Генератор случайных сигналов

 

FEFIEPATOP СЛУЧАЙНЫХ СИП1А-, ЛОВ, содержащий последовательно соединенные генератор тактовых импульсов , первый регистр сдвига, в цепь обратной связи которого включен элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, двухпоэиционный переключатель, элемент совпадения , управляющий вход которого подключен к выходу блока управления дисперсией, цифровой сумматор, цифроаналоговый сумматор и пороговый блок, выход которого подключен к входу сброса блока управления,последовательно соединенные второй регистр сдвига, преобразователь код .частота импульсов и первый счетчик, выход которого подключен к другому входу цифроаналогового сумматора, а также третий регистр сдвига, выход которого подключен к другому входу цифрового сумматора, другой выход двухпозиционного переключателя подключен к информационным входам второго третьего регистров сдвига. при зтом выход импульсов переключения блока управления подключен к управляющему входу двухпозициониого переключателя, первый выход импульсов записи кода - к управлянщему входу второго регистра сдвига, выхоД импульсов сброса - к входам сброса первого счетчика, второго и третьего регистров сдвига, второй выход импульсов записи код9 - к управляющему входу третьего регистра сдвига, отличающийся тем, что, с целью повьоаения точное т формирования 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 кода блока поразрядного сложения, вход разрядов цифрового кода которого подключен к выходу первого счетчика, выход генератора тактовых импульсов - к тактовым входам блока Ч Ч управления и второго счетчика, управляющий вход которого подключен к эо третьему выходу импульсов записи ч| кода блока управления, а выход вто-п рого счетчика - к управляющему; вхо|(у цифрового сумматора и к входу разрешен ния записи блока управления, третий выход импульсов, записи кода которого подключен к управляющему входу второго счетчика.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (39) (11) (51)4 Н 03 В 29 00 (21) 3739875/24-09 (22) 08 ° 05.84 (46) 07.09.85. Бюл. 9 33 (72) С.П.Орлов (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. В.В.Куйбышева (53) 621.373.43(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 978316, кл. Н 03 В 29/00, 1981. (54) (57) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ СИГНА-, ЛОВ, содержащий последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, первый регистр сдвига, в цепь обратной связи которого включен элемент ИСКЛ1ЯАКЩЕЕ ИЛИ, двухпозиционный переключатель, элемент совпадения, управляющий вход которого подключен к выходу блока управления дисперсией, цифровой сумматор, цифроаналоговый сумматор и пороговый блок, выход которого подключен к входу сброса блока управления,последовательно соединенные второй регистр сдвига, преобразователь код— ,частота импульсов и первый счетчик, выход которого подключен к другому входу цифроаналогового сумматора, а также третий регистр сдвига, выход которого подключен к другому входу цифрового сумматора,.другой выход двухпозиционного переключателя подключен к информационным входам второго и третьего регистров сдвига, при этом выход импульсов переключения блока управления подключен к управляющему входу двухпозиционного переключателя, первый выход импульсов записи кода - к управляющему входу второго peiacvpa сдвига, выхоф импульсов сброса - к входам сброса первого счетчика, второго и третьего регистров сдвига, второй выход импульсов записи кода - к управляющему входу третьего регистра сдвига, отличающийся 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 кода 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 третьему выходу .иьшульсов записи кода блока управления, а выход вто-, рого счетчика - к управля)0щему: вхофу цифрового сумматора и к входу разреше+ ния записи блока управления, третий выход импульсов, записи кода которого подключен к управляющему входу второго счетчика.

1177877

Изобретение относится к радиоэлект ронике и может использоваться для моделирования постепенных отказов при испытании радиоэлектронной аппаратуры.. 5

Целью изобретения является повышение точности фармифования случай4 ных сигналов с:уранМЫм законом распределения

,.На фиг. „1 qy®äÜòù на структурная элек щическая схема ге ератора случай. ныл;Ж налов", на фиг. — пример выполнения бщйсФ упдк ния, на фиг.3 и 4 вдеь1анние диаграммы работы генератора случайных сигналов. 1S

Генератор случайных сигналов (фиг. 1) содержит генератор 1 тактовых импульсов, первый регистр 2 сдви. га, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, блок

4 управления, двухпозиционный пере- 20 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-2S 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 36

И 21-25, триггеры 26-29 дешифратор

30 и одновибраторы 31-33.

Генератор случайных сигналов рабо. тает следующим образом.

При поступлении импульсов из гене-3$ ратора 1 (фиг. Зд) в первый регистр

2 сдвига в нем генерируется псевдослучайный код Элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ

ИЛИ 3 формирует сигнал обратной связи, поступающий на второй вход пер- 41 вого регистра 2 сдвига. Для этого некоторые фиксированные разделы параллельного выходного кода регистра 2 сдвига поступают на вход элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 3, где производится логическая операция "Исключающее ИЛИ" над этими разрядами. Сформированный сигнал обратной связи на втором вхо.де регистра 2 сдвига носит псевдослучайный характер, следовательно, и .@1 код, который содержится в регистре

2 сдвига (фиг. Зо), также будет псев", дослучайным.

Процесс генерации случайного сиг нала состоит из двух этапов. Первый 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 (фиг ° 3, момент времени t<) происходит установка в нулевое состояние регистров 6 и 7 сдвига и счетчика 11 сигналом на выходе импульсов сброса блока 4 управления (фиг. 35).

