Ранговый 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. Техническим результатом изобретения является повышение быстродействия. Устройство содержит одиннадцать реляторов, каждый из которых выполнен в виде компаратора, булевого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, замыкающего и размыкающего ключей. 2 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 фильтры (см., например, фиг.1 в описании изобретения к патенту РФ 2124754, кл. G 06 G 7/52, 1999 г.), которые обеспечивают выбор минимального, медианного или максимального из трех входных аналоговых сигналов.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных ранговых фильтров, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается обработка четырех входных аналоговых сигналов.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип ранговый фильтр (фиг.1 в описании изобретения к патенту РФ 2171496, кл. G 06 G 7/52, 2001 г. ), который содержит одиннадцать реляторов и обеспечивает выбор минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из четырех входных аналоговых сигналов.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относится низкое быстродействие, обусловленное тем, что максимальное время задержки распространения сигнала в прототипе определяется выражением τ = 6τ_p,, где τ_p есть время задержки релятора.

Техническим результатом изобретения является повышение быстродействия при сохранении функциональных возможностей прототипа.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в ранговом фильтре, содержащем одиннадцать реляторов, каждый из которых выполнен в виде компаратора, подключенного выходом к первому входу булевого элемента "исключающее ИЛИ", второй вход которого является входом управления релятора, а выход соединен с управляющим входом замыкающего и размыкающего ключей, выходы которых объединены и образуют выход релятора, первым и вторым входами которого являются соответственно неинвертирующий и инвертирующий входы компаратора, присоединенные соответственно к входам замыкающего и размыкающего ключей, первые входы первого - третьего и выход одиннадцатого реляторов подключены соответственно к первому информационному входу и выходу рангового фильтра, особенность заключается в том, что вторые входы третьего - пятого и шестого - восьмого реляторов подключены соответственно к третьему и четвертому информационным входам рангового фильтра, второй информационный вход которого образован объединенными первым входом четвертого и вторыми входами первого и второго реляторов, выход i-го релятора подключен к первому входу (i+4)-го релятора, выходы пятого, шестого и седьмого, восьмого реляторов соединены соответственно с первым, вторым входами девятого и первым, вторым входами десятого реляторов, подключенных выходами соответственно к первому и второму входам одиннадцатого релятора, входы управления первого - восьмого и девятого - одиннадцатого реляторов соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами рангового фильтра.

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 и 2 представлены соответственно схема предлагаемого рангового фильтра и схема релятора, использованного при построении указанного фильтра.

Ранговый фильтр содержит реляторы l₁-l₁₁. Каждый релятор выполнен в виде компаратора 2, подключенного выходом к первому входу булевого элемента "ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ" 3, второй вход которого является входом управления релятора, а выход соединен с управляющим входом замыкающего и размыкающего ключей 4₁ и 4₂, выходы которых объединены и образуют выход релятора, первым и вторым входами которого являются соответственно неинвертирующий и инвертирующий входы компаратора 2, присоединенные соответственно к входам ключей 4₁ и 4₂. Первые входы реляторов 1₁-1₃ и вторые входы реляторов 1₃-1₅ подключены соответственно к первому и третьему информационным входам рангового фильтра, четвертый информационный вход которого образован объединенными вторыми входами реляторов 1₆-1₈, а второй информационный вход подключен к первому входу релятора 1₄ и вторым входам реляторов 1₁, 1₂, выход релятора 1_i соединен с первым входом релятора 1_i+4, выходы реляторов 1₅, 1₆ и 1₇, l₈ подключены соответственно к первому, второму входам релятора 1₉ и первому, второму входам релятора 1₁₀, а выходы реляторов 1₉ и 1₁₀ соединены соответственно с первым и вторым входами релятора 1₁₁, выход которого является выходом рангового фильтра, подключенного первым и вторым управляющими входами соответственно к объединенным входам управления реляторов 1₁-1₈ и объединенным входам управления реляторов 1₉-1₁₁.

Работа предлагаемого рангового фильтра осуществляется следующим образом. На его первый - четвертый информационные входы подаются соответственно подлежащие обработке аналоговые сигналы (напряжения) х₁-х₄; на его первом и втором управляющих входах фиксируются соответственно необходимые управляющие сигналы f₁ и f₂, f₁, f₂∈{0,1}. Если на входе управления релятора присутствует логический "0" (логическая "1") и сигнал на его первом входе больше либо меньше сигнала на его втором входе, то ключ 4₁ соответственно замкнут (разомкнут) либо разомкнут (замкнут), а ключ 4₂ соответственно разомкнут (замкнут) либо замкнут (разомкнут). Следовательно, если на входе управления релятора присутствует логический "0" (логическая "1"), то этот релятор будет выделять на своем выходе наибольший (наименьший) из сигналов, действующих на его первом и втором входах. Таким образом, операция, воспроизводимая предлагаемым фильтром, определяется выражением где символами ∨ и ∧ обозначены соответственно операции mах и min.

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что ранговый фильтр (фиг.1) обеспечивает выбор минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из четырех входных аналоговых сигналов и обладает более высоким по сравнению с прототипом быстродействием, так как максимальное время задержки распространения сигнала в указанном фильтре определяется выражением τ = 4τ_p,, где τ_p есть время задержки релятора.

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, спецпроцессоров 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 фильтр, содержащий одиннадцать реляторов, каждый из которых выполнен в виде компаратора, подключенного выходом к первому входу булевого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого является входом управления релятора, а выход соединен с управляющим входом замыкающего и размыкающего ключей, выходы которых объединены и образуют выход релятора, первым и вторым входами которого являются соответственно неинвертирующий и инвертирующий входы компаратора, присоединенные соответственно к входам замыкающего и размыкающего ключей, причем первые входы первого - третьего и выход одиннадцатого реляторов подключены соответственно к первому информационному входу и выходу рангового фильтра, отличающийся тем, что вторые входы третьего - пятого и шестого - восьмого реляторов подключены соответственно к третьему и четвертому информационным входам рангового фильтра, второй информационный вход которого образован объединенными первым входом четвертого и вторыми входами первого и второго реляторов, выход i-го релятора подключен к первому входу (i+4)-го релятора, выходы пятого, шестого и седьмого, восьмого реляторов соединены соответственно с первым, вторым входами девятого и первым, вторым входами десятого реляторов, подключенных выходами соответственно к первому и второму входам одиннадцатого релятора, входы управления первого - восьмого и девятого - одиннадцатого реляторов соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами рангового фильтра.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2