Генератор случайной последовательности импульсов

Республик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Дополнительное к авт. свид 7/) 2608 с присоединением заявкиГасударственный комит СССР(088 по делам изобретений и открытий(71) Заявитель Казанский ордена Трудового Красного Знамени авиационныйинститут им, А, Н. Туполева(54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВьсов, введены блок сог атор, первый вход котогенератора, Второй вх динен с выходом упра льного элемент, а выхо ования - с управляю чяемого бистабильного чертеже представлена импул интегр входом ра сое ласования и рого является од интегратовляемого бид через блок щим входом элемента.схема генерастабт оглаправНа 10 1Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании случайных процессов, а также в стохастических вычислительных машинах при вводе и преобразовании информации.Известен автоматический вероятностный элемент, Он имеет триггер, в котором один из резисторов выполнен переменным и кинсматически связан с реверсивным исполнительным механизмом следящеи системы, содержащей частотомер, задатчик и регулятор. Устройство обеспечивает автоматическую стабилизацию выходной вероятности, но оно относительно сложно 1.Известен также генератор случайной последовательности импульсов, который содержит бистабильный элемент, элемент НЕ 2.Однако этот генератор не позволяет регулировать вероятность выходного сигнала,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей генератора путем регулирования вероятности выходных сигналов.Поставленная цель достигается тем, что в генератор случайной последовательности импульсов, содержащий управляемый бистабильный элемент, вход которого через элемент НЕ соединен с входом тактовых тора.Он содержит первый 1 и второй 2 двухвходовые элементы ИЛИ - НЕ, интегратор 3, один вход которого является входом 4 генератора, блок 5 согласования и элемент НЕ 6, вход которого является входом 7 так товых импульсов.Логические элементы 1 и 2 со своимивзаимными связями образуют управляемый бпстабильный элемент, оба входа которого соединены вместе и через элемент НЕ 6, 0 подключены к входу 7 тактовых импульсов.При отсутствии тактовых импульсов бистабильный элемент аходится в транзитном состоянии и на обоих его выходах формируются логические уровни нуля, При каж дом тактовом импульсе бистабильный элемент случайно устанавливается в одно из устойчивых состояний. Логический уровень единицы устанавливается на выходе того элемента ИЛИ - НЕ, который в данный мо мент времени имеет большее быстродействие. Вероятностью появления единицы на том или ином выходе бистабильной ячейки можно управлять напряжением, подаваемым через блок 5 на расширяющий вход одного из элементов ячейки (например, логического элемента 2), так как это воздействие оказывает влияние на режим работы активных компонентов (например, на степень насыщения транзисторов) логического элемента, что, в свою очередь, влияет на величину математического ожидания флуктуирующего времени задержки логического элемента, при допустимом изменении его передаточной характеристики, т. е. при сохранении функциональной работоспособности элемента ИЛИ - НЕ.Блок 5 согласования представляет собой, например, резистор. Он уменьшает шунтирующее влияние низкоомного выхода интегратора 3 на расширяющий вход элемен; та 2.При данном подключении выхода интегратора 3 через блок 5 к расширяющему входу элемента ИЛИ - НЕ выход 6 истабильной ячейки необходимо так подключить к входу интегратора, чтобы образовалась отрицательная (стабилизирующая) обратная связь, Например, если при увели"- чении напряжения на выходе интегратора 3 быстродействие элемента 2 ИЛИ - НЕ падает, то вероятность появления единицы (Рх) на выходе элемента 1 растет. Тогда для образования отрицательной обратной связи необходимо выход элемента 1 подключить к инвертирующему входу интегратора 3, При подаче входного сигнала /вх математическое ожидание выходного напряжения на выходе элемента 1 (М живых, 1) определяется следующим образом:Я 01= Р ыИ, +(1 - Р,х) Х Х У, + (1 - ,1 ти) у(1)где Гти - длительность тактовых импульсов;1 ти - частота следования тактовых импульсов;У, - напряжение логической единицы;У, - напряжение логического нуля.Значение М живых. 1 стремится по Величине к значению Увх благодаря большомт коэффициенту усиления (Кус) усилителя постоянного тока интегратора 3 и стабилизирующему влиянию отрицательной обратной связи, т. е,Пиит = УУвх - Увых, а 1, (2)огде Уиит - напряжение на выходе интегратора; т - постоянная времени интегратора. При постоянном входном сигналеУвх (1) = сопз 1 выражение (2) можно переписать в виде5: вх "И вых,Кус1 пп уиа -"и" - О, тОГда Мствых, : увхк - Кус тув10 или разрешая это выражение с учетом (1)относительно Р, получаемвых -- К 1 вх Квти 1 тиЯ 1 + в)гдеК,=1= сопз 1;тимоти( - в)К, = К,Ув = сопй.Полученные соотношения сохраняютсяпри медленно изменяющемся входном сигнале, т. е. когдаб, У (т)с25Таким образом, вероятность появленияединицы на выходе элемента 1 зависит отнапряжения на входе.Если требуется, чтобы передаточная характеристика Рх=(Увх) была несмещенной относительно начала координат,т. е. при Увх=О, вероятность Р=О, необходимо на вход интегратора 3 податькомпенсирующее постоянное смещение;35 си --- о,Предлагаемый генератор случайной последовательности импульсов можно сделатьрегулируемым при помощи элементов суммирующей цепи интегратора 3. Для этого1 О необходимо вход 4 устройства подключитьк другому выходу бистабильной ячейки,тогдаР-.=-Ж")где Ль Рг, " - значения резисторов суммирующей цепи интегратора 3.Действие внутренних шумов логическихэлементов бистабильной ячейки, которые проявляются в форме флуктуирующих вред 0 мен задержек этих элементов, определяетстатистические свойства выходной синхронизированной последовательности случайных импульсов.Воздействие напряжения на расширяющий вход логического элемента оказывает на его быстродействия, что послужило основой для реализации функции регулирования вероятности выходных сигналов, тем самым устройство обладает более широкими функциональными возможностями, чем прототип.Формула изобретенияГенератор случайной последовательности65 импульсов, содержащий управляемый биКорректор А Галахова Редактор И. Грузова Заказ 2357/14 Изд.563 Тираж 780 Подписное 11 ПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 стабильный элемент, вход которого через элемент НЕ соединен с входом тактовых импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора путем регулирования вероятности выходных сигналов, он содержит блок согласования и интегратор, первый вход которого является входом генератора, второй вход интегратора соединен с выходом управляемого бистабильного элемента, а выход интегратора через блок согласования соединен с управляющим входом управляемого бистабильного элемента,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе5 1. Утеуш Э. В., Утеуш 3. В. Введение вкибернетическое моделирование. М 1971,с. 159 - 160,2. Акчурин Р. М, Способы выравниваниявероятностей появления 1 и О в двоичном1 О разряде случайного числа, Автоматика ивычислительная техника, 1974,1, с. 67,рис. 2-б (прототип).