Генератор псевдослучайных сигналов Советский патент 1980 года по МПК G07C15/00 G06F1/02 

(54) ГЕНЕРАТОР ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к вычислитепьной техника, в частности к генераторам случайных функций, позволяющим получать псевдослучайные сигналы с различными законами распределения мгновенных значений, и может быть использовано в качестве генератора тестирующего сигнала при физическом моделировании систем автоматического регулирования и связи, при построении стохастических преобразователей информации. Известно устройство, позвол5Чошее фор мировать случайные и псевдослучайные сигналы с заданным распределением и со держащее блок сравнения, на входы котор го подаются исходная случайная (псевдослучайная) последовательность и детерминированная функния, обуславливающая требуемое распределение ij . Указанное устройство позволяет получать на выходе только дискретный сигнал.. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является генератор псевдослучайных сигналов, содержащий интегратор, в;ь1ход которого я&лйется выходом генератора, блок сравнения, первая группа входов которого соединена с выходами регистра сдвига с сумматором по модулю два в цепи обратной связи соответственно, а вторая группа входов блока сравнения соединена с выходами счетчика соответственно, счет ный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов 2 . Известное устройство обладает недостаточной стабильностью статистических характеристик. Цель изобретения - повышение точности вероятностных характеристик генератора. Для достижения поставленной цели генератор псевдослучайнызс сигНалов содержит генератор пачки импульсов , элемент И, переключатель и синхронизатор, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами блока сравнения и генератора тактовых импульсов, а прямой и инверсные выходы синхронизатора соединены с суммирующим и вычитающим входами интегратора соответственно, установочный вход к торого через переключатель соединен со входом генератора пачки импульсов, со входом сброс счетчика и подключен.к выходу элемента И, входы которого соединены с выходами счетчика соответстве но, выход генератора пачки импульсов соединен со входом регистра сдвига с сумматором по модулю два в цепи обрат ной связи. На фиг, 1 представлена блок-схема генератора; на 4иг. 2 приведена схема блока сравнения. Генератор псевдослучайных сигналов содержит счетчик 1, выходы которого соединены с первыми входами блока 2 сравнения и носодами элемента 3 И. Выход элемента 3 И подключен непосредственно к установочному кходу счетчика 1 и через генератор 4 пач1си импульсов к тактовому входу регистра 5 сдвига с сумматором по модулю два в цепи обратной связи, выходы которого соединены со входами блока 2 сравнения, выход которого через синхронизат 6 соединен со входами интегратора 7,/ другой вход синхронизатора 6 объйдикюн со входом счетЧика 1 и соединен с выходом генератора 8 тактовьтх импул сов. Выход элемента 3 И через перекл чатель 9 соединен со входом интегратора 7. Блок 2 сравнения содержит интегрирующие цепочки 10, элементы 11 И, э мент 12 ИЛИ, элемент 13 И, первые входы которых соединены непосредстве но с прямыми выходами счетчика 1, а другие через интегрирующие цепи 10,с инверсными выходами счетчика 1. Вы ходы элементов 13 И соединены .с первыми входами элементов 11 И, вторые входы которых подключены к выходам блока 5, а выходы через элемент 12 ИЛИ соединены со входом ключа 6. Генератор работает слецуюяим образом. Импульсы с выхода генератора 8 т товых импульсов, поступая на тактовы вход счетчика 1, обеспечивают образов ние на его выходах параллельного двои нрго Т1 -разрядного кода натурального ряда чисел от О до 2 - 1. На вь.1ходе элемента 3 И образуются пр переходе этого ра зряда счетчика 1 из состояния О в состояние 1. Переход из О в с приходом каждого тактового импульса происходит лишь в одном разряде счетшка 1. На вторые входы блока 2 сравнения поступает код тасла, зафиксированного в регистре 5 сдвига. Импульс, сформированный на выходе одного из элементов 13,проходит на выход блока 2 через элемент 11 И и элемент 12 ИЛИ лишь при наличии 1 в соответствующем разряде параллельного П -разрядного кода псевдослучайного числа.v При формировании информационного импульса на выходе L -ого элемента 13 И и отсутствии 