Генератор равномерно распределенных случайных величин

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскня Социалистических Республик(22) Заявлено 01.04,80 (21) 2910009/18-24с присоединением заявки йо(51)М. Кл. С 06 Р /58 Государственный комитет СССР но дедам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения К.Р.Билюнас и В.Ю.Гаурильчикас 71) Заявитель 54) ГЕНЕРАТОР РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННЫ СЛУЧАИНЫХ ВЕЛИЧИН Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в генераторах шума, предназ-. наченных для проведения исследований шумов электрических сигналов в низкочастотном диапазоне.Известен генератор равновероятно распределенных случайных величин, содержащий генератор шума с нормальным законом распределения, пороговый элемент, блок памяти, сумматор, первый и второй элементы И и линейный преобразователь. Работа генератора.осуществляется путем функционального преобразования нормального шума 11.Однако известный генератор не обеспечивает достаточной точности приближения к равновероятному закону распределения случайных величин.Наиболее близким к предлагаемому является генератор случайного процесса, содержащий генератор бинарного шума, реверсивный счетчик, выходной усилитель, триггер, вход которого соединен с выходом генератора бинарного шума, генератор тактовых импульсов, первый и второй элементы И, первые входы которых соединены с выходами триггера соответственно, а вторые с выходом генератора тактовыхимпульсов, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен свыходным усилителем, а вход - с пер"вым выходом реверсивного счетчика,две цепочки, каждая из которых состоит из дешифратора, элемента задержки, элемента И, элемента Запрет и элемента ИЛИ. Вход каждогодешифратора соединен со вторым итретьим выходами реверсивного счетчика соответственно, а выход черезэлемент задержки - с первыми входами соответствующих элементов За прет и И, выходы которых черезэлементы ИЛИ соединены со входами реверсивного счетчика. Вторые входыэлементов И соединены с выходом гене"ратора тактовых импульсов, вторые 20 входы элементов запрет - с выходами первого и второго элементов Исоответственно.Известное устройство работает следующим образом.25 при поступлении на суммирующий иливычитающий вход реверсивного счетчика тактовых импульсов с вероятностью1/2 в последнем реализуется процесссимметричных случайных блуждений по 30 множеству его состояний. Эти состоя"ния преобразуются с помощью цифроаналогового преобразователя в напряжение ступенчатой формы, имеющее равномерное распределение вероятностеймгновенных значений. Для исключенияпереходов реверсивного счетчика изкрайних состояний в нулевое, в этикрайние состояния поставлены две цепочки, состоящие из дешифратора элементов И, Запрета и ИЛИ, однацепочка обеспечивает переход счетчика из И-го состояния в (И) -е, а 10другая из (-И) -го состояния в (-И+1) -ес вероятностью единица 21.Недостатками известного генератораявляются его сложность и то, что вероятность крайних значений получается 15больше чем остальных,Цель изобретения в , увеличение точности приближения генерируемого,процесса к равновероятному закону распределения случайных величин и упрощение 2 Оустройства.Указанная цель достигается тем,что в генератор равномерно распределен-,ных случайных величин, содержащий реверсивный счетчик, выход которого 2.соединен с входами первого и второгодешифратора,и входом цифроаналогового преобразователя, выходной усилитель, вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, генератор бинарного шума, генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен с входом генератора бинарного шума, а второй выход соединен с первыми входами перво- З 5го и второго элементов И, выходы которых соединены с соответствующимивходами реверсивного счетчика, введены триггер, элементы ИЛИ, НЕ,ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы дешифраторовчерез элемент ИЛИ соединены со счет Оным входом триггера, выход которогосоединен с первым входом элементаИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом генератора бинарного шума, а выход соединен со 4вторым входОм первого элемента И, ичерез элемент НЕ - со вторым входомвторого элемента И.На фиг.1 представлен генераторравномерно распределенных случайных Овеличин, структурная схемами нафиг.2 - временные диаграммы, поясняющие работу генератора,В генераторе первый выход генератора 1 тактовых импульсов соединенс генератором 2 бинарного шума, авторой выход соединен с первыми входами элементов И 3 и 4, выходы которых соединены со входами реверсивного счетчика 5 один с суммирующимвходом, другой с вычитающим. Выход бОреверсивного счетчика соединен совходом цифроаналогового преобразователя 6 и входами двух дешифраторов. 