Генератор случайных напряжений

 

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться в информационно-измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности формирования закона распределения генерируемых сигналов, которая достигается введением в генератор случайных напряжений дифференцирующей цепи 10, выпрямителя 11, компаратора 12, D-триггера 13, второго управляемого инвертора 7, делителя 9 частоты и образования новых функциональных связей. Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, генератор 2 шума, управляемый преобразователь 3 кода, регистр 4, цифроаналоговый преобразователь 5, сумматор 6 по модулю два, сумматор 8, управляемый инвертор 14. 1 ил.

союз соВетских социАлистических

РЕСПУБЛИК (я)з Н 03 K3/84

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

0 4

О

4 4

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4721931/21 (22) 19.07.89 (46) 15.08.91. Бюл. hh 30 (71) Томский политехнический институт им.

С.М.Кирова (72) Ю.К.Рыбин и А,M. Носов (53) 621.374.2(088.8)

Ъ (56) Авторское свидетельство СССР

М 1309271, кл. Н 03 К 3/84, 1985.

Положительное решение по заявке

СССР

М 4283102/21, кл. Н 03 К 3/84, 1988. (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться в ин„„5U„„1670776 А1 формационно-измерительной технике, Цель изобретения — повышение точности формирования закона распределения генерируемых сигналов, которая достигается введением в генератор случайных напряжений дифференцирующей цепи 10, выпрямителя 11, компаратора 12, 0-триггера 13, второго управляемого инвертора 7, делителя 9 частоты и образования новых функциональных связей. Устройство содержит также генератор 1 тактовых импульсов, генератор 2 шума, управляемый преобразователь 3 кода, регистр 4, цифроаналоговый преобразователь 5, сумматор 6 по модулю два, сумматор 8, управляемый инвертор 14, 1 ил.

1670776

Изобретение относится к импульсной технике и может использоваться в информационно-измерительной технике, Целью изобретения является повышение точности формирования закона распределения генерируемых сигналов.

На чертеже представлена структурная электрическая схема генератора случайных напряжений.

Генератор случайных напряжений служит генератор 1 тактовых импульсов, генератор 2 шума, управляемый преобразователь 3 кода, 1-й выход которого соединен с (I+1)-м входом регистра 4 (I = 1.

2,..., п-1, где и - разрядность регистра 4). выходы которого соединены с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя 5 и с соответствующими входами сумматора 6 по модулю два, второй управляемый инвертор 7, сумматор 8, делитель 9 частоты, последовательно соединенные дифференцирующую цепь 10, выпрямитель 11, компаратор 12, 0-триггер

13 и первый управляемый инвертор 14, первый вход и выход которого соединены соответственно с выходом сумматора 6 по модулю два и с информационным входом регистра 4, выходы которого соединены с соответствующими входами сумматора 8 и с соответствующими информационными входами управляемого преобразователя 3 кода, вход управления которого соединен с выходом второго управляемого инвертора

7, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом делителя 9 частоты и с выходом соответствующего разряда регистра 4, вход синхронизации которого соединен с входом синхронизации

0-триггера 13, с выходом генератора 1 тактовых импульсов и с входом синхронизации делителя 9 частоты, соответствующий вход управления которого соединен со вторым выходом генератора 2 шума, первый выход которого соединен с входом сумматора 8, выход которого соединен с входом дифференцирующей цепи 10.

Генератор случайных напряжений работает следующим образом, Генератор 1 тактовых импульсов вырабатывает прямоугольные импульсы, поступающие на вход синхронизации регистра 4.

По переднему фронту этих импульсов производится запись в регистр 4 кода, находящегося в данный момент времени на выходах управляемого преобразователя 3 кода. Записанный код через обратную связь поступает на входы преобразователя 3 кода, вход управления которого подключен к выходу второго управляемого инвертора 7, причем на этом выходе присутствует логи10

55 ческая "1", управляемый преобразователь 3 кода производит инверсию входного кода, В противном случае входной код проходит через управляемый преобразователь 3 кодов без инверсии. При появлении следующего тактового импульса на входе синхронизации регистра 4 производится запись полученного кода в регистр 4, причем в регистр 4 записывается код со сдвигом в сторону старших разрядов, а старший разряд отбрасывается.

Получение последовательности максимальной длины производится суммированием в сумматоре 6 по модулю два сигналов с выходов соответствующих разрядов регистра 4 и подачей результата сложения через управляемый инвертор 14 на информационный вход регистра 4.