Во втором подготовительном такте (фиг. 3, момент времени t ) псевдослучайный цифровой код заносится в регистр 7 сдвига (фиг. Зж). Для этого на выходе импульсов переключения блока 4 управления вырабатывается нулевой уровень сигнала (фиг. 3e), 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 втором выходе импульсов записи кода блока

4 управления (фиг. 32).

В третьем подготовительном такте (фиг. 3, момент t ) по сигналу на первом выходе импульсов. записи кода блока 4 управления (фиг. За) цифровой код с второго выхода двухпозиционного переключателя 5 заносится в регистр 6 сдвига (фиг. 3 ), 3аписью цифрового кода в регистр 6 сдвига управляет сигнал на первом выходе импульсов записи кода блока

4 управления (фиг. 3 ). Таким образом, код С в третьем регистре 7 сдвига определяет случайное начальное значение процесса, а код С, во втором регистре 6 сдвига - случайное значение скорости изменения линейной составлякщей процесса.

В момент t y (фиг. 3) на выходе импульсов переключения блока 4 управления устанавливается единичный уровень сигнала (фиг. Зе), который переключает двухпозиционный переключатель 5 на 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 генераиии случаййого сигйала заданной форьы.

3 1177

Синхронизация работы блока 4 управления (фиг. 4E) также как и ре-. гистра 2 сдвига (фиг. 4 ) производится сигналами с выхода генератора, 1 тактовых импульсов (фиг. 4ц). !

Процесс генерации случайного сигнала происходит следующим образом.

Код С (фиг ° 41,) поступает на вход преобразователя 10 код — частота импульсов, на выходе которого появ- .10 ляются импульсы (фиг. 4)) с частотой и = 1 С, где k — постоянный коэффициент.

Эти импульсы поступают в счетчик

11 и код Nc в нем изменяется во времени по линейному закону

N (е) 1с С

На временной диаграмме (фиг. 4B) 20 процесс изменения кода в счетчике 11 аппроксимир .ется сплошной линией, так как число разрядов счетчика 11 может быть выбрано достаточно большим. 2S

В то же время случайные значения цифрового кода с выхода регистра 2 сдвига (фиг. 4б) через двухпозиционный переключатель 5 поступают на элемент 8 совпадения. Блок 15 управ- З0 ления дисперсией управляет элементом 8 совпадения так, чтобы обеспечить заданную величину дисперсии случайного цифрового кода С1, проходящего через него. Следовательно, на один вход цифрового сумматора 9 поступает случайный код С1, а на другой вход — случайный код С с заданной дисперсией.

Прием входных. кодов и суммирование в цифровом сумматоре 9 происходит по сигналу второго счетчика 12 (фиг. 4Ф), 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. g) поступает на вход разрядов псевдослучайного кода блока 16 поразрядного сложе-. ния, на вход разрядов цифрового кода которого поступает цифровой код N с выхода первого счетчика 11 (фиг.4а)

Выходной код Ng блока 16 поразрядного сложения равен пЪ, = С," 9 и; 1 1, М, 877- 4 где С", - i-й разряд кода С, и; — 1-й разряд коЛа И

М вЂ” разрядность выходного кода N1,, 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. 4ц) полученный псевдослучайный код N1 заносится в счетчик

1 2 и определяет случайный временной интервал Т между двумя изменениями амплитуды генерируемого сигнала.

С "-той целью на тактовый вход счетчика 12, являющегося вычитающим, поступают импульсы генератора 1 (фиг. 4q) с периодом йя и в момент равенства его содержимого нулю через время т - (ИЪ+ 1)t

Ъ 1 выходной сигнал счетчика 12 (фиг.4A) разрешает суммирование в цифровом сумматоре 9, .на выходе которого фор-, мируется сумма двух величин

Nс„(t) = С, + СЗ(с).

Кроме того, выходной сигнал счетчика 12 (фиг. 4Q 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 И „ имеет заданную дисперсию и случайный закон времени изменения амплитуды, в общем случае определяемый формулой

ТЕ = ((СЕ Ис) + 1) .

= ((Ср О кс, ) + 1)t> °

Использование при разрядном сложении кода, линейно зависящего от времени, позволяет получить псев» дослучайную последовательность временных интервалов, независимую от ! псевдослучайной последовательности амплитуд сигнала.

Случайные коды иэ цифрового сумматора 9 и первого счетчика 1! поступают на входы цифроаналогового сумматора 14, на выходе которого формируется напряжение (фиг. 4 )

Ц „(с) - a(No%(t) + Nc(t)) а(с, + k C, t + Cg(t)), с где a - коэффициент преобразования.

1177877

При достижении U ыq заданного уровня U+ в момент t< (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

У. „,„(t) содержит линейную составляющую со случайным начальным значением и скоростью изменения 1 С,, а также случайную составляющую С,1(t) с за» данной величиной дисперсии и заданным законом распределения моментов измейения значений.

Линейная составляющая процесса моделирует процесс постепенного отказа объекта, случайная составляющая С (с) — функциональные явления и помехи в процессе.

Предлагаемый генератор случайных сигналов обладает высокой точностью за счет применения цифровых схем.

Заданная точность аппроксимации линейного процесса обеспечивается не-!

О обходимым числом разрядов первого счетчика 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.

I!77877 лукьяна

)177877

1)77877 г

Составитель Н.Матвиенко

Редактор P.Öèöèêà Техред Л.Микеш Корректор Л. Бескид

Закаэ 5559/51 Тирак 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

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