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 повышении быстродействия при сохранении функциональных возможностей прототипа. Ранговый фильтр содержит семь реляторов (Р) (1₁-1₇) (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), a 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 более высоким по сравнению с прототипом быстродействием. 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, относится низкое быстродействие, обусловленное тем, что максимальное время задержки распространения сигнала в них определяется выражением τ=6τ_р, где τ_р есть время задержки релятора.

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, относится низкое быстродействие, обусловленное тем, что максимальное время задержки распространения сигнала в прототипе определяется выражением τ=4τ_р, где τ_р есть время задержки релятора.

Техническим результатом изобретения является повышение быстродействия при сохранении функциональных возможностей прототипа.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в ранговом фильтре, содержащем семь 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 первого релятора подключен к первому входу пятого релятора, особенность заключается в том, что первые и вторые входы первого, третьего реляторов соединены соответственно с первым и вторым информационными входами рангового фильтра, третий и четвертый информационные входы которого образованы соответственно объединенными первыми и объединенными вторыми входами второго, четвертого реляторов, выходы второго и третьего, четвертого реляторов соединены соответственно с вторым входом пятого и первым, вторым входами шестого реляторов, подключенных выходами соответственно к первому и второму входам седьмого релятора, выход которого является выходом рангового фильтра, подключенного первым и вторым управляющими входами соответственно к объединенным входам управления первого, четвертого - шестого реляторов и объединенным входам управления второго, третьего, седьмого 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 1₁-1₇. 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 и вторые входы реляторов 1₁, 1₃ подключены соответственно к первому и второму информационным входам рангового фильтра, третий и четвертый информационные входы которого образованы соответственно объединенными первыми и объединенными вторыми входами реляторов 1₂, 1₄, выходы реляторов 1₁, 1₂ и 1₃, 1₄ соединены соответственно с первым, вторым входами релятора 1₅ и первым, вторым входами релятора 1₆, а выходы реляторов 1₅ и 1₆ подключены соответственно к первому и второму входам релятора 1₇, выход которого является выходом рангового фильтра, подключенного первым и вторым управляющими входами соответственно к объединенным входам управления реляторов 1₁, 1₄-1₆ и объединенным входам управления реляторов 1₂, 1₃, 1₇.

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.

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 более высоким по сравнению с прототипом быстродействием, так как максимальное время задержки распространения сигнала в указанном фильтре определяется выражением τ=3τ_р, где τ_р есть время задержки релятора.

Ранговый фильтр, содержащий семь 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 первого релятора подключен к первому входу пятого релятора, отличающийся тем, что первые и вторые входы первого, третьего реляторов соединены соответственно с первым и вторым информационными входами рангового фильтра, третий и четвертый информационные входы которого образованы соответственно объединенными первыми и объединенными вторыми входами второго, четвертого реляторов, выходы второго и третьего, четвертого реляторов соединены соответственно с вторым входом пятого и первым, вторым входами шестого реляторов, подключенных выходами соответственно к первому и второму входам седьмого релятора, выход которого является выходом рангового фильтра, подключенного первым и вторым управляющими входами соответственно к объединенным входам управления первого, четвертого - шестого реляторов и объединенным входам управления второго, третьего, седьмого реляторов.