Генератор импульсов со случайной длительностью

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (192 (112

3(512 G 06 F 7 58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3487507/18-24 (22) 08 -09.82 (46) 15.02.84. Бюл. 9 6 (72) Б.С.Батраченко, С.A.Åñåëüñîí и A.È.Êóçüìèí (53) 681 325(088.8) (56) 1. Патент CIJA 9 3521171, кл. 328-129, опублик. 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

9 718840, кл. G 06 F 7/58, 1978 (прототип). (54) (57) ГЕНЕРАТОР И2 2ПУЛЬСОВ СО СЛУ"

ЧАЙНОЙ ДЛИТЕЛЬНОСТЬЮ, содержащий генератора импульсов низкой частоты, генератор импульсов высокой частоты, счетчик, первый триггер, нулевой выход которого соединен с входом генератора импульсов высокой частоты, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей генератора путем получения показательного распределения, он содержит группу элементов И, регистр сдвига, два элемента задержки и второй триггер, нулевой выход которого является первым выходом генератора и соединен с входом генератора импульсов низкой частоты, выход которого является вторым выходом генератора и соединен с входом "Сдвиг" регистра сдвига, выход которого соединен с входом "Установка" регистра сдвига и единичным входом второго триггера, нулевой вход которого объединен с нулевым входом первого триггера, единичный вход которого является входом генератора и соединен с входами первого и второго элементов задержки, выход первого элемента задержки соединен с первыми входами элементов И группы, выходы которых соедине-Е

И ны с входами соответствующих разрядов регистра сдвига, выход второго элемента задержки соединен с нулевым входом первого триггера, выход генератора импульсов высокой частоты соединен со счетным входом счетчика, Я выходы разрядов которого соединены с вторыми входами соответствующих элементов И группы.

1073772

Изобретение относится к области вычислительной и импульсной техники, в частности к устройствам формирования импульсов, значения длительности которых случайны и распределены по показательному закону.

Известен генератор импульсов со случайной длительностью, содержащий низкочастотный и высокочастотный генераторы, элемент ИЛИ, счетчик импульсов, в который за интервал времени, определяемый периодом следования запускающих сигналов, поступает серия импульсов с высокочастотного генератора. Случайное значение кода, запоминаемого счетчиком, за- !5 висит от числа импульсов в серии.

После поступления запускающего сиг.нала счетчик подсчитывает импульсы с низкочастотного генератора до переполнения, при этом Формируется 70 временной инвервал, длительность которого пропорциональна обратному коду числа, записанного в счетчике в момент запуска. Устройство работает в ждущем режиме - Формирует временной интервал случайной длительности с приходом запускающих сигна о Я .

Недостаток устройства заключается в том, что значения длительностей импульсов распределены лишь по равномерному закону.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является генератор случайных временных интервалов, содержащий низкочастотный и высокочастотный импульсные генераторы, выходы которых подсоединены через элемент ИЛИ к счетному входу счетчика импульсов, триггер, первый выход 40 которого соединен с входом высокочастотного генератора, а второй — с входом низкочастотного генератора, элемент И, первый вход которого подключен к второму выходу триггера, 45 а выход элемента И подсоединен к первому входу триггера, при этом второй вход триггера является входом устройства, дешифратор, входы которого подключены к выходам счетчика импуль-50 сов, блок установки начального кода, выходы последнего подключены к входам счетчика импульсов, выход дешифратора соединен с входом блока установки начального кода, а также с вторым входом элемента Й PJ

Недостатком этого устройства является отсутствие возможности формирования импульсов, случайные значения которых распределены по закону, 60 отличному от равномерного, например по показательному закону.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устрой- ства путдм формирования потока им- 65 пульсов с показательным законом распределения их длительности.

Поставленная цель достигается тем, что в генератор импульсов со случайной длительностью, содержац|ий генера" îð импульсов низкой частоты„ генератор импульсов высокой частоты, счетчик, первый триггер, нулевой выход которого соединен с входом генератора импульсов высокой частоты, введены группа элементов

И, регистр сдвига, два элемента задержки и второй триггер, нулевой выход которого является первым выхоцом генератора и соединен с входом генератора импульсов низкои частоты, выход которого является вт рым выходом генератора и соединен с входом "Сдвиг" регистра сдвига, выход которого соединен с входом ".Установка регистра сдвига и единичным входом . .торого триггера, нулевой вход которого объединен с нулевьм входом первого триггера, единичный вход ко-,:.;ого является входом генератора „; соединен с входами первого и второго элементов задержки, выход первого элемента задержки соединен с первыми входами элементов И груп1-;ы, выходы которых соединены с входами соо ветствующих разрядов регист. ра сдвига, выход второго элемента задержки соединен с нулевым входом первого триггера, выход генератора импульсов высокой частоты соединен со счетным входом счетчика, выходы разрядов которого соединен с вторыми входами соответствующих элементов И группы

В предложенном устройстве k, -разрядный счетчик импульсов выполняет функции формирователя равновероятных кодов. За случайный интервал времени между двумя запускающими сигналами на вход счетчика поступает серия импульсов с выхода высокочастотного генератора. В момент поступления очередного запускающего сигнала подсчет этих импульсов прекращается и код k, значение которого определяется состоянием счетчика в момент прекращения счета, переписывается в старших разрядов о -разрядного (= 1 + 1) регистра сдвига. Затем на его синхронизирующий вход с периодом Т поступают импульсы с выхода низкочастотного генератора. I:àæäûé их этих импулььсов сдвигает содержимое регистра сдвига на один разряд, причем поступление сдвиговых импульсов прекращается, как только в старшем разряде регистра сдвига будет записана единица.

