Генератор импульсов со случайной длительностью

СОЮЗ СОВЕ ВСКИХсОциАлистическихРЕСПУБЛИК 4. 6 06 Р 7/58)5 Н 0 ТЕНИ Н ЗО С) О ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(56) Авторское свидетельство СССРМ 1273924, кл. 6 06 Р 7/58, 1985.(54) ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ СО СЛУЧАЙНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТЬЮ(57) Изобретение позволяет расширитькласс решаемых задач за счет полученияраспределения Лапласа. Это дает возможность применения изобретения при проектировании и создании стохастических ЭВМи устройств моделирования и тем самымрасширяет область исследования случайных процессов, За случайный интервал вреЖ 1802401 А 1 мени между двумя запускающими сигналами на выход счетчиков 8 и 9 поступает серия импульсов с выхода высокочастотного генератора 5, В момент поступления очередного запускающего импульса на вход устройства, подсчет импульсов прекращается и код переписывается в регистр сдвига 11, Содержимое регистра сдвигается нэ один разряд за счет импульсов с низкочастотного генератора 6. Сдвиг прекращается при записи единицы в старшем разряде регистра 11. На входы счетчиков 8 и 9 подается последовательность импульсов, сдвинутых относительно друг друга вновь введенным элементом задержки 7, На выходах устройства формируются импульсы со случайной длительностью 2 илИзобретение относится к вычислигельной технике, в частности к устройствам формирования импульсов, значениядлительности которых случайны и распределены по закону Лапласа, 5Цель изобретения - расширение классарешаемых задач за счет получения распределения Лапласа.На фиг.1 приведена блок-схема генератора; на фиг.2 - временная диаграмма рабаты генератора.Генератор содержит элементы 1, 2 и 7задержки, триггеры 3 и 4. высокочастотныйгенератор 5 импульсов, низкочастотный генератор б импульсов, счетчики 8 и 9, группу 15элементов И 10, регистр 11 сдвига.Число разрядов счетчиков 8 и 9 и элементов 10 И группы равно К. а число разрядов регистра 11 сдвига равно ц=К+1, Первый1 и второй 2 элементы задержки, в качестве 20которых могут быть использованы одновибраторы или линии задержки, обеспечиваютвремя задержки импульсов та 1 ит, соответственно, причем тв 1га,В предложенном устройстве счетчики 25(импульсов) выполняют функции формирователей равновероятных кодов,За случайный интервал времени междудвумя запускающими сигналами на входсчетчиков поступает серия импульсов с выхода высокочастотного генератора: на первый счетчик непосредственно, а на второйсчетчик через третий элемент задержки. Вмомент поступления очередного запускающего сигнала подсчет этих импульсов в счетчиках прекращается и код Ксзначениекоторого определяется состояниями счетчиков в момент прекращения счета, переписывается в К старших разрядов ц разрядного(ц=К+1) регистра сдвига. Затем на его синхронизирующий вход с периодом Т, поступают импульсы с выхода низкочастотногогенератора. Каждый из этих импульсовсдвигает содержимое регистра на один разряд, причем поступление сдвиговых импульсов прекращается, как только остаршем разряде регистра сдвига записанаединица.Таким образом, число импульсов, постуГающих на вход регистра сдвига после запуска устройства, а следовательно, идлительность временного интервала, в течение которого они вырабатываются низкочастотным генератором, зависит отколичества нулей, записанных поцряд встарших разрядах регистра сдвига от двухсчетчиков.Ввиду того, что значения кода Кс в какдом счетчике рэзновероятны, вероятность того, что в старших разрядах по (ц-и)-го записаны подряд нули, равна (1/2) = ( )2( )вПоказатели и п определяются количеством "0" на выходе счетчика 8 и "1" - на выходе счетчика 9. Число и определяется из соотношения п=1-р, где р - зависит от параметра сдвига распределения Лапласа. Его можно найти из соотношениясР= -вСледовательно, значения длительности временных интервалов с момента прихода .запускающего импульса до момента прекращения поступления сдвиговых импульсов случайны и соответствуют количеству нулей, записанных одновременно в старших разрядах регистра сдвига. Вероятность того, что в ц разрядах полное время (это эквивалентно количеству нулей кода) для последовательности поступлений равна .1) (1),)что эквивалентно закону распределения Лапласа,Для того, чтобы исключить возможность "зацикливания" работы регистра при записи нулей во все его разряды (КО=О), необходимо после завершения формирования очередного временного интервала устанавливать К=цстарших разрядов в "0", а в первый разряд регистра принудительно записывать "1", для чего введена связь выхода регистра сдвига с его входом гашения (начальной установки),Генератор работает следующим образом.При поступлении запускающего сигнала (фиг.2 а) триггер 3 устанавливается в единичное состояние, В этот момент импульсы с выхода высокочастотного генератора 5 (фиг.2 б) прекращают поступать на входсчетчика 8 (импульсов). Импульсы с высокочастотного генеоатора 5 поступают через третий элемент задержки на вход второго счетчика 9 (импульсов) (фиг,2 д) через интервал времени т. Запускающих сигнал, задержанный первым элементом 1 задеркки на время т,1, необходимое для завершения переходных процессов в счетчиках 8 и 9, поступает на объединенные входы элементов И группы. При этом содеркимое разрядов счетчиков 8 и 9 с 1-го по К-й переписывается в соответствующие разряды регистра 11 сдвига со 2-го по ц-й.