Генератор случайных сигналов

 

Союз Советскии

Социапистическик

Республик

О П И С А Н И Е (»)978316

И306РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Завалено 26.0 .81 (21) 32962Ь9/18-09 (5! )М. Кл. з

Н 03 В 29/00 с присоединением заявки № (23) П риоритет

9иеудорстееииый комитет

СССР

II0 делом изо4ретеиий и открытий

Опубликовано 30.11 82. Бюллетень № 44 (53) УДК 621.373..43(088.8) Дата опубликования описания 30 11 ° 82 (72) Авторы изобретения

С.П. Орлов и А.Н. Богданов (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ СИГHAJlOB

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться для моделирования постепенных отказов при испытании радиоэлектронной аппаратуPbl .

Известен генератор случайных сигналов, содержащий генератор псевдослучайных сигналов, выполненный в виде последовательно соединенных гене1О ратора импульсов, первого регистра сдвига и элемента ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к другому входу первого регистра сдвига, а также последовательно соединенные аналоговый сумматор, пороговое устройство, блок управления и коммутатор, другой вход которого подключен к выходу первого регистра сдвига, при этом управляющий вход первого регистра сдвига подключен к одному из выходов блока управления (1 3.

Однако в известном генераторе случайных сигналов невозможно управлять

2 заданным законом распределения случайных сигналов.

Цель изобретения - повышение точности заданного закона распределения случайных сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в генератор случайных сигналов, .содержащий генератор псевдослучайных сигналов, выполненный в виде последовательно соединенных генератора импульсов, первого регистра сдвига и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к другому входу первого регистра сдвига, а также последовательно соединенные аналоговый сумматор, пороговое устройство, блок управления и коммутатор, другой вход которого подключен к выходу первого регистра сдвига, при этом управляющий вход первого регистра сдвига подключен к одному из выходов блока управления, дополнительно введены последовательно соединенные блок управления дисперсией, элемент совпадения, дру9783 гой вход которого подключен к первому выходу коммутатора, и цифровой сумматор, последовательно соединенные второй регистр сдвига, преобразователь код-частота импульсов и счетчик выl 5 ход которого подключен к первому управляющему входу аналогового сумматора, а вход - к управляющему входу второго регистра сдвига, а также третий регистр сдвига, выход которого i0 подключен к другому входу цифрового сумматора, при этом первые входы второго и третьего регистров сдвига подключены ко второму выходу коммутатора, управляющие .входы второго и треть is

его регистров сдвига подключены к соответствующим выходам блока управления, а аналоговый сумматор выполнен на операционном усилителе, ко входу которого подключены выходы первого щ и второго блоков цифровых упрввляемых сопротивлений, опорные входы которых подключены к источнику опорного напряжения, а входы управления блоков цифровых управляемых сопротивле- 2s ний являются соответственно первым и вторым управляющими входами аналогового сумматора, выходом которого является выход операционного усилителя.

На чертеже приведена электрическая схема генератора случайных сигналов.

Генератор случайных сигналов содержит генератор 1 псевдослучайных сигналов, состоящий из генератора 2 импульсов, первого регистра 3 сдвига и эле- мента ИСКЛОЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, коммутатор 5, второй и третий регистры 6 и 7 сдвига, элемент 8 совпадения, цифровой сумматор 9, преобразователь 10 код-частота импульсов, счетчик 11, аналоговый сум40 матор 12, состоящий из операционного усилителя 13, первого и второго блоков цифровых управляемых сопротивлений 14, 15 и источника 16 опорного напряжения, пороговое устройство 17 и блок 18 управления, блок 19 управления дисперсией. В цепь обратной связи операционного усилителя 13 включен резистор 20.

Генератор случайных импульсов рабо-SO тает следующим образом.

При поступлении импульсов из генератора 2 в первый регистр 3 сдвига, в нем генерируется псевдослучайный код, который сдвигается от входа к выходу первого регистра 3 сдвига, переходя из одного разряда в другой. Элемент

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4 формируе1 случайное

l6 ф значение сигнала, поступающего на вход первого регистра 3 сдвига.

В первом подготовительном такте параллельный псевдослучайный цифровой код по сигналу блока 18 управления через коммутатор 5 поступает на вход второго регистра 7 сдвига. Одновременно счетчик 11 устанавливается в нулевое состояние.

Во втором подготовительном такте случайный цифровой код заносится в третий регистр 6 сдвига. Таким образом, код и в третьем регистре 6 сдвига определяет случайное начальное значение процесса, а код и < во втором регистре 7 сдвига — случайное значение скорости изменения линейной составляющей процесса.

После этого начинается генерация случайного процесса, Код и поступа2 ет на вход преобразователя 1О кодчастота импульсов, на выходе которого появляются импульсы с частотой

f = с-п2, где с — постоянный коэффициент.

