SU1024919A1 - Analog-digital random-signal generator - Google Patents
Analog-digital random-signal generator Download PDFInfo
- Publication number
- SU1024919A1 SU1024919A1 SU813391182A SU3391182A SU1024919A1 SU 1024919 A1 SU1024919 A1 SU 1024919A1 SU 813391182 A SU813391182 A SU 813391182A SU 3391182 A SU3391182 A SU 3391182A SU 1024919 A1 SU1024919 A1 SU 1024919A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- output
- generator
- input
- operational amplifier
- key
- Prior art date
Links
Landscapes
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Abstract
АНАЛОГО-ЦИФРОВОЙ ГЕНЕРАТОР .СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ, содержащий четыре операционных усилител , два ключа, два накопительных конденсатора, выход первого операционного усилител соединен с информационным входом первого ключа, управл ющий вход которого подключен к выходу первого источника гармонического сигнала, а выход первого ключа через первый накопительный конденсатор соединен с шиной нулевого потенциала и непосредственно - с неивертирующим входом второго операционного усилител , выход котоiporo вл етс первым выходом генератора и соединен со своим инвертирующим входом и с неинвертирующим входом tpeTbero операционного усилител , выход которого средине с информационным входом второго ключа, управл ющий вход которого подключен к выходу второго источника гармонического сигнала, а выход второго ключа через второй накопительный конденсатор соединен с шиной нулевого потенциала и непосредственно - с неинвертирующим входом четвертого операционного усилител , выход которого вл етс вторым выходом генератора .и соединен со своим инвертирующим входом и неинвертирующим входом первого операционного усилител , | о т л и ч а ю щ и и с тем, что, с целью упрощени генератора, он содержит первый и второй делители напр жени и первую и вторую схему сравнени , выходы которых вл ютс соответственно третьим и четвертым вы;)одами генератора и соответственно через первый и второй делители наD tC ( пр жени соединены с выходами второго и четвертого операционных усилителей , средние выводы первого и второгр делителей напр жени соединены соответственно с инвертирующими вхо-i дами первого и Третьего операционных ;о усилителей, неинвертирующие входы которых соединены соответственно с первыми входами первой и второй схем сравнени , вторые входы которых подключены к шине нулевого потенциала . ; .. -V ANALOG-DIGITAL GENERATOR. RANDOM SIGNALS, containing four operational amplifiers, two keys, two storage capacitors, the output of the first operational amplifier is connected to the information input of the first key, the control input of which is connected to the output of the first harmonic source, and the output of the first key through the first accumulator the capacitor is connected to the zero-potential bus and directly to the non-diverting input of the second operational amplifier, the output of which is the first output of the generator and connected to its inverting input and non-inverting input tpeTbero operational amplifier, the output of which is the middle with the information input of the second key, the control input of which is connected to the output of the second harmonic source, and the output of the second key through the second storage capacitor directly connected to the bus - with a non-inverting input of a fourth op-amp, the output of which is the second output of the generator. and connected to its inverting input and non-inverter iruyuschim input of the first operational amplifier, | This is the fact that, in order to simplify the generator, it contains the first and second voltage dividers and the first and second comparison circuits, the outputs of which are the third and fourth you respectively;) through the first and second dividers to D tC (the yarns are connected to the outputs of the second and fourth operational amplifiers, the average terminals of the first and second voltage dividers are connected respectively to the inverting inputs-i of the first and Third operational; about amplifiers, non-inverting inputs of which respectively connected to the first inputs of the first and second comparison circuits, the second inputs of which are connected to the zero potential bus.; .. -V
Description
Изобретение относитс к аналогоцифровой вычислительно.й технике и может быть использовано в вычислительных , управл ющих и измерительных системах различного назначени , а также при моделировании сложных систем статистическими методами.The invention relates to an analog digital computing technique and can be used in computing, control and measuring systems for various purposes, as well as in modeling complex systems by statistical methods.
