РАНГОВЫЙ ФИЛЬТР Российский патент 2017 года по МПК G06G7/02 G06G7/52 H03H17/02 

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 шести 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 2542893, кл. G06G 7/52, 2015 г.), который содержит десять реляторов и реализует выбор минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из пяти 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 шести входных аналоговых сигналов.

Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения реализации выбора минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из шести входных аналоговых сигналов при сохранении быстродействия прототипа.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в ранговом фильтре, содержащем десять 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 дополнительно введены три аналогичных вышеупомянутым релятора, первый, второй входы i-го и первый, второй входы j-го реляторов соединены соответственно с выходами (i-1)-го, (i+3)-го и (j+3)-го, (j+1)-го реляторов, а выходы k-го и четвертого реляторов подключены соответственно к первому входу (4k-42)-го, второму входу (58-4k)-го реляторов и выходу рангового фильтра, первый и второй управляющие входы которого соединены соответственно с входами управления первого, третьего, девятого, …, одиннадцатого и второго, четвертого, …, восьмого, двенадцатого, тринадцатого 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, …, 1₁₃. 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. Первый, второй входы релятоpa 1_i и первый, второй входы релятора 1_j соединены соответственно с выходами реляторов 1_i-1, 1_i+3 и 1_j+3, 1_j+1, а выходы реляторов 1_k и 1₄ подключены соответственно к первому входу релятора 1_4k-42, второму входу релятора 1_58-4k и выходу рангового фильтра, первый и второй управляющие входы которого соединены соответственно с входами управления реляторов 1₁, 1₃, 1₉, …, 1₁₁ и 1₂, 1₄, …, 1₈, 1₁₂, 1₁₃.

Работа предлагаемого рангового фильтра осуществляется следующим образом. На его первом, втором управляющих входах фиксируются соответственно необходимые управляющие сигналы . На первые и вторые входы реляторов 1₁, 1₁₂; первые и вторые входы реляторов 1₁₁, 1₁₃; первые и вторые входы реляторов 1₅, 1₉ подаются соответственно подлежащие обработке аналоговые сигналы (напряжения) х₁ и х₂; х₃ и х₄; x₅ и х₆. 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 шести входных аналоговых сигналов. При этом максимальное время задержки распространения сигнала в указанном фильтре равно 4τ_Р, где τ_Р есть время задержки релятора.

Ранговый фильтр предназначен для ранговой обработки аналоговых сигналов и может быть использован в системах аналоговой вычислительной техники как средство предварительной обработки информации. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей, а именно в обеспечении реализации выбора минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из шести входных аналоговых сигналов при сохранении быстродействия прототипа. Каждый из тринадцати реляторов (1₁, …, 1₁₃) рангового фильтра содержит компаратор (2), элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ (3), замыкающий и размыкающий ключи (4₁ и 4₂). За счет указанных реляторов и новой схемы их соединения обеспечивается достижение технического результата. 2 ил.

Ранговый фильтр, содержащий десять 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 дополнительно введены три аналогичных вышеупомянутым релятора, первый, второй входы i-го () и первый, второй входы j-го () реляторов соединены соответственно с выходами (i-1)-го, (i+3)-го и (j+3)-го, (j+1)-го реляторов, а выходы k-го () и четвертого реляторов подключены соответственно к первому входу (4k-42)-го, второму входу (58-4k)-го реляторов и выходу рангового фильтра, первый и второй управляющие входы которого соединены соответственно с входами управления первого, третьего, девятого, десятого, одиннадцатого реляторов и входами управления второго, четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого, двенадцатого, тринадцатого реляторов.