Генератор случайных сигналов Советский патент 1982 года по МПК H03B29/00 

(5) ГЕНЕРАТОР. СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ Изобретение относится к радиоэлект ронике и может использоваться для моделирования постепенных отказов при испытании радиоэлектронной аппаратуры. Известен генератор случайных си|- налов, содержащий генератор псевдослучайных сигналов, выполненный в виде последовательно соединенных генератора импульсов, первого регистра сдвига и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к другому входу первого регистра сдвига, а также последовательно соединенные аналоговый сумматор, пороговое устройство, блок управления и коммутатор, другой вход которого подключен к выходу первого регистра сдвига, при этом управляющий вход первого регистра сдвига подключен к одному из выходов блока управления 1. Однако в известном генераторе случайных сигналов невозможно управлять заданным законом распределения случайных сигналов. Цель изобретения - повышение точности заданного закона распределения случайных сигналов. Поставленная цель достигается тем, что в генератор случайных сигналов, содержащий генератор псевдослучайных сигналов, выполненный в виде последовательно соединенных генератора импульсов, первого регистра сдвига и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к другому входу первого регистра сдвига, а также последовательно соединенные аналоговый сумматор, пороговое устройство, блок управления и коммутатор, другой вход которого подключен к выходу первого регистра сдвига, при этом управляющий вход первого регистра сдвига подключен к одному из выходов блока управления, дополнительно введены последовательно соединенные блок управления дисперсией, элемент совпадения, дру397гой вход которого подключен к первому выходу коммутатора, и цифровой сумматор, последовательно соединенные второй регистр сдвига, преобразователь код-частота импульсов и счетчик, выход которого подключен к первому управляющему входу аналогового сумматора, а вход - к управляющему входу второго регистра сдвига, а также третий регистр сдвига, выход которого подключен к другому входу цифрового сумматора, при этом первые входы второго и третьего регистров сдвига подключены ко второму выходу коммутатора, управляющие.-входы второго и треть его регистров сдвига подключены к соответствующим выходам блока управления, а аналоговый сумматор выполнен на операционном усилителе, ко входу которого подключены выходы первого и второго блоков цифровых управляе- . мых сопротивлений, опорные входы которых подключены к источнику опорного напряжения, а входы управления блоков цифровых управляемых сопротивлеНИИ являются соответственно первым и вторым управляющими входами аналогового сумматора, выходом которого является выход операционного усилителя. На чертеже приведена электрическая Схема генератора случайных сигналов. Генератор случайных сигналов содер жит генератор 1 псевдослучайных сигна лов, состоящий из генератора 2 импуль сов, первого регистра 3 сдвига и элемента ИСКШЧАЮЩЕЕ ИЛИ k, коммутатор 5 второй и третий регистры 6 и 7 сдвига элемент 8 совпадения, цифровой сумматор 9, преобразователь 10 код-частота импульсов, счетчик 11, аналоговый сумматор 12, состоящий из операционного усилителя 13, первого и второго блоков цифровых управляемых сопротивлений И, 15 и источника 16 опорного напряжения, пороговое устройство 17 и блок 18 управления, блок 19 управления дисперсией. В цепь обратной свя зи операционного усилителя 13 включен резистор 20. Генератор случайных импульсов рабо тает следующим образом. При поступлении импульсов из генератора 2 в первый регистр 3 сдвига, в нем генерируется псевдослучайный код, который сдвигается от входа к выходу первого регистра 3 сдвига, переходя из одного разряда в другой. Элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ k формирует случайное 4 значение сигнала, поступающего на вход первого регистра 3 сдвига. В первомподготовительном такте параллельный псевдослучайный цифровой код по сигналу блока 18 управления через коммутатор 5 поступает на вход второго регистра 7 сдвига. Одновременно счетчик 11 устанавливается в нулевое состояние. Во втором подготовительном такте случайный цифровой код заносится в третий регистр 6 сдвига. Таким образом, код П-, в третьем регистре 6 сдвига определяет случайное начальное значение процесса,-а код п во втором регистре 7 сдвига - случайное значение скорости изменения линейной составляющей процесса. После этого начинается генерация случайного процесса. Код п„ поступает на вход преобразователя 10 кодчастота импульсов, на выходе которого появляются импульсы с частотой f с -п,2, где с - постоянный коэффициент. Эти импульсы поступают в счетчик 1 1 и код Nc в нем изменяется во времени по линейному закону N04(0 c-n2-t, (1) в то же время случайные значения цифрового кода с выхода генератора 1 через коммутатор 5 поступают на вход элемента 8 совпадения. Блок 19 управления дисперсией управляет элементом В совпадения так, чтобы обеспечить заданную величину дисперсии цифрового случайного кода п,, проходящего через него. При равномерном законе распределения псевдослучайного сигнала генератора 1 для этого достаточно нормировать цифровой код п, например путем запрета прохождения определенного числа старших разрядов кода через элемент 8 совпадения. В результате цифровой сумматор 9 формирует сумму двух величин ) n iPcCt) , где nj,(t) имеет заданную дисперсию . Случайные коды из сумматора 9 и счетчика 1Т поступают соответственно на входы управления блоков и 15 цифровых управляемых сопротивлений. Сопротивления R и R 2 блоков и 15 цифровых управляемых сопротивлений соответственно связаны с входными цифровыми кодами гиперболической зависимостью „а „ g -f N хм где а - постоянный коэффициент. Выходное напряжение аналогового сумматора 12 определяется входными цифровыми кодами и равно RO j Ro- onlrcM c4; ,1(«1 R-i/c где RO - сопротивление резистора обратной связи; -он опорное напряжение источника 16 опорного напряжения. С учетом выражений (1) и (2) при К д- получим выходное напряжение случайного процесса Uebix(t) К(п +с-П2- t4-nc.(t)). При достижении и ь|х3зданного уровня пороговое устройство 17 вырабатывает сигнал и блок 18 управления начинает новый цикл ге ерации случайного процесса. Таким образом, случайный процесс Ug(j,j({t) содержит линейную составляющую с случайными начальным значением п и скоростью изменения с же случайную составляющую ) с заданной величиной дисперсии. При необходимости иметь закон распределения п. , отличный от нормального, подбираются соответствующие значения резисторов второго блока 15 цифровых упра-зо от

