Генератор случайной последовательности импульсов Советский патент 1980 года по МПК G07C15/00 G06F1/02 

Изобретение относится к вычиспитепьной технике и может быть использовано при моделировании случайных процессов в технике связи, в вычислительной и измерительной технике. Известен генератор случайной последовательности импульсов, содержащий генератор тактовых импульсов, датчик случайных импульсов, дешифратор, коммутатор, счетчик, блок И элементов, элемент ИЛИ. Недостаггком этого генератс а является наличие корреляции в выходной последовательности Cl3 Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является случайной последовательности импульсов, содержащий блок сравнения, выход KOTcqporo является выходом генератора, датчик случайных импульсов, вход которого соединен с выходом генерат{ а тактовых импульсов, первый счетчик импульсов, выход которого через дешифратор соединен со входами коммутатора, элементы И, триггеры, блок элементов И, элемент ИЛИ 2 . Этот генератор обладает следующими недостатками. Эффективность применения устройства для формирования наборов вероятностей оправдывается при больших вероятностях появления импульсов в пачке или iipymми словами при ( ). Однако в настоящее время при моделиt)OBaHHH случайных процессов предъявляются большие требования к точности отобра жения случайного процесса, уменьшению искажений моделируемого закона распределения, причем при очень малых вероятностях появления импульсов в пачке 10 , т.е. при « 32+64. Выполнение указанных требований при водит к большим затратам оборудования, так как увеличение числа и .лгу лье ов в пачке (увеличение числа И) приводит к линейному возрастанию составных частей устройства .(например, последовательно соединенных триггеров, блока элементов И, элемента ИЛИ и др.)

Существует корреляционная зависимост вероятности появления импульсов в пачке. HanpHiviep, при распайке коммутатора напрямую на выходе устройства будут получаться нулевые пачки, если отрезок анализируемой случайной последовательности начинается с нуля. Таким образом, зная закон распайки коммутатора (а он всегда известен), можно предсказывать появление нулевой пачки на выходе устройства, что снижает точность отображения моделируемого случайного процесса. Причина этого явления заключается в том, что на отрезке случайной последовательности в п знаков производится П опробований регистра, выполненного в виде л последовательно соединенных триггеров.

Целью изобретения является повыше}ше точности генератора.

Для достижения поставлешюй цели генератор содержит триггер, .элемент И, второй и третий счетчики импульсов, блок кодирования и делитель, первый выход которого соединен с единичным входом триггера и со счетным входом первого счетчика, второй выход делителя соединен с первым входом блока сравнения,, а вход делителя объединен со счетным входом третьего счетчика импульсов и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, счетный вхЪд второго счетчика импульсов подключен к выходу датчика случайных импульсов, второй вход блока сравнения соединен с выходом триггера, нулевой вход которого соединен с инверсным выходом элемента И, входы которого соединены с выходами второго и третьего счетчиков импул тсов, входы которых через блок кодирования соединены с выходами коммутатора соответственно.

Изобретение поясняется чертежом.

Генератор содержит генератор 1 тактовых импульсов, выход которого соединен со входами 2 и датчика 3 случайных импульсов. Выход делителя 2 соеданен со счетным входом первого счетчика 4 импульсов, выходы которого через деши4 атор 5, коммутатор 6 и блок 7 кодирования соединены со входами второго 8 и третьего 9 счетчиков импульсов, выходы- которых через элемент ЮН соединены с нулевым входом триггера 11, единичный вход которого соединен с выходом делителя, другой выход которого соединен с первым входом блока 12 сравнения, выход которого является выходом генератора, а второй вход соединен с выходом триггера. Счетные входы -второго и третьего счетчиков 8 и 9 импульсов соединены соответственно с выходами датчика 3 случайных импульсов и генератора I тактовых импульсов.

Работает генератор следующим образом.

Тактовыми импульсами с частотой F с выхода генератора 1 производится опро датчика 3 случайных чисел, на выходе которого с вероятностью 0,5 появляются импульсы, поступающие на вход счетчика 8 импульсов. Счет тактовых импульсов генератора 1 осуществляется счетчиком 9. При работе счетчиков 8 и 9 сигнал с инвертированного выхода элемента 10 И появится лишь тогда, когда оба счетчика доработают до нулевого состояния. Если, например, для счетчика 9 нулевое состояние поступило через К-тактов, а оба счетчика 8 и 9 имели одну начальную установку, то нулевое состояние для счетчика 8 может наступить лишь при условии, что на его вход с датчика случайных импульсов поступило подряд К импульсов. Вероятность такого события, т.е. совпадение содержимого счетчиков 8 и 9 на отрезках в 1,2.... К тактов произойдет соответственно с вероятностью 1/2, 1/4 1/2 .

Таким образом, счетчик 8 является датчиком вероятностей, а набор вероятностей осуществляется с помощью счетчика 4 импульсов, дешифратора 5, коммутатора 6 и кодирующего устройства 7. В соответствии с номером генерируемого

импульса с частотой F , зафиксированп

ным в счетчике 4, дешифратор 5 опрашивает соответствующую линейку ключей коммутатора 6 и параллельный код вероятности появления импульса в виде потенциалов поступает на входы блока 7 кодирования, выходным сигналом (комбинацией) которого происходит установка счетчиков 8 и 9 в одно из начальных состояний, которое и определяет вероятность совпадения содержимого счетчика 8 и 9 на интервале от начальной комбинации до нулевого состояния счетчика 9.

Так как максимальный объем счета счетчиков 8 и 9 равен п знаков, а коэф4шциент деления делителя 2 частоты выбран равным п , .то сигнал с инвертированного выхода элемента 10 И может появиться только один раз за п тактов частоты F , после чего с блока 7 кодирования, работающего d частотой T/f , пос- тупает новая установка (комбинация) на оба счетчика 8 и 9. Таким образом, анализ содержимого счетчиков 8 и 9 производитсякаждый ра на новой последовательности, поступающе с датчика случайных имггупьсов, и появление единицы в пачке определяется только соответствующей вероятностью и не зависит от предыдущего заполнения счетчика 8. Триггер 11 и схема 12 совпадения осуществляют привязку выходных импул сов к частоте F/n подачи на их вторые входы импульсов с частотой F/M соответственно с первого и второго выходов делителя 2 частоты. Формула изобретения Генератор случайной последовательнос ти иМпупьсов, содержащий блок сравнения выход которого является выходом генера тора, датчик случайных импульсов, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый счетчик импульсов, выходы которого через дешифратор соединены с входами коммутатора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности генератора, он содержит триггер, И, второй и третий счетчики импульсов, блок кодирования и делитель, первый выход которого соединен с единичным входом трнт гера и со счетным входом первого счетчика, второй выход делителя соединен с первым входом блока сравнения, а вход делителя объединен со счетным входом третьего счетчика импульсов и подключен к выходу генератора тактовых импульсов, счетный вход второго счетчика импульсов подключен к выходу датчика случай1« 1Х импульсов, второй вход блока сравнения соединен с выходом Триггера, нулевой вход которого соединен с инверсным выходом элемента И, входы которого соединены с выходами второго и третьего счетчиков импульсов, входы которых через блок кодирования соединены с выходами коммутатора, соответственно. Источники информации, принятые во внима1ше при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 440777, кл. Н 03 К 3/82, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР NO 455997, кл. Q 06 F 1/02, 1976 (прототип).