Генератор случайных сигналов

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А8ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Соцналмстнчвсних

Рвспублмн

«» 643Я31 (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 10.12.76 (21) 2428239/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (5y) М. у з

6 07 С 15/00

G Об 6 7/52

Гввударетвваамй квмвтвт

СССР вв делам аввбретвикй я еткрмткй, Опубликовано 2501Ä Бюллетень № 3 (53) УДК

681.325 (088.8) Дата опубликования описания 25.01.79. (72) Авторы изобретения

В. П. Заболотский, А. Я. Иоффе, Л, М. Морозов, О. В. тлатый, и Б. А. Швецов

l с„ .4, f ЦД ;"f:;ã -, .

1 (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ

Изобретение относится к области вйчнслнтельной техники и может быть использована для моделирования случайных процессов.

Известен генератор случайных сигналов, содержащий последовательно соединенные источник шума, формирующий фильтр, триггер Шмитта, блок дифференцирования н блокинг-генератор.

Недостатком этого генератора является малый частотный диапазон формируемого сигнала (1);

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является генератор случайных сигналов, содержащий первый элемент задержки, выход которого является первым выходом генератора, а первый вход соединен с выходом первого элемента "запрет", первый вход которого соединен с выходом первого функционального преобразователя, первый вход которого соединен с выходом первого генератора линейного напряжения, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и со входом "установка" счетчика, а второй вход — co вторым входом первого функционального преобразователя и с выходом второго элемента "зап2 рет", первый вход которого соединен с выходом .источника пуассоновского потока импульсов н со счетным входом счетчика, выход которого подключен ко вторым входам перв6го элемента

"запрет" и первого элемента задержки (2) .

s Однако этот генератор не позволяет получать систему случайних зависимых сигналов.

Целью изобретения является расширение функциональных воэможностей генератора за счет формирования системы случайных зависи1в мых сигналов с двумерным распределением.

Для достижения поставленной цели генератор содержит триггер, третий, четвертый и пятый элемейты "запрет", второй генератор линейного напряжения, второй функциональный преобразоi 5 ватель и второй элемент задержки, выход которого является вторвпц выходом генератора, а первый вход соединен с выходом счетчика и с первым входом третьего элемента "запрет", выход которого подключен ко второму входу вто20 рого элемента задержки, а второй вход — к выходу второго функционального преобраэова. геля, первый вход которого подключен к выходу первого элемента задержки, второй вход — к

643931 4

15 тора 4 поступает на вход преобразователя 6 и

45

«ыходу четвертого элемента "запрет" и к первому. входу второго генератора линейного напряжения, выход которого соединен с третьим входом второго функционального преобразователя, а второй вход — с выходом генератора тактовых импульсов и с первым входом пятого элемента

"запрет", второй вход которого соединен с выходом счетчика, а выход — со счетным входом триггера, единичный выход которого подключен ко второму входу второго элемента "запрет", а нулевой выход — к первому входу четвертого элемента "запрет", второй вход которого соединен со вторым входом второго элемента "запрет"

Блок-схема генератора приведена на фиг. 1, На фиг. 2 и 3 приведены схемы функциональных преобразователей, .

Генератор содержит источник 1 пуассоновского потока импульсов, генератор 2 тактовых импульсов, выход которого соединен со входом

"установка" счетчика 3, счетный вход которого соединен с источником 1 пуассоновского потока импульсов, генераторы 4 и 5 линеййого напряже.ния, первые входы которых соединены с выхо-: дом генератора 2 тактовых импульсов, а выходы — с первыми входамн- функциональных преобразователей 6 и 7 соответственно, выходы которых соединены с первыми входами элементов "запрет" 8 и 9 соответственно. Выход источника 1 пуассоновского потока импульсов соединен с первыми входами элементов "запрет" 10 и 11.