вляемых сопротивлений.

Линейная составляющая процесса моделирует процесс постепенного отказа объекта, случайная составляющая n(.(t) моделирует флуктуационные явления и помехи в процессе.

При необходимости повторения всего цикла реализации случайного процесса блок 18 управления устанавливает первый регистр 3 сдвига генератора 1 псевдослучайных сигналов в исходное состояние. Предлагаемый генератор случайных сигналов -обладает высокой точностью за счет применения цифровых схем вместо аналоговых схем запоминания и интегрирования. Заданная точность аппроксимации линейного процесса обеспечивается необходимым числом разрядов счетчика 11. При необходимости моделирования процесса с параболической, логарифмической или другого вида составляющей, отличной от линейной, эта задача ле1 ко решается соответствующим подбором резисторов первого блока 1 цифровых управляемых сопротивлений. Следовательно, предлагаемый генера тор случайных сигналов имеет расширен а такцелью повышения точности заданного закона распределения случайных сигналов, в него дополнительно введены последовательно соединенные блок управления дисперсией, элемент совпадения, другой .вход которого подключен к первому выходу коммутатора, и цифровой сумматор, последовательно соединенные второй регистр сдвига, преобразова66ные функциональные возможности по сравнению с известным. Генератор случайных сигналов может найти применение при моделировании процессов старения, деградации параметров, дрейфа, воздействия внешней среды при испытании радиоэлектронной аппаратуры и электромеханизмов и определении области работоспособности исследуемых объектов. Формула изобретения Генератор случайных сигналов, содержащий генератор псевдослучайных сигналов, выполненный в виде последовательно соединенных генератора импульсов, первого perviCTpa сдвига и элемента ИСКШЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к другому входу первого регистра сдвига , а также последовательно соединенные аналоговый сумматор, пороговое устройство, блок управления и коммутатор, другой вход которого подключен к выходу первого регистра сдвига, при этом управляющий вход первого регистра сдвига подключен к одному из выходов блока управления. личающийся тем, что, с тель код-частота импульсов и счетчик, выход которого подключен к первому управляющему входу аналогового сумма,тора, а вход - к управляющему входу второго регистра сдвига, а также третий регистр сдвига, выход которого подключен к другому входу цифрового сумматора, при этом первые входы второго и третьего регистров сдвига подключены ко второму выходу коммутатора, управляющие входы второго и третьего регистров сдвига подключены к соответствующим выходам блока управления,а аналоговый сумматор выполнен на операционном усилителе, ко входу которого подключены выходы первого и второго блоков цифровых управляемых сопротивлений, опорные входы которых подключены к источнику опорного напряжения, а входы управления блоков

79783168

цифровых управляемых сопротивленийИсточники информации,

являются соответственно первым и вто- принятые во внимание при экспертизе рым управляющими входами аналогового 1. Дружинин Г.В. Надежность автосумматора, выходом которого является матизированных систем. М., Энергия, выход операционного усилителя, 5 1977, с. 297 (прототип).