SU1118990A1 - Генератор случайных сигналов - Google Patents

Abstract

ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ , содержащий регистр , вход которого  вл етс  входом генератора случайных сигналов, первьш выход регистра подключен к первому входу первого коммутатора , первый и второй блоки пам ти, второй коммутатор, генератор белого шума, генератор тактовых импульсов и цифроаналоговый преобразователь, выход которого  вл етс  выходом генератора случайных сигналов , отличающийс  тем, что, с целью расширени  области применени  путем введени  программной перестройки, в него введены третий блок пам ти, счетчики и триггеры , второй выход регистра подключен к первому входу третьего блока пам ти, первому входу первого счетчика и второму входу первого коммутатора, выход третьего блока пам ти подключен к первым входам первого и второго блоков пам ти, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам второго коммутатора , выход которого подключен к первому входу цифроаналогового преобразовател , третий выход регистра подключен через генератор тактовых импульсов к первому входу второго счетчика, входу генератора белого шума, второму входу первого счетчика , первому входу третьего счетчика и первому входу четвертого счетчика, первые выходы второго и третьего счетчиков подключены соответственно к вторым входам первого и второго блоков пам ти,вторые выходы второго и третьего счетчика подключены соответственно к первым входам первого и второго триггеров, выход первого триггера подключен к третьему входу второго коммутатора, второму входу второго счетчика, третьему входу первого i блока пам ти и второму входу первого триггера , выход второго триггера подключен к сл четвертому входу второго коммутатора, второму входу третьего счетчика, третьему входу второго блока пам ти и второму входу первого триггера, четвертый выход регистра подключен к второму входу третьего блока пам ти и второму входу четвертого счетчика, выход которого подключен к третьим входам третьего и второго счетчиков и второму входу цифроаналогового преобразовател , выход генератора белого шума подключен к третьему входу первого 00 коммутатора, выход которого подключен к ;о ;о третьему входу первого счетчика, выход которого подключен к третьему входу третьего блока пам ти.

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике, а именно к устройствам, предназначенным дл  управлени  испытани ми объектов.

Известны генераторы псевдослучайных сигналов, содержащие блок управлени , ре гистры сдвига, элементы И, элемент ИЛИ, элемент НЕ и дешифратор 1.

Основным недостатком известных генераторов  вл етс  сложность перестройки, так как данный генератор работает только с одним видом спектра.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  цифровой генератор случайных процессов , содержащий генератор тактовых частот (импульсов), выходы которого подключены к входам мультиплексора (коммутатора ), выход которого ггодключен к входу генератора белого шума, блоку синхронизации и блоку регистров, выход которого подключен к входу первого умножител , первому входу первого элемента ИЛИ и первому входу второго элемента ИЛИ, выход первого элемента ИЛИ подключен к первому входу коммутатора, выходы которого подключены к вторым входам блока регистров, выход второго элемента ИЛИ подключен к первому входу второго умножител , выход которого подключен через накапливающий сумматор к первому входу второго элемента И, выход элемента И подключен через последовательно соединенные цифроаналоговый преобразователь и фильтр к выходу устройства, первый и второй выходы пульта управлени  (выполненного на регистрах) подключены соответственно через третий и четвертый элементы И к первым входам первого и второго блока пам ти, выходы которых подключены соответственно к вторым входам первого и второго умножител , выход первого умножител  подключен к первому входу второго накапливающего сумматора, выход которого через элемент И подключен к вторым входам первого и второго элемента ИЛИ, выход генератора белого щума подключен через четвертый элемент И к второму входу второго накапливающего сумматора, вторые входы первого и второго блока пам ти подключены соответственно к первому и второму выходам блока синхронизации, третий выход пульта управлени  (выполненного на регистрах) подключен к входу мультиплексора (коммутатора), четвертый выход пульта управлени  (выполненного на регистрах) подключен к второму входу блока синхронизации, п тый выход пульта управлени  подключен к третьему входу блока синхронизации и через дешифратор к второму входу коммутатора 2.

Основным недостатком прототипа  вл етс  сложность перестройки генератора.

