ФОРМИРОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ-АНАЛОГОВ ПОЗИЦИОННОГО КОДА СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ Советский патент 1971 года по МПК G06F7/58 H03M7/02 

Предлагаемый формирователь относится к области генерщрования случайных Сигналов. Он может быть использован лри машинном вычислении интегралов, решении систем уравнений, стат1истическом модели;р01ва«ии шроцессов, .исследовании точности, устойчивости, помехозащищенности и надежности различных систем и .в других целях.

Известный формирователь случайных чисел с произвольным законом распределения, состоящий из генератора лоследавательности электрических и.мпульсов регулИ|руемой длительности (образуемого многофазным мультивибратором и матричным переключателем с наборны.м полем), группы разрядных вентилей, ушравляемых имлульсами этого генератора и источника хаотических импульсных помех (ХИП), подаваемых «а разрядные вентили, второй ключ и т. д. Если случайный импульс ХИП не пройдет в течение времени ) + /2+... + ...tn, то, в состоя1ние «1 установится я-й триггер И откроется я-й ключ основан на следующем способе.

Последовательность .из импульсов заданной длительности шоступает на разрядные вентили в определенном порядке, причем эта последовательность непрерывно и независимо от ХИП периодически повторяется. На каждый вентиль, TaiKHM образом, в течение определенной части периода повторения последовательности будет подан отпирающий потенциал. В момент поступления случайного импульса ХИП один из разрядных вентилей окажется открытым и на его выходе будет зафи ксирован сигнал. Если частота повторения последовательности во .много раз выше средней частоты следования ХИП, то вероятность появления сигнала на любом из п выходов будет пропорциональна времени открытого состояния соответствующего разрядного вентиля, отнесенному к периоду повторения.

Недостатком известного датчика является то, что, с целью уменьшения .корреляции между лоявления.ми случайных выходных сигналав, .необходимо выбирать частоту повторения последовательности отпнрающих сигналов во много раз больще средней частоты следования ХИП. Но при увеличений частоты повторения уменьшаются интервалы открытого состояния вентилей в течение периода, что в конечном счете приводит к уменьшению точности воспронзведения заданного закона распределения вероятностей появления выходных сигналов вслеаствие технических трудностей

точного отсчета малых промежутков времени. Таким образом, этот датчик обладает существенным ограничением по частоте выдачи случайных сигналов.

Случайных сигналов. Она достигается путем подключения К выходам формирователя входов ячейки «ИЛИ, а выхода ее - к цели сброса генератора последовательности электрических импульсов регулируемой длительности. В результате такого подключения работа генератора последовательности электричеаких импульсов оказывается зависимой от моментов поступления -случайных импульсов. При прохождении каждого -предыдущего случайного сигнала будет ррабатьшать ячейка «ИЛИ и выдавать сигнал .на генератор последовательности электрических импульсов регулируемой длительности. По этому сигналу ои устанавливается в исходное положение (сбрасывается в «О) и снова начинает повторять заданную последовательность электрических сигналов. При этом последовательно подаются «открывающие сигналы от генератора на выходные ключи. Последующий случайный импульс попадает па один из ключей, который окажется открытым в этот момент, и импульс пройдет па выход. Цикл работы формирователя повторится. BeipOHTHOCTb появления сигнала на выходе будет зависеть от положения во времени и длительности интервала открытого состоя,ния соответствующего выходного ключа. При этом дл1ителыности интервалов в предлагаемом формирователе Приме|рно во столько же раз будут больще соответствующих интервалов известного, во сколько раз частота повторения последовательности интервалов в нем больше средней частоты следования ХИП. Указанное обстоятельство позволяет в предлагаемом формирователе применить более высокочастотный источник ХИП п.ри той же точности воспроизведения требуемого за-кона (распределения случайньгх выходных сигналов - аналогов позиционного кода случайных чисел. Следует также отметить, что в (предлагаемом формирователе выходные сигналы практически иекоррелпрованы вследствие отсутствия корреляции между появлениями ХИП.

Па чертеже представлена функциональная схема предлагаемого формирователя.

Формирователь состоит из генератора / последовательности прямоугольных электрических импульсов регулируемой длительности, который включает в себя счетчик 2, пабор гое поле 3 и регистр 1сдвига 4, выходных ключей 5 и ячейки 6 типа «ИЛИ.