Выход последнего соединен со BTDpbIMH входами генератора линейных напряжений 4 и функционального преобразователя 6. Выход счетчика 3 соединен с первым входом элемента "запрет" 12 и со вторыми входами элементов "запрет" 8 и 9 и элементов задержки 13 и 14, выходы которых . являются соответственно первым и вторым выходами генератора, а первые входы соединены с выходами элементов "запрет" 8 и 9 соответственно, Выход генератора 2 тактовых импульсов соединен со вторым входом элемента " запрет"

12, выход которого соединен со счетным входом триггера 15, единичный выход которого соединен со вторым входом элемента "запрет" 11, а нулевой выход — со вторйм входом элемента "запрет" 10, выход которого подключен ко вторым входам генератора 5 линейного напряжения и функционального преобразователя 7, третий вход которого соединен с выходом элемента задержки

13.

Функциональный преобразователь 6 (фиг. 2) содержит входной блок 16, выход которого соединен с первым входом умножителя 17, выход которого соединен с первым входом сумматора

18, а второй вход — с выходом блока задания начальных условий 19, другой выход которого соединен со вторым входом сумматора 18, выход которого является выходом функционального преобразователя.

Функциональный преобразователь 7 (фиг. 3) содержит входной преобразователь 20, выход которого соединен с первым входом умножителя

21, второй вход которого соединен с первым выходом блока Йдания начальных условий 22, а выход — с первым входом сумматора 23, выход которого является выходом функционального преобразователя, второй вход непосредственно, а третий вход через умножитель 24 соединены соответственно со вторым и третьим выходами блока

22.

Генератор работает следующим образом.

Каждый тактовый импульс генератора 2 устанавливает счетчик 3 в исходное состояние, запускает генераторы линейных напряжений 4 и 5 и подается одновременно на вход элемента 12. В исходном состоянии элементы 8, 9, 11 и 12— открыты, элемент 10 — закрыт.

Линейно меняющийся сигнал с выхода генерапреобразуется в сигнал, меняющийся в зависимости от текущего времени по закону Р (-), -1 Ф г где б, — первы независимая составляющая форруемото двумерного случайного сигнала

<2 =(0, Аз>, Т вЂ” период генератора 2. При поступлении в некоторый моментФ на выходы блоков 4 и 6 первого импульса с вьпсода источника 1 развертка прекращается и сигнал

UI = Рц (-) с выхода преобразователя 6 через

-1 E

Н P элемент 8 поступает на элемент 13.

Если указанный импульс с выхода источника

1 в течение периода развертки Т окажетсяединственным, то есть последующих импульсов не поступит (такой период назовем "рабочим" ), то сигнал с выхода счетчика 3 на вход элемента 8 и вход гашения элемента 13 не поступит и пр окончании времени задержки, равного периоду развертки, сигнал UI,будет подан на первый выход устройства и одновременно на управляющий вход преобразователя 7 канала формирования зависимого случайного сигнала.

Если источник 1 выработает в течение периода развертки T второй импульс ("холостой" период), то сигналом с выхода счетчика 3 элемент 8 запирается, выходное напряжение элемента 13 гасится и сигнал U, на первый выход устройства не поступает.

Тактовые импульсы от генератора 2 поступают также на вход элемента 12. В исходном положении триггер 15 подает сигнал на вход запрета только элемента 10, а элемент 11 открыт и пропускает импульсы с выхода источника 1 в канал формирования реализаций сигнала UI, то есть на входы блоков 4 и 6. Если за период развертки на вход запрета элемента 12 поступит сигнал от счетчика 3 (" холостой" период), то элемент 12 закроется, очередной тактовый импульс не пройдет на вход триггера 15, переключения входов не произойдет и в следун1щем ар периоде, по-прежнему, будет формироваться реализация независимого случайного сигнала U,.

Если же эа время периода развертки сигнал от счетчика 3 не поступит (" рабочий" период), то следующий тактовый импульс пройдет через элемент 12 на вход триггера 15 и опрокинет его, вследствие чего элемент 10 откроется, а элемент

11 — закроется. В результате этого в следующем периоде развертки к выходу источника 1 будут подключены входы блоков 5 и 7, то есть произой- 10 дет, переключение каналов.

