RU2261527C1 - Random-length pulse shaper - Google Patents
Random-length pulse shaper Download PDFInfo
- Publication number
- RU2261527C1 RU2261527C1 RU2004107717/09A RU2004107717A RU2261527C1 RU 2261527 C1 RU2261527 C1 RU 2261527C1 RU 2004107717/09 A RU2004107717/09 A RU 2004107717/09A RU 2004107717 A RU2004107717 A RU 2004107717A RU 2261527 C1 RU2261527 C1 RU 2261527C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- random
- pulse
- input
- inputs
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Настоящее изобретение относится к технике генерирования электрических импульсов с модулированной длительностью и может использоваться для имитации сигналов систем передачи данных.The present invention relates to a technique for generating modulated electric pulses and can be used to simulate signals from data transmission systems.
Уровень техникиState of the art
Оценка запаса работоспособности приемников цифровых сигналов данных, передаваемых по реальным линиям связи, выполняется путем моделирования сигналов с искажениями, проявляющимися в виде случайного отклонения длительности импульсов от среднего значения с заданными статистическими параметрами.The health margin of receivers of digital data signals transmitted over real communication lines is estimated by modeling signals with distortions, which manifest themselves as a random deviation of the pulse duration from the average value with specified statistical parameters.
Для этой цели может использоваться устройство в виде компаратора, соединенного входами соответственно с выходом генератора периодических пилообразных импульсов и источника напряжения шума [1], которым может служить любой известный генератор шума [2]. В таком устройстве происходит линейное преобразование напряжения шума в длительность импульса, которая, следовательно, приобретает статистические свойства исходного напряжения шума. Недостатком данного аналога является низкая точность и стабильность статистических характеристик длительности генерируемых импульсов ввиду аналогового характера процессов в нем.For this purpose, a device can be used in the form of a comparator connected by inputs to the output of a periodic sawtooth pulse generator and a noise voltage source [1], which can be any known noise generator [2]. In such a device, the noise voltage is linearly converted to the pulse duration, which, therefore, acquires the statistical properties of the initial noise voltage. The disadvantage of this analogue is the low accuracy and stability of the statistical characteristics of the duration of the generated pulses due to the analogous nature of the processes in it.
Тот же способ реализован в генераторе равномерно распределенных случайных импульсов [3], который состоит из компаратора, входы которого соединены с выходами соответственно устройства выборки-хранения мгновенного значения напряжения шума и генератора линейно изменяющегося напряжения, входы управления которых соединены с выходом опорного тактового генератора. Точность моделирования шумового отклонения длительности импульса на выходе компаратора в данном аналоге также невысока в связи с аналоговым характером процесса, при котором изменение статистических характеристик напряжения шума при уходе температуры или питающего напряжения приводит к искажению установленных вероятностных моментов длительности импульса.The same method is implemented in a uniformly distributed random pulse generator [3], which consists of a comparator, the inputs of which are connected to the outputs, respectively, of a device for sampling and storing the instantaneous noise voltage and a ramp generator, the control inputs of which are connected to the output of the reference clock. The accuracy of modeling the noise deviation of the pulse duration at the output of the comparator in this analogue is also low due to the analogous nature of the process, in which the change in the statistical characteristics of the noise voltage when the temperature or supply voltage deviates leads to a distortion of the set probabilistic moments of the pulse duration.
