Генератор равномерно распределенных случайных величин

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскня

Социалистических

Республик (1894706 ф.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, саид-ву (22) Заявлено 01.04.80 (21) 2910009/18-24 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 3012.81. Бюллетень 89 48

Дата опубликования описания 30 12 81 (5t)M. Кл л

G 06 F 7/58

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325 (088. 8) (12) Авторы изобретения

К.P. Билюнас и В.Ю.Гаурильчикас (71) Заявитель (54 ) ГЕНЕРАТОР РАВНОМЕРНО РАСПРЕДЕЛЕННЫХ

СЛУЧАИНЫХ ВЕЛИЧИН

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в генераторах шума, предназ-. наченных для проведения исследований шумов электрических сигналов в низкочастотном диапазоне.

Известен генератор равновероятно распределенных случайных величин, содержащий генератор шума с нормальным 10 законом распределения, пороговый элемент, блок памяти, сумматор, первый и второй элементы И и линейный преобразователь. Работа генератора.осуществляется путем функционального преобразования нормального шума (lj.

Однако известный генератор не обеспечивает достаточной точности приближения к равновероятному закону распределения случайных величин. 20

Наиболее близким к предлагаемому является генератор случайного процесса, содержащий генератор бинарного шума, реверсивный счетчик, выходной усилитель, триггер, вход которо- 25

ro соединен с выходом генератора бинарного шума, генератор тактовых импульсов, первый и второй элементы И, первые входы которых соединены с выходами триггера соответственно, а 30 вторые с выходом генератора тактовых импульсов, цифроаналоговый преобразователь, выход которого соединен с выходным усилителем, а вход — с пер" вым выходом реверсивного счетчика, две цепочки, каждая из которых состоит из дешифратора, элемента задержки, элемента И, элемента 3aпрет и элемента ИЛИ. Вход каждого дешифратора соединеí со вторым и третьим выходами реверсивного счетчика соответственно, а выход через элемент задержки — с первыми входами соответствующих элементов 3aпрет и И, выходы которых через элементы ИЛИ соединены со входами реверсивного счетчика. Вторые входы элементов И соединены с выходом генератора тактовых импульсов, вторые входы элементов Запрет — с выходами первого и второго элементов И соответственно.

Известное устройство работает следующим образом.

При поступлении на суммирующий или вычитающий вход реверсивного счетчика тактовых импульсов с вероятностью

1/2 в последнем реализуется процесс симметричных случайных блуждений по множеству его состояний. Эти состоя894706 ния преобразуются с помощью цифроаналогового преобразователя в напряжение ступенчатой формы, имеющее равномерное распределение вероятностей мгновенных значений. Для исключения переходов реверсивного счетчика из крайних состояний в нулевое, в эти крайние состояния поставлены две цепочки, состоящие из дешифратора элементов И, Запрета и ИЛИ, одна цепочка обеспечивает переход счетчика из N-го состояния в (N-1) -е, а 10 другая из (-N) -го состояния в (-N+1) -е с вероятностью единица (2) .

Недостатками известного генератора являются его сложность и то, что вероятность крайних значений получается 15 больше чем остальных, Цель изобретения вЂ, увеличение точности приближения генерируемого,процесса к равновероятному закону распределения случайных величин и упрощение Щ устройства.

Указанная цель достигается тем, что в генератор равномерно распределен-, ных случайных величин, содержащий реверсивный счетчик, выход которого я5 .соединен с входами первого и второго дешифратора.и входом цифроаналогового преобразователя, выходной усилитель, вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, генератор бинарного шума, генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен с входом генератора бинарного шума, а второй выход соединен с первыми входами перво- З5 го и второго элементов И, выходы которых соединены с соответствующими входами реверсивного счетчика, введены триггер, элементы ИЛИ, НЕ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы дешифраторов через элемент ИЛИ соединены со счетным входом триггера, выход которого соединен с первым входом элемента

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом генератора бинарного шума, а выход соединен со вторым входОм первого элемента И, и через элемент НŠ— со вторым входом второго элемента И.

На фиг.1 представлен генератор равномерно распределенных случайных gp величин, структурная схемами на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие работу генератора.

