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 выбора минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из пяти входных аналоговых сигналов. Устройство содержит десять 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 2192045, кл. G06G 7/52, 2002 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. При этом максимальное время задержки распространения сигнала в прототипе равно 4τ_Р, где τ_Р есть время задержки релятора.

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 при сохранении быстродействия прототипа.

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, особенность заключается в том, что в него введены два аналогичных вышеупомянутым релятора, все реляторы сгруппированы в четыре группы так, что i-я группа содержит 5-i реляторов, в каждой группе кроме четвертой выход предыдущего релятора соединен с первым входом последующего релятора, выход (5-j)-го релятора j-й группы подключен к второму входу (6-j)-го релятора (j-1)-й группы, первый и второй входы второго релятора первой группы соединены соответственно с вторым и первым входами второго релятора второй группы, а объединенные входы управления первого, второго, четвертого реляторов первой, первого, третьего реляторов второй, второго релятора третьей групп и объединенные входы управления третьего релятора первой, второго релятора второй, первых реляторов третьей, четвертой групп подключены соответственно к первому и второму управляющим входам рангового фильтра, выход которого соединен с выходом четвертого релятора первой группы.

На фиг.1 и фиг.2 представлены соответственно схема предлагаемого рангового фильтра и схема релятора, использованного при построении указанного фильтра.

Ранговый фильтр содержит реляторы 1₁₁, …, 1₁₄, 1₂₁, …, 1₂₃, 1₃₁, 1₃₂, 1₄₁. 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. Все реляторы сгруппированы так, что i-я группа содержит реляторы 1_i1, …, 1_i(5-i), в каждой группе кроме четвертой выход предыдущего релятора соединен с первым входом последующего релятора, выход релятора 1_j(5-j) подключен к второму входу релятора 1_(j-1)(6-j), первый и второй входы релятора 1₁₂ соединены соответственно с вторым и первым входами релятора 1₂₂, а объединенные входы управления реляторов 1₁₁, 1₁₂, 1₁₄, 1₂₁, 1₂₃, 1₃₂ и объединенные входы управления реляторов 1₁₃, 1₂₂, 1₃₁, 1₄₁ подключены соответственно к первому и второму управляющим входам рангового фильтра, выход которого соединен с выходом релятора 1₁₄.

Работа предлагаемого рангового фильтра осуществляется следующим образом. На его первом и втором управляющих входах фиксируются соответственно необходимые управляющие сигналы f₁ и f₂, f₁, f₂∈{0,1}. На первый, второй входы первого релятора нечетной группы, первый, второй входы первого релятора четной группы и второй вход релятора 113 подаются соответственно подлежащие обработке аналоговые сигналы (напряжения) x₁, x₂, x₃, x₄ и x₅. 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 пяти входных аналоговых сигналов. При этом максимальное время задержки распространения сигнала в указанном фильтре равно 4 τ_Р, где τ_Р есть время задержки релятора.

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, отличающийся тем, что в него введены два аналогичных вышеупомянутых релятора, все реляторы сгруппированы в четыре группы так, что i-я (i=) группа содержит 5-i реляторов, в каждой группе кроме четвертой выход предыдущего релятора соединен с первым входом последующего релятора, выход (5-j)-го релятора j-й (j=) группы подключен к второму входу (6-j)-го релятора (j-1)-й группы, первый и второй входы второго релятора первой группы соединены соответственно с вторым и первым входами второго релятора второй группы, а объединенные входы управления первого, второго, четвертого реляторов первой, первого, третьего реляторов второй, второго релятора третьей групп и объединенные входы управления третьего релятора первой, второго релятора второй, первых реляторов третьей, четвертой групп подключены соответственно к первому и второму управляющим входам рангового фильтра, выход которого соединен с выходом четвертого релятора первой группы.