Генератор случайных сигналов

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК. 09) (И) 3(Я) > 03 В 2 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3240237/18-09 (22) 16. 01. 81 (46) 07,09.83. Бюл. K 33 (72) IO.À. Кузнецов, Н.А. Иеркулова, В.Ф.Витченко,А.A.Îâîäåíêî и О,К.Сизов-: (71) Ленинградский институт авиаци-: онного приборостроения (53) 621.373.43(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И 568143, . Í 03 В 29/00, 30 06.75 (прототип). (54)(57) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ СИГНА- ..

ЛОВ, содержащий последовательно сое . диненные датчик случайных импульсов, управляемый цифровой преобразователь: . частоты следования импульсов, первый элемент И и счетчик, последовательносоединенные дешифратор и коммутатор,, выход которого подключен к первому управляющему входу управляемого циф", рового преобразователя частоты следования импульсов, а также второй .элемент И и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к дру", гому входу первого элемента И, о т " личяющийся тем, что, с . целью увеличения спектральной плотности случайных .сигналов, .между вторым выходом управляемого цифрового преобразователя частоты следования импульсов и установочным входом счетчика введены последовательно соединенные блок задержки и элемент антисовпадения, другой вход которого подключен к выходу коммутатора, а между выходом счетчика и вторым управляющим входом управляемого цифрового преобразователя частоты следования импульсов введены последовательно соединенные третий элемент И, преобразователь код-аналог и компаратор уровня, при этом второй вход треть». " его элемейта И подключен к выходу коммутатора, первый вход второго элемента И подключен к выходу счетчика, второй вход объединен с входом блока задержки, выход подключен к входу дешифратора, а установочный вход счетчика объединен с вторым управляющим входом управляемого цифрового преобразователя частоты следования импульсов.

1 10405

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к генерированию шумов, и может быть использовано для создания генераторов случайных сигналов при исследовании динамики объек- 5, тов управления и решения задач статистического моделирования.

Известен генератор случайных сиг налов, содержащий последовательно соединенные датчик случайных импуль-. 1p сов; управляемый цифровой преобразователь частоты следования импульсов, первый элемент И и счетчик, последовательно соединенные дешифратор и коммутаторю ВыхОд КОТОРОГО пОдклю- 15 чен к первому управляющему входу управляемого цифрового преобразователя частоты следования импульсов, а также

° второй элемент И и генератор тактовых импульсов, выход которого подключен к другому входу первого элемента И.

Однако известное устройство отличается недостаточно высокой спектральной плотностью случайных сигналов.

Цель изобретения - увеличение спектральной плотности случайных сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в генераторе случайных сигналов, содержащем;последовательно соединен" ные датчик случайных импульсовэ управляемый цифровой преобразователь частоты следования импульсов, первый элемент И и счеТчик, последовательно соединенные дешифратор и коммутатор, 35 выход которого подключен к первому управляющему входу управляемого цифрового преобразователя частоты следования импульсов, а также второй элеент И и генератор тактовых импульсов 4 выход которого подключен к другому входу первого элемента И, между вторым выходом управляемого цифрового преобразователя частоты следования импульсов и установочным входом счетчика введены последовательно соединенные блок задержки и элемент антисовпадения, другой вход которого под» ключен к выходу коммутатора, а между выходом счетчика и вторым управляющим

50 входом управляемого цифрового преобразователя частоты следования импуль: сов введены последовательно соединенные третий элемент И, преобразователь код-аналог и компаратор уровня, при этом второй вход третьего элемен55 та И подключен к выходу коммутатора, первый вход второго элемента И подключен к выходу счетчика, второй вход

89 2 объединен с входом блока задержки1 выход подключен к входу дешифратора, а установочный вход счетчика объединен с вторым управляющим входом управляемого цифрового преобразователя, частоты следования импульсов.

На чертеже представлена структурная электрическая схема генератора случайных сигналов.

