Генератор равномерно распределенных случайных величин

 

0 A N C A H И Е 1,.748393

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Социалистических

Республик

1

Ф (6 l ) Допол н и тел ьное к а вт. с вид-ву (22) Заявлено01.11.77 (2! ) 2538353/18-24 (51 Щ (д с присоединением заявки М

G 06 F 1/02

6 07 С 15/00

Гооударотвониый кокнтет

СССР

No долом нзобретовнй и открктнй (23) Приоритет

Опубликовано 15,07.80. Беллетень Ла 26

Дата опубликования описания 15.07.80 (53) УДК681,333 (088.8) (72) Авторы

В. И. Рудоманов и М. Е, Петрущенко

Киевский институт автоматики имени XXV съезда КПСС (7I) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННЫХ

СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИН

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для получения равномерно распределенных случайных величин.

Известны аналоги предложенного устройства.

Первый из них содержит генератор шума с нормальным законом распределения,: пороговый элемент, блок памяти, сумматор, 10 элементы И, линейный преобразователь. В основу его работы положен принцип наложения друг на друга двух частей симметричного нормального распределения, расположенного по обе стороны от математичес-:, кого ожидания сигнала. Такой генератор позволяет получить равномерно распределенные случайные величины только в аналоговом виде, что. ограничивает его функциональные возможности. Применение же в нем таких составляющих как блок памяти и линейный преобразователь не дает возможности обеспечить его высокую надежность (1) .

В состав второго аналога входят генераторы периодической и случайной последовательности импульсов, делитель, одновибратор, счетчик импульсов, запоминающее устройство, элементы И, ИЛИ (2) .

Такое устройство позволяет получить только дискретные значения равномерно распределенных случайных сигналов, т.е. функциональные возможности такого устройства ограничены. Наряду с этим использование таких сложных блоков, как запоминатстцее устройство, не позволяет обеспечить достаточно высокую надежность.

Наиболее близким техническим решением к данному. изобретению является генератор равномерно распределенных случайных величин, содержащий генератор случайной последовательности импульсов, делитель, линию задержки, счетчик импульсов, генератор периодических импульсов, выход которого через делитель соединен со входом линии задержки, схему разрешения, первый вход которой соединен с выходом делителя, и схему формирования

3 7483 выходного сигнала, первый вход которой 1 соединен с выходом генератора случайной последовательности импульсов, второй

axoa — с выходом схемы разрешения, а третий — с выходом генератора периодических импульсов (3) .

Известный генератор обладает недостаточным быстродействием.

Целью изобретения является повышение быстродействия. 10

Для достижения поставленной цели в генератор равномерно распределенных ве- . личин, содержащий генератор случайной последовательности импульсов, выход которого соединен с первым входом первого 15 элемента И, выход которого через первый мультивибратор соединен со входом первого формирователя импульсов, а второй вход первого элемента И соединен с единичным выходом первого триггера, счетный вход 20 которого объединен со входом элемента задержки и с первыми входами счетчика и второго элемента И, выход которого соединен с нулевым входом второго триггера; выход которого является первым вы- 25 ходом генератора и соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов и через делитель соединен со входом элемента задержки, à Bblxop третье О го элемента И соединен со вторым .входом счетчика, выход которого является вторым выходом генератора, введены третий и четвертый триггеры, четвертый элемент И, второй мультивибратор, второй, 55 формирователь импульсов. и элемент ИЛИ, Bblxoa которого соединен с единичным вхо- дом второго триггера, а входы элемента

ИЛИ соединены с выходами формировате-, ля импульсов, вход второго формировате- 40 ля импульсов через второй мультивибратор соединен с выходом четвертого элемента И, первый вход которого соединен с нулевым выходом первого триггера, а второй вход четвертого элемента И объе- 45 динен с первым входом первого элемента

Й и подключен к счетному входу третьего триггера, выход которого подключен ко второму входу второго элемента И и к счетному входу четвертого триггера, вы-50 ход которого соединен с третьим входом второго элемейта И, нулевые входы тре тьего и четвертого триггеров подключены

;,к выходу элемента задержки.

Блок-схема генератора приведена на фиг. 1. На фиг. 2 приведены временные диаграммы, иллюстрирующие работу генератора.

