Генератор случайной последовательности импульсов

(22) Заявлено 26.06. 78 (2) 2633735/18-21с присоединением заявки Йо -23) Приоритет -Опубликовано 15.0780. Ьоллетеиь Иф 26Дата опубликования оттисанил 170780(51)М. Кл. Н 03 К 5/08 Государствеииый комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАИНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ИМПУЛЬСОВ Изобретение относится к устройст- вам генерирования беспорядочно повторяющихся импульсов и может быть использовано в вычислительной технике при моделировании случайных процессов.Известен генератор случайной последовательности импульсов, содержащий последовательно соединенные пер Е вый стабилитрон, усилитель шума, заторможенный мультивибратор, второй стабилитрон и дополнительный транзистор, причем выход первого стабилитрона соединен с базой нормально закз рытого транзистора мультивибратора, а выход усилителя - с коллектором этого транзистора. Выход второго стабилитрона соединен с базой дополнительного транзистора, включенного в эмиттер- ную цепь мультивибратора 1).В этом генераторе широкополосные шумы стабилитрона усиливаются усилителем шума и преобразуются в случайную последовательность импульсов за- д торможенным мультивнбратором.Недостатком этого генератора является относительная сложность схемы и сложность настройки генератора на определенную среднюю частоту сигнала на выходе генератора.Сложность схемы объясняется тем, что амплитуды шумов стабилитроиа недостаточно для запуска мультивибратора и поэтому в схему генератора дополнительно введено два усилительных элемента. Сложность настройки объясняется взаимосвязью двух регулировок, что приводит. к значительному иттерационному процессу настройки генератора.Известен генератор случайной последовательности импульсов, содержащий мультивибратор с одним эмиттерным конденсатором 2 .указанный генератор достаточно сложен и имеет недостаточный диапазон регулировки средней частоты случайной последовательности импульсов на выходе генератора,Целью изобретения является упрощение устройства и увеличение диапазона регулировки средней частоты случайной последовательности импульсов.Для достижения указанной цели в генератор случайной последовательности импульсов, содержащий мультивибратор с одним эмиттерным конденсатором, введены стабилйтрон и конденсатор, одна обкладка которого соединена с общейЮЮ,. ., "Е . -:, , .: . - - р 748835 литрон и перемещению рабочей точкитранзистора 1.При определенном значении базового тока транзистора 1 на егоколлекторе появляется усиленное шумовое напряжение, Этот ток назван условно током включения цепи положительной обратной связии показан нафиг. 2.При увеличении сопротивления резистора 10 рабочая точка транзистора1 из области глубокого эапирания (точка А) (см. Фиг. 2) перемещается в об-.ласть слабого запирания транзистора1 (точка В);Параметры цепи положительной обратной связи подбираются таким обра зом, чтобы усилениешума стабилитроиа транзистором 1 было максимально.При пояэлении выброса шума на "базе транзистора 1, превышающего напряжение 0 ,замыкается цепь положительщ ной обратйой связи через транзистор1 резистор 8 и стабилитрон 7 и этотвыбросусйливается (показано,штриховой линией на Фиг. 2, момент времени). Таким образом, первый транзистор мультивибратора.дополнительно используется для усиления шумов стабилитрона. Усиленный выброс шума выводитвторой транзистор из насыщения, Этоприводит к падению напряжения на резисторе 5,что, в свою очередь, приводйт к уменьшению напряжения на резисторе 3. Развивается лавинообразный процесс, который переводит.транзистор 1 в насыщение (момент временина Фиг. 3); Конденсатор 4 чеЗ реэ резистор б,коллекторно-эмиттерный переход транзистора 1 и эмиттерный резистор 5 заряжается до напряжения, величина которого определяетсянапряжением Она коллекторе тран О эистора 1 в исходном состоянии. Процесс формирования импульса заканчивается после окончания заряда конден-,сатора 4 и выхода транзистора 1 изнасыщения; При выходе транзистора 1из режима насыщения потенциал его коллектора начинает повышаться (моментс на Фиг. 3), вызывая отпирание транзистора 2 и увеличение тока его эмиттера, а также повышение потенциалаколлектора транзистора 1.Так развивается лавинообразныйпроцесс, почти мгновенно возвращающий генератор в исходное состояние.Транзистор 2 при этом отпирается, а 1запирается (см, точку С на фиг. 2).55 После возврата генератора в исходноесостояние начинается стадия восстановления, характеризуемая разрядомконденсатора 4 через времяэадающнйрезистор 3, транзистор 2 и резистор що 10. При этом рабочая точка транзистора 1 перемещается из области глубокого запирания (точка С) в область шиной, а другая - через резистор с коллектором первого транзистора, база которого через диод соединена с конденсатором, причем коллектор второго транзистора соединен через резистор с шиной источника питания.На фиг. 1 приведена принципиальная схема генератора, на Фиг. 2 и 3- графики, поясняющие его работу.Генератор содержит первый транзистор 1,второй транзистор 2,времяэадающий резистор 3, времязадйдций конденсатор 4, эмиттерный резистор 5," кол- лекторный резистор 6, стабилитрон 7, резистор 8, конденсатор 9 и переменный резистор 10, коллекториая цепь первого транзистора 1 соединена с базой второго транзистора 2 и с резистором 8, входящими в цель обратной связи. Эмиттеры обоих трайэнсторов соединены с земляной шиной ййтайиясоответотвенио через времяэадающий резистор 3 и эмиттерный резистор 5 и между собой - времяэадающим-кон- денсатором 4. Колйехторы первого и второго транзисторов соединены систочником постоянного напряжения соответственно через коллехторный резистор 6 и переменный резистор 10;" Резистор 8 образиной связи соедййен с катодом стабилитрона 7 и с эемпяиой шиной через конденсатор 9. В"отливе от известного заторможенного мультивибратора с эмиттерной времяэадающей цепью 21 база транзистора 1 подключена не к земпяной шине, а к аноду шумящего стабилитроиа 7, который вместе с резистором 8 и конденсатором 9 образуют цепь обратной связи между коллектором и базой транзистора 1.