Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники (5-е изд.,1998) (1151957), страница 177
Текст из файла (страница 177)
Сдвиговы гнстры максимальной длины можно полнить с числом отводов в цепи ной связи больше 2 (в этом случае исп зуются несколько вентилей ИС К. ЧАЮЩЕЕ ИЛИ, соединенных в стандартного дерева четности, т.е. в суммы по модулю 2 нескольких дов). На самом деле. для некоторых чений ги регистр максимальной можно сделать только в том случае, число отводов будет больше 2.
Н речислены все значения ги до 40, которых регистр максимальной реализуется с использованием ровно отводов, т.е. с обратной связью от и ит-го (последнего) разрядов по регистра, приведеннот.о ранее. Пред лены также значения и и длина цикла числу тактов. В некоторых случаях поо дуг и другие значения и и во всех сл и можно заменить на ги — и; таким зом.
для предыдущего примера м использовать отводы и = 1 н ги =- 4 686 Глава 9 Сопряхсенис пифровыя и аналоговых сигналов "78 '. Врем 5 перивя таятваа частати Рис О 84 «3 0 Длина регистров сдвига обычно кратна 8 и, возможно, как раз такую длину вы захотите использовать. В этих случаях может потребоваться более двух отводов Вот эти магические числа. т Отводы длине 8 4, 5, б 255 1б 4,13,!5 85535 24 !7. 22, 23 !б7772!5 В ИМС ММ5437 (генератор шума) используется 23-разрядный регистр с отводом от 18-го разряда. Внутренний тактовый генератор обеспечивает работу на частоте около 160 кГц; схема генерирует белый шум в диапазоне до 70 кГц (затухание ЗдБ) с временем цикла около 1 мин. На рис. 7.61 эта ИМС была использована в схеме генератора «розового шума».
Прн использовании 33-разрядного регистра. работающего на частоте 1 МГц, время цикла будет около 2 ч. Время цикла 100- разрядного регистра, работающего на частоте 10 МГц, будет в миллион раз больше, чем возраст Вселенной! Свойства последовательностей максимальной длины. Псевдослучайную последовательность двоичных символов мы получаем пу тем тактирования одного из таких регистров и наблтадения последовательных выходных двоичных символов Выход можно взять от любога разряда регистра; обычно в качестве выхода ислолы зуют последний !имй) разряд Последовательность максимальной длины обладае с следующими свойствами: 1. В полком цикле (К тактов) число «!» иа елиницу больше. чем числа «О» Добавочная «1» появляется за счет искзтючения состояния «все кузи», Это с:видезельстВУЕт О таМ.
Чта «аРЛЬП К «РЕП7КИ ° Раакс:- веравткы !дополнительная «1т. Оадытюн роли ие щрает: 17-разрядкьш регистр будет вырабатывать 65536 «1т к 65535 тбт: за один цикл). 2. В одном цикле 1К ~актов) половика серий нз последавагелыплх «1» имеет дзицу 1. одна четвертая серка — длинь 2. одна восьмая -длину 3 к ~ л Таьимк же свойствамн обладают к серик из «Оя с у тетом пропущенного «От Это говорит а ссзьч.
что вероятности «орлан» и «решск» не зависят аз исходов прелыдуших «подбрасываний» и пазгаму вероятность гога, что серия из последовательных «1» или «О» закокчигся при следующем родбрасывании равна 1т2 !вопреки обывательскому пониманию «закона а среднем). 3. Если последовательность полного цикла (К тактов) сравнить с этой же поштедава гельностъю, на циклически сдвикуюй на любое число символов лгл не является нулем или кратным К), га число несовпадений будет на единицу больше, чем число совпадекий. Научно выражаясь, авюкорреляционная функция этой последовательности представляе~ собой дельта-функцию Кронекера при нулевой задержке и равна -1,'К при любой другой задержке. Отсутствие «боковых лепестков» автокарреляционной функции 3 и а как раз то свойство.
которое делает ПСП очень полезными в радиолокационных сис темах. Увив«ление Р.7. Покажите. что пиллсловятельносгь. полученная с т.омосльм 4-разрядного регистра слвнтя 1с отвспымя я =- 2, и = 48 уловяетвортте~ этим своиствьм К качессв~ выколае вопмигс Оь !ОООПП7 !ШО! ! ! 9З4. Формирование аналогового шума с нспользоваиием последовательностей максимальной длины Преимушества шума, полученного цифровым способом. Как ранее уже отме'галась.
цифровой выход регистра сдвига с абра*,- ной связью, вырабатываюшет а последовательность максимальной длины. можно преобразовать в белый шум с агракичектюй пгзласой используя фильтр пкжких част от, часта та среза каталога сучпествекка ниже тактовой час ютът регистра Прежде чем вдаваться в дега.тн, покажем не«ссорьте лренмутдества акп таговато шума. лолученноса цифровым способам Памть мо все с прочего., ттрн такам гсагиодс лаявляетс:я вазможность, енеркрапати саум с залаккыми спек с ром н амллк гудов ,. лолстрайкаи ла;юсы !путем подстройки акт анап часта.ты)., используя надежные и простые в обрагцекик цифравьш схемы Здесь атсстсгвуют нестабильность гекера- торов на шумящих диодах.
