Генератор случайного потока импульсов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Своз СоветскихСоцналистическихРеслублкк по 978148(61) Дополнительное к ает. саид-ву(22) Заявлено 29.06.81 (2 т) 3313257/18-24 5 М. Кл.з с присоединением заявки М С 06 Р 7/58 Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытий(54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПОТОКА 191 ПУЛЬСОВ Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для создания асинхронных вероятностных вычислительных устройств, для моделирования случайных процессов и для создания физических моделей и имитаторов с управляемыми нероятностными характеристиками.Известен генератор пуассоновского потока импульсов с регулируемой интенсивностью, который содержит источник пуассоновского потока импульсов, схему совпадений, регулируемый генератор случайных двоичных раэрядон 1).Данный генератор не позволяет управлять интенсивностью пуассоновского потока импульсов с помощью цифрового двоичного кода. Известно устройство преобразования средней частоты пуассоновского потока импульсов в соотнетствии с заданным (с помощью значений частот Г и. Г двух генераторов регулярных импульсных последовательностей) масштабом преобразования типа "нременной интервал - число - временной интервал" 12 3.Однако укаэанное устройство не обеспечивает воэможности цифрового управления интенсивностью.30 Наиболее близким по техническоГсущности к предлагаемому являетсягенератор с цифровым управлением интенсивностью пуассононского потока, основанный на.суммировании простейших потоков и содержащий щ датчиков первичных пуассоновских потоков, регистр управляющего двоичного кода, блок элементов И, первые нходы которых соединены с выходами соответствующих датчиков, а вторые входы - с соответствующими разрядами регистра, и элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами соотнетствуктдих элементов И. При этом значения интенсивностей датчиков первичных потоков образуют ряд чисел, убывающих от максимального значения Ло до Апо геометрической прогрессии с коэф" фициентом 1/2 3 ).Недостатком Известного генератора является сложность, обуслонленная необходимостью использования блока в) датчиков со строгим соотношением интенсивностей, и невысокая точность управления из-за возможного дрейфа интенсивностей многочисленного состава датчиков.Цель изобретения - упрощение устройства генератора за счет сокраще 978148интенсивностей используются вероятностные свойства двух статистически независимых пуассоновских потоков, иден 35 40 55 60 пульсов, линию 2 задержки, счетчик 3, 65 ния числа датчиков первичных пуассоновских потоков до одного) и повышение точности управления.Для достижения поставленной цели в известный генератор случайного потока импульсов, содержащий датчик пуассоновского потока импульсов, регистр кода, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих элементов И группы, выходы которых соединены со входами элемента ИЛИ, выход которого является выходом генератора, введены элемент задержки, счетчик, стробированный дешифратор и линия задержки, вход которой обьединен с управляющим входом стробированного дешифратора, с входом элемента задержки и подключен к выходу дат 1 чика пуассоновского потока импульсов, а выход линии задержки соединен со счетным входом счетчика, вход "Сброс" которого соединен с выходом элемента задержки, выходы разрядов счетчика соединены с соответствующими разрядными входами стробированного дешифратора, выходы которого соединены с вторыми входами соответствующих элементов И группы.В генераторе для решения задачи разделения исходного потока на гп непересекающихся потоков с требуемым для цифрового управления соотношением тичных по интенсивности. Суть этих свойств состоит в том, что вероятности появления ровно 1 =0,1,2 импульсов одного из потоков на случайном интервале между смежными импульсами другого потока распределены по закону геометрической прогрес- сии Рр = (1/2), 1 = 0,1,2 Реализуются эти свойства с помощьюлинии задержки, выполняющей роль статистической развязки для получения второго идентичного по интенсивности потока, счетчика импульсов и стробированного дешифратора, отображающего текущее состояние счетчика и обеспечивающего прохождение импульса в соответствующий выходной канал. Повышение точности управления достигается за счет того, что вероятности Р, т.е, пропорции разделения исходного пуассоновского потока на пг непересекающихся потоков, практически не зависят от значения интенсивности управляемого потока.На чертеже приведена блок-схема генератора.Генератор содержит датчик 1 пуассоновского Спростейшего) потока им 20 25 30 стробированный дешифратор 4, группуэлементов И 5, элемент ИЛИ 8, регистг.7 кода и элемент 8 задержки. Приэтом выход датчика 1 через линию 2задержки соединен со счетным входомсчетчика 3, непосредственно соединенс управляющим входом дешифратора 4 ичерез элемент 8 задержки - с установочным в "О" входом счетчика 3, соединенного с дешифратором 4, выходыкоторого соединены с первыми входамисоответствующих элементов И 5, вторыевходы которых соединены с соответствующими разрядами регистра 7, а выходы - с входами элемента ИЛИ б, выход которого является выходом генератора.Генератор работает следующим образ огл.Датчик 1 вырабатывает случайнуюпуассоновскую последовательностьимпульсов.