Известен генератор- аналогового случайного сигнала, содержащий генератор и усилитель шума, соединённый с нелинейным элементом.управл емым генератором периодических импульсов to A known generator is an analog random signal containing a generator and a noise amplifier connected to a nonlinear element. A controlled periodic pulse generator to
Недостатками данного устройства вл етс наличие первичного источника и усилител шума, определ ющих временную и температурную нестабильность параметров Выходного сиг ,нала, а также невозможность получени более чем одного выходного сигнала в виде периодических импульсов случайной амплитуды.The disadvantages of this device are the presence of a primary source and a noise amplifier, which determine the temporal and temperature instability of the parameters of the output signal, as well as the impossibility of obtaining more than one output signal in the form of periodic pulses of random amplitude.
Известен также генератор случайных чисел, содержащий генератор шума , соединенный с клапаном, выход которого соединен с формирователем 2 .Also known is a random number generator, comprising a noise generator connected to a valve, the output of which is connected to driver 2.
Недостатком этого ус1ройства вл етс необходимость первичного генератора шума. Кроме того, данный генератор формирует лишь бинарную последовательность и не позвол ет получить аналоговый случайный сигналThe disadvantage of this device is the need for a primary noise generator. In addition, this generator generates only a binary sequence and does not allow to receive an analog random signal.
Наиболее близким к изобретению техническим решением вл етс генератор случайных сигналов, содержащий первое и второе аналоговые запоминающие устройства, состо щие из входного операционного усилител , сое,диненного через аналоговый ключ с запоминающим .конденсатором и буферны операционным усилителем. При этом внод буферного операционного усилител первого аналогового запоминающего устройства соединен с неинвер- тирующим входом входного усилител второго аналогового запоминающегй устройства The closest technical solution to the invention is a random signal generator, containing the first and second analog storage devices, consisting of an input operational amplifier, which is connected through an analog key with a storage capacitor and a buffer operational amplifier. In this case, the input of the buffer operational amplifier of the first analog storage device is connected to the non-inverting input of the input amplifier of the second analog storage device.
Недостатками известного устройства вл ютс невозможность получ вни более чем одного аналогового случайного сигнала и бинарных случайных сигналов, а также псевдослу« айность выходного сигнала.The drawbacks of the known device are the impossibility of receiving more than one analog random signal and binary random signals, as well as the pseudo-terminus of the output signal.
Цель изобретени - обеспечение возможности получени нескольких аналоговых и цифровых случайныгс сигналов при незначительном увешчении аппаратурных затрат, т.е. упрвЬщениеThe purpose of the invention is to provide the possibility of obtaining several analog and digital random signals with a slight increase in hardware costs, i.e. control
схемы генератора в расчете на один выход.generator circuit per output.
Поставленна цель достигаетс тем, что в аналого-цифровой генера тор случайных сигналов, содержащий четыре операционных усилител , два ключа, два накопительных конденсато ра , выход первого операционного усилител соединен с информационным входом первого ключа; управл ющий вход которого подключен к выходу , первого источника гармонического сигнала, а выход первого, ключа через первый накопительный конденсатор соединен с шиной нулевого потенциала и непосредственно - с неинвертирующи входом второго операционного усилител , выход которого вл етс первым выходомген ера то и соединен со своим инвертирующим входом и неинверtиpyющим входом третьего операционного усилител , выход Kotoporo соедине с информационным входом второго ключи , управл ющий вход которого подключен к ВЫХОДУ второго источника гармонического сигнала, а выход второго ключа через второй накопительный конденсатор соединен с шиной нулевого потенциала и непосредственно - с неинвертирующим входом четвертого операционного усилител , выход которого вл етс BTppbiM выходом генератора и соединен со своим инвертирующим входом и неинвертирующим входом первого операционного усилител , введены первый и второй делители Hart и перва и втора схемы ерав нени , выходы которых вл ютс соответственно третьим и четвертым выходами генератора и через соответственно первый и второй делители напр жени соединен с выходами второго И четвертого операционных усилителей , средние выводы первого и втоjxJro делителей напр жени соединены соответственно с инвертирующим входами первого и третьего операционных усилителей, нец вертирующие входы которых соединен) соответственно с первыми входами первой и второй схем сравнени ,, вторые входы которых подключены к шине нулевого потенциала .The goal is achieved by the fact that, in an analog-to-digital generator of random signals containing four operational amplifiers, two keys, two storage capacitors, the output of the first operational amplifier is connected to the information input of the first key; the control input of which is connected to the output of the first source of the harmonic signal, and the output of the first key through the first storage capacitor is connected to the zero potential bus and directly to the non-inverting input of the second operational amplifier, the output of which is the first output generator and is connected to its inverting input and non-inverting input of the third operational amplifier, output Kotoporo is connected to the information input of the second key, the control input of which is connected to the OUTPUT of the second source g the second signal is connected to the zero potential bus and directly to the non-inverting input of the fourth operational amplifier whose output is the BTppbiM generator output and connected to its inverting input and the non-inverting input of the first operational amplifier, the first and second the Hart dividers and the first and second Equation circuits, whose outputs are the third and fourth outputs of the generator, respectively, and through the first and The second voltage dividers are connected to the outputs of the second and fourth operational amplifiers, the middle terminals of the first and second xxro voltage dividers are connected to the inverting inputs of the first and third operational amplifiers, respectively, whose rotating inputs are connected to the first inputs of the first and second comparison circuits, the second the inputs of which are connected to the zero potential bus.