Таким образом, число импульсов, поступаюцих на вход регистра сдвига после запуска устройства, а следовательно, и длительность временного

1073772

Ьн тн (hh1 3)7 интервала, в течение которого они вырабатываются низкочастотным генератором, зависит от количества нулей, записанных подряд в старших разрядах регистра сдвига. Так как значения кода k< равновероятны, то вероятность того, что в g. -м разряде регистра сдвига будет записан "О" равна 1/2, вероятность записи нулей одновременно в старших разрядах до (g — rn) -ro равна (1/2) 1. Следова- 10 тельно, значения длительности временных интервалов с момента прихода запускающего сигнала до момента прекращения поступления сдвиговых импульсов случайны и закон их рас- 15 пределения — показательный.

Для того, чтобы исключить возможность "зацикливания" работы регистра .сдвига при записи нулей во все его

РазРяды (k = О), необходимо после 20 завершения формирования очередного временного интервала устанавливать — 1 старших разрядов в "О", а в первый разряд регистра принудительно записывать "1", для чего вве- 25 дена связь выхода регистра сдвига с его входом гашения (начальнай установки) °

На фиг. 1 представлена структурная схема генератора импульсов со случайной длительностью; на фиг.2— временные диаграммы его работы.

Генератор содержит элементы задержки 1 и 2, триггеры 3 и 4, низкочастотный 5 и высокочастотный 6 генераторы, регистр сдвига 7, группу

8 элементов И и счетчик импульсов 9.

Число разрядов счетчика 9 и элементов И группы равно k, а число разрядов регистра сдвига 7 равно

+ 1 . Первый 1 и второй 2 элементы задержки, в качестве которых могут быть использованы одновибраторы или линии задержки, обеспечивают .время задержки импульса,и ь соответственно, причем с 1 gz . 45

Генератор работает следующим образом.

При поступлении запускающего сигнала (фиг. 2 а) триггер 4 устанавливается в единичное состояние. В этот момент импульсы с выхода высокочастотного генератора б (фиг. 2 б) прекращают поступать на вход счетчика 9 импульсов. Запускающий сигнал, задержанный первым элементом задерж- 55 ки 1 на время, необходимое для завершения переходных процессов в счетчике 9, поступает на объединенные первые входы элементов 8 И группы. При этом содержимое разрядов 60 счетчика 9 с 1-го по k -й переписывается в соответствующие регистры сдвига 7 со 2-го по g -й. Запускающий сигнал, задержанный вторим элементом задержки 2 на время, необходимое для завершения переходных процессов в регистре сдвига 7, устанавливает триггер 4 в нулевое состояние, при этом счетчик 9 продолжает подсчитывать импульсы, формируемые высокочастотным генератором, начиная с того значения кода kq, которое было зафиксировано в момент поступления запускающего сигнала. Одновременно сигнал с выхода второго элемента задержки 2 устанавливает триггер 3 в нулевое состояние (фиг. 2 в), при этом импульсы с выхода низкочастотного генера-. тора 5 (фиг. 2 г) начинают поступать на синхронизирующий вход регистра сдвига 7, осуществляя сдвиг кода, записанного в нем, в сторону старших разрядов. Если при поступлении очередного сдвигового импульса окажется, что в старшем разряде записана "1", то сигнал с выхода 7 сдвига устанавливает второй триггер 3 в единичное состояние, отключая тем самым низкочастотный генератор 5 от регистра сдвига 7. Одновременно этим же сигналом все разряды регистра 7 сдвига, кроме первого, устанавливаются в нулевое состояние, а в первый записывается "1" — осуществляется подготовка к записи очередного значения oza kq

Время, в течение которого второй триггер 3 находится в нулевом состоянии ан, зависит от значения кода с и может быть вычислено по формуле где М - число старших разрядов регистра сдвига 7, в которых подряд записаны нули.

Как было показано выше, при равновероятностных значениях kc закон распределения значений ьн - показательный.

Таким образом, на нулевом выходе второго триггера 3, являющемся первым выходом устройства, формируются импульсы со случайной длительностью „ . Одновременно на выходе низкочастотного генератора 5, являющемся вторым выходом устройства, формируется пачка импульсов, число, которых также случайно и распределено по показательному закону. Обеспечение равновероятных значений кода kq достигается выбором соотноше= ния частоты запускающих сигналов и частоты высокочастотного генератора f g из условия 4 р / f >) 2".

Значение частоты низкочастотного генератора j> выбирается исходя из требуемого диапазона значений случайной длительности импульсов a

При этом термин "низкочастотный"

1073772 для данного генератора имеет условный характер, так как заимствован из прототипа. По выполняемым функциям это — генератор тактовых импульсов, и частота ig может быть как больше, так и меньше 1з

Составитель А. Кара сов

Редактор Л.Веселовская ТехредМ.Гергель КорректорГ.Решетник

Тираж 699 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений изоткрытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 331/48

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 а

Для предотвращения повторного запуска устройства во время формирования очередного импульса со спучайной длительностью необходимо частоту запускапщих сигналов выбирать из условия 3 > (1Д<