Известно также устройство [4] для генерирования импульсов с фазовым дрожанием, состоящее из опорного генератора, выходом подключенного одновременно к входу генератора псевдослучайных чисел (ГПСЧ) и согласованной многоотводной линии задержки. Отводы линии задержки соединены с соответствующими информационными входами мультиплексора, у которого адресные входы подключены к группе смежных выходов ГПСЧ через блок цифрового суммирования, выполненный в виде постоянного запоминающего устройства. В данном аналоге, построенном полностью на цифровых блоках, осуществляется шумовая модуляция фазы выходного импульса мультиплексора. Благодаря цифровому способу управления фазой импульсов устройство обладает повышенной точностью и стабильностью при генерировании импульсов со случайной фазой. Недостатком устройства-прототипа является ограниченные функциональные возможности, не позволяющие использовать его для получения импульсов случайной длительности.It is also known a device [4] for generating pulses with phase jitter, consisting of a reference generator, an output connected simultaneously to the input of a pseudo random number generator (PRNG) and a matched multi-tap delay line. The taps of the delay line are connected to the corresponding information inputs of the multiplexer, in which the address inputs are connected to the group of adjacent outputs of the PRNG through a digital summing unit made in the form of read-only memory. In this analogue, built entirely on digital blocks, the noise modulation of the phase of the output pulse of the multiplexer is carried out. Thanks to the digital method of controlling the phase of the pulses, the device has increased accuracy and stability when generating pulses with a random phase. The disadvantage of the prototype device is the limited functionality that does not allow it to be used to obtain pulses of random duration.
Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению является генератор импульсов с нормированным фазовым шумом [5], содержащий соединенную с входным зажимом последовательную цепь управляемых элементов задержки и ГПСЧ, входом подключенный к выходу последовательной цепи управляемых элементов задержки, а выходами - к управляющим входам соответствующих управляемых элементов задержки. Опорные входы всех управляемых элементов задержки соединены с общим зажимом регулируемого опорного напряжения, а вход последовательной цепи управляемых элементов задержки присоединен к выходу тактового генератора.Of the known analogues, the closest in technical essence to the present invention is a pulse generator with normalized phase noise [5], containing a serial circuit of controlled delay elements and a PRNG connected to the input terminal, connected to the output of the serial circuit of controlled delay elements, and the outputs to the control inputs of the corresponding controlled delay elements. The reference inputs of all controlled delay elements are connected to a common clamp of an adjustable reference voltage, and the input of a series circuit of controlled delay elements is connected to the output of the clock generator.
Принцип действия устройства-прототипа основан на суммировании в каждом такте работы времен задержки всех управляемых элементов задержки в последовательной цепи, причем время задержки каждого управляемого элемента задержки определяется логическим состоянием соответствующего выхода ГПСЧ. Известно, что сумма содержимого смежных разрядов ГПСЧ подчиняется биномиальному, а при большом числе разрядов нормальному закону распределения [6]. Поэтому момент появления импульса на выходе последовательной цепи управляемых элементов задержки является случайным, его распределение близко к нормальному распределению. Недостаток устройства-прототипа состоит в его ограниченных функциональных возможностях, не позволяющих использовать его непосредственно для получения импульсов случайной длительности.The principle of operation of the prototype device is based on summing in each clock cycle the delay times of all controlled delay elements in a serial circuit, and the delay time of each controlled delay element is determined by the logical state of the corresponding PRNC output. It is known that the sum of the contents of adjacent PRNG discharges obeys the binomial, and with a large number of discharges, normal distribution law [6]. Therefore, the moment the pulse appears at the output of the serial circuit of the controlled delay elements is random, its distribution is close to the normal distribution. The disadvantage of the prototype device is its limited functionality that does not allow using it directly to obtain pulses of random duration.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
Цель настоящего изобретения - расширение функциональных возможностей устройства, обеспечивающих получение импульсов случайной длительности с заданными статистическим характеристиками при высокой точности и стабильности, свойственных цифровым устройствам.The purpose of the present invention is the expansion of the functionality of the device, providing pulses of random duration with predetermined statistical characteristics with high accuracy and stability inherent in digital devices.
