Генератор случайного процесса Советский патент 1990 года по МПК G06F7/58 

сд

оо СП

Изобретение может использоваться для получения равномерно распределенного случайного сигнала, для формирования случайного вектора с независимыми составляющими и бинарного сигна- ла, распределенного по закону Пуассона и является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 1506446.

Цель изобретения - расширение Q функциональных возможностей за счет формирования случайного вектора с независимыми составляющими и бинарного сигнала, распределенного по закону Пуассона.

На чертеже приведена схема генератора случайного процесса.

Генератор случайного процесса содержит первый 1 и второй 2 датчики равномерно распределенных случайных 20 сигналов, перекидной ключ 3, генератор 4 пилообразного напряжения, подключенный к информационньп входам первого 5 и второго 6 запоминающих элементов, входящих в состав первого 1 25 и второго 2 датчиков равномерно распределенных случайных сигналов, входы записи запоминающих элементов 5 и 6 соединены с выходами соответствующих генераторов 7 и 8 тактовых импульсов ЗО и установочными входами триггера 9. Кроме того, генератор содержит разделительный конденсатор 10 и усилитель П .

Генератор 4 пилообразного напр яже- ния содержит оптрон 12, токозадающие .резисторы 13-Г6 , согласующий регистр 17, времязадающий конденсатор 18 и операционные усилители 19 и 20. Выходы составляющих вектора являются вы- ,Q ходами запоминающих элементов 5 и 6 первого 1 и второго 2 датчиков рав- ном.ерно распределенного случайного сигнала, выход бинарного сигнала явг ляется выходом триггера 9.45

Г

Генератор случайного процесса работает следующим образом.

Генераторы 7 и 8 тактовых импульсов представляют собой преобразователи напряжение - период либо напря- жение - частота. Причем генератор 7 тактовых импульсов преобразует напряжение с выхода запоминающего элемента 6, а генератор 8 тактовых импульсов - с выхода запоминающего элемента 5.

Работа генератора рассматривается с начала с отключенными связями блоков 5 и 8, 6 и 7, 11 и 8, 3 и 4.

В связи с тем, что уровни напряжений с выходов запоминающих элементов 5 и 6 получаются фиксированием величины сигнала генератора 4 пилообразного напряжения в случайные моменты времени, определяемые моментом действия рабочих фронтов указанных генераторов 7 и 8, то.выходные сигналы запоминающих элементов 5 и 6 буду иметь случайный характер. Выходтге сигналы запоминающих элементов 5 и 6 имеют равномерный закон распределени в пределах удвоенной амплитуды генератора 4 пилообразного напряжения.

Триггер 9 с приходом тактового импульса на один из входов подключает соответствующий запоминающий элемент к скалярному выходу всего устройства Это позволяет получить перемешивание двух равномерно распределенных случайных сигналов, за счет чего достигается существенное уменьшение корреляции значений скалярного выходного сигнала всего устройства. Введетше перекрестных связей блоков 5-8 и 6-7 приводит к -еще большему усилению данного эффекта, так как период генераторов 7 и 8 тактовых импульсов постоянно меняется и не зависит от собс7 венных выходных сигналов.

Однако коррелятивная связь между составляющими и у р Дополни- тельного случайного вектора все еще сохраняется, так как период выходного сигнала генератора 4 пилообразного напряжения .остается постоянным в течение все й работы генератора. Значительно ослабить корреляцию позволяет введение зависимости частоты генератора 4 пилообразного напряжения от скалярного случайного выходного сигнала Ugt,,y,

Генератор 4 пилообразного напряжения выполнен по схеме симметричного автоколебательного мультивибратора на- операционном усилителе 19, причем выходная клемма генератора объединена с инвертирующим входом усилителя 19 через дополнительный неинвертирующий усилитель 20 постоянного тока с последовательной- обратной связью. Амплитуда пилообразного напряжения на инвертирующем входе усилителя 19 определяется соотношением резисторов 13 и 14, образующими делитель в цепи положительно обратной связи автоколебательного fyль- тивибратора:

и.

- yjwj(e/Ri4

RB+

Частота следования выходным импульсов определяется постоянной времени времязадающей цепи автоколебательного мультивибратора которая в данной схеме образована конденсатором и фоторезистором оптрона, один конец светоизлучателя которой объединен с общей точкой схемы, а второй через резистор с входом задания частоты генератора 4 пилообразного напряжения. При этом на инвертирующем входе усилителя 19 формируется пилообразное напряжение с постоянной амплитудой DC и крутизной наклона, меняющейся случайным образом. Для получения требуемой линейности характеристики генератора 4 пилообразного напряжения рекомендуется выбирать ,, при этом коэффициент -делен ия положительной обратной связи возрастает, и амплитуда сигнала И уменьшается. Дополнительный усилитель 20 постоянного тока позволяет получить требуемый размах амплитуды пилообразного напряжения.

Таким образом ослабляется существующая корреляция сигналов и можно сформировать дополнитель Ь й случайный вектор с независимыми составляющими

Вых 01 выхог- ак показывает статис L . ,

тический анализ бинарного сигнала полученного с выхода триггера 9, его распределение оказывается близким к закону Пуассона. Доя выравнивания средней частоты переключения триггера, т.е. стабилизации интенсивности потока Пуассона, в структуру генератора введены разделительный конденсатор 10 и фильтруюишй усшпггсль 11. Последовательность импульсов с выхода триггера 9 дифференцируется разделительным конденсатором 10 и полученный сигнал усредняется усилителем 1. В результате на выходе усилителя 11 возникает постоянное напряжение, пропорциональное средней разностной частоте разнош-1енных переключений триггера 9. Это напряжение воздействует на второй вход управления частотой генератора тактовых импульсов. В установившемся режиме работы среднее значение разностной частоты близко к нулю, что соответствует постоянной интенсивности

875026

Пуссоновского потока (бинарного сигнала на выходе триггера 9 - Ug(t)).

Таким образом, дополнительные связи, введенные в предлагаемое устройство, а также использование разделительного конденсатора и усилителя позволяют расширить функциональные возможности генератора случайного to процесса.

.Формула изобретения

1. Генератор случайного процесса 15 по авт. св. N- 1506446, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет формирования случайного вектора с независимыми составляюи1Ими и би- М нарного сигнала, распределенного по здкону Пуассона, в него введены разделительный конденсатор и усилитель, причем подвижный контакт ключа соединен с входом задания частоты 25 генератора пилообразного напряжения, выходы запоминающих элементов первого и второго датчиков равномерно распределенных сигналов являются выходами составляющих вектора генератора, вы- 30 ход триггера является выходом бинарного сигнала генератора и соединен через разделительный конденсатор с входом усилителя, выход которого соединен с вторым входом управления час- 3 тотой генератора тактовых импульсов второго датчика равномерно распреде- ленного сигнала.

2. Генератор поп.1, отличающийся тем, что генератор пило- 40 образного напряжения содержит два операционных усилителя, оптрон,четыре токозадаюпд1х резистора, согласукщий резистор и времязадающий конденсатор, причем вход задания частоты генера- 45 тора соединен через согласующий резистор с первым выводом светоизлучателя оптрона, второй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, с первым выводом времязадающего 0 конденсатора и с первыми э{.1 одами

первого и второго токозадающих резис-i . торов, второй вывод времязадающего конденсатора соединен с инверсным входом первого операционного ускли- 5 теля, с прямым входом второго операционного усилителя и с первым выводом фоторезистора оптрона, второй вывод которого соединен с выходом первого Операционного усилителя и

7 15875028

с первым выводом третьего токозада-усилителя является выходом геиератоющего резистора, второй вывод которсра и соединен через четвертый токого соединен с прямым входом первогозадающий резистор с инверсным вхооперационного усилителя и с вторым Д° этого же операционного усилитевыводом первого токозадающего резне-.ля и с вторым выводом второго токотора, выход второго операционногозадающего резистора.

Изобретение позволяет расширить функциональные возможности генератора за счет формирования случайного вектора с независимыми составляющими и бинарного сигнала, распределенного по закону Пуассона. Применение генератора 4 пилообразного напряжения с входом задания частоты, а также введение разделительного конденсатора 10 и усилителя 11 обеспечивает достижение указанной цели. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.