На чертеже приведена схема предлагаемого генератора. .The drawing shows the scheme of the proposed generator. .
Генератор содержит первый операционный усилитель 1, первый ключ 2, первый накопительный конденсатор 3, второй операционный усилитель Ц, третий операционный усилитель 5 вт рой клюм 6, второй накопительный ко денсатор 7, четвертый операционный усилитель 8, первую схему 9 сравнен первый делитель 10 напр жени , вторую схему 11 сравнени и второй 12 делитель напр жени . Аналого-цифровой генератс р случайных сигналов работает следующим образом.. В начальный момент времени л щий сигналff/i замыкает ключ 2/ После окончани переходных процессо благодар отрицательной обратной св зи с выхода усилител через де литель 10 на инвертирующий вход операционного усилител 1, на выходе усилител 4 устанавливаетс напр жение пр жение 00 ,5 ЫХ1/ 6Хл-- 3 1 . / , еслм (, если , К - кшффициент делени резистивного делител 10, выходное напр жение на неинвертирующем входе операционного усилител 1 Е|- абсолютна величина выход -ного, напр жени схемы 9 сравнени . Поскольку в начальный момент вре менни с выхода второго каскада поди етс -некотсзрое остаточное напр жени U , описанные действи производ тс над этой величиной. Во втором такте работы клоч 2 размь1каетс , а управл 1ощий сигнал противофазный управл ющему сигналу Ш, замыкает клоч 6. Поскольку второй каскад схемно идентичен первому то с выходным напр жением пер ( вого каскада, подаваемого на вход второго каскада, произведены описан ные действи .V В следующем такте размыкаетс ключ 6, замыкаетс йлюч 2 и процесс повтор етс . Выходное напр жение дл произвольного И-го такта работа и остатЬчного напр жени О определ етс по формуле (1cf1. ( выражение в скобках при К 1/2 аналогично выражению погрешности квантовани аналого-цифрового преобразовател с количеством разр дов, равными , а множитель(|к)равен количеству квантов преобразовател . Известно, что погрешность квантовани вл етс случайной величиной с равномерным законом распределени внутри кванта преобразовани , поэтому можно утверждать, что выходное/напр жение вл етс случайной величиной с равномерным законом распределелени в диапазоне от -Е до -fE. . СигнэлыоС и odgj,,yjp снимаем . мые с выходов схем 9 и 11 сравнени , определ ют пол рность входных случайных процессов и, следовательно, вл ютс случайными двоичными последовательност ми . Следует отметить, что процесс генерировани , случайных сигналов не может закончитьс или выродитьс в силу наличи множества факторов, исключающих идеальность алгоритма, таких как иррациональ юсть значени peaj bHoro коэффициента К, наличие шумов и начальных смещений в операционных усилител х, ключах и схемах сравнени /а также температурных и временных флуктуации перечисленных параметров. Пример. Предположим, что p 0,361 8, 1/К « 1,ЭЭ8уИ Е ,003 В. Определим по формулам (1)И (2) значение выходного сигнала и двоичной последовательности в первом такте bMXf 1 З ««ак Uo- о; U«bW-, 1.998(-0,36l)-(-l)U,003 3;ЗТ1-(В). Во втором Такте ° ШХ|-2., так как 13 О , Uo 1,998(-3,371)-(-1.)1,003 2,733 (В). Значени выходных сигналов и двоичных последовательностей приведены в таблице. , , С целью анализа статистических свойств выходных сигналов проведено моделирование предлагаемого аналогоцифрового генератора случайных сигналов на ЦВМ. Результаты моделировани подтверждают приведенные выводы о равномерности закона распределени выходных напр жений и равноверо тно- The generator contains the first operational amplifier 1, the first switch 2, the first storage capacitor 3, the second operational amplifier C, the third operational amplifier 5 at the swamp 6, the second storage capacitor 7, the fourth operational amplifier 8, the first circuit 9 compares the first voltage divider 10 , the second comparison circuit 11 and the second 12 voltage divider. The analog-digital generator of random signals works as follows. At the initial moment of time, the signal fff / i closes