Для этого в устройство, содержащее входной зажим, через первый элемент задержки соединенный с последовательной цепью вторых управляемых элементов задержки, и ГПСЧ, входом подключенный к выходу последовательной цепи вторых управляемых элементов задержки, а соответствующими выходами - к их управляющим входам, причем опорные входы всех вторых управляемых элементов задержки соединены с общим зажимом второго опорного напряжения, введен триггер и зажим первого опорного напряжения. При этом входы триггера соединены соответственно с входным зажимом и выходом последовательной цепи вторых управляемых элементов задержки, выход триггера подключен к выходному зажиму устройства, а опорный вход первого элемента задержки соединен с зажимом первого опорного напряжения.To do this, into the device containing the input terminal, through the first delay element connected to the serial circuit of the second controlled delay elements, and the PRNG, the input connected to the output of the serial circuit of the second controlled delay elements, and the corresponding outputs to their control inputs, and the reference inputs of all second controlled delay elements are connected to a common terminal of the second reference voltage, a trigger and a terminal of the first reference voltage are introduced. In this case, the trigger inputs are connected respectively to the input terminal and the output of the serial circuit of the second controlled delay elements, the trigger output is connected to the output terminal of the device, and the reference input of the first delay element is connected to the terminal of the first voltage reference.
Каждый входящий в состав устройства второй управляемый элемент задержки может быть выполнен в виде пары логических вентилей И-НЕ с парафазными выходами, например вентилей типа ЭСЛ в соглашении отрицательной логики, и параллельной RC-цепи, подключенной одновременно к инверсному выходу первого из названных вентилей И-НЕ и одному входу второго вентиля И-НЕ. При этом один вход первого вентиля И-НЕ служит управляющим входом элемента задержки, а оставшиеся входы обоих вентилей И-НЕ - парафазным входом элемента задержки. Опорным входом второго управляемого элемента задержки служит свободный вывод резистора RC-цепи, конденсатор которой соединен с общей шиной. В таком элементе задержки при высоком уровне "0" управляющего сигнала с ГПСЧ фронт и спад импульса на выходе задерживается относительно входного импульса только на время задержки распространения второго элемента И-НЕ. При низком уровне "1" на управляющем входе положение фронта выходного импульса не изменяется, а спад импульса задерживается дополнительно на время Δt, определяемое постоянной времени RC-цепи и уровнем напряжения на опорном входе.Each second controlled delay element included in the device can be made in the form of a pair of AND-NOT logic gates with paraphase outputs, for example, ESL gates in the negative logic agreement, and a parallel RC circuit connected simultaneously to the inverse output of the first of the AND gates NOT and one input of the second gate AND NOT. In this case, one input of the first AND gate NOT serves as the control input of the delay element, and the remaining inputs of both gates AND NOT the paraphase input of the delay element. The reference input of the second controlled delay element is the free output of the resistor of the RC circuit, the capacitor of which is connected to a common bus. In such a delay element, at a high level “0” of the control signal from the PRNG, the front and the decay of the output pulse are delayed relative to the input pulse only for the propagation delay time second element AND NOT. With a low level of “1” at the control input, the position of the front of the output pulse does not change, and the pulse decay is delayed additionally by the time Δt, determined by the time constant of the RC circuit and the voltage level at the reference input.
Первый элемент задержки представляет собой общеизвестный одновибратор, длительность импульса которого зависит от напряжения на опорном входе, например устройство задержки на ЭСЛ элементах [7].The first delay element is a well-known one-shot, the pulse duration of which depends on the voltage at the reference input, for example, a delay device on ESL elements [7].
В предлагаемом устройстве установка триггера выполняется непосредственно входным импульсом, а сброс - импульсом последнего управляемого элемента задержки из последовательной цепи, который появляется в случайные моменты времени. Поэтому длительность выходного импульса триггера суть случайная величина с заданным ГПСЧ и временем задержки управляемых элементов задержки распределением.In the proposed device, the installation of the trigger is performed directly by the input pulse, and the reset is performed by the pulse of the last controlled delay element from the serial circuit, which appears at random times. Therefore, the duration of the output pulse of the trigger is a random variable with a given PRNG and the delay time of the controlled delay elements distribution.
Перечень чертежейList of drawings
На фиг.1 представлена электрическая функциональная схема формирователя импульсов случайной длительности согласно настоящему изобретению.Figure 1 presents the electrical functional diagram of a pulse shaper of random duration according to the present invention.
