Управляемый вероятностный элемент Советский патент 1974 года по МПК H03K3/84 G06F7/70 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для построения датчиков случайных чисел, моделей стохастических автоматов и систем, при построении стохастических вычислительных и моделир чцих устройств.

Известен ряд способов построения вероятностных элементов и схем реализирующих эти способы.

Известным вероятностным элементам, содержащим электронные приборы с известными щумовыми характеристиками и цепи запуска и управления, присущи недостатки, связанные с температурной нестабильностью характеристик и их зависимостью от питающих напряжений. Устранение этих недостатков связано с усложнением схем вероятностных элементов.

Целью изобретения является упрощение вероятностного элемента, повышение надежности и стабильности его работы, устранение зависиI ---мости- вероятностных характеристик элемента от параметров вхо.дных сигналов и флуктуации питающих напряжений, возможность изменения вероятностных свойств элемента, возможность построения вероятностных элементов с произвольным числом устойчивых состояний.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в использовании шумовых свойств тиристоров, включаемых параллельно между- землей и входом схемы через сопротивление связи. Включенные таким о.бg разом тиристоры образуют многоустойчивый управляегуШй вероятно.стнык элемент. Схема подключается к е.динственноц/ источни энергии-генератору входаых имцул.ьсов, что исключает влияние нестабильности питащих напряжений на работу вероятностного элемента. При таком включении тиристоров нестабильность параметров входных импульсов не влияет на стабильность работы схев целом и не приводит к измену

ниш устаноБленны : вероятностных парш/етров.

иежлу входом схемы и управляющими электродами тиристоров вклшены регулируемые резисторы, спамощью которых задаются требуемые величины токов управления тиристорами и вероятностных характеристик вероятностного элемента. С ин.дивидуальных нагрузочных сопротивлений параллельных ветвей схемыснимается напряжение, соответстЕующее состоянию тиристоров. При вюшчении (пробое) тиристора с его нагрузки снимается напряжение, обусловленное током, протекающим по цепи пробитого прибора; остальные тиристоры уо нтируются пробитыми и с их нагрузочных сопротидяений снршается потешщал земли. В течение времени действия входного сигнала лишь на о.дном выходе многоустойчивого вероятностного элемента присутствует потенциал, отличный от по т а нциал а з е РДЛИ .

На фиг, I изображена принципиальная Электрiwecitafi схема предложенного элемента; на фиг, 2 график изменения напряжения в точке схемы и напршхения пробоя в течение времени действия входного сигнала; на фиг, 3 - характеристики включения тиристора; на фиг, 4 - плотности распределения вероятностей сл чаиных значе НИИ порогов срабатыва1шя тиристоров; на фиг. 5 - зависимость вероятности срабатывания тиристора от значений регулируемого параметра.

В случае если на входе схемы (фиг, I) отсутствуют сигналы опроса, схема оказывается обесточенной и напряжение на всех ее выходах соответствует потенциа.щ земли. При поступлении на вход схемы-импульса с конечной длительностью переднего фронта напряжение в общей точке S нарастает, а напряжение пробоя тиристоров I-j - In уменьшается за счет увеличения токов управления, протекаюпгих через резисторы Sf -2л .В некоторый момент времени t-ti (фиг. 2), когда напряжение в точке Е общего резистора 3 достигает уровня пробоя одного из тиристоров, происходит его пробой (точка А на фиг. 2) Из рассмотрения характеристик ВКЛБ чения тиристора (фиг. 3; сле.пует, что при повышенитг вхо.дного напряжения от до некоторого максимального значения нагрузочная прямая перемещается, сменяя положение I, П..., а напряжение пробоя соответственно уменьшается, проходя значения Bf , Bg ,... В момент пробоя тиристора рабочая точка переходит на участок отрицательного дифференциального сотфотивления прибора (В С ), ток через пробитый тиристор резко возрастает, а напряжение в общей точке Е уменьшается, что исключает срабатывание (пробой) остальных тиристоров

Для пояснения суисяости вероятностных процессов, протекающих в схеме, рассмотрим частный случай многоустойчивого вероятностного элемента - бистабильного элемента, в котором использованы только два тиристора, например. 1 и 12 . В некоторой области изменения разностных значений токов управления срабатывание тиристора носит вероятностный характер из-за модуляции ровня пробоя тиристора его внутренними , офйект модулятдии может быть приведен к управляющей епи, что значительно упрощает дальнейшее рассмотрение протекающих в схеме процессов. Вероятность срабатывания (пробоя) первого тиристора Рср при поступлении на вход вероятностного элемента в момент i сигнала опроса от генератора импульсов может быть записана так:

pcp--p iy,,,iujM а)

где 1ц., Гуг - соответственно токи ухфавления первым и вторым тиристорами;ГНУ./i,)уlu/,/ft/-значения в момент

tf реализаций случайных (|ункций, описывающих флуктуации токов управления первым и вторым тиристорами, модулированных внутренними пумами, приведенных к цепям управления тиристорами.

В интегральном виде выражение (I) может быть переписано в таком виде i. Uсо

cVffe &u// 4 4 V jJ / )60 ,)

соответственно плотности распределие вероятностей значений j... Хш в момент -Ы .

Из рассмотрения фиг. 4 ясно, , что вероятность срабатывания вероятностного элемента является с|5гнкцией площади перекрытгм графиков плотностей распределения случайных значении порогов срабатывания тиристоров (заштрихованная область на фиг. 4), причем эта вероятность зависит от некоторой величины С. На основании условия

,JiL)-fLluj,fiL}-c fy)

где С - некоторый регулируемый параметр, делается вывод о возможности изменения вероятности срабатывания элемента. Таким регулируемым параглетром является разность постоянных составляющих токов управления, задаваемых изменением величин сопротивлений в цепях управления тиристорами. Зависимость вероятности срабатывания первого тиристора от величины параметра С показана на фиг. 5.

Результаты, полученные .для схемы с двумя случайными устойчи-6

mtm состояниями распространяются и на общий случай - схел многоустойчивого управляемого вероятност;ного элемента.

По окончании действия импульса, поступающего на вход вероятностного элемента, схема возвращается в исходное состояние, когца на всех ее выходах - резисторах 5 устанавливается потенциал зегмя.

ПРЕдаШТ ИЗОБРЕТШШ

Управляемый вероятностный элемент, содержащий первичные источники случ-айного сигнала, генератор импульсов, резисторы, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целые его упрощения при повышении стабильности характеристик, в нем первичные источники щ/ма выполнены в виде ряда тиристоров, катоды которых соединены с нагрузочным резисторами, аноды через общий резистор подключены к генератору импульсов, который соединен через регулируемые резисторы с управляющими

электродами тиристоров соответственно.

-OD

Bb/)fod1

Выход 2

Въ/ходп иг.1

If

фиг. 2

MJ

И

V Ц V Vm Фиг.З

Фиг.

Фиг. 5