Генератор псевдослучайных нестационарных импульсов
CoIo3 Советсиик
Социалистических
Республик
И 03 К 3/84 3Ьсуяврствекый квинтет CCCP ав аеяаи кзебретенкй и вткрытиЯ Опубликовано 23.01 82 Бюллетень М 3 Дата опубликовании описания 23.01 "2 (53) УДК 621.373..4 (088.8) (72) Авторы изобретения О. П. Бухало и P. Ф. Федорнв Физико-механический институт АН Украинской (:Р (7I) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР ПСЕВДОСЛУЧАЙНЫХ НЕСТАЦ! 1ОНАРНЫХ ИМПУЛЬСОВ Изобретение относится к измерительной и импульсной технике и может быть использовано для калибровки скважинной гаммаспектрометрической аппаратуры, работающей с импульсными генераторами нейтронов илн гамма-квантов, а также для калибровки фоS тометрической аппаратуры, работающей с импульсными источниками лазерного излучения. Известен генератор. случайных импульсов, содержащий источник шумового напряжения, 10 подключенный к первому и второму спусковым устройствам, выход последнего подключен к. триггеру, соединенному выходом с одним из входов схемы совпадений, второй вход которой соединен с выходом первого 35 спускового устройства, порог срабатывания которого ниже порога срабатывания второго спускового устройства 11). Недостатками этого устройства являются как нестабильность характеристик выходного сигнала, так и невозможность управления амплитудами импульсов в пачке и характером спада интенсивности импульсов в пачке. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее генератор случайных чисел, соединенный с цифро-аналоговым преобразователем и через элемент ИЛИ с элементом "Запрет", который соединен с выходом тактового генератора и входом генератора случайных чисел 121. Однако в данном устройстве невозможно генерирование пачек импульсов с заданным спадом интенсивности и независимо регулнрур1,емымн несколькими значениями амплитуд и импульсов в пачке. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем генерирования пачки импульсов, являющихся композицией нескольких квазипуассоновских нестационарных потоков с регулируемыми начальными интенсивностями, временами спада интенсивностей с амплитудами импульсов. Поставленная цель достигается тем, что в генератор псевдослучайных нестационарных импульсов, содержащий генератор псевдослучайных двоичных чисел, младшие разряды 3 900419 которого соединены со входами цнфро-аналогового преобразователя, а старшие разряды через элемент ИЛИ подключены к первому входу элемента "Запрет", второй вход которого подключен к запускающему входу генератора псевдослучайных двоичных чисел и к выходу генератора тактовых имп abcoa, дополнительно введены таймер, коммутатор, управляемые компараторы и последовательно соединенные элемент ИЛИ, элемечт "Запрет" и 1р управляемый формирователь импульсов, вхо.ды управления которого подключены к выходам коммутатора н к стробирующим входам управляемых компараторов, установочные входы которых соединены с выходом таймера и 1а со вторым входом дополнительного элемента "Запрет", при этом входы управляемых компараторов подключены к выходу цифро-аналогового преобразователя, а вход коммутатора соединен с выходом элемента "Запрет", 3Ф При этом управляемый компаратор содержит операционный усилитель, первый вход которого соединен с разрядным RC-контуром и через нормально разомкнутый ключ с шиной постоянного напряжения, вход управления нор- зв мально разомкнутого ключа является установочным вхолом управляемого компаратора, другой вход операционного усилителя является стробирующнм входом, третий вход является, входом управляемого комларатора. На фиг. 1 представлена функциональная схема генератора; на фиг, 2 — функциональная схема управляемого кок паратора. Генератор псевдослучайных нестационарных импульссв содержит генератор 1 тактовых импульсов, генератор 2 псевдослучайных двоичных 3$ чисел, элемент ИЛИ 3, цнфро-аналоговый преобразователь 4, элементы 5 и 6 "Запрет", коммутатор 7, который выполнен W-разрядным кольцевым, таймер 8, элемент ИЛИ 9, управляемый формирователь 10 импульсов, управ40 ляемые компараторы 11, каждый из которых содержит операционный усилитель 12, нормально разомкнутый ключ 13, RC-разрядный контур 14, шину 15 постоянного напряжения. Устройство работает следующим образом. При появлении очередного импульса генератора 1 генератор 2 псевдослучайных двоичных, чисел вырабатывает очередное г;разрядное число, S-старших разрядов которого через элемент ИЛИ 3 дают запрет на прохождение импульса 30 генератора 1 через элемент 5. Таким образом, вероятность р появления импульса на выходе е-s элемента 5 определяется как g -g Соответствующим выбором значения S устанавливается значение р С1. При этом бернуллневская последовательность импульсов на выходе элемента 5 по своим свойствам прибли4 жается к пуассоновской. Импульсная последова. тельность с выхода элемента 5 поступает на вход коммутатора 7, гле она разлеляется на N несовпалаюших по моментам появления импульсов квазипуассоновских потоков, каждый из которых осуществляет стробирование соответствующего управляемого компаратора 11 и одновременно поступает на соответствующий * вход управления формирователя 10 импульсов. Если в момент стробирования К-того управ-. ляемого компаратора !1 íà его выходе появляется импульс, при открытом элементе 6 он поступает на вход запуска управляемого формирователя 10 импульсов, на