Стохастический функциональный преобразователь

011 526872 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советслик Соцналкстнческнх Республик(22) Заявлено 23,06.75 (21) 2148120/24 51) М. Кл. С 06 Г 102 ки Ле -единением с пр 23) Приоритетпубликогано 30.08.76 Государственныи комитет Совета Министров СССР по делам изобретений 53) УДК 681.3(088.8 оллетень Хе 3 открытн ата опубликования описания 10.12.7В. А, Песошин и В, М. Тарасов азаиский ордена Трудового Красного Знамени авиационный институт им. А, Н. Туполева1 Й 2 Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при моделировании случайных процессов, а также в стохастических вычислительных машинах при вводе, преобразовании и выводе информации.Известны стохастические функциональные преобразователи, преобразующие аналоговый сигнал в случайную последовательность импульсов, вероятность появления импульса в которой пропорциональна входному сигналу.Один из известных стохастических функциональных преобразователей содержит интегратор, блок сравнения, элементы И, сумматор, Однако этот преобразователь не позволяет получать на выходе сигналы, вероятность которых зависит от входного сигнала,Известен также стохастический функциональный преобразователь, содержащий те же элементы, но для получения на выходе преобразователя сигналов, вероятность которых зависит от входного сигнала, в его схему введена отрицательная обратная связь. Однако этот преобразователь не позволяет получать аналоговый выходной сигнал.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является стохастический функциональный преобразователь, содержащий генератор случайного напряжения, выход которого через элемент И, другой вход которого подключен к входу тактовых импульсов преобразователя, соединен с первым входом блока сравнения, выходом связанного с первым выходом преобразователя, первый блок суммирования, входы которого подключены к первому и второму входам преобразователя, а выход - к входу первого интегратора, выход которого соединен с вторым выходом преобразователя.10 Такой преобразователь имеет ограниченныефункциональные возможности. С его помощью нельзя получать аналоговое напряжение, математическое ожидание которого пропорциональноо произвольной функции от входного 15 сигнала, и получать случайную последовательность импульсов, вероятность появления импульса в которой также пропорциональна некоторой функции от входного сигнала,Цель изобретения - построение универсаль ного стохастнческого функционального преобразователя типа вероятность-аналог, вероятность-вероятность, аналог-ацалог, аналог-вероятность с легко перестраиваемым законом функционирования, прц этом математическое 25 ожидание выходного аналогового напряженияи вероятность появления импульса в выходной последовательности Бернулли пропорциональны заданным функциям от входного сигнала, который может оыть как аналоговым, так ц 30 случайной последовательностью импульсов с526872 55 60 65 переменной вероятностью их появления, что позволяет расширить функциональные возможности преобразователя.Это достигается тем, что предлагаемый преобразователь дополнительно содержит второй блок суммирования, пери 1 й вход которого соединен с третьим входом преобразователя, а в) орой вход - с выходом первого интегратора, второй интегратор, вход которого подключен к выходу второго блока суммирования, а выход соединен с вторым входом блока сравнения, регистр сдвига, вход которого подключен к выходу блока сравнения, группу элементов И, первые входы которых соединены с разрядными выходами регистра сдвига соответственно. Второй вход первого элемента И группы соединен с выходом блока сравнения, второй вход каждого последующего элемента И группы соединен с ьыходом предыдущего элемента И группы, первую и вторую группы импульсных формирователей, входы которых соединены с выходом блока сравнения и с выходами элементов И группы элементов И, а выходы - с входами первого и второго блоков суммирования соответственно.Ьлок-схема функционального преобразователя приведена на чертеже.11 реобразователь содержит генератор 1 случайного напряжения, элемент И 2, блок 3 сравнения, первый блок 4 суммирования, первый интегратор 5, второй блок 6 суммирования, второй интегратор 7, первую группу 8 импульсных формирователей 8 ь 8 г, , 8), группу элементов И 9 ь 9 г, , 9,), ь регистр 10 сдвига, вторую группу 1 импульсных формирователей 11 ь 1 г 11, вход 12 тактовых импульсов, вход 13 сигнала х , вход 14 первого сигнала смещения Е)о, вход 15 второго сигнала смещения Его, выходы 16, 17 преобразователя,Выход генератора 1 случайного напряжения соединен с первым входом элемента 2 И, на второй вход которого подаются тактовые импульсы, Выход элемента 2 И соединен с первым входом блока 3 сравнения, второй вход которого через интегратор 7 подключен к выходу второго блока 6 суммирования, выход блока 3 сравнения соединен с входом регистра 10 сдвига, с первым входом первого элемента 9 И, с входами импульсных формирователей 8) и 11 и с первым выходом 16 преобразователя, Выходы регистра 10 связаны с вторыми входами блока 9 элементов И, а первые входы 1-х элементов 9 И соединены с выходами ( - 1)-х элементов 9;, И.Выходы группы 9 элементов И соединеныс входами импульсных формирователей 8 и 11.