На фиг.2 показана электрическая принципиальная схема варианта второго управляемого элемента задержки, входящего в состав формирователя импульсов случайной длительности.Figure 2 shows the electrical schematic diagram of a variant of the second controlled delay element, which is part of a pulse shaper of random duration.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретенияInformation confirming the possibility of carrying out the invention
Показанная на фиг.1 схема формирователя импульсов случайной длительности содержит соединенные с входным зажимом 1 первый элемент 2 задержки и последовательную цепь вторых управляемых элементов 3...9 задержки. Опорный вход первого элемента 2 задержки присоединен к зажиму 10 первого опорного напряжения, а опорные входы всех вторых управляемых элементов 3...9 задержки соединены с общим зажимом 11 второго опорного напряжения. Устройство включает также ГПСЧ 12, входом подключенный к выходу указанной последовательной цепи вторых управляемых элементов 3...9 задержки, а выходами - к их управляющим входам, а также триггер 13. При этом входы триггера соединены соответственно с входным зажимом 1 и выходом последовательной цепи управляемых элементов 2...8 задержки, а выход триггера 13 подключен к выходному зажиму 14 устройства.Shown in figure 1, the pulse shaper circuit of random duration contains connected to the
В рассматриваемом варианте осуществления устройства используется RS-триггер 13 с динамическими входами, он взводится и сбрасывается спадами своих входных импульсов. ГПСЧ 12 также тактируется спадами выходных импульсов управляемого элемента 9 задержки.In the considered embodiment of the device, an RS-trigger 13 with dynamic inputs is used, it is cocked and reset by the drops of its input pulses. The PRNG 12 is also clocked by the decay of the output pulses of the controlled delay element 9.
На фиг.2 представлена схема возможного исполнения второго управляемого элемента 3...9 задержки, входящего в состав устройства фиг.1. Схема выполнена на вентилях эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ) с парафазной передачей сигналов. Указанные вентили выполняют логическую функцию И-НЕ в соглашении отрицательной логики. Схема снабжена сигнальными парафазными входами 15, 16, подключенными к первым входам вентилей 17 и 18. Выходы вентиля 17 являются парафазными выходами 19 и 20 элемента задержки. Времязадающими элементами схемы служат резистор 21 и конденсатор 22, подключенный одной обкладкой к общей шине, а второй вместе с одним выводом резистора 21 - к инверсному выходу вентиля 18 и второму входу вентиля 17. Второй вход вентиля 18 служит управляющим входом 23, а оставшийся вывод резистора 21 - опорным входом 24 каждого второго управляемого элемента 3...9 задержки.Figure 2 presents a diagram of a possible implementation of the second controlled element 3 ... 9 delay included in the device of figure 1. The circuit is made on emitter-coupled logic (ESL) valves with paraphase signal transmission. These gates perform a logical AND-NOT function in a negative logic convention. The circuit is equipped with
При высоком уровне напряжения логического "0" на управляющем входе 23 на инверсном выходе вентиля 18 удерживается уровень логической "1", поэтому задержка импульса на выходах 19, 20 относительно импульсов на входах 15, 16 равна только собственной задержке вентиля 17. При низком уровне логической "1" на управляющем входе 23 спад импульса на выходе 19 и соответственно фронт импульса на выходе 20 задерживаются относительно импульса на сигнальных входах 15, 16 на время, определяемое скоростью разряда конденсатора 22 через резистор 21 в направлении напряжения на опорном входе 24. По достижении уровнем напряжения на конденсаторе 22 порогового уровня переключения вентиля 17 И-НЕ происходит совпадение уровней "1" на входах этого вентиля, в результате вентиль 17 переключается с задержкой +Δt. Фронт импульса со входа 15 передается на выход 19 практически без задержки (собственная задержка мала).With a high voltage level of logical "0" at the
