора 5 по- модулю два и входом элемента ЗАПРЕТ 7, второй вход второго сумматора 6 по модулю два соединен с j-м выходом п-разрядног регистра 3 сдвига, выход одновибра тора 9 соединен с вторым входом эле , мента ИЛИ 10, выход блока 12 у равления (,4,..., h +2) соединен с соответствующим i-м ( ,2,. п) информационным входом п-разрядно регистра 3 сдвига. Второй вход сумматора 6 по модулю два соединен с соответствующим , j-м выходом регистра 3 сдвига так, чтобы ре гистр 3 сдвига, охваченный обратной связью, образованной сумматорами 5 и 6 и (р -1)-м блоком 11 совпадения, представлял собой генератор псевдослучайной последовательности максимальной длины (М-последовательности), включая также запрещенное состояние, состоящее из п нулей, что позволяет исключить срыв генерации двоичной последовательности в регистре 3 сдвига. Блок 12 управления (фиг. 2) содержит переключатель 13 пуска, переключатели 14 начальных условий, триггер 15, одновибратор 16. Блок 11 совпадения (фиг. 3) содержит элементы И 17 и 18с прямыми и инверсными входами, элемент ИЛИ 19, причем в j-м блоке 11 совпадения элемент И 17 имеет два инверсных и j прямых входов, а элемент И 18 - два прямых и j инверсных входов, ( п -1)-й блок 11 совпадения представляет собой элемент И с п-1 инверсными входами. Таким образом, единичный сигнал на выходе j-ro блока 11 совпадения ( j 1,2,3,..., -2) появляется при входных комбинациях ,1000 ...01, или 0111... .-10, на выходе (п -1)го блока 11три кодовых комбинациях 000...О,или .000... 01.. Генератор пуассоновского потока работает следующим образом. При замыкании переключателя 13 импульс на выходе триггера 15 за пускает одновибратор 16, на прямом выходе которого формируется импульс установки (фиг. 4а), который заносит в регистр 3 сдвига начальную комбинацию, набранную на переключателях 14 начальных условий, которая поступает на входы J-X блоков 11 совпадения входы элементов И 17 и 18 (фиг. 4в-евходы V-ro бл.ока 11). Сигналы с выходов j-го блока 11 совпадения - с выходов элементов ИЛИ 19 - поступают (фиг. 4п, ж, у- - выходы 1-, 2- и 3-го блоков 11) на входы шифратора 8, в результате на выходах шифратора 8 появляется определенное двоичное число (фиг. 4з-к), которое записывается в счетчик 2. Шифратор 8 преобразует входную информацию следующим образом-. При наличии на его j-м входе единичного сигнала ( ,2,3,..., п-1) код на выходах шифратора 8 представляет собой двоичное число, равное j+1. При нулевой входной комбинации на-выходе шифратора 8 появляется чис ло 1 в двоичном коде, т,е. на первом выходе шифратора 8 - логическая единица, на остальных выходах - логический ноль. Задний фронт (положительный перепад) отрицательного импульса на инверсном выходе одновибратора 16 (фиг. 4б) запускает генератор 1 им-, пульсов, который генерирует на выходе прямоугольные импульсы (фиг.4л) С выхода генератора 1 импульсы поступают на вычитающий вход счетчика 2. Через определенное число импульсов, равное числу, записанному в счетчике 2, на выходе переноса счетчика 2 появляется импульс перено са (фиг. 4м), который поступает на вход одновибратора 9-, представляющего собой одновибратор с задержкой на входе, на вход формирователя 4 им пульсов, выход которого является выходом устройства (фиг. 4с), а также на вход синхронизации регистра 3 сдвига, формируя новое п-разряднов слово в регистре 3, которое после преобразования i-ми блоками 11 совпадения и шифратором 8 в определенное двоичное число .