93 4

Генератор равномерно распределенных случайных величин h конкретном варианте его выполнения состоит из генератора 1 случайной последова тель ности импульсов, блока 2 формирования выходного сигнала, блока 3 распределения разрешения и генератора 4 импульсов, выход которого через делитель 5 соединен со входом элемента задержки 6.

Блок 2 формирования выходного сигнала состоит из триггера 7, выходы кото рого соединены со вторыми входами элементов И 8 и 9, а последние своими выходами подключены на запуск мультивибраторов 10 и 11, выходы которых через формирователи импульсов 12 и 13 подключены на два входа элемента ИЛИ 14. Выход элемента ИЛИ 14 подключен ко входу установки в исходное состояние триггера 15, выход которого через элемент

И 16 подключен ко входу счетчика импульсов 17.

Блок разрешения состоит из триггера .18; выход которого соединен через триггер 19 с третьим входом трехвходового элемента И 20 и с его вторым входом непосредственно.

Входами блока 2 формирования выходного сигнала являются: первым входом - первые входы элементов И 8 и 9, вторым входом 132 — второй вход триГгера 15, третьим входом И1 — .второй

2 вход элемента И 16, четвертым входом — вход триггера 7, пятым входом V>— второй вход счетчика импульса 17.

Выходами блока 2 формирования и одновременно выходами генератора являются: первым выходом — выход триггера 15, вторым выходом - выход счетчика импульсов 17.

Первым входом 1 блока 3 разрешения является первый вход элемента И 20, вторым входом 11 - вход триггера 18, выходом — выход элемента И 20, Входы блока 2 формирования выходного сигнала соединены: первый — с выходом генератора 1 случайной последовательности импульсов, второй - с выходом блока 3 разрешения, третий с выходом генератора 4 импульсов, четвертый и пятый— с выходом делителя 5.

Входы блока 3 разрешения соединены: первый — с выходом делителя 5, второй — с выходом генератора 1 случайной последовательности импульсов, Выход элемента задержки подключен к нулевым входам триггеров 18 и 19.

5 748393 . В основу работы генератора положен ca сброса, тем самым перебрасывая тригпринцип косвенного запоминания выделен-" гер 19 в состояние О, т.е. на элемент

I ного временного интервала 64 с помо- И 20 дается запрет на запуск триггера щью мущ. тивибраторов 10 и 11 до конца 15 приходящим тактовым импульсом и тактового периода T и выдача этого выделения Ь1 не произойдет. запомненного интервала в следующий так- Приходящий импульс сброса возвращатовый период в случае, когда в анализиру- ет триггер 19 в исходное состояние,и емый интервал М . попал лишь один им- схема вновь готова для анализа Ь1 пульс иэ случайной последовательности. Таким образом, происходит выделение

Работа генератора состоит в следую- lO случайных интервалов М, распределенщем, Генератор 1 случайной последователь" ных по равномерному закону. ности импульсов выдает поток случайных На первый выход блока формирования импульсов, которые поступают на первый выходного сигнала, являющийся первым вход блока 2 формирования выходного сиг- выходом генератора, поступают равномернала и на второй вход блока 3 разреше- 15 но распределенные случайные сигналы в ния, где анализируются. С помощью триг- виде апериодической последовательности гера 7 производится поочередное подклю- импульсов. Одновременно эти же сигналы чение одного из элементов И 8 или 9. поступают на первый вход элемента И

Ждущие мультивибраторы 10 и 11 форми- 16, на второй вход которого поступают руют импульсы, длительность которых рав-20 импульсы с генератора 4 периодических . на периоду Т запуск их производится . импульсов. импульсами случайной последовательности, С выхода элемента И 16 сигнал попрошедшими через один из элементов И 8 ступает на первый вход счетчика импульI или 9. сов 17, второй вход которого связан с