Генератор случайных сигналов со-, держит датчик 1 случайных импульсов, управляемый цифровой преобразователь

2 частоты следования импульсов, первый. элемент И 3, второй элемент И 4, генератор тактовых импульсов, счетчик 6, дешифратор 7, коммутатор 8, третий элемент И 9, преобразователь

10 код-аналог, компенсатор 11 уровня, блок 12 задержки, элемент 13 антисовпадения.

Устройство работает следующим об" разом. . При поступлении импульса с датчика 1 случайных импульсов на первый вход управляемого . цифрового преобс разователя 2 частоты следования импульсов 2 последний формирует разрешающий сигнал на первом входе первого элемента И 3. При этом разрешающий сигнал на втором ВЫходе управляемого цифрового преобразователя частоты следования импульсов отсутствует. При наличии разрешающего сигнала на иервом входе. первый элемент

И 3 начинает пропускать высокочастотные импульсы с генератора 5 так" товых импульсов. Частота следования импульсов с генератора тактовых им,пульсов выбирается в несколько раз или на порядок большей .частоты следования импульсов с датчика 1 случайных импульсов. При поступлении следующего импульса с датчика 1 случайных импульсов на первый вход управляемого цифрового преобразователя частоты следования импульсов последний выдает запрещающий сигнал на первый вход первого элемента И 3 и разрешающий сигнал на первый вход второго, элемента И 4. При этом прекращается поступление высокочастотных импульсов на .счетный вход счетчика 6, а в последнем оказывается записанным случайное число, равное количеству высокочастотных импульсов, поступивших на его счетный вход эа промежуток времени между двумя случайными импульсами с выхода датчика случайных импульсов 1, так как на первом

3 1040 входе второго элемента И 4 в это вре1мя имеется разрешающий сигнал, то случайное число .проходит иэ счетчика 6 числа импульсов через второй ло гический элемент И 4 на дешифратор 7.

Формируемые на выходах дешифратора 7 сигналы выбираются с помощью коммутатора 8. Выбор подключаемых выходных шин дешифратора 7 производится заранее в соответствии с требуемыми 1р значениями интервалов появления вы- ходного случайного сигнала. При этом: определенному значению интервала по«. явления выходного случайного сигнала соответствует определенное число, фиксируемое в счетчике 6. Если требуемое случайное число отсутствует, то отсутствует сигнал на выходе коммутатора 8 и.на связанных с ним вто". рых входах третьего элемента И 9 и элемента 13 антисовпадения и первом управляющем входе управляего цифро- . вого преобразователя частоты следования импульсов. При этом случайное число, записанное в счетчике 6, не проходит на выход третьего элемента.

И 9. На первый вход элемента 13 ан- тисовпадения поступает сигнал с вы-. хода блока 12 задержки, на вход которого подается сигнал с второго выхода управляемого цифрового преобразователя 2 частоты следования импульсов 2.

Время задержки, вносимое блоком

12 задержки, определяется временем распространения сигнала от счетчика 6 до выхода коммутатора 8. Таким образом, сигнал на выходе элемента 13 антисовпадения появляется при наличии сигнала с второго выхода управляемого цифрового преобразователя частоты

40 следования импульсов 2 и отсутствии сигнала на выходе коммутатора 8. Выходной сигнал элемента 13 антисов-, падения поступает на установочный вход счетчика 6 и производит обнуле-: ние последнего. Ввиду отсутствия сигнала на первом управляющем входе управляемого цифрового преобразователя частоты следования импульсов на его первый вход поступает следующий импульс с выхода датчика 1 случайных импульсов и последовательность работы генератора случайных сигналов повто" ряется до момента появления в счетчике 6 случайного числа, соответствующего выбранному интервалу появления. выходного случайного сигнала.

