Медианный распознаватель

 

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 адресной идентификации медианного из n аналоговых сигналов, где n≠1 есть любое нечетное натуральное число. Устройство содержит компараторы, два регистра, два мажоритарных логических элемента, два логических элемента ИЛИ, логические элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, замыкающие ключи. 1 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 медианные распознаватели (см., например, А.с. СССР 1693614, кл. G 06 G 7/25, 1991 г.), которые выполняют адресную идентификацию медианного из трех аналоговых сигналов.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных медианных распознавателей, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается обработка любого нечетного количества аналоговых сигналов.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является, принятый за прототип, медианный распознаватель (фиг.1 в описании изобретения к Патенту РФ 2103735, кл. G 06 G 7/25, 1998 г.), который содержит три компаратора, три логических элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, два замыкающих ключа и выполняет адресную идентификацию медианного из трех аналоговых сигналов.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается обработка любого нечетного количества аналоговых сигналов.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения выполнения адресной идентификации медианного из n аналоговых сигналов, где n≠1 есть любое нечетное натуральное число.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в медианном распознавателе, содержащем первый - третий компараторы, первый - третий логические элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и первый, второй замыкающие ключи, особенность заключается в том, что в него введены четвертый - n-ый компараторы, четвертый - n-ый логические элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, третий - n-ый замыкающие ключи, два регистра, два мажоритарных логических элемента и два логических элемента ИЛИ, причем инвертирующие входы всех компараторов объединены, а неинвертирующий вход и выход i-го (; n≠1 есть любое нечетное натуральное число) компаратора подключены соответственно к i-му информационному входу медианного распознавателя и объединенным i-ым входам первого, второго регистров, i-ый выход j-го регистра соединен с j-ым входом i-го логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и i-ым входом j-го мажоритарного логического элемента, подключенного выходом к первому входу j-го логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом разрешения записи j-го регистра, объединенные (n+1)-ый, (п+2)-ой входы второго мажоритарного логического элемента и объединенные вторые входы первого, второго логических элементов ИЛИ подключены соответственно к шине нулевого потенциала и настроечному входу медианного распознавателя, i-ые идентифицирующий вход и выход которого образованы соответственно входом и выходом i-го замыкающего ключа, подсоединенного управляющим входом к выходу i-го логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили 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 чертеже представлена схема предлагаемого медианного распознавателя.

Медианный распознаватель содержит компараторы 1_l-1_n (n≠1 есть любое нечетное натуральное число); регистры 2₁, 2₂; мажоритарные логические элементы 3₁, 3₂; логические элементы ИЛИ 4₁, 4₂; логические элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5_l-5_n; замыкающие ключи 6_l-6_n. Причем инвертирующие входы всех компараторов объединены, а неинвертирующий вход и выход компаратора подключены соответственно к i-му информационному входу медианного распознавателя и объединенным i-ым входам регистров 2₁, 2₂, i-ый выход регистра соединен с j-ым входом элемента 5_i и i-ым входом элемента 3_j, подключенного выходом к первому входу элемента 4_j, выход которого соединен с входом разрешения записи регистра 2_j, объединенные (n+1)-ый, (n+2)-ой входы элемента 3₂ и объединенные вторые входы элементов 4₁, 4₂ подключены соответственно к шине нулевого потенциала и настроечному входу медианного распознавателя, i-ые идентифицирующий вход и выход Z_i которого образованы соответственно входом и выходом ключа 6_i, подсоединенного управляющим входом к выходу элемента 5_i.

Работа предлагаемого медианного распознавателя осуществляется следующим образом. Регистр 2_j (j∈{1,2}) воспроизводит операцию где n≠1 есть любое нечетное натуральное число; q_ij, d_ij∈{0,1} и w_j есть сигналы соответственно на i-ом выходе, i-ом входе и входе разрешения записи регистра есть сигнал на i-ом выходе регистра 2_j в момент переключения сигнала w_j с высокого уровня на низкий (из "1" в "0"). Указанный регистр может быть аппаратно реализован с помощью, например, микросхем К155ТМ5 или К555ИР22.