1 в L -ом разряде псевдослучайного числа, информационный импульс на выход блока 2 не проходит. Импульс, проходящий На выход блока 2 и поступающий на вход синхронизатора 6, вызывает появле ше на прямом выходе синхронизатора 6 сигнала разрешения заряда интегратора 7, длительность которого ра&на периоду следования тактовых импульсов. При отсутствии импульса на входе синхронизатора 6, на инверсном выходе формируется сигна Л разрешения разряда интегратора, аналогичной длительности. Таким образом, с приходом каждого тактового импульса, интегратор 7 начинает заряжаться, либо разряжаться пocтoя ным током в течение интервала времени, равного периоду тактовых импульсов. При достижении счетчиком 1 своего максимального (минимального) состояния, что фиксируется элементом 3 И, производится сброс счетчика 1 в минимальное (максимальное) состояние и запуск генератора 4 пачки импульсов. При этом на выходе генератора 4 формируется один, два иЛи .,.11 импульсов, период следования которых значительно меньше периода следования тактовых импульсов, производящих генерацию нового псевдослучайного числа. Изменение количества коротких импульсов в пачке, формируемой по сигналу элемента 3 И позволяет, в известных пределах, управлять автокорреляционной функцией псевдослучайных чисел, что в конечном итоге позволяет управлять законом распределения и корреляционными свойствами выходного псевдослучайного сигнала. Поступление первого тактового йЛ пульса начинает преобразование параллельного tt-разрядного кода нового псевдослучайного числа в последовательный чнсло-импульсный код на выходе блока 2 с определенными свойствами, которое продолжается в тече1ие () тактов. Таким образом, пеииоц выходного сигнала Т равенТ ( 1) М . to , где АЛ - период последовательности псен цоспучайиых чисел на выходе блока 5; IQ - период следования тактовых и пульсов. При замыкании переключателя 9 прои водится установка интегратора 7 в исход ное состояние, т.е. каждое преобразоваwre начинается с постоянными начальным условиями. В таком режиме работы изме , нение количества импульсов, в пачке на выходе генератора 4 приводит к изменению лишь корреляционных свойств выходного сигнала. Изменение закона распределения выходного сигнала в этом режиме возможно за счет использования генератора псевдослучайных чисел с различными распределениями. Предлагаемое устройство при малых: аппаратурных затратах и отсутствии необходимости в цифроаналоговом преобразователе обеспечивает получение непрерывных псевдослучайных сигналов со ста бильными вероятностными и корреляционными свойствами, так как :число аналоговых узлов сведено к минимуму (интегратор). Использование изобретения в качестве источника вспомогательного случайного процесса при стохастическом анальго-дифровом преобразовании позволйет исключить ошибку преобразования, обусловленную дискретностью вспомогательного случайного процесса. Формула изобретения Генератор псевдослучайных сигналов, содержащий,интегратор, выход которого 846 является выходом генератора, блок сравнения, первая группа входов которого соединена с выходами регистра сдвига с сумматором по модулю два в uemi обратной связи соответственно, а вторая группа входов блока сравнения с.оединена с вьь ходами счетчика соответственно, счетный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, отличаю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности генератора, он содержит генератор пачки импульсов, элемент И, переключатель и синхронизатор первый и второй входы которого соединены соответственно с вЬкодами блока сравнения и генератора тактовых импульсов, а прямой и инверсные выходы синхронизатора соединены с суммирующим и вычитающим входами интегратора соответственно, установочный вход которого через переключатель соединен со входом генератора пачки импульсов, со входом сброс счетчика и подключен к выходу элемента И,входы которого соединены с выходами счетчика соответственно, выход генератора пачки импульсов соединен со входом регистра сдвига с сумматором по модулю два в цепи обратной связи. ИсточЕики информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Яковлев В. В., Федоров Р. Ф, тохастические вычислительные, мащины. Л., Машиностроение, 1974, с, 78. 2.Авторское свидетельство СССР 389501, кл. G 06 F 1/02, 1971 (прототип).

744684