К-том входе управления которого присутствует управляющий импульс. При этом на выходе управляемого формирователя 10 возникает импульс с амплитудой Ах . Таким образом, при срабатывании каждого нэ компараторов 11 на выходе устройства появляется импульс соответствующий амплитуды при открытом элементе 6. Младшие t — 8 разрядов псевдослучайного двоичного числа, образуемого в генераторе 2 при помощи цифроаналогового преобразователя 4, преобразуются в равномерно распределенное случайное напряжение 0„„, поступающее на входы управляемых компараторов 11. Требуемая величина квантования задается соответствующим выбором величины в-S. На шины 15 управляемых компараторов 11 подаются заранее выбранные уровни постоянного напряжения U ... U, до значений которых заряжаются конденсаторы RC-контура 14 при замыкании ключа 13. После раэмыкания ключа 13 напряжение на разрядном RC-контуре 14 спадает по экспоненте (и соответственно на вторых входах операционного усилителя 12) и описывается зависимостью U» f + где U» — напряжение на шине 15; . » т — постоянная времени разрядного » RC-контура !4 компаратора 11, Поскольку вероятность Р» появления импульса на выходе операционного усилителя 12 после размыкания ключа !3 определяется « как Р» = Е » Ф», то вероятность, б Р» (и, соответственно, интенсивность импульсного потока на выходе управляемого компаратора 11) спадает на экспоненте. Изменяя величину напряжения 0», можно регулировать начальную интенсивность выходного импульсного потока компаратора 11, а изменяя постоянную времени г», можно регулировать скорость спада интенсивности потока импульсов на его выходе. Восстановление начального уровня напряжения на конденсаторах RC-контура 14 осуществляется подачей импульса таймера 8 на 9(К>4 l 9 S установочные входы управляемого компяратора 11. Этот импульс подается г1 вход запрета элемента 6. Этим достигается запрет появления импульсов на выходе генератора в течение времени восстановления начального 5 состояния управляемого компаратора l. длительность импульса таймера 8 выбирается нэ условия, чтобы переходные процессы заряда конденсаторов RC-контура 14 успели окончиться, а эа интервал времени между импульсами таймера 8 напряжения на разрядном RC-контуре 14 должны уменьшиться до нуля. Импульсные потоки с выхода управляемых компараторов 11 суммируются элементом ИЛИ 9 и снабжаются амплитудным признаком в формирователе 10. Таким образом, предлагаемый генератор позволяет генерировать пачки импульсов, являющиеся суперпозицией нескольких кваэипуассоновскнх нестацнонарных импульсных 20 потоков, в каждом иэ которых могут независимо регулироваться начальная интенсивность, постоянная времени спада и амплитуда импуль% сов. Это позволяет имитировать сигнал радиоактивного датчика при работе с импульсным И генератором нейтронов, где возникает смесь гамма-излучений различных ядер среды с различными энергиями, начальными интенсивностями и постоянными спада. Высокая точность установки регулируемых 30 параметров предлагаемого генератора позволяет производить калибровку измерительных характеристик регистрирующей части аппаратуры, работающей с импульсными генераторами возбуждающих излучений,и цовысить,тем самым точность и эффективность измерений парамет- ров сред, объектов и материалов ядерными методами. Формула изобретения . Генератор псевдослучайных нестационарных импульсов, содержащий генератор псевдослучайных двоичных чисел, млалзцне разряды которого соединены ii вхоламн пнфро-аналогового преобразователя, а старине разряды через элемент ИЛИ подключены к первому вхо ду элемента "Запрет", второй вход которого подключен к запускающему входу генератора псевдослучайных двоичных чисел и к выходу генератора тактовых импульсов, о т л н ч аю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены таймер, коммутатор, управ. ляемые компараторы н последовательно соеди. пенные элемент ИЛИ, элемент "Запрет" и управляемым формирователь импульсов, входы управления которого подключены к выходам коммутатора и к стробирующим входам управляемых компараторов, установочные входы которых соединены с выходом таймера и со вторым входом дополнительного элемента "Запрет", прн этом входы управляемых компараторов подключены к выходу цифроаналогового преобразователя, а вход коммутатора соединен с выходом элемента "Запрет". 2. Генератор по и. 1, о т л и ч а ющ и н с я тем, что управляемый компаратор содержит операционный усилитель, первый вход которого соединен с разряднйм RC-контуром и через нормально разомкнутый ключ— с шиной постоянного напряжения, вход управления нормально разомкнутого ключа является установочным входом управляемого компаратора, второй в од операционного усилителя является стробирующим входом управляемого компаратора, а третий вход операционного усилителя является входом управляемого компара тора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР У 207976, кл. Н 03 К 3/84, 1966. 2. Федоров Р. Ф. н др. Стохастические преобразователи информации. Л., "Машиностроение", 1978, с. 100. 9004!9 Составитель Ю. Тюпич Редактор Н. Пушненкова Техред С.Мигунова Корректор Г. Назарова Заказ 12203/73 Тираж 953 . ПЬдписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дедам изобретений и открытий 113035; Москва, Ж-35, Раушская наб.; д. 4/5 Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4
