Квазистохастический преобразователь

(51)4 С 06 ЕТЕНИЯУ СКОМУ СЗ Р 34и А,А.Кучеренкодарственный В.преИаши СССР 1969 ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЭ(56) Федоров Р,Ф., ЯковлевДобрис Г,В, Стохастатическобразователи информации. Лностроение, 1978.Авторское свидетельствоР 296093, кл. С 06 Г 1/02,(54)(57) 1. КВАЗИСТОХАСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий генераторпсевдослучайных чисел, группу элементов И, первую схему сравнения,элемент И, генератор тактовых импульсов и регистр, вход которого является информационным входом преобразователя, группа выходов регистра соединена с первой группой входов схемы.сравнения, вторая группа входов которой соединена с выходами элементовИ группы, выход схемы сравнения соединен с первым входом элемента И,второй вход которого соединен с инверсным выходом генератора тактовыхимпульсов, а выход является выходомпреобразователя, при этом выходы генератора псевдослучайных чисел соединены с первыми входами элементовИ-группы, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что с целью повышения точностипреобразования, в него введенй вторая схема сравнения и Ьормирователь импульсов, управляющии и инф рмационный входы .которого соединены соответственно с выходом второй схемы сравнения и прямым выходом генератора тактовых импульсов, управля ющий и информационный выходы формирователя импульсов соединены соответ ственно с входом генератора псевдослучайных чисел и объединенными вторыми входами элементов И группы, первая группа входов второй схемы сравнения является группой управляющих входов преобразователя, а вторая группа входов второй схемы сравнения соединена с группой выходов генератора псевдослучайных чисел.2, Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю щ и й с.я тем, что формирователь импульсов содержит первый и второй 3 -триггеры и элемент И, выход которого является управляющим выходом формирователя, первь:й.вход элемента И и С -вход второго Э триггера объединены и являются информационным входом формирователя, С-вход первого у -триггера является управляющим входом формирователя, инверсный выход первого З -триггера соединен с вторым входом элемен та И и с информационным выходом формирователя, инверсный выход второго Р -триггера соединен с 1 -вхо. дом первого В -триггера, прямой выход которого соединен с Э -входом второго 3 -триггера, 3 -вход первого 2 -триггера является входом логической "1" формирователя.И зобретение относится к специализированным средствам вычислительной и измерительной техники и может быть использовано в вычислительных устройствах с вероятностно-импульсной или частотно-импульсной формой представления информации.Целью изобретения является повышение точности преобразования.На фиг.1 представлена структурная схема квазистохастического преобразователя, на фиг.2 - формирователь импульсов, на фиг.З - график относительной погрешности преобразователя.Структурная схема квазистохасти-. ческого преобразования содержит генератор 1 псевдослучайных чисел (Г 11 СЧ), схему 2 сравнения, генератор 3 тактовых импульсов (ГТИ), приемный регистр 4, группу 5 элементов И, фор. мирователь 6 импульсов, первую схему 7 сравнения, элемент И 8.Формирователь 6 импульсов содержит первый В-триггер 9, второй 3 триггер 10, элемент И 11.Приемный регистр предназначен для хранения кода преобразуемой величины А и выполнен с применением интегральных микросхем средней степени интеграции (например, на базе 155 ИР 1). Разрядность кода совпадает с разрядностью числа ГПСЧ. Код с выхода приемного регистра подается на первый вход первой схемы 7 сравненияВход приемного регистра является входом всего устройства.Первая схема 7 сравнения реализует алгоритм квазистохастического кодирования входной величины А1, АН,О, АНгде Н; - число ГПСЧ в з -и такте,:1,2 ьИч,=(0,1- кваяистохастическая последа.вательность импульсов навыходе схемы сравнения,Элемент И 8 обеспечивает съем информации с выхода первой схемы 7 сравнения в моменты времени, определяемые тактовыми импульсами с инверсного выхода ГТИ. Вход элемента И соединен с выходом первой схемы 7 сравнения, а его управляющий вход - со вторым выходом ГТИ, Выход элемен-. та И образует выход квазистохастического преобразователя. ГПСЧ реализован на базе модифицированного регистра сдвига с применением инте 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 гральных микросхем (например, 155ИР 1 и 155 ЛП 5). ГПСЧ формирует числа, равномерно распределенные в интервале 0,1. Тактовый вход ГТИ сое.динен со вторым входом формирователя6 импульсов, а выход его подключенко входам группы 5 элементов И ипервому входу второй схемы 2 сравнения.