Квазистохастический преобразователь

 

1. КВАЗИСТОХАСТНЧЕСКИП ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий генератор псевдослучайных чисел, группу элементов И, первую схему сравнения, элемент И, генератор тактовых импульсов и регистр, вход которого является информационным входом преобразователя , группа выходов регистра соединена с первой группой входов схемы, сравнения, вторая группа входов кото рой соединена с выходами элементов И группы, выход схемы сравнения соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом генератора тактовых импульсов, а выход является выходом преобразователя, при этом выходы генератора псевдослучайных чисел соединены с первыми входами элементов И-группы, отли,чающийся тем, что с целью повышения точности преобразования, в него введенВ: вторая схема сравнения и формирователь импульсов, управляющий и информационный входы .которого соединены соответственно с выходом второй схемы сравнения и прямьм выходом генератора тактовых импульсов, управля ющий и информационный выходы формирователя импульсов соединены соответ ственно с входом генератора псевдослучайных чисел и объединенными вторыми входами элементов И группы, первая группа входов второй схемы сравнения является группой управляющих входов преобразователя, а вторая группа входов второй схемы сравi нения, соединена с группой выходов генератора псевдослучайных чисел. СЛ С 2. Преобразователь по п.1, о т личающийся тем, что формирователь импульсов содержит первьй и второй D -триггеры и элемент Н, выход которого является управляющим выходом формирователя, первьА вход элемента Ии С -вход второго D триггера объединены и являются информационным входом формирователя, С-вход первого Л -триггера является Од Од управляющим входом формирователя, инверсный выход первого D -триггесд ра соединен с вторым входом элемента И и с информационным выходом формирователя, инверсный выход второго D -триггера соединен с I -входом первого D -триггера, прямой выход которого соединен с D -входом второго 3 -триггера, О-вход первого D -триггера является входом логической 1 формирователя.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУЬЛИН (5ц4 С 06 Р 7/70

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3714240/24-24 (22) 11.03.84 (46) 15.09.85. Бюл. Р 34 (72) IO.В.Буравлев и А.A.Кучеренко (71) Донецкий государственный университет (53) 681.3(088.8) (56) Федоров Р.Ф., Яковлев В.В.

Добрис Г.В. Стохастатические преобразователи информации. Л., Иашиностроение, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Р 296093, кл, С 06 F 1/02, 1969. (54) (57) 1 . КВАЗИСТОХАСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий генератор псевдослучайных чисел, группу элементов И, первую схему сравнения, элемент И, генератор тактовых импуль. сов и регистр, вход которого является информационным входом преобразователя, группа выходов регистра соединена с первой группой входов схемы. сравнения, вторая группа входов кото рой соединена с выходами элементов

И группы, выход схемы сравнения соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с инверсным выходом генератора тактовых импульсов, а выход является выходом преобразователя, при этом выходы генератора псевдослучайных чисел соединены с первыми входами элементов

И-группы, отличающийся тем, что с целью повышения точности преобразования, в него введенй вторая схема сравнения и Ьормирова„„Я0„„1ПВЗ35 тель импульсов, управляющий и информационный входы которого соединены . соответственно с выходом второй схемы сравнения и прямым выходом генератора тактовых импульсов, управля ющий и информационный выходы формирователя импульсов соединены соответ ственно с входом генератора псевдослучайных чисел и объединенными вторыми входами элементов И группы, первая группа входов второй схемы сравнения является группой управляющих входов преобразователя, а вторая группа входов второй схемы сравнения соединена с группой выходов генератора псевдослучайных чисел.

2. Преобразователь по п.1, о тл и ч а ю щ и и с.я тем, что формирователь импульсов содержит первый и второй D -триггеры и элемент И, выход которого является управляющим выходом формирователя, первь:й.вход элемента И и С -вход второго 33 триггера объединены и являются информационным входом формирователя, С-вход первого у -триггера является управляющим входом формирователя, инверсный выход первого З -триггера соединен с вторым входом элемента И и с информационным выходом формирователя, инверсный выход второго Р -триггера соединен с 1 -входом первого В -триггера, прямой выход которого соединен с Э -входом второго 3 -триггера, 3 -вход первого 2 -триггера является входом логической "1" формирователя.

