Формирователь электрических сигналов-аналогов позиционного кода случайных чисел

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3I0256

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Заявлено 29.1,1970 (М 1399200/18-24) с присоединением заявки №вЂ”

Приоритет—

Опубликовано 26.VII.1971. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 1.Х.1971

ЧПК G 06f 15/36

Комитет по делам изобретеиий и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 681.332:519.2 (088.8) Автор изобретения

ВСЕСС11С ЛИ";К- .,;:;" р с;, г

А. E. Богатых

Заявитель

ФОРМИРОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

СИГНАЛОВ-АНАЛОГОВ ПОЗИЦИОННОГО КОДА

СЛУЧАЙНЪ|Х ЧИСЕЛ

Предлагаемый формирователь относится к области генерирования случайных сигналов.

Он может быть использован при машинном вычислении интегралов, решении систем

yipавнений, статистическом моделировании 5

lIIpoIUåññoв, исследовании точности, устойчивости, помехозащищенности и надежности различных систем и,в других целях.

Известный формирователь случайных чисел с произвольным законом распределения, состоящий из генератора последовательности электрических импульсов регули|руемой длительности (образуемого многофазным мультивибратором и матричным переключателем с набо рным полем), группы разрядных вентилей, утправляемых импульсами этого генератора н источника хаотических импульсных помех (ХИП), подаваемых на разрядные вентили, второй ключ и т. д. Если случайный импульс

ХИП не пройдет в течение времени t,+t2+ ...

+... t„, то, в состояние «1» установится и-й триггер и откроется и-й ключ основан на следующем способе.

Последовательность из импульсов заданной длительности поступает на разрядные вентили в определенном порядке, причем эта последовательность непрерывно и независимо от ХИП периодически повторяется. На каждый вентиль, таким образом,,в течение определен ной части периода;повторения последовательности будет подан отпирающий потенциал. В момент лоступления случай ного импульса ХИП один из разрядных вентилей окажется открытым и на его выходе будет зафиксирован сигнал. Если частота повторения последовательности во много раз выше средней частоты следования ХИП, то вероятность появления сигнала на любом из tz выходов будет пропорциональна времени открытого состояния соответствующего разрядного вентиля, отнесенному к периоду повторения.

Недостатком известного датчика является то, что, с целью уменьшения, корреляции между появлениями случайных выходных сигналов, .необходимо выби рать частоту повторения последовательности отпирающих сигналов во много раз больше средней частоты следования ХИП. Но при увеличении частоты повторения уменьшаются интервалы открытого состояния вентилей в течение, периода, что в конечном счете приводит к уменьшению точности воспроизведения заданного закона распределения вероятностей появления выходных сигналов вследствие технических трудностей точного отсчета малых промежутков времени.

Таким образом, этот датчик обладает существенным ограничением по частоте .выдачи случайных сигналов.

Цель, предлагаемого нзоб|ретения заключается ia повышении средней частоты выдачи

310256 случайных сигналов. Она достигается путем подключения к выходам формирователя входов ячейки «ИЛИ», а,выхода ее — к цели сброса генератора последовательности электрических импульсов регулируемой длительности. В результате та кого подключения jpaбота генератора последовательности электрических импульсов оказывается зависимой от моментов поступления случайных импульсо в.

При прохождении каждого предыдущего случайного сигнала будет срабатывать ячейка

«ИЛИ» и выдаивать сигнал,на генератор последовательности электрических импульсов регулируемой длительности, По этому сигналу он устанавливается в исходное положение (сбрасывается в «О») и снова начинает,повторять заданную последовательность электр ических сигналов. При этом последовательно подаются «открывающие» сигналы от гене ратора на выходные ключи. Последующий случайный импульс попадает на один из ключей, который окажется открытым в этот момент, и им пульс п ройдет на выход. Цикл работы формирователя,повторится. Вероятность появления сигнала на выходе будет зависеть от положения во времени и длительности интервала открытого состояния соответствующего,выходного к.тюча. При этом длительности интер валов,в предлагаемом формирователе пример.но во столько же раз будут больше соответствующих интер валов известного, во сколько раз частота повто рения последовател ьности интервалов в нем больше средней частоты сле.дования ХИП. Указанное обстоятельство позволяет в предлагаемом формирователе применить более высокочастотный источник ХИП ,при той же точности воспроизведения Тре6уемого закона распределения случайных выходных сигналов — аналогов позиционного кода случайных чисел. Следует также отметить, что в предлагаемом формирователе выходные сигналы практически некоррелированы вследствие отсутствия корреляции между появлениями ХИП.

На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого формирователя.

Формирователь состоит из генератора 1 последовательности непрямоугольных электрических импульсов регулируемой длительности, который включает в себя счетчик 2, наборное поле 8 и регистр сдвига 4, выходных ключей

5 и ячейки б типа «ИЛИ».

