Генератор случайного процесса

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании систем сучетом случайных внешних воздействийи для построения моделирующих устройств, а также при построении автоматизиронанных испытательных комплексов.Известен генератор случайногопотока импульсов, содержащий источник пуассоновского потока группу 10элементов И, вероятностный полюсник,элемент ИЛИ и блоки прореживания Г 11.Однако данное устройство не позволяет получать случайный импульсный процесс с сигналами произвольнойпрограммируемой Формы.Известен также генератор случайных импульсных потоков, сбдержащийгенератор тактовых импульсов, циклический регистр сдвига, два элементаИЛИ, интегратор, преобразователькод-напряжение и управляемый.вероятностный элемент 2 3.Однако это устройство не позволяет формировать импульсные сигналысо случайными параметрами, подчиняющимися заданным законам распределения,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсягенератор случайных процессов,содержащий первый и второй блокипамяти, датчик случайных чисел,первый и второй генераторы тактовыхимпульсон, блок эталонных напряжений, преобразователь код-напряжение, модулятор полярности, первыйи второй регистры, делитель частоты,первый и второй дешифраторы, триггер, первый и второй счетчики,причем выход перного блока памяти 40соединен с первым входом датчикаслучайных чисел, первый, второй и.третий выходы которого подключенысоответственно к входам первогои второго регистров и к первому45входу первого счетчика, выход которого соединен с входом первого дешифратора, выход которого подключен ко второму входу датчика случайных чисел, к пеРвому входу второго счетчика и к второму входу триггера, первый вход которого соединенс выходом второго дешифратора, аинверсный выход триггера подключенко входу первого генератора тактовыхимпульсов, выход которого подключенко второму входу первого счетчика,а прямой выход триггера соединен спервым входом второго генераторатактовых импульсов, выход которогоподключен ко второму входу делителя 60частоты, первый вход которого соединен с выходом второго регистра, авыход делителя частоты подключен ковторому входу второго счетчика, выход которого соединен со входом вто рого дешифратора и с вторым входом второго блока памяти, причем вход преобразователя код-напряжение подключен к выходу блока эталонных напряжений, а выход преобразователя код-напряжение соединен с первым входом модулятора полярности, второй вход которого подключен ко второму ныходу первого регистра, а выход модулятора полярности является выходом устройства 3 3,Однако в этом устройстве длительность одного импульса не сможет быть меньше Г, :С мн, где и -число.точек представления импульса выходного процесса. Низкое быстродействиегенератора ограничивает область егоприменения,Целью изобретения является расширение области применения устройстваза счет повышения его быстродействия.Это определяется тем, что приповышении частоты воспроизводимогопроцесса расширяется и класс воспроизнодимых случайных воэдействий,Высокочастотный случайный процессможет быть использован для моделирования электрических помех, помехпри передаче информации. В предлагаемом устройстве организовано параллельное формирование ординат выходного процесса, т.е, минимальнаядлительность формируемого импульсамиим =, где К-число параллельноработающих блоков умножения.Поставленная цель достигается, тем, что в генератор случайного процесса, содержащий первый и второй блоки памяти, датчик случайных чисел, первый и второй генераторы тактовых импульсов, преобразователь код-напряжение, модулятор полярности, первый и второй регистры памяти, делитель частоты, первый и нторой дешифраторы,триггер, первый и второй счетчики, причем выход первого блока памяти соединен с управляющим входом датчика случайных чисел, первый, второй и третий выходы которого подключены соответственно к входам первого и второго регистров памяти и к установочному входу первого счетчика, выход которого соединен с входом первого дешифратора 9 выход которого подклю" чен к входу Опрос датчика случайных чисел, к входу Сброс второго счетчика и к единичному входу триггера, нулевой вход которого соединен с выходом второго дешифратора, а нулевой выход триггера подключен ко входу Пуск первого генератора тактовых импульсов, выход которого подключен к счетному входу первогосчетчика, а единичный выход триггерасоединен с управляющим входом второго блока памяти и с входом Пусквторого генератора тактовых импульсов, выход которого подключен к счет.ному входу делителя частоты, управляющий. вход которого соединен с выходомвторого регистра памяти,а выход дели,теля частоты подключен к счетномувходу второго счетчика, выход которого соединен с входом второго дешифратора и с адресным входом второго блока памяти, выход преобразователя коднапряжение соединен с инФормационнымвходом модулятора полярности, управ-.