Устройство для моделирования процессов изменения параметров электронных схем Советский патент 1978 года по МПК G06N1/00 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при исследовании и оценке надежности низкочастотных электронных схем на стадии их проектирования, опытной отработки и крупносерийного производства.

Известно устройство для моделирования 1 , содержащее генератор, блок управления элементы И, ИЛИ.

Недостатком известного устройства являются низкие функциональные возможности.

Наиболее близким по сущности техническим решением задачи является устройство для моделирования 2, содержащее датчик равномерно распределенных случайных чисел, выход которого через дещифратор соединен с первыми входами блоков задания начальных значений параметров и блоков задания текущих значений параметров, выходы которых через элемент ИЛИ соединены с входом элемента И, генератор, выход которого через элемент И соединен с первыми входами счетчиков памяти, реверсивных счетчиков и входом элемента обратной связи, выход которого соединен со вторыми входами блоков задания начальных значеНИИ параметров ii блоков задания текущих значений параметров, третьи входы которых соединены с выходом коммутатора и вторыми входами реверсивных счетчиков, третьи входы которых соединены с выходом блока управления, вторы.ми входагми счетчиков памяти, четвертыми входами блоков задания начальных значений параметров и блоков задания текущих значений параметров, входом коммутатора и входом датчика равномерно распределенных случайных чисел, вы.ходы реверсивных счетчиков соединены с входами соответствующих наборных полей, выход коммутатора соединен с третьими входами счетчиков памяти.

Недостатко.м известного устройства является недостаточная точность .моделирования.

Целью изобретения является повышение точности моделирования.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены блоки памяти чисел, блоки памяти коэффициентов, блоки умножения, накапливающие сумматоры, регистры, су.мматоры, генераторы тактовых импульсов переменной частоты, датчик нормально распределенных случайных чисел, причем

выход блока управления через датчик по|.)мально распределенных случайных чисел соединен с первыми входами блоков памяти чисел, вторые входы которых соединены с выходом блока управления и входами блоков памяти коэффициентов, третьи входы блоков памяти чисел соединены с выходом коммутатора, выходы блоков памяти коэффициентов и блоков памяти чисел соединены со входами соответствующих блоков умножения, выходы которых и выходы счетчиков памяти соединены с входами соответствующих накапливающих сумматоров, выходы которых через регистры соединены со входами соответствующих сумматоров, выходы генераторов тактовых импульсов переменной частоты через соответствующие сумматоры по модулю два соединены с четвертыми входами соответствующих реверсивных счетчиков, вьЕход блока управления соединен с управляющими входами блоков умножения, накапливающих сумматоров, регистров, сумматоров.

Блок-схема устройства представлена на чертеже.

Устройство содержит датчик равномерно распределенных случайных чисел, дец ифратор 2, блоки 3i -3fi задания начальных значений параметров (они формируют законы распределения начальных значений параметров эле.ментов), блоки задания текущих значений параметров (они формируют законы распределения средних значени:1 скоростей изменения параметров элементов), элемент 5 ИЛИ, элемент 6 обратной связи, ко.ммутатор 7, блок 8 управления, генератор 9, элемент 10 И, счетчики lli-1 In памяти, блоки 12i - 12ri памяти коэффициентов, блоки памяти чисел, датчик 14 нормально распределенных случайных чисел, блоки 15|-15л умножения, накапливающие сум.маторы 16| -16п, регистры 7 -17п, сумматоры 18i-18-1, генераторы 19| - Шп тактовых импульсов переменной частоты, реверсивные счетчики 20i-20,,, наборные поля 21,-2 In.

Устройство работает следующим образом.

Перед началом .моделирования в блоках 3|--Зп и 4|-4п устанавливаются соответствующие законы распределения. В блоки 12i-12п заносятся по m заданных коэффициентов. Устанавливается рабочая частота каждого из генераторов 19|-19п. На наборных полях 211 -21п устанавливаются упорядоченные ряды элементов. Командой из блока 8 устройство приводится в исходное положение.