Формирователь импульсов случайной длительности работает в следующем порядке. Спадом импульса на входном зажиме 1 триггер 13 взводится, а спадом импульса с выхода последовательно соединенных первого элемента 2 задержки и вторых управляемых элементов 3...9 задержки сбрасывается. За счет этого импульс на выходном зажиме 14 устройства - выходе триггера 13 начинается в фиксированный момент времени, а заканчивается в случайный момент времени, который определяется суммой текущих логических состояний выходов ГПСЧ 12 и номиналами времен задержки первого и второго элементов задержки.The pulse generator random duration works in the following order. The drop in the pulse at the
Поскольку сумма содержимого смежных разрядов ГПСЧ распределена нормально, то нормально распределена и длительность выходных импульсов. Пусть время задержки первого элемента 2 задержки составляет tЗ1, а время задержки каждого i-го второго управляемого элемента 3...9 задержки равноSince the sum of the contents of adjacent discharges of the PRNG is normally distributed, the duration of the output pulses is also normally distributed. Let the delay time of the first delay element 2 is t З1 , and the delay time of each i-th second controlled delay element 3 ... 9 is
где - неизменная составляющая, Δt - регулируемая составляющая, Qi - логическое состояние i-го выхода ГПСЧ. Тогда при n выходов ГПСЧ и соответственно n вторых управляемых элементов задержки выходные импульсы устройства характеризуются следующими параметрами:Where is a constant component, Δt is an adjustable component, Q i is the logical state of the i-th PRNS output. Then, with n outputs of the PRNG and, accordingly, n second controlled delay elements, the output pulses of the device are characterized by the following parameters:
- минимальная длительность - - minimum duration -
- максимальная длительность - - maximum duration -
- математическое ожидание длительности - - expectation of duration -
- дисперсия длительности - - variance of duration -
- ширина энергетического спектра отклонений tИ - от fВХ/(2m-1) до fВХ, где fВХ - частота входных импульсов, m - разрядность базового сдвигающего регистра в ГПСЧ;- the width of the energy spectrum of the deviations t AND - from f IN / (2 m -1) to f IN , where f IN is the frequency of the input pulses, m is the width of the basic shift register in the PRNG;
- число ступеней квантования длительности - n.- the number of steps of quantization of duration - n.
Среднее значение длительности выходных импульсов регулируется за счет регулирования времени tЗ1 первого элемента 2 задержки путем изменения напряжения на зажиме 10 первого опорного напряжения. Изменяя напряжение на зажиме 9 второго опорного напряжения, можно изменять время задержки каждого включенного второго управляемого элемента 3...9 задержки и, следовательно, задавать норму девиаций длительности выходного импульса на зажиме 14. Возможность электронного управления математическим ожиданием и нормой случайной длительности выходного импульса, а также возможность внешнего запуска расширяют функциональные возможности устройства, например при автоматической его настройке.The average value of the duration of the output pulses is regulated by adjusting the time t Z1 of the first delay element 2 by changing the voltage at terminal 10 of the first reference voltage. By changing the voltage at terminal 9 of the second reference voltage, you can change the delay time of each included second controlled delay element 3 ... 9 and, therefore, set the rate of deviation of the duration of the output pulse at terminal 14. The possibility of electronic control of the mathematical expectation and the norm of the random duration of the output pulse, as well as the possibility of an external launch, expand the functionality of the device, for example, when it is automatically configured.
ЛитератураLiterature
1. Тухарели К.Д., Шульга В.Г. Устройства имитации дрожания фазы импульсов кодовых последовательностей. В сб. "Полупроводниковая электроника в технике связи", вып.19. - М.: Связь, 1978, с.154-161, рис.4.1. Tukhareli K.D., Shulga V.G. Devices simulating phase jitter of pulses of code sequences. On Sat "Semiconductor electronics in communication technology",
2. Бобнев М.П. Генерирование случайных сигналов. - М.: Энергия, 1971.2. Bobnev M.P. Random signal generation. - M .: Energy, 1971.
