Генератор случайного потока импульсов Советский патент 1991 года по МПК H03K3/84 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в вычислительной технике.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем обеспечения возможности управления законом распределения формируемого потока импульсов.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема генератора случайного потока импульсов; на фиг.2 - пример реализации вычислителя.

Генератор случайного потока импульсов (фиг.1) содержит последовательно соединенные первый датчик 1 случайных чисел, первый цифроаналоговый преобразователь 2, первый блок 3 сравнения и первый формирователь 4 импульсов, первый датчик 5 экспоненциального напряжения, последовательно соединенные второй датчик 6 экспоненциального напряжения и второй блок 7 сравнения, второй цифроаналоговый преобразователь 8, вход которого соединен с выходом второго датчика 9 случайных чисел, второй формирователь 10 импульсов, последовательно соединенные первый элемент И 11, первый элемент ИЛИ 12, третий датчик 13 случайных чисел, агретий блок 14 сравнения, D-триггер 15 и второй элемент И 16, первый элемент 17 задержки, блок 18 формирования модулирующего потока импульсов, последовательно соединенные счетчик 19 импульсов и третий элемент И 20, последовательно соединенные триггер 21, четвертый элемент И 22, второй элемент ИЛИ 23, второй элемент 24 задержки, блок 25 регистров и вычислитель 26, вторые группы входов которого соединены с кодовыми шинами 27.1-27.т. Выход первого формирователя 4 импульсов соединен с первым входом первого элемента И 11, второй вход которого соединен с вторым выходом D- триггера 15, второй вход которого соединен с выходом первого элемента 17 задержки, вход которого соединен с входом второго датчика 9 случайных чисел, с входом второго датчика 6 экспоненциального напряжения, с выходом первого элемента ИЛИ 12, с входом первого датчика 1 случайных чисел и с входом первого датчика 5 экспоненциального напряжения, выход которого соединен с вторым входом первого блока 3 сравнения. Выход второго цифроаналогового преобразователя 8 соединен с вторым входом второго блока 7 сравнения, выход которого соединен с входом второго формирователя 10 импульсов, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И 16, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ 12, с входом установки блока 25 регистров, с первым входом блока 18 формирования модулирующего потока импульсов, с первым входом счетчика 19 импульсов и с первым входом триггера

21, второй вход которого соединен с выходом четвертого элемента И 22, с первым входом вычислителя 26, второй вход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ 23, и с выходом третьего

0 элемента И 20, второй вход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И 22, с вторым входом счетчика 19 импульсов, с выходом первого элемента И 11 и с вторым входом блока 18 формирования модулирую5 щего потока импульсов, группа выходов которого соединена с второй группой входов третьего блока 14 сравнения. Группы выходов вычислителя 26 соединены с соответствующими группами входов блока 25

0 регистров, группы выходов которого соединены с соответствующими группами входов блока 18 формирования модулирующего потока импульсов.

Блок 18 формирования модулирующего

5 потока импульсов (фиг..1) содержит последовательно соединенные элемент ИЛИ 28, счетчик 29 импульсов и мультиплексор 30, элемент 31 задержки, выход которого соединен с входом элемента ИЛИ 28, а вход 0 с выходом счетчика 29 импульсов.

Вычислитель 26 (фиг.2) содержит первую и вторую группы блоков 32.1-32.m и 33.1-33.m элементов И, группу блоков 34.1- 34.m элементов ИЛИ и сумматоры 35.15 35.т, выходы которых являются группами выходов вычислителя 26, первый вход которого соединен с входами управления блоков 32.1-32.m элементов И первой группы блоков элементов И, выходы которых соедине0 ны с первыми группами входов соответствующих блоков 34.1-34.rn элементов ИЛИ, выходы которых соединены с первыми группами входов соответствующих сумматоров 35.1-35.т, вторые группы вхо5 дов которых являются первыми группами входов вычислителя 26, второй вход которого соединен с входами управления блоков 33.1-33.m элементов И второй группы блоков элементов И, выходы которых соедине0 ны с вторыми группами входов соответствующих блоков 34.. т элементов ИЛИ. Группы входов блоков 32.1-32.rn элементов И первой группы блоков элементов И являются вторыми группами входов

5 вычислителя 26.

Генератор случайного потока импульсов работает следующим образом,

Счетчи к 19 импульсов устанавливается в исходное нулевое состояние. В нулевое состояние устанавливается также триггер

21. Первый 1 и второй 9 датчики случайных чисел при подаче на их вход (опроса) импульса с выхода элемента ИЛИ 12 вырабатывают независимые равномерно распределенные случайные числа.

