Амплитудный фильтр

 

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, аналоговых процессоров и др. Амплитудный фильтр (АФ) содержит первый и второй дифференциальные компараторы (ДК) (1₁ и 1₂), инвертирующие входы которых являются соответственно его первым и вторым настроечными входами. Неинвертирующие входы объединены и образуют его информационный вход. Первый и третий ключи (2₁ и 2₃), выполненные замыкающими, второй и четвертый ключи (2₂ и 2₄), выполненные размыкающими. Булевый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ(3), первый вход которого подключен к выходу второго ДК (1₂), второй вход является входом управления АФ, а выход соединен с управляющим входом третьего и четвертого ключей (2₃ и 2₄), входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго ключей (2₁ и 2₂), а выходы объединены и образуют выход АФ, информационный вход которого соединен с входами первого и второго ключей (2₁ и 2₂), управляющий вход которых подключен к выходу первого ДК (1₁). Технический результат: расширение функциональных возможностей за счет обеспечения выполнения режекторной или селекторной фильтрации уровней аналогового сигнала без изменения схемы фильтра. 3 ил.

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, аналоговых процессоров и др.

Известны амплитудные фильтры (см. например рис. 6в на стр. 8 в журнале "Электронное моделирование" N 2, 1990 г. ; рис. 4г на стр. 22 в журнале "Приборы и системы управления", N 4, 1992 г.), которые выполняют режекторную фильтрацию уровней аналогового сигнала.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных амплитудных фильтров, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что для настройки на выполнение селекторной фильтрации уровней аналогового сигнала требуется изменение схемы соединения внутренних узлов фильтра.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип амплитудный фильтр (фиг. 1а в описании изобретения к авт.св. СССР 1288724, кл. G 06 G 7/25, 1987 г.), который выполняет режекторную фильтрацию уровней аналогового сигнала и содержит первый и второй дифференциальные компараторы, инвертирующие входы которых являются соответственно его первым и вторым настроечными входами, а неинвертирующие входы объединены и образуют его информационный вход.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относится ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что для настройки на выполнение селекторной фильтрации уровней аналогового сигнала требуется изменение схемы соединения внутренних узлов фильтра.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения выполнения режекторной или селекторной фильтрации уровней аналогового сигнала без изменения схемы фильтра.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в амплитудном фильтре, содержащем первый и второй дифференциальные компараторы, инвертирующие входы которых являются соответственно его первым и вторым настроечными входами, а неинвертирующие входы объединены и образуют его информационный вход, особенность заключается в том, что в него введены первый и третий ключи, выполненные замыкающими, второй и четвертый ключи, выполненные размыкающими, и булевый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу второго дифференциального компаратора, второй вход является входом управления амплитудного фильтра, а выход соединен с управляющим входом третьего и четвертого ключей, входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго ключей, а выходы объединены и образуют выход амплитудного фильтра, информационный вход которого соединен с входами первого и второго ключей, управляющий вход которых подключен к выходу первого дифференциального компаратора.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования: - дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений; - замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены; - исключение какой-либо части (элемента) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата; - увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов; - выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала; - создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого амплитудного фильтра. На фиг. 2 и фиг. З изображены графики воспроизводимых им функций.

Амплитудный фильтр содержит первый и второй дифференциальные компараторы 1₁ и 1₂; первый ключ 2₁, выполненный замыкающим, второй ключ 2₂, выполненный размыкающим, третий ключ 2₃, выполненный замыкающим, четвертый ключ 2₄, выполненный размыкающим; булевый элемент "исключающее ИЛИ" 3. Инвертирующие входы компараторов 1₁ и 1₂ являются соответственно первым и вторым настроечными входами фильтра, а их неинвертирующие входы объединены с входами ключей 2₁, 2₂ и образуют информационный вход фильтра, выходом Z которого являются объединенные выходы ключей 2₃ и 2₄, присоединенных входами соответственно к выходам ключей 2₁ и 2₂, управляющий вход которых подключен к выходу компаратора 1₁, а управляющий вход ключей 2₃ и 2₄ соединен с выходом элемента 3, первый вход которого подключен к выходу компаратора 1₂, а второй вход является входом управления фильтра.

Работа предлагаемого амплитудного фильтра осуществляется следующим образом. На первом и втором настроечных входах фильтра фиксируются соответственно задающие напряжения x₁ и x₂, а на его информационный вход подается аналоговый сигнал x. Воспроизводимый фильтром операция определяется выражением: где напряжения на выходах ключей 2₁ и 2₂ соответственно; сигнал на входе управления фильтра, f = 1-f. Упростив (1), получим:
Таким образом, согласно (2), при f = 0 амплитудный фильтр выполняет режекторную (фиг. 2), а при f = 1 - селекторную (фиг. 3) фильтрацию уровней сигнала x.

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый амплитудный фильтр обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как обеспечивает выполнение режекторной или селекторной фильтрации уровней аналогового сигнала без каких-либо схемных изменений.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в области автоматики и аналоговой вычислительной техники в качестве функционального узла аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, аналоговых процессоров и др.:
- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость".

Формула изобретения

Амплитудный фильтр, содержащий первый и второй дифференциальные компараторы, инвертирующие входы которых являются соответственно его первым и вторым настроечным входами, а неинвертирующие входы объединены и образуют его информационный вход, отличающийся тем, что в него введены первый и третий ключи, выполненные замыкающими, второй и четвертый ключи, выполненные размыкающими, и булевый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу второго дифференциального компаратора, второй вход является входом управления амплитудного фильтра, а выход соединен с управляющим входом третьего и четвертого ключей, входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго ключей, а выходы объединены и образуют выход амплитудного фильтра, информационный вход которого соединен с входами первого и второго ключей, управляющий вход которых подключен к выходу первого дифференциального компаратора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3