Генератор случайного процесса

 

Изобретение позволяет расширить функциональные возможности генератора за счет формирования случайного вектора с независимыми составляющими и бинарного сигнала, распределенного по закону Пуассона. Применение генератора 4 пилообразного напряжения с входом задания частоты, а также введение разделительного конденсатора 10 и усилителя 11 обеспечивает достижение указанной цели. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН, SU 15875 (51)5 G 06 F 7/58

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1506446 (21) 4443944/24-24 (22) 23.06,88 (46) 23.08.90. Бюл. h - 31 (71) Смоленский филиал Московского энергетического института (72) А.M. Ковалев, В.В. Круглов, А,Т, Прохоренкова, В.A. Зубо» и В.С, Горьков; (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1136158, кл. G 06 F 7/58, 1983.

Авторское свидетельство СССР

)) )506446, кл. С 06 F 7/58, )987.

2 (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНОГО ПРОЦЕССА . (57) Изобретение позволяет расширить функциональные возможности генератора за счет формирования случайного вектора с независимыми составляющими и бинарного сигнала, распределенного по закону Пуассона. Применение генератора 4 пилообразного напряжения с входом задания частоты, а также введение разделительного конденсатора 10 и усилителя 11 обеспечивает достижение указанной цели.

1 з.п, ф-лы, I ил.

1587502

Генератор случайного процесса работает следующим образом.

Генераторы 7 и 8 тактовых импульсов представляют собой преобразователи напряжение — период либо напряжение - частота, Причем генератор 7 тактовых импульсов преобразует напряжение с выхода запоминающего элемента

6, а генератор 8 тактовых импульсов—

55 с выхода запоминающего элемента 5. Ф

Работа генератора рассматривается с начала с отключенными связями блоков 5 и 8, 6 и 7, 11 и 8, 3 и 4.

Изобретение может использоваться для получения равномерно распределенного случайного .сигнала, для формирования случайного вектора с независи.5 мыми составляющими и бинарного сигнала, распределенного по закону Пуассона и является усовершенствованием изобретения по авт.св. У 1506446.

Цель изобретения — расширение 10 функциональных возможностей эа счет формирования случайного вектора с независимыми составляющими и бинарного сигнала, распределенного по закону

Пуассона. 15

На чертеже приведена схема генератора случайного процесса.

Генератор случайного процесса содержит первый 1 и второй 2 датчики равномерно распределенных случайных сигналов, перекидной ключ 3, генератор 4 пилообразного напряжения, подключенный к информационным входам первого 5 и второго 6 запоминающих элементов, входящих в состав первого 1 25 и второго 2 датчиков равномерно распределенных случайных сигналов, входы записи запоминающих элементов 5 и 6 соединены с выходами соответствующих генераторов 7 и 8 тактовых импульсов и установочными входами триггера 9.

Кроме того, генератор содержит разделительный конденсатор 10 и усилитель

11.

Генератор 4 пилообразного напряжения содержит оптрон 12, токозадающие резисторы 13- f6 согласующий регистр

17, времязадающий конденсатор 18 и операционные усилители 19 и 20. Выходы составляющих вектора являются вы- 40 ходами запоминающих элементов 5 и 6 первого 1 и второго 2 датчиков равномерно распределенного случайного сигнала, выход бинарного сигнала яв-. ляется выходом триггера 9. 45 !

В связи с тем, что уровни напряжений с выходов запоминающих элементов 5 и 6 получаются фиксированием величины сигнала генератора 4 пилообразного напряжения в случайные моменты времени, определяемые моментом действия рабочих фронтов указанных генераторов. 7 и 8, то выходные сигналы запоминающих элементов 5 и 6 будут иметь случайный характер. Выходные сигналы запоминающих элементов 5 и 6 имеют равномерный закон распределения в пределах удвоенной амплитуды генератора 4 пилообразного напряжения.

Триггер 9 с приходом тактового импульса на один из входов подключает соответствующий запоминающий элемент к скалярному выходу всего устройства.

Это позволяет получить перемешивание двух равномерно распределенных случайных сигналов, за счет чего достигается существенное уменьшение корреляции значений скалярного выходного сигнала всего устройства. Введение перекрестных связей блоков 5-8 и 6-7 приводит к еще большему усилению данного эффекта, так как период генераторов 7 и 8 тактовых импульсов постоянно меняется и не зависит от собственных выходных сигналов, 0днако коррелятцвная связь между составляющими Б ы „p H +g „ одоп олнительного случайного вектора все еще сбхраняется, так как период выходно1 го сигнала генератора 4 пилообразного напряжения остается постоянным в течение всей работы генератора.