Генератор 1 имеет два входа, Вход 1 является счетным входом счетчика 2. На него поступают стабилизированные им пульсы высокой частоты. Вход 2 является цепью сброса генератора 1. На него поступают сигналы с выхода ячейки б, входы которой подключены к выходам формирователя. При поступлении сигнала на вход 2 счетчик 2 и триггеры регист ра сдвига 4 сбрасываются в «О», а первый триггер устанавливается в «1». Счетные ячейки счетчика 2,путем перемыкания контакто в наборного поля 8 могут быть подключены к триггерам регистра сдвига 4. При поступле45

65

40 нии импульса со счеIjHQH ячейки счетчика на любой из триггеров регистра 4, находящийся в «1», последний сбрасывается в «О» и пере,водит в «1» следующий триггер. Таким образом, всегда один из триггеров регистра сдвига находится в «1», Триггеры регистра сдвига управляют состоянием выходных ключей 5, на которые со входа 3 поступают ХИП. Если триггер регистра сдвига находится в «О», то управляемый им ключ закрыт и случайный импульс ХИП через него пройти на выход формирователя не может. Отметим также, что в соответствии с состоянием триггеров регистра сдвига всегда один из выходных ключей огкрыт.

Работает формирователь следующим образом.

Пусть в какой-то момент времени на вход

3 поступит случайный импульс ХИП. Он IIjpoiiдет на выход формирователя через один из открытых выходных ключей 5. Выходной сигнал поступит также на ячейку б, которая выдаст импульс на вход 2. Этот импульс сбросит в «О» счетчик, и все триггеры, кроме первого, который установится в «1». Счетчик начнет считать стабилизированные высокочастотные импульсы, поступающие на вход 1. В течение первого в ременного интервала после прохождения предыдущего им пульса ХИП открыт первый ключ 5 из группы. Если последующий импульс ХИП попадает на этот интервал, то на выходе 1 будет зафиксирован сигнал и цикл работы формирователя повторится сначала, В противном случае после отсчета счетчиком 2 _#_j=И, им пульсов, где - - — частота их следования, с .соответствующей счетной ячейки через замкнутый контакт наборного поля на первый триггер tIIocTупит импульс, который перебросит его в «О», а второй триггер при этом установится в «1». В течеЖ. нне следующего временного интервала Ь=

0 будет открыт второй ключ и т. д. Если случайный импульс ХИП не пройдет в течен ие времени (+1 +... t„ I, то в состояние «1» установится и-й триггер и откроется и-й ключ.

Этот триггер сигналами от счетчика не улравляется и поэтому соответствующий ключ будет открыт вплоть до прихода следующего

IIмпульса ХИП. Счетчик после установки в

«1» и-го триггера может дойти до насыщения и прекратить счет импульсов.

Таким образом, во время работы формирователя .все ключи последовательно открываются прямоугольными электрическими импульсами, поступающими от регистра сдвига, на .временные интервалы, заданные соответствующей коммутацией контактов наборного поля. Случайные им пульсы ХИП, поступая сразу на все .ключи 5, будут проходить только через те из них, которые в момент их поступления будут открыты. Вероятность появления сигнала на выходе формирователя зависит от положения во времени и длительности

310256

Вхоо/

Г и о-г г

Выходы

Составитель В. Н Жовинский

Редактор Б. С. Нанкина Техред Л. Л. Евдонов Корректор Т. А..Чироновз

Заказ 355/1254 Изд. ¹ 1001 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Когиитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская паб., д. 4, 5

Тип. Харьк. Фил. пред. «Патент» интервала открытого состояния соответствующего ему ключа. Вследствие того, что порядок отцры вания ключей заранее установлен в предлагаемом формирователе, то .ве роятностями появления оигналав можно управлять путем изменения интервалов tI, 4,... t открытого состояния ключей. Эти интервалы задаются путем коммутации контактов наборно,го поля, а определяются расчетным путем по формулам:

ГДЕ ; 1, т; — МОМСНтЫ НаЧаЛа И КОНЦа ИитЕРвала в ремени t, ;

Р, — требуемая, вероятность появления сигналов на i-м выходе формирователя;

1

I !

I

l

I !

I !

1

I !

j(x) — плотность распределения IIpoмежутков времени между соседними импульсами ХИП.

Iypo»e того, интервалы t; можно определить и экспериментально.

Предмет изобретения

Формирователь элекпричеоких сигналованалого в позиционного, кода случайных чисел, содержащий генератор последовательности прямоугольных им пульсов регулируемой дл ительности, выполненный в виде счетчика, связанного через шины наборного поля с триггерами сд вига1ощего регист|ра, которые соединены с разрядными выходными ключами, отличаюи1ийся тем, что, с целью повышения средней частоты появления кодов случайных чисел, он содержит схему «ИЛИ», все входы кото рой соединены с выходами ключей, а выход связан с цепью сброса счетчика.