SU1674115A1 - Генератор случайного потока импульсов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано дл  формировани  случайных потоков импульсов. Цель изобретени  - расширение области применени  за счет формировани  пуансоновского потока импульсов с непрерывно измен ющейс  интенсивностью. Генератор содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок 2 сдвига, схемы 3 - 5 сравнени , регистры 6 - 7, генератор 8 опорного сигнала, генератор 9 тактовых импульсов, элемент 10 задержки, датчик 11 случайных чисел, счетчик 12, реверсивный счетчик 13, мультиплексор 14, элементы И 15 - 16 и элемент 17 задержки. 2 ил.

Description

Фиг.1

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано дл  формировани  случайных потоков импульсов .

Цель изобретени  - расширение области применени  за счет формировани  пуас- соновского потока импульсов с непрерывно измен ющейс  интенсивностью.

На фиг. 1 представлена структурна  схема генератора случайного потока импульсов; на фиг, 2 - структурна  схема блока сдвига.

Генератор случайного потока импульсов содержит аналого-цифровой преобразователь 1, блок 2 сдвига, схемы сравнени  3, 4 и 5, регистры 6 и 7 пам ти, генератор 8 опорного сигнала, генератор 9 тактовых импульсов , элемент 10 задержки, датчик 11 случайных чисел, счетчик 12, реверсивный счетчик 13, мультиплексор 14, элементы И 15 и 16 и элемент 17 задержки.

Блок 2 сдвига содержит дешифратор 18, группу блоков 19 элементов И и группу 20 элементов ИЛИ.

Генератор случайного потока импульсов работает следующим образом.

Счетчик 12 обнул етс , на регистрах 6 и 7 устанавливаютс  значени  пороговых уровней веро тностей, с которыми может пропускатьс  в выходную шину генератора очередной импульс, формируемый при помощи генератора 9, счетчика 12, мультиплексора 14 и элемента И 15.

Пороговые значени  выбираютс  следующим образом. Верхнее пороговое значение Рв. записываемое в регистр 7, выбираетс  из услови , чтобы генерируемый поток отвечал требованию пауссоновско- го, т.е. был бы потоком редких событий | Рв 0,2|.

Нижнее пороговое значение Рн выбираетс  с учетом разр дности шины выхода преобразовател  1, на которую поступают значени  нормированной текущей интенсивности генерируемого потока, имеющей смысл веро тности.

Счетчик 13 имеет такую разр дность, что максимальное возможное число, которое может быть в нем записано, должно быть в точности равно разр дности счетчика 12.

Перед началом работы генератора в счетчик 13 записываетс  число Ј, составл ющее примерно половину от максимально возможного Јм, например, при разр дности счетчика, равной 3, число 3 или 4.

На генераторе 9 тактовых импульсов устанавливаетс  значение периода следовани  импульсов ДТИ, а на генераторе

опорного сигнала 8 устанавливаютс  значени , полностью определ ющие этот сигнал. Так, например, если опорным сигналом  вл етс  гармонический сигнал, то устанавливаютс  значени  амплитуды А, частоты V, фазы f и среднего Яср гармонического сигнала

A(t) AcP + A sin (2 jrv + р), в соответствии с которыми должна мен тьс 

0 интенсивность генерируемого потока импульсов .

Устанавливаемые на генераторах 9 и 8 значени  должны удовлетвор ть услови м

Рв + Рн 5

АТИ

,

V1 100 ДТИ ,

А Р +Р 0) А 2ДТИ

QВыход генератора опорного сигнала

нормируетс  таким образом, чтобы на его выходе формировалс  сигнал вида А ЈДТиА ЈДТи(Аср (2yrv+(pJ)

(2)

сНепосредственна  работа генератора

начинаетс  с подачей импульса запуска на вход Пуск генератора, при этом генераторы 8 и 9 начинают вырабатывать соответственно , например, гармонический

0 сигнал вида (2) и регул рный поток импульсов с периодом ДТИ. Поток импульсов с генератора 9, измен   содержимое счетчика 12, обеспечивает на его выходах наличие сигналов следующих перио5 личностей , 2 |м1,ДТ/}. На

выход мультиплексора 14 подаетс  тот выход счетчика 12, номер которого соответствует числу, записанному в реверсивном счетчике 13. Импульсы с выхода мульти0 плексора 14 в элемент И 15 синхронизируютс  элементом задержки 10 таким образом, чтобы на выходе элемента И 15 существовал регул рный поток импульсов с периодом 21 1Јн) и длительностью

5 каждого импульса, близкой к импульсам, вырабатываемым генератором 9.

Каждый очередной импульс с выхода элемента И 15 поступает на тактовый вход преобразовател  1 и вход опроса датчика

0 11 По переднему фронту импульса преобразователь 1 вырабатывает цифровой код нормированной текущей интенсивности A (t). который параллельно передаетс  на информационный вход блока 2 сдвига (со сдвигом

5 выходных шин) в сторону младших разр дов на Ј разр д. При этом первые Ј разр дов информационной.шины блока сдвига коммутируютс  на ноль. Поскольку на вход задани  величины сдвига блока 2 подаетс  содержимое реверсивного счетчика, равное

Ј, то дешифратор 18 своим возбужденным выходом с номером Ј поддерживает в открытом состо нии -ый блок группы элементов И 19. В результате этого число, поданное на информационный вход блока сдвига 2, пройдет на выход этого блока через элементы ИЛИ группы 20 со сдвигом на Ј разр дов в сторону старших разр дов. Таким образом, при наличии в реверсивном счетчике 13 числа Ј на выходе блока сдвига 2 установитс  значение, соответствующее нормированной текущей интенсивности потока . Нормированна  интенсивность имеет смысл веро тности пропуска очередного импульса, так как дл  пуассоновского потока справедливо соотношение

ЯТ пР, которое эквивалентно

Ят т- р

2 Ли

и, следовательно,

Р А2ЈДТ4,

где Т - интервал времени, в течение которого на выходе генератора 9 вырабатываетс  2 Ј импульсов.