При появлении выбранного случайного

589 4 числа возникает сигнал на выходе коммутатора 8, который подается на второй вход элемента 13 антисовпадения и запрещает тем самым обнуление счетчика 6. Сигнал с выхода коммутатора 8 подается также на первый управляющий вход управляемого цифро" вого преобразователя 2 частоты следования импульсов и запрещает тем самым поступление на его первый вход следующего импульса с выхода датчика 1 случайных импульсов, Таким образом, в счетчике 6 остается фиксированным случайное число, соответствующее тому или иному интер-. валу, появления выходного случайного сигнала. Разрешающий сигнал с выхода коммутатора 8. подается также на вто, рой вход третьего элемента И 9 и разрешает тем самым передачу случайного числа из счетчика 6 в преобразователь 10 код"аналог, который при этом начинает формирование синусоидальноI

ro сигнала, период которого соответствует выбранному значению случайного числа. При этом длительность периода формируемого синусоидального сигнала на порядок или несколько порядков превышает средний период следования импульсов на выходе датчика 1 случайных импульсов, Синусоидальный сигнал, формируемый преобразователем 10 код-аналог, поступает на компаратор 11 уровня, где он сравнивается с нулевым значением уровня сигнала. В момент дости.жения синусоидальным сигналом нулевого Уровня, т.е. в момент окончания формирования одной гармоники выходного сигнала, компаратор 11 уровня срабатывает. формируемый в момент срабатывания выходной сигнал компара" тора 11 уровня поступает на второй управляющий вход управляемого цифрового преобразователя частоты следования импульсов и разрешает поступление на его первый вход следующего импульса с выхода датчика 1 случайных импульсов, после чего последовательность работы генератора случайных сигналов повторяется. Следующая гармоника выходного случайного сигнала начинает формироваться через промежуток времени, необходимый для появле-ния в счетчике 6 следующего случай.ного числа, соответствующего интервалу (периоду) появления выходного синусоидального сигнала. Таким обра" зом, на выходе данного генератора

89 у 10405 случайных сигналов формируется после" довательность гармоническиМ сигналов, имеющих случайный период следования., принадлежащий требуемому диапазону интервалов появления выходного слу- 5 чайного сигнала.

Преимущество предлагаемого генератора случайных сигналов заключа" ется в том, что на его выходе сигнал имеет высокий коэффициент заполнения, 10 близкий к единице, что увеличивает спектральную плотность случайных сиг-: налов. Это объясняется тем, что гар- . монические составляющие в выходном сигнале отсутствуют только в течение промежутка времени, необходимого для появления в счетчике 6 следующего случайного числа,, соответствующего требуемому интервалу появления выход" ного гармонического сигнала, При этом 20 частота смены чисел в счетчике 6 on" ределяется частотой следования случайных импульсов с выхода датчика 1 случайных импульсов, которая намного превышает частоту формируемых гармоник случайного сигнала. Поэтому на поиск необходимого случайного числа затрачивается время, значительно меньшее периода формируемых гармонических составляющих. Это приводит Зо к тому, что гармонические составляю° . щие со случайными значениями периодов следуют. друг за другом практически непрерывно. При этом длительность интервала появления случайного сигнала, т.е. длительность гармонической составляющей, практически равна интервалу между моментами. появления этих. составляющих. Таким образом, средний коэффициент заполнения формируемого случайного сигнала близок к единице. Преимущество предлагаемого генератора случайных сигналов заключается также в высокой спектральной чистоте формируемых гармонических составляющих случайного сигнала. Это. объясняется тем, что гарьюнические составляющие формируются функциональным методом. Поэтому они не содержат только гармоники ос-. новных частот, задаваемых преобразователем код-аналог 10, и не содержат дополнительных боковых частот, что обеспечивает повышение спектральной частоты гармонических составляющих на 15"203. При этом точность формирования гармонических составляющих определяется точностью работы преобразователя код-аналог и составляет

2-53.

1040589 юююю» ю ° ° ев е

Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Тосударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113039, Москва, N-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ. 6946/57

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н. Чеканова

Редактор С. Квятковская Техред И.Костик1 Корректор О. Билак