Генератор импульсов Советский патент 1974 года по МПК H03K1/18 H03B29/00 

1

Изобретение относится к области моделирования случайных процессов и может использоваться для получения импульсов с заданным распределением длительностей.

Известен генератор импульсов, содержандий линию задержки, схемы совпадения, сборки, вероятностный многополюсник, источник запускающих импульсов, генератор равномерно распределенных импульсов, принцип работы которого -состоит в реализации кусочно-ступенчатой аппроксимации плотности распределения при равномерном разбиении аргумента.

Целью изобретения является повышение точности процесса получения импульсов с заданным распределением длительностей.

В предлагаемом генераторе импульсов это достигается введением вероятностного двоичного устройства с двумя выходами и п входами, устройства коммутации с п входами, трех схем сборки и трех схем совпадения, соединенных таким образом, что в устройстве осуществляется ступенчатая суперпозиция прямоугольных и треугольных распределений, причем для получения треугольных распределений используются операции умножения и сложения функций распределения, выполняемых с помощью логических схем сборки и совпадения.

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого генератора импульсов; на фиг. 2 и 3 -

линейно-возрастающая и линейно-убывающая

аппроксимирующая плотности распределения.

Генератор импульсов с кусочно-линейиой

плотностью распределения длительностей содержит линию задержки 1, выходы которой подключены к входам га схем совпадения 2 (2, 22,..., 2п), выходами через сборку 3 подключенных к входу сброса триггера 4 и к схеме сборки 5, второй вход которой подключен

к выходу триггера 4, входом запуска соединенного с источником запускающих импульсов, подсоединяемым к клемме 6, с входом вероятностного одновходового многополюсника 7 и с входом генератора 8 равномерно распределенных импульсов, основной выход которого подключен через двухвходовую схему совпадения 9 к входу трехвходовой сборки 10, а остальные два выхода соединены с входами двухвходовой сборки 11 и четырехвходовой

схемы совпадения 12; вероятностное двоичное устройство 13 с двумя выходами; устройство коммутации 14; дополнительно введенные сборки 15, 16 и дополнительно введенную трехвходовую схему совпадения 17. Выходы многополюсника 7 подключены к вторым входам га, схем совпадения 2, к п входам вероятностного двоичного устройства 13 н к п входам устройства коммутации 14. Один выход вероятностного двоичного устройства 13 соединен

с вторым входом двухвходовой схемы совпадения 9, а второй выход связан с четвертым входом четырехвходовой схемы совпадения 12 и с третьим входом трехвходовой схемы совпадения 17. Выходы устройства коммутации 14 через сборку 15 подключены к третьему входу четырехвходовой схемы совпадения 12 и Через сборку 16 к входу трехвходовой схемы совпадения 17, выход которой соединен с третьим входом трехвходовой сборки 10. Второй вход этой сборки соединен с выходом четырехвходовой схемы совпадения 12, а выход подключен к входу лилии задержки 1.

В основу работы генератора импульсов положено представление на интервалах j, tj+i линейно-возрастающей аппроксимирующей плотности распределения (фиг. 2) суммой прямоугольного tjAjCj+itj+i и треугольного AjBj+iCj+i распределений, а линейно-убывающей аппроксимирующей плотности распределения (фиг. 3) суммой прямоугольного tjCjBj+itj+i и треугольного CjAjBj i распределений.

В практике получения случайных чисел прямоугольные и треугольные распределения получают нутем реализации алгоритма

/Г-/у + (;.Ц-/;)г;,,(1)

где 2,1 - число равномерно распределенной в интервале 0,1 числовой последовательности;

Ziz, Zi3 - соответственно больщее и меньшее из двух чисел равномерно распределенной в интервале 0,1 числовой последовательности.

При к 1, 2, 3 получают соответственно прямоугольное, треугольное с положительным и треугольное с отрицательным наклоном распределения. Особенно простую техническую реализацию алгоритм () получает при разбиении аргумента Д :/ ;+1-tj 2- (где т - целое число). В этом случае процесс получения случайных чисел сводится к выборке с соответствующими вероятностями граничных точек tj и нриписыва-нии к ним со стороны младщих разрядов значений 2.;/,.

Один из приемов получения случайных чисел с линейно-изменяющейся на интервале tj, tj+i плотностью распределения состоит в случайной выборке с вероятностью PJ этого интервала и суперпозиции на этом интервале

Л. Л1

УЗ

соответственно

с вероятностями -н- . iJ j

прямоугольных, треугольных с возрастающей ПЛОТНОСТЬЮ и треугольных с убывающей плотностью распределений. Такую же процедуру можно реализовать и при получении имнульсов с зада.нным распределением длительностей. При этом процесс получения случайных величин значительно упрощается, так импульсы 2,-2 и 2,3 легко и просто получаются путем преобразования импульсов равномерно распределенных длительностей с помощью логических схем. Операциям выбора большего и

меньшего из значений случайных величин соответствуют операции умножения и сложения функций распределения.

С учетом выщеприведенных замечаний про5 цесс получения импульсов с заданным раг пределением длительностей может быть осуществлен следующил образом.