Нз выходах первого 2 и второго 8 циф- роаналоговых преобразователей формируются аналоговые сигналы, амплитуды которых пропорциональны сформированным случайным числам. Синхронно с первым и вторым датчиками 1 и 9 случайных чисел включаются первый и второй датчики

5и 6 экспоненциального напряжения, амплитуды выходных сигналов которых возрастают по экспоненциальным законам. Выбор экспоненциальных законов определяется в соответствии с требуемыми параметрами формируемого устройством случайного потока импульсов. При этом первый датчик 5 экспоненциального напряжения вырабатывает напряжение, отвечающее параметрам закона распределения основного потока импульсов, второй датчик

6- напряжение, которое используется для выработки пуассоновского потока импульсов, изменяющего (модулирующего) закон распределения основного потока импульсов. Сигналы с выходов первого и второго датчиков 5 и 6 экспоненциального напряжения, а также с цифроаналоговых преобразователей 2 и 8 поступают на первый и второй блоки 3 и 7 сравнения соответственно.

В моменты равенства напряжений, поступающих на первые и вторые входы блоков 3 и 7 сравнения, каждый из этих блоков вырабатывает сигнал, поступающий затем на первый и второй соответственно формирователи 4 и 10 импульсов.

Прохождение импульса, выработанного формирователем 4 импульсов или формирователем 10 импульсов, на выход устройства организуется в соответствии с требуемым законом модуляции (смешивания) основного и модулирующего основной потоков импульсов.

Требуемый закон модуляции реализуется следующим образом.

Очередным выходным импульсом устройства с выхода элемента ИЛИ 12 запускается третий датчик 13 случайных чисел, с выходов которого двоичное равномерно распределенное число о. поступает на первую группу входов третьего блока 14 сравнения. На второй группе входов блока 14 сравнения устанавливается число PJ, определяющее долю модулирующего потока в основном потоке импульсов. Выбор конкретного значения числа Р. устанавливаемого на второй группе входов блока 14 сравнения, осуществляется путем подключения при помощи мультиплексора 30 соот- ветствуюшего выхода j-ro регистра блока 25 регистров

По результату сравнения числа а с чис- 5 лом Р. ()0,п-1) единичный импульс на выходе блока 14 сравнения вырабатывается в том случае, если а , PJ Сигнал с выхода блока 14 сравнения подается на первый(информационный) вход D-триггера 15, на второй

0 вход(синхронизации) которого подается выходной сигнал устройства, задержанный элементом 17 задержки на интервал, равный суммарному времени задержки третьего датчика 13 случайных чисел и блока 14

5 сравнения. При поступлении этого импульса на вход синхронизации D-триггер 15 устанавливается в единичное или нулевое состояние (в зависимости от сигнала информационного входа)и остается в этом состо0 янии до прихода следующего сигнала на его вход синхронизации. Единичное или нулевое состояние D-триггера 15 открывает элемент И 11 или элемент И 16 соответственно, обеспечивая тем самым прохождение оче5 редного импульса, принадлежащего основному или модулирующему основной потоку импульсов. Организация прохождения очередного импульса от элемента И 11 или элемента И 16 на выход устройства

0 осуществляется при помощи элемента ИЛИ 12. Очередной импульс с выхода элемента ИЛИ 12 запускает датчики 1 и 9 случайных чисел, а также датчики 5 и 6 экспоненциального напряжения для формирования оче5 редного импульса устройства.

Подключение к блоку 14 сравнения выходов регистров блока 25 регистров при помощи мультиплексора 30 реализует изменение вероятности Q появления им0 пульсов модулирующего потока следующим образом.

Вероятности Q имеют следующий смысл: QO - вероятность появления в основном потоке очередной серии модулирующих

5 импульсов; От - условная вероятность появления второго модулирующего импульса (как правило, ) при условии, что перед этим уже был один модулирующий импульс; QJ- условная вероятность появления (j+1)-ro

0 модулирующего импульса при условии, что ему предшествовало ровно последовательных модулирующих импульсов.

Выбор конкретного регистра из блока 25 регистров с вероятностью для подключе5 ния через мультиплексор 30 к блоку 14 сравнения осуществляется при помощи счетчика 29 импульсов, который подключен к управляющему входу мультиплексора 30. Счетный вход этого счетчика импульсов

соединен с выходом элемента И 16, поэтому при появлении модулирующего импульса его значение увеличивается на единицу. Вход сброса этого счетчика импульсов подключен через элемент ИЛИ 28 к выходу элемента И.11, поэтому появление импульсов основного потока будет переводить этот счетчик импульсов в нулевое состояние. Кроме того, в нулевое состояние данный счетчик переводится и при накоплении в нем числа (п-М) соответствует случаю уменьшения условной вероятности Qn+1 до уровня Qo.

Таким образом, увеличение содержимого счетчика 29 импульсов происходит только при условии последовательного следования импульсов, модулирующих основной поток.

Содержимое регистров блока 25 регистров определяется длительностью следования импульсов основного потока на основе соотношения пропорциональности

)+ , т-1,(1)

в соответствии с которым очередной i-й пересчет значений вероятностей QJ осуществ- ляется после каждой регистрации совокупности из М последовательных импульсов основного потока. Работа устройства в этом случае происходит следующим образом.

