Zufaellige Pulsfolge erzeugen

Hallo,

zum Test eines Stücks Hardware benötige ich zufällige Signale. Bisher stelle ich mir die Signale wie folgt her: zwei offene Verstärker deren Ausgänge diskriminiert werden. Die zwei Diskriminatorausgänge werden verodert und noch zum Systemtakt synchronisiert. Dann gehts zusammen mit dem Systemtakt und anderen Signalen zu der zu testenden Hardware.

Zur Anschauung noch etwas ASCII-Art (fixed size font): |\ |\ _| \_____| \_____ | / __| / | |/ | |/ | |-\ +--------+ A1 | D1 +---| \ |----| | Design | | )------|D Q|---------| under | +---| / | | | Test | |\ |\ | |-/ +-|> | +---| | _| \_____| \_____| OR | |----| | | | | / __| / | | +--------+ |/ | |/ +------------+ A2 | D2 | CK Das funktioniert bisher ganz gut und über die Diskriminatorschwellen lässt sich die Rate (ca. 1MHz) der zufälligen Signale ganz gut ein- stellen.

Was ich allerdings nicht richtig einschätzen kann ist wie gut bzw. wie zufällig die Signale wirklich sind. Wenn ich die Abstände der einzelnen Pulse aufhistogrammiere (Abstände in Perioden Systemtakt), dann erhalte ich einen schnell fallenden Verlauf. Könnte eine e-Funktion sein - habe ich aber noch nicht überprüft.

Wie zeige/teste ich in diesem Fall die Zufälligkeit? Bin für jeden Hinweis dankbar!

Vielen Dank!

Uwe

Reply to
Uwe Stange
Loading thread data ...

a) es sollten zwei getrennte ICs und nicht ein Dual-OP sein. b) die klappern vermutlich trotzdem korreliert über Netzbrumm der über Versorgung oder Felder&Wellen an die Eingangspins kommt. Es gibt wohl analoge Rauschgeneratoren speziell für analoges Ausgangssignal. Aus Aufwandsgründen bei Nf ( Z-Diode ) oder für Hf generell. Aber wenn man einen binären Bitstrom will und definierte Qualität unabhängig von der Raumtemperatur sind LFSR wohl gängiger.

Zur Verwurstelung von statistischen oder PN Bitströmen gibt es Literatur bezüglich Krytografie und hier wohl relevanter stochastische Rechentechnik. Massen "Stochastische Rechentechnik" Hanser 1977 ist recht lesbar, er wurde von selbstgefälligen Akademiologen deswegen in Buchbesprechungen heftig kritisiert. Ein XOR-Gate macht z.B. Multiplikation. Andere gateartige Schaltungen auch Addition, Subtraktion. Ein OR-Gate alleine macht wohl keine solche Grundfunktion.

Müsste man definieren was man will: gleichverteiltes Signal mach LFSR m-Sequenz.

formatting link
Heft 5 Sequenzen mit niedriger Korrelation machen im einfachsten Fall Gold-Sequenzen. Dazu gibts zwei Bücher: Lüke "Korrelationssignale" und Fan, Darnell "Sequence Design". Lüke ist leichter zu lesen. Zu Gold kann ich bei Bedarf Scanner anwerfen, aber google wird wohl auch schon was finden. Auch die genannten Standardwerke sind gutes google-Futter: substantielle pdfs zitieren solche Literatur gerne.

MfG JRD

Reply to
Rafael Deliano

Ohne jetzt auf deine konkreten Fragen eingehen zu koennen, aber was spricht gegen den Klassiker Pseudonoisegenerator mit rückgekoppeltem Schieberegister?

Bei deiner Schaltung sehe ich auch noch ein moegliches Problem beim Flipflop: Wenn Clockflanke und Datenflanke gleichzeitig kommen kann das zu metastabilen Zustaenden am Ausgang fuehren und unter Umstaenden deine Testschaltung stoeren. In diesem Fall wird der Datenausgang des Flipflops kurz high und faellt dann wieder auf low. Um das zu verhindern solltest du noch eine weitere Flipflopstufe dahinter schalten.

Mathias.

Reply to
Mathias Weierganz

"Uwe Stange" schrieb im Newsbeitrag news: snipped-for-privacy@uni-berlin.de...

Warum sollten 2 gemischte Verstaerkersignale zufaelliger sein, als eines ? Da gibt es keinerlei Grund fuer. Warum sollte ein 'offener' Verstaerkereingang zufaellig sein ? Der produziert doch etwas, das irgendeinen Zusammenhang (Korrelation) hat mit dem was reinkommt, und das was reinkommt wird Netzbrumm und Deutschlandfunk sein. Der Klassiker waere kurzgeschlossener Verstaerkereingang. Der rauscht aber eher wenig, so das auch wieder Einstreuungen und Brumm ueberwiegen. Also Verstaerkereingang direkt an Transistor in BE Durchbruch, Z-Diode oder Rauschdiode angeschlossen.

