Генератор случайных сигналов

(71) Куйбышевский ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехническийинститут им. В.В.Куйбышева(54)(57) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ СИГНА-,ЛОВ, содержащий последовательносоединенные генератор тактовых импульсов, первый регистр сдвига, вцепь обратной связи которого вклю"чен элемент ИСКЛЯАКЩЕЕ ИЛИ, двухпоэиционный переключатель, элемент совпадения, управляющий вход которогоподключен к выходу блока управлениядисперсией, цифровой сумматор, цифроаналоговый сумматор и пороговыйблок, выход которого подключен квходу сброса блока управления,последовательно соединенные второй регистр сдвига, преобразователь код -,частота импульсов и первый счетчик,выход которого подключен к другомувходу цифроаналогового сумматора,а также третий регистр сдвига, выходкоторого подключен к другому входуцифрового сумматора,.другой выходдвухпозиционного переключателя подключен к информационным входам второго и третьего регистров сдвига,и этом выход импульсов переключения блока управления подключен к управляющему входу двухпозиционного переключателя, первый выход импульсов записи кода - к управляющему входу второго регистра сдвига, выход импульсов сброса - к входам сброса первого счетчика, второго и третьего регистров сдвига, второй выход импульсов записи кода - к управляющему входу третьего регистра сдвига, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности формиро-. вания случайных сигналов с заданным законом распределения, в него введены последовательно;соединенные блок поразрядного сложения и второй счетчик, при этом выход первого регистра сдвига подключен также к входу разрядов псевдослучайного ко" да блока поразрядного сложения, вход разрядов цифрового кода которого подключен к выходу первого счетчика, выход генератора тактовых импульсов - к тактовым входам блока управления и второго счетчика, управляющий вход которого подключен к 1 ретьему выходу .иьшульсов записи кода блока управления, а выход вто-, рого счетчика - к управляющему: вхофу циФрового сумматора и к входу разрешеФ ния записи блока управления, третий выход импульсов, записи кода которого подключен к управляющему входу второ" го счетчика.Изобретение относится к радиоэлект ронике и может использоваться для моделирования постепенных отказов при испытании радиоэлектронной аппаратуры., 3Целью изобретения является повышение точности фарйифования случай 3ных сигналов с рранйЫм законом рас" пределфяе:,На фиг. 1",цуЕдЬтщ на структурная 10 элегическая схема ге ератора случай. ныл;Ж налови, на фиг. - пример выполнения бщйсЪфупрад нияз на фиг.З и 4вдемвнние диаграммы работы генератора случайных сигналов. 1Генератор случайных сигналов (фиг. 1) содержит генератор 1 тактовых импульсов, первый регистр 2 сдви. га, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, блок 4 управления, двухпозиционный пере ключатель 5, второй 6 и третий 7 регистры сдвига, элемент 8 совпадения, цифровой сумматор 9, преобразователь 10 код - частота импульсов, первый 11 и второй 12 счетчики, поро говый блок 13, цифроаналоговый сумматор 14, блок 15 управления дисперсией и блок 16 поразрядного сложения.Блок 4 управления (фиг. 2) содержит элементы ИЛИ 17-20, элементы 30И 21-25, триггеры 26-29, дешифратор30 и одновибраторы 31-33. Генератор случайных сигналов рабофтает следующим образом.При поступлении импульсов из гене ратора 1 (Фиг. За) в первый регистр2 сдвига в нем генерируется псевдослучайный код. Элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕИЛИ 3 формирует сигнал обратной связи, поступающий на второй вход пер- фвого регистра 2 сдвига. Для этого некоторые Фиксированные разделы параллельного выходного кода регистра 2сдвига поступают на вход элементаИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, где производится флогическая операция Исключающее ИЛИ"над этими разрядами. Сформированныйсигнал обратной связи на втором вхо.де регистра 2 сдвига носит псевдослучайный характер, следовательно, и .фкод, который содержится в регистре2 сдвига (Фиг. 33), также будет псев" , дослучайным.Процесс генерации случайного сигнала состоит из двух этапов. Первый ф этап - подготовительный, во время которого в генераторе случайных сиг налов формируются случайное начальмое значение процесса и случайное значение скорости изменения линейной составляющей процесса.Второй этап - генерация случайного сигнала.В первом подготовительном такте (фиг3, момент времени й) происходит установка в нулевое состояние регистров 6 и 7 сдвига и счетчика 11сигналом на выходе импульсов сброса блока 4 управления (фиг. ЗВ), Во втором подготовительном такте (фиг. 3, момент времени й,) псевдослучайный цифровой код заносится в регистр 7 сдвига (фиг. Зж). Для этого на выходе импульсов переключения блока 4 управления вырабатывается нулевой уровень сигнала (фиг. Зе), который управляет двухпозиционным переключателем 5 так, что цифровой код с выхода регистра 2 сдвига проходит на второй выход двухпозиционного переключателя 5.Записью цифрового кода в регистр 7 .сдвига управляет сигнал на второмвыходе импульсов записи кода блока4 управления (Фиг. Зг).В третьем подготовительном такте(Фиг. 3, момент) по сигналу напервом выходе импульсов. записи кодаблока 4 управления (фиг. 3) цифровой код с второго выхода двухпозиционного переключателя 5 заноситсяв регистр 6 сдвига (фиг. 3). Записью цифрового кода в регистр 6 сдвига управляет сигнал на первом выходе импульсов записи кода блока 4 управления (Фиг. 3). Таким образом, код С 1 в третьем регистре 7 сдвига определяет случайное начальное значение процесса, а кодС, во втором регистре 6 сдвига - случайное значение скорости изменения линейной составлякщей процесса.