Генератор пуассоновского потока

СО 1 ОЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1 НОЗ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Московский инстиной техники(прототип),Долгушков ут электрон ство ССС1970.во СССР1979 детел 1/02, тельс 3/84,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54)(57) ГЕНЕРАТОР ПУАССОНОВСКОГОПОТОКА, содержащий последовательносоединенные управляемый генераторимпульсов и счетчик импульсов, и -разрядный регистр сдвига, формирователь импульсов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности формирования пуассоновскогопотока импульсов, в него введены первый и второй сумматоры по модулю два,элемент ЗАПРЕТ, шифратор, одновибратор, элемент ИЛИ, и -1 блоков совпадения, блок управления, первый выходкоторого соединен с входом управляемого генератора импульсов, второй выход блока управления соединен с входом разрешения п -разрядного регистрасдвига и первым входом элемента ИЛИ,выход которого соединен с входомразрешения счетчика импульсов, вы 801140236 А ход которого соединен .с входом формирователя импульсов, с входом одновибратора и входом синхронизации ь -разрядного регистра сдвига, п -й выход которого соединен с первым входом первого сумматора по модулю два, выход которого соединен с первым входом второго сумматора по модулю два, выход которого соединен с входом последовательной записи и-разрядного регистра сдвига и с инверсным входом элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с ( и -1)-м входом шифратора, выходы которого соединены с информационными входами счетчика импульсов, и - 2 входа которого сое- Ж динены с выходами ьблоков совпадения, входы каждого 1-го из которых .( =1,2 и -2) соединены с 1+2 С первыми выходами о-разрядного регистра сдвига, входы ( и -1)-го блока со- ф впадения соединены с ь -1 первыми выходами и -разрядного регистра сдвига, выход ( ь -1)-го блока совпадения соединен с вторым входом первого сумма- фф тора по модулю два и входом элемен- Ю та ЗАПРЕТ, второй вход второго сумма- Ю тора по модулю два соединен с 1-м вы- М ходом и-разрядного регистра сдвига, (5 выход одновибратора соединен с вто" рым входом элемента ИЛИ, 1-й выход блока управления (=3,4 о +2) соединен с соответствующим 1-м ( 1 =. - 1,2 и) информационным вхо- ф дом и-разрядного регистра сдвига,1140236 Поставленная Цель достигается тем, что в генератор пуассоновского потока, содержащий последовательно соединенные управляемый генератор импульсов и счетчик импульсов, о -разрядный регистр сдвига, формирователь импульсов, введены первый ивторой сумматоры по модулю два, элемент ЗАПРЕТ, шифратор, одновибратор, элемент ИЛИ,. -1 блоков совпадения, блок управления, первый выход которого соединен с входом управляемого генератора импульсов, второй выход блока управления соединен с входом разрешенияи -разрядного регистра сдвига и первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом разрешения счетчика импульсов, выход которого соединен с входом формирователя импульсов, с входом одновибратора и входом синхронизации и -разрядного регистра сдвига, ь -й выход которого соединен с первым входом первого сумматора по модулю два, выход которого соединен с первым входом второго сумматора по модулю два, выход которого соединен с входом последовательной записи о -разрядного регистра сдвига и с инверсным входом элемента ЗАПРЕТ, выход которого соединен с (о -1)-м входом шифратора, выходы которого соединены с информационными входами счетчика импульсов, а в -2 входа которого соединены с выходами иблоков совпадения, входы каждого 1-го из которых ( 1=1,2 о -2) соединены с 1+2 первыми выходами и-разрядногорегистра сдвига, входы ( л -1)-го блока совпадения соединены с опервыми выходами и -разрядного регистра сдвига, выход ( и -1)-го блока совпадения соединен с вторым входом перво. го сумматора по модулю два и входом элемента ЗАПРЕТ, второй вход второго сумматора по модулю два соединен с 1-м выходом .в-разрядного регистра сдвига, выход обновибратора соединен с вторым входом элемента ИЛИ 1-й выход блока управления ( % = 3,.4 о +2) соединен с соответствующим 1-м ( 1 =1,2,п) информационным входом ь-разрядного регистра сдвига. На фиг. 1 показана структурная схема генератора пуассоновского; потока; на фиг, 2 - структурная схема блока управления; на фиг. 3 - функциональная схема блока совпадения; на фиг,4 -Целью изобретения является повышение точности формирования пуассонлвого потока импульсов. Изобретение относится к импульснойтехнике.