ляющий вход которого подключен кпервому выходу первого регистра памя"ти, а выход модулятора полярностиявляется выходом генератора, введеныгруппа блоков умножения группа регистров памяти, коммутатор и третийдешифратор, вход которого соединенс выходом второго счетчика, а выходтретьего дешифратора соединен с управляющим входом коммутатора и ссинхронизирующими входами регистровпамяти группы, информационные входыкоторых подключены к выходу второгоблока памяти, а выходы регистровпамяти группы соединеныс первымивходами соответствующих блоков умножения группы, вторые входы которых 30подключены к второму выходу первогорегистра памяти, а выходы блоковумножения группы соединены с группойинформационных входов. коммутаторасоответственно, выход которого соединен с входом преобразователя коднапряжение.На фиг. 1 представлена блок-схемагенератора; на фиг, 2 - схема коммутатора, 40Генератор содержит блоки 1 и 2памяти, датчик 3 случайных чисел,генераторы .4 и 5 тактовых импульсов,блок б эталонных напряжений, .преоб"разователь 7 код пр, моду 45лятор 8 полярности, регистры 9 и10 памяти, делитель 11 частоты,дешифраторы 12 и 13, триггер 14,счетчики 15 и 16, группу 17 блоковумножения; группу 18 регистровпамяти, коммутатор 19 и дешифратор 5020,Коммутатор 19 содержит элементы21 И и элементы 22 ИЛИ,Первый блок 1 памяти предназначен.для хранения кодов, определяю" 55щих вид и числовые характеристикиФункций распределения вроятностейпараметров формируемого импульсногослучайного процесса. Второй блок 2памяти предназначен для хранения 60кодов ординат импульсного сигналатребуемой формы, Датчик 3 случайныхчисел предназначен для формированияслучайных кодов амплитуды, длительности и интервала между импульсами, 65 подчиняющихся функциям. распределе"ния ,коды которых хранятся в первомблоке 1 памяти Г 41.Первый генератор 4 тактовых импульсов предназначен для выработкиопорной последовательности импульсовдля последующего преобразования ихв интервал времени между импульсами.Второй генератор 5 тактовых импульсов предназначен для выработки опорной последовательности импульсовдля последующего преобразованияих в длительность импульсовБлок б эталонных напряжений служит для задания граничных значенийамплитуд импульсных сигналов, форми-,руемых генератором.Преобразователь 7 код-напряжение.предназначен для преобразованияв напряжение кодов, последовательность которых определяет форму импульса на выходе. генератора, Модулятор 8 полярности обеспечивает полученне импульсных сигналов положительной или отрицательной полярности 5)..Первый регистр 9 памяти служитдля.приема и хранения кода, определяющего амплитуду и полярность оче. редного импульса выходного процесса.Второй регистр 10 памяти служитдля запоминания кода, определяющего.длительность очередного импульса,Делитель 11 частоты предназначендля преобразования кодов, хранящихсяво втором регистре 10,во временнойинтервал,Первый дешифратор 12 предназначендля.выработки сигнала, указывающегона окончание формирования интерваламежду импульсами. Второй дешифратор13.вырабатывает сигнал, указывающийна окончание формирования импульса.Триггер 14 предназначен длявыработки сигналов разрешения работпервого генератора 4 тактовых импульсов и второго генератора 5 тактовых .импульсов.Первый счетчик 15 служит для формирования временных интерваловмежду импульсами. Второй счетчик 16вырабатывает адреса,по.которым записаны соответствующие ординатыФормы сигнала,1Группа 17 блоков умножения вырабатывает коды, пропорциональныекодамхранящимся в первом регистре9, и задающие значения текущегоимпульса. Группа 18 регистров памятипредназначена для передачи кодовординат импульсного сигнала на первые выходы группы блоков 17 умножения в соответствии с управляющимисигналами .от третьего дешифратора 20,Группа 18 регистров памяти содержитК,регистров памяти, предназначенныхдля хранения К кодов ординат текущего импульса. Первые входы блока18 регистров подключены к управляющимвходам соответствующих регистров.Второй вход блока 18 регистров соединен,с информационными входами регистров. Выходы регистров являются выходами блока 18 регистров.Коммутатор 19 предназначен дляпередачи кода, задающего значениеимпульсного сигнала в данный моментвремени с одного из выходов группы17 блоков умножения. Коммутатор 19содержит К групп, содержащих. К схемИ 21 и группу К входовых схем ИЛИ22. Выходы групп схем ИЛИ 22 являются выходами коммутатора 19,а входыподключены к соответствующим выходамгрупп И 21, Первые входы групп схем 15И 21 являются первыми входами коммутатора. Вторые входы коммутатора 19соединены со вторыми входами соответствующих групп схем И.Третий дешифратор 20 управляетрработой блока 18 регистров и коммутатора 19.Генератор работает следующимобразом,Каждый цикл работы генератораначинается с того, что для очередного импульса выходного потока генерируется набор значений случайныхпараметров (длительность, амплитуда,полярность импульса, интервал междуимпульсами). Значения параметровпроцесса Формируются по заданнымзаконам. распределения; коды которыххранятся в первом блоке 1 памяти.С выхода датчика 3 случайных чиселсформированные значения параметровпроцесса поступают в первый счетчик15, регистры 9 и 10. Пусть триггер14,находится в исходном (единичном)состоянии,Разрешающий сигнал с выхода , . 40триггера 14 поступает на вход второго генератора 5 тактовых импульсови на управляющий вход второго блока2 памяти, разрешая считывание инФормации. Инверсный выход триггера 4514 подключен к входу первого гене"ратора 4 тактовых импульсов, Приединичном состоянии триггера 14этот сигнал запрещает работу первого генератора 4 тактовых импульсов.