Генератор случайных сигналов Советский патент 1981 года по МПК H03B29/00 

(54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к импульсно технике. Известен генератор случайных сигналов, содержащий блок формирования функции Уолша, генератор тактовьпс им пульсов - регистр сдвига с обратной связью, два блока элементов И, два . сумматора на резисторах, переменный резистор 1 . Данный генератор не обеспечивает достаточной стабильности выходного напряжения. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является генератор случайных сигналов, содержащий N сдвиговых регистров М-последо вательностей, входы-которых подключе ны к выходу генератора синхроимпульсов, а первый выход каждого из которых соединен с одним из ЕЫХОДОЭ цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к входу выходного фильтра 2. Недостатком генератора является недостаточная ширина спектра формируемого сигнала. Целью изобретения является расширение спектра сигнала. Поставленная цель достигается тем, что в генератор случайных сигналов, содержащий N сдвиговых регистров М-последовательностей, выходы которых подключены к выходу генератора синхро импульсов, а первый выход каждого из которых соединен с одним из выходов цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к входу выходного фильтра, введены счетчик, элемент И, элемент ИЛИ и N элементов ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ, входы каждого из которых соединены с первым и вторым выходами соответствующих сдвиговых регистров М-последовательностей, вьпсо ды всех элементов ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ подключены к входам элемента К)Ш, выход которого подключен к одному входу элемента И, второй вход которого соодшшн с выходгж генератора ciDixponMпульсов и со счетным входом счетчика, выход элемента И соединен с установочным входом счетчика, выходы разрядов которого подключены к входам управления выходного фильтра.

Структурная электрическая схема предлагаемого генератора приведена на чертеже.

Генератор случайных сигналов содержит сдвиговые регистры 1 и 2 М-последовательностей, генератор 3 синхроимпульсов, элементы 4 и 5 исключительное ИЛИ, элемент 6 ИЛИ, элемент 7 И, цифроаналоговбм преобразователь СДАЛ) 8, счетчик 9, выходной фильтр 10, состоящий из катушки 11 индуктивности, матрицы 12 из резисторов 13 и 14, транзисторных ключей 15 и 16, интегрируюпщх элементов 17-20, диодов 21 и 22 и усилителя 23, Выходной сигнал снимается с выхода 24.

Принцип работы генератора заключается в следующем.

Генератор 3 синхроимпульсов осуществляет ;синхронизацию сдвиговых регистров, Лри этом с указанных выходов каждого из регистров 1 и 2 на входы цифроаналогового преобразователя 8 поступает псевдослучайная двоичная по следовательность. На выходе цифроаналогового преобразователя 8 вырабатыва ется ступенчатое напряжение, амплитуд и длительность отдельных ступеней которого являются псевдослучайными вели чинами. Сигнал с выхода цифроаналого- вого преобразователя 8 поступает на вход фильтра 10, осуществляющего сгла живание ступенчатого напряжения и передачу случайного сигнала на выход 24 Если в некоторый момент времени в одном из регистров состояние разряда, соединенного со входом цифроаналогового преобразователя 8, не совпадает с состоянием предыдущего разряда, то на выходе соединенного с ними элемента ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ 1ШИ, устанавливается логическая 1. Это означает, что при следующем сдвиге информация, поступающая с данного регистра на вход цифроаналогового преобразователя, изменится, а следовательно, изменится и величина его выходного напряжения. Несовпадение состояний указанных разрядов хотя бы в одном из регистров гтриводит к установлению логической Г на выходе соответствующего элемента ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ШТИ, на выходе элемента 6 Ш1И и

на другом входе элемента 7 И.

Синхроимпульс с выхода генератора 3 синхроимпульсов поступает на счетныС вход счетчика 9 и через элемент И на установочные входы того же счетчика. Вследствие превалирования установочных входов счетчика над счетным входом, счетчик 4 устанавливается в исходное состояние, которое соответствует логической 1, в младшем разряде и логическим О в остальных разрядах .

Информация с выхода счетчика через элементы 17-20 поступает на входы управления ключей. При этом подключенным к общей шине оказывается только один резистор, соответствующий первому разряду счетчика и имеющий максимальное сопротивление. Величина Т сглаживания фильтра при этом минимальна. Задний фронт,импульса генератора синхроимпульсов производит сдвиг регистров. Изменившееся на выходе цифроаналогового преобразователя напряжение сглаживается в соответствии с установленным в фильтре 10 значением С .

Если в результате сдвига состояния указанных разрядов в каждом из регистров совпали, на выходах всех элементов ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ и на выходе элемента ИЛИ устанавливаются логические О, элемент И оказывается закрытым. Следующий импульс генератора синхроимпульсов увеличивает содернсимое счетчика на единицу и производит сдвиг регистров. Изменение состояния счетчика вызывает соответству15)щее переключение ключей, в результате которого с общей шиной оказывается подключенным другой резистор. При дальнейшем поступлении импульсов с генератора сийхроимпульсов состояние счетчика увеличивается, что приводит к переключению ключей вплоть до такта, вызывающего изменение напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя, после которого счетчик и фильтр 10 устанавливаются в исходное состояние;. Величина f фильтра в течение плоского участка выходного напряжения цифроаналогового преобразователя увеличивается линейно в соответствии с вьгражением Т величина катушки иидуктинности;К - сопротивление-резистора млад шего разряда матрицы; Тц, - пришедшее число импульсов генератора синхроимпульсов. Элементы 17 и 18 исключают пролеза ние управляющего сигнала через ключи на выход устройства путем его сглаживания. Возникакнций при этом разброс времени включения и выключения ключей отдельных разрядов компенсируется наличием в цепи управления каждого ключа параллельного соединения диода и интегрирующего элемента, благодаря которым включение ключа, а следова- тельно, и соответствующего резистора происходит быстрее, чем его отключение, что исключает разряд катушки индуктивности в момент переключения ключей. Формула изобретения Генератор случайных сигналов, содержащий N сдвиговых регистров М-последовательностей, выходы которых подключены к выходу генератора синхро импульсов, а первый выход каждого из которых соединен с одну1м из выходов цифроаналогового преобразователя, выход которого подключен к входу выходного фильтра, отличающийс я тем, что, с целью расширения спектра сигналов, в него введены счетчик, элемент И, элемент ИЛИ aN элементов ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ И.Ш, входы каждого из которых соединены с первым и вторым выходами соответствующих сдвиговых регистров М-последовательностей, выходы всех элементов ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ подключены к входам элемента ИЛИ, выход которого подключен к одному входу элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора синхроимпульсов и со счетным входом счетчика, выход элемента И соединен с установочным входом счетчика, выходы разрядов которого подключены к входам управления выходного фильтра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 450306, кл. В 03 В 29/00, 09.03.73. 2. Патент США № 3885139, кл. °235-152, 1975 (прототип).