Генератор случайной импульсной последовательности

 

Изобретение относится к импульс-- ной технике и может быть использовано для генерирования импульсных последовательностей со случайным периодом следования при исследованиях или испытаниях систем связи, радиолокации и навигации, а также систем автоматического регулирования. Цель изобретения - повышение точности генератора . Цель достигается введением в генератор элемента задержки, элементов И, одновибратора, Т-триггера, К5-триг1 ера. Повьппениая точность формирования вьсходной случайной импульсной последовательности выражается в обеспечении стабильности среднего значения периода следования выходных сигналов, достигаемой за счет обеспечения равенства среднего числа импульсов, попеременно поступающих то на суммирующий, то на вычитающий вход реверсивного счетчика . 3 ил. с ф

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) SU(III

1 11 4 С 06 F 7/58

ВСГ н1q,;:, l3 -",131

1 1.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2) ) 4084283/24-24 (22) 02. 07. 86 (46) 07. 02.88. Бюл. М- 5 (72) В.С.Батраченко и В. В.Жильников (53) 681 .3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1((922736, кл.С 06 F 7/58, 1979. (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАИНО11 ИМПУЛЬСНОИ

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ (57) Изобретение относится к импульс- ной технике и может быть использовано для генерирования импульсных последовательностей со случайным периодом следования при исследованиях или испытаниях систем связи, радиолокации и навигации, а также систем автоматического регулирования. Цель изобретения — повьппение точности генератора. Цель достигается введением в генератор элемента задержки, элементов И, одновибратора, Т-триггера, RS-триг ера. Повьппенная точность формирования выходной случайной импульсной последовательности выражается в обеспечении стабильности среднего значения периода следо-вания выходных сигналов, достигаемой за счет обеспечения равенства среднего числа импульсов, попеременно поступающих то на суммирующий, то на вычитающий вход реверсивного счетчика. 3 ил.

1372318

Изобретение относится к импульс— ной технике и может быть использовано для генерирования импульсных последовательностей со случайным периодом следования при исследованиях или испытаниях систем связи, радиолокации и навигации, а также систем автоматического регулирования.

Цель изобре-ения — повышение l0 точности генератора.

На фиг,l представлена структурная схема генератора случайной импульсной последовательности; на фиг.2 временные диаграммы его работы; на 15 фиг.3 — rрафическое иэображение закона распределения значений длительности временных интервалов между импульсами формируемой последовательности.

Генератор случайной импульсной последовательности содержит генератор I тактовых импульсов, три двухвходовых элемента И 2.1-2.3, элемент

3 задержки, генератор 4 шума, Т-триггер 5, одновибратор 6, пороговый элемент 7, RS-триггер 8, два трехвходовых элемента И 9.1 и 9.2, элемент ИЛИ 10 и реверсивный счетчик 11.

Генератор случайной импульсной последовательности работает следую- 30 щим образом.

В момент подачи питания триггеры

5 и 8 и разрядные триггеры реверсивного счетчика 11 устанавливаются случайным образом. Допустим, что

35 триггеры 5 и 8 устанавливаются в нулевое состояние (фиг. 2ж, е), а в реверсивном счетчике ll записан случайный код К,. Тактовые импульсы длительностью с, с„ с выхода генератора

1 тактовых импульсов (фиг.2а) через элементы И 2.2 и ИЛ!! 10 поступают на суммирующий вход реверсивного счетчика 11 (фиг.2д), который подсчитывает эти импульсы до момента пе- 45 реполнения. Сигнал переполнения реверсивного счетчика 11, пройдя через элемент И 2 ° 3, появляется на выходе устройства (фиг.2з) и, кроме того, поступив на вход S RS-триггера 8, устанавливает его в единичное состояние (фиг.2к), при этом блокируются поступления тактовых импульсов на суммирующий вход реверсивного счетчика 11 и сигналов переполнения этого счетчика на выход устройства. С прямого выхода RS-триггера 8 разрешающий сигнал поступает на входы элементов И 2.1, 9.1 и 9.2.

Сигналы с выхода порогового элемента 7 (фиг.2б), период следования которых случаен, поступают через элементы И 9.1 и HrIH 10 на суммирующий вход счетчика !1 (фиг.2в,д) . Очередной тактовый импульс проходит чере3 элемент И 2.1 и элемент 3 задержки и спустя время с устанавливает

T-триггер 5 в едйничное состояние (фиг.2ж). С этого момента сигналы с выхода порогового элемента 7 через элемент И 9.2 поступают на вычитающий вход счетчика 11 (фиг.2г). Следующий тактовый импульс, задержанный на время Г устанавливает

Т-триггер 5 в нулевое состояние (фиг.2ж), при этом срабатывает одновибратор 6 и второй триггер 8 уста— навливается в нулевое состояние (фиг.2е), при этом в счетчике !1 записывается случайное число К, рав— ное разности между случайным числом сигналов, поступивших на суммирующий вход, а затем на вычитающий вход счетчика I 1 .

Если в момент подачи питания сос— тояния триггеров 5 и 8 отличны от укаэанных, то изменятся лишь условия формирования первого (после включения) случайного временного интервала. Однако как только Т-триггер

5 под воздействием тактовых импуль— сов установится в нулевое состояние, возникнет ситуация, помеченная знаком к, фиг.2) и далее устройство будет функционировать аналогично.