Цель изобретени  - расщирение области применени  путем введени  программной перестройки.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что 5 в генератор случайных сигналов, содержащий регистр, вход которого  вл етс  входом генератора случайных сигналов, первый выход регистра подключен к первому входу первого коммутатора, первый и второй блоки пам ти, второй коммутатор, ге нератор белого шума, генератор тактовых импульсов и цифроаналоговый преобразователь , выход которого  вл етс  выходом генератора случайных сигналов, введены третий блок пам ти, счетчики и триггеры,

5 второй выход регистра подключен к первому входу третьего блока пам ти, первому входу первого счетчика и второму входу первого коммутатора, выход третьего блока пам ти подключен к первым входам первого и второго блоков пам ти,, выходы которых

0 подключены соответственно к первому и второму входам второго коммутатора, выход которого подключен к первому входу цифроаналогового преобразовател , третий выход регистра подключен через генератор тактовых импульсов к первому входу второго счетчика, входу генератора белого шума , второму входу первого счетчика, первому входу третьего счетчика и первому входу четвертого счетчика, первые выходы второго и третьего счетчиков подключены

Q соответственно к вторым входам первого и второго блоков пам ти, вторые выходы второго и третьего счетчика подключены соответственно к первым входам первого и второго триггеров, выход первого триггера подключен к третьему входу второго комму5 татора, второму входу второго счетчика, третьему входу первого блока пам ти и второму входу первого триггера, выход второго триггера подключен к четвертому входу второго коммутатора, второму входу третьего счетчика, третьему входу второго

блока пам ти и второму входу первого триггера , четвертый выход регистра подключен к второму входу третьего блока пам ти и второму входу четвертого счетчика, выход которого подключен к третьим входам треть5 его и второго счетчиков и второму входу цифроаналогового преобразовател , выход генератора белого щума подключен к третьему входу первого коммутатора, выход которого подключен к третьему входу первого счетчика, выход которого подключен к

0 третьему входу третьего блока пам ти.

На чертеже представлена структурна  схема генератора случайных сигналов.

Генератор случайных сигналов содержит регистр 1, блоки 2-4 пам ти, счетчики 5-8, коммутаторы 9 и 10, генератор 11

белого щума, генератор 12 тактовых импульсов , триггеры 13 и 14, цифроаналоговый преобразователь 15, вход 16 управлени , выход 17 генератора.

Введение новых блоков и элементов поз волило исключить длительный процесс вычислени  требуемого спектра случайных сиг налов, что привело к повышению быстродействи  и обеспечению выбора программной установкой необходимого спектра слу чайных сигналов (соответствующих кодов) на входе 16 управлени  и позволило реализовать программную перестройку генератора случайных сигналов.

Работа генератора случайных сигналов основана на формировании цифровых кодов дл  цифроаналогового преобразовател  15, которые выбираютс  из блоков 3 и 4 пам ти через коммутатор 9, осуществл ющего выбор блоков 3 и 4 пам ти по мере их заполнени  из блока 2 пам ти.

Управл ющие коды дл  генератора случайных сигналов поступают с входа 16 управлени  в регистр 1, в котором хран тс  сигналы управлени  дл  генератора

12тактовых импульсов, коммутатора 10, счетчика 5 и блока 2 пам ти.

Подготовка генератора к работе заключаетс  в занесении в блок 2 пам ти набора псевдослучайных чисел с заданной спектральной плотностью мощности через регистр 1. В этом режиме работы устройства запись в блоке 2 пам ти производитс  управл ющими сигналами с четвёртого выхода регистра I, адрес дл  запоминающего устройства определ етс  состо нием счетчика 5, начальный код в который заноситс  с коммутатора 10. После занесени  начального кода счетчик 5 считает импульсы, управл ющие записью, в блоке 2 пам ти и, таким образом, производитс  перебор всех адресов блока 2 пам ти. После заполнени  блока 2 пам ти разрещаетс  работа генератора 12 тактовых импульсов и заноситс  коэффициент пересчета в счетчик 8, определ ющий своим состо нием скорость считывани  информации из блоков 3 и 4 пам ти .

В начальном состо нии один из триггеров 13 и 14 устанавливаетс  в единичное состо ние, другой - в нулевое. Распределение состо ний между триггерами

13и 14 происходит случайным образом, так как выходы триггеров 13 и 14 соединены попарно с входами сброса. Единичное состо ние триггеров 13 и 14 определ ет режим считывани  дл  соответствующих блоков 3 и 4 пам ти, адреса которых форуируютс  счетчиками 6 и 7 путем подсчета числа импульсов с выхода счетчика 8.

Нулевое состо ние триггеров 13 и 14 указывает на режим записи в соответствую щий блок (3 или 4) пам ти из блока 2 пам ти .

