Генератор случайных сигналов Советский патент 1979 года по МПК G07C15/00 G06G7/52 

(54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ

I

Изобретение относится к области вьпислнтельной техники н может быть испольэована для моделирования случайных 1фоцессов.

Известен гшератор случш1а х оигналов, соцержаишй последовательно соединенные тгочник шума, формирующий жльтр, триггер Шъштта, блок дифференщфования н .блокинг-генератор.

Недостатком зтого теасряторл яйляётся шлый частотный диапазон формируемого шпгала 1 Наиболее близким техническим рбШени1е1й к данному нзобретеш1ю является генератор случайных сигналов, содержаацщ первьш злеяюнт задержки, выход которого является первым вЬхОдом генератора, а первый вход соединен с выходом первого элемента запрет, первый вход которого соединен с выходом первого функционального преобразователя, первый вход которого соецииен с выходом первого генератора лиНёйного напряжения, пертый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и со входом установка счетчика, а второй вход - со вторым входом первого функционального преобразователя и с выходом второго элемента запрет , первый вход которого соединен с выходом источника пуассоновского потока импульсов и со счетным входом счетчика, выход которого подключен ко вторым входам первого элемента запрет и первого элемента задержки 2.

Одаико этот генератор не позволяет получать

систему случайнБК зависимых сигналов.

Целью изобретения является расипфение функциональных возможностей генератора за счет формирования системы случайных зависимьк сетналбв с двумё)рнь1м распределением.

Для достижения поставленной цели генератор содержит триггер, третий, четвертьш и пятый элемейТЫ запрет, второй генератор линейного напряжения, второй функциональный преобразователь и второй элемент задержки, выход которого является BTOpBiM выходом генератора, а первьш вход соединен с выходом счетчика и с первым входом третьего элемента запрет, выход которого подключен ко второму входу второго элемеита задержки, а второй вход - к выходу второго функционального преобразователя, первый вход которого подключен к выходу первого элемента задержки, второй вход - к

ыходу четвертого элемента запрет и к первому входу второго генератора линейного напряжения, выход которого соединен с третьим входом второго функционального преобразователя, а второй вход - с выходом генератора тактовых импульсов и с первьп входом пятого элемента запрет, второй вз{од которого соединён с выходом счетчика, а выход - со счетным входом триггера, единичный выход которого подклютен ко второму входу второго элемента запрет, а нулевой выход - к первому входу четвертого элемента запрет, второй вход которого соединен со вторым входом второго элемента запрет Блок-схема генератора приведена на фиг. 1. На . 2 и 3 приведены схемы функциональных преобразователей.

Генератор содержит источник 1 пуассоновскОго потока импульсов, генератор 2 тактовых импульсов, вь1ход которого соединен со входом установка счетчика 3, счетный вход которого соедш1ен с источником 1 пуассоновского потока импульсов, генераторы 4 и 5 лииеййого натфяжения, первые входы которых соединены с выходом генератора 2 тактовых импульсов, а выхода - с пертыми входЗлвь-функцибнальных преобразсжателей 6 и 7 соответственно, выходы которых соединены с первыми входами элементов запрет 8 и 9 соответственно. Выход источника 1 пуассоновского потока импульсов соединен с первыми входалет элементов запрет 10 и 11. Выход последнего соединен со вторыми входами генератора линейных напряжений 4 и функционального преобразователя 6. Выход счетчика 3 соединен с первым BXOIIOM элемента запрет 12 и со вторыми входами элементов запрет 8 и 9 и отемеНтов задержки 13 и 14, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами генератора, а первые входы соединены с выходами элементов запрет 8 и 9 соответственно Выход генератора 2 тактовых импульсов соединен со вторым входом элемента запрет 12, выход которого соединен со счетным входом триггера 15, единичный выход которого соединен со вторым входом элемента запрет 11, а нулевой выход - со вторим входом элемента запрет 10, выход которого подключен ко вторым входам генератора 5 линейного напряжения и функционального преобразователя 1, третий вход которого соединен с выходом элемента задержки 13.

Функциональный преобразователь 6 (фиг. 2)

содержит входной блок 16, выход которого соединен с первым входом умножителя 17, выход которого соединен с первым входом сумматора 18, а второй вход - с выходом блока задания условий 19, другой выход которого соединен со вторым входом сумматора 18, выход которого является выходом функционального преобразователя.

Функциональный преобразователь 7 (фиг. 3) содержит входной преобразователь 20, выход которого соединен с первым входом умножнтеля

21,второй вход которого соединен с первым 5 выходом блока Задания начальных условий 22, а

выход - с первым входом сумматора 23, выход которого является выходом функционального преобразователя, второй вход непосредственно, а третий вход через умножитель 24 соединены соото ветственно со вторым и третьим выходами блока

Генератор работает следующим образом. Каждый тактовый импульс генератора 2 устанавливает счетчик 3 в исходное состояние,

s заг скает генераторы линейных напряжений 4 и 5 и подается одновременно на вход элемента 12. В исходном состоянни элементы 8, 9, 11 и 12 открыты, элемент 10 - эакрыт.

Линейно меняющийся сигнал с выхода генератора 4 поступает на вход преобразователя 6 и преобразуется в сигнал, меняющийся в зависимости от текущего времени по закону Рл (г), где U - первая независимая составляющая фор№1руемого двумерного случайного сигнала

5 wi, Uj , Т - период генератора 2. При поступлении в некоторый моментй на выходы блоков 4 и 6 первого импульса с выхода источника 1 развертка прекращается и сигнал ,Ui Fj () с выхода преобразователя 6 через

0 элемент 8 поступает на элемент 13.

