Генератор случайного сигнала

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДОИЛЬСЯУ(И 1634327 Союз СоветскихСоцио алмстмческнхРесаубпик Ц г,. 7 С 15/О Об Р 1/02 соединением заявки(23) Приорит (43) Опублик Гооудврствеииый комитет 6 оветв Миииотроо СССР оо делам изеоретеиий и открытий. Ф. Бау Институт электроники и вычислительной техник Академии наук Латвийской ССР) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО СИГНА 1Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для моделирования случайных процессов,Известен генератор случайных сигналов,содержащий источник шума, элементы И,блок управления и сумматор. В этом гене.раторе закон распределения уровней выходного напряжения является дискретным, поэтому точность моделирования равномерногораспределения ограничена и ее повышениесвязано с большими аппаратурными затратамиДругой известный генератор случайногосигнала содержит входной блок, датчикслучайнцх чисел, генератор тактовых импульсов, регистр промежуточной памяти и преобразователь код-напряжение. Закон распределения выходных случайных уровнейнапряжения для данного генератора такжеявляется дискретным и, следовательно, онобладаеттеми же недостатками, что и рассмотренный выше 2.Наиболее близким по техническому.решению к данному изобретению является генератор случайного сигнала, содержащийисточник шума, выход которого подключен к первому входу первого одновибратора, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и к первому входу дискриминатора уровней 131.Недостатком такого генератора является невысокая точность приближения к равномерному распределению,Целью изобретения является повышение точности генератора.Для достижения поставленной цели генератор содержит сумматор и второй одно- вибратор, вход которого соединен с выходом дискриминатора уровней, а выход -- с вычитающим входом сумматора, суммирую. щий вход которого соединен с выходом первого одновибратора, а выход является выходом генератора и подключен ко второму входу дискриминатора уровней.Генератор случайного сигнала (фиг. 1) содержит источник шума 1, выход которого подключен к входу одновибратора 2, Вто. рой вход одновибратора 2 подключен к выходу генератора тактовых импульсов 3. Суммирующий и вычитающий входы сумматор 4 подключены соответственно к выходам одновибраторов 2 и 5. Выход сумматора 4, являющийся также выходом генера50 55 тора случайных сигналов. соединен со входом дискриминатора уровней 6, выход которого подключен к входу одновибратора 5,а управляющий вход соединен с выходом генератора тактовых импульсов 3,На фиг. 2 приведены временные диаграммы работы генератора, показывающие:а - импульсы напряжения на выходе генератора тактовых импульсов 3;б - импульсный поток на выходе одновибратора 2;в - импульсы напряжения на выходе одцовибратора 5;г -- напряжение на выходе генератораслучайного сигнала,Генератор работает следующим образом. Генератор тактовых импульсов 3 генерирует импульсы напряжения с постояннойдлительностью и с детерминированным, зарацес установленным периодом следования(фиг. 2, а). Эти импульсы поступают на управляющие входы одновибратора 2 и стробцруемого дискриминатора уровней 6. Передций фронт этих импульсов запускает одновибратор 2, а задний фронт является строб-сигналом опроса стробируемого дискриминатора уровней 6. После каждого запуска одно- вибратор 2 генерирует импульс случайной длительности (фиг. 2, б). Длительность импульса одновибратора 2 определяется случайным моментом его обратного срабатывания, т. с. моментом достижения суммарного цацряжения 1) =1) (1)+ Цуровня обратного срабатывания, где 1) (1) - напряжение ца црсмязалающем элементе одцовибратора 2, Ц - - напряжение на выходе источника ш)ма 1, поступающее на одновибратор 2. Импульсы случайной длительности с выхода одцовибратора 2 поступают на суммирующий вход сумматора 4, который осу;цсствляет линейное преобразование длительцоли этих импульсов в напряжение с последующим запоминанием напряжения на накапливающем элементе. Следовательно, напряжение ца выходе сумматора 4 является ступсцчато нарастающей функцией времени, а прцрагцения напряжения между уровнями являются случайными величинами, подчиняющимися тому же закону распределения, что и длительность импульсов одновибра тора 2. 