Генератор 1 имеет два входа. Вход 1 является счетным входом счетчика 2. На него поступают стабилИЗИраванНые импульсы высокой частоты. Вход 2 я-вляется цепью сброса генератора /. На него поступают сигналы с выхода ячейки 6, входы которой подключены к выходам формирователя. При поступлении сигнала на вход 2 счетчик 2 и триггеры регистра сдвига 4 сбрасываются в «О, а первый триггер устанавливается в «1. Счетные ячейки счетчика 2 путем перемыкания контактов наборного поля 5 могут быть подключены к триггерам регистра сдвига 4. При поступлении импульса со счетной ячейки счетчика на любой из Т|рипгеров регистра 4, находящийся в «1, последний сбрасывается в «О и переводит в «1 следующий триггер. Таким образом, всегда один из тригге|ров регистра сдвига находится в «1. Триггеры репистра сдвига управляют состоянием выходных ключей 5, на которые со входа 3 поступают ХИП. Если триггер регистра сдвига находится в «О, то

0 управляемый им ключ закрыт и случайньп; импульс ХИП через него пройти на выход формирователя не может. Отметим также, что в соответствии с состоянием триггеров регистра сдвига всегда один из выходных ключей от5 крыт.

Работает формирователь следующим образом.

Пусть в какой-то момент времени па вход 3 поступит случайиый импульс ХИП. Он пройдет на выход формирователя через один из открытых выходных ключей 5. Выходной сигнал поступит также па ячейку 6, которая выдаст «мпульс на вход 2. Этот импульс сбросит в «О счетчик, и все триггеры, кроме первого, который установится в «1. Счетчик начнет считать стабилизированные высокочастотные импульсы, посту1пающие на вход 1. В течение первого вре.менного интервала после прохождения предыдущего импульса ХИП открыт пе|рвый ключ 5 из группы. Если последующий имиульс ХИП попадает на этот интервал, то на выходе 1 будет зафиксир01ван сигнал и цикл работы формирователя повторится сначала. В противном случае после отсчета счетчиком им1пульсов, где - - частота их следования, с соответствующей счетной ячейки че|рез замкнутый контакт «аборного поля па первый триггер поступит имятульс, который перебросит его в «О, а второй 0 триггер при этом установится в «Ь. В течеN., ние следующего временного интервала (f

будет открыт второй ключ и т. д. Если случайный импульс ХИП не пройдет в течение времени ti + t2+... tn-i, то в состояние «1 установится л-й триггер и отК|роется я-й ключ. Этот триггер сигналами от счетчика не управляется и поэтому соответствующий ключ будет открыт вплоть до прихода следующего импульса ХИП. Счетчик после установки в «1 п-го триггера может дойти до пасыщепия и прекратить счет им;пульсав.

Таким образом, во время работы формирователя все ключи последователыно открываются прямоугольными элект1рическими импульсами, (Поступающим-и от регистра сдвига, на временные интервалы, заданные соответствующей коммутацией контактов наборного поля. Случайные импульсы ХИП, поступая сразу на все ключи 5, будут проходить только через те из них, которые в момент их поступления будут открыты. Вероятность появлеg5 ПИЯ сигнала на выходе формирователя зависит от положения во времени и длительности

интервала открытого состояния соответствующего ему ключа. Вследствие того, что порядок от1К|рЫ1вания ключей заранее установлен в предлагаемом формирователе, то ве|роят.ностями появления сигналов можно управлять путем изменения интервалов /ь t,... tn открытого состояния ключей. Эти интервалы задаются путем коммутации контактов наборно(Го поля, а определяются расчетным путем по формулам:

i-iр

/, ., - ,ь .,, 2,-; Л-- f()dx,

моменты начала и

конца интервала времени /ь

требуемая вероятность появления сигналов на f-м выходе формирователя;

f(x)-1плот,ность распределения ;промежут1ков времени хмеждз соседними иМПульсами ХИП. Кроме того, ийтервалы /, можно определить и экапер1име«тально.

Предмет изобретения

Формирователь элекпричеоких сигналованалогов позиционного кода случайных чисел, содержащий генератор последовательности прямоугольных импульсов регулируемой длительности, выполненный в виде счетчика, связанного через щины паборного поля с триггерами сдвигающего регистра, которые соединены с разряднымп выходными ключами, отличающийся тем, что, с целью повыщения средней частоты появления кодов случайных чисел, он содержит схему «ИЛИ, все входы которой соединены с выходам.и ключей, а выход связан с цепью сброса счетчика.

5 В ход5 ,./ I

/7П-1

Выходы