1179335

И зобретение относится к специализированным средствам вычислительной и измерительной техники и может быть использовано в вычислительных устройствах с вероятностно-импульсной или частотно-импульсной формой представления информации .

Целью изобретения является повышение точности преобразования.

На фиг.1 представлена структурная схема квазистохастического преобразователя, на фиг.2 — формирователь импульсов; на фиг.3 — график относительной погрешности преобразователя.

Структурная схема квазистохасти-. ческого преобразования содержит генератор 1 псевдослучайных чисел (ГПСЧ), схему 2 сравнения, генератор

3 тактовых импульсов (ГТИ), приемный регистр 4, группу 5 элементов И, формирователь 6 импульсов, первую схему 7 сравнения, элемент И 8.

Формирователь 6 импульсов содержит первый В-триггер 9, второй З триггер 10, элемент И 11.

Приемный регистр предназначен для хранения кода преобразуемой величины А и выполнен с применением интегральных микросхем средней степени интеграции (например, на базе t55 ИР1). Разрядность кода совпадает с разрядностью числа ГПСЧ. Код с выхода приемного регистра подается на первый вход первой схемы 7 сравнения ° Вход приемного регистра является входом всего устройства.

Первая схема 7 сравнения реализует алгоритм квазистохастического кодирования входной величины А

1, А»Н, О, А И где Н; — число ГПСЧ в -и такте, =1)2 ° ° ° .И

Il,= (0,1)- кваяистохастическая последователь но ст ь импульсов на выходе схемы сравнения.

Элемент И 8 обеспечивает съем информации с выхода первой схемы 7 сравнения в моменты времени, определяемые тактовыми импульсами с инверсного выхода ГТИ. Вход элемента И соединен с выходом первой схемы 7 сравнения, а его управляющий вход— со вторым выходом ГТИ. Выход элемента И образует выход квазистохастического преобразователя. ГПСЧ реализован на базе модифицированного регистра сдвига с применением инте5

55 гральных микросхем (например, 155

ИР1 и 155 ЛП5). ГПСЧ формирует числа, равномерно распределенные в интервале (0,1) . Тактовый вход ГТИ сое. динен со вторым входом формирователя

6 импульсов, а выход его подключен ко входам группы 5 элементов И и первому входу второй схемы 2 сравнения.

Группа ключей состоит из g схем

И (например, 155 ЛИ1). На выходах группы 5 элементов И появляются биты цифрового кода ГПСЧ или нулевой код при подаче на их управляющие входы логического нуля с первого выхода формирователя 6 импульсов. Входы группы 5 элементов И соединены с выходом ГПСЧ, а выходы — со вторым входом первой схемы 7 сравнения.

Двухфазный ГТИ реализован с применением интегральных микросхем (например 155 ЛН1) и предназначен для тактирования работы узлов преобразователя ° Первый выход ГТИ подключен к тактовому входу формирователя 6 импульсов, а второй — к управляющему входу элемента И 8, Вторая схема 2 сравнения и формирователь 6 импульсов формируют нулевой код на выходе группы 5 элементов И, при равенстве кодов ГПСЧ Н и управления О, Код управления 0 поступает на второй вход второй схемы 2 сравнения и определяет момент появления нулевого состояния на выходе группы 5 элементов И. Разрядность кодов управления ГПСЧ и приемного регистра одинаковы и рав-. ны 6 . В зависимости от конкретноFo применения квазистохастического преобразователя величина кода управления C может быть постоянной или переменной от одного периода ГПСЧ к другому. В первом случае на второй вход второй схемы 2 сравнения подается некоторый постоянный код, а во втором — коды от специального устройства управления, изменяющиеся в каждом периоде работы ГПСЧ, Вторая схема 2 сравнения и формирователь 6 импульсов, как и все другие узлы преобразователя, выполняются с помощью цифровых интегральных схем. ф

Формирователь 6 импульсов работает следующим образом.