3. Генератор равномерно распределенных случайных импульсов. - Патент РФ №2107941, МПК G 06 F 7/58.3. A generator of uniformly distributed random pulses. - RF patent No. 2107941, IPC G 06 F 7/58.
4. Чулков В.А. Генератор импульсов с фазовым дрожанием. - Приборы и техника эксперимента, 1996, №2, с.73-74.4. Chulkov V.A. Pulse generator with phase jitter. - Instruments and experimental equipment, 1996, No. 2, p. 73-74.
5. Генератор импульсов с нормированным фазовым шумом. - Патент РФ №2133552, МПК Н 03 К 5/159 (прототип).5. A pulse generator with normalized phase noise. - RF patent No. 2133552, IPC N 03 K 5/159 (prototype).
6. Корн Г. Моделирование случайных процессов на аналоговых и аналого-цифровых машинах. - М.: Мир, 1968.6. Korn G. Modeling of random processes on analog and analog-digital machines. - M .: Mir, 1968.
7. Леонов А.В., Миронов Б.С., Розенберг А.В., Чоклин В.И. Устройство электронной задержки. - Обмен опытом в радиопромышленности, 1980, №9, с.59-60, рис.1.7. Leonov A.V., Mironov B.S., Rosenberg A.V., Choklin V.I. Electronic delay device. - Exchange of experience in the radio industry, 1980, No. 9, p. 59-60, Fig. 1.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004107717/09A RU2261527C1 (en) | 2004-03-15 | 2004-03-15 | Random-length pulse shaper |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004107717/09A RU2261527C1 (en) | 2004-03-15 | 2004-03-15 | Random-length pulse shaper |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2261527C1 true RU2261527C1 (en) | 2005-09-27 |
Family
ID=35850128
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004107717/09A RU2261527C1 (en) | 2004-03-15 | 2004-03-15 | Random-length pulse shaper |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2261527C1 (en) |
-
2004
- 2004-03-15 RU RU2004107717/09A patent/RU2261527C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100910128B1 (en) | Apparatus for generating a set of signals, method of driving an electronic ballast with pwm signals, and apparatus for controlling two pwm signals | |
CN108445734B (en) | Clock pulse frequency multiplication, frequency multiplication and digital pulse generation circuit and time-to-digital converter | |
WO2008044023A1 (en) | Spread-period clock generator | |
CN109142820B (en) | Pulse wave generating device | |
WO2005076474A1 (en) | Apparatus for providing a random bit stream | |
JP3378667B2 (en) | Variable delay circuit for periodic clock | |
GB2190774A (en) | Digital time delay | |
Lukin et al. | Noise radar design based on FPGA technology: On-board digital waveform generation and real-time correlation processing | |
RU2261527C1 (en) | Random-length pulse shaper | |
US6563350B1 (en) | Timing signal generator employing direct digital frequency synthesis | |
US3810039A (en) | Methods and apparatus for generating random time intervals | |
US10069488B2 (en) | Ramp generation module | |
CN109445272B (en) | Clock signal synchronization method, method and device for adjusting signal frequency | |
RU2261525C1 (en) | Random-length pulse generator | |
CN105493406B (en) | For generating the circuit and method of the output signal with variable duty ratio | |
US7671644B2 (en) | Process insensitive delay line | |
RU2133552C1 (en) | Pulse generator with normalized phase noise | |
JP2009038821A (en) | Analog signal comparator | |
HRP20010751A2 (en) | Random bit generating device and method based on time summation of electronic noise source | |
RU2260905C1 (en) | Percentage-phase-noise pulse generator | |
US8446155B2 (en) | Analog circuit test device | |
RU2549174C1 (en) | Digital-to-analogue noise generator | |
RU2584465C1 (en) | Device for simulating network traffic and traffic parameter correction unit | |
JP2007159132A (en) | Circuit and method for trigger event in fraction of clock cycle | |
JP3057734B2 (en) | Delay sweep circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060316 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060316 |
|
RZ4A | Other changes in the information about an invention |