Известен генератор пуассоновскогопотока импульсов, содержащий генератор равномерно распределенных слу1 айных чисел, выход которого подключен к входу цифро-аналогового преобразователя, выход которого соединенс одним из входов блока сравнения,другой вход которого соединен с выходом генератора экспоненциальногонапряжения, а выход - с входом прерывателя, выход которого подключен квходу запуска генератора экспоненциального напряжения и к входу считывания генератора равномерно распределенных случайных чисел 1 3Недостатком данного устройства является его сложность, приводящая к недостаточной точности моделированияинтервалов между импульсами,Наиболее близким к предлагаемомупо техническому решению является устройство, содержащее генератор случайных чисел, выход которого через после довательно соединенные нелинейныйцифро-аналоговый преобразователь икомпаратор подключен к входу формирователя импульсов, выход которого подключен к входу генератора случайных 30чисел, блок задания закона распределения, регистр и последовательно соединенные управляемый генератор импульсов, счетчик импульсов и цифроаналоговый преобразователь, вход которого подключен к первому входу регистра, второй вход которого соединен с вторым входом счетчика импульсов и с выходом формирователя импульсов, выход цифро"аналогового.преобразователя соединен с вторым входом ком"паратора, а выход блока задания закона распределения подключен к второмувходу нелинейного цифро-аналоговогопреобразователя 23. 45Однако использование в известномгенераторе нелинейного цифро-аналогового преобразователя, имеющего,какправило, весьма сложную схемную реализацию, требующую больших аппаратурных затрат, приводит к нестабильности, недостаточно высокой точностиформирования пуассоновского потока импульсов.3 11402временные диаграммы работы генераторапуассоновского потока,Генератор пуассоновского потока(фиг. 1) содержит последовательносоединенные управляемый генератор 1импульсов и счетчик 2 импульсов, в -разрядный регистр 3 сдвига, формирователь 4 импульсов, первый 5 и второй6 сумматоры по модулю два, элементИЛИ 10, о -1 блоков 11 совпадения, Облок 12 управления, первый выход которого соединен с входом управляемого генератора 1 импульсов, второйвход блока 12 управления соединен свходом разрешения д -разрядного регистра 3 сдвига и первым входом элемента ИЛИ 10, выход которого соединен с входом разрешения счетчика 2импульсов, выход которого соединенс входом формирователя 4 импульсов, рбс входом одновибратора 9 и входомсинхронизации и -разрядного регистра3 сдвига, л -й выход которого соединен с первым входом первого сумматора5 по модулю два, выход которого сое- р 5динен с первым входом второго сумматора 6 по модулю два, выход которогосоединен с входом последовательнойзаписи и-разрядного регистра 3 сдвига и синверсным входом элемента ЗА ПРЕТ 7, выход которого соединен сЬ)-м входом шифратора 8, выходыкоторого соединены с информационными входами счетчика 2 импульсов, аивхода которого соединены с вы 35ходами иблоков 1 а 1 совпадения,входы каждого 1-го из которых ( 1 =:1,2 и) соединены с 1+2 первыми выходами о-разрядного регистра 3сдвига, входы ( ь -1)-го блока 11 совпадения соединены с опервыми выходами и-разрядного регистра 3 сдвига, выход ( и -1)-го блока 11 совпадения соединен с вторым входом первоГО сумматора 5 помодулю два и Вхо 45дом элемента ЗАПРЕТ 7, второй входвторого сумматора 6 по модулю двасоединен с б-м выходом и-разрядногорегистра 3 сдвига, выход одновибратора 9 соединен с вторым входом элемента ИЛИ 10, 1-й выходблока 12 управления ( 1 О =3,4 ь +2) соединен с соответствующим -м ( 1=1,2,и) информационным входом и-разрядногорегистра 3 сдвига.Второй вход сумматора 6 по модулюцва соединен с соответствующим 1-мвыходом регистра 3 сдвига так, чтобы ре. 36 4гйстр 3 сдвига, охваченный обратной связью, образованной сумматорами 5 и 6 и (в -1)-м блоком 11 совпадения, представлял собой генератор псевдослучайной последовательности максимальной длины (М-последовательности), включая также запрещенное состояние, состоящее из и нулей, что позволяет исключить срыв генерации двоичной последовательности в регистре 3 сдвига.Блок 12 управления (фиг, 2) содержит переключатель 13 пуска, переключатели 14 начальных условий, триггер 15, одновибратор 16.Блок 11 совпадения (фиг. 3) содержит элементы И 17 и 18 с прямыми и инверсными входами, элемент ИЛИ 19, причем в 1-м блоке 11 совпадения элемент И 17 имеет два инверсных и прямых входов, а элемент И 18 - два прямых иинверсных входов, ( в -1)-й блок 11 совпадения представляет собой элемент И с и -1 инверсными входами. Таким образом, единичный сигнал на выходе 1-го блока 11 совпадения (=1,2,3 1 -2) появляется при входных комбинациях 100001 или 0111 :.1 О, на выходе 1 с -1 его блока 11 при кодовых комбинациях 0000 или 00001.