Генератор случайных сигналов

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам, предназначенным для управления испытаниями объектов,Известны генераторы псевдослучайных сигналов, содержащие блок управления, ре гистры сдвига, элементы И, элемент ИЛИ, элемент НЕ и дешифратор 11,Основным недостатком известных генераторов является сложность перестройки, так как данный генератор работает только с одним видом спектра.Наиболее близким к предлагаемому яв. ляется цифровой генератор случайных процессов, содержащий генератор тактовых частот (импульсов), выходы которого подключены к входам мультиплексора (коммутатора), выход которого подключен к входу генератора белого шума, блоку синхронизации и блоку регистров, выход которого подключен к входу первого умножителя, первому входу первого элемента ИЛИ и первому входу второго элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ подключен к первому входу коммутатора, выходы которого подключены к вторым входам блока регистров, выход второго элемента ИЛИ подключен к первому входу второго умно- жителя, выход которого подключен через накапливающий сумматор к первому входу второго элемента И, выходэлемента И подключен через последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь и фильтр к выходу устройства, первый и второй выходы пульта управления (выполненного на регистрах) подключены соответственно через третий и четвертый элементы И к первым входам первого и второго блока памяти, выходы которых подключены соответственно к вторым входам первого и второго умножителя, выход первого умножителя подключен к первому входу второго накапливающего сумматора, выход которого через элемент И подключен к вторым входам первого и второго элемента ИЛИ, выход генератора белого шума подключен через четвертый элемент И к второму входу второго накапливающего сумматора, вторые входы первого и второго блока памяти подключены соответственно к первому и второму выходам блока синхронизации, третий выход пульта управления (выполненного на регистрах) подключен к входу мультиплексора (коммутатора), четвертый выход пульта управления (выполненного на регистрах) подключен к второму входу блока синхронизации, пятый выход пульта управления подключен к третьему входу блока синхронизации и через дешифратор к второму входу коммутатора 21.Основным недостатком прототипа является сложность перестройки генератора. Цель изобретения - расширение областиприменения путем введения программной перестройки.Поставленная цель достигается тем, чтов генератор случайных сигналов, содержа 5щий регистр, вход которого является вх- одом генератора случайных сигналов, первый выход регистра подключен к первому входу первого коммутатора, первый и второй блоки памяти, второй коммутатор, ге 10 нератор белого шума, генератор тактовыхимпульсов и цифроаналоговый преобразователь, выход которого является выходом генератора случайных сигналов, введены третий блок памяти, счетчики и триггеры, 15 второй выход регистра подключен к первому входу третьего блока памяти, первому входу первого счетчика и второму входу первого коммутатора, выход третьего блока памяти подключен к первым входам первого и второго блоков памяти,. выходы которых 20 подключены соответственно к первому ивторому входам второго коммутатора, выход которого подключен к первому входу цифроаналогового преобразователя, третий выход регистра подключен через генератор тактовых импульсов к первому входу второго счетчика, входу генератора белого шума, второму входу первого счетчика, первому входу третьего счетчика и первому входу четвертого счетчика, первые выходы второго и третьего счетчиков подключены 30 соответственно к вторым входам первогои второго блоков памяти, вторые выходы второго и третьего счетчика подключены соответственно к первым входам первого и второго триггеров, выход первого триггера подключен к третьему входу второго коммуЗ 5 татора, второму входу второго счетчика,третьему входу первого блока памяти и второму входу первого триггера, выход второго триггера подключеч к четвертому входу второго коммутатора, второму входу третьего счетчика, третьему входу второго 40 блока памяти и второму входу первого триггера, четвертый выход регистра подключен к второму входу третьего блока памяти и второму входу четвертого счетчика, выход которого подключен к третьим входам треть его и второго счетчиков и второму входуцифроаналогового преобразователя, выход генератора белого шума подключен к третьему входу первого коммутатора, выход которого подключен к третьему входу первого счетчика, выход которого подключен к 50 третьему входу третьего блока памяти.На чертеже представлена структурнаясхема генератора случайных сигналов.Генератор случайных сигналов содержит регистр 1, блоки 2 - 4 памяти, счетчики 5 - 8, коммутаторы 9 и 10, генератор 11 55 белого шума, генератор 12 тактовых импульсов, триггеры 13 и 14, цифроаналоговый преобразователь 15, вход 16 управления,выход 17 генератора.