Генератор случайного процесса

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) ( 0526 ОЗК 38 ИЗОБ ПИ НИЯ брос ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Таганрогский радиотехнический институт им.В.Д.Калмыкова (72) В,М.Глушань и В.Н.Гуров (53) 621,374,2(088,8)(56) Авторское свидетельство СССР В 489098, кл. С 06 Р 1/02, 1975.Авторское свидетельство СССР У 484626, кл, Н 03 К 3/84, 1975. (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА (57) Изобретение относится к импульсным устройствам генерирования случайного процесса. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет генерирования случайного процесса с биноминальным законом распределения вероятностей его состояний. С генератора 1 пуассоновского потока импульсы поступают на вход счетного триггера (ТГ) 2, На выходах ТГ 2 формируются противофазные сигналы, математические ожидания длительности единичного и нулевого уровней которых равны между собой. Сигналы сТГ 2 поступают на первые входы логических элементов (ЛЭ) И 3 и 4,на вторые входы которых подаютсятактовые импульсы с выхода генератора 5. При совпадении единичногоуровня сигнала с первого выходаТГ 2 и тактового импульса на входах ЛЭ И 3 импульс проходит на первый вход (суммирующий) реверсивного счетчика 8. Тактовые импульсыпоступают также на вход счетчика6, имеющего определенный коэффициент пересчета, К моменту появленияимпульса на выходе счетчика 6 реверсивный счетчик 8 совершит пслучайных переходов и находится водном из достижимых состояний, Кодэтого состояния импульсов с выходасчетчика 6 переписывается из счетчика 8 в буферный регистр 9. Этимже импульсом, задержанным элементом 7, счетчик 8 переключается внулевое состояние. После этого процесс переключения счетчика 8 будет продолжаться аналогично описан ному, Коды регистра 9 преобразуются ЦАП 10 в ступенчатое напряжениес биноминальным законом распределения, а интегратор 11 будет преобразовывать ступенчатое напряжение в 1 Р 05 261непрерывное. В описании изобретенияподробно рассматриваются переходыв генераторе случайного процессас пояснением на временных диаграммах, Ил,2Изобретение относится к импуль"сной технике,Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет генерирования случайного процесса с биноминальным законом распределения вероятностей егосостояний,На фиг,1 представлена структурная схема генератора случайного процесса; на фиг,2 - диаграммы переходов устройства, иллюстрирующиепринцип его работы.Генератор случайного процесса(фиг.1) содержит генератор 1 пуассоновского потока импульсов, выход которого соединен с входом триггера 2, первый выход которого соединен с первым входом первого элемента И 3, второй элемент И 4, генератор 5 тактовых импульсов, счетчик 6, элемент задержки 7, реверсивный счетчик 8, буферный регистр9, ЦАП 10, интегратор 11. Второйвыход триггера 2 соединен с первымвходом второго элемента И 4, второй вход которого соединен с выходом генератора 5 тактовых импульсов и с вторым входом первого элемента И 3, выход которого соединенс первым входом реверсивного счетчика 8, второй вход которого соединен с выходом второго элементаИ 4, Выход генератора 5 тактовыхимпульсов соединен с входом счетчика 6, выход которого соединен свходом записи буферного регистра9, а через элемент задержки 7с входами пСбросп реверсивного счетчика 8, выходы которого соединеныс входами буферного регистра 9,выходы которого соединены с входами ЦАП 10, выход которого соединенс входом интегратора.Генератор случайного процессаработает следующим образом. 5 О 15 20 25 30 35 4 О 45 2Генератор 1 пуассоновского потока импульсов вырабатывает импульсы, которые поступают на вход счетного триггера 2, на выходах которого формируются противофазные сигналы, математические ожидания длительностей единичного и нулевого уровней которых равны между собой. Сигналы с выходов триггера 2 поступают на первые входы первого 3 и второго 4 элементов И, на вторые входы которых поступают импульсы с выхода генератора 5 тактовых импульсов. При совпадении единичного уровня сигнала с первого выхода триггера 2 и тактового импульса на входах первого элемента И 3 импульс проходит на первый (суммирующий) вход реверсивного счетчика 8, а при совпадении единичного уровня