key 2 / After the transient processes are terminated due to negative feedback from the amplifier output through the separator 10 to the inverting input of the operational amplifier 1, the output amplifier 4 is set to voltage, 00, 5, ХХ1 / 6Хл-- 3 1. /, iflm (if, K is the dividing factor of the resistive divider 10, the output voltage at the non-inverting input of the operational amplifier 1 Е | is the absolute value of the output voltage, the voltage of the comparison circuit 9. Since at the initial moment the output of the second stage goes the inadequate residual voltage U, the described actions are performed on this value. In the second cycle of operation, the patch 2 is attenuated, and the control signal, the out-of-phase control signal W, closes the patch 6. Since the second stage is schematically identical to the first, then the output with the voltage of the first stage (supplied to the input of the second stage), the described actions are performed. V In the next cycle, switch 6 is closed, switch 2 is closed, and the process is repeated. Output voltage for an arbitrary AND step, operation and residual voltage O is determined by the formula (1cf1. (the expression in brackets at K 1/2 is similar to the expression of the quantization error of the analog-digital converter with the number of bits equal to, and the factor (| k) is equal to the number of converter quanta. It is known that the quantization error is a random variable with a uniform distribution law inside the transformation quantum, therefore, it can be argued that the output / voltage is a random variable with a uniform distribution law in the range from -E to -fE. . Signals and odgj ,, yjp remove. memories from the outputs of comparison circuits 9 and 11 determine the polarity of the input random processes and, therefore, are random binary sequences. It should be noted that the process of generating random signals cannot end or degenerate due to the presence of many factors that exclude the algorithm's ideality, such as the irrational nature of the coefficient K peaj bHoro, the presence of noise and initial displacements in the operational amplifiers, keys and comparison circuits / a also temperature and time fluctuations of the listed parameters. Example. Suppose that p 0,361 8, 1 / К «1, ЭЭ8уИ Е, 003 V. We define by the formulas (1) AND (2) the value of the output signal and the binary sequence in the first cycle bMXf 1 C« ak Uo-o; U "bW-, 1.998 (-0.36l) - (- l) U, 003 3; UT1- (B). In the second Takt ° ShKh | -2., Since 13 O, Uo 1,998 (-3,371) - (- 1.) 1,003 2,733 (В). The values of the output signals and binary sequences are listed in the table. ,, In order to analyze the statistical properties of the output signals, we simulated the proposed analog-digital random signal generator on a digital computer. The simulation results confirm the above conclusions about the uniformity of the law of distribution of output voltages and equally
сти символов двоичной последовательности .characters of a binary sequence.
Предлагаемый аналого-цифровой генератор случайных сигналрв позвол ет получать как случайные аналоговые сигналы, так и случайные цифровые сигналы в виде двоичной последовательности .The proposed analog-to-digital random signal generator provides both random analog signals and random digital signals in the form of a binary sequence.
Учитыва , что сложность предлагаемого устройства примерно равна сложности известных устройств, а также то, что данный генератор позвол ет получать сразу четыре выходных сигнала, то приведенный объем Оборудовани устройства будет примерно в четыре раза меньше.Considering that the complexity of the proposed device is approximately equal to the complexity of the known devices, and also that this generator allows to receive four output signals at once, then the reduced volume of the Equipment of the device will be approximately four times less.
