Генератор псевдослучайных нестационарных импульсов Советский патент 1982 года по МПК H03K3/84 

(54) ГЕНЕРАТОР ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫХ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ИМПУЛЬСОВ

I:

Изобретение относится к измерительной и импульсной технике и может быть использовано для калибровки скважинной гаммаспектрометрической аппаратуры, работающей с импульсными генераторами нейтронов или гамма-квантов, а также для калибровки фотометрической аппаратуры, работающей с импульсными источниками лазерного излучения.

Известен генератор случайных импульсов, содержащий источник шумового напряжения, подключенный к первому и второму спусковым устройствам, выход последнего подключен к триггеру, соединенному выходом с одним из входов схемы совпадений, второй вход которой соединен с выходом первого спускового устройства, порог срабатывания которого ниже порога срабатьшания второго спускового устройства {1.

Недостатками этого устройства являются как нестабильность характеристик выходного сигйала, так и невозможность управления амплитудами импульсов в пачке и характером снада интенсивное™ импульсов в пачке.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее генератор случайных чисел, соединенный с цифро-аналоговым преобразователем и через элемент ИЛИ с элементом Запрет, который соединен с выходом тактового генератора и входом генератора случайных чисел (21.

Однако в данном устройстве невозможно ге1{ерирование пачек импульсов с заданным

to спадом интенсивности и независимо регулирур емыми несколькими значениями амплитуд и импульсов в пачке.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем генерирования

IS пачки импульсов, являющихся композицией нескольки} квазипуассоновских нестационарных потоков с регулируемыми начальными интенсивностями, временами спада интенсивностей с алтлитудами импульсов.

к

Поставленная цель достигается тем, что в генератор псевдослучайных нестационарных импульсов, содержащий генератор псевдослучайных двоичных чисел, млащине разряды 39(Ю которого сое/1инены со входами цифро-аналогового преобразователя, а crapimie разряды через элемент ИЛИ подключены к первому входу элемента Запрет, второй вход которого подключен к запускающему входу генератора псевдослучайных двончных чисел н к выходу генератора тактовых импульсов, допол нительно введены таймер, коммутатор, управляемые KONniapaTopM и последовательно соединенные элемент ИЛИ, элемент Запрет и управляемый формирователь импульсов, вхо/ды управления которого подключены к выходам коммутатора и к стробируюшнм входам управляемых компараторов, установочные входь| которых соединены с выходом таймера и со вторым входом дополнительного элемента Запрет, при этом входы упртвляемых компараторов подключены к выходу цифро-аналогового преобраэователя, а вход коммутатора соединен с выходом элемента Запрет, При этом управляемый компаратор содержит операционный усилитель, первый вход которого соединен с разрядным RC-контуром и через нормально разомкнутый ключ с шиной постоянного напряжения, вход управления нормально разомкнутого ключа является установочным входом управляемого компаратора, другой вход операционного уснлителя является стробирующим входом, третий вход является . входом управляемого компаратора. На фиг. 1 представлена фз нкциональная схе ма генератора; на фиг. 2 - функциональная .схема управляемого .компаратора. Генератор псевдослучайных нестационарных импульссв содержит генератор 1 тактовых им пульсов, генератор 2 псевдослучайных двончны чисел, элемент ИЛИ 3, цифро-аналоговый преобразователь 4, элементы 5 и 6 Запрет, ком мутатор 7, который выполнен Г разрядным кольцевым, таймер 8, элемент ИЛИ 9, управляемый формирователь 10 импульсов, управляемые компараторы II, каждый из которых содержит операциоиный усилитель 12, нормально разомкнутый ключ 13, RC-разрядный контур 14, шину 15 постоянного напряжения. Устройство работает следующим образом. При появлении очередного импульса генера тора I генератор 2 псевдослучайных двоичных, чисел вырабатьтает очередное t-разрядное число, S-старших разрядов которого через элемен ИЛИ 3 дают запрет на прохождение импульса генератора 1 через злемент 5. Таким образом, вероятность q появления импульса на выходе % элемента 5 определяется как а г - s и Т 2 Соответствующим выбором значения S устанавливается значение q 1. При этом бернуллневская последовательность импульсов на выходе элемента 5 по своим свойствам приблнжается к пуассоновской. Импульсная последовательность с выхода элемента 5 поступает на вход коммутатора 7, где она разделяется на N несовпадающих по моментам появления импульсов кваэипуассоновских потоков, каждый из-которых осуществляет стробированне соответствующего управляемого компаратора 11 и одновременно поступает на соответствующий вход управлення формирователя 10 импульсов. Если в момент стробирования К-того управляемого компаратора 11 на его выходе появляется импульс, при открытом элемеите 6 он поступает на вход запуска управляемого формирователя 10 импульссв, на К-том входе управления которого прнсутствует управляющий импульс. При этом на выходе управляемого формирователя 10 возникает импульс с амплитудой Ар . Таким образом, при срабатьгаании каждого из компараторов 11 на вькоде устройства появляется импульс соответствующий амплитуды при открытом элементе 6. Младцше P-S разрядов псевдослучайного двоичного числа, образуемого в генераторе 2 при помощи цифроаналогового преобразователя 4, преобразуются в равномерно распределенное случайное напряжение U , поступающее на входы управляемых компараторов 11. Требуемая величина квантования задается соответствующим выбором величины B-S. На шины 15 управляемых компараторов 11 подаются заранее выбранные уровни постоянного напряжения U ... U|g , до значений которых заряжаются конденсаторы RC-коитура 14 замыкании ключа 13. После размьпсания ключа 13 напряжение на разрядном RC-контуре 14 спадает по экспоненте (и соответственно на вторых входах операционного усилителя 12) и описывается зависимостью U) t i , где U{( - напряжение на шине 15; г. - постоянная времени разрядного RC-коитура 14 компаратора 11. Поскольку вероятиость V появления импульса на выходе операционного усилителя 12 после размыкания ключа 13 определяется как РУ тг- , то вероятность, о , PI;, (и, соответственно, иитенсивиость импульсного потока на выходе управляемого компаратора 11) спадает на экспоненте. Изменяя величину напряжения U | , можно регулировать начальную интенсивность выходного импульсного потока компаратора 11, а изменяя постоянную времени т , можно регулировать скорость спада интенсивности потока им1 льсов на его выходе. Восстановление начального уровня напряжения на конденсаторах РС-контура 14 осуществляется подачей импульса таймера 8 на