сигнала с второго выхода триггера 2 и тактового импульса на входах второго элемента И 4 - на второй (вычитающий) вход реверсивного счтетчика 8, Тактовые импульсы с выхода генератора 5 поступают также на вход счетчика 6, имеющего определенный коэффициент пересчета п, К моменту появления импульса на выходе счетчика 6 реверсивный счетчик 8 совершит и случайных переходов и окажется в одном из достижимых состояний (на фиг,20 показаны возможные переходы при и =3, на фиг,2 о- при п=4). Код этого состояния импульсом с выхода счетчика 6 переписывается из реверсивного счетчика 8 в буферный регистр 9, после чего этим же импульсом, задержанным элементом задержки 7, реверсивный счетчик 8 будет сброшен в нулевое состояние. После этого процесс переходов реверсивного счетчика 8 будет продолжаться аналогично описанному, Коды буферного регистра 9 преобразуются ЦАП 10 в ступенчатое нап 12 О 5" ( 1ряжение с биноминальным закономраспределения, а интегратор 11 сглаживает это ступенчатое напряжение внепрерывное,Рассмотрим подробнее переходыв генераторе случайного процесса.Предположим, что он имеет конечноечисло состяний 2 п+1, Нулевое состояние будем считать исходным, а остальные пронумеруем цифрами +1, -1,+2, -2.+и, - п и отложим ихна оси ординат (фиг,2). На каждомшаге (тактовом импульсе) устройствопереходит из данного состояния водно из двух соседних с равными вероятностями Р = Р = Р = о или остается в прежнем с вероятностью Р1 - р - с 1 (плюс соответствует переходу в соседнее верхнее по оси ординат состояние, минус - нижнеесм.фиг,2). Такие переходы устройство совершает в течение и шагов,а на и +1-м шаге возвращается в исходное (например, нулевое) состояние. После этого переходы совершаются устройством аналогично.При указанных условиях устройство может попадать на и-и шаге нево все свои состояния, а только вопределенные. Причем при и нечетном он попадает только в нечетныесостояния, а при и четном - в четные, Ступенчатые кривые ограничивают возможные траектории попаданияустройства на и-м шаге в достисжимые состояния.Можно показать, что устройствона и-м шаге будет попадать в каж 1дое из достижимых состояний 1 свероятностями Р, распределеннымипо биноминальному законуСя -1Р=- - - - , -=0:11 = ю-3 =ф ф И -1ЧВ справедливости приведенногосоотношения легко убедиться. Так,переход в состояния 0 и 3 (фиг.2 а)осуществляется всего по одному пути:.01-2; и 0-1-23, а в состояния 1 и 2 можно прийти уже тремя путями 1 О 1-О"-1, О=О -1, О - 1.-"1 и О 1=;2-1, 01-0-1, 0- -1.0=1.Всего же различных путей будет 2 =8,поэтому вероятности попадания вуказанные состояния будут Р, = Р =1/8;Р 1 = Р = 3/8.В устройстве случайные переходыиэ состояния в состояние выполняет реверсивный счетчик 8. Переходы происходят под деиствием тактовых импульсов, вырабатываемых генератором 5 тактовых импульсов. Ф о Р м у л а изобретения15Генератор случайного процесса,содержащий генератор пуассоновскогопотока импульсов, выход которогосоединен с входом триггера, первыйвыход которого соединен с первымвходом первого элемента И, второй выход триггера соединен с первым входом второго элемента И, второй входкоторого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и с вторымвходом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом реверсивного счетчика, второй вход которого соединен с выходом второго ЗО элемента И, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединенс входом интегратора, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей засчет генерирования случайного процесса с биноминальным законом рас-пределения вероятностей его состояний, генератор содержит счетчик, буферный регистр и элемент задержки, 40 выход которого соединен с входами"Сброс".реверсивного счетчика, выходы которого соединены с входамибуферного регистра, выходы которогосоединены с входами цифроаналогового 45 преобразователя, вход записи буферного регистра соединен с входом элемента задержки и выходом счетчика,вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов.12052 б 1 а Составитель Ю.БурмистровТехред Т.Дубинчак Корректор А,Тяс актор М,Цитки одписнР 4 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная аказ 8538/57 Тираж 87 ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Рауш