Устройство для формирования случайных сигналов Советский патент 1988 года по МПК H03K3/84 

Изобретение, относится к импульсной технике и может быть использовано в метрологии и при испытаниях систем автоматического управления и радиотехнических систем.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности формирования сигналов,с заданным спек- тром.

На чертеже представлена функциональная схема устройства для формирования случайных сигналов.

Устройство содержит блЬк 1 управ- ления (состоит из частей 1.1 и 1,2), вход которого соединен с выходом генератора 2 тактовых импульсов, формирователь 3 опорного сигнала, выход которого соединен с входом вы- ходкого формирователя 4, блок 5 контроля, вход которого соединен с первым выходом блока 1 управления и с входом синхронизации формирователя 3 опорного сигнала, первый и второй входы которого соединены соответствено с вторым и третьим вькодами блока 1 управления, группа входов которого соединена с соответствующими выходам формирователя 3 опорного сигнала.

Блок 1 управления содержит первый и второй триггеры 5 и 7, элемент И S дешифратор 9 и элемент ИЛИ 10, первы вход которого является вторым выходо блока 1 управления и соединен с входом сброса первого триггера 6, выход которого является третьим выходо блока 1 управления, первый выход которого соединен с выходом элемента И 8, первый вход которого соединен с входом синхронизации первого триггера 6 и является входом блока 1 управления, группа входов которого соединена с соответствующими входами дешифратора 9, выход которого соеди- нен с вторым входом элемента ИЛИ 10, выход которого соединен с входом установки второго триггера 7, выход которого соединен с вторым входом элемента И 8.

Выходной формироватш 1ь 4 содержит группу 11 параллельно соединенных фильтров 11.1-11,6 нижней частоты, входы которых являются входом выходного формирователя 4, а выходы соеди нены с входом сумматора 12.

Блок 5 контроля содержит последовательно соединенные счетчик 13 импульсов и дешифратор 14, выходы ко

с

5 0 5 О

.„ ,

.

5

0

5

торого соединены с входами индикаторов 15. Вход синхронизации счетчика 13 импульсов соединен с входом блока 5 контроля.

Формирователь 3 опорного сигнала может быть реализован, например, на регистре 16 сдвига с сумматором 17 по модулю два в цепи обратной связи.

Устройство для формирования случайных сигналов работает следующим образом.

Формирователь 3 опорного сигнала формирует исходный случайный процесс со спектральной плотностью мощ,3in 2lFfT .1

кости вида (-2fff . последовательность максимальной длины. Блок 1 управления сигналом по первому входу формирователя 3 опорного сигнала производит установку регистра 16 последнего в начальное (ненулевое) состояние.

Псевдослучайный сигнал с выходов формирователя 3 опорного сигнала поступает на вход выходного формирователя 4, который формирует случайный процесс со спектральной плотностью мощности вида при о/ 2) из исходной М-последовательности, При этом используется метод аппроксимации кривой спектральной плотности мощности ступенчатой кривой. Исходя из выбранной постоянной величины относительной погрешности аппроксимации логарифмической амплитудной характеристики (ЛАХ), устанавливается постоянное отношение коэффициентов передачи фильтров 11,1-11.6 нижних частот (ФНЧ) С5.1/С0 1, где соответствует ФНЧ на нижней границе формируемой ЛАХ, - на верхней границе. Откуда , 1 ,где fg - частота среза, S-ro ФНЧ (S 1,2,..., 6). Для f f )2/с( верхняя граничная частота формируемой ЛАХ, лежащая в пределах участ Sin .1 ка спектра (.-:j---.) исходной М последовательности. При установленном 1 необходимое число ФНЧ 11.1- 11,6 определяется выражением

п (- lgi) 4g |й 4. 1.

Так, например, для 1/ -шума, т.е. при с 1j со спектром, ограниченным частотами f 10 Гц и 10000 Гц,, приняв , имеют ,

Следовательно, число составляющих ФНЧ . Соответственно f,10 Гц,

f,10 2 40 Гц, f3 160 Гц, f 640 Гц,

f 2560 Гц, f 10240 Гц, С, 32,

С,

С, 1.

