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 и др. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения реализации выбора минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из пяти входных аналоговых сигналов. Ранговый фильтр предназначен для ранговой обработки аналоговых сигналов и может быть использован в системах аналоговой вычислительной техники как средство предварительной обработки информации. Каждый из десяти реляторов (1₁,…,1₁₀) рангового фильтра содержит компаратор (2), элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (3), замыкающий и размыкающий ключи (4₁ и 4₂). 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 2284652, кл. G06G 7/52, 2006 г.), которые содержат реляторы и 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 ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается обработка пяти 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 2284650, кл. G06G 7/52, 2006 г.), который содержит реляторы и реализует выбор минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из четырех входных аналоговых сигналов.

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

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения реализации выбора минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из пяти входных аналоговых сигналов.

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, входы управления шестого, четвертого и объединенные входы управления первого, второго, третьего, восьмого реляторов соединены соответственно с входом управления пятого релятора, вторым и первым управляющими входами рангового фильтра, второй, третий, четвертый и первый информационные входы которого подключены соответственно к вторым входам первого, второго, третьего и первому входу первого реляторов, особенность заключается в том, что в него введены аналогичные вышеупомянутым девятый и десятый реляторы, выходы i-го , j-го () и k-го реляторов соединены соответственно с первым входом (i+1)-го, вторым входом (j-2)-го и (k-8)-ым входом восьмого реляторов, а выходы первого, второго и шестого реляторов подключены соответственно к первым входам девятого, седьмого реляторов и выходу рангового фильтра, первый, второй, третий, четвертый, пятый информационные, первый и второй управляющие входы которого соединены соответственно с первым, вторым входами десятого, вторыми входами девятого, седьмого, четвертого, входом управления пятого и объединенными входами управления седьмого, девятого, десятого 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,…,1₁₀. 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. Выходы реляторов l_i , l_j и l_k соединены соответственно с первым входом релятора 1_i+1, вторым входом релятора 1_j-2 и (k-8)-ым входом релятора 1₈, а выходы реляторов 1₁ 1₂ и 1₆ подключены соответственно к первым входам реляторов 1₉, 1₇ и выходу рангового фильтра, пятый и первый, второй, третий, четвертый информационные, первый и второй управляющие входы которого соединены соответственно с вторым входом релятора 1₄ и объединенными первыми входами реляторов 1₁, 1₁₀, объединенными вторыми входами реляторов 1₁ 1₁₀, объединенными вторыми входами реляторов 1₂, 1₉, объединенными вторыми входами реляторов 1₃, 1₇, объединенными входами управления реляторов 1₁, 1₂, 1₃ 1₅, 1₆, 1₈ и объединенными входами управления реляторов 1₄, 1₇, 1₉, 1₁₀.

Работа предлагаемого рангового фильтра осуществляется следующим образом. На его первый,…,пятый информационные входы подаются соответственно подлежащие обработке аналоговые сигналы (напряжения) x₁,…,x₅; на его первом и втором управляющих входах фиксируются соответственно необходимые управляющие сигналы ƒ₁, и ƒ₂, ƒ₁, ƒ₂ ∈ {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.

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что ранговый фильтр (фиг.1) обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как реализует выбор минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из пяти входных аналоговых сигналов.

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 входы управления шестого, четвертого и объединенные входы управления первого, второго, третьего, восьмого реляторов соединены соответственно с входом управления пятого релятора, вторым и первым управляющими входами рангового фильтра, второй, третий, четвертый и первый информационные входы которого подключены соответственно к вторым входам первого, второго, третьего и первому входу первого реляторов, отличающийся тем, что в него введены аналогичные вышеупомянутым девятый и десятый реляторы, выходы i-го , j-го и k-го реляторов соединены соответственно с первым входом (i+1)-го, вторым входом (j-2)-го и (k-8)-ым входом восьмого реляторов, а выходы первого, второго и шестого реляторов подключены соответственно к первым входам девятого, седьмого реляторов и выходу рангового фильтра, первый, второй, третий, четвертый, пятый информационные, первый и второй управляющие входы которого соединены соответственно с первым, вторым входами десятого, вторыми входами девятого, седьмого, четвертого, входом управления пятого и объединенными входами управления седьмого, девятого, десятого реляторов.