Первый импульс основного потока, проходя через четвертый элемент И 20, формирует управляющие сигналы на вход управления (разрешения записи) блока 25 регистров и на первый вход вычислителя 26 таким образом, что содержимым блока 25 регистров становятся значения, установленные на кодовых шинах 27,1-27.т. Этот же импульс, поступая на второй вход (установки з 1) триггера 21, переводит его в единичное состояние, закрывая тем самым элемент И 22 для прохождения через него отдельных импульсов серии. Импульсы очередной серии подсчитываются в счетчике 19 импульсов. При накоплении в этом счетчике импульсов максимально возможного числа сигнал переполнения с его выхода открывает элемент И 20, пропуская через него очередной импульс основного потока, а также переводит счетчик 19 импульсов в нулевое состояние. Импульс с выхода элемента И 20 поступает на второй (управляющий) вход вычислителя 26, а через элемент ИЛИ 23 и элемент 24 задержки - на вход разрешения записи в блок 25 регистров. Таким образом происходит изменение (увеличение) значений вероятностей {Qj}.

Изменение значений вероятностей {Qj} прекращается при поступлении первого модулирующего импульса с выхода второго элемента И 16.

Этот импульс сбрасывает в О счетчик 19 импульсов, переводит триггер 21 влуле- вое (исходное) состояние и сбрасывает в О значение регистров блока 25 регистров.

Работа вычислителя 26 происходит следующим образом.

При поступлении на его первый вход управляющего сигнала с выхода элемента И 22 происходит открытие группы блоков эле0 ментов И 32.1-32.т, и через эти блоки элементов И, а также блоки 34.1-34.m элементов ИЛИ сигналы с кодовых шин 27.1-27.rn проходят на входы сумматоров 35.1-35.т, на вторые входы которых посту5 пает содержимое блока 25 регистров, которое в этом случае является нулевым. Таким образом, после поступления на вход блока 25 регистров управляющего сигнала с выхода элемента 24 задержки в блоке 25 регист0 ров устанавливаются значения {Qj}, поступающие с выходов сумматоров 35.2- 35.m вычислителя 26.

При поступлении на второй вход вычислителя 26 управляющего сигнала с выхода

5 элемента И 20 происходит открытие группы блоков элементов И 33.1-33.т. В сумматорах 35,1-35.т производится вычисление согласно формуле (1).

Таким образом, предлагаемый генера0 тор позволяет формировать поток импульсов, в котором вероятности возникновения модулирующих импульсов зависят от продолжительности очередного интервала времени следования импульсов основного

5 потока.

Формула изобретения 1, Генератор случайного потока импульсов по авт.св. № 1552361, отличающйй- с я тем, что, с целью расширения функцио0 нальных возможностей за счет обеспечения возможности управления законом распределения формируемого потока импульсов, в него дополнительно введены последовательно соединенные счетчик импульсов и

5 третий элемент И, последовательно соединенные триггер, четвертый элемент И, второй элемент ИЛИ, второй элемент задержки, блок регистров и вычислитель, группы выходов которого соединены с соот0 ветствующими группами входов блока регистров, вход установки которого соединен с выходом второго элемента И, с первым входом счетчика импульсов и с первым входом триггера, второй вход которого соединен с

5 выходом четвертого элемента И и с первым входом вычислителя, второй вход которого соединен с вторым входом второго элемента ИЛИ и с выходом третьего элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И, с вторым

входом счетчика импульсов и с выходом первого элемента И, группы выходов блока регистров соединены с соответствующими группами входов блока формирования модулирующего потока импульсов, кодовые шины соединены с соответствующими вторыми группами входов вычислителя.

2, Генератор по п.1, отличающийся тем, что вычислитель содержит первую и вторую группы блоков элементов И, выходы которых соединены с соответствующими группами входов соответствующих блоков элементов ИЛИ группы блоков элементов

0

ИЛИ, выходы блоков элементов ИЛИ которой соединены с первыми группами входов соответствующих сумматоров, выходы которых являются группами выходов вычислителя, первые группы входов которого соединены с вторыми группами входов соответствующих сумматоров, первый вход вычислителя соединен с входами управления блоков элементов И первой группы блоков элементов И, группы входов которых являются вторыми группами входов вычислителя, второй вход которого соединен с входами управления блоков элементов И второй группы блоков элементов И.

Изобретение относится к импульсной технике. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возможности управления законом распределения формируемого потока импульсов. Генератор содержит датчики 1, 9, 13 случайных чисел, цифроаналоговые преобразователи 2, 8, блоки 3, 7, 14 сравнения, формирователи 4, 10 импульсов, датчики 5, 6 экспоненциального напряжения, элементы И 11, 16, элемент ИЛИ 12, D-триггер 15, элемент 17 задержки и блок 18 формирования модулирующего потока импульсов. Введение счетчика 19, элементов И 20, 22, триггера 21, элемента ИЛИ 23, элемента 24 задержки, блока 25 регистров и вычислителя 26 позволяет формировать поток импульсов, в котором вероятности возникновения модулирующих импульсов зависят от продолжительности очередного интервала времени следования импульсов основного потока. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.