Управляемый вероятностный элемент

ОПИСАНИЕ.

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЙТИЛЬСТВУ (11) 446064

Союз Советских

Соцналистии вских

Реслублик

/ (61) Зависимое от авт. свидетельства— (22) Заявлено I2. I2. 72 (21К85889Т/? 8-Яф с присоединением заявки в (51) М Кл.

+ 06 f I5/36

Гееудерстеееньй кометет еоеете йиееотрое CCCO ое Лееем езобротеей к етерктее (32) ПриоритетОпубликовано 05. I0.74Áþëëeòåíü № 37 (45), Дата опубликования описанияТ5.I2.7 (» (К 687. 332:

5I9. 2 (088.8) З.Н. Четвериков, Э.A.Áàêàíîâè÷, С.Ф. Костюк, С.М. Мороз и А.В. Меньков

Минский радиотехнический институт и Московское ордена

Ленина и брдена Трудового Красного Знамени высшее техническое училище им. Н.Э; Баумана (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель

1 (54) УПРАВЗИЕМЫИ ВЕРОЯТНОСТНО MEMEHT

Изобретение относится к об- ласти вычислительной техники и может быть использовано для построения датчиков случайных чисел, мо» делей стохастических автоматов и систем, при построении стохастических вйчислительных и моделщрощих устройств.

Известен ряц способов построения вероятностных элементов и схем, реализирующих эти способы.

Известным вероятностйым эле» ментам, содержащим электронные приборы с известными щумовыми характеристиками и цепи запуска и управления, присущи недостатки, связанные с температурной нестабильностью характеристик и их зависимостью от питающих напряжений. Устранение этих нецостатков связано с усложнением схем вероятностных элементов.

Целью изобретения является упрощение вероятностного элемента, повышение надежности и стабильности его работы, устранение зависи-

1—

2 мости вероятностных характеристик элемента от параметров входных сиг. налов и флуктуаций питающих напряжений, возможность изменения веро5 ятностных свойств элемента, возможность построения вероятйостных элементов с произвольным числом устойчивых состояний.

Сущность предлагаемого изоб1р ретения заключается в использовании пумовых свойств тиристоров, включаемых параллельно между "землейот и входом схемы через сопротивление связи. Включенные таким об15 разом тиристоры образуют многоус15 тойчивый управляемый вероятно.стный элемент. Схема подключается к единственно источнику энергии-генератору входных импульсов, что исключает BJIKKHN8 нестабильности IIE тающих напряжений на работу вероятностного элемента. При таком включении тиристоров нестабильность параметров вхоцных импульсов не влияет на стабильность работы схе„мы в целом и не приводит к измене — !

20

Зо

40

44 ниям установленных вероятностных параметров.

Между входом схемы и управляющими электродами тиристоров випачены регулируемые резисторы, с помощью которых задаются требуемые величины токов управления тиристорами и вероятностных характеристик вероятностного элемента, Г индивидуальных нагрузочны сопротивлений параллельных ветвей схемы снимаетcd напряжение, соответствующее состоянию тиристоров. При включении п :обое) тиристора с его нагрузки снймается напряжение, обусловленное током, протекающйм по цепи пробитого прибора; остальные тиристоры шунтируются пробитыми и с их нагрузочных сопротивлений снимается потенциал "земли". В течение времени действия входного сигнала лишь HB одном выходе многоустойчивого вероятностного элемента присутствует потенциал, отличный от потенциала "земли".

На фиг. Е изображена принципиальная электрическая схема предложенного элемента; на фиг. 2— график изменения напряжения в общей*точке схемы и напряжения пробоя в течение времени действия входного сигнала; на фиг. 3 — характеристики включения т р стора; на фйг. 4 - плотности распределения вероятностей случаиных значений порогов срабатывания тиристоров; на фиг. — зависимость вероятности срабатывания тиристора от значений регулируемого параметра.

В случае если на входе схемы (фиг. Б отсутствуют сигналы опроса, схема оказывается обесточенной и напряжение на всех ее выходах соответствует потенциалу "земли".