Введение новых блоков и элементов позволило исключить длительный процесс вычисления требуемого спектра случайных сигналов, что привело к повышению быстродействия и обеспечению выбора программной установкой необходимого спектра случайных сигналов (соответствуюших кодов)на входе 16 управления и позволило реализовать программную перестройку генератора случайных сигналов,Работа генератора случайных сигналовоснована на формировании цифровых кодов для цифроаналогового преобразователя 15, которые выбираются из блоков 3 и4 памяти через коммутатор 9, осуществляющего выбор блоков 3 и 4 памяти по мереих заполнения из блока 2 памяти.Управляющие коды для генератора случайных сигналов поступают с входа 16управления в регистр 1, в котором хранятся сигналы управления для генератора12 тактовых импульсов, коммутатора 10,счетчика 5 и блока 2 памяти.Подготовка генератора к работе заключается в занесении в блок 2 памяти наборапсевдослучайных чисел с заданной спектральной плотностью мощности через регистр 1. В этом режиме работы устройствазапись в блоке 2 памяти производитсяуправляющими сигналами с четвертого выхода регистра 1, адрес для запоминающегоустройства определяется состоянием счетчика 5, начальный код в который заносится скоммутатора 10. После занесения начального кода счетчик 5 считает импульсы,управляющие записью, в блоке 2 памяти и,таким образом, производится перебор всехадресов блока 2 памяти. После заполненияблока 2 памяти разрешается работа генератора 12 тактовых импульсов и заноситсякоэффициент пересчета в счетчик 8, определяющий своим состоянием скорость считывания информации из блоков 3 и 4 памяти.В начальном состоянии один из триггеров 13 и 14 устанавливается в единичное состояние, другой - в нулевое. Распределение состояний между триггерами13 и 14 происходит случайным образом,так как выходы триггеров 13 и 14 соединены попарно с входами сброса, Единичноесостояние триггеров 13 и 14 определяет режим считывания для соответствующихблоков 3 и 4 памяти, адреса которых формируются счетчиками 6 и 7 путем подсчетачисла импульсов с выхода счетчика 8.Нулевое состояние триггеров 13 и 14указывает на режим записи в соответствующий блок (3 или 4) памяти из блока 2 памяти.Адреса для блока 2 памяти при считывании формируются счетчиком 5, который.в этом режиме считает импульсы с выхода генератора 12 тактовых импульсов, а коэффициент пересчета счетчика 5 устанавливается генератором 11 белого шума через коммутатор 10. Таким образом, на ин 5 формационном входе цифроаналогового преобразователя 15 получается последовательность кодов, которая представлена числами из блока 2 памяти (выборками псевдослучайной длины), Полученная последовательность полностью соответствует по спектральной плотности вероятности числам, хранимым в блоке 2 памяти. Содержимое блока 2 памяти определяется кодами, поступающими на вход 16 управления генератора случайных сигналов через регистр 1. Эти 15коды могут формироваться (например в микро-ЭВМ) по алгоритмам соответствующих преобразований. Таким образом, перестройка генератора осуществляется занесе нием новых чисел в блок 2 памяти.Требуемая скорость формирования сиг налов определяется коэффициентом пересчета счетчика 8, а скорость считывания данных из блока 2 памяти блоками 3 и 4 памяти - частотой синхроимпульсов с выхода генератора 12 тактовых импульсов.Переключение блоков 3 и 4 памяти из ре жима записи в режим считывания осуществляется по сигналу переполнения соответствующих счетчиков 6 и 7. Сигналы переполнения фиксируются в триггерах 13 и 14. Такое формирование псевдослучайных сигналов позволяет исключить периодичность при тиражировании выборки псевдослучайных чисел конечной длины и всплески сигналов и искажений (являющихся следствием периодичности в последовательности псевдослучайных чисел).Кроме того, скорость работы устройства ограничивается сверху быстродействием блоков 3 и 4 памяти, коммутатора 9 и цифроаналогового преобразователя 15 и не зависит от быстроты формирования псев дослучайных чисел для блока 2 памяти.По сравнению с базовым генератором(низкочастотный генератор шума, позволяющий получить случайные процессы в диапазоне частот 0,25 - 20 кГц с заданным спектром) предлагаемый генератор позво ляет: расширить частотный диапазон генерируемых сигналов в 10 раз (от 0,001 до 50 кГц) повысить качество и точность испытаний объектов, точность генерации спектра предлагаемым генератором равна 7 - 10 / базовым = 20 й); генерировать сиг палы с различными спектральными плотностями мощности; автоматизировать процесс испытаний, что уменьшает время простоя оборудования и повышает производительность; проводить широкий круг ком плексных испытаний, например вибрационно-климатических и т. д,комитета СССРи открытийшская наб., д. 4/5од ул Проектная Редактор А. Реви Заказ 7453/35ВНИИПИ Го по дела 113035, Моска Филиал ППП Па