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 упрощение структуры за счет уменьшения количества управляющих входов. Ранговый фильтр содержит пять реляторов (Р) (1₁-1₅) (фиг.1), третий-пятый из которых содержит компаратор (2), подключенный выходом к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (4), второй вход которого является входом управления Р (f), а выход соединен с управляющим входом ключей (3₁, 3₂), выходы которых объединены и образуют выход Р, первым и вторым входами которого являются входы К (2), присоединенные соответственно к входам ключей (3₁, 3₂). Первый и второй Р содержат К (2) и дополнительный ключи (3₃, 3₄), выходы которых являются дополнительным выходом Р. 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 имеет более простую по сравнению с прототипом структуру за счет меньшего количества управляющих входов. 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 2229159, кл. G 06 G 7/52, 2004 г.), которые обеспечивают выбор минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из четырех входных аналоговых сигналов.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных ранговых фильтров, относится сложная структура, поскольку они имеют три управляющих входа.

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 2230360, кл. G 06 G 7/52, 2004 г.), который содержит пять реляторов и обеспечивает выбор минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из четырех входных аналоговых сигналов.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относится сложная структура, поскольку прототип имеет три управляющих входа.

Техническим результатом изобретения является упрощение структуры за счет уменьшения количества управляющих входов.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в ранговом фильтре, содержащем пять реляторов, каждый из которых содержит компаратор, неинвертирующий и инвертирующий входы которого соединены соответственно с входом первого и входом второго ключей, выполненных соответственно замыкающим и размыкающим и подсоединенных выходами к выходу релятора, первый и второй входы которого соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами компаратора, в i-ом реляторе выход компаратора подключен к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход и второй вход которого соединены соответственно с управляющим входом первого, второго ключей и входом управления i-го релятора, а первый и второй входы j-го релятора соединены соответственно с входом четвертого и входом третьего ключей, выполненных соответственно размыкающим и замыкающим и подсоединенных выходами к дополнительному выходу j-го релятора, в котором выход компаратора соединен с управляющим входом первого, второго и управляющим входом третьего, четвертого ключей, дополнительный выход второго релятора подключен к второму входу четвертого релятора, выход которого соединен с вторым входом пятого релятора, подключенного первым входом и выходом соответственно к выходу третьего релятора и выходу рангового фильтра, первый, второй и третий, четвертый информационные входы которого образованы соответственно первым, вторым входами первого и первым, вторым входами второго реляторов, особенность заключается в том, что дополнительный выход первого и выходы первого, второго реляторов соединены соответственно с вторым входом третьего и первыми входами четвертого, третьего реляторов, подключенных входами управления к первому управляющему входу рангового фильтра, второй управляющий вход которого образован входом управления пятого релятора.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого рангового фильтра. На фиг.2 изображены схемы реляторов, использованных при построении указанного фильтра.

Ранговый фильтр содержит реляторы 1₁-1₅. Каждый релятор содержит компаратор 2, первый 3₁ и второй 3₂ ключи, выполненные соответственно замыкающим и размыкающим, релятор 1_j (фиг.2а) дополнительно содержит третий 3₃ и четвертый 3₄ ключи, выполненные соответственно замыкающим и размыкающим, а релятор 1_i (фиг.2б) дополнительно содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, причем в каждом реляторе неинвертирующий и инвертирующий входы компаратора 2 соединены соответственно с входами ключей 3₁ и 3₂, подсоединенных выходами к выходу релятора, первый и второй входы которого соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами компаратора 2, в реляторе 1_i выход компаратора 2 подсоединен к первому входу элемента 4, второй вход которого является входом управления релятора 1_i, а выход соединен с управляющим входом ключей 3₁, 3₂, в реляторе 1_j выходы ключей 3₃ и 3₄ соединены с дополнительным выходом релятора 1_j, первый и второй входы которого соединены соответственно с входами ключей 3₄ и 3₃, подсоединенных управляющим входом к выходу компаратора 2 и управляющему входу ключей 3₁, 3₂. Первый, второй входы релятора 1₁ и первый, второй входы релятора 1₂ подключены соответственно к первому, второму и третьему, четвертому информационным входам рангового фильтра, выходы и дополнительные выходы реляторов 1₁, 1₂ соединены соответственно с первыми входами реляторов 1₄, 1₃ и вторыми входами реляторов 1₃, 1₄, подключенных входами управления к первому управляющему входу рангового фильтра, второй управляющий вход и выход которого образованы соответственно входом управления и выходом релятора 1₅, подключенного первым и вторым входами соответственно к выходу релятора 1₃ и выходу релятора 1₄.

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, втором управляющих входах фиксируются соответственно необходимые управляющие сигналы f₁, f₂∈{0,1}. Если сигнал на первом входе релятора 1_j больше либо меньше сигнала на его втором входе, то ключи 3₁, 3₃ соответственно замкнуты либо разомкнуты, а ключи 3₂, 3₄ соответственно разомкнуты либо замкнуты. Следовательно, релятор 1_j будет выделять на своих выходе и дополнительном выходе соответственно наибольший и наименьший из сигналов, действующих на его первом, втором входах. Если на входе управления релятора 1_i присутствует логический «0» (логическая «1») и сигнал на его первом входе больше либо меньше сигнала на его втором входе, то ключ 3₁ соответственно замкнут (разомкнут) либо разомкнут (замкнут), а ключ 3₂ соответственно разомкнут (замкнут) либо замкнут (разомкнут). Следовательно, если на входе управления релятора 1_i присутствует лог. «0» (лог. «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) обеспечивает выбор минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из четырех входных аналоговых сигналов и имеет более простую по сравнению с прототипом структуру, обусловленную меньшим количеством управляющих входов.

Ранговый фильтр, содержащий пять реляторов, каждый из которых содержит компаратор, неинвертирующий и инвертирующий входы которого соединены соответственно с входом первого и входом второго ключей, выполненных соответственно замыкающим и размыкающим и подсоединенных выходами к выходу релятора, первый и второй входы которого соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами компаратора, в i-ом реляторе выход компаратора подключен к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход и второй вход которого соединены соответственно с управляющим входом первого, второго ключей и входом управления i-го релятора, а первый и второй входы j-го релятора соединены соответственно с входом четвертого и входом третьего ключей, выполненных соответственно размыкающим и замыкающим и подсоединенных выходами к дополнительному выходу j-го релятора, в котором выход компаратора соединен с управляющим входом первого, второго и управляющим входом третьего, четвертого ключей, дополнительный выход второго релятора подключен к второму входу четвертого релятора, выход которого соединен с вторым входом пятого релятора, подключенного первым входом и выходом соответственно к выходу третьего релятора и выходу рангового фильтра, первый, второй и третий, четвертый информационные входы которого образованы соответственно первым, вторым входами первого и первым, вторым входами второго реляторов, отличающийся тем, что дополнительный выход первого и выходы первого, второго реляторов соединены соответственно с вторым входом третьего и первыми входами четвертого, третьего реляторов, подключенных входами управления к первому управляющему входу рангового фильтра, второй управляющий вход которого образован входом управления пятого релятора.