По команде из блока 8 коммутатор 7 устанавливается в первое положение, а в датчике 1 формируется случайное число, которое через дещифратор 2 поступает на вход б.тока 3i. Для получения заданного значения случайной величины преобразованное случайное число с вы .хода блока 3i поступает

через э.лемент 5 на элемент 10 и лает.рэз)-..шение на |1)охождение регулярных импульсов с генератора 9 на элемент 6 обратной связи и на счетчик 20i. При совпадении в блоке 3 сигнала, соответствующего сформированной вероятности, и сигнала, поступающего с элемента 6, снимается разрешение на прохождение импульсов через элемент 10 И и прекращается поступление и.мпульсов на счетчик 20i . Таким образо.м в счетчик 20i заносится число, соответствующее вероятности, сформированной блоком 3:. В соответствии с этим числом в исследуем ю электронную схему подключается один элемент из упорядоченной совокупности эле.ментов, установленных на наборном поле .

Затем с блока 8 подается команда lia перевод ко.ммутатора 7 во второе по.южение и на фор.мирование в датчике 1 нового случайного числа. Описанны.м выше образо.м в исследуемую схему подключается один из элементов, установленных на наборном поле 21), в соответствии с вероятностью, сформированной в блоке 3. Зате.м ко.м.м татор 7 переключается в следующие положения .и в исследуемую электронную схему аналогичным образом подключаются оставщиеся п-2 элемента. Значения параметров комплектую дих элементов исследуемой схемы к ее выходных параметров будут при этом соответствовать начальному моменту времени (t 0).

Для- моделирования процесса изменения параметров комплектуюп.1их элементов по команде из блока 8 сни.мается разрещение на прохождение сигналов на блоки 3i-3, реверсивные счетчики 20:-20„, одновременно дается разрещение на прохождение сигналов на блоки 4i-4,., блоки 13i - 13п и счетчики 111 -1 Ь.. Командой из блока 8 коммутатор 7 переводится в первое положение.

Формируются случайные числа в датчиках 1 и и . Случайное число с датчика 1 преобразуетея с помощью блока 4i, элемента 5, элемента 10, генератора 9 и элемента 6 в число, соответствующее вероятности, сформированной блоком 4| . Это число заносится в счетчик 111. Преобразование выполняется так же, как это описано выше для случая фор.мирования числа, заносимого в счетчик 20i . Случайные числа с датчика 14 заносятся неносредственно в блок 13-,. Заносится последовательно гп чисел, для чего блок 8 выдает последовательно гп команд на выработку этих чисел в датчике 14 и на сдвиг чисел в блоке 13|. Затем по команде из блока 8 коммутатор 7 переводится во второе положение, а в датчиках 1 и 14 формируются новые случайные числа, которые аналогичны.м образом заносятся в счетчик 11 и блок 13,. Точно также заносятся случайные числа в остальные п-2 счетчики Ih - llr, и блоки 13|-- 13п.

ЗУТСМ из блоча 8 выдаю:.я команды на умножение чисел одновременно во 1к-ех блоках 15 -15:1 с накоплением результатов в соответствующих накапливаюш,и.х сумматорах 16|-16i. Результат накопления суммируется с числом на счетчиках - lin. По следующей команде из блока 8 накопленные суммы из всех п накапливаюо.их сумматоров IGi-16л переносятся в соответствующие регистры 17;-17л.

По команде блока 8 на сумматоры 18i - поступают импульсы от соответствующих генераторов 19i-19м и с соответствующих регистров 17i-17п. При каждом переполнении на выходе сумматора 18о появляется импульс. Таким образом, частота импульсов на выходе каждого сумматора 18i - 18h пропорциональна числу, занесенному в соот.етствующий регистр 17i -17п. Каждый из четчиков 20i-20ч пересчитывает импульсы, оступающие на его вход от соответствую:iuix сумматоров ISi-18п. В соответствии с числами в счетчиках 20;-20 в исследуемую схему подключаются элементы, установленные на наборных полях 21;-2 г. Скорости подключения элементов при этом прямо пропорциональны числам в соответствующих регистрах 17|-17;.

Для получения значений выходных параметров исследуемой электронной схемы в заданные моменты времени блок 8 через заданный интервал вре.мени подает запрет на пролг-ждение импульсов от генераторов 19i -19.,ча сумматоры 18:-18л. При этом прекращас ся выдача всех команд из блока 8. Переключение эле.ментов, установленных на наборных полях 21, также прекращается. На исследуемую электронную схему подается питание и измеряются ее выходные пара.метры.