Задний фронт импульсов ждущего муль- 5 выходом делителя 5. На выходе счетчика тивибратора 10 или 11 дифференцируется импульсов 17, являющимся вторым выхосоответственно формирователем импульсов дом схемы формирования выходного сигна12 или 13 и через элемент ИЛИ 14 по- ла и генератора, формируется последовадается на сброс триггера 15, формирую-. тельность равномерно распределенных слущего импульса, длительность которых рав-ЗО чайных чисел, на выделенным М Основными преимуществами заявленноЗапУск этого тРиггеРа осуществлЯетсЯ го объекта в сравнении с наиболее прог-. тактовыми .импу "ьсами> посту"а"- aaaMM c рессивнЫми известными техническими ревыхода генератора 4 периодических импуль- шениями являются; сов через делитель 5 и элемент И 20 бло- .5 повышенное быстродействие; ка 3 разрешения, когда имеется разреше- возможность получения выходных слуние по двум другим ее входам. чайных сигналов как в аналоговой, так и

Блок РазрешениЯ Работает следУющим в дискретной форме без применения допол,обр азом. нительных преобразователей типа "аналогкод" или код-аналог .

В исходном состоянии на выходе триг-: устранение методической ошибки за гера 18 — логический "0, на выходе триг- счет дискретизации при генерировании анагера 19 — логическая "1 . В момент при- логового выходного сигнала; хода случайного импульса на триггер 18, отсутствие в составе предлагаемого последний перебрасывается в 1, откры- устройства таких блоков, как промежуточФГ У 45 вая пуль для прохождения через элемент ная память, Имеющих невысокую надеж.И 20 на запуск триггера 15 тактового ность, и возможность реализации его на импУльса, поступающего с выхода делите- базе таких высоконадежных элементов, как ля 5. Этот же тактовый импульс; прой- серийно выпускаемые триггеры, мультидя элемент задержки 6, сбрасывает триг- о вибраторы и логические микросхемы, обесгер 18 в 0, не изменяя исходного со- печивает высокую надежность устройства стояния триггера 19, т.е. "1 . Задержка в целом. сброса необходима для прохождения такто- . Совокупность вышеприведеннйх преимувого импульса через элемент И 20 на ществ заявленного объекта позволяет суэапуск триггера 15. В случае прихода щественно расширить класс моделируемых

55 двух и большего числа случайных импуль- стохастических систем, повысить качестсов as время Т., триггер 18 сбрасывает- во и надежность результатов моделировася в исходное состояние до прихода импуль- ния при одновременном снижении веса и

7483 габаритов и повышении надежности и экономичности генераторов равномерно распре-, деленных случайных сигналов.

Формула изобретения

Генератор равномернэ распределенных случайных величин, содержащий генератор случайной последовательности импульсов, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого через первый мультивибратор соединен со входом первого формирователя импульсов, а второй вход первого элемента И соединен с единичным выходом первого триггера, счетный вход которого объединен со входом элемента задержки и с первыми входами счетчика и второго элемента И, выход которого соединен с нулевым входом второго триггера, выход которого является первым выходом генератора и соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора импульсов и через делитель соединен со входом элемента задержки, а выход третьего элемента И соединен со вторым входом счетчика, вход которого является вторым выходом генератора, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия генератора, он

93 8 содержит третий и четвертый триггеры, четвертый элемент И, второй мультивибратор, второй формирователь импульсов и элемент ИЛИ, выход которого соединен с единичным входом второго триггера, а входы элемента ИЛИ соединены с выходами формирователей импульсов, вход вторбго формирователя импульсов через второй мультивибратор соединен с выходом четвертого элемента И. первый вход которого соединен с нулевым выходом первого триггера, а второй axon четвертого элемента И объединен с первым входом первого элемента И и подключен к счетному входу третьего триггера, выход которого подключен ко второму входу второго элемента И и к счетному входу четвертого триггера, выход которого соединен с третьим входом второго элемента И, нулевые входы третьего и четвертого триггеров подключены к выходу элемента задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 .. A вторское свидетельство СССР

hb 443300440000, кл. G 06 F 1/00, Cj 06 F 1/02, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

И 386392, кл. 6 06 F 1/02, 1971.

3. Бобнев И. Ц.. Генерирование случайных сигналов. М., Энергия, 1971, с. 149 (прототип).

748393

1Р

Il

1l

19

18

Ю

Составитель A Kapacoa

Редактор H. Каменская Техред A. Куликовская Корректор Г. Решетник

Заказ 4240/36 Тираж 751 Подпис ное

Ш1ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )f< 35, Раушская наб., д. 415

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