установочные BXO;U I управляемого компаратора и. Этот импульс подается п вход запрета элемента 6. Этим достигается запрет появления импульсов на выходе генератора в течение времени восстаиовления начального 5 состояния управляемого компаратора И. Длительность импульса таймера 8 выбирается из условия, ггобы переходные процессы заряда конденсаторов RC-контура 14 успели окончиться, а за иитертал времени между импульсами О таймера 8 напряжения на разря игом RC-контуре 14 должны уменьшиться до нуля.

Импульсные потоки с выхода управляемых компараторов 11 суммируются элементом ИЛИ 9 и снабжаются амплитудным призма- ком в формирователе 10.

Таким образом, предлагаемый генератор позволяет генерировать пачки импульсов, являюпшеся суперпозицией нескольких квазипуассоновских иесташюнариых импульсных 20 потоков, в каждом из которых могут независимо регулироваться иачальная интенсивность, лостояиная времени спада и амплитуда импульсов. Это позволяет имитировать сигнал радиоактивного датчика при работе с импульсным 25 генератором нейтронов, где возникает смесь гамма-излучеиий различных ядер среды с различными зиергнями, начальными иитенсивносТЯМ1 и постояиными спада.

Высокая точность установки регулируемых М параметров предлагаемого генератора позволяет производить калибровку измерительиых характеристик регистрирующей части аппаратуры, работающей с импульсными генераторами возбуждающих излучеиинл повыснть,тем самым jj точность и эффективность измерений параметров сред, объектов и материалов ядертыми методами.

Формула изобретения

i. Генератор псевдослучайных нестационарных импульсов, содержащий генератор псевдослучайных двоичяых чисел, млашгше разряды которого соединены L j вхо/1ами «ифро-аналогоЕого преобразователя, а старите разряды через элемент ИЛИ подключены к первому входу элемента Запрет, второй вход которого подключен к запускающему входу генератора псевдослучайных двоичных шсел и к выходу генераторе тактовых импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены таймер, коммутатор, управляемые компараторы и последовательно соеди ненные элемент ИЛИ, элемент Запрет и управляемый формирователь импульсов, вхо ды управления которого подключены к выходам коммутатора и к стробируююим входам управляемых компараторе, установочные входы которых соединеиы с выходом таймера и со вторым входом дополтттельного элемента Запрет, при этом входы управляемых компараторов подключены к выходу цифроаналогового преобразсжателя, а вход коммутатора соединен с выходом элемента Запрет.

2. Генератор по п. 1, отличающий с я тем, что управляемый компаратор содержит операционный усилитель, первый вход которого соединен с разрядн81М RC-контуром и через нормально разомкнутый ключ с щиной постоянного напряжения, вход управления нормально разомкнутого ключа является установочным входом управляемого компаратора, второй вход операционного усилителя является стро&1рующим входом управляемого компаратора, а третий вход операционного усилителя является входом управляемого компаратора.

Источники информации, п Ж1штые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N 207976, кл. Н 03 К 3/84, 1966.

2. Федоров Р. Ф. и др. Стохастические преобразователи информации. Л., Мапшностроение, 1978, с. 100.

F .t

Lhl

f

-

M

/

015

1Ъ

.

фие.2.