16, Сз 8, С 4, Су 2,

На выходе выходного формирователя 4 установлен сумматор 12, с помощью которого устанавливается калиброванное по уровню выходное напряжение 1/f -шума.

При поступлении единичного сигнал на вход (Запись 1) триггера бис приходом на другой его вход тактовых импульсов от генератора 2 тактовых импульсов на выходе триггера 6 появлется единичный сигнал, который поступает на второй Вход регистра 16 сдвига

При поступлении единичного сигна- ла на вход (Пуск) триггера 7 на . его выходе появляется разрешающий сигнал, который поступает на второй вход элемента И 8. На первый вход элемента И 8 поступают тактовые пульсы от генератора 2 тактовых им- пульсов, С выхода элемента И 8 тактовые импульсы поступают на вход синхронизации регистра 16 сдвига, обес- |Печивая формирование М-последовательности в формирователе 3 опорного сиг- нала. В процессе ее формирования с выхода элемента И 8 тактовые импульсы поступают также на вход блока 5 контроля. С выхода формирователя 3 опорного сигнала М-последовательность поступает на вход выходного формирователя 4.

При появлении на входах дешифратора 9 определенной комбинации с выходов формирователя 3 опор«ого сиг- нала на выходе дешифратора 9 появляется сигнал, который через элемент ИЛИ 10 поступает на вход установки триггера 7, запрещающего прохождение через элемент И 8 тактовых импульсов При этом на блоке 5 контроля фиксируется число тактовых импульсов в течение периода М-последовательности

т

течение того же периода Т ,, на

выходе устройства формируется аналоговое напряжение калиброванного по уровню низкочастотного шума со спектральной плотностью мощности вида 1/f при о( 2.

Формула изобретения

1. Устройство для фор1«1ированйя случайных сигналов, содержащее генератор тактовых импульсов, формирователь опорного сигнала и выходной формирователь, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности формирования сигналов с заданным спектром, в него введены блок управления и блок контроля, вход которого соединен с первым выходом блока управления, второй третий и первьй выходы которого соединены соответственно с первым, вторым входами и с входом синхронизации формирователя опорного сигнала, соответствующие выходы которого соединены с группой входов блока управления, вход выходного формирователя соединен с соответствующим выходом формирователя опорного сигнала, выход генератора тактовых импульсов соединен с входом блока управления. 2. Устройство по п. 1, о т л й- чающееся тем, что блок управления содержит два триггера, эле- -мент И, дешифратор и элемент ИЛИ, первый вход которого является вторым выходом блока управления и соединен с входом сброса первого триггера, выход которого является выходом блока управления, первый выход которого соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен с входом синхронизации первого триггера и является входом блока управления, группа входов которого соединена с соответствующими входами дешифратора выход которхзго соединен с вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки второго триггера, выход которого соединен с вторым входом элемента И.

3.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что выходной формирователь содержит группу параллельно соединенных фильтров нижней частоты, входы которых являются входом выходного формирователя, а выходы соединены с входом сумматора.

4.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок контроля содержит последовательно соединенные счетчик импульсов и дешифратор, выходы которого соединены с входами соответствующих индикаторов, вход синхронизации счетчика импульсов соединен с входом блока контроля

Изобретение относится к импульсной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности формирования сигналов с заданным спектром. Опорный сигнал с заданной спек; тральной плотностью мощности формиру- ется формирователем 3 опорного сигнала. Выходной формирователь 4 преобразует этот сигнал методом аппроксимации кривой спектральной плотности мощности ступенчатой кривой) в случайный процесс с заданной спектральной плотностью мощности (например, вида 1/R , при ). Для этого с учетом постоянной величины относительной погрешности аппроксимации устанавлийается необходимое отношение коэффициентов передачи фильтров 11.1-11.6 нижних частот выходного формирователя 4, на выходе которого устанавливается сумматор {2, .обеспечивающий калибровку выходного сигнала. Работу блоков устройства координирует блок 1 управления. Блок 5 контроля осуществляет подсчет и индикацию ч;исла тактовых импульсов за цикл работы устройства, т.е. за период последовательности, сформированной формирователем 3 опорного сигнала. 3 з.п. ф-лы, 1 ил. tC (Л 4 00 to ч 4 СО