На первый - n-ый информационные и первый - n-ый идентифицирующие входы предлагаемого медианного распознавателя подаются соответственно подлежащие обработке аналоговые сигналы (напряжения) х₁-х_n∈(х_min, х_max) с произвольным отношением порядка и аналоговые сигналы (напряжения) у_l- у_n (у₁≠...≠у_n); на его настроечный вход и объединенные инвертирующие входы всех компараторов подаются соответственно управляющий сигнал f∈{0,1} и линейно возрастающее напряжение u(t)∈[х_min, х_max].

Цикл работы медианного распознавателя состоит из предварительной установки в исходное состояние и последующей обработки данных. В исходное состояние медианный распознаватель устанавливается при u(t)=x_min подачей на его настроечный вход положительного импульса (логической "1"), длительность которого должна быть немногим более τ = τ₁+τ₂+τ₃, где τ₁, τ₂ и τ₃ есть длительности задержек, вносимых соответственно регистром 2_j, элементами 3_j и 4_j. В этом случае на всех входах регистров 2₁, 2₂ присутствует логическая "1", следовательно, на всех входах элементов 5_l-5_n действуют одинаковые логические сигналы, на их выходах присутствует логический "0", ключи 6_l-6_n разомкнуты и Z_l=...=Z_n=0.

Обработка данных реализуется при линейном возрастании сигнала u(t). Здесь изменится с "1" на "0" сигнал на выходе того компаратора, на неинвертирующем входе которого действует субмедианный (медианный) из сигналов х_l-х_n. В этом случае на вход разрешения записи регистра 2₂ (2₁) поступает логический "0", вызывая "защелкивание" указанного регистра. С этого момента и до начала следующего цикла состояние выходов регистра 2₂ (2₁) не зависит от сигналов, действующих на его входах.

При "защелкивании" регистра 2₂ на первом и втором входах каждого из элементов 5_l-5_n присутствуют одинаковые логические сигналы, на выходах этих элементов действует логический "0" и ключи 6_l-6_n продолжают оставаться разомкнутыми. При "защелкивании" регистра 2₁ разные логические сигналы присутствуют на входах только того элемента 5_i, номер i которого совпадает с номером компаратора, подключенного неинвертирующим входом к источнику медианного сигнала. На выходе указанного элемента действует логическая "1", вызывая замыкание соответствующего ключа.

Таким образом, операция, воспроизводимая предлагаемым медианным распознавателем, определяется выражением
Согласно (1), номер i∈{1,...,n} возбужденного выхода Z_i≠0 соответствует адресу медианного сигнала в кортеже (x_l,..., x_n).

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый медианный распознаватель обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как обеспечивает выполнение адресной идентификации медианного из n аналоговых сигналов, где n≠1 есть любое нечетное натуральное число.

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 формуле 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

Медианный распознаватель, содержащий первый-третий компараторы, первый-третий логические элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и первый, второй замыкающие ключи, отличающийся тем, что в него введены четвертый - n-й компараторы, четвертый - n-й логические элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, третий - n-й замыкающие ключи, два регистра, два мажоритарных логических элемента и два логических элемента ИЛИ, причем инвертирующие входы всех компараторов объединены, а неинвертирующий вход и выход i-гo n≠1 есть любое нечетное натуральное число) компаратора подключены соответственно к i-му информационному входу медианного распознавателя и объединенным i-м входам первого, второго регистров, i-й выход j-гo регистра соединен с j-м входом i-гo логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и i-м входом j-гo мажоритарного логического элемента, подключенного выходом к первому входу j-гo логического элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом разрешения записи j-гo регистра, объединенные (n+1)-, (n+2)-й входы второго мажоритарного логического элемента и объединенные вторые входы первого, второго логических элементов ИЛИ подключены соответственно к шине нулевого потенциала и настроечному входу медианного распознавателя, i-е идентифицирующий вход и выход которого образованы соответственно входом и выходом i-гo замыкающего ключа, подсоединенного управляющим входом к выходу i-гo логического элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

РИСУНКИ

Рисунок 1