При поступлении на вход схемы.импульса с конечно" длительностью переднего Аранта напряжение в общеи точке > нарастает, а напряжение пробоя тиристоров 1 - Ip уменьшается за счет увеличения токов управления, протекающих через резисторы 2 -2д . В некоторый момент времени g =g (фиг. 2), когда найряжение в точке Е общего резистора 3 достигает уровня пробоя одного из тиристоров, п юисхот его пробой (точка А йа (Оиг. 2)„ з рассмотрения характеристйк включения тиристора (фиг, 3) следует, что при повышении входного напряжения от нуля до некоторого максимального значения нагщзочная пря4

4 мая перемещается, сменяя положение

I„ П...., а напряжение пробоя соответственно уменьшается, проходя значения В, В,... В момент ,пробоя тиристора рабочая точка переходит на участок отрицательного дифференциального сойротивления прибора (Ву C ), ток через пробитый тиристор резко возрастает, а йапряжение в общей точке Е уменьшается что исключает срабатывание (пробой) остальных тиристоров.

Для пояснения сущности вероятностных процессов, протекающих в схеме, рассмотрим частный случай многоустойчивого вероятностного элемента — бистабильного элемента, в котором использованы только два тиристора, например I и Ig . В некоторой области изменения разностных значений токов управления срабатывание тиристора носит вероятностный характер из-за модуляции уровня пробоя тиристора его внутренними щумами, д фект модуляции может быть приведей к управляющей цепи, что значительно упрощает дальйейшее рассмотрение протекающих в схеме процессор. Вероятность срабатывания (пробоя) первого тиристора p р при поступлении на вход вероятностного элемента в момент сигнала опроса от генератора импульсов может быть записана так:

Рср= рр(1у,+zopf(tel zyz+z z(t,,!! (1) где Хц,, Tzj — соответственно токи управления первым и вторим тиристорами;

Ти,(6 ) ч 1 (f,) -значения в момент реализаций случайных функций, описы1вающих флуктуации токов управления первым и вторым тиристорами, модулированных внутренними щумами, приведенных к цепям управления тиристорами.

В интегральном вице выражение (I} может быть переписано в таком виде „>

OO рр= {М,(!3щФ,(>dz3d ц(Ф где У(1щ (и!), У(1р„(t

446064

5

Из рассмотрения фнг. 4 ясно, что вероятность срабатывания вероятностного элемента является функцией площади нер графиков плотностей распределения с чайных значений порогов срабатывания тиристоров (заштрихованная область на фиг. 4), причем эта вероятность зависит от некоторой величины С.

На основании условия где С вЂ” некоторый регулируемый параметр, делается вывод о возможности изменения вероятности срабатывания элемента. Таким регулируемым параметром является разность постояйных составляющих токов управления, задаваемых изменением величин сопротивлений в цепях управления тиристорами. Зависимость вероятности срабатывания первого тиристора от величины параметра С показана на фиг. 5.

Результаты, полученные для схемы с двумя случайными устойчи6 выми состояниям"-. распространяются и а общий случай — схему многоустойчивого управляемого вероятност:ного элемента.

По окончании действия импульса, поступающего на вход вероятностйого элемента, схема возвращается в исходное состояние, когца на всех ее выхоцах — резисторах 5 устанавливается потенциал "земля".

ПРЕДАДЕТ ИЮБРЕТЕНИЯ

Управляемый вероятностный элемент, содержащий первичные источники случайного сигнала, генератор импульсов, резисторы, о т л и— ю ч а ю шийся тем, что, с целы

его упрощения при повйшений стаби.льности характеристик, в нем первичные источники цума выполнены в виде ряда тиристоров, катоды кото25 рых соединены с нагрузочными резисторами, аноды через общий резистор подключены к генератору импульсов, который соединен через регулируемые резисторы с управляющими зо электродами тиристоров соответственно.

446064

Фиг. Ч

Состав нтел ь В» ЖОВИНСКИЙ

l «дактор Л. УтЕКИНа Т-1 Д1т. ЗбаРСКИИ

Заказ Ж1

ЦПИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР но делам изобретений и открытий

Москва, 113035, Раушская наб., 4

Пр«дприятие «Патент», Москва, Г-59, Бережковская наб., 24

E( фиг.2

vj lfi В

Фиг. 3

Изд. Щ с Тираж Поднисное