Ранговый селектор

 

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. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения выполнения селекции из n+1 аналоговых сигналов сигнала любого заданного ранга. Устройство содержит n реляторов, каждый из которых состоит из компаратора, булевого инвертора, четырех устройств выборки/хранения, четырех замыкающих и четырех размыкающих ключей. 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 ранговые селекторы (см., например, рис. 4 в книге Волгин Л.И. Комплементарная алгебра и моделирование нейронных структур. - Таллинн: АН Эстонии, 1993, - 48 с.), которые содержат n реляторов и выполняют селекцию сигнала только (n+1)-го ранга (наибольшего сигнала) из нескольких аналоговых сигналов x₁,..., x_n+1.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных ранговых селекторов, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не выполняется селекция сигнала любого заданного ранга r ∈ {1,..., n+1}.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип ранговый селектор (авт.св. СССР 1262531, кл. G 06 G 7/25, 1986 г.), содержащий n реляторов, каждый из которых выполнен в виде дифференциального компаратора, и выполняющий селекцию из нескольких аналоговых сигналов x₁,..., x_n+1 сигнала только (n+1)-го ранга.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не выполняется селекция сигнала любого заданного ранга r ∈ {1,..., n+1}.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения выполнения селекции из n+1 аналоговых сигналов сигнала любого заданного ранга r ∈ {1,..., n+1}.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в ранговом селекторе, содержащем n реляторов, каждый из которых выполнен в виде дифференциального компаратора, особенность заключается в том, что в каждый релятор введены первый, третий, пятый и седьмой ключи, выполненные замыкающими, второй, четвертый, шестой и восьмой ключи, выполненные размыкающими, первое, ..., четвертое устройства выборки/хранения, булевый инвертор, причем первый, ..., четвертый информационные и первый управляющий входы релятора образованы соответственно входами первого, ..., четвертого ключей и их входом управления, выходы первого, второго и выходы третьего, четвертого ключей соединены соответственно с информационным входом первого и информационным входом второго устройств выборки/хранения, входы записи которых объединены с входом булевого инвертора и образуют второй управляющий вход релятора, инвертирующий и неинвертирующий входы дифференциального компаратора, подсоединенного выходом к входу управления пятого, .. ., восьмого ключей, соединены соответственно с объединенными выходом первого устройства выборки/хранения, входами пятого, восьмого ключей и объединенными выходом второго устройства выборки/хранения, входами шестого, седьмого ключей, выходы пятого, шестого и выходы седьмого, восьмого ключей соединены соответственно с информационным входом третьего и информационным входом четвертого устройств выборки/хранения, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами релятора, а входы записи подключены к выходу булевого инвертора, первый выход каждого релятора соединен с его первым информационным входом, второй выход i-го релятора подключен к третьему информационному входу (i+1)-го релятора, а второй выход n-го релятора является выходом рангового селектора, первый и второй настроечные входы которого образованы соответственно объединенными первыми и объединенными вторыми управляющими входами первого, ..., n-го реляторов.

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, 2 и 3 представлены соответственно схема предлагаемого рангового селектора, схема релятора, использованного при построении этого селектора, и временные диаграммы сигналов настройки.

Ранговый селектор содержит n реляторов 1₁, ..., 1_n. Каждый релятор содержит первый, ..., восьмой ключи 2₁, ..., 2₈, первое, ..., четвертое устройства выборки/хранения 3₁, . .., 3₄, дифференциальный компаратор 4, булевый инвертор 5, причем ключи 2₁, 2₃, 2₅, 2₇ и 2₂, 2₄, 2₆, 2₈ выполнены соответственно замыкающими и размыкающими, первый, ..., четвертый информационные и первый управляющий входы релятора образованы соответственно входами ключей 2₁, ..., 2₄ и их входом управления, выходы ключей 2₁, 2₂ и 2₃, 2₄ соединены соответственно с информационным входом устройства 3₁ и информационным входом устройства 3₂, входы записи которых подключены к входу инвертора 5 и образуют второй управляющий вход релятора, инвертирующий и неинвертирующий входы компаратора 4, подсоединенного выходом к входу управления ключей 2₅,..., 2₈, соединены соответственно с объединенными выходом устройства 3₁, входами ключей 2₅, 2₈ и объединенными выходом устройства 3₂, входами ключей 2₆, 2₇, выходы ключей 2₅, 2₆ и 2₇, 2₈ соединены соответственно с информационным входом устройства 3₃ и информационным входом устройства 3₄, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами релятора, а входы записи подключены к выходу инвертора 5. Первый выход каждого релятора соединен с его первым информационным входом, второй выход релятора 1_i подключен к третьему информационному входу релятора 1_i+1, а второй выход релятора 1_n является выходом рангового селектора, первый и второй настроечные входы которого образованы соответственно объединенными первыми и объединенными вторыми управляющими входами реляторов 1₁, ..., 1_n.

