Ранговый фильтр

 

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для выбора минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из четырех входных аналоговых сигналов. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей. Устройство содержит одиннадцать реляторов, каждый из которых состоит из 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, патент РФ 2112276, кл. G 06 G 7/25, 1998 г.), которые обеспечивают выбор максимального или минимального из двух 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 2124754, кл. G 06 G 7/52, 1999 г. ), который содержит два релятора и обеспечивает выбор минимального, медианного или максимального из трех входных аналоговых сигналов.

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

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

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в ранговом фильтре, содержащем первый и второй реляторы, 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, особенность заключается в том, что в ранговый фильтр введены третий-одиннадцатый реляторы, причем первые входы первого-третьего реляторов и вторые входы третьего, пятого, шестого реляторов подключены соответственно к первому и четвертому информационным входам рангового фильтра, второй информационный вход которого образован объединенными вторым входом первого релятора и первыми входами четвертого и пятого реляторов, а третий информационный вход подключен к первому входу шестого релятора и вторым входам второго и четвертого реляторов, выход первого релятора соединен с первым входом седьмого релятора, выход i-го и выход j-го реляторов подключены соответственно ко второму входу (i + 5)-го релятора и первому входу (j+1)-го релятора, а выход одиннадцатого релятора является выходом рангового фильтра, первый и второй управляющие входы которого образованы соответственно объединенными входами управления первого-шестого реляторов и объединенными входами управления седьмого-одиннадцатого реляторов.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволило установить, что заявитель не обнаружил аналога, характеризующегося признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога позволило 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 1₁-1₁₁. 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, 1₂, 1₃ и вторые входы реляторов 1₃, 1₅, 1₆ подключены соответственно к первому и четвертому информационным входам рангового фильтра, второй информационный вход которого образован объединенными вторым входом релятора 1₁ и первыми входами реляторов 1₄, 1₅, а третий информационный вход подключен к первому входу релятора 1₆, и вторым входам реляторов 1₂, 1₄, выход релятора 1₁ соединен с первым входом релятора 1₇, выход релятора 1 и выход релятора 1 подключены соответственно ко второму входу релятора 1_i+5 и первому входу релятора 1_j+1, а выход релятора 1₁₁ является выходом рангового фильтра, первый и второй управляющие входы которого образованы соответственно объединенными входами управления реляторов 1₁-1₆ и объединенными входами управления реляторов 1₇-1₁₁.

Работа предлагаемого рангового фильтра осуществляется следующим образом. На его первый-четвертый информационные входы подаются соответственно подлежащие обработке аналоговые сигналы (напряжения) x_i-x₄; на его первом и втором управляющих входах фиксируются соответственно необходимые управляющие сигналы f₁ и f₂, f₁, f₂ ∈ {0,l}. 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 ∧ и обозначены соответственно операции max и min.

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый ранговый фильтр обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как обеспечивает выбор минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из четырех входных аналоговых сигналов.

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 первый и второй реляторы, 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, отличающийся тем, что в него введены третий - одиннадцатый реляторы, причем первые входы первого - третьего реляторов и вторые входы третьего, пятого и шестого реляторов подключены соответственно к первому и четвертому информационным входам рангового фильтра, второй информационный вход которого образован объединенными вторым входом первого релятора и первыми входами четвертого и пятого реляторов, а третий информационный вход подключен к первому входу шестого релятора и вторым входам второго и четвертого реляторов, выход первого релятора соединен с первым входом седьмого релятора, выход i-го и выход j-го реляторов подключены соответственно к второму входу (i+5)-го релятора и первому входу (j+1)-го релятора, а выход одиннадцатого релятора является выходом рангового фильтра, первый и второй управляющие входы которого образованы соответственно объединенными входами управления первого - шестого реляторов и объединенными входами управления седьмого - одиннадцатого реляторов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2