Генератор случайных чисел Советский патент 1981 года по МПК G06F1/02 

Изобретение относится к вьпшслитель ной технике и может быть использовано при моделировании случайных процессов. Известен генератор случайных чисел, сод жаший источник нулевого напряжения, вьтолненный на операционном усилителе, в цепь обратной связи которого включен шумовой . диод со стабилизацией протекающего тока, что достигается подачрй на вход усилителя постоянного напряжения. Шумовое напряжение поступает на компаратор, соединенный со сче чиком триггера Cl3. Однако известный имеет недостаточно широкую полосу генерируе мого двоичного свгнала. Известен также генератор случайных чисел, содержащий источник шума, компа ратор, счетный триггер, стробируемый Д- триггер L2, Недостатком известного является низ кое быстродействие генератора. Цель изобретения - повышение быстр действия генератора. Эта цель достигается тезл, что в r ieраторе случайных чисел, coдep)kaщe4 последовательно соединенные источник шума, дифференцирующую цепочку, компаратор, счетный триггер, стробируемый Д-триггер, синхронизирующий вход которого является синхронизирующим входом генератора, вход задания уровня срабатывания компаратора подключен к синхронизирующему входу генератора. . На чертеже показана блок-схема генератора. Генератор источник I шума, вьтолненный на шумовом диоде 2, включенном в цепь обратной связи операционного усилителя 3, имеющего вход 4 для подачи постоянного напряжения. Шумовое напряжение через дифференцирующую цепочку 5 поступает на вход компаратора 6, второй вход которого через резистор 7 соединен с нулевой шиной, управляющий вход 8 компаратора 6 подключен к синхррниз1фующему входу 9 ген атора. Выход компаратора подключен к счетному входу триггера Ю, выход которого собдинен со входом Д-стробируемого триггера II, вуод которого соединен со входом 9 генератора. Генератор случайных чисел (ГСЧУ работает следующим . При подаче напряжения питания onqpaционного усилителя 3 и опорного напряжения на его неинвертирующий вход, полупроводниковый источник широкополосног шумового напряжения, включенный в цепь обратной связи операционного усилителя 3 генерирует широкополосньгй сигнал, случайный по амплитуде и длительности. При этом обратный ток шумящегю диода определяемся номиналом источника опорного напряжения, величина которого с большой точностью повторяется на инвертирующем входе операционного усилителя 4, и резистором, подключенным к инвертирующему входу усилителя 3 . Такое включение источника шума эквивалентно включению последовательно с шумящим диодом генератора тока, обеспе чивающего высокую стабильность рабочей точки диода при изменении температуры, а также в зависимости от выбр/энного экзетл11л5фа шумящего диода. Кроме того пбстроение генератора шума на основе балансной схемы (операционного усилителя) обеспечивает лучшую стабильность и помехоустойчивость режима работы источника шума, т.е. невосприимчивость к влиянию на режим работы таких дестабилизирующих факторов, как пульсация источников питания, помех по шинам питания и заземления и других синфазных помех . Построение ген атора шума ta основе операционного усилителя позволяет совместить функции генерации и усиления шумов. Случайные по амплитуде и длительности усиленные выбросы с выхода операшюнного усилителя 3 через цепочку 5 псютупаюг на вход компаратора 6. При превышении выбросами шума нулевого уровня (земли) на выходе компаратора 6 формируется нормализованные по амплитуде и случайные по длительности импульсы. Средняя частота их следования равна .. средней частоте следования шумовых выбросов с выхода генератора шума, что обеспечит потенциально возможное быстр действие ГСЧ. Разделение последовательности импульсов на серии осуществляется непо85 среде таенной подачей тактовых импульсов на управляющий вход компаратора 6, на выходе которого фо{ ируется разделенная на серин последовательность импульсов, нор лализованных по амплитуде в случайных по длитель юти. Счетный триггер Ю переснитывает эту последовательность по модулю два. Состояние триггера 10 в паузах между считывается задним фронтом тактового импульса в триггере II, Таким образом, на выходе считьюающего триггера имеет последовательность случайных чисел { нулей и единиц ); длительность которых равна тактовому интервалу, С целью сокращения оборудования в качестве сх&лы считывания используется Д-тригтер, что позволяет для операций с тробирования и считывания использовать источник тактовых импульсов. Считывание в этом случае происходит задним фронтом тактовых импуль- сов, попадающим в интервал их длительности за счет задержки в информационном тракте, Аналогч вая часть ГСЧ непосредственно сопрягается с МОП - структурами, в результате применения которых потребление генератора значительно снижается. Формула изобр.етения Генератор случайных чисел, содержащий последов1ательно соединенные источник шума, дифференцирующую цепочку, компаратор, счетный триггер и стробкрувмый Д-триггер, синхронизирукшшй вход которого является синхронизирукнцим входом генератора, о тличающий - с я тем, что, с целью повышения быстрод ствия, вход задания уровня срабатывания компаратора подключен к синхронизирующему входу генератора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Корн Г. Моделирование случайных процессов на аналоговых и аналого-цифровых вычислительных машинах, М., Мир, 1968, с 121-122, 2, Федоров Р. Ф, и др. Стохастичесие преобразователи информации, ЛГМаинострошие, 1979, с. 29-31 (протоип).

ca «a