7и 8. Выходы дешифраФоров соединенысо входами элемента ИЛИ 9, выход ко 65 торого соединен со счетным входом триггера 10. Выход триггера соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, второй вход которого сое- динен с выходом генератора 2. бинарного шума. Выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с вторыми входами элементов И 3 и 5, причем один из них через элемент НЕ 12. Выход преобразователя 6 соединен со входом усилителя 13.Генератор работает следующим образом.Первый выход генератора 1 тактовых импульсов выдает тактовы импульсы (фиг.2 а) для синхронизации работы генератора 2 бинарного шума. Последний может быть генератором случайного бинарного шума или генератором псевдослучайной последовательности максимальной длины с достаточно большой длиной последовательности, Генератор бинарного шума на выходе выдает сигнал (фиг.2 б), имеющий вероятность появления высокого нли низкого уровня 1/2. Этот сигнал поступает на второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11. Если тем временем на выходе триггера 10, который соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ есть низкий уровень, то бинарный шум через этот элемент проходят неинвертированный и попадает на входы элементов И 3 и 4, причем один из них через инвертор 12. Таким образом, на первых входах элементов И действует бинарный шум в противофазах и управляет прохождением тактовых импульсов из второго выхода (фиг.2 г) генератора 1 тактовых импульсов через элементы И на входы реверсивного счетчика 5, т.е, тактовые импульсы по случайному закону с вероятностью 1/2 поступают то на суммирующий, то на вычитающий вход. В реверсивном счетчике реализуется процесс симметричных блужданий по множеству его состояний. Эти состояния преобразуются с помощью цифроаналогового преобразователя 6 в напряжение ступенчатой форгы (фиг.2 д), которое усиливается выходным усилителем 13 до требуемой мощности и поступает на выход устройства. Это напряжение имеет равномерное распределение вероятностей мгновенных значений. Если реверсивный счетчик 5 достигает одно из крайних состояний, соответствующий дешифратор 7 или 8 на выходе выдает , положительный эффект, т,е. переходит из низкого уровня в высокий, который проходит через элементИЛИ 9 и переводит триггер 10 в другое состояние (момент времени , на фиг.2). Так как уровень на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ меняется, меняется и полярность бинарного шума на выходе этого элемента (момент времени на фиг.2 в), а также меняетсяи = 7 И,ИХлгде Х - частота следования импуль -10сов, поступающих на генератор бинарного шума;частота следования импуль-,сов, поступающих на реверсивный счетчик.От этого соотношения зависит спектр сигнала и автокорреляционная характеристика, но при всех случаях распределение мгновенных амплитуд имеет равномерный закон.20Таким образом, положительный эффект достигается за счет введения в схему элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, с помощью которого удалось получить эффективное отражение от крайних состояний и,одновременно упростить схему. 15 Формула изобретенияГенератор равномерно распределенных случайных величин, содержащий ренаправление счета реверсивного счетчика. Таким образом получается отражение направления счета реверсивного счетчика. Соотношение частот следования тактовьх импульсов, поступающих на реверсный счетчик5 и генератор бинарного шума, должно быть версивный счетчик, выход которогосоединен со входами первого и второгодешифраторов и входом цифроаналогового преобразователя, выходной усилитель, вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя,генератор бинарного шума, генератортактовых импульсов, первый выход которого соединен со входом генераторабинарного шума, а второй выход - спервыми входами первого и второгоэлементов И,. выходы которых соединены с соответствующими входами реверсивного счетчика, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыше-.ния точности генератора, он содер"жит элемент ИЛИ, триггер, элемЕнтИСКЛЮЧАЮШЕЕ ИЛИ, элемент НЕ, выходыдешифраторов через элемент ИЛИ соединены со счетным входом триггера, .выход которого соединен с первымвходом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с выходомгенератора бинарного шума, а выходсоединен со вторым входом первогоэлемента И, и через элемент НЕ - совторым входом второго элемента И.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 430400, кл. С 06 Р 1/02, 1974.2. Авторское свидетельство СССР9 524199, кл. 6 06 С 7/52,1976 (прототип).Тираж 748 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам иэобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д лиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проект