заносится в счетчик 2 импульсом, поступающим с выхода одновибратора 9 (фиг. 4н) через элемент ИЛИ 10 на вход счетчика 2. Величина задержки на входе одновибратора 9 определяется длительностью переходны процессов формирования в регистре 3 сдвига нового п-разрядного слова : и его преобразования в j-x блоках 11 совпадения и шифраторе 8. Формир ватель 4 импульсов может быть реализован, например, как одновибратор, запускаемый по фронту импульса перен са и формирутопщй на выходе импульс с заданными параметрами. Повышение точности формирования пуассоновского потока импульсов осуществляется путем логической обработки псевдослучайной двоичной последовательности максимальной длины (М-по следовательности), формируемой регистром 3 сдвига, охваченным линейной обратной связью , причем обработка основана на вьщелении нулевых и единичных комбинаций из Мгпоследовательности в j-x блоках 11 совпадения и дальнейшем преобразовании сигналов R шифраторе 8, счетчике 2 и формирователе 4 импульсов..Таким образом, событие появления новой -й нулевой или единичной комбинации при каждом ;шаге продвижения М-последовательности по регистру 3 сдвига используется для формирования временного интервала между импульсами генерируемого потока t(i 1,2,3,...,п-1). При занесении после некоторого шага в регистр 3 сдвига комбинации, на которую не срабатывает ни один из блоков 11 совпадения, на выходе фор1у1ирователя 4 импульсов вырабатывается новый импульс через временной интервал-t. В данном устройстве сигналом для формирования интервала ip,-, служит появление в регистре 3 сдвига только комбинации РОО. . .01,, при появлении в регистре комбинации 00...О,.формируется интервал -toдля различения этих комбинаций предназначен элемент ЗАПРЕТ 7. t определяется как (i + il где 4 - единичный временной интервал, равньш периоду импульсов генератора 1, (+1) -- число, заносимое в счетчик 2 в каждом шаге продвижения двоичной последовательности по регистру 3 сдвига ( i 0, 1,2,..., h-1), повьш1ение точности достигается т.е. вследствие повышения точности формирования плотности распределения между импульсами потока и использования стабильного источника - генератора М-последовательности. Таким обарзом, предлагаемый генератор пуассоновского потока обеспечивает более высокую точность формирования пуассоновского потока импульсов.

Фиг.1

ГЕНЕРАТОР ПУАССОНОВСКОГО ПОТОКА, содержащий последовательно соединенные управляемый генератор импульсов и счетчик импульсов, празрядный регистр сдвига, формирователь импульсов, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности формирования пуассоновского потока импульсов, в него введены первый и второй сумматоры по модулю два, элемент ЗАПРЕТ, шифратор, одновибратор, элемент ИЛИ, п-1 блоков совпадения, блок управления, первый выход которого соединен- с входом управляемого генератора импульсов, второй выход блока управления соединен с входом разрешения п-разрядного регистра сдвига и первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом разрешения счетчика импульсов, выход которого соединен .с входом формирователя импульсов, свходом одновибратора и входом синхронизации h-разрядного регистра сдвига, п-и выход которого соединен с первьм входом первого сумматора по модулю два, выход которого соединен с первьм входом второго сумматора по модулю два, выход которого соединен с входом последовательной записи п-разрядного регистра сдвига и с инверсным входом элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с (п -1)-м входом шифратора, выходы которого соединены с информационными входами счетчика i импульсов, п-2 входа которого соединены с выходами h-2 блоков совпа(Л дения, входы каждого j-ro из которых С ( ,2,..., п-2) соединены с i+2 первыми выходами п-разрядного регистра сдвига, входы ( п-1)-го блока совпадения соединены с п-1 первыми выходами п-разрядного регистра сдвига, выход (п-1)-го блока совпадения соединен с вторым входом первого сумматора по модулю два и входом элемен1C та ЗАПРЕТ, второй вход второго суммаоо о тора по модулю два соединен с j-м выходом п-разряднрго регистра сдвига, выход одновибратора соединен с вторым входом элемента ИЛИ, k-й выход блока управления ( ,4,..., п+2) соединен с соответствующим -м ( i 1,2,..., п) информационным входом п-разрядного регистра сдвига.