Группа ключей состоит из 3 схемИ (например, 155 ЛИ 1). На выходахгруппы 5 элементов И появляются биты цифрового кода ГПСЧ или нулевойкод при подаче на их управляющиевходы логического нуля с первого выхода формирователя 6 импульсов. Входы группы 5 элементов И соединеныс выходом ГПСЧ, а выходы - со вторым входом первой схемы 7 сравнения.Двухфазный ГТИ реализован с применением интегральных микросхем(например 155 ЛН 1) и предназначендля тактирования работы узлов преобразователяПервый выход ГТИ подключен к тактовому входу формирователя 6 импульсов, а второй - куправляющему входу элемента И 8,Вторая схема 2 сравнения и формирователь 6 импульсов формируют нулевой код на выходе группы 5 элементов И, при равенстве кодов ГПСЧ Ни управления О, Код управления Опоступает на второй вход второйсхемы 2 сравнения и определяет момент появления нулевого состоянияна выходе группы 5 элементов И, Разрядность кодов управления ГПСЧ иприемного регистра одинаковы и рав-.ны 3 . В зависимости отконкретного применения квазистохастическогопреобразователя величина кода управления О может быть постоянной илипеременной от одного периода ГПСЧ кдругому. В первом случае на второйвход второй схемы 2 сравнения подается некоторый постоянный код, аво втором - коды от специальногоустройства управления, изменяющиесяв каждом периоде работы ГПСЧ,Вторая схема 2 сравнения и формирователь 6 импульсов, как и вседругие узлы преобразователя, выпол.няются с помощью цифровых интегральных схем.фФормирователь 6 импульсов работает следующим образом.Пусть в к-й такт коды ГПСЧ Нк иуправления 0 совпадут, На выходе179335 3 1 второй 2 схемы сравнения возникает переход из логической единицы в нуль. По этому фронту на прямом выходе первого 3 -триггера 9 появляется логическая единица, а на инверсном выходе - логический нуль (первый выход формирователя 6 импульсов). Логический нуль с инверсного выхода первого 2 -триггера 9 запрещает поступление (к+1)-го импульса ГТИ через элемент И 11 на тактовый вход ГПСЧ 1 и одновременно закрывает группу 5 элементов И (фиг.1). В (к+1)-м такте на выходе второго Р - триггера 10 появляется логический нуль, который переводит первый Ю триггер 9 в состояние логической единицы по инверсному выходу, Поэтому открываются 3 ключом 5 и разрешается прохождение (к+2)-го импульса через элемент И 11 на тактовый вход ГПСЧ 1Следовательно, с к по (к+1)-й такты на второй вход первой схемы 7 сравнения поступает нулевой код, а с (к+1) по (к+2) такты - код, численно равный коду управления О.Квазистохастический преобразователь работает следующим образом.На вход приемного регистра 4 поступает цифровой код преобразуемой величины А, По тактовому импульсу первого выхода ГТИ 3 ГПСЧ 1 вырабатывает псевдослучайное число Н ( 1 =1М), которое через группу 5 элементов И подается на второй вход первой схемы 7 сравнения. При выполнении условия Н А на выходе1первой схемы 7 сравнения появляется логическая единица, поступающая через элемент И 8 на выход преобразователя по приходу тактового импульса со второго выхода ГТИ 3. Если Н,А, то на выходе преобразователя сохраняется логический ноль. При совпадении кодов управления и ГПСЧ вк-м такте вторая схема 2 сравнениявырабатывает сигнал для формирователя 6 импульсов. По этому сигналу напервом выходе формирователя 6 импульсов формируется управляющее воздействие для группы 5 элементов И,группы 5 элементов И закрываются ив к-м такте происходит сравнение чис 10 ла А с нулем.Одновременно формирователь 6 импульсов запрещает прохождение (к+1)- го импульса ГТИ 3 на тактовый входГПСЧ 1, поэтому он не изменяет свое- .15 го состояния в этом такте,На (к+1)-м такте формирователь 6импульсов снимает управляющее воздействие и группа 5 элементов И соединяет выход ГПСЧ 1 и второй вход20 первой схемы 7 сравнения. Так какГПСЧ 1 в (к+1)-м такте не изменилсвоего предыдущего к-го состояния,то в этом такте происходит сравнение числа А и кода, численно равно 25 го коду управления О, На следующем(к+2)-м такте формирователь 6 импульсов разрешает прохождение импульсов ГТИ 3 на тактовый вход ГПСЧ 1Таким образом, в предлагаемомЗ 0 устройстве за цикл преобразованияМ=2 тактов на второй вход первойсхемы 7 сравнения подается 2. неРповторяющихся чисел, среди которыхесть и нулевой код, что обеспечиваетточное преобразование числа А.График, представленный на фиг.3,показывает относительную погрешностьпреобразователя-прототипа 1.= (/Л-А/::А) 1002, где А - оценка величины А,40 получаемая за И=2 - 1 тактов работыепреобразователя-прототипа, Данныйграфик наглядно демонстрирует преимущества предлагаемого преобразователя, так как для него б =02, прилюбом значении числа А.