Ранговый фильтр

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике 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 n входных аналоговых сигналов, где n≥4. Устройство содержит 3×n-5 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 2284650, кл. G06G 7/52, 2006 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 более четырех входных аналоговых сигналов, и недостаточный для их обработки аппаратурный состав.

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 2284652, кл. G06G 7/52, 2006 г.), который содержит 3×n-5 реляторов и реализует выбор минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из n входных аналоговых сигналов, где n=4.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается обработка более четырех входных аналоговых сигналов, и недостаточный для их обработки аппаратурный состав.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения реализации выбора минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из n входных аналоговых сигналов при n≥4 и аппаратурный состав из 3×n-5 реляторов.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в ранговом фильтре, содержащем 3×n-5 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 n≥4, 3×n-6 реляторов сгруппированы в n-2 групп так, что группа содержит три релятора, в j-й группе выходы первого и третьего реляторов соединены соответственно с первым и вторым входами второго релятора, выходы второго и третьего реляторов предыдущей группы подключены соответственно к первым входам первого и третьего реляторов последующей группы, а входы управления первого, третьего реляторов j-й группы и выход второго релятора (n-2)-й группы соединены соответственно с вторым управляющим входом и выходом рангового фильтра, первый управляющий вход которого подключен к входу управления второго релятора j-й группы и входу управления (3×n-5)-го релятора, подсоединенного выходом к первому входу первого 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 3×n-5 (n≥4) реляторов 1₁₁, …, 1_(n-2)3, 1_3×n-5. 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. Реляторы 1₁₁, …, 1_(n-2)3 сгруппированы в n-2 групп так, что группа содержит реляторы 1_j1, 1_j2, 1_j3 выходы реляторов 1_j1 1_j3 и первые входы реляторов 1_i3, 1₁₁ соединены соответственно с первым, вторым входами релятора 1_j2 и выходами реляторов 1_(i-1)2, 1_(i-1)3, 1_3×n-5, и а входы управления реляторов 1_j2, 1_3×n-5 и 1_j1, 1_j3 подключены соответственно к первому и второму управляющим входам рангового фильтра, выход которого соединен с выходом релятора 1(_n-2)₂.

Работа предлагаемого рангового фильтра осуществляется следующим образом. На его первом, втором управляющих входах фиксируются соответственно необходимые управляющие сигналы ƒ₁, ƒ₂ ∈ {0,1}. На первые входы реляторов 1_3×n-5 (n≥4) и 1₁₃, второй вход релятора 1_3×n-5, вторые входы реляторов 1_j3 подаются соответственно аналоговые сигналы (напряжения) х₁, х₂, x_j+2, x_j+1. Если на входе управления релятора (фиг. 2) 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 (фиг. 2) 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, сигнал на выходе релятора определяется выражением

в котором и • есть символы операций max и min). Ниже приведены значения указанного выражения, например, при i=2, i=3, i=4:

где n≥4.

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый ранговый фильтр обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как реализует выбор минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из n входных аналоговых сигналов, где n≥4. При этом предлагаемый ранговый фильтр содержит 3×n-5 реляторов.

Ранговый фильтр, содержащий 3×n-5 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 n≥4, 3×n-6 реляторов сгруппированы в n-2 групп так, что j-я группа содержит три релятора, в j-й группе выходы первого и третьего реляторов соединены соответственно с первым и вторым входами второго релятора, выходы второго и третьего реляторов предыдущей группы подключены соответственно к первым входам первого и третьего реляторов последующей группы, а входы управления первого, третьего реляторов j-й группы и выход второго релятора (n-2)-й группы соединены соответственно с вторым управляющим входом и выходом рангового фильтра, первый управляющий вход которого подключен к входу управления второго релятора j-й группы и входу управления (3×n-5)-го релятора, подсоединенного выходом к первому входу первого релятора первой группы.