Генератор случайных чисел

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИЯЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социапистичесиих

Респубпик

< 840855 (81) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 11 09.78 (21) 2669516/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 23.06.81. Бюллетень М 23 (51jNL. Кл.

G 06 F 1/02

Ваударетаанний квинтет

СССР оо аалаи иаоаратаннй н открытей (5З) УЙК,681.323 (088.8) Дата опубликования описания 23.06.81.А. В. Тпмошков н В. П. Якушин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ ЧИСЕЛ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании случайных процессов.

Известен генератор случайных чисел, содержаший источник нулевого напряжения, вьпюлненный на операционном усилителе, в цепь обратной связи которого включен шумовой . диод со стабилизацией протекающего тока, что достигается подачей на вход усилителя постоянного напряжения. Шумовое напряжение постуt0 пает на компаратор, соединенный со счетчиком триггера 1О .

Однако известный генератор имеет недос таточно широкую полосу генерируе-, мого двоичного сигнала.

Известен также генератор случайных чисел, содержащий источник шума, компа.ратор, счетный триггер, стробируемый

Й- триггер 123.

Недостатком известного является низкое быстродействие генератора.

Бель изобретения — повышение быстродейс твия генератора.

Эта цель достигается тем, что в генераторе случайных чисел, содержатцем последовательно соединенные источник шума, дифференпируюшую цепочку, компара тор, счетный триггер, стробируемый Д-триггер, синхронизирующий вход которого является синхрониэируюшим входом генератора,. вход задания уровня срабатывания компаратора подключен к синхрониэирующему входу генератора.

На чертеже показана блок-схема генератора.

Генератор содержит источник l шума. выполненный на шумовом диоде 2, включенном в пень обратной связи операционного усилителя 3, имекхпего вход 4 для подачи постоянного напряжения. Шумовое напряжение через дифференцируюшую цепочку 5 поступает на вход компаратора 6, второй вход которого через резистор 7 соединен с нулевой шиной, управляющий вход 8 компаратора 6 подключен к синхронизируюшему входу 9 генератора, 5 4

3 84085

Выход компаратора подключен к счетному входу триггера l0, выход которого соединен со входом й-стробируемого триггера l l, вход которого соединен со входом 9 генератора.

Генератор случайных чисел (ГСЧ) ра«

5 ботает следующим образом.

При подаче напряжения питания операционного усилителя 3 и опорного напряжения на его неинвертирующий вход, полупроводниковый источник широкополосного шумового напряжения, включенный в цепь обратной связи операционного усилителя 3, генерирует широкополосный сигнал, случайный по амплитуде и длительности.

При этом обратный ток шумящего диода определяе гся иоминалом источника опорного напряжения, величина которого с большой точностью повторяется на инвертируюшем входе операционного усилителя 4, и резистором, подключенным к инвертируюшему входу усилителя 3 .

Такое включение источника шума эквивалентно включению последовательно с шумящим диодом генератора тока, обеспе- 2 чивающего высокую стабильность рабочей точки диода при изменении температуры, а также в зависимости от выбранного экземпляра шумящего диода. Кроме того, построение генератора шума на основе балансной схемы (операционного усилителя) обеспечивает лучшую стабильность и помехоустойчивость режима работы источника шума, т.е. невосприимчивость к влиянию на режим работы таких 35 дестабилизирующих факторов, как пульсация источников питания, помех по шинам питания и заземления и других синфазиых помех, Построение генератора шума а основе операционного усилителя поз- @, золяет совместить функции генерации и усиления шумов.

Случайные по амплитуде и длительности усиленные выбросы с выхода операционного усилителя 3 через цепочку 5 поступают на вход компаратора 6. При превышении выбросами шума нулевого уровня (земли) на выходе компаратора 6 формируется нормализованные по амплитуде и случайные по длительности импульсы.

Средняя частота их следования равна .. средней частоте следования шумовых выбросов с выхода генератора шума, что обеспечит потенциально возможное быСтро 55 действие ГСЧ.

Разделение последовательности импульсов на серии осуществляется непосредственной подачей тактовых импульсов на управляющий вход компаратора 6, на выходе которого формируется разделенная на серии последовательность импульсов, нормализованных по амплитуде и случайных по длительности. Счетный триггер lO переснитывает эту последов& тельность пО мОдулю два, СОстОяние триггера l0 в паузах между сериями считывается задним фронтом тактового импульса в триггере l l.

Таким образом. на выходе считываю«

mего триггера имеет последовательность случайных чисел (" нулей и единиц ); длительность которых равна тактовому интервалу.

С целью сокращения оборудования в. качестве схемы считывания используется Д-триггер, что позволяет для операций стробирования и считывания использовать общий источник тактовых импульсов. Считывание в этом случае происходит задним фронтом тактовых импульсов, попадающим.в интервал их длительЯ ности за счет задержки в информапионном тракте.

Аналоговая часть ГСЧ непосредственно сопрягается с МОП вЂ” структурами, в результате применения которых потребление генератора значительно снижается.

Формула изобретения

Генератор случайных чисел, содержащий последовательно соединенные источник шума, дифференцирующую цепочку, 1 компаратор, счетный триггер и стробируемый Й-триггер, синхрониэирующий вход которого является синхронизирующим входом генератора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения быстродействия, вход задания уровня срабаты вания компаратора подключен к синхронизируюшему входу генератора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l, Кори Г. Моделирование случайных процессов на аналоговых и аналого-цифровых вычислительных машинах, М., Мир, 1968, с l2l-l22.

2. Федоров Р. Ф. и др. Стохастичес кие преобразователи информации. Л."Ма я шиностроение", l979, с. 29-3l (протогап).