Выходы импульсных формирователей 8 подключены к входам второго блока 6 суммирования, на первый вход 15 которого подается второй сигнал смещения, а на второй вход - выход первого интегратора 5. Выходы импульсных формирователей 11 соединены с входами первого блока 4 суммирования, на первый вход 13 которого подается входной сигнал, а 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 4на второй вход 14 - первый сигнал смещения. Выход первого блока 4 суммирования через первый интегратор 5 соединен с вторым выходом 17 устроиства.11 реобразователь работает следующим образом,11 выходе элемента 2 И в моменты врсмени тактовых импульсов образуются пмпуль - сы случайной амплитуды, которые сравниваются в блоке 3 сравнения с пороговым напряжением интегратора 7, Ьлок сравнения 3 формирует импульс положительной полярности, если в момент сравнения амплитуда сигнала с выхода элемента 2 И меньше опорного напряжения с выхода интегратора 7. В противном случае на выходе 1 Ь блока 3 сравнения формируется сигнал нулевого уровня, при этом вероятность появления импульса (сигнала единицы) на выходе блока 3 сравнения раина в и-м такте Р(1), Регистр О и группа 9 элементов И выполняют функции блока умножения вероятностей. Действительно, на выоде первого элемента 9, И вероятность появления импульса равна вероятности совместного появления импульсов на выходе блока 3 сравения в и-м и (и - 1)-м такте, т. е. Р,(1), вероятность появления импульса на выходе второго элемента 9 г И равна вероятности совместного появления импульсов на выходе блока 3 сравнения в и-м (и - 1)-м и )с - 2)-м тактах, т. е. Р)ъ,л - ьп - г (11) и т. л. Вероятность появления импульса на выходе )-го элемента 9, И равна Р,1 1),11 ри отсутствии корреляции в выходном случайном потоке и в установившемся режиме при постоянном входном сигнале (при этом Р; (1) =Р (1) =сопз) имеем Рпрп - и"и - 1 (111)=Р)+ (1). Здесь Р- безусловная вероятность появления импульса на выходе блока 3 сравнения в установившемся режиме при постоянном входном сигнале.Импульсы с выходов группы 9 запускают соответствующие формирователи импульсов 8 и 11. Таким образом, на входы блоков 4 и 6 суммирования с выходов соответствующих формирователей 8 и 11 поступают импульсы, вероятности появления которых равны соответственно Р (1), Рг (1), , Р" (1), где (т - 1) - количество элементов И в блоке умножения вероятностей. Входной сигнал хсуммируется в блоке 4 суммирования с первым сигналом смещения 1:)О и с импульсными последовательностями, поступающими по цепи обратной связи с выходов формирователей импульсов 11. Суммарный сигнал с выхода блока 4 через интегратор 5 поступает на вход второго блока 6 суммирования, где он суммируется с вторым сигналом смещения Его и с импульсными потокамн, поступающими с выходов формирователей 8. Сигнал с выхода блока 6 через интегратор 7 поступает на второй вход блока 3 сравнения, замыкая цепь обратной связи.Таким образом, вероятность появления импульса Р (1) пя выходе прсобрятовятеля пропорциональна фуш.цпп Г в(х) от входного сипаля, я мате атическое ождание япслогового напряжения на выходе интегратора 5 Л 1 (Еl) пропорциоГально ФУнкци Ф Е(х)Ня выходе преобразователя можно также получить сложнье законы преобразования, например, Л(У) ==- -и (1 пх) и т. д.Одни и те ке функциональные узлы (регистр 10 сдвига, элементы И 9, формирователи импульсов 8 и 11) используются как при наборе функции преобразования вида вероятность-аналог, так и при построении функции преобразования вида вероятность-вероятность, что обеспечивает экономию оборудования,Рассмотрим частные случаи, получающиеся при построении преобразователя,Если отсутствует связь от группы элементов 9 на импульсные формирователи 8, то преобразователь реализует следующие законы преобразования:Р(1) - : Р- (х),Л 1 п-(х) В случае отсутствия связи от группы элементов 9 с входами импульсных формирователей 11, но при наличии связи группы элементов 9 с входами импульсных формирователей 8 закон функциочирования преобразователя определяется выражением вида.(1) =х,Лl) = - Ф (х).Если к выходу 16 блока 3 сравнения подключить следящ: стохастический интегратор, который выполняет функции преобразователя типа вероятность появления импульса в случайной последовательности Еернулли в цифровой код, то можно получить и функциональь й преобразователь типа вероятность-цифра и налог-цифра.ЭФормула изобретенияСтохастический функциональный преобразователь, содержащий генератор случайного напряжения, выход которого через элемент И, другой вход которого подключен к входу так- О товых импульсов преобразователя, соединен спервым входом блока сравнения, выход которого соединен с первым выходом преобразователя, первый блок суммирования, входы которого подключены к первому и второму входам 5 преобразователя, а выход - к входу первогоинтегратора, выход которого соединен с вторым выходом преобразователя, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей преобразователя, он 20 дополнительно содержит второй блок суммирования, первый вход которого соединен с третьим входом преобразователя, а второй вход - с выходом первого пнтсгратора, второй интегратор, вход которого подключен к выходу второ- Б го блока суммирования, а выход соединен свторым входом блока сравнения, регистр сдвига, вход которого подключен к выходу блока сравнения, группу элементов И, первые входы которьх соединены с разрядными выхода- ЗО ми регистра сдвига соответственно, второйвход первого элемента И группы соединен с выходом блока сравнения, второй вход каждого последующего элемента И группы соединен с выходом предыдущего элемента И ЗЪ группы, первую и вторую группы импульсныхформирователей, входы которых соединены с выходом блока сравнения н с выходами элементов И группы элементов И, а выходы - с входамп первого и второго блоков сум мировапия соответственно.оставитель А. КарасТехред 3. Тараненко балова акт 50 Тираж 864 го комитета Совета Министров изобретений и открытийМ(-35, Раушская наб., д. 45 ПодписноСР ипография, пр. Сапунова, 2 Заказ 2314/3 Изд. М 1ЦНИИПИ Государственнпо делам113035, Москва Корректор О. Тюрина