Ein schneller Test des (digitalen) Rauschsignals ist die Abbildung auf einem Bildschirm, mit einstellbarer Pixelanzahl. Ergeben sich opzisch erkennbare Muster, ist was faul.

--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
 Click to see the full signature
Reply to
MaWin

War ich wohl etwas verwirrt: es werden nicht zwei Signale eingespeist ( das andere ist ja nur der Takt ) also ist Kreuzkorrelation und damit Gold-Sequenzen uninteressant.

MfG JRD

Reply to
Rafael Deliano

Hallo,

Rafael Deliano schrieb:

Das wird es wohl werden. Dann habe ich den ganzen Umstand mit weg- laufenden Diskriminatorschwellen nicht mehr. Bei bekanntem Start- wert sind LFSR reproduzierbar, oder? Das hilft ungemein falls ich tatsächlich Fehler finden sollte.

Danke für die Hinweise.

Ciao,

Uwe

Reply to
Uwe Stange

Hallo,

Mathias Weierganz schrieb:

Nichts! Klar, kenne ich. LFSR habe ich nur noch nie verwendet. Das wird es wohl werden. Irgendwo fliegt noch ein Experimentierboard mit FPGA rum. Da kann ich das gleich mal ausprobieren.

Ist bekannt. Mal eine ganz ketzerische Frage: das Problem der Meta- stabilität wird von dem zweiten zusätzlichen Flip Flop aber nicht ge- löst, oder? Ich drücke damit nur die Wahrscheinlichkeit dass ein metastabiler Zustand auftritt.

Danke, Uwe

Reply to
Uwe Stange

Hallo,

MaWin schrieb:

Das habe ich nicht behauptet :-) Das ist ein "gewachsener" Aufbau, der im Moment halt zwei Verstärker verwendet. Inzwischen haben einige zu einem rückgekoppelten Schieberegister geraten. Dann fallen die Verstärker eh weg.

Nun, die Pulse habe ich mir schon auf einem Analysator angeschaut. Muster habe ich dabei keine erkannt. Das ist ein erster Anhaltspunkt, aber halt auch nicht mehr.

Danke,

Uwe

Reply to
Uwe Stange

Ja. Der Startwert muß auf Wert ungleich Null initialisiert werden, mit Null läuft das LFSR nicht. Eine m-Sequenz klappert alle Werte eines Datenworts ( bei 8 Bit LFSR also 255 Werte ) durch. Null wird nicht auftauchen. Die Sequenz wiederholt sich dann immer wieder, muß man also die die Wortlänge lang genug machen, daß das nicht stört. Eigenschaften bezüglich der Reihenfolge der Werte wird etwas verbessert, wenn etwa 50% der Taps belegt sind.

MfG JRD

Reply to
Rafael Deliano

Das ist richtig. Irgendwo (Xilinx-Appnote?) hab ich mal gelesen, dass das Problem ab der dritten Stufe weg sein soll. Man muss auch zwischen zwei Effekten unterscheiden. Der eine, der mir mal viel Probleme bereitet hat, ist der von mir beschriebene: Das FF gibt nur einen kurzen Impuls von sich, bleibt aber nicht in dem Zustand. Den hat man nach einer zusaetzlichen FF-Stufe weg. Der andere Effekt sieht so aus, dass auch der Pegel sich nicht so recht entscheiden kann. Dabei wird dann auch die rise und falltime nicht mehr eingehalten. Je nach Taktfrequenz hat man dann noch ein Problem.

Wenn du aber das Schieberegister verwendest hast du mit Metastabilitaet ohnehin ja kein Problem mehr, da die Schaltung dann nicht mehr asynchron ist.

Reply to
Mathias Weierganz

Es war Texas und es war die zweite Stufe. Es haengt natuerlich von der Frequenz ab und ist natuerlich ein statistisches Problem. "Metastable Response in 5V-Logic Circuits":

formatting link

und "Metastable recovery": Xilinx XAPP 094

Mathias

Reply to
Mathias Weierganz

Sieht gut aus. Wenn die Pulse tatsächlich stochastisch sind, sollte e-Funktion rauskommen. Eventuell Startpunkt genauer ansehen wegen "Totzeit" und grössere Zeiten; dort verursachen "zu kurze" Pseudozufallsgeneratoren ein abruptes Ende. Spielt aber oft keine grosse Rolle, resp. beinahe unendlich lange Pausen sind oft eh nicht erwünscht (schon gar nicht vom Arbeitgeber ;-]). Hier zeigt sich wieder experimentell: Unfälle kommen gehäuft vor ;-). Naja, sonst wären sie ja regelmässig.

--
mfg Rolf Bombach
Reply to
Rolf Bombach

ElectronDepot website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here. All logos and trade names are the property of their respective owners.