Адреса дл  блока 2 пам ти цри считывании формируютс  счетчиком 5, которыйв этом режиме считает импульсы с выхода генератора 12 тактовых , а коэффициент пересчета счетчика 5 устанавливаетс  генератором 11 белого щума через коммутатор 10. Таким образом, на ин5 формационном входе цифроаналогового пре образовател  15 получаетс  последовательность кодов, котора  представлена числами из блока 2 пам ти (выборками псевдослучайной длины). Полученна  последовательность полностью соответствует по спектраль0 ной плотности веро тности числам, хранимым в блоке 2 пам ти. Содержимое блока 2 пам ти определ етс  кодами, поступающими на вход 16 управлени  генератора случайных сигналов через регистр 1. Эти

с коды могут формироватьс  (например в микро-ЭВМ) по алгоритмам соответствующих преобразований. Таким образом, перестройка генератора осуществл етс  занесением новых чисел в блок 2 пам ти.

Требуема  скорость формировани  сиг0 налов определ етс  коэффициентом пересчета счетчика 8, а скорость считывани  данных из блока 2 пам ти блоками 3 и 4 пам ти - частотой синхроимпульсов с выхода генератора 12 тактовых импульсов. Переключение блоков 3 и 4 пам ти из ре5 жима записи в режим считывани  осуществл етс  по сигналу переполнени  соответствующих счетчиков 6 и 7. Сигналы переполнени  фиксируютс  в триггерах 13 и 14. Такое формирование псевдослучайных сигналов позвол ет исключить периодич0 ность при тиражирований выборки псевдослучайных чисел конечной длины и всплески сигналов и искажений ( вл ющихс  следствием периодичности в последовательности псевдослучайных чисел).

Кроме того, скорость работы устройства ограничиваетс  сверху быстродействием блоков 3 и 4 пам ти, коммутатора 9 и цифроаналбгового преобразовател  15 и не зависит от быстроты формировани  псев0 дослучайных чисел дл  блока 2 пам ти.

По сравнению с базовым генератором (низкочастотный генератор шума, позвол ющий получить случайные процессы в диапазоне частот 0,25-20 кГц с заданным спектром) предлагаемый генератор позво5 л ет: расщирить частотный диапазон генерируемых сигналов в 10 раз (от 0,001 до 50 кГц) повысить качество и точность испытаний объектов, точность генерации спектра предлагаемым генератором равна 7- 10°/о, базовым 20%); генерировать сигналы с различными спектральными плотност ми мощности; автоматизировать процесс испытаний, что уменьщает врем  просто  оборудовани  и повышает производительность; проводить широкий круг комплексных испытаний, например вибрационно-климатических и т. д.

Claims (1)

1. ГЕНЕРАТОР СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ, содержащий регистр , вход которого является входом генератора случайных сигналов, первый выход регистра подключен к первому входу первого коммутатора, первый и второй блоки памяти, второй коммутатор, генератор белого шума, генератор тактовых импульсов и цифроаналоговый преобразователь, выход которого является выходом генератора случайных сигналов, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения путем введения программной перестройки, в него введены третий блок памяти, счетчики и триггеры, второй выход регистра подключен к первому входу третьего блока памяти, первому входу первого счетчика и второму входу первого коммутатора, выход третьего блока памяти подключен к первым входам первого и второго блоков памяти, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам второго коммута- тора, выход которого подключен к первому входу цифроаналогового преобразователя, третий выход регистра подключен через генератор тактовых импульсов к первому входу второго счетчика, входу генератора белого шума, второму входу первого счетчика, первому входу третьего счетчика и первому входу четвертого счетчика, первые выходы второго и третьего счетчиков подключены соответственно к вторым входам первого и второго блоков памяти, вторые выходы второго и третьего счетчика подключены соответственно к первым входам первого и второго триггеров, выход первого триггера подключен к третьему входу второго коммутатора, второму входу второго счетчика, третьему входу первого р блока памяти и второму входу первого триг- ® гера, выход второго триггера подключен к I# четвертому входу второго коммутатора, IV второму входу третьего счетчика, третьему |Л входу второго блока памяти и второму | входу первого триггера, четвертый выход g регистра подключен к второму входу треть- ~ его блока памяти и второму входу четвертого счетчика, выход которого подключен к третьим входам третьего и второго счетчиков и второму входу цифроаналогового преобразователя, выход генератора белого шума подключен к третьему входу первого коммутатора, выход которого подключен к третьему входу первого счетчика, выход которого подключен к третьему входу третьего блока памяти.