Генератор случайных импульсов Советский патент 1982 года по МПК G06G7/52 

(54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ИМПУЛЬСОВ

I

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при решении ряда задач статистического и вероятностного моделирования.

Известен генератор случайных импульсных потоков, содержащий источник пуассоновского потока, управляемый вероятностный элемент и элемент И, кроме этого генератор содержит, как правило, второй источник случайных по моментам их появления импульсов. При зтом естественный для электронных приборов уход в процессе эксплуатации отдельных их параметров от номинальных значений, особенно уход параметров элементов, вырабатывающих случайные сигналы, приводит к недопустимому с точки зрения математической статистики, разбросу значений вероятностей появления сигналов на выходах этих элементов 1.

Указанное обстоятельство искажает параметры потока случайных импульсов, что может привести к су1дестве1 ным шиибкам при реше- . НИИ задач. Кроме того, в известных устройствах регулировка параметров выходных потоков, осуществляемая за счет изменения верояткостей появления сигналов на выходе вероятностного элемента, достаточно сложна и может производиться в ограниченном диапазоне, в пределах которого обеспечивается стабильность значения этой вероятности.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является генератор случайных импульсов, который содержит источник пуассоновского потока импульсов, генератор случайных двоичных разрядов и элемент И, соединен- .

to ные между собой. В зависимости от значения вероятности Р появления единицы на выходе генератора интенсивность выходного прореженного потока, который также является пуассоновским, будет равна произведению интенсивности ис15ходного пуассоновского потока импульсов зависимостью на значение вероятности Р. Путем изменения вероятности Р, на которую настроен генератор, регулируют интенсивность выходного потока импульсов 2.

