DE2300725A1

DE2300725A1 - Extremwertauswahlschaltung

Info

Publication number: DE2300725A1
Application number: DE2300725A
Authority: DE
Inventors: David Hans Skrenes
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-01-14
Filing date: 1973-01-08
Publication date: 1973-07-19
Also published as: GB1354040A; US3714465A; FR2168109B1; FR2168109A1; JPS5535752B2; JPS4881570A

Description

Aktenzeichen der Anmelderin: RO 971 020

Extremwertauswahlschaltung

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Identifizierung und Ordnung von Signalen aus einer Vielzahl von Analogsignalen entsprechend ihren Amplituden. Derartige Schaltungen sind z.B. aus der US-P 3 293 452 bekannt, in der ein Schaltkreis beschrieben ist, der sequentiell Analogsignale nach abnehmenden Amplituden identifiziert und ordnet. Eine weitere Schaltung zur Identifizierung des Signals mit der größten Amplitude aus einer Mehrzahl von Signalen - einem Signalgemisch - ist in der US-P 3 092 732 genannt, wobei ein bedeutender Vorteil dieser Schaltung gegenüber der in der vorgenannten US-P beschriebenen darin liegt, daß infolge der Verwendung von Halbleiterbauelementen statt Relais eine höhere Verarbeitungsgeschwindigkeit erzielt werden kann. Allerdings bietet die zuletzt genannte Schaltung keine Möglichkeit zur Identifizierung eines anderen als des größten Signals.

Für eine Reihe von Anwendungen, insbesondere bei der Zeichen- oder Spracherkennung ist es jedoch notwendig, nicht nur das größte oder die größten Signale aus einer Vielzahl auszuwählen, sondern es sind daneben noch einige andere Forderungen zu erfüllen. Die Erfindung hat es sich zum Ziel gesetzt, die Gesamtheit der folgenden Aufgaben zu lösen:

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ORJGlNAL

a) Simultane Identifizierung von Einzelsignalen aus einer Gruppe von Analogsignalen entsprechend ihren Amplituden;

b) Simultane Einordnung dieser analogen Einzelsignale;

c) Erzeugung eines die Amplitudendifferenz zwischen zwei Einzelsignalen charakterisierenden Signals, und

d) Identifizierung von Einzelsignalen aus einer Vielzahl analoger Signale entsