Генератор случайного потока импульсов Советский патент 1990 года по МПК H03K3/84 

(61) 1520653

(21)4 +79859/24-21

(22)26.08.88

(46) 23.08.90. Бюл. № 31

(72) В.У.Торбин, А.Н.Сазанович,

Э, В ..Борисов и О.Ф.Быстрое

(53)621.374.2 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1520653, кл. Н 03 К 3/84, 1987.

(54)ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПОТОКА ИМПУЛЬСОВ

(57)Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в информационно-измерительной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей генератора за счет формирования потоков импульсов со сложными законами рас- пределения. Цель достигается Бведе- нием в генератор случайного импульсов делителей 11 и 15 частоты, элементов И 12, 1б и 20, эле.иентоп ИЛИ 13 и 17, датчика 14 случайного потока импульсов, датчика 18 случайных чисел, блока 19 сравненнг. датчиков 21 и 25 случайных импульссв.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в информационно-измерительной технике. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей генератора за счет формирования потоков импульсов со сложными законами распределения. Цель достигается введением в генератор случайного потока импульсов делителей 11 и 15 частоты, элементов И 12, 16 и 20, элементов ИЛИ 13 и 17, датчика 14 случайного потока импульсов, датчика 18 случайных чисел, блока 19 сравнения, датчиков 21 и 25 случайных импульсов, триггеров 22 и 26, элемента задержки 23, элемента И 24 и образования новых функциональных связей, обеспечивающих формирование потоков импульсов с различной структурой и длительностью смешения исходных потоков импульсов. Кроме того генератор содержит элементы ИЛИ 1 и 4, датчик 2 случайных чисел, блоки 3 и 28 сравнения, формирователь 5 импульсов, генератор 6 тактовых импульсов, блок 7 задания точности, блок 8 нормирования, блок 9 задания интенсивности, шину 10 управления, счетчики 27 и 33 импульсов, регистры 29 и 31, сумматор 30, блок 32 умножения, мультиплексор 34 и группу 35. 1 -35. N шин установки. 1 ил.

ОТ

00

G Ю

1

триггеров 22 и 26, элемента задержки 23, элемента И 2А и образования новых функциональных связей, обеспечивающих формирование потоков импульсов с различной структурой и длитель ностью смешения исходных потоков импульсов. Кроме того, генератор содер жит элементы ИЛИ и k, датчик 2 слу чайных чисел, блоки 3 и 28 сравнения

Изобретение относится к импульсно технике, может быть использовано в информационно-измерительной технике и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 1520653..

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет формирования потоков импульсов со сложными законами распределения.

На чертеже представлена структурная электрическая схема генератора случайного потока импульсов.

Генератор случайного потока импульсов содержит последовательно сое

диненные п ервый элемент ИЛИ 1 , первый датчик 2 случайных чисел, первый блок 3 сравнения, второй элемент ИЛИ 4 и. формирователь 5 импульсов, последовательно соединенные генератор 6 тактовых импульсов и блок 7 задания ности, блок 8 нормирования, группа Входов которого соединена с группой выходов блока 9 задания интенсивности, шину 10 управления, последовательно соединенные первый делитель 11 частоты, первый элемент И 12 и третий элемент ИЛИ 13, последовательно соединенные датчик И случайного потока импульсов, второй делитель 15 частоты и второй элемент И 1б, последова- тельно соединенные четвертый элемент ИЛИ 17, второй датчик 18 случайных чисел, второй блок 19 сравнения, третий элемент И 20, первый датчик 21 случайных импульсов и первый триггер 22, последовательно соединенные элемент 23 задержки, четвертый элемент И 2k, второй датчик 25 случайных импульсов и второй триггер 26, выход которого соединён с вторым входом второго И 1б, выход которо- го соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ 13. Шина 10 управления соединена с первым входом четвертого

876254

формирователь 5 импульсов, генератор 6 тактовых импульсов, блок 7 задания точности, блок 8 нормирования, блок 5 9 задания интенсивности, шину 10

управления, счетчики 27 и 33 импульсов, регистры 29 и 31, сумматор 30, блок 32 умножения, мультиплексор З и группу 35.1-35.п шин установки.

10

1 ил.

0

Q с

элемента ИЛИ 17, с входом датчика И случайного потока импульсов, с входом генератора 6 тактовых импульсов и с первым входом первого элемента ИЛИ 1, второй вход ко/орого соединен с выходом формирователя 5 импульсов, с входом первого делителя 11 частоты, с входом установки блока 7 задания точности и с входом установки блока 8 нормирования, вход которого соединен с входом блока 9 задания интенсивности и с выходом генератора 6 тактовых импульсов. Выход блока 7 задания точности соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ 4. Вторая группа входов первого блока 3 сравнения соединена с группой выходов блока 8 нормирования. Второй вход первого элемента И 12 соединен с выходом первого триггера 22, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И 20, первый вход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И 24, выход которого соединен с вторым входом второго триггера 26 и с третьим входом четвертого элемента ИЛИ 17, второй вход которого соединен с выходом второго датчика 25 случайных импульсов. Выход четвертого элемента ИЛИ 17 соединен через.элемент 23 задержки с вторым входом третьего элемента И 20.

Блок 7 задания точности содержит последовательно соединенные счетчик 27 импульсов и блок 28 сравнения, вторая группа входов которого соединена с выходами регистра 29. Входы синхронизации и установки счетчика 27 импульсов являются соответственно входом и входом установки блока 7 задания точности, выходом которого является выход блока 28 сравнения.

Блок 8 нормирования с одержит сумматор 30, группа входов которого сое51

динена с группой выходов регистра 31 и с первой группой входов блока 32 умножения, группа выходов которого соединена с группой входов регистра 31, входы установки и синхронизации которого являются соответственно входом установки и входом блока 8 нормирования, группа выходов и группа - входов которого являются соответственно группой выходов сумматора 30 и.второй группой входов блока 32 умножения.

БЛОК 9 задания интенсивности содержит счетчик 33 импульсов, соответ ствующие выходы которого соединены с соответствующими входами мультиплексора 3ч, соответствующие группы входов которого соединены с соответству ющими группами 35.1-35.п шин установки. Счетный вход счетчика 33 импульсов является входом блока 9 задания интенсивности, группой выходов которого является группа выходов мультиплексора ЗА.

Датчик И случайного потока импульсов может быть выполнен, например, в виде.совокупности блоков 1-9 (и соответствующих связей между ними) обведенных на чертеже сплошной линией.

Датчики 2Ги 25 случайных импульсов могут быть выполнены, например, в виде совокупности блоков 2-9 (и соответствующих связей между ними) обведенных на чертеже штрихпунктир- ной линией.

Генератор случайного потока импульсов работает следующим образом.

Перед началом работы в регистре 31 блока 8 нормирования устанавливается единичное значение, в регистре 29 блока 7 задания точности устанавливается число ш, шагов дискретизации экспоненциальной зависимости вида

f(t,)., , i 1,...,- m,,

где Л)- интенсивность импульсов случайного потока;

4Т - шаг дискретизации экспоненциальной зависимости.

Счетчики 27 и 33 импульсов устаавливаются в нулевые состояния.

55

1

1 5876256

На второй группе входов второго блока 19 сравнения устанавливается вероятность Р , определяющая пропор- J цию смешения потоков Эрланга, т.е. вид закона распределения выходного потока импульсов.

На шинах 35.1-35.П группы шин

10

установки устанавливаются величины (,-- ), ( ),...,(, где п определяет количество различных экспоненциальнь1х зависимостей вида

jU) - 1 - е i , в соответствии с которыми вырабатываются случайные 15 потоки импульсов различных интенсив- ностей.

Последовательность установки значений (e- f j -T ) на шинах 35.1-35 п группы шин установки блока 9 задания 20 интенсивности определяет порядок пе- рехода к каждой последующей интенсивности генерируемого случайного потока импульсов.

При поступлении импульса запуска 25 на шину Ю управления, т.е. на генератор 6 тактовых импульсов и через первый элемент ИЛИ 1 на датчик 2 случайных чисел, генератор 6 тактовых импульсов начинает вырабатывать им- 30 пульсы с периодом /5Т, датчик 2 случайных чисел выработает случайное число, распределенное, равномерно на интервале (0,1), которое поступает на первый блок 3 сравнения. 35 При накоплении в счетчике 27 импульсов числа, равного m , срабатывает блок 28 сравнения (I силу равен- . ства содержимь,х счетчика 27 импульсов и регистра 29). Блок 28 сравнения вы- 40 Рабатывает единичный сигнал, который проходя через второй элемент ИЛИ f поступает на формирователь 5 импульсов, который в свою очередь вырабатывает единичный импульс. Данный им- 45 пульс проходит на вход первого делителя 11 частоты, а также сбрасывает в нуль счетчик 27 импульсов и перево- Дит в единичное состояние регистр 31 блока 8 нормирования. 0

При помощи счетчика 33 импульсов происходит отслеживание порядка изменения интенсивности генерируемого потока импульсов. В соответствии с уее- 5 личивающимся значением содержимого этого счетчика импульсов происходит последовательное подсоединение мультиплексором 34 различных шин 35.1 - 35.п задания постоянных ( j

15876

( ), ..., (e-) ) , 32 умножения блока 8 нормирования. , I В блоке 32 умножения происходит у|множение числа, находящегося в регистре 31,-и числа посту- п ющего с выхода мультиплексора . Запись полученного произведения EJ регистр 31 производится при выработ- к генератором 6 тактовых импульсов ю о||ередного импульса, который разре- запись в регистр 31 содержимого 6jhoKa 32 умножения.

Таким образом, в моменты врем€ ни в регистре 31 будут нахо- t5 дйться числа

д ; 4т

) е

-Л

ат

В сумматоре 30 производится опера- я вычитания из единицы содержимого

регистра 31, т.е. на выходе сумматору 30 образуется число

В, 1 - А . 1 - е

Таким образом, на выходе суммато- рЬ 30 при выработке генератором 6 тактовых импульсов каждого очередно- г|э тактового импульса в моменты i dT находится число, соответствующее зна- чёнию функции экспоненциального закона распределения.

. Для обеспечения практически требуемой точности задания функции дискретного экспоненциального закона распределения константы е j должны удовлетворять условию

, С)

е

лт

f

где р g 0,05.

Блок 3 сравнения в тот момент, когда содержимое сумматора 30 становится большим случайного числа, сгенерированного датчиком 2 случайных чисел, вырабатывает единичный сигнал. Этот сигнал, проходя через элемент ИЛИ 4 на формирователь 5 импульсов, обеспечивает последним выработку очередного импульса, который поступает на делитель 11 частоты.

Таким образом, на входе делителя 11 частоты формируется пуассоновский поток импульсов переменной интенсив8

5

0

5

0

с

9

5

0

ности, а на выходе делителя 11 частоты после соответствующего прореживания - поток Эрланга 1-го, 2-го и т.д. порядка.

Формирование требуемого выходного потока устройства производится следующим образом.

Одновременно с прохождением импульса запуска по шине 10 управления на вход элемента ИЛИ 1 и вход запуска генератора 6 тактовых импульсов этот же импульс проходит на шину управления датчика И случайного потока импульсов (например, пуассонов- ского) и на первый вход элемента ИЛИ 17,

Устройство .датчика k случайного потока импульсов аналогично той части чертежа, которая обведена сплошной линией, а порядок его работы совпадает с описанным.

Поступление импульса на вход датчика И случайного потока импульсов приводит к формированию на его выходе, например, пуассоновского потока импульсов переменной интенсивности с параметрами соответственно.. , - г. выходе делителя 15 частоты - потока Эрланга.

Прохождение поступившего на первый вход элемента ИЛИ . 17 импульса с шины 10 управления на вход датчика 18 случайных чисел приводит к выработке последним равномерно распределенного на интервале (0,1) случайного числа о(- При выполнении условия о Р блок 19 сравнения формирует положительный потенциал, который открывает элемент И 20 и пропускает через него задержанный элементом 23 задержки импульс с выхода элемента ИЛИ 17. Этот импульс, поступая.на второй вход (установки в единицу)триггера 22, переводит последний в единичное состояние, одновременно с этим этот же импульс запускает датчик 21 случайных импульсов, который вырабатывает импульс через случайный промежуток времени, распределенный, например, по показательному закону .вида

f 1

Устройство датчика 21 случайных импульсов соответствует той части чертежа, которая обведена штрихпунктирной лини-ей. При этом запуск датчика 21

случайных импульсов производится путем подачи импульса на объединенный вход его генератора тактовых импульсов fi его датчика случайных чисел.

Перевод триггера 22 в единичное состояние приводит к открытию элемента И 12 и пропуску через него и элемент ИЛИ 13 на выход устройства потока импульсов Эрланга с выхода делителя 11 частоты. Поступление данного потока на выход генератора прекращается в момент переброса триггера 22 в нулевое состояние, который происходит в момент поступления на его вход установки в нуль импульса, выработанного датчиком 21 случайных импульсов.

Импульс, выработанный датчиком 21 случайных импульсов, проходит также через третий вход элемента ИЛИ 17 на датчик l8 случайных чисел, генерируя тем самым на выходе этого датчика )но вое случайное число о/.

Если оС Р , то на выходе блока 19 сравнения формируется нулевой потенциал, который открывает элемент ЗАПРЕТ 2k, обес печивая тем самым установку в единичное состояние триггера 26 и возбуждая датчик 25 случайных импульсов. Единичное состояние триггера 25 открывает элемент И 1б и обеспечивает прохождение на выход устройства импульсов потока Эрланга с делителя 15 частоты. i

Интервал времени пропуска в выходную шину генератора потока импульсов с делителя 15 также распределен по показательному закону вида

Н1

(t) 1

в соответствии с которым датчик 25 случайных импульсов вырабатывает очередной импульс. Генерация данного импульса приводит к переводу триггера 26 в нулевое состояние и к очередному запуску датчика 18 случайных

10

следующему циклу работы

Формула изобретения

10

15

20

25

Генератор случайного потока импульсов по авт. св. № 1520653, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет формирования потоков импульсов со сложными законами распределения, в него дополнительно введены последовательно соединенные первый делитель частоты, первый элемент И и третий элемент ИЛИ, последовательно соединенные датчик случайного потока импульсов, второй делитель частоты и второй элемент И, последовательно соединенные четвертый элемент ИЛИ, второй датчик случайных чисел, второй блок сравнения, третий элемент И, первый датчик случайных импульсов и первый триггер и последовательно соединенные элемент задержки, элемент ЗАПРЕТ, второй датчик случайных импульсов и второй триггер, шина управления соединена с входом датчика случайного потока импульсов и с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом второго датчика случайных импульсов, вход которого соединен с третьим входом четвертого элемента ИЛИ и с вторым входом второго триггера, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, второй вход первого элемента И соединен с выходом первого триггера, второй вход которого соединен с выходом третьего элемента И, первый вход которого соединен с вторым входом 5 элемента ЗАПРЕТ, выход четвертого элемента ИЛИ через элемент задержки соединен с вторым входом третьего элемента И, выход формирователя импульсов соединен с входом первого делителя частоты.

0

5

0

0