Генератор равномерно распределенных случайных величин

ОП ИСАКИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскнкСоциалистическихРеспублик(51 М. Кд,с присоединением заявки М 6 06 Г 1/026 07 С 15/00 Гооударотввниый кокнтет СССР по аелак взобретовнй и открытнй(72) АвторыВ. И. Рудоманов и М. Е, Петрушенко Киевский институт автоматики имени ХХЧ съезда КПСС(54) ГЕНЕРАТОР РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННЫХ СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИН Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для полученияравномерно распределенных случайных величин,Известны аналоги предложенного устройствв,5 Первый из них содержит генератор шума с нормальным законом распределения,. : пороговый элемент, блок памяти, сумматор,10элементы И, линейный преобразователь. В основу его работы положен принцип наложения друг на друга двух частей симметричного нормального распределения, расположенного по обе стороны от математичес- кого ожидания сигнала. Такой генератор позволяет получить равномерно распределенные случайные величины только в аналоговом виде, что. ограничивает его функциональные возможности. Применение же в нем таких составляющих как блок памяти и линейный преобразователь не дает возможности обеспечить его высокую нвнежность ) 1 . В состав второго аналога входят генераторы периодической и случайной последовательности импульсов, делитель, одновибратор, счетчик импульсов, запоминающее устройство, элементы И, ИЛИ Я.Такое устройство позволяет получитьтолько дискретные значения равномерно распределенных случайных сигналов, т,е, функциональные возможности такого устройства ограничены. Наряду с этим использование таких сложных блоков, как запоминакщее устройство, не позволяет обеспечить достаточно высокую надежность.Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является генератор равномерно распределенных случайных величин, содержащий генератор случайной последовательности импульсов, делитель, линию задержки, счетчик импульсов, генератор периодических импульсов, выход которого через делитель соединен со входом линии задержки, схему разрешения, первый вход которой соединен с выходом делителя, и схему формирования3 7483 выходного сигнала, первый вход которой 1 соединен с выходомгенератора случайной последовательности импульсов, второй вход - с выходом схемы разрешения, а третий - с выходом генератора периодических импульсов Я.5Известный генератор обладает недостаточным быстродействием.Целью изобретения является повышение быстродействия. 10Для достижения поставленной цели в генератор равномерно распределенных ве- . личин, содержащий генератор случайной последовательности импупьсов, выход которого соединен с первым входом первого 15 элемента И, выход которого через первый мультивибратор соединен со входом первого формирователя импульсов, а второй вход первого элемента И соединен с единичным выходом первого триггера, счетный вход 20 которого объединен со входом элемента задержки и с первыми входами счетчика и второго элемента И, выход которого соединен с нулевым входом второго триггера; выход которого является первым выходом генератора и соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов и через делитель соединен со входом элемента задержки, а выход третьеО го элемента И соединен со вторым,входом счетчика, выход которого является вторым выходом генератора, введены третий и четвертый триггеры, четвертый элемент И, второй мультивибратор, второй, 35 формирователь импульсов и элемент ИЛИ, выход которого соединен с единичным вхо-дом второго триггера, а входы элементаИЛИ соединены с выходами формировате-,ля импульсов, вход второго формирователя импульсов через второй мультивибратор соединен с выходом четвертого элемента И, первый вход которого соединенс нулевым выходом первого триггера, авторой вход четвертого элемента И объединен с первым входом первого элементаЙ и подключен к счетному входу третьего триггера, выход которого подключенко второму входу второго элемента И ик счетному входу четвертого триггера, вы ход которого соединен с третьим входомвторого элемейта И, нулевые входы тре- тьего и четвертого триггеров подключены;,к выходу элемента задержки.Блок-схема генератора приведена на фиг. 1. На фиг. 2 приведены временныедиаграммы, иллюстрирующие работу генератора. 