Если указанный импульс с выхода источника 1 в течение периода развертки Т окажется единственным, то есть последующих импульсов не поступит (такой период иазовем рабочим), то 5 сигнал с выхода счетчика 3 на вход элемента 8 и вход гашения элемента 13 не поступит и пр окончании времени задержки, равного периоду развертки, отгнали, будет подан на первый выход устройства и одновременно на управляющий

вход преобразователя 7 канала формирования зависимого случайного сигнала.

Если источник 1 выработает в течение периода развертки Т второй импульс (холостой пери- од), то сигналом с выхода счетчика 3 элемент 8 запирается, выходное напряжение элемента 13 гасится и сигнал Ui на первый выход устройства не поступает.

Тактовые импульсы от генератора 2 поступают также на вход элемента 12. В исходном положении триггер 15 подает сигнал на вход запрета только элемента 10, а элемент 11 открыт и пропускает импульсы с выхода источника 1 в канал формирования реализаций сигнала Ui, то есть на входы блоков 4 и 6. Если за период

развертки на вход запрета элемента 12 поступит сигнал от счетчика 3 (холостой период), то элемент 12 закроется, очередной тактовый импульс не пройдет на вход триггера 15, переключения входов не произойдет н в следу{(5щем перюде, по-прежнему, будет формироваться реализация независимого случайного сигнала Ui. Если же за время периода развертки сигнал от счетчика 3 не поступит (рабютой период) / то следующий тактовый импульс пройдет через элемент 12 иа вход триггера 15 и опрокинет его, вследствие чего элемент 10 откроется, а элемент 11 - закроется. В результате этого в следующем периоде развертки к выходу источника 1 буАут подключены входы блоков 5 и 7, то есть произойдет, переключение каналов. Линейно меияющийся сигнал с выхода генератора 5 Поступает на первый вход преобразователя 7. Так на второй управляющий вход преобразователя 7 в предыдущем рабочем периоде был подан сигиал Ui, то с его выхода будет снят сигиал, меняющийся в зависимости от текущего /4времени t по закону р д, (7р--,1гЛ где Ог - вторая (зависимая) составляющая форми руемог двумерного случайного сигнала Ui, Uj. При поступлении в некрторый момент т на входы блоков 5 и 7 первого в данном периоде импульса развёртка прекращается и сигнал ,1 /t )l Ил-Р. с выхода преобразователя7 через элемент 9 поступает на элемент 14.Есл указанный импульс с выхода источника 1 в течение периода развертки Т окажется единственным и сиг нал с°выхода счетчИка 3 на вход запрета элемента 9 и вход гащения элемента 14 не поступит (рабочий период), то по окончании времени задержки Т сигнал Ui будет подан на второй выход устройства. В дальнейщем работа устройства протекает аналогичным образом: в нечетных рабочих периодах на первом выходе будут формироваться реализации независимого случайного сигнала Oj, а в четных рабочих периодах на втором выходе устройства будут формироваться реализации зависимого случайного напряжения Uj. На практике получаемый случайный сигнал чаще всего подчиняется нормальному закону распределения. В этом наиболее распространенном случае на выходе первого канала следует формировать сигнал Uj, распределенный по нормальному закону с числовыми характеристиками М ,6(J . С этой целью преобразователь 6 должеи осуществлять нелинейное преобразование по закону: lJt -&j - T t-|b /a« .Формула изобретения; Генератор случайных сигналов, содержащий первый элемент задержки, выход которого является первым выходом генератора, а первый вход соединен с выходом первого элемента запрет, первьш вход которого соединен с выходом первого функционального преобразователя, перBt ffl вход которого соединен с выходом первого генератора линейного напряжения, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и со входом установка счетчика, а второй вход - со вторым входом первого функционального преобразователя и с выходом второго элемента запрет, первый вход которого соединен с выходом источника пуассоновского потока импульсов и со счетным входом счетчика, выход которого подключен ко вторым входам первого элемента запрет и первого элемента задержки, отличающийся тем, что, с целью расцшрения функциональных возможностей генератора за счет формирования системы случайных зависимых сигналов с двумерным распределением, генератор содерядат триггер, третий, четвертый и пятый элементы запрет, второй геиератор линейного напряжения, второй фуркциональный преобразователь и второй элемент за--: держки, выход которого является вторым выходом генератора, а первый вход соединен с выходом счетчика и с первым входом третьего элемента запрет, выход которого подключен ко второму входу второго элемента задержки, а второй вход - к выходу второго функщюнального преобразователя, первый вход которого подключен к выходу первого элемента задержки, второй вход - к выходу четвертого элемента запрет и к первому входу второго генератора линейного напряжения, выход которого соединен с третьим входом второго функционального преобразователя, а второй вход - с выходом генератора тактовых импульсов и с первым входом пятого элемента запрет, второй вход которого соединен с выходом счетчика, а выход - со счетным входом триггера, единичный выход которого подключен ко второму входу второго элемента запрет, анулевой вьтход - к первому входу четвертого элемента запрет, второй вход которого соединен со вторым входом второго элемента запрет. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Бобнев М.П. Генерирование случайных сигналов - Энергия, М., 1971, с. 189. 2.Авторское свидетельство СССР N° 260285, кл. G 06 G 7/52, 1969.