После этого по команде оператора проводится повторный цикл моделирования и т.д. Таким образом, измеряя выходные параметры исследуе.мой электронной схемы через заранее заданные интервалы вре.мени, можно получить ряд значений каждого из выходных параметров, соответствующих определенным моментам времени.

Путем соединения отрезками прямых точек, соответствующих значениям выходного параметра в соседние моменты времени, может быть получена кусочно-линейная реализация процесса изменения этого параметра во времени. При .многократно.м повторении описанного цикла моделирования может быть получено множество реализаций случайного процесса изменения выходных параметров исследуемой электронной схемы, найдены необходимые вероятностные характеристики и показатели надежности.

Если необходимо определить лищь характеристики начального производственного разброса выходных параметров исследуемой

.1ект;5о1:ной схелпл. моделирование пропессов ii3MO}ieiiiiH 11а11аметров комнлектующих э.чемептов не производится. .но1Ч)кратное повторение циклов моделирования позволяет получить множество случайны.х значений выходных параметров исследуемой схемы. По множеству значений выходных параметров, найденных таким образом, могут быть рассч таны вероятностные характеристики начального производственного разброса этих параметров.

Устройство отличается от прототипа существенным повышением достоверности резу;1ьтатов, получаемых при моделировании процессов изменения выходных параметров электронных схе.м, за счет возможности моделирования не.монотонных процессов изменения параметров комплектующих элементов. Основным ь:азначением установки является исследование параметрической надежности проект11)емых электронных схем и, с этой точки зрения, указанное преимуutecTBO позволяет значительно точнее оп|)е,1е1ят и прогнозировать показатели надежности.

Кроме того, реализация прямо пропорциональной зависимости скорости переключения элементов от числа, соответствующего этой скорости, позволяет упростить этап подготовительной работы к моделированию.

Формула изобретения

Устройство для моделирования процессов изменения параметров электронных схем, содержащее датчик равномерно распределенных с.пчайных чисел, выход которого через дешифратор соединен с первыми входа5 и| блоков задания начальных значений параметров и блоков задания текущих значений параметров, выходы которых через элемент ИЛИ соединены с входом элемента И, генератор, выход которого через элемент И соединен с первыми входами счетчиков памяти, реверсивных счетчиков и входом элемента обратной связи, выход которого соединен со вторыми входами блоков задания начальных значений параметров и б,поков задания значений параметров,

третьи входы которых соединены с выходом коммутатора и вторыми входами реверсивных счетчиков, третьи входы которых соединены с выходом блока уцрав,1ения, вторыми входал и счетчиков памяти, четвертыми входами блоков задания нача,тьных значе НИИ параметров и блоков задания текущих значений параметров, входом коммутатора и входо.м датчика равномерно распределенных случайных чисел, выходы реверсивных счетчиков соединены с входами соответствующих наборных Г10,1ей, выход коммутатора соединен с третьими входами счетчиков памяти, отличающееся тем, что, с целью новышения точности моделирования, в него введены блоки памяти чисел, блоки иамяти коэффициентов, блоки умножения, накапливающие сумматоры, регистры, сумматоры, генераторы тактовых импульсов переменной частоты, датчик нормально распределенных случайных чисел, причем выход блока управления через датчик нормально распределенных случайных чисел соединен с первыми входами блоков памяти чисел, вторые входы которых соединены с выходом блока управления и входами блоков памяти коэффициентов, третьи входы блоков памяти чисел соединены е.выходом коммутатора,/выходы блоков памяти коэффициентов и блоков памяти чисел соединены со входами соответствующих блоков умножения, выходы которых и выходы счетчиков памяти соединены с входами соответствующих накапливающих сумматоров, выходы которых через регистры соединены.со входами соответствующих сумматоров, выходы генераторов тактовых импульсов переменной частоты через соответствующие сумматоры по модулю два соединены с четвертыми входами соответствующих реверсивных счетчиков, выход блока управления соединен с управляющими входами блоков умножения, накапливающих сумматоров, регистров, сумматоров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР № 428386, кл. G Об F 15/20, 1971.

2.Авторское свидетельство СССР Л 518775, кл. G06 F 15/20, 1974.