93 аГенератор равномерно распределенныхслучайных величин в конкретном вариантеего выполнения состоит из генератора 1случайной последова тель ности импульсов,блока 2 формирования выходного сигнала,блока 3 распределения разрешения и генератора 4 импупьсов, выход которого через делитель 5 соединен со входом элемента задержки 6.Блок 2 формирования выходного сигнала состоит из триггера 7, выходы которого соединены со вторыми входами элементов И 8 и 9, а последние своими выходами подключены на запуск мупьтивибраторов 10 и 11, выходы которых черезформирователи импульсов 12 и 13 подключены на два входа элемента ИЛИ 14. Выход элемента ИЛИ 14 подключен ко входу установки в исходное состояние триггера 15, выход которого через элементИ 16 подключен ко входу счетчика импульсов 17,Блок разрешения состоит из триггера.18; выход которого соединен через триггер 19 с третьим входом трехвходовогоэлемента И 20 и с его вторым входомнепосредственно. Входами блока 2 формирования выходного сигнала являются: первым входом1 - первые входы элементов И 8 и 9,вторым входом Й - второй вход триггера 15, третьим входом Н 1 в .второй2вход элемента И 16, четвертым входом- вход триггера 7, пятым входом Чвторой вход счетчика импульса 17.Выходами блока 2 формирования и одновременно выходами генератора являются:первым выходом - выход триггера 15,вторым выходом - выход счетчика импульсов 17.Первым входом 1 блока 3 разрешения является первый вход элемента И 20,вторым входом 11 - вход триггера 18,выходом - выход элемента И 20,Входы блока 2 формирования выходного сигнала соединены: первый - с выходом генератора 1 случайной последовательности импульсов, второй - с выходом блока 3 разрешения, третий с выходом генератора 4 импульсов, четвертый и пятый -с выходом делителя 5.Входы блока 3 разрешения соединены:первый - с выходом делителя 5, второй - с выходом генератора 1 случайнойпоследовательности импульсов, Выход элемента задержки подключен к нулевым входам триггеров 18 и 19.. В основу работы генератора положенса сброса, тем самым перебрасывая тригпринцип косвенного запоминания выделен-" гер 19 в состояние "0", т.е. на элемент1ного временного интервала Ь 1 с помо- И 20 дается запрет на запуск триггеращью мультивибраторов 10 и 11 до конца 15 приходящим тактовым импульсом итактового периода Т и выдача этого 5 выделения Ь 1 не произойдет.запомненного интервала в следующий так- Приходящий импульс сброса возвращатовый период в случае, когда в анализиру-ет триггер 19 в исходное состояние,иемый интервал М, попал лишь один им- схема вновь готова для анализа Ь 1.пульс иэ случайной последовательности. Таким образом, происходит выделениеРабота генератора состоит в следую- О случайных интервалов И, распределенщем, Генератор 1 случайной последовагель- ных по равномерному закону.ности импульсов выдает поток случайных На первый выход блока формированияимпульсов, которые поступают на первый выходного сигнала, являющийся первымвход блока 2 формирования выходного сиг- выходом генератора, поступают равномернала и на второй вход блока 3 разреше но распределенные случайные сигналы вния, где анализируются. С помощью триг- виде апериодической последовательностигера 7 производится поочередное подклю- импульсов. Одновременно эти же сигналычение одного из элементов И 8 или 9. поступают на первый вход элемента ИЖдущие мультивибраторы 10 и 11 форми, на второй вход которого поступаютруют импульсы, длительность которых равимпульсы с генератора 4 периодическихна периоду Т запуск их производится . импульсов.импульсами случайной последовательности, С выхода элемента И 16 сигнал попрошедшими через один из элементов И 8ступает на первый вход счетчика импульили 9. сов 17, второй вход которого связан сЗадний фронт импульсов ждущего муль выходом делителя 5, На выходе счетчикативибратора 10 или 11 дифференцируется импульсов 17, являющимся вторым выхосоответственно формирователем импульсов дом схемы формирования выходного сигна 12 или 13 и через элемент ИЛИ 14 по- ла и генератора, формируется последовадается на сброс триггера 15, формирую-. тельность равномерно распределенных слущего импульса, длительность которых рав-З 0 чайных чисел.