Эти импульсы поступают в счетчик

11 и код Nc4 в нем изменяется во времени по линейному закону и„() =cn,, (!) в то же время случайные значения цифрового кода с выхода генератора 1 через коммутатор 5 поступают на вход элемента 8 совпадения. Блок 19 управления дисперсией управляет элементом

8 совпадения так, чтобы обеспечить заданную величину дисперсии цифрового случайного кода п, проходящего через него. При равномерном законе распределения псевдослучайного сигнала генератора 1 для этого достаточно нормировать цифровой код п, например путем запрета прохождения определенного числа старших разрядов кода через элемент 8 совпадения.

В результате цифровой сумматор 9 формирует сумму двух величин

"см(t) = п1 пс() где и (С) имеет заданную дисперсию О .

Случайные коды из сумматора 9 и счетчика 11 поступают соответственно на входы управления блоков 14 и 15 цифровых управляемых сопротивлений.

Сопротивления В.! и й2 блоков 14 и 15 цифровых управляемых сопротивлений соответственно связаны с входными цифровыми кодами гиперболической зависимостью а а я 2 N м с4 где а — постоянный коэффициент.

5 9783

Выходное напряжение аналогового сумматора 12 определяется входными цифровыми кодами и равно

11 О 1 о 1 1 (

U „- опорное напряжение источника 16 опорного напряжения.

С учетом выражений (1) и (2) при

К = у R U рн получим выходное напря1 жение случайного процесса явь„() = К(п„ с-и - t+n (t) ).

При достижении О ь,„заданного уров-1$ ня пороговое устройство 17 вырабатывает сигнал и блок 18 управления начинает новый цикл ге ерации случайного процесса.

Формула изобретения

Генератор случайных сигналов, содержащий генератор псевдослучайных сигналов, выполненный в виде последовательно соединенных генератора импульсов, первого регистра сдвига и элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого подключен к другому входу перво, го регистра сдвига, а также последовательно соединенные аналоговый сумматор, пороговое устройство, блок управления и коммутатор, другой вход которого подключен к выходу первого регистра сдвига, при этом управляющий вход первого регистра сдвига подключен к одному из выходов блока управления, Таким образом, случайный процесс

U «() содержит линейную составляювых щую с случайными начальным значением и и скоростью изменения с.п а так1

we случайную составляющую лс1с) с аа- аа данной величиной дисперсии. При необходимости иметь закон распределения и отличный от нормального, подбираются соответствующие значения резисторов второго блока 15 цифровых упра- щ вляемых сопротивлений.

Линейная составляющая процесса моделирует процесс постепенного отказа объекта, случайная составляющая пс(й) моделирует флуктуационные явления и помехи в процессе.

16 6 ные функциональные возможности по сравнению с известным.

Генератор случайных сигналов может найти применение при моделировании процессов старения, деградации параметров, дрейфа, воздействия внешней среды при испытании радиоэлектронной аппаратуры и электромеханизмов и определении области работоспособности исследуемых объектов. отличающийся тем, что, с целью повышения точности заданного закона распределения случайных сигналов, в него дополнительно введены последовательно соединенные блок управления дисперсией, элемент совпадения, другой вход которого подключен к перПри необходимости повторения всего цикла реализации случайного процесса блок 18 управления устанавливает пер- 4о вый регистр 3 сдвига генератора 1 псевдослучайных сигналов в исходное состояние. Предлагаемый генератор случайных сигналов обладает высокой точностью за счет применения цифровых схем вместо аналоговых схем запоминания и интегрирования. Заданная точность аппроксимации линейного процесса обеспечивается необходимым числом. разрядов счетчика 11.

При необходимости моделирования процесса с параболической, логарифмической или другого вида составляющей, отличной от линейной, эта задача легко решается соответствующим подбором

SS резисторов первого блока 14 цифровых управляемых сопротивлений.

Следовательно, предлагаемый генератор случайных сигналов имеет расширенвому выходу коммутатора, и цифровой сумматор, последовательно соединенные второй регистр сдвига, преобразователь код-частота импульсов и счетчик, выход которого подключен к первому управляющему входу аналогового сумматора, а вход — к управляющему входу второго регистра сдвига, а также третий регистр сдвига, выход которого подключен к другому входу цифрового сумматора, при этом первые входы второго и третьего регистров сдвига подключены ко второму выходу коммутатора, управляющие входы второго и третьего регистров сдвига подключены к соответствующим выходам блока управления,а аналоговый сумматор выполнен на операционном усилителе, ко входу которого подключены выходы первого и второго блоков цифровых управляемых сопротивлений, опорные входы которых подключены к источнику опорного напряжения, а входы управления блоков

978316

ВНИИПИ Заказ 9239/73 Тираж 959 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 цифровых управляемых сопротивлений являются соответственно первым и вторым управляющими входами аналогового сумматора, выходом которого является выход операционного усилителя.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных систем. М,, "Энергия", 5 1977, с. 297 (прототип).