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

Изобретение относится к области .вычислительной техники, в частности к генераторам дискретных функций, по всшяюцим получить псевдослучайные числа с равномерным законом распреде лгния и заданными спектральными хара теристиками, и может быть использова но в качестве имитатора сигнала в спектроанализаторах и цифровых фильт раХ| а также в качестве генератора вспомогательного сигнала в вероятно-стных аналого-цифровых преобразовате лях (АЦП). Известны генераторы псевдослучайных и случайных чисел с равномерньаи распределением и спектром, подобным спектру белого шума 1,2.Однако эти генераторы нб обеспечивают формирования цифрового шума, спектр к6торого ймеет заданную форму и ширину полосы. Известен генератор.псевдослучайных чисел, содержащий регистр сдвига и сумматор (1), Недостаток этого генератора невозможность получения оперативно изменяемого полосового спектра выходного сигнала. Наиболее близким техническим решением к изобретению является генератор псевдослучайных чисел, содержащий последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, первичный генератор псевдослучайных чисел и сумматор, ко второму входу которого подключен блок памяти константы. Кроме того, генератор содержит блок памяти и блок инвертирования кодов 2. Генератор дает возможность получить псевдослучайныечисла с оперативно управляемым полосовым спектром. Однак распределение псевдослучайных чисел отличается от равномерного, особенно в начале и в конце функции распределения,, кроме того, в нем нельзя плавно менять амплитуду .выходного псевдослучайного сигнала, это. ограничивает область приме-. нения генератора. Цель изобретения - повышение точности работы и расширение фуиицноинальных возможностей генератора псевДослучайных чисел. Для достижения поставленной цели в предложенный генератор псевдослучайных чисел, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого через генератор М-последовательности соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого блока памяти введены коммутатор, второй сумматор, блок сравнения и второй блок памяти, ВЫХОД которого соединен с первыми вхо д.ами коммутатора и блока сравнения, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второ го сумматоров.Выход генератора такто вых импульсов соединен с первым входо второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом коммутатора, третий вход которого объединен с третьим входом второго сумматора и подключен к выходу блока сравнения На чертеже представлена структурная схема генератора. Генератор состоит из сумматора 1, к одним входам которого подключен генератор 2 М-последовательности, а к вторьлм входам - блок 3 памяти. Выход сумматора 1 подключен к одним входам .коммутатора 4, ко вторым входам которого подключен второй блок 5 памяти (константы). Выход коммутатора 4 подключен к входу сумматора б, выход которого, являясь выходом генератора, соединен с входами блока 7 сравнения, вторые входы которого соединены с выходом блока 5 памяти. Выход блока 7 сравнения (кодов) соединен с входами управления коммутатора 4 и сумматора 6. Генератор 8 тактовых импульсов соединен с тактовыми входами генератора 2 и сумматора б. Генератор работает следующим образом. Под воздействием тактовых импульсов генератора 8, генератор 2 выраба тывает псевдослучайные числа, которые должны быть независимыми и оди наково распределенными. Полученные числа в сумматоре 1 суммируются с ко стантой, хранящейся в блоке |3, памяти На выходе сумматора 1 теперь имеются псевдослучайные числа,/ математическое ожидание которых зависит от константы блока 3. Коды сумматора 1 через коммутатор 4 подаются в сумматор 6, в котором под воздействием тактовых импульсов генератора 8 образуется сумма псевдослучайных чисел Математическая модель такого накопления кодов соответствует стационарному процессу восставноления. При превышении кода сумматора б константЫу хранящейся во втором блоке 5 памяти, блок 7 сравнения (кодов) пере водит накапливающий сумматор 6 в ре жим вычитания, а коммутатор 4 - в режим передачи кода блока 5 памяти на вход сумматора б. В результате код сумматора 6 при каждом срабатывании блока 7 сравнения (кодов) уменьшается на постоянную величину, определяемую блоком 5 памяти. Коды сумматора 6 образуют стационарный процесс восстановления, характеризующийся равномерным распределением псевдослучайных чисел в заданном интервале. Отношение кода блока 5 памяти к величине математического ожидания кодов на выходе сумматора 1 определяет частоту максимума функ дии спектральной плотности выходного сигнала. Отношение дисперсии кодов генератора 2 к коду блока 3 памяти определяет ширину спектра выходного сигнала. Код второго блока 5 памяти определяет амплитуду выходного псевдослучайного сигнала. Использование генератора в вероятностных АЦП позволит повысить их эффективность, так как, варьируя спектром вспомогательного случайного сигнала, можно менять спектр сигнала ошибки квантования. Кроме того, применение предложенного генератора позволяет создать имитаторы полосового случайно1:о сигнала для проверки и диагностики сйектроанализаторов и цифровых фильтров. Формула изобретения; Генератор псевдослучайных чисел, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого через .генератор М-последовательности соединен с первым входом первого сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого блока памяти, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности работы генератора, он содержит коммутатор, второй сумматор, блок сравнения и второй- блок памяти, выход которого соединен с первыми входами коммутатора и блока сравнения, вторые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго сумматоров, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом второго сумматора, второй вход которого соединен с выходом коммутатора, третий вход которого объединен с третьим входом второго, сумматора и подключен к выходу блока сравнения. Источники информации, , принятые.во внимание при экспертизе , 1. Авторское свидетельство СССР 613350, кл. G 07 С 15/00, 1978. 2. Авторское св идётельство СССР № 526873, кл. G Об F 1/02, 1976 (прототип) .