Ранговый фильтр

Изобретение предназначено для ранговой обработки аналоговых сигналов и может быть использовано в системах аналоговой вычислительной техники как средство предварительной обработки информации. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения реализации выбора минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из n=6 входных аналоговых сигналов. Устройство содержит тринадцать реляторов, каждый из которых содержит компаратор, элемент исключающее ИЛИ, замыкающий и размыкающий ключи. 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 n=4 входных аналоговых сигналов. При этом количество реляторов аппаратурного состава, в частности, упомянутого аналога равно 3×n-5.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных ранговых фильтров, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается обработка шести 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 2543307, кл. G06G 7/52, 2015 г.), который содержит реляторы и реализует выбор минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из n=5 входных аналоговых сигналов. При этом количество реляторов аппаратурного состава прототипа равно 3×n-5.

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

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения реализации выбора минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из n=6 входных аналоговых сигналов и аппаратурный состав, количество реляторов которого равно 3×n-5.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в ранговом фильтре, содержащем десять 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, выход i-го и вход управления седьмого реляторов соединены соответственно с первым входом (i+1)-го релятора и вторым управляющим входом рангового фильтра, первый управляющий вход которого подключен к входам управления второго, третьего, восьмого реляторов, особенность заключается в том, что в него введены аналогичные вышеупомянутым одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый реляторы, второй входу j-го и первый, второй входы девятого реляторов соединены соответственно с выходами (j+4)-го и двенадцатого, тринадцатого реляторов, выходы десятого и одиннадцатого реляторов подключены соответственно к первому входу седьмого, второму входу двенадцатого реляторов и первому входу двенадцатого, второму входу седьмого реляторов, а входы управления четвертого, девятого, десятого, одиннадцатого, двенадцатого и первого, пятого, шестого, тринадцатого реляторов соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами рангового фильтра, выход которого подключен к выходу пятого релятора.

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, …, 1₁₃. 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. Выход релятора 1_i и второй вход релятора 1_j , первый, второй входы релятора 1₉ соединены соответственно с первым входом релятора 1_i+1 и выходами реляторов 1_j+4, 1₁₂, 1₁₃, выходы реляторов 1₁₀ и 1₁₁ подключены соответственно к первому входу релятора 1₇, второму входу релятора 1₁₂ и первому входу релятора 1₁₂, второму входу релятора 1₇, а входы управления реляторов 1₂, 1₃, 1₄, 1₈, …, 1₁₂ и 1₁, 1₅, 1₆, 1₇, 1₁₃ соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами рангового фильтра, выход которого подключен к выходу релятора 1₅.

Работа предлагаемого рангового фильтра осуществляется следующим образом. На его первом, втором управляющих входах фиксируются соответственно необходимые управляющие сигналы f₁, 1₂∈{0,1}. На первые и вторые входы реляторов 1₁, 1₁₀; первые и вторые входы реляторов 1₆, 1₁₁; первые и вторые входы реляторов 1₈, 1₁₃ подаются соответственно подлежащие обработке аналоговые сигналы (напряжения) x₁ и x₂; x₃ и x₄; x₅ и x₆. 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, на выходе предлагаемого фильтра получим

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 n=6 входных аналоговых сигналов. При этом количество реляторов аппаратурного состава указанного фильтра равно 3×n-5.

Ранговый фильтр, содержащий десять 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 выход i-го и вход управления седьмого реляторов соединены соответственно с первым входом (i+1)-го релятора и вторым управляющим входом рангового фильтра, первый управляющий вход которого подключен к входам управления второго, третьего, восьмого реляторов, отличающийся тем, что в него введены аналогичные вышеупомянутым одиннадцатый, двенадцатый и тринадцатый реляторы, второй вход j-го и первый, второй входы девятого реляторов соединены соответственно с выходами (j+4)-го и двенадцатого, тринадцатого реляторов, выходы десятого и одиннадцатого реляторов подключены соответственно к первому входу седьмого, второму входу двенадцатого реляторов и первому входу двенадцатого, второму входу седьмого реляторов, а входы управления четвертого, девятого, десятого, одиннадцатого, двенадцатого и первого, пятого, шестого, тринадцатого реляторов соединены соответственно с первым и вторым управляющими входами рангового фильтра, выход которого подключен к выходу пятого релятора.