Генератор псевдослучайных узкополосных сигналов Советский патент 1982 года по МПК G06F7/58 

1

Изобретение относится к вычисгштепь- ной технике и предназначено для различных устройств, где необходим синтез уз- копопосных случайных сигналов.

По основному авт. св. № 84О897 известен генератор псевдослучайных узкополосных сигналов, содержащий арифметическое устройство, одной группой входов подключенное к датчику случайных чисеп че-JQ рез блок переключателей, другой - к задающему регистру, а выходами - ко входам сумматора, вторая группа входов которого подключена к выходам через формирующий регистр, а выход переноса - is ко входам 7 и К триггера, синхронизирующий вход которого объединен с Т 1Ктовым входом формирующего регистра н является входом генератора, а выход соединен с выходом фипьтра.20

Недостатком известного генератора является постоянство амплитуды ВЫХОДНО1-Х1

сигнала, что сужает область его применения.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей генератора пу тем обеспечения случайного распредепения амплитуды на выходе генератора.

Для достижения поставленной цепи в генератор псевдослучайных узкопопосных сигналов введены формирователь стохастических констант, преобразователь код-напряжение и второй фипьтр, выход которого является вторым выходом генератора а вход фильтра подкшочен к выходу преобразователя код-напряжение, первый выход которого подключен к выходу триггера, а второй вход преобр азователя код-напряжение -через преобразователь вероят™ нбсть-код подключен к выходу датчика псевдослучайных чисел.

На фиг. 1 изображена блок-схема генератора; на фиг. 2 - структ фная преобразователя код-напряжение.