на выделенным М Основными преимуществами заявленноЗапуск этого триггера осуществляется го объекта в сравнении с наиболее прог-,тактовыми импульсами, поступающими с рессивнЫми известными техническими ревыхода генератора 4 периодических импуль- шениями являются;сов через делитель 5 и элемент И 20 бпо 35 повышенное быстродействие;ка 3 разрешения, когда имеется разреше- возможность получения выходных слуние по двум другим ее входам. чайных сигналов как в аналоговой, так иБлок разрешения работает следующим в дискретной форме без применения дополобразом, нительных преобразователей типа "аналогкод" или "код-аналог;В исходном состоянии на выходе триг- : устранение методической ошибки загера 18 - логический "0, на выходе триг- счет дискретизации при генерировании анагера 19 - логическая "1, В момент при- логового выходного сигнала;хода случайного импульса на триггер 18,отсутствие в составе предлагаемогопоследний перебрасывается в 1, откры- устройства таких блоков, как промежуточФ У 5вая пуль для прохождения через элемент ная память, Имеющих невысокую надеж.И 20 на запуск триггера 15 тактового ность, и возможность реализации его наимпУльса, постУпающего с выхода делите- базе таких высоконадежных элементов,какля 5. Этот же тактовый импульс; прой- серийно выпускаемые триггеры, мультидя элемент задержки 6, сбрасывает триг вибраторы и логические микросхемы,обесгер 18 в "0, не изменяя исходного со- печивает высокую надежность устройствастояния триггера 19, т.е, "1. Задержка в целом.сброса необходима для прохождения такто- . Совокупность вышеприведеннйх преимувого импульса через элемент И 20 на ществ заявленного объекта позволяет суэапуск триггера 15. В случае прихода шественно расширить класс моделируемых55двух и большего числа случайных импупь- стохастических систем, повысить качестсов за время Т., триггер 18 сбрасывает- во и надежность результатов моделировася в исходное состояние до прихода импуль- ния при одновременном снижении веса и77483 габаритов и повышении надежности и экономичности генераторов равномерно распре-, деленных случайных сигналов.формула изобретения5Генератор равномерн 3 распределенных случайных величин, содержащий генератор случайной последовательности импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого через первый мультивибратор соединен со входом первого формирователя импульсов, а второй вход первого элемента И соединен с единичным выходом первого триггера, счетный вход которого объединен со входом элемента задержки и с первыми входами счетчика и второго элемента И, выход которого соединен с нулевым входом второго триггера, выход которого является первым выходом генератора и соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов и через делитель 25 соединен со входом элемента задержки, а выход третьего элемента И соединен со вторым входом счетчика, вход которого является вторым выходом генератора, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью З 0 повышения быстродействия генератора, он 93 8содержит третий и четвертый триггеры,четвертый элемент И, второй мультивибратор, второй формирователь импульсов иэлемент ИЛИ, выход которого соединен сединичным входом второго триггера, авходы элемента ИЛИ соединены с выходами формирователей импульсов, вход второго формирователя импульсов через второймультивибратор соединен с выходом четвертого элемента И, первый вход которого соединен с нулевым выходом первоготриггера, а второй вход четвертого элемента И объединен с первым входом первого элемента И и подключен к счетномувходу третьего триггера, выход которогоподключен ко второму входу второго элемента И и к счетному входу четвертоготриггера, выход которого соединен с тре.тьим входом второго элемента И, нулевыевходы третьего и четвертого триггеровподключены к выходу элемента задержки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 430400, кл. б 06 Р 1/00,( 06 Р 1/02, 1973,2. Авторское свидетельство СССРИ 386392, кл, 6 06 Р 1/02, 1971.3. Бобнев И. П,. Генерирование случайных сигналов. М., Энергия, 1971,с. 149 (прототип),748393 Фы Ка расоСоставите Каменская Техред А, Редакто иковская Коррек 240/36 Тираж 751Ш 1 ИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открытий 113035, Москва, )К 35, Раушская на аз ПодлисноССР филиал ППП Патент", г. Ужгород,оектная