проблемы взаимовлияния и помех, которые не лают покоя чувствительным маломощным аналоговым схемам диодных или резисторных генераюров шума. Наконец, цифровые схемы генерируют повторяемый «шум»; если его о 7 филю ровать с помощью взвешенного цифрового фильтра (более подробна об этом несколько позже)„то можно получить повюряемые колебания шума, независящие от тактовой частоты. 9З5.
Энергетический спектр последовательности, сформированной прп помощи репктра сдвига Спектр выходного сигнала. генерируемого регистром сдвига максимальной длины, составляют колебания шума от частоты повторения всей последовательности ум„птК до тактовой частоты и выше. Да частоты 12% от тактовой спектр имеет плоскую часть с неравномерностью -7-0,1 дБ. затем наблюдается быстрое падение до уровня — 0,3 дБ на частоте 44% 7,',„,. Таким образом, фильтр нижних частот с частотой среза в верхней области 5 — 10% от тактовой частоты будет преобразовывать выходной сигнал регистра сдвша и аналоговое напряжение шума с ограниченной полосой.
Для этой лели достаточен лаже простой ЯС-фильтр, хотя, если возникает необходимость в тачкой полосе шума, та желательна использо. вать активные фильтры с крутой характеристикой на частоте среза (см та. 5) Для того чтобы этк утверждения звуча.ш более убедитетч,ка. обратимся ь выходному сшкалу регистра сдвига к ею спектру Обьгчко желательно исключи с ь настоянную составляюгцую в цифровом сигнале., формируя выходной сигнал. в котором «1» соатветтствует напряженке 4.« В, а «О» — а В (рис.
9.84). Эта можно легка сделазь с помашькт двух гактного транзисторного каскада. пакачанното ка рис 9.85. Можно также испаттьзавать МОП-транзисторы. схемы стабилизации напряжения с фикснруплцкми диодами. быстродействующий операционный уси- Рис Ч,85 Препизионняя биполярная вмя ступень с иттзким л, „ литель с регулировкой тока посто составляюшеи в тачке суммирования КМОП-ключ 4053, работающий от + с двумя входами.
подключенными кк ючкикам питания. Как мы отмечали выше„автокар цианная фуакпня последовательности волов на выходе содержит один пик., состояния ка выходе представить чи + 1 и — 1, та цифровая автакорреляц ная функция будет иметь вкд, показан ка рис 9.86, !цифровая автокаррел эта сумма произведений саатветст тцкх разрядов лри сравкенли после те тькастл дванчньгх символов с ее кутай вопиет)) г авят т теряслет иктсеяг часа Рнс "8« Дяскре-ем твсокстртмлят чзя полино пвкм мьксимяльнои ~ ьсс1 я 688 Глава 9 Сопряжение цифровых и аналоговых сигналов т парная та»гаваи »астать~ ,, 8.1 Яй аа:гк,'та„т -1,8 ай аи 287 Гт „, ти ' такт т'гав атиаанцм К анти»ха» ц»та- 2 1 ааи »»стати Рис 9 87 Непрерывна» автокорре»апионна» функоии Лл» полното цикла максима»ьной послепователь- ности Не путайте ее с непрерывной автокорреляционной функцией, которую рассмотрим несколько позже.
Функция на этом графике определена только для сдвигов, соответствующих целому числу тактов. Для всех ненулевых сдвигов и сдвигов, не кратных общему периоду К, автокорреляционная функция постоянна и имеет значение — 1 (поскольку в последовательности есть дополнительная 1); па сравнению со значением функции при нулевом сдвиге (К) величина — 1 пренебрежимо мала. Если же неотфильтрованный выход регистра сдвига рассматривать как аналоговый сигнал (принимающий только два значения -1-а и — а), то нормализованная автокорреляцнонная функция будет, как показано на рис. 9.87, непрерывной. Другими словами, при сдвигах более чем яа один такт вправо и влево корреляция между значениями сшнала полностью отсутствует.
Энергетический спектр неотфильтрованного сигнала на выходе регистра сдвига можно получить па автокарреляционнай Рис 9 аа Эиергетиаеский спектр неотфиаьтроааиното сигнала на выхоас ретит тра с таит» функции, используя стандартные математические средства. В результате получаются равноулаленные серии пичков (дельта-функций), начинающихся с частоты повторения всей последовательности 1,,'К и затем идущих через равные интервалы 1,.„,'К То, что спектр состоит из совокупности дискретных спектральных линий отражает тот факт, что последовательность время от времени (пернодически) повторяется.
Пусть вас не удивляет странный вид спектра; он будет выгчядеть непрерывным при любых изменениях и приложениях, которые занимают время. меньшее чем время цикла регистра. Огибающая спектра неотфильт рованнога сигнала на выходе регистра показана на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