Генератор содержит арифметическое устройство 1, одной группой входов подключенное к датчику 2 псе вд ослу чай гЕых чисеп через блок переключателей 3, а другой - к задающему регистру 4. Выхо дами устройство 1 подкшочено ко входам сумматоре 5, причем выходы сумматора 5 соединены с другой группой входов через формирующий регистр 6, а выход переноса - ко входам 3 и К триггера 7. Тактовые входы регистра 6 и триггера 7 объединены со входом 8 генератора. Выход триггера 7 соединен с первым выход ным фильтром 9 непосредственно, а со вторым выходным фильтром 1О - через преобразователь 11 код-напряжение, управп5пощие входы которого- подключены к выходам датчика 2 случайных чисел через формирователь 12 стохастических ко стант. Преобразователь 11 код-напряжение содержит m логических узлов 13, ..., 13, ..., 13 Каждый узел 13 состоит из элемента И-НЕ 14 подкшоченной эдним входом ко входной шине 15, а другим - к управляющей шине 16 и входу элемента И-НЕ , второй вход KOTO рого подключен к шине 15 через инвертор 18. Выход элемента И-НЕ 14,; подключен к выходу 19 узла 13 через инвертор 2О, а выход элемента И-НЕ 17 выходу 21 узла 13 непосредственно. Выходы 19р .... 19(J и 21;,,..., 21(ij подключены к цепочке последовательно соединенных резисторов 22, ..., 22. через резисторы 23 ,..., 2.3 и 24 , .... 24|ij. Резисторы 23 и 24, а также 23у и 24, попарно соединены с началом и концом цепочки 22, ..., 22ц.а резисторы 23 и 24, - в точке, соединяющей резисторы и 22 цепочки. Начало и конец цепочки одновременно соеди нены с общим проводом соответственно через резисторы 25, и 252, конец Цепочки так же соединен с выходом преобразователя 11 через конденсатор 26. Генератор работает следующим образом.. Датчик псевдослучайных чисел 2 ге нерируёт последовательность независимых M+l разрядных чисел с законом распределения вероятностей, близким к равномерному, которая поступает на вход блока переключателей 3, содержащий-т клю чей, осущест11ляющие подключение разрядов случайных чисел на вход арифметичес кого устройства 1. Причем нуПевой разряд последовательности используется как знаковый (О соответствует плюсу, а 1 минусу) и поступает на вход арифметичес кого устройства 1 непосредственно. При этом на выходе блока перекточатепей Имеем новую последовательность А (-),где П - порядковый номер числа датчика случайных чисел; F - частота смены числа, которая поступает на вход арифметического устройства 1, где происходит алгебраическое сложение чисел В, хранящихся в задающем регистре 6, с последовательностью А (-р-), образу я при этом новую числовую последовательность Cl)8Ulf: cf n.)/ гдеС(1(-)- знаковая функция последовательности, соответствующая нулевому разряду датчика случайных чисел 2, которая поступает на вход сумматора 5. Если в исходном состоянии формирующий рюгистр 6 обнулен, то на выходе сумматора 5 имеем число С(у),соответствующее числу с выхода арифметического устройства 1. На выходе переноса ni -го разряда сумматора 5 действует ноль и триггер 7 за- крыт по синхровходу. В момент прихода импульса по входу 8 регистр 6 записывает состояние на его входах и на выхоае сумматора 5 образуется удвоенное число 2с(-) . По следующему импульсу по входу 8 - утроенное ) и т.д. до тех пор, пока на выходе сумматора 5 яисг ло не превысит 2 -1, где п - количест(РО основных разрядов сумматора 5. В . этот момент на входах регистра 6 имеем число,равное(1с.ц)С(|-)(|)(гДе Н порядковый номер импульра со входа 8), а на выходе переноса m разряда и на входах и К триггера 7 - единицу, открывающую триггер по синхровкоду.При этом по k +1 импульсу происходит переключение триггера и на входах регистра 6 имеет чиспо(и41))(|-, а на выходе переноса m -го разряДа уоль. Триггер 7 закрывается по синхровходу, запоминая при этом установленное состояние. После прохождения 2 импульсов по входу 8 на выходе переноса единица появляется С раз, регистр 6 переходит в исходное состояние и процесс повторяется. Таким образом, если частота следования импульсов на входе 8 равна IQ , то час- . тота следования импульсов на выходе переноса разряда сумматора 5 (М;), , (.,n S ( 07 а после триггера 7 (jM, . У t / еых iroa условии i..F, Число В О1гредепяет центрапьную час- тоту процесса чиспо А (- - -откпоt . .f fn 1т) , . nнекие частоты от1ц.дЦ-р) д,с|1)знак отклонения. В результате случайности потока чисел .) и(р() на выходе триггера 7 имеем клиплированный узкополосный псев случайный процессГДпя сглаживания скач ков на выходе триггера 7 ставится фипьт 9. Таким образом, выход генератора формиге ет случайный процесс с нормированной амшштудой. Одновременно к выходу триггера 7 подключен преобразователь 11 код-напряж ние, управление которым осуществляется от датчика 2 случайных чисел через формирователь 12, формируется новая числовая последовательностьО(), которая статически независима А ( , Это обес печивает уравновешивание плотности энергетического спектра и формы моделирующего спектра сигнала. При этом на выходе преобразователя 11 код-напряжение имеем процесс с изменяющейся амплитудой, закон распределения амплитуд которой близок к равномерному. Для сглаживания скачков напряжений ставится фипьт ,10, с выхода которого поступает формируемый аналоговый сигнал со случайным распределением амплитуд. Таким образом обеспечивается расши- рение функционапьных возможностей генератора. , . Преобразователь 11 выполнен из расчета, чтобы величины резисторов ( и (R )24 были равны и значительно превышали выходное сопротивление 20 и элемента И-НЕ , которыми можно пренебречь вследствие их незначительноетй. Одновременно величины резисторов 23:, 24;. 22 - .2 25 свяэаны равенством lR7bg (о .. ------ - -.- Кпиппированный сигнал с выходатриггера 7 поступает на вход 15 преобразователя 11, который инвертируется на выходе инвертора 18. Таким образом, если на управляющем ходе 16| действует единица, то на выходах 19; и 21J имеем ортонормированные процессы, которые ортонормированы с выходом триггера 7. Если на выходе управления 16, имеем ноль, то на выходе 19; имеем ногаь, а на выходе 21 - единицу. Приняв напряжения с выходов 19i и 2 Ц, соответствующие логической , равными U а соответствующие погическому нулю, равшл ш нулю, то на выходе преобразователя 11 код-напряжение до конденсаторов 26 имеем I , щи) N аД1),4а,11) lit,)- 2 «4 6 ;t 2. где )|g r-t.o - логическое состояние на выходе 19; аД1)21-1,0 - логическое состояние иа выходе 21. . Если ( то(а)д,.(а)2. .При этом на выходе преобразователя -го азряда имеем среднее значение ( , Если(а;)гО, то(аЛ19 ОДа02,. .этом величина напряжения равна ее среднему значению. Следовательно, на выходе отсутствует модулирующая составляющая и процесс смещен на выходе преобразователя на величину постоянного напряжения и -il: 2которая заграждается разделительным конденсатором 26. Такое построение преобразователя код-напряжение с использованием логических элементов позволяет исключить схемьГ перехода и согласования с выходами блока рандомизации, которые были бы необходимы при построении преобразователя иа аналогоиых ключах, что оберпечк вает упрощение и технологичность устройства. Формула изобретения Генератор псевдослучайных узкопопосных сигналов ло авт. св. № 840897,о тличающийся тем, что, с целью решения функциониых возможностей генератора за счет формирования сигнапа со случайными амплитудами, он содержит преобразователь вероятность-код, преобразователь код-найряжение и второй фильтр, выход которюго является вторым ршходом генермтора, а «ход фишьтрш подщоочен к выходу преобразователя код-41апряжение, первый иьод которого подключен к выходу триггера, а второй вход преобразователя код-напряжение через преобразователь вероятность-код подключен к выходу датчика псевдослучайных часе п.