Устройство работает следующим образом. В иоходноМ состОяний транзистор 2 открыт и насыщен,а транзистор 1 приэакрыт положительным напряжением О . Так как рабочая характеристика стабилитрона имеет участок отрицательйого сопротивления, то"при переходе рабочей точки стабилитрона с участка положительного сопротивления на участок отрицательного сопротивления обратная связь будет положительной. Однако надо отметить, что положительная обратная связь действует лишь при появлении переменного (шумового) напряжения на базе транзистора 1. При отсутствии шумов стабилитрОна указанная обратная связь является. отрицательной, что обеспечивает устойчивую работу мультивибратора, так как удерживает транзистор 1 в призакрытом состоянии. Ток через стабилитрон задается резистором 10. С изменением .величины резистора 10 изменяется коллекторный ток транзистора 2 и соответственно напряжение на резисторе 5. Изменение напряженияна эмиттере транзистора 2 приводит к йзменейию напряжения на его базе,что приводит к изменению тока через стабислабого запирания (точка В), После полного разряда конденсатора 4 набазе транзистора 1 вновь появляетсяФормула иэобретения шумовое напряжение, под действием одного из выбросов которого схема вновьвырабатывает отрицательный импульс.Так как моменты появления выбросовшума случайны, то и моменты появленияимпульсов также случайны. 5Среднюю частоту случайной последовательности импульсов на выходе генератора (коллектор транзистора 1)легко изменять, меняя величину сопротивления резистора 10,При перемещении рабочей точки первого транзисторав область отпирания увеличивается чувствительность схемы к выбросам шума,что приводит к увеличению среднейчастоты импульсов на выходе генератора. При перемещении рабочей точки вточку, для которой 0О , генераторпереводится в режим автоколебаний счастотой, определяемой величиной резистора .3 и конденсатора 4. При пе-ремещении рабочей точки в область глуОбокого запирания (точка А) на выходегенератора импульсов не будет.Иэ сказанного ясно, что верхняяграница средней частоты случайной импульсной последовательности на выходе 25предлагаемого генератора определяетсяв основном временем восстановлениясхемы в исходное состояние и изменяется с изменением величины емкостиконденсатора 4, Изменение положений 30рабочей точки транзистора 1 возможнотакже посредством изменения величинысопротивления коллекторного резистора б. Но такая регулировка среднейчастоты случайной последовательности З 5импульсов генератора обладает рядомнедостатков.Изменение величины этого резистора приведет к изменению длительностиимпульса и к изменению выходного со О.противления генератора, что нежелательно при сопряжении генератора сдругими устройствами. Изменение величины сопротивления резистора б приведет к изменению степени насыщениятранзистора 2, что отрицательно сказывается на устойчивости работы всейсхемы генератора,Изменение величины сопротивлениярезистора в цепи коллектора второготранзистора приводит лишь к изменению коллекторного и базового токовэтого транзистора, не изменяя степени его насыщения. Чувствительность.второго транзистора к выбросам шумапри этом увеличивается. 55Введение в схему заторможенногомультивибратора цепи положительнойобратной связи, содержащей последовательно соединенные КС-фильтр и стабилитрон, а также переменного реэистора, позволило получить на выходесхемы мультивибратора случайную последовательность импульсов беэ предварительного усиления шумов стабилитрона, что, в свою очередь, позволило упростить схему генератора случайной последовательности импульсов. Изменение режима работы мультивибратора позволило расширить диапазон измене(ния средней частоты импульсов на выходе генератора, Достоинством схемы предлагаемого генератора является также то, что шумы первичного источника не влияют на длительность и форму импульсов и на время восстановления схемы в исходное состояние. Это объясняется тем, что шумовой выброс появляется;лишь кратковременно и только после полного разряда конденсатора 4. Фемпературная стабильность работы генератора обеспечивается спецификой схемы муяь 1 ивибратора, а также тем, что указанная обратная связь положительна лишь для шумовой составляющей коллекторного напряжения первого транзистора, а для постоянной состайляющей 0 эта обратная связь будет отрицательной, тем самым поддерживается постоянство положения как рабочей точки транзистора 1 (см. точку В фиг. 2), так и напряжения ОТаким образом, введение в схему генератора отличительных признаков позволило по сравнению с известными аналогаии упростить конструкцию генератора, увеличить диапазон регулировки средней частоты последовательности импульсов на выходе генератора при улучшении параметров последовательности импульсоз (стабилизировать длительность импульса и время восстановления),Генератор случайной последовательности импульсов, содержащий мультивибратор е одним эмиттерным конденсатором, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью упрощения устройства иувеличения диапазона регулировки средней частоты случайной последовательности импульсов, в него введены стабилитрон и конденсатор, одна обкладкакоторого соединена с общей шиной, адругая - через резистор с коллекторомпервого транзистора, база которого через диод соединена с конденсатором,причем коллектор второго транзисторасоединен через разистор с шиной источника питания.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельствоР 447820, кл. Н 03 К 5/08, 1974.2, Справочник по импульсной технике Под редакцией Яковлева В,.Н.Киев,"Техника", 1971 (прототип).748835 49 ое Филиал ППППатент ,Ужгород, ул. Проектная,4