Работа предлагаемого рангового селектора осуществляется следующим образом. На вторые информационные входы реляторов ₁, ..., 1_n и четвертый информационный вход релятора 1₁ подаются подлежащие обработке аналоговые сигналы (напряжения) x₁, ..., x_n+1 ∈ (x_min, x_max); на четвертых входах реляторов 1₂, . . . , 1_n и на третьем входе релятора 1₁ фиксируются соответственно опорные напряжения x_max и x_min; на первый, второй настроечные входы селектора подаются соответственно цифровые сигналы y₁, y₂ ∈ {0, 1} (фиг. 3). При y₂ = 1 (y₂= 0) устройства 3₁, 3₂ и 3₃, 3₄ работают соответственно в режимах выборки (хранения) и хранения (выборки). Если на входах управления ключей 2₁, ..., 2₄ и 2₅, ..., 2₈ присутствует логическая "1" (логический "0"), то ключи 2₁, 2₃, 2₅, 2₇ замкнуты (разомкнуты), а ключи 2₂, 2₄, 2₆, 2₈ разомкнуты (замкнуты). Следовательно, напряжения на выходах релятора 1_i, будут определяться рекуррентными выражениями: V_ij = min(V_i(j-1), W_(i-1)(j-1)); W_ij = max(V_i(j-1), W_(i-1)(j-1)), где есть номер периода Т_j сигнала y₂ (фиг. 3), k = 2i+1-r, r ∈ { 1, . . ., i+1} есть ранг сигнала x^(r) ∈ {x_n+1, x₁,..., x_i} (x⁽¹⁾ = min(x_n+1, x₁, . . ., x_i), ..., x⁽ⁱ⁺¹⁾ = max(x_n+1, x₁, ..., x_i)); V_i0 = x_i; W₀₀ = x_n+1; W₁₀ = ...= W_(n-1)0 = x_max; W_0j = x_min.

Таким образом, на выходе Z ранговый селектор воспроизводит операцию

согласно которой его настройка на выделение из множества {x₁,..., x_n+1} сигнала x^(r) любого заданного ранга r ∈ {1,..., n+1} осуществляется без каких-либо структурных изменений соответствующим количеством периодов T_j сигнала y₂.

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый ранговый селектор обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как обеспечивает выполнение селекции из n+1 аналоговых сигналов сигнала любого заданного ранга r ∈ {1, ..., n+1}.

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

Ранговый селектор, состоящий из n реляторов, каждый из которых содержит дифференциальный компаратор, подключенный выходом к входам управления пятого замыкающего и шестого размыкающего ключей, отличающийся тем, что в каждый релятор введены дополнительно замыкающие и размыкающие ключи, устройства выборки/хранения и булевый инвертор, причем в каждом реляторе с первого по четвертый информационные входы образованы соответственно входами первого замыкающего, второго размыкающего, третьего замыкающего и четвертого размыкающего ключей, а первый управляющий вход релятора образован их объединенным входом управления, выходы первого замыкающего и второго размыкающего ключей соединены с информационным входом первого устройства выборки/хранения, а выходы третьего замыкающего и четвертого размыкающего ключей соединены с информационным входом второго устройства выборки/хранения, входы записи первого и второго устройств выборки/хранения объединены с входом булевого инвертора и образуют второй управляющий вход релятора, инвертирующий вход дифференциального компаратора подсоединен к выходу первого устройства выборки/хранения и ко входам пятого замыкающего и восьмого размыкающего ключей, неинвертирующий вход дифференциального компаратора подсоединен к выходу второго устройства выборки/хранения и к входам шестого размыкающего и седьмого замыкающего ключей, выход дифференциального компаратора подсоединен к входам управления седьмого замыкающего и восьмого размыкающего ключей, выходы пятого замыкающего и шестого размыкающего ключей соединены с информационным входом третьего устройства выборки/хранения, выходы седьмого замыкающего и восьмого размыкающего ключей соединены с информационным входом четвертого устройства выборки/хранения, выходы третьего и четвертого устройств выборки/хранения являются соответственно первым и вторым выходами релятора, а входы записи третьего и четвертого устройств выборки/хранения подключены к выходу булевого инвертора, первый выход каждого релятора соединен с его первым информационным входом, второй выход i-го релятора подключен к третьему информационному входу (i+1)-го релятора, а второй выход n-го релятора является выходом рангового селектора, первый и второй настрочные входы которого образованы соответственно объединенными первыми и объединенными вторыми управляющими входами первого - n-го реляторов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3