Значительно ослабить корреляцию позволяет введение зависимости частоты генератора 4 пилообразного напряжения от скалярного случайного выходного сигнала U вы, Генератор 4 пилообразного напряжения выполнен по схеме симметричного автоколебателъного мультивибратора на. операционном усилителе 19, причем выходная клемма генератора объединена с инвертирующим входом усилителя 19 через дополнительный неинвертирующий усилитель 20 постоянного тока с последовательной обратной связью. Амплитуда пилообразного напряжения на инвертирующем входе усилителя 19 определяется соотношением резисторов 13 и 14, образующими делитель в цепи положительно обратной связи автоколебательного мультивибратора:

1587502

U выла R14

R + К

Частота следования выходным импульсов определяется постоянной времени времязадающей цепи автоколебательного мультивибратора которая в данной схеме образована конденса- . тором и фоторезистором оптрона, один конец светоизлучателя которой объединен с общev точкой схемы, а второй через резистор. с входом задания частоты генератора 4 пилообразного напряжения. При этом на инвертирующем входе усилителя 19 формируется пилообразное напряжение с постоянной амплитудой Б и крутизной наклоня, меняющейся случайным образом. Для получения требуемои линейности характеристики генератора 4 пилообразного напряжения рекомендуется выбирать 1, >) R <<, при этом коэффициент деления положительной обратной связи возрастает, и амплитуда сигнала U< уменьшается. Дополнительный усилитель

20 постоянного тока позволяет полу— чить требуемый размах амплитуды пилообразного напряжения.

Таким образом ослабляется существующая корреляция сигналов и можно сформировать дополнительный случайный вектор с независимыми состявляюцими

U8 U8bly pg Как показывает статис тический анализ бинарного сигнала полученного с выхода триггера 9, его распределение оказывается близким к закону 1 уассона. Для выравнивания средней частоты переключения триггера, т.е..стабилизации интенсивности потока Пуассона, в структуру генератора введены разделительный копденсатор !О и фильтруищий усилп голь 11.

Последовательность импульсов с выхода триггера 9 дифферепцируется . разделительным конденсатором 10 и полученный сигнал усредняется усили— телем 11. В результате на выходе усилителя 11 возникает постоянное напряжение, пропорциональное средней разностной частоте разноименных переключений триггера 9, Это напряжение воздействует «а второй вход управления частотой генератора тактовых импульсов. В установившемся режиме работы среднее значение разностной частоты близко к нули, что соответствует постоянной интенсивности процесса.!

Генератор случайного процесса по авт,св. М 1506446, о т л и ч а ив шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет формирования случайного вектора с независимыми составляющими и бинарного сигнала, распределенного по закону Пуассона, в него введены разделительный кондеисатор и усилитель, причем подвижный контакт ключа соединен с входом задания частоты генератора пилообразного напряжения, выходы запоминающих элементов первого и второго датчиков равномерно расп ределенных сигналов являются выходами составляющих вектора генератора, выход триггера является выходом бинарного сигнала генератора и соединен через разделительный конденсатор с входом усилителя, выход которого соединен с вторым входом управления частотой генератора тактовых импульсов второго датчика равномерно распреде- ленного сигнала.

2. Генератор по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что генератор пилообразного напряжения содержит два операционных усилителя, оптрон,четыре токозадаищих резистора, согласующий резистор и времязадаищий конденсатор, причем вход задания частоты генератора соединен через согласующий резистор с первым выводом светоиэлучателя оптрона, второй вывод которого соединен с шиной нулевого потенциала, с первым выводом времяэадающего конденсатора и с первыми ВЫводами первого и второго токоэадающих реэис-i торов, второй вывод времязадаищего конденсатора соединен с инверсным входом первого операционного усилителя, с прямым входом второго операционного усилителя и с первым выводом фоторезистора оптрона, второй вывод которого соединен с выходом первого операционного усилителя и

t5

Пуссоновского потока (бинарного сигнала на выходе триггера 9 — Vä(t:)).

Таким образом, дополнительные связи, введенные в предлагаемое устройство, а также использование разделительного конденсатора и усилителя позволяют расширить функциональные воэможности генератора случайного

Формула из об р ет ения

1587502

Составитель Д. Феликсон

Редактор Н. Яцола Техред M.ÄHäûê . Корректор С. Шевкун

Заказ 2420 Тираж 566 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101 с первым выводом третьего токозадающего резистора, второй вывод которс го соединен с прямым входом первого операционного усилителя и с вторым выводом первого токозадающего резистора, выход второго операционного усилителя является выходом генератора и соединен через четвертый токозадающий резистор с инверсным вхо5 дом этого же операционного усилителя и с вторым выводом второго токозадающего резистора.