11 ри превышении выходным напряжением сумматора 4 заранее заданного уровня Е после поступления очередного строб- сигнала от генератора тактовых импульсов срабатывает стробируемый дискриминатор 6 и выдает сигнал запуска, поступающий на вход одцовнбратора 5. Последний генерирует импульс (фиг. 2, в), который поступает ца вычитающий вход сумматора 4. После появления импульса от одновибратора 5 в сумматоре 4 осуществляется вычитание из накопленного случайного напряжения зарацес заданного напряжения с постоянной вс -,:.чикой Е (фиг. 2, г), после чего цикл 5 10 152025 3035 40 45 накопления напряжения на сумматоре 4 продолжается по аналогии с вышеописанным.Режим работы генератора случайного сигнала обеспечивает условия, при которых временные интервалы на выходе одновибратора 2 и, следовательно, приращения выходного напряжения сумматора 4 являются независимыми, одинаково распределенными, случайными величинами. При этих условиях функционирование предлагаемого генератора в целом происходит согласно известным моделям теории восстановления. Действительно, уровни выходного напряжения генератора (фиг. 2, г) на оси напряжения образуют случайный поток с ограниченным последействием и с накопителем дисперсии ординаты появления случайного уровня напряжения. Причем, эти уровни по оси напряжения разнесены на случайные интервалы напряжения, все, кроме первого, имеющие одинаковое распределение. Как следует из режима работы генератора, описанного выше, а также из эпюры выходного напряжения (фиг, 2, г) плотность распределения первого случайного интервала напряжениями равна - , , где г (х) - функция распреде 1 2 хуления случайных интервалов Ы./г, Ь 1), а =МинСледовательно, алгоритмы функционирования предлагаемого генератора соответствуют известной модели стационарного процесса восстановления, рассмотренной на оси напряжения. В установившемся режиме работы для такой модели математическое ожидание М Мбкчисла уровней напряжения, укладывающихся в интервале напряжения шириной би, не зависит от места расположения этого интервала на оси напряжения, а величина М Яцявляется линейной функцией ширины интервала бц .Таким образом, для предлагаемого генератора вероятность появления случайного уровня его выходного напряжения в элементарном интервале напряжения ои постоянна во всем диапазоне генерируемых уровней Е. Следовательно, случайные уровни выходного напряжения предлагаемого генератора подчиняются закону равномерной плотности, а их распределение непрерывно в заданном интервале Е, так как случайные интервалы времени, генерируемые одновибратором 2, также имеют непрерывный закон распределения.Ввиду непрерывности закона распределения случайных уровней выходного напряжения точность, приближения к равномерному закону распределения случайных уровней в предлагаемом генераторе зависит лишь. от количества циклов работы генератора, т. е уровни выходного напряжения генератора подчиняются закону распределения неограниченно приближающемуся к равномерному.Генератор случайного сигнала может быть использован в качестве генератора вспомогательного сигнала в устройствах, раб 34327 о точности генератора, он содержит сумматор и второй одновибратор, вход которого соединен с выходом дискриминатора уровней, а выход - с вычитающим входом сумматора, суммирующий вход которого соединен с выходом первого одновиоратора, а выход является выходом генератора и подключен ко второму входу дискриминатора уровней.Источники инфг рмации, принятые во внимание при экспертизе: Формула изобретения 1. Бобнев М. П., Генерирование случаиных сигналов, ЧЭнер.ия, 1971, с. 75 - 80.2. Авторское свидетельство СССР Ло 227402, кл. Сг 06 Г 1(02, 967,3. Бобнев М. П., Генерирование случайных сигналов. М., Энергия. 1971, с. 147. и Рог., г. Ужг Редактор Н. В Заказ 6766,4911 НИИП еселкина Те Т И Государственног по делам и 13035, Москва, Ж иал ППП Патентнни Совета и отк ская н род, ул ботающих по принципу стохастического квантования. При этом непрерывный характер закона распределения выходного случайного напряжения генератора позволяет значительно повысить точность стохастическо го преобразования. Генератор случайного сигнала, содержа 10 щий источник шума, выход которого подключен к первому входу первого одновибратора, второй вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов и к первому входу дискриминатора уровней, отличающийся тем, что, сцельо повышения овКорректср Н. ТПодписноеМинистров СССят айб., д. 4(5Проектная, 4