Линейно меняющийся сигнал с выхода генератора 5 поступает на первый вход преобразователя

7. Так как иа второй управляющий вход преобразователя 7 в предыдущем "рабочем" периоде был 15 подан сигнал U> то с era выхода будет снят сигнал, меняющийся в зависимости от текущего та времени t по закону Р „—, 1т 1

Ю/ц т1 ц где U — вторая (зависимая) составляющая формиго и руемого двумерного случайного сигнала U, > =

=3Vt, U> .. При поступлении в некоторый момент т йа входы блоков 5 и 7 первого в данном периоде импульса развертка прекращается и сигнал г5

U<=F,g —;U<) c вихопа преобрааова2 теля 7 через элемент 9 поступ ет на элемент 14.Если указанный импульс с выхода источника 1 в течение периода развертки Т окажется единственным и сит- 3О нал с выхода счетчика 3 на вход запрета элемента 9 и вход гашения элемента 14 не поступит (" рабочий" период), то по окончании времени задержки Т сигнал U будет подан на второй выход устройства.

В дальнейшем работа устройства протекает аналогичным образом: в нечетных "рабочих" периодах на первом выходе будут формироваться реализации независимого случайного сигнала 0„4 а в четных "рабочих" периодах на втором выходе устройства будут формироваться реализации зал висимого случайного напряжения U>.

На практике получаемый случайныйсигнал 4з чаще всего подчиняется нормальному закону распределения. В этом наиболее распространенном случае на выходе первого канала следует формировать сигнал б,, распределенный по нормальному закону с числовыми характеристиками so

Мф аб„ ° С этой целью преобразователь 6 должен осуществлять нелинейное преобразование по за/ кону: @.ф +Ь л t „. где рр, 643931 6 ,Формула изобретения .

Генератор случайных сигналов, содержащий первый элемент задержки, выход которого яв ляется первым выходом генератора, а первый вход соединен с выходом первого элемента "запрет", первый вход которого соединен с выходом первого функционального преобразователя, первый вход которого соединен с выходом первого генератора линейного напряжения, первый вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов и со входом "установка" счетчика, а второй вход — со вторым входом первого функционального преобразователя и с выходом второго элемента "запрет", первый вход которого соединен с выходом источника пуассоновского потока импульсов и со счетным входом счетчика, выход которого подключен ко вторым входам первого элемента "запрет" и первого элемента задержки, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей генератора за счет формирования системы случайных зависимых сигналов с двумерным распределением, генератор содержит триггер, третий, четвертый и пятый элементы запрет", второй генератор линейного напряжения, второй функциональный преобразователь и второй элемент за держки, выход которого является вторым выходом генератора, а первый вход соединен с выходом счетчика и с первым входом третьего элемента "запрет", выход которого подключен ко а второму входу второго элемента задержки, а второй вход — к выходу второго функционального преобразователя, первый вход которого подключен к выходу первого элемента задержки, второй вход — к выходу четвертого элемента

"запрет" и к первому входу второго генератора линейного напряжения, выход которого соединен с третьим входом второго функционального преобразователя, а второй вход — с выходом генератора тактовых импульсов и с первым входом пятого элемента "запрет", второй вход которого соединен с выходом счетчика, а выход — со счетным входом триггера, единичный выход которого подключен ко второму входу второго элемента "запрет", а нулевой выход — к первому входу четвертого элемента "запрет", второй вход которого соединен со вторым входом второго элемента "запрет".

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Бобнев М.П. Генерирование случайных сигналов — "Энергия", М., 1971, с. 189.

2. Авторское свидетельство СССР М 260285, кл. G 06 G 7/52, 1969.

643931

Сосгавнтела А, КаРасов

Техред С. Мигай

Корректор Н. Тупица

Зака:: 8028/47

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

Редактор 1L Мепуришвнли

Тираж 66Д Подписное

11НИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретеннй и открытий

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