В генераторе первый выход генератора 1 тактовых импульсов соединен с генератором 2 бинарного шума, а второй выход соединен с первыми входами элементов И 3 и 4, выходы которых соединены со входами реверсивного счетчика 5 один с суммирующим входом, другой с вычитающим. Выход бО реверсивного счетчика соединен со входом цифроаналогового преобразователя 6 и входами двух дешифраторов. 7 и 8. Выходы дешифраФоров соединены со входами элемента ИЛИ 9, выход ко. 65 торого соединен со счетным входом триггера 10. Выход триггера соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11, второй вход которого сое- динен с выходом генератора 2. бинарного шума. Выход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ соединен с вторыми входами элементов И 3 и 5, причем один из них через элемент НЕ 12. Выход преобразователя 6 соединен со входом усилителя 13.

Генератор работает следующим образом.

Первый выход генератора 1 тактовых импульсов выдает тактовы= импульсы (фиг.2а) для синхронизации работы генератора 2 бинарного шума. Последний может быть генератором случайного бинарного шума или генератором псевдослучайной последовательности максимальной длины с достаточно большой длиной последовательности. Генератор бинарного шума на выходе выдает сигнал (фиг.2 б), имеющий вероятность появления высокого или низкого уровня 1/2. Этот сигнал поступает на второй вход элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 11. Если тем временем на выходе триггера 10, который соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ есть низкий уровень, то бинарный шум через этот элемент проходят неинвертированный и попадает на входы элементов И 3 и 4, причем один из них через инвертор 12. Таким образом, на первых входах элементов И действует бинарный шум в противофазах и управляет прохождением тактовых импульсов из второго выхода (фиг.2 r) генератора 1 тактовых импульсов через элементы И на входы реверсивного счетчика 5, т.е. тактовые импульсы по случайному закону с вероятностью 1/2 поступают то на суммирующий, то на вычитающий вход. В реверсивном счетчике реализуется процесс симметричных блужданий по множеству его состояний. Эти состояния преобразуются с помощью цифроаналогового преобразователя 6 в напряжение ступенчатой форгы (фиг.2 д), которое усиливается выходным усилителем 13 до требуемой мощности и поступает на выход устройства. Это напряжение имеет равномерное распределение вероятностей мгновенных значений.

Если реверсивный счетчик 5 достигает одно из крайних состояний, соответствующий дешифратор 7 или 8 на выходе выдает . положительный эффект, т.е. переходит из низкого уровня в высокий, который проходит через элемент

ИЛИ 9 и переводит триггеР 10 в другое состояние (момент времени t, на фиг.2). Так как уровень на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ меняется, меняется и полярность бинарного шума на выходе этого элемента (момент времени на фиг.2в), а также меняется

894706 направление счета реверсивного счетчика. Таким образом получается отражение направле ния счета реверсив— ного счетчика. Соотношение частот следования тактовьх импульсов, поступающих на реверсный счетчик

5 и генератор бинарного шума, должно быть

7n i

%а

1л где f — частота следования импуль — 10

4 сов, поступающих на генератор бинарного шума; частота следования импуль-, сов, поступающих на реверсивный счетчик.

От этого соотношения зависит спектр сигнала и автокорреляционная характеристика, но при всех случаях распределение мгновенных амплитуд имеет равномерный закон.

Такигл образом, положительный эффект достигается за счет введения в схему элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, с помощью которого удалось получить эффективное отражение от крайних состояний и.одновременно упростить схему.

Формула изобретения

Генератор равномерно распределенных случайных величин, содержащий реверсивный счетчик, выход которого соединен со входами первого и второго дешифраторов и входом цифроаналогового преобразователя, выходной усилитель, вход которого соединен с выходом цифроаналогового преобразователя, генератор бинарного шума, генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен со входом генератора бинарного шума, а второй выход — с первыми входами первого и второго элементов И,, выходы которых соединены с соответствующими входами реверсивного счетчика, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыше-. ния точности генератора, он содер.жит элемент ИЛИ, триггер, элемЕнт

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, элемент НЕ, выходы дешифраторов через элемент ИЛИ соединены со счетным входом триггера, . выход которого соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом генератора бинарного шума, а выход соединен со вторым входом первого элемента И, и через элемент НŠ— co вторым входом второго элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 430400, кл. G 06 F 1/02, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 524199, кл. G 06 G 7/52,1976 (прототип).

894706

Закаэ 11490/78

Тираж 748 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

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

Составитель A.Kapacoa

Редактор E.Äè÷èíñêàÿ Техред А Бабинец Корректор у,Пономаренко