Предлагаемое устройство не требует первичного генератора шума, а наличие многих случайных факторов, присутствующих в схеме генератора, обеспечивает получение неповтор ющихс случайных сигналов и двоичныхпоследовательностей с устойчивыми статистическими свойствами. Случайные аналоговые сигналы обладают равномерным законом распределени и широким энергетическим спектром в силу того, что выходные сигналы могут измен тьс от такта к такту почти на полный диапазон сигналов.The proposed device does not require a primary noise generator, and the presence of many random factors present in the generator circuit provides for obtaining non-repeating random signals and binary sequences with stable statistical properties. Random analog signals have a uniform distribution law and a wide energy spectrum due to the fact that the output signals can vary from beat to beat to almost the full range of signals.
Предлагаемое устройство позвол ет осуществл ть регулировку ширины спектра выходных сигналов посредст- вом изменени тактовой частоты, при зтом амплитудные и веро тностные характерист,ики сигналов не измен ютс .The proposed device allows the adjustment of the spectrum width of the output signals by varying the clock frequency, with the amplitude and probability characteristics, and the signals do not change.
-3,371 -3,371
-1 -3,371-1 -3,371
-1,58-1,58
-1-one
-1,827 -1,827
-1-one
-1 -3,289-1 -3,289
-1-one
-1,167 -1,167
-1 -0,662 -1 -0,662
-1 И, -1 and
+1 +1,139+1 +1,139
-1-one
+1+1
+1+1
-1-one
+1+1
+1+1
-1-one
.Продолжение таблиц. Continuation of tables
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU813391182A SU1024919A1 (en) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | Analog-digital random-signal generator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU813391182A SU1024919A1 (en) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | Analog-digital random-signal generator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1024919A1 true SU1024919A1 (en) | 1983-06-23 |
Family
ID=20995641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU813391182A SU1024919A1 (en) | 1981-12-18 | 1981-12-18 | Analog-digital random-signal generator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1024919A1 (en) |
-
1981
- 1981-12-18 SU SU813391182A patent/SU1024919A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. БобневМ.П. Генерирование случайных сигналов. М. , энерги , 1971, с. 5. 2.Авторское свидетельство СССР К- 351208, кл. G06F 7/58, 1971. 3.Мовинский В.Н. Генерирование шумов дл исследовани автоматических систем. М. , Энерги , 1968, ,с. 67Дпрототип). lt5t) * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Arrow et al. | Stability of the gradient process in n-person games | |
| Smith | An unusual electronic analog-digital conversion method | |
| US3423683A (en) | Binary random number generator using switching tree and wide-band noise source | |
| JPH0724365B2 (en) | Digital sine wave generator | |
| SU1024919A1 (en) | Analog-digital random-signal generator | |
| US3049701A (en) | Converting devices | |
| Desoer | Steady-state transmission through a network containing a single time-varying element | |
| Maloberti et al. | Behavioural Modelling and Simulations of Data Converters | |
| EP0663728A1 (en) | Convolutional digital to analog converter | |
| JP3844510B2 (en) | Digital / analog conversion | |
| Mcfee | Determining the response of nonlinear systems to arbitrary inputs | |
| O'Neal | Signal-to-quantizing-noise ratios for differential PCM | |
| Levy | A study of subtractive digital dither in single-stage and multi-stage quantizers | |
| US2950053A (en) | Electrical integrator | |
| US4068228A (en) | Multiple channel amplifier | |
| US5907496A (en) | Multiplication and addition circuit | |
| Shih et al. | Ratio independent cyclic A/D and D/A conversion using a recirculating reference approach | |
| Sun et al. | A neural-like network approach to residue-to-decimal conversion | |
| SU984035A1 (en) | Adaptive analogue-digital converter | |
| US2986704A (en) | Function generator | |
| Espejo-Meana et al. | Application of chaotic switched-capacitor circuits for random number generation | |
| JP6762733B2 (en) | D / A conversion device and D / A conversion method | |
| SU1653156A1 (en) | Divider of frequency of pulse sequence | |
| RU2682862C2 (en) | Arbitrary shape signal conversion method and device with the use of stepped saw-tooth functions | |
| Karthikeyan et al. | A novel ROM-less architecture for Direct Digital Frequency Synthesizer based on Linear Neural Networks |