Генератор случайных чисел

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИЯЕТЕЛЬСТВУ Союз СеаетсиихСоциапистичесиихреспублик и 840855(51)М. Кл. б 06 Р 1/02 Ъаударетаанный квинтет СССР аф далаы изоаратанкй н аткрытиЯДата опубликования описания 23.06.81(54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании случайных процессов.Известен генератор случайных чисел, содержащий источник нулевого напряжения, вьпюлненный нв операционном уси- ф лителе, в цепь обратной связи которого включен шумовой .диод со стабилизацией протекающего тока, что достигается подачей на вход усилителя постоянного напряжения. Шумовое напряжение постутО пает на компвратор, соединенный со счетчиком триггера 133 .Однако известный генератор имеет недостаточно широкую полосу генерируе- т мого двоичного сигнала.Известен также генератор случайных чисел, содержащий источник шума, компа.ратор, счетный триггер, стробируемый Й- триггер 123.26Недостатком известного является низкое быстродействие генератора.Бель изобретения - повышение быстродействия генератора. 2Эта цель достигается тем, что в генераторе случайных чисел, содержащем последовательно соединенные источник шума, дифференцирующую цепочку, компарв тор, счетный триггер, стробируемый Д-триггер, синхронизируккций вход которого является синхрониэирукхцим входом генератора,. вход задания уровня срабатывания компаратора подключен к синхрониэирующему входу генератора.На чертеже показана блок-схема генератора. Генератор содержит источник 1 шума.выполненный на шумовом диоде 2, включенном в пень обратной связи операционного усилителя 3, имекхпего вход 4 дляподачи постоянного напряжения,Шумовоенапряжение через дифференцирующую цепочку 5 поступает на вход компвратора 6,второй вход которого через резистор 7соединен с нулевой шиной, управляющийвход 8 компарвторв 6 подключен к синхронизирующему входу 9 генератора, 3 84085Выход компаратора подключен к счетному входу триггера 1.0, выход которого соединен со входом й-стробируемоготрщтера 11, вход которого соединен совходом 9 генератора.Генератор случайных чисел (ГСЧ) ра5ботает следующим образом.При подаче напряжения питания операционного усилителя 3 и опорного напряжения на его неинвертирующий вход, полупроводниковый источник широкополосногошумового напряжения, включенный в цепьобратной связи операционного усилителя 3,генерирует широкополосный сигнал, случайный по амплитуде и длительностиПри этом обратный ток шумящего диодаопределяется номиналом источника опорного напряжения, величина которого сбольшой точностью повторяется на инвертирующем входе операционного усилителя 4, и резистором, подключенным к инвертирующему входу усилителя 3 .Такое включение источника шума эквивалентно включению последовательно сшумящим диодом генератора тока, обеспе-чивающего высокую стабильность рабочейточки диода при изменении температуры,а также в зависимости от выбранногоэкземпляра шумящего диода. Кроме того,построение генератора шума на основебалансной схемы ( операционного усилителя) обеспечивает лучшую стабильность и помехоустойчивость режима работы источника шума, т.е, невосприимчивость к влиянию на режим работы такихдестабилизирующих факторов, как пульсация источников питания, помех по шинампитания и заземления и других синфазиых помех, Построение генератора шумаа основе операционного усилителя поззоляет совместить функции генерации иусиления шумов.Случайные по амплитуде и длительности усиленные выбросы с выхода операционного усилителя 3 через цепочку 5поступают на вход компаратора 6. Припревышении выбросами шума нулевогоуровня (земли) на выходе компаратора 6формируется нормализованные по амплитуде и случайные по длительности импульсы.Средняя частота их следования равна,.средней частоте следования шумовыхвыбросов с выхода генератора шума, чтообеспечит потенциально возможное быгтро 55действие ГСЧ,Разделение последовательности импульсов на серии осуществляется непосредственной подачей тактовых импульсов на управляющий вход компаратора 6, на выходе которого формируется разделенная на серии последовательность импульсов, нормализованных по амплитуде и случайных по длительности. Счетный триггер 10 переснитывает эту последовательность по модулю два. Состояние триггера 10 в паузах между сериями считывается задним фронтом тактовогоимпульса в триггере 11.Таким образом, на выходе считывающего триггера имеет последовательностьслучайных чисел ("нулей и единиц );длительность которых равна тактовомуинтервалу.С целью сокращения оборудования в.качестве схемы считывания использует-ся Д-триггер, что позволяет для операций стробирования и считывания использовать общий источник тактовых импульсов, Считывание в этом случае происходит задним фронтом тактовых импульсов, попадающим.в интервал их длительности за счет задержки в информапионном тракте,Аналоговая часть ГСЧ непосредственно сопрягается с МОП - структурами, в результате применения которых потребление генератора значительно снижается.формула изобретенияГенератор случайных чисел, содержащий последовательно соединенные источник шума, дифференцирующую цепочку,компаратор, счетный триггер и стробируемый Д-триггер, синхрониэирующий вход которого является синхронизирующим входом генератора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия, вход задания уровня срабаты-. вания компаратора подключен к синхрони. зирующему входу генератора,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Кори Г, Моделирование случайных процессов на аналоговых и аналого-цифровых вычислительных машинах, М., Мир, 1.968, с 121-122.2.федоров Р. ф. и др. Стохастичес кие преобразователи информации. Л."Машиностроение", 1979, с. 29-31 (прототип).