Ранговый фильтр

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике, предназначено для ранговой обработки аналоговых сигналов и может быть использовано в системах аналоговой вычислительной техники как средство предварительной обработки информации. Техническим результатом является обеспечение выбора минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из семи входных аналоговых сигналов. Устройство содержит два сортировщика и восемь реляторов, причем каждый релятор 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 (фиг. 1 в описании изобретения к патенту РФ 2171496, кл. G06G 7/52, 2001 г.; фиг. 1 в описании изобретения к патенту РФ 2192045, кл. G06G 7/52, 2002 г.; фиг. 1 в описании изобретения к патенту РФ 2284652, кл. G06G 7/52, 2006 г.), которые 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 семи 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 2230360, кл. G06G 7/52, 2004 г.), который содержит два сортировщика, три имеющих по входу управления релятора и реализует выбор минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из четырех входных аналоговых сигналов.

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

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

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в ранговом фильтре, содержащем два сортировщика и три релятора, причем каждый релятор 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 дополнительно введены пять аналогичных вышеупомянутым реляторов, выходы i-го и j-го реляторов подключены соответственно к первым входам (i+1)-го и (j+1)-го реляторов, вторые входы третьего, седьмого и первый, второй входы восьмого реляторов соединены соответственно с выходами шестого, второго и четвертого, седьмого реляторов, выходы «шах», «med» и «min» k-го сортировщика подключены соответственно к второму входу (k²+k-1)-го, первому входу (7-k²-k)-го и второму входу (k²+k)-го реляторов, а i-й вход k-го сортировщика, второй вход четвертого, вход управления (k³+3)-го и выход восьмого реляторов соединены соответственно с (i+k²-1)-ым, седьмым информационными, первым управляющим входами и выходом рангового фильтра, второй управляющий вход которого подключен к входам управления i-го, j-го и восьмого реляторов.

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

Ранговый фильтр содержит сортировщики 1₁, 1₂ и реляторы 2₁, …, 2₈. Каждый релятор содержит компаратор 3, подключенный выходом к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, второй вход которого является входом управления релятора, а выход соединен с управляющим входом замыкающего и размыкающего ключей 5₁ и 5₂, выходы которых объединены и образуют выход релятора, первым и вторым входами которого являются соответственно неинвертирующий и инвертирующий входы компаратора 3, присоединенные соответственно к входам ключей 5₁ и 5₂. Выходы реляторов 2_i и 2_j подключены соответственно к первым входам реляторов 2_i+1 и 2_j+1, вторые входы реляторов 2₃, 2₇ и первый, второй входы релятора 2₈ соединены соответственно с выходами реляторов 2₆, 2₂ и 2₄, 2₇, выходы «max», «med» и «min» сортировщика 1_k подключены соответственно к второму входу релятора , первому входу релятора и второму входу релятора , а i-й вход сортировщика 1_k, второй вход релятора 2₄, вход управления релятора и выход релятора 2₈ соединены соответственно с (i+k²-1)-м, седьмым информационными, первым управляющим входами и выходом рангового фильтра, второй управляющий вход которого подключен к входам управления реляторов 2_i, 2_j, 2₈.

Работа предлагаемого рангового фильтра осуществляется следующим образом. На его первом, втором управляющих входах фиксируются соответственно необходимые управляющие сигналы ƒ₁, ƒ₂ ∈ {0,l}. На его первый, …, седьмой информационные входы подаются соответственно подлежащие обработке аналоговые сигналы (напряжения) х₁, …, х₇. На выходах «шах», «med», «min» сортировщика 1_k имеем

где есть соответственно сигналы на его первом, втором, третьем входах и символы операций max, min. 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 5₁ соответственно замкнут (разомкнут) либо разомкнут (замкнут), а ключ 5₂ 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

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 семи входных аналоговых сигналов.

Ранговый фильтр, содержащий два сортировщика и три релятора, причем каждый релятор 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 дополнительно введены пять аналогичных вышеупомянутым реляторов, выходы i-го и j-го реляторов подключены соответственно к первым входам (i+1)-го и (j+1)-го реляторов, вторые входы третьего, седьмого и первый, второй входы восьмого реляторов соединены соответственно с выходами шестого, второго и четвертого, седьмого реляторов, выходы «max», «med» и «min» k-го сортировщика подключены соответственно к второму входу (k²+k-1)-го, первому входу (7-k²-k)-го и второму входу (k²+k)-го реляторов, а i-й вход k-го сортировщика, второй вход четвертого, вход управления (k²+3)-го и выход восьмого реляторов соединены соответственно с (i+k²-1)-м, седьмым информационными, первым управляющим входами и выходом рангового фильтра, второй управляющий вход которого подключен к входам управления i-го, j-го и восьмого реляторов.