В схеме 4 сравнени  производитс  сравнение выработанного датчиком 1I равномерно распределенного числа на интервале (0,1) со значением веро тности пропуска очередного импульса, которое поступило с выхода блока сдвига 2. Если значение случайного числа меньше значени  текущей веро тности, то на выходе схемы сравнени  вырабатываетс  положительный потенциал, который пропускает через эле- ментИ 16очередной импульс, задержанный элементом 17 задержки на врем  работы датчика 11, преобразовател  1 и схемы 4 сравнени . При невыполнении указанного услови  схема 4 сравнени  положительного потенциала не вырабатывает и таким образом пропуск импульса на выход генератора не происходит.

Рассмотренный выше пор док работы генератор отвечает случаю непревышени  выходным сигналом преобразовател  1 ни одного из уровней Рв и Рн, хранимых в регистрах 6 и 7 соответственно. Рассмотрим случай , когда такое превышение имеет место.

Пусть уровень текущей веро тности Р превысил значени  Рв. Тогда схема 3 сравнени  вырабатывает положительный импульс , который уменьшит содержимое реверсивного счетчика на единицу. В соответствии с этим мультиплексор 14 подключит к своему выходу выходную шину счетчика 12, на который вырабатываетс  вдвое больша  частота, т.е. 2 & ДТ4. Одновременно в блоке 2 сдвига произойдет

0

5

возбуждение не Ј -ой, а ( Ј - 1)-ой шины выхода дешифратора 18 и поэтому на выход данного генератора поступит входной сигнал , сдвинутый в сторону старших разр дов уже не на | разр дов, а только на ( Ј - 1) разр д, что соответствует уменьшению текущей веро тности в два раза. Тем самым текуща  веро тность вновь окажетс  в допуске ,

Рн Р Рв ;

а генерируемый выходной поток в свою очередь окажетс  тем не менее соответствующим задаваемой интенсивности, поскольку

11

0

5

0

5

0

5

0

5

(2-1Р);

2ЈAt4 2Г-1ДТ4

Если уровень текущей веро тности ста новитс  меньшим, чем нижнее пороговое значение, то положительный импульс вырабатываетс  на выходе схемы 5 сравнени , значение реверсивного счетчика 15 при этом увеличиваетс . В соответствии с увеличивающимс  значением этого счетчика на выходе элемента И 15 начинает вырабатыватьс  поток импульсов вдвое меньшей частоты, т.е. 2$+1 ДТ4. В блоке 2 сдвига производитс  сдвиг в сторону старших разр дов на один разр д, что эквивалентно увеличению текущей веро тности в два раза и восстановлению нарушенного услови 

Р Рн.

Генерируемый выходной поток импульсов и в этом случае также соответствует задаваемой интенсивности, так как

1 „1

Я -

Р

ДТ4

(2Р):

2ЈД1,

При дальнейшем последовательном ( Ј - 1) кратном превышении текущей веро тностью соответственно верхнего или нижнего пороговых уровней реверсивный счетчик переполнитс  либо обнулитс , на одном из его сигнальных выходах по витс  соответствующий сигнал, который отразитс  на дополнительном выходе генератора наличие такого сигнала говорит о произошедшем нарушении требовани  (1) на максимальную амплитуду изменени  интенсивности потока.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Генератор случайного потока импульсов , содержащий генератор тактовых импульсов , датчик случайных чисел, первую и вторую схемы сравнени , первый регистр пам ти, первый элемент задержки и счетчик , отличающийс  тем, что, с целью расширени  области применени  за счет формировани  пуассоновского потока импульсов с непрерывно измен ющейс  интенсивностью . в него введены генератор опорного сигнала, мультиплексор, два элемента И, второй элемент задержки, реверсивный счетчик, второй регистр пам ти. треть  схема сравнени , блок сдвига и аналого-цифровой преобразователь, причем выход генератора тактовых импульсов соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с информационным входом мультиплексора, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, выход первого элемента И через второй элемент задержки соединен с первым входом второго элемента И, выход которого  вл етс  выходом генератора, второй вход второго элемента И соединен с выходом Меньше первой схемы сравнени , первый вход которой соединен с выходом датчика случайных чисел, вход опроса которого соединен с тактовым входом аналого-цифрового преобразовател  и подключен к выходу первого элемента И, второй вход первой схемы сравнени  соединен с первыми входами второй и третьей схем

   сравнени  и подключен к выходу блока сдвига, вход задани  величины сдвига которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразовател , информационный вход которого соединен с выходом генератора

   опорного сигнала, вход запуска которого соединен с входом запуска генератора тактовых импульсов и  вл етс  входом Пуск генератора, вторые входы второй и третьей схем сравнени  соединены соответственно с выходами первого и второго регистров пам ти, выход Больше второй схемы сравнени  соединен с вычитающим входом реверсивного счетчика, суммирующий вход которого соединен с

   выходом Меньше третьей схемы сравнени , выход реверсивного счетчика соединен с информационным входом блока сдвига и адресным входом мультиплексора.

   I

   М