Значение случайного кода, записанного во второй регистр 10,определяет коэФФициент пересчета делителя 11 частоты, Этим обеспечиваетсядля каждого значения длительностиимпульса заполнение счетчика адреса16 с соответствующей частотой,полученной в результате делениячастоты импульсного потока, поступающего от второго генератора 5тактовых импульсов. Коды с выхода 6 Осчетчика адреса 16 поступают навторой вход второго блока 2 памяти.Таким образом, обеспечивается последовательное считывание кодовординат импульсного сигнала запрог- б 5 граммированной формы с частотой обратно пропорциональной значению кода длительности импульса.Код,считанный из второго блока 2 памяти, поступает на вход блока 18 регистров, который обеспечивает поступление кода на входы группы блоков 17 умножения в соответствии с сигналами, поступающими с третьего дешифратора 20.Третий дешифратор 20 дешифрирует 1, старших разрядов адреса, вырабатй- . ваемых вторым счетчиком 16. .:ГоК т,е. каждой комбинацией кодов старших . Разрядов кодов адреса соответствует свой выход дешифратора. Таким Образом, обеспечивается последовательное заполнение регистров блока 18 регистров кодами, считанными иэ второго блока 2 памяти, Этим обеспечивается поступление, кода ординаты импульса на вход .группы блоков 17 умножения в течение времени заполнения регистров блока 18 регистров. На второй вход группы блоков 17 умножения поступает код амплитуды Формируемого импульса, занесенный в первый регистр 9. На выходах группы 17 блоков умножения Формируются значения кодов ординат импульсного сигнала требуемой формы, пропорциональные значению амплитуды формируемого импульса и в той последовательности, в которой они поступили (т.е. сначала появился на выходе первого блока умножения, затем на выходе второго блока умножения и т.д.), Но вследствие того, что блоки умножения работают. намногодольше, чем производится опрос второго блока 2 памяти, то процессы получения кодов первой, ординаты, второй ординаты и т,д. импульса требуемой формы (т.е. процессы умножения для разных ординат) парал" лельно идут в первом блоке умноже-. ния, втором блоке умножения и т.д. группы блоков 17 умножения. Тогда коды ординат нормируются на выходах группы блоков 17 умножения с частотой опроса второго блока 2 памяти.Коммутатор 19 выбирает последовательно первый, второй и т,д. выходы гРУппы блоков 17 умножения.На выход коммутатора 19 поступает после" довательность кодов, определяющая ординаты импульса требуемой формы. На выходе .блока б эталонных напряжений предварительно устанавливается уровень напряжения, равный максимальной амплитуде формируемых импульсов. В соответствии с кодами, поступающими с выхода коммутатора 19, на выходе преобразователя 7, код-напряжение формируется аналоговый .сигнал требуемой Формы с амплитудой, соответствующей коду амплитуды Формируемого импульса,Модулятор 8 полярности пропускает сигнал с выхода преобразователя7 код-напряжение на выход устройства, либо сохраняя его полярность,либо изменяя ее на противоположнуюв сОответствии с кодами амплитудыимпульса, записанными в.перзом регист"ре 9.По окончании формирования одногоимпульса (по достижении счетчикомадреса максимальг)ого значения) навыходе второго дешифратора 13 вы-,рабатывается сигнал, устанавливающий триггер 14 в нулевое состояние,При этом на прямом выходе триггера14 вырабатывается сигнал, запрещающий работу второго генератора 5тактовых импульсов и считывание информации из второго блока 2 памяти.На инверсном выходе триггера 14вырабатывается сигнал, разрешающийработу первого генератора 4 тактовых импульсов. Таким образом, начинается Формирование интервала междуимпульсами, С помощью первого генератора 4 и первого счетчика 1, организовано преобразование случайногокода, записанного в первый счетчик15, во временной интервал междуимпульсами,По окончании формирования интер"вала .(при достижении счетчиком 15нулевого состояния) на выходе первого дешифратора 12 вырабатываетсясигнал окончания формирования интервала между импульсами, Этот сигналпоступает на второй вход датчика 3случайных чисел. После этого проис ходит формирование и передача врегистры 9 и 10 и в первый счетчик15 новых значений параметров процесса. Этот сигнал устанавливаетв начальное состояние второй счет чик 16 и в исходное состояние гединичное) триггер 14. Таким образом,начинается следующий цикл Формирования выходного случайного процесса.1Технико-экономическая эффективность изобретения определяетсяследующими факторами. Существующиеотечественные и зарубежные устройства для Формирования импульсныхпроцессов не позволяют формировать 20 импульсные случайные сигналы сложной формы, Поэтому в качестве базового объекта следует рассматриватьцифровую вычислительную машину.По сравнению с базовым объектом 25 предлагаемое устройство позволяетформировать высокочастотный случай.ный импульсный процесс со случайными параметрами, который не можетбыть сформирован ЭВМ ее ограниченного быстродействия. Предлагаемоеустройство обеспечивает расширениеобласти применения устройства засчет уменьшения длительности импуль"сов.