ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВВПТБ4чп2л^ iiiJijiiEaf Советский патент 1974 года по МПК H03K3/84 

д

Изобретение относится к вычислительной технике.

Известны генераторы случайных процессов, содержащие задающий генератор импульсов, делитель частоты, устройство управления коэффициентом делеиия, реверсивиый счетчи-к, фильтр нижних частот, дешифратор, преобразователь код - аналог, цифровой компаратор, выход которого подключен ко входу триггера, реверсивный счетчик задания амплитуд, регистр сдвига, генераторы случайной двончиой последовательности управления амплитудой и частотой, переключатели, схему совпадения, устройство управления регистром сдвига и триггер уораелеяия, .причем (ВЫХод задающего генератора импульсов через делитель частоты соединен со входом реверсивного счетчика, 0|Дин из выходов которого через преобразователь код-аналог и фильтр нижних частот соединен с аналоговым .выходом генератора, а выход дешифратора связан со входом цифрового компаратора и выходом реверсивного счетчика задания амплитуд, ко входам которого подключены генераторы случайной двоичной .последовательности управления частотой непосредственно, а случайной двоичной последовательности управления амплитудой- через триггер управления.

Цель изобретения - упрощение регулирования статистических характеристик контролируемого процесса-достигается тем, что в предлагаемом генераторе выходы делителя частоты через устройство управления .коэффициентом деления подключены ко входу дешифратора и через переключатели соединены с устройством управления регистром сдвига, а дополнительные выходы первого реверсивного счетчика через схему совпадения подключены .ко входу-генератора случайной двоичной .последовательности управления амплитудой и к выходу генератора случайной двоичной последовательности управления частотой, вход которого соединен с выходол регистра сдвига.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства.

Генератор содержит задающий генератор импульсов 1, делитель частоты 2 с управляемым коэффициентом деления, реверсивный

счетчик 3, клемму 4 цифрового выхода, клемму 5 аналогового выхода, преобразователь код-аналог 6, фильтр нижних частот 7, цифровой KOMinapaTop 8, триггер 9, схему совпадения 10, реверсивный счетчик задания