с интенсивностью Л . С полощью линии 2 задержки каждый импульсэтой последовательности задерживается на интервал времени Т =(4-5)в "3 йпри котором практически отсутствуетстатистическая зависимость импульсного процесса на выходе линии 3задержки от процесса на выходе датчика 1. В счетчике 3 по истечении времени 1=Г после момента включения ге 3нератора фиксируется случайное числоимпульсов задержанного потока, которые появляются на случайных интервалах между импульсами первичного потока. Каждый импульс первичного потокаопрашивает дешифратор 4 и через время, необходимое для окончания переходных процессов в дешифратсре (этовремя задается,элементол,8 задержки)гасит содержимое счетчика 3. В результате опроса дешифратора 4 импульспервичного потока проходит на тотвыход дешифратора 4, номер которогосоответствует состоянию счетчика 3в момент опроса,Определим вероятности прохожденияпроизвольного импульса первичногопотока на , -ый выход дешифратора каквероятности Р, состояний=0,1,2счетчика 3 в моменты опроса дешифратора,Временной интервал, в течениекоторого производится накопление импульсов счетчиком 3, является случайной величиной, распределенной поэкспоненциальному закону с параметром -ЛТЕ(г) =Л е ", г0 1)Для пуассоновского потока вероятность появления определенного числа = 0,1,2,.. импульсов за фиксированный отрезок времени Т определяется выражениемЯ.еЛг48 Известно, что Ре = (1/2) 25 30 0+1р л = (1/2) при этом 35 40 Формула изобретения 45 5 9781Вероятности РЕ появления0,1,2, импульсов за случайный отрезок времени, распределенный по закону (1), находим с помощью операции осреднения Ре по всем возможным значениям интервала 0сто СЮ Ь 1 ьРе 1 е (") Е( ) " " Е (Э)Е 1О1 О 5,е )а;:е (2 л) .О Тогда распределение вероятностей Репринимает вид, Е = 0,1,2, (4)20 и представляет собой геометрическую прогрессию с начальным членом и коэффициентом, равным 1/2,В процессе работы генератора управляемый поток импульсов с исходной интенсивностью Л разделяется на щ непересекающихся и независимых друг от друга пуассоновских потоков с интенсивностями ООлеВ соответствии с установленными в регистре 7 управляющим двоичным кодом будут открыты те элементы И блока 5, которые соответствуют разрядам регистра, содержащим единицы а, = 1, На выходе элемента ИЛИ б Формируется пуассоновский поток импульсов с интенсивностью"Вык = ф2 ю .ч"линейно связанной. с интенсивностью Л датчика 1 коэффициентом пропорциональности, равным значению управляющего двоичного кода о, а, а 2а представленного в виде двоичной правильной дроби.Таким образом, в предлагаемом генераторе пуассоновского потока импуль- сов с цифровым управлением интенсивностью необходимо число первичных датчиков сокращено до одного. Использование статистически независимого от первичного,но индентичного по интен сивности задержанного потока импульсов, позволяет с помощью небольшого по числу К разрядов двоичного счетчика (К=1 одв) разделять исходный поток импульсов на щ непересекающих ся пуассоновских потоков с требуемыми для цифрового управления соотношениями интенсивностей. Независимостьчленов ряда (4) от параметра Л (пристатистической независимости первичного и задержанного потоков) сводитметодическую ошибку управления кнулю,Кроме того, в силу идентичностипервичного и задержанного потоков ипредлагаемый генератор инвариантенпо отношению к названным двум потокам, т.е. имеется возможность менятьточки подключения этих потоков в схеме генератора.Независимость задержанного потокаимпульсов от первичного обеспечивается соответствующей величиной временной задержки 7 Э импульсных сигналов,При задержке, равной 4-5 средним периодам следования импульсов датчика1, т.е. при 7 = (4-5) л , вероятность Р хотя бы частичного перекрытия одних и тех же временных интервалов между импульсами потоковсоставляет величину достаточно малого порядкаСъЭ-(4 5 Ичто позволяет первичный и задержанный потоки считать практически независимыми.Абсолютная величина необходимойвременной задержки при А ), 10 имп/ссоставляет 40-50 мкс и может бытьдостигнута с помощью современных ультразвуковых линий задержек. Для болеенизких значений интенсивностей датчика 1 (Л0,5 10имп/с) целесообразно применение дискретных линийзадержек, построенных с использованием регистров сдвига на базе цифровых интегральных схем. Генератор случайного потока импульсов, содержащий датчик пуассоновского потока импульсоэ, регистр кода, выходы которого соединены с первыми входами соответствующих элементов И группы, выходы которых соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого является вйходом генератора, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, он содержит элемент задержки, счетчик, стробированный дешифратор и линию задержки, вход которой объединен с управляющим входом стробированного дешифратора, с входом элемента задержки и подключен к выходу датчика пуассоновского потока импульсов, а выход линии задержки соединен со счетным входом счетчика, вход "Сброс" которого соединен с выходом элемента задержки, выходы разрядов счетчика соединены978148 Составитель А. КарасовТехред С.Мигунова Корректор Г. Огар Редактор Ю. Середа Заказ 9220/65 Тираж 731 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 филиал ППП "Патент", гУжгород, ул. Проектная, 4 с соответствующими разрядными входами стробированного дешифратбра,входы которого соединены с вторымивходами соответствующих элементов Игруппы. Источникиинформации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР 9 211163,кл. С 06 Е 7/58, 1966 .2. Авторское свидетельство СССР М 217081, кл. С 06 Р 7/58, 1966,3. Четвериков В.Н. и др, Вычислительная техника для статистического моделирования. М., "Советское радио", 1978, с. 141 1 прототип).