Управление работой управляемого инвертора 7 осуществляется сигналом, формируемым в управляемом делителе 9 частоты, на вход которого приходят импульсы генератора 1 тактовых импульсов, На управляющие входы делителя 9 частоты подается код, устанавливающий его коэффициент деления равным 2" — 1, что обеспечивает повторяемость М-последовательностей, Устранение повторяемости М-последовательностей осуществляется с помощью случайного сигнала со второго выхода генератора 2 шума, подключенного к одному из управляющих входов делителя 9 частоты, таким образом, что с приходом этого сигнала коэффициент деления несколько уменьшается и становится равным, например, (2"-1-2п). Так как этот сигнал — это случайный равновероятный логический сигнал, то коэффициент деления делителя 9 частоты будет случайным образом меняться в пределах от 2" — 1 до (2" — 1-2n) и в среднем будет равен (2"-1-п). При этом формируемая в регистре 4 последовательность двоичных чисел будет состоять иэ отрезков

M-последовательностей, длина и начальные условия которых случайны, чем устраняются боковые лепестки автокорреляционной функции и выходная последовательность будет максимально приближена к случайной последовательности.

Эта последовательность поступает на входы информационного преобразователя

5, где преобразуется в последовательность случайных импульсов, амплитуды которых распределены по равномерному закону, С выходов регистра 4 последовательность этих двоичных чисел также поступит на входы сумматора 8, на выходе которого под действием случайного сигнала с первого выхода генератора 2 шука формируется сум1670776 мэрнй сигнал с нормальным законом распределения.

В зависимости от того, инвертируется или неинвертируется входной код для регистра 4, формируется прямая или инверсная

М-последовательность (отрезок ее), для которых изолированными состояниями будут состояния "00„,00" или "11„.11", соответственно, При этом, если при переходе от генерации прямой последовательности к инверсной в регистре 4 будут записаны все единицы, то этот код не изменится до перехода к генерации вновь прямой последовательности, Аналогично — для перехода от инверсной последовательности к прямой при наличии кода "все нули", Указанная ситуация искажает закон распределения генерируемых сигналов.

Устранение указанной ситуации достигается посредством выявления момента времени повторного формирования одного и того же кода. Осуществляется зто следующим образом. При формировании на выходах регистра 4 нового числа изменяется напряжение на выходе сумматора 8, при этом по переднему фронту импульса с генератора 1 тактовых импульсов производится запись в D-триггер 13 логической "1" с его

0-входа. Дифференцирующая цепь 10, подключенная к выходу сумматора 8, на каждое изменение входного напряжения формирует на своем выходе импульс. Далее эти импульсы в выпрямителе 11 преобразуются в импульсы положительной полярности и постуйают на компаратор 12, где сравниваются с опорным напряжением, которое может быть равным, например. нулю. На каждый входной импульс компаратор 12 формирует прямоугольный импульс, передним фронтом которого 0-триггер 13 сбрасывается в нулевое состояние, Длительность импульса на выходе 0-триггера 13 определяется временем задержки регистра 4, сумматора 8, дифференцирующей цепи 10, выпрямителя

11 и компаратора 12. Выход 0-триггера 13 подключен ко второму (управляющему) входу управляемого инвертора 14, при наличии на управляющем входе которого логического "0" он работает как повторитель, а в противном случае — инвертирует входную информацию. При нормальной работе генератора на управляющем входе управляемого инвертора 14, в момент записи в регистр

4, всегда будет находиться логический "0" и сигнал обратной связи без изменений запишется в младший разряд регистра 4.

Если же в последующий момент времени в регистр 4 будет записано двоичное число, равное предыдущему числу то, 0триггер 13 не будет сброшен в "ноль". И с приходом очередного импульса с генератора 1 тактовых импульсов на управляющем входе управляемого инвертора 14 будет присутствовать логическая "1", т.е, сигнал обратной связи запишется в регистр 4 в инверсном виде. Таким образом, запрещенный код может повториться (записаться в регистр 4) только два раза подряд, что повышает точность формирования законов распределения генерируемых сигналов.

Формула изобретения

Генератор случайных напряжений, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с входом синхронизации регистра, выходы которого соединены с соответствующими входами сумматора, с соответствующими входами цифроаналогового преобразователя и с соответствующими входами сумматора по модулю два, выход которого соединен с первым входом первого управляемого инвертора, выход которого соединен с информационным входом регистра, i-й информационный вход которого соединен с (! — 1)-м выходом управляемого преобразователя кода (i = 2, 3,..., и, где п — разрядность регистра), соответствующие информационные входы которого соединены с выходами регистра, генератор шума, первый выход которого соединен с входом сумматора, о тли ча ющийся тем,что,с целью повышения точности формирования закона распределения генерируемых сигналов, в него введены последовательно соединенные дифференцирующая цепь, выпрямитель, компаратор и О-триггер, последовательно соединенные делитель частоты и второй управляемый инвертор, выход которого соединен с входом управления управляемого преобразователя кода, второй выход генератора шума соединен с соответствующим входом управления делителя частоты, вход синхронизации которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и с входом синхронизации О-триггера, выход которого соединен с вторым входом первого управляемого инвертора, выход соответствующего разряда регистра соединен оо вторым входом второго управляемого инвертора. выход сумматора соединен с входом дифференцирующей цепи.