Ранговый фильтр

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может использоваться для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления, аналоговых процессоров и др. Технический результат заключается в уменьшении аппаратурных затрат при сохранении функциональных возможностей прототипа. Ранговый фильтр содержит восемь реляторов (Р) (1₁-1₈) (фиг.1), каждый из которых содержит компаратор (2), подключенный выходом к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (3), второй вход которого является входом управления релятора (f), а выход соединен с управляющим входом замыкающего и размыкающего ключей (4₁, 4₂), выходы которых объединены и образуют выход релятора, первым и вторым входами которого являются входы К (2), присоединенные соответственно к входам ключей (4₁, 4₂). Ранговый фильтр (фиг.1) с помощью двух управляющих сигналов (f₁, f₂) реализует выбор минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из четырех входных аналоговых сигналов (x₁-x₄) и обладает меньшими по сравнению с прототипом аппаратурными затратами. 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 2171496, кл. G 06 G 7/52, 2001 г.), которые с помощью двух управляющих сигналов реализуют выбор минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из четырех входных аналоговых сигналов.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных ранговых фильтров, относятся большие аппаратурные затраты.

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 2192045, кл. G 06 G 7/52, 2002 г.), который содержит реляторы и с помощью двух управляющих сигналов реализует выбор минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из четырех входных аналоговых сигналов.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся большие аппаратурные затраты.

Техническим результатом изобретения является уменьшение аппаратурных затрат при сохранении функциональных возможностей прототипа.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в ранговом фильтре, содержащем восемь реляторов, каждый из которых содержит компаратор, подключенный выходом к первому входу 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 реляторов подключены к первому информационному входу рангового фильтра, особенность заключается в том, что вторые входы первого, шестого и второго, четвертого реляторов соединены соответственно с вторым и третьим информационными входами рангового фильтра, четвертый информационный вход которого образован объединенными вторыми входами третьего, пятого реляторов, выход i-го релятора подключен к первому входу (i+3)-го релятора, а выходы четвертого, пятого и шестого реляторов соединены соответственно с первым, вторым входами седьмого и вторым входом восьмого реляторов, подключенных выходами соответственно к первому входу восьмого релятора и выходу рангового фильтра, первый и второй управляющие входы которого образованы соответственно объединенными входами управления первого - третьего, седьмого, восьмого и объединенными входами управления четвертого - шестого реляторов.

На фиг.1 и фиг.2 представлены соответственно схема предлагаемого рангового фильтра и схема релятора, использованного при построении указанного фильтра.

Ранговый фильтр содержит реляторы 1₁-1₈. Каждый релятор содержит компаратор 2, подключенный выходом к первому входу 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 1₁, 1₆ подключены соответственно к первому и второму информационным входам рангового фильтра, третий и четвертый информационные входы которого образованы соответственно объединенными вторыми входами реляторов 1₂, 1₄ и объединенными вторыми входами реляторов 1₃, 1₅, выход релятора 1_i подключен к первому входу релятора 1_i+3, выходы реляторов 1₄, 1₅ и 1₆ соединены соответственно с первым, вторым входами релятора 1₇ и вторым входом релятора 1₈, а выходы реляторов 1₇ и 1₈ подключены соответственно к первому входу релятора 1₈ и выходу рангового фильтра, первый и второй управляющие входы которого образованы соответственно объединенными входами управления реляторов 1₁-1₃, 1₇, 1₈ и объединенными входами управления реляторов 1₄-1₆.

Работа предлагаемого рангового фильтра осуществляется следующим образом. На его первый - четвертый информационные входы подаются соответственно подлежащие обработке аналоговые сигналы (напряжения) x₁-x₄; 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 max и min. При этом предлагаемый фильтр содержит 8 реляторов. Отметим, что в состав прототипа входят 11 реляторов.

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что ранговый фильтр (фиг.1) с помощью двух управляющих сигналов реализует выбор минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из четырех входных аналоговых сигналов и обладает меньшими по сравнению с прототипом аппаратурными затратами.

Ранговый фильтр, содержащий восемь реляторов, каждый из которых содержит компаратор, подключенный выходом к первому входу 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 реляторов подключены к первому информационному входу рангового фильтра, отличающийся тем, что вторые входы первого, шестого и второго, четвертого реляторов соединены соответственно с вторым и третьим информационными входами рангового фильтра, четвертый информационный вход которого образован объединенными вторыми входами третьего, пятого реляторов, выход i-го релятора подключен к первому входу (i+3)-го релятора, а выходы четвертого, пятого и шестого реляторов соединены соответственно с первым, вторым входами седьмого и вторым входом восьмого реляторов, подключенных выходами соответственно к первому входу восьмого релятора и выходу рангового фильтра, первый и второй управляющие входы которого образованы соответственно объединенными входами управления первого - третьего, седьмого, восьмого и объединенными входами управления четвертого - шестого реляторов.