Содержимое разрядов второго счетчика в предполагаемом генераторе поступает наинверсные входы группы элементов И 10 для обеспецения выполнения условия суммирования вероятностей записи нулей от обоих счетчиков в разряды регистра сдвига, Запускающий сигнал, задержанный вторым элементом 2 задержки на время, необходимое для завершения переходных процессов в регистре 11 сдвига, устанавливает триггер 3 в нулевое состояние, при этом счетчики 8 и 9 продолжают подсчитывать импульсы, формируемые высокочастотным генератором, начиная с того значения кода Кс, которое было зафиксировано в момент поступления запускающего сигнала, Одновременно сигнал с выхода второго элемента 2 задержки устанавливает триггер 4 в нулевое состояние (фиг.2 в), при этом импульсы с выхода низкочастотного генератора б (фиг,2 г) начинают поступать на синхронизирующий вход регистра 11 сдвига, осуществляя сдвиг кода, записанного в нем, в сторону старших разрядов, Если при поступлении очередного сдвигового импульса оказывается, что в старшем разряде записана "1", то сигнал с выхода регистра 11 сдвига устанавливает второй триггер 4 в единичное состояние, отключая тем самым низкочастотный генератор б от регистра 11 сдвига. Одновременно .этим же сигналом все разряды регистра 11 сдвига, кроме первого, устанавливаются в нулевое состояние, а в первый разряд записывается "1" - осу;, ствляется подготовка записи очередного значения када К.Время, в тецение которого второй триг-ер 4 находится в нулевом состоянии зависит от значения кода Кг, и может быть выцислено по формуле тн = Тн (М + 1), где М - число старших разрядов регистра 11 сдвига, в которых подряд записаны нули,Как было указано, при равновероятноных значениях Кс закон распределения значений т - Лапласа. Таким образом, на нулевом выходе второго триггера 4, являющемся первым выходом 12 генератора, формируются импульсы со случайной длительностью, Одновременно на выходе низкочастотного генератора б, являющемся вторым выходом 13 устройства, формируетя пачка импульсов. число которых также слуцайно и распределено по закону Лапласа, Обеспечение равновероятных значений кода К достигается выбором соотношения частоты запускающих сигналов 1 и частоты высокочастотного генератора 1 в из условия Ф,/1, 2", Значение частоты низкочастотного генератора 1 н выбирается из требуемого 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 диапазона значений случайнои длительности импульсов гц. 11 ри эОм гермин низко. частотный" для данного гс нераторд имеет условный характер, гак как заимствован из описания к авторскому свидетельству. По выполняемым функциям - это генератор тактовых импульсов и частота Гможет быть как больше, так и меньше Г. Для предотвращения повторного запуска генератора во время формирования очередного импульса со случайной длительностью необходимо частоту запускаемых сигналов выбирать изнусловия 1 - ,ЯТехнико-экономических эффект изобретения выражается в том, что заявляемое устройство позволяет расширить функциональные возможности за счет моделирования распределения Лапласа.Формула изобретения Генератор импульсов со случайной длительностью, содержащий первый и второй триггеры, высокочастотный и низкочастотный генераторы, первый и второй счетчики импульсов, группу. элементов И, регистр сдвига, первый и второй элементы задержки, входы которых являются входом устройства и подключены к единичному входу первого триггера, выход второго элемента задержки соединен с нулевым входом второго триггера и нулевым входом первого триггера, инверсный выход которого подключен к входу генератора высокой частоты, выход которого подключен к входу первого счетчика импульсов, выходы первого счетчика импульсов и выход первого элемента задержки подключены к прямым первым и вторым входам группы И элементов соответственно, а выходы второго счетчика импульсов соединены с инверсными входами группы И элементов, выходы которых соединены с соответствующими разрядами регистра сдвига, выход которого подключен к входу "Установка" регистра сдвига и к единичному входу второго триггера. инверсный выход которого являтся первым выходом устройства и подключен к входу генератора низкой частоты, выход которого является вторым входом устройства и соединен с входом регистра сдвига, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач за счет получения распределения Лапласа, в него введен третий элемент задержки, вход котсрого подключен к выходу генератора высокой частоты, а выход соединен с входом второго счетчика импульсов.1802401 Фиг. Составитель А.КалабашкинТехред М.Моргентал Корректор Т,Палий Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 851 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5