Кривая плотности распределения длительностей должна быть с необходимой точностью

0 представлена кусочно-линейной аннроксимирующей функцией при равномерном разбиении аргумента. По результатам аппроксимации определяются граничные точки tj интервалов и на каждом интервале определяются

5 вероятности попадания в интервалы PJ, в прямоугольники Pji и в треугольники Pja, Р гЗначения tj используются для соответствующего подключения выходов линии задержки 1, а значения вероятностей PJ - для настройки

0 вероятностного одновходового многополюсника 7. При этом подключение выходов линии задержки 1 и выходов вероятностного многополюсника 7 к схемам совпадения 2 осуществляется так, чтобы каждой граничной точке

ti соответствовала определенная вероятность выборки интервала tj, ,+1. Выходы вероятностного многополюсника 7 подключаются к вероятностному двоичному устройству 13. Это

Л-1 Pj ,

устройство с вероятностями -„- и - (при

f j Hj

линейно-возрастающей па интервале плотноЛ-1

/3

сти распределения) или и -g- (при линей 1 О

но-убывающей на интервале плотности распределения) возбуждает один из своих выходов, один из которых подключен к схеме совпадения 9, а другой - к схемам совпадения 12 и 17. Другие входы схем совпадения 12 и

17 через сборки 15, 16 и устройство коммутации 14 подключаются К выходам многополюсника 1. Этим на каждом интервале задается отрицательный или положительный наклоны плотности распределения. Схема совпадения

12, к которой подключены два выхода генератора 8 равномерно распределенных имнульсов, выбирает меньщий по длительности из двух входных импульсов, что соответствует треугольнику с линейно-убывающей плотностью распределения. На схему совпадения 17 через сборку 11 подается больщий из двух входных импульсов, что соответствует треугольнику с линейно-возрастающей плотностью распределения. Прямоугольное распределение подается непосредственно с генератора 8 на схему совпадения 9. С выходов схем совпадения 9, 12 и 17 импульсы через сборку 10 поступают на линию задержки 1, с помощью которой осуществляется генерация

длительностей t-, необходимых для реализации алгоритма (1).

Итак, предварительно но результатам аппроксимации должны быть настроены на заданные вероятности триггер 4 и многополюсник 7 и произведено необходимое подключение выходов многополюсника 7 через устройство коммутации 14 к сборкам 15 и 16. Работа генератора импульсов начинается с подачи на вход (клемму 6) запускающего импульса с источника запускающих импульсов. Этот импульс может иметь детерминированные и вероятностные характеристики. Запускающий импульс устанавливает в единичное состояние триггер 4, устанавливает в одно из состояний вероятностный многополюсник 7 и запускает генератор 8 равномерно распределенных импульсов. В зависимости от возбужденного выхода многополюсника 7 устанавливается в одно из своих состояний вероятностное двоичное устройство 13 и через устройство коммутации 14, сборки 15 или 16 подготавливается к работе одна из схем совпадения 12 или 17. Управляющие потенциалы с вероятностного дво-. ичного устройства 13 и сборок 15 и 16 открывают одну из схем совпадения 9, 12 и 17, через которые меньший или больший из двух равномерно распределенных импульсов или непосредственно импульс с генератора 8 через сборку 10 поступает на линию задержки 1. Этот импульс проходит по липии задержки 1 и через одпу из п сХем совпаде1П1я 2, которая открыта потенциалом с выхода многополюсника 7, и сборку 3 устанавливает триггер 4 в нулевое состояние. Этим завершается задание импульса с длительностью /j, начало которого задавалось при установке триггера 4 в единичное состояние. Тот же импульс со сборки 3 проходит через схему сборки 5 и поступает на выход, что соответствует его прибавлению к импульсу с длительностью tj.

Таким образом, в им1пульсной форме полностьЕО реализуется алгоритм (1) в случае, когда . Выходная импульсная последовательность имеет заданный закон распределения. Рассмотренной вычислительной процедуре соответствует стохастическая реализация аппроксимированной полиномом Ньютона первой степени плотности распределения.

6

Предмет изобретения

Генератор импульсов с кусочно-линейной нлотностью распределения длительностей, со держащий линию задержки, выходы которой подключены к входам п схем совпадения, вы ходами через сборку подключенных к вход) сброса триггера и к другой схеме сборки, второй вход которой (Подключен к выходу триггера, входом запуска соединенного с источником запускающих импульсов, с входом вероятностного одновходового многополюсника, выходы которого подключены к другим входам п схем совпадения, и с входом генератора

равномерно распределенных импульсов, основной выход которого подключен через двухвходовую схему совпадения к входу трехвходовой сборки, а остальные два выхода соединены с входами двухвходовой сборки и четырехвходовой схемы совпадения, выход которой соединен с вторым входом трехвходовой сборки, выходом подключенной к входу линии задержки, отличающийся тем, что, с целью повьгшения точности, в него введено ве;роятностное двоичное устройство с двумя выходами, п входов которого соединено с выходами одповходового вероятностного многополюсника, и устройство коммутации, п входов которого подключено к выходам упомянутого вероятностного многополюсника, выходы которого через одну дополнительно введенную сборку подключены к третьему входу четырехвходовой схемы совпадения, и через вторую дополнительно введенную сборку подключены к входу дополнительно введенной трехвходовой схемы совпадения, второй вход которой связан с выходом двухвходовой сборки, а выход соединен с третьим входом трехвходовой сборки, при этом один выход упомянутого вероятпостного двоичного устройства соединен с вторым входом двухвходовой; схемы совпадения, а второй выход связан с четвертым входом упомянутой четырехвходовой и с третьим входом трехвходовой схем совпадения.