В момент С(фиг. 3) на выходе импульсов переключения блока 4 управления устанавливается единичныйуровень сигнала (фиг. Зе), который переключает двухпозиционный переключатель 5 иа выдачу цифрового кода йо первому выходу. Одновременно сигнал на третьем выходе импульсов записи кода блока 4 управления (Фиг Зц) разрешает прием в счетчик 12 кода с выхода блока 16 поразрядного сложения.Теперь генератор готов к процессу генерации случаййого сигйала заданной форьы.3 1177Синхронизация работы блока 4 управления (фиг. 4 Ъ) также как и ре- гистра 2 сдвига (фиг. 4) производится сигналами с выхода генератора , 1 тактовых импульсов (фиг. 4 О).Процесс генерации случайного сигнала происходит следующим образом. Код С (фиг41,) поступает на вход преобразователя 10 код - частота импульсов, на выходе которого появ- ,О ляются импульсы (фиг. 4) с частотойй - 1 сСгде 1 с - постоянный коэффициент.Эти импульсы поступают в счетчик 15 11 и код Ис в нем изменяется во времени по линейному законуИ (е) - 1 с СНа временной диаграмме (Фиг. 48) 20 процесс изменения кода в счетчике 11 аппроксимир.ется сплошной линией, так как число разрядов счетчика 11 может быть выбрано достаточно большим. 25В то же время случайные значения цифрового кода с выхода регистра 2 сдвига (фиг. 4) через двухпозиционный переключатель 5 поступают на элемент 8 совпадения. Блок 15 управ" ЗО ления дисперсией управляет элементом 8 совпадения так, чтобы обеспечить заданную величину дисперсии случайного цифрового кода С 1, проходящего через него. Следовательно, на один вход цифрового сумматора 9 поступает случайный код С 1, а на другой вход - случайный код С с заданной дисперсией.40Прием входных. кодов и суммирование в цифровом сумматоре 9 происходит по сигналу второго счетчика 12(фиг. 4 Ф), в котором определяется временной интервал Т между изменениями амплитуды случайного сигнала.Для этого в процессе генерации случайного сигнала код С с выхода регистра 2 сдвига (фиг. ь) поступает на вход разрядов псевдослучайного кода блока 16 поразрядного сложе-. ния, на вход разрядов цифрового кода которого поступает цифровой код Мс с выхода первого счетчика 11 (фиг,4 а)Выходной код В блока 16 поразрядного сложения равенС 6) пф,1-1 Мф 877 4где С", - 1-й разряд кода С,и; - 1-й разряд кода ММ - разрядность выходного кода БЬ,Блок 16 поразрядного сложения выполнен в виде М одноразрядных сумматоров, осуществляющих операцию сложения по модулю 2.По сигналу на третьем выходе им-пульсов записи кода блока 4 управления (Фиг. 4 ц) полученный псевдослу-.чайный код БЬ заносится в счетчик12 и определяет случайный временнойинтервал Тмежду двумя изменениямиамплитуды генерируемого сигнала.С этой целью на тактовый входсчетчика 12, являющегося вычитающим,поступают импульсы генератора 1(фиг. 4 с 1) с пеРиоДом йя и в моментравенства его содержимого нулю черезвремяТ - (И+ 1)Ь ивыходной сигнал счетчика 12 (фиг.44)разрешает суммирование в цифровомсумматоре 9, на выходе которого фор-,мируется сумма двух величинЫ,И) = С, + СаИ).Кроме того, выходной сигнал счетчика 12 (фиг. 4 И поступает на вход разрешения записи блока 4 управления, который затем формирует на своем третьем выходе импульсов записи кода управляющий сигнал (Фиг, 44), разрешающий прием в счетчик 12 нового псевдослучайного кода.Таким образом, код Бимеет за" данную дисперсию и случайный закон времени изменения амплитуды, в общем случае определяемый формулойТС = Ср У И,) + 1)= Ср Оф 1 сС, с) + 1) е.Использование при разрядном сложении кода, линейно зависящего отвремени, позволяет получить псевдослучайную последовательность временных интервалов, независимую отпсевдослучайной последовательностиамплитуд сигнала,Случайные коды иэ цифрового сумматора 9 и первого счетчика 1 поступают на входы цифроаналоговогосумматора 14, на выходе которого Фор"мируется напряжение (фиг. 4)118 ь(С) а(Ид,И) + И(йПри достижении Б,ьы заданного уровня 0 в момент(фиг. 4).пороговый блок 13 вырабатывает сигнал сброса, и блок 4. управления начинает новый цикл генерации случайного процесса, устанавливая регистры б и 7 сдвига и счетчик 11 в нулевое состояние,Таким образом, случайный процесс УвыИ) содержит линейную составляющую со случайным начальным значением и скоростью изменения кС , а также случайную составляющую С Ы) с заданной величиной дисперсии и заданным законом распределения моментов измейения значений.Линейная составляющая процесса моделирует процесс постепенного отказа объекта, случайная составляющая Сфс) - функциональные явления и помехи в процессе.Предлагаемый генератор случайныхсигналов обладает высокой точностью за счет применения цифровых схем, Заданная точность аппроксимации линейного процесса обеспечивается не- О обходимым числом разрядов первогосчетчика 11, Диапазон значений случайных временных интервалов задается: числом разрядов второго счетчика 12. 15 Генератор случайных сигналов вос-,производит случайный процесс, который более точно описывает физические процессы, воздействующие на испытуемые приборы в условиях эксплуатации.1 П 78 Т 7 г ставитель Н.Матвиенкохред Л.МикешКорректор Л. Бескид Редактор Р.Цицика акаэ 5559/5 иал ППП "Патент", г. Ухгород, ул. Проектна ВНЕ по 035Тирак 872Государственногелам иэобретенийосква, Ж, Рауш Подписное комитета СССР открытий кая наб., д. 4