Пусть в к-й такт коды ГПСЧ Нк и управления 0 совпадут. На выходе

179335

3 1 второй 2 схемы сравнения возникает переход из логической единицы в нуль. По этому фронту на прямом выходе первого g -триггера 9 появляется логическая единица, а на инверсном выходе — логический нуль (первый выход формирователя 6 импульсов).

Логический нуль с инверсного выхода первого 2 -триггера 9 запрещает поступление (к+1)-го импульса ГТИ через элемент И 11 на тактовый вход

ГПСЧ 1 и одновременно закрывает группу 5 элементов И (фиг.1). В (к+1)-м такте на выходе второго Р— триггера 10 появляется логический нуль, который переводит первый Ю триггер 9 в состояние логической единицы по инверсному выходу. Поэтому открываются Е ключом 5 и разрешается прохождение (к+2)-го импульса через элемент И 11 на тактовый вход ГПСЧ 1 ° Следовательно, с к по (к+1)-й такты на второй вход первой схемы 7 сравнения поступает нулевой код, а с (к+1) по (к+2) такты — код, численно равный коду управления О.

Квазистохастический преобразователь работает следующим образом.

На вход приемного регистра 4 поступает цифровой код преобразуемой величины А. По тактовому импульсу первого выхода ГТИ 3 ГПСЧ 1 вырабатывает псевдослучайное число Н (1 =1,...,М), которое через группу

5 элементов И подается на второй вход первой схемы 7 сравнения. При выполнении условия Н <А на выходе

1 первой схемы 7 сравнения появляется логическая единица, поступающая через элемент И 8 на выход преобразователя по приходу тактового импульса со второго выхода ГТИ 3. Если

Н, > А, то на выходе преобразователя сохраняется логический ноль. При совпадении кодов управления и ГПСЧ в к-м такте вторая схема 2 сравнения вырабатывает сигнал для формирователя 6 импульсов. По этому сигналу на первом выходе формирователя 6 импульсов формируется управляющее воздействие для группы 5 элементов И, группы 5 элементов И закрываются и в к-м такте происходит сравнение чис10 ла А с нулем.

Одновременно формирователь 6 импульсов запрещает прохождение (к+1)ro импульса ГТИ 3 на тактовый вход

ГПСЧ 1, поэтому он не изменяет свое- .

f5 го состояния в этом такте.

На (к+1)-м такте формирователь 6 импульсов снимает управляющее воздействие и группа 5 лементов И соединяет выход ГПСЧ 1 и второй вход первой схемы 7 сравнения. Так как

ГПСЧ 1 в (к+1)-м такте не изменил своего предыдущего к-ro состояния, то в этом такте происходит сравнение числа А и кода, численно равно25 го коду управления О. На следующем (к+2)-м такте формирователь 6 импульсов разрешает прохождение импульсов ГТИ 3 на тактовый вход ГПСЧ 1

Таким образом, в предлагаемом щ устройстве за цикл преобразования

M=2 тактов на второй вход первой схемы 7 сравнения подается 2. нее повторяющихся чисел, среди которых есть и нулевой код, что обеспечивает точное преобразование числа А.

График, представленный на фиг.3, показывает относительную погрешность преобразователя-прототипа 1= (/А-А/:

:А) 100Х где А — оценка величины А, 40 получаемая за Иj=2 - 1 тактов работы е преобразователя-прототипа. Данный график наглядно демонстрирует преимущества предлагаемого преобразователя, так как для него 5 =03, при любом значении числа А.

1179335

/Й7 А Иб/ б/ ЗЛЕМЕНтИ

И5

Составитель В.Гребенников

Редактор С.Тимохина Техред Т.Фанта Корректор-А. Тяско

Заказ 5676/50 Тираж 710 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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