Так как случайный временной интервал между выходными сигналами Т„„ формируется на цифровой основе, он является дискретной случайной величиной Т „„ = (2 — К + 2) ° T (величина дискрета равна периоду тактовой серии Т ).

Блокирование поступления тактовых импульсов на суммирующий вход счетчика 11 в течение двух периодов тактовой серии (фиг.2д ), выбор величины задержки с, равной длительности переходных процессов в счетчике

Il, элементе И 2,3 и RS-триггере 8 в момент переполнения счетчика 11 ь„, а также обеспечение равенства периоду тактовой серии Т отрезков времени, в течение которых в счетчике II производится суммирование, а затем вычитание сигналов с выхода порогового элемента 7, обеспечивают высокую точность формирования выход1372318

Р („) = ех р (- о ) (1)

Т,. где о =

Т, Разность Ко между числом импульсов, поступивших на суммирующий вход,. и вычитающий вход (, може г быть как положительная, так и отри" цательная. Вероятности формирования в счетчике 11 определенной величины

Ф

К, (для N О 10, когда вероятность многократного переполнения счетчика за время T пренебрежимо мала, т.е. (+ < N, g N) определяются по формулам

40

45 н

Р (F,-(= К .) = Р(.= к= к о

= К) Р((=х — К,); и

Р((,— = К .) =, Р(= =к о — Р((+=Ъ вЂ” К ), 50 т.е. закон распределения разности

55 (К,) симметричен относительно нуля. 5

Этот закон определяют путем вычисления свертки применительно к дискретным случайным величинам. ной последовательности. Это обусловлено тем, что подсчет случайного числа сигналов по суммирующему и вычитающему входам реверсивного счетчи5 ка 11 производится в течение одинаковых временных интервалов (стробов с..1." - ), равных Т, а случайные сигналы формируются одним и тем же источником (последовательно включенными генератором 4 шума и пороговым элементом 7), поэтому среднее значение их разности К даже при возможных значениях нестабильности элементов 4 и 7 практически равно нулю.

Закон распределения формируемых временных интервалов и его характеристики зависят от следующих факторов: емкости реверсивного счетчика 11 ь

N = 2,периода следования тактовых 20 импульсов и среднего значения периода следования случайных сигналов Т „

Последовательно соединенные генератор 4 шума и пороговый элемент 7 формируют поток сигналов близкий к 25 пуассоновскому. При этом число сигналов, поступивших в течение стробов (.< 1= Т и с = Т,- поочередно на суммирующий и вычитающий входы реверсивного счетчика 13, равно 30

Учитывая (11, получают

Р(.- = — К" ) ,2, к, 0 . (к — К, )1

При выполнении условий . > ( случайное число, записанное в реверсивном счетчике 11, равно К, а при (, c (, равно N-V, Закон распределения случайной величины Т, „ (фиг 3) имеет два максимума значений вероятности (при Т,„= 2 Т и Т „= (И+2) Т для К" = Х и

К = 0 соответственно а

Среднее значение величины Т„,„

И равно -+l, Т . При соотношении емт кости счетчика 11 и относительной интенсивности пуассоновского потока, определяемом еравенством N (1О «,, закон распределения вероятностей выравнивается и приближается к равномерному за счет многократного переполнения реверсивного счетчика II при подсчете импульсов с выхода порогового элемента 7 как в режиме суммирования, так и в режиме вычитания.

Формула изобретения

Генератор случайной импульсной последовательности, содержащий генератор тактовых импульсов, два элемента И, элемент ИЛИ, реверсивный счетчик, генератор шума, выход которого через пороговый элемент соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выход первого элемента

И соединен с первым входом элемента

ИЛИ, выход которого соединен с суммирующим входом реверсивного счетчика, вычитающий вход которого соединен с выходом второго элемента И, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, он со— держит элемент задержки, третий, четвертый и пятый элементы И, одновибратор, Т-триггер и RS-триггер, выход генератора тактовых импульсов соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И, выход третьего элемента И через элемент задержки соединен с входом Т-триггера, прямой выход которого подклю1372318 чен к второму входу второго элемента И, третий вход которого соединен с вторым входом первого элемента И, с прямым выходом КБ-триггера и подключен к второму входу третьего элемента И, инверсный выход Т-триггера соединен с третьим входом первого элемента И и с входом одновибратора, выход которого соединен с входом обнуления RS-триггера, инверсный выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И,выход которого подключен к второму входу элемента ИЛИ, выход реверсивного счетчика

5 подключен к первому входу пятого элемента И, второй вход которого соединен с вторым входом четвертого эле- ° мента И, выход пятого элемента И является выходом генератора случайной

1О импульсной последовательности и подключен к входу установки RS-триггера.

1372318

1372318

4) с н

Ъ с ц ю

ti

II

Составитель И.Столяров

Редактор А.Козориз Техред М.Ходанич Корректор А.Тяско

Заказ 484/41 Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по пелам изобретений и открытий

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

Произвол< твенно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул. Проектная, 4