§ 1.1.2 Цифровые генераторы шума

Все аналоговые генераторы шума основаны на применении специальных шумящих элементов в качестве источников шума, но все эти источники обладают существенными недостатками, такими как: малой мощностью производимого шумового процесса, низкой временной и температурной стабильностью параметров этого процесса, неравномерностью спектральных характеристик шумового процесса из-за воздействия других неучтенных видов шума. Аналоговые генераторы шума требуют повторной настройки при смене первичного источника шума (шумящего элемента). Перечисленные недостатки отсутствуют у цифровых источников шума.

Рассмотрим структуру генератора цифрового шума:

Первичный источник цифровых шумов (ПИЦШ) представляет собой источник шума,

«цифровой» шум которого представляет собой временной случайный процесс, близкий по своим свойствам к процессу физических шумов и называющийся поэтому «псевдослучайным процессом». Цифровая последовательность двоичных символов в цифровых генераторах шума называется псевдослучайной последовательностью, представляющей собой последовательность прямоугольных импульсов псевдослучайной длительности с псевдослучайными интервалами между ними. Период повторения всей последовательности значительно превышает наибольший интервал между импульсами.

ПИЦШ формирует сигнал похожий на белый шум посредством формирования импульсов стремящихся к форме дельта функции. Дельта функция имеет спектральную плотность похожую на спектральную плотность белого шума:

Таким образом, белый шум может быть представлен в виде кратковременного импульса генерируемого генератором. У импульсного сигнала много случайных параметров, -для каждой случайной величины существует свое распределение. Далее принцип формирования характеристик случайного процесса примерно тот же, что и у аналогового генератора, с той разницей, что формирователь представляет собой цифровой фильтр и прежде чем сигнал подается на усилитель, он подвергается цифро-аналоговому преобразованию с помощью ЦАП.

В связи с ограниченным быстродействием импульсных схем (а следовательно и микросхем) цифровой генератор шума является низкочастотным.

Следует понимать разницу между цифровым генератором шума и генератором цифрового шума. Последний генерирует сигнал, состоящий из случайной последовательности логических уровней «0» и «1», сигнал такого рода действительно является шумовым (случайным) для устройств с цифровым входом.

§ 1.2 Генераторы гармонических колебаний

Гармоническое колебание — колебания, при которых физическая (или любая другая) величина изменяется с течением времени по синусоидальному или косинусоидальному закону. Гармоническое колебание — самый распространенный вид сигнала. Такой сигнал характеризуется частотой, фазой (чаще разностью фаз) и амплитудой. Частота – его главный параметр. Такой сигнал используется как самостоятельно как стандартное тестовое воздействие, так и в качестве несущей, для более сложных видов сигнала.