-Генератор пуассоновского потокаработает следующим образом.При замыкании переключателя 13 импульс на выходе триггера 15 запускает одновибратор 16, на прямом выходе которого формируется импульс установки (фиг. 4 а), который заноситв регистр 3 сдвига начальную комбинацию, набранную на переключателях 14 начальных условий, которая поступаетНа ВХОДЫ ы 1-Х бЛОКОВ 11 СОВПаДЕНИЯ -входы элементов И 17 и 18 (фиг. 4 в-евходы Ч-го блока 11), Сигналы с выходов-го блока 11 совпадения - свыходов элементов ИЛИ 19 - поступают(фиг. 4 п, ж, Р - выходы 1-, 2- и 3-гоблоков 11) на входы шифратора 8, в результате на выходах шифратора 8 появляется определенное двоичное число (фиг. 4 з-к), которое записывается в счетчик 2.Шифратор 8 преобразует входную информацию следующим образом;При наличии на его -м входе еди ничного сигнала ( б =1,2,3,.., и -1) код на выходах шифратора 8 представляет собой двоичное число, равное. 1140 1+1. При нулевой входной комбинации на, выходе шифратора 8 появляется число 1 в двоичном коде, т,е. на первом выходе шифратора 8 - логическая единица, на остальных выходах - логический ноль.Задний фронт (положительный перепад) отрицательного импульса на инверсном выходе одновибратора 16 (фиг. 4 б) запускает генератор 1 им-, 10 пульсов, который генерирует на выходе прямоугольные импульсы (фиг.4 л),С выхода генератора 1 импульсы поступают на вычитающий вход счетчика 2. Через определенное число им пульсов, равное числу, записанному в счетчике 2, на выходе переноса счетчика 2 появляется импульс переноса (фиг. 4 м), который поступает на вход одновибратора 9-, представляю щего собой одновибратор с задержкой на входе, на вход формирователя 4 импульсов, выход которого является выходом устройства (фиг. 4 с), а также на вход синхронизации регистра 3 сдви - 25 га, формируя новое в-разрядное слово в регистре 3, которое после преобразования 1-ми блоками 11 совпадения и шифратором 8 в определенное двоичное число, заносится в счетчик 2 им- щ пульсом, поступающим с выхода одновибратора 9 (фиг. 4 н) через элемент ИЛИ 10 на вход счетчика 2. Величина задержки на входе одновибратора 9. определяется длительностью переходных,5 процессов формирования в регистре 3 сдвига нового и-разрядного слова и его преобразования в 1-х блоках 11 совпадения и шифраторе 8. Формирователь 4 импульсов может быть Реали-зован, например, как одновибратор, запускаемый по Фронту импульса переноса и формирующий на выходе импульс с заданными параметрами.Повышение точности формирования пуассоновского потока импульсов осуществляется путем логической обработки псевдослучайной двоичной последовательности максимальной длины (М-последовательности), формируемой реги 236 бстром 3 сдвига, охваченным линейной обратной связью, причем обработка основана на выделении нулевых и единичных комбинаций из М;последовательности в е 1-х блоках 11 совпадения и дальнейшем преобразовании сигналов в шифраторе 8, счетчике 2 и формирователе 4 импульсов. Таким образом, событие появления новой -й нулевой или единичной комбинации при каждом шаге продвижения М-последовательности по регистру 3 сдвига используется для формирования временного интервала между импульсами генерируемого потока1,2,3 в -1). При занесении после некоторого шага в регистр 3 сдвига комбинации, на которую не срабатывает ни один из блоков 11 совпадения, на выходе формирователя 4 импульсов вырабатывается новый импульс через временной интервал 10. В данном устройстве сигналом для формирования интервала 1 служит появление в регистре 3 сдвига только комбинации 00001, при появлении в регистре комбинации 0000,формируется интервал одля различения этих комбинаций предназначен элемент ЗАПРЕТ 7.1; определяется как 1,: а(111 где Ь - единичный временной интервал,равный периоду импульсов генератора 1;( +1) . - число, заносимое в счетчик2 в каждом шаге продвижениядвоичной последовательностипо регистру 3 сдвига ( 1 =0,1,2 в - 1),т,е. повышение точности достигаетсявследствие повышения точности формирования плотности распределения между импульсами потока и использования стабильного источника - генератора М-последовательности.Таким обарзом, предлагаемый генератор пуассоновского потока обеспечивает более высокую точность формирования пуассоновского потока импульсов.Редактор Л. Веселовск ектор С, Ш аз 271/43 Тираж 872 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, РаушПодписноеР митета ткрыти д. 4/ илиад 1 П 1 П "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4