Недостаток известного генератора заключается в том, что он содержит два источника случайных сигналов, в том числе генератор случайных двоичных разрядов, с помощью которого производится прореживание входного пуассо новского потока импульсов. Параметры этого генератора подвержены уходу от номинальлых значений, что приводит к значительному разбро су вероятностей появления сигналов. на его выходе. В результате этого выходной поток импульсов может существенно отличаться от, пуассоновского потока. Кроме того, настройка генератора сл чайных двоичных разрядов на определенное стабильное значение вероятности появления сигнала на его выходе сопряжена со значительными трудностями и может производиться лишь в узком диапазоне (3-5). Целью изобретения является расширение диапазона регулирования интенсивности выходного потока импульсов. Указанная цель достигается тем, что в генератор случайных импульсов, содержащий источник пуассоновского потока импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента И, введены инвертор, источник регулируемого напряжения, генератор линейно нарастающего напряжения и блок сравнения, выход которого соединен со вторым входом элемента И, первый вход подключен к источнику регулируемого напряжения, второй вход блока сравнения соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, управляющий вход которого подключен к выходу инвертор вход которого соединен с выходом источника пуассоновского потока имйульсов. На фиг Л изображен генератор; на фиг. 2- временные диаграммы. Генератор содержит источник 1 пуассоновского потока импульсов, инвертор 2, генератор 3 линейно нарастающего напряжения, блок 4 сравнения и элемент И 5 и источник 6 регу лируемого напряжения. Соединение перечисленных элементов осуществлено следующим образом. К выходу источника пуассоновского потока импульсов I подключены первый вход элемента И 5 и последовательно соединенные инвертор 2, генератор 3 линейно нарастающего напр жения и блок 4) сравнения, на второй вход которого подается напряжение от источника 6. Выход блока 4 сравнения подключен ко второ му входу элемента И 5. Выход элемента И 5 является выходом устройства. Работу устройства можно пояснить с помощью временной диаграммы (фиг. 2), где обоз начены амплитуда Ад,( импульсов входного по тока на выходе источника 1 пуассоновского потока импульсов, амплитуда А инвертированных сигналов на вы)соде блока 2, напряжение и на выходе генератора 3 линейно возрастающего напряжения, амплитуда импульсов выходного потока, задающее напря: сение и регулирования интенсивности-потока импульсов, текущее время t. При отсутствии импульса на выходе источника 1 пуассоновского потока сигнал на входах элемента И 5 и инвертора 2 отсутствует. Вследствие этого на выходе всего генератора сигнал также отсутствует. С выхода инвертора 2 подается сигнал, обеспечивающий работу генератора 3 линейно нарастающего напряжения. Работа генератора 3 заключается в том, что при подаче на его вход напряжения (импульса) на его выходе генерируется линейно нарастающее напряжение. |Длительн1Эсть нарастания определяется длительностью управляющего входного импульса. На графике (фиг. 2) длительность импульсов и соответствует длительности инвертированных импульсов источника 1. Параметры генератора 3 таковы, что переходные процессы после прекращения подачи напряжения на его вход успевают заканчиваться за время, равное длительности импульса с выхода источника 1. С выхода генератора 3 линейно нарастающее напряжение прступает на первый вход блока 4, представляющий собой пороговый элемент с устанавливаемым порогом. На второй вход блока 4 подается регулируемое напряжение U , определяющее порог срабатывания схемы. С выхода блока 4 сравнения сигнал на элемент И 5 подается только при условии, что текущее значение линейно нарастающего напряжения превышает заданное пороговое: и 7 и. Моменты, начиная с которых выполняется это условие, обозначены на Т/1, Т,, TJ фиг. 2 точкамн Т, i. «, сигналы с выхода источника 1 пуассоновского потока приходят до наступлаиия моментов превыщений U заданного уровня UL, то они не проходят через схему 5 на выход устройства, так как на втором ее входе отсутствует разрешающий сигнал. Если же сигнал поступает после выполнения условия U Uj и на втором входе элемента И 5 есть напряжение, то сигнал появляется на выходе устройства. Возможные реализации выходных сигналов приведены на последней диаграмме (фиг. 2). После исчезновения случайного импульса с выход источника 1 весь описанный выше цикл работы предлагаемого устройства повторяется и на выходе его основных элементов фбрмируются сигналы, диаграммы которых приведены на фиг. 2. Таким образом, в зависимости от того, превысило напряжение на выходе генератора линейно нарастающего напряжения заданный уровень и а или нет, следующий случайный импульс с источника пуассоновского потока импульсов проходит, либо не проходит на выход. Следовательно, из исходного пуассоновского потока импульсов случайным образом иск.чю5. чаются отдельные импульсы. Причем источником этой случайности является сам источник пуассоновского потока импульсов. Надобность во втором источнике случайности, например, в генераторе случайных двоичных разрядов, отпадает. . Можно показать, что выходной поток импульсов генератора будет пуассоновский с ннтенсивностью X , равной Л.о/Ки, где К - наклон пилообразного напряжения; Лд- интенсивность исходного потока импульсов. Если, например, крутизна нарастания напряженин, вырабатываемого генератором 3, стремится к 90, т. ё. , то из формулы следует, что Я - А-о . Этот же результат бу дет иметь место, если при конечном значении К значение . Если соотношение параметров , Uj составляет jUyK 1-, то из формулы следует, что А-« 0,368. Следовательно, предлагаемое устройство хорошо приспособлено к регулированию в широких пределах интенсивности (параметра) выходного потока импульсов. Таким образом, количество импульсов, исключаемых из исходного пуассоновского потока, а, следовательно, интенсивность выходного потока импульсов, можно регулировать как изменением крутизны нарастания напряжения К, так и заданием уровня порогового напряже ния Uj. Эти параметры не являются случайны ми р позволяют обеспечить их достаточно высокую стабильность, а следовательно и высоку стабильности интенсивности выходного потока. Изменение указанных параметров в широких пределах с целью регулирования параметров 6 выходного потока не изменяет его пуассоновский характер, поскольку в составе устройства имеется лишь один источник стохастичностиисточник 1 пуассоновского потока. Положительный эффект, который дает предлагаемый генератор, заключается в том, что он позволяет получать потоки слзр1айных импульсов со стабильной интенсивностью импульсов, а также позволяет в широких пределах регулировать интенсивность выходного потока импульсов. Формула изобретения Генератор случайных импульсов, содержащий источник пуассоновского потока импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента И, отличающийся тем. что, с целью расширения диапазона регулирования интенсивности выходного потока импуль сов, в генератор введены инвертор, источник регулируемого напряжения, генератор линейно иарастающего напряже1шя и блок сравнения, выход которого соединен со вторым входом элемента И, первый вход подключен к исто нику регулируемого напряжения, второй вход блока сравнения соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, управляющий вход которого подключен к выходу инвертора, вход последнего соединен с выходом источника пуассоновского потока импульсов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 543004, кл. G 01 F 1/02, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР N 211163, кл. G 01 F 1/02, 1966 (прототип). п

Фиг. 2. п