амплитуды 11, генератор случайной двоичной последовательности управления амплитудой 12, триггер управления 13, генератор случайной двоичной последовательности управления частотой 14, регистр сдвига 15, устройство управления коэффициентом деления 16, дешифратор 17, переключатели 18, устройство 19 управления регистром .сдвига 15. Задающий генератор импульсов 1 через делитель частоты 2 с управляемьш коэффициентом деления подключен ,к счетному входу реверсивного счетчика 3, выход нараллелыного кода которого лодключен к клемме 4 цифрового выхода, к клемме 5 аналогового выхода через преобразователь 6 код-аналог п фильтр нижних частот Тик оц,каму входу цифрового компаратора 8. Выход последнего подключен через нулевые и единичные выходы триггера 9 к шадна м сложения и -вычитания этого же реверсивного счетчика 3. Нулевые выходы всех разрядов, кроме последнего, н единичный выход последнего разряда счетчика 3 подключены через схему совпадения 10 к счетному входу реверсивного счетчика задания амплитуды 11, к ,ши«ам сложения и вычитанпя этого же счетчпка через генератор 12 случайной двоичной последовательности управления амплирудой, единичный и нулевой выходы триггера 13 управления и через генератор случайной двоичной последовательности управления частотой 14 к шине сдвита релистра сдвига 15. Выходы каждо1го разряда регистра сдвига подключены ,к одному из входов cxeiM совпадения устройства управлен-ия коэффициентом, деления 16, выходы которых подключены к делителю частоты 2, а ко вторым входам подсоединены выходы дешифратора 17. Вход дешифратора связан с цифровым ком1параторОМ 8 и выходом ревероивного счетчика задания амнлитуды 11. Выходы дешифратора через переключатели 18 связаны со входами сборок устройства 19 управления ре листром сдвига 15. Выходы этих сборок через инверторы, схемы совпадения и еще одну сборку, входящие в устройство 19 управления регистром сдвига 15, соединены со входом ycTaHOBiKH единицы в первом разряде регистра сдвига. Принцип работы предлагаемого генератора заключается в предствлении случайного нроцесса ;в виде колебания, амплитуда и фаза которого изменяется по случайному закону. Известно, что изменения амплитуды н фазы должны быть во много раз медленнее основного колебания. Для выработки случайного процесса необходимо модулировать основное колебание по амплитуде и изменять фазу по случайному закону в соответствии с требуемой спектральной характеристикой. Основное колебание формируется задающим генератором ИмпульСОв 1, частота импульсов которого делится делителем частоты 2, Л 1-разрядным реверсивным счетчиком 3, преобразователем код-аналог 6 п фильтром низких чаСтот 7. С выхода преобразователя 6 €ни;мается ступенчатое треугольное напряжение, сглаживаемое фильтром низких частот 7 в почти синусоидальное. Путем .изменения частоты импульсов задающего генератора 1 управляемым делителем частоты 2 можно получить «олебание задан1ной длительности. Амплитуда задается генератором случайной двоиЧН( последовательности управления амолитудой 12, который вынолпяет реверс -- счетчика 2 задания амплитуды 11 через триггер управлеНИЯ 13. Увеличение или уменьшение кода числа в счетчике 11 на единицу в зависимости от случайной ооследовательности с выхода генератора 12 (Происходит в те моменты времени, когда 1К01Д в peiBepcHBHOM счетчике 3 окажется .равным НОЛ овине максимального значения. ji ОЛГ,Для этого схема совнадения 10 выдает импульс при коде . Выбор такого режима смены задаваемых амплитуд позволяет получить стацио;парный случайный прОЦесс с постоянным средним зна1чением. Сдвиг реверои-вното счетчика заДания амплитуды 11 на единицу обеспечивает медленное из;.менение амплитуды по сравнению с основным колебанием. Для плавного изменения а-мплитуды от максимума к .минимуму и наоборот счетчик 11 содержит связи, переключающие счетчик на вычитание, когда его содержимое достигается максимума, и на сложение, когда он опустошается. Цифровой компаратор в сравнивает значение амплитуды, зафиксир01ван:ное в реверсивном счетчи1ке 11, с числом в реверсивном счетчике 3. При равенстве кодов в счетчкках 3 и 11с выхода ком1паратора на счетный вход триггера 9 поступает импульс, переключающий реверс счетчика 3. Таким образом формируется полуволна напряжения, амплитуда которого задается реверсивным счетчиком 11. Для формирования случайного процесса с заданной спектральной характеристикой данному значению амплитуды полуволны должна соответствовать длительность или несколько значений длительностей в соответствии с требуемой спектральной характеристикой. Для выполнения этого условия служат переключатели 18 и регистр сдвига 15. Для удобства задания амплитудно-частотной характеристики зна чение амплитуды полуволны, зафиксированное в реверсивном счетчике II, дешифруется в десятичный код дешифратором 17. Регистр сдвига 15 содержит разрядов, соответствующих линейной дискретности опектра случайного- процесса, Единица, записанная в 1первом разряде релнстра сдвига 15, сдвигается случайной двоичной последовательностью с генератора 14. Ввиду того, что, в зависимости от конкретного вида апектральной характеристики, амплитудам, заданным реверсивным счетчиком 11, соответствуют различные длительности полуволн, неооходимо изменять количество разрядов регистра -сдвига 15 в соответствии с амплитудой полуволны. ЗтОй цели служат устройство 19 управления регистром сдвиг 15 и переключатели 18. На идиом ii.i выходои деюкфратора / и. соолветствии с кодом амплшуды, aanincauiroii в 1реве,рс«виОМ счетчике И, появляется высокий Потеациал, который через замкнутые переключатели 18 поступает на оборки устройства 19 ушра вления регистром сдвига 15. На вход установкп единицы в первом разряде регистра сдвига через сборку подключается выход того разряда, у которого переключатель даниой :прины дешифратора 17 замкнут последним. Действительно, иа схему совпадения данного разряда поступают разрешающие сигналы с шины дешифратора 17 через переключатель 18 И сборку И инвертирова«ный запрещающий сигнал с последующей сборки. Такдам образом данный разряд замыкает регистр сдвига 15 в кольцо. Предыдущие разряды не замыкаются в кольцо, потому что на схемы совпадений из разрядов поступают запрещающие сигналы (инвертированные разрешающие сигналы сборок). Носле сдвига регистра сдвига импульсами случайной двоичной последо.ватель1ности с генератора 14 на одном из выходов этого регистра появляется высокий потенциал, который через схему совпадеиия устройства управления коэффициентом деления 16, IK которой также приложеп высокий потенциал с дешифратора 17, поступает на делитель частоты 2 с управляемым коэффициентом деления и оагределяет такой коэффициент деления qi входных импульсов задающего генератора 1, нри котором данной амплитуде соответствует определенная длительность полуволны случайного колебания. Выход первого разряда регистра сдвига 15, подключенный через схемы совпадения устройства управления коэффициентом деления 16 к делителю частоты 2, устанавливает такие коэффициенты деления делителя частоты /N,, 1 (qi qo-.-gz), что для всех амплитуд (1, 2... 2) длительность полуволны остается равной средней величине всех возможных значений длительностей. При линейчато,м разделении спектра это условие равносильно заДанию средней частоты. Ввиду того, что первый разряд определяет длительность полуволны (среднюю частоту), в него записывается единица начальной установки (когда код в реверсивном счетчике 3 становится равен ) и он не замыкает себя в кольцо. Выход второго разряда устанавливает длительность полуволны (частоту) на единицу дискретности во времени (частоте), меньшую средней для всех (2.... ) значений аматлитуд. Выход третьего разряда регистра сдвига 15 устанавливает длительность полуволны. болыпую средней на единицу дискретности по врсмепп, выход )того - па две едпНицы меньше и т. д. Сдвиг регистра сдвига 15 происходит за время, меньшее Минимального периода поступления импульсов на реверсивный счетчик 3. Итак, нри помощи переключателей 18, количество которых равно Vi {N-2-1) и определяется амплитудной NI и временной N-2 дискретизацией случайного процесса, устанавливается требуемая спектральная характеристика случайного процесса. Предмет изобретения Генератор случайных процессов, содержащий задающий генератор импульсов, делитель частоты, устройство управления коэффициентом деления, реверсивный счетчик, фильтр нижних -частот, дешифратор, преобразователь код-аналог, цифровой компаратор, выход которого подключен ко входу триггера, реверсивный счетчик задания амплитуды, регистр сдвига, генераторы случайной двоичной последовательности управления амплитудой н частотой, переключатели, схему совпадения, устройство управления регистром сдвига и триггер управления, причем выход задающего генератора импульсов через делитель частоты соединен со входом реверсивного счетчика, один из выходов которого через преобразователь код-аналог и фильтр нижних частот соединен с аналоговым выходом генератора, а выход дешифратора связан со входом цифрового компаратора и выходом реверсивного счетчика задания амплитуд, ко входам которого подключены генераторы случайной двоичной последовательности управления частотой непосредственно, а управления амплитудой - через триггер упра вления, отличающийся тем, что, с делью упрощения регулирования статистических характеристик контролируемого процесса, выходы делителя частоты через устройство управления коэффициентом деления подключены ко входу дешифратора и через переключатели соединены с устройством управления регистром сдвига, а дополнительные выходы реверсивного счетчика через схему совпадения подключены ко входу генератора случайной двоичной последовательности управления амплитудой и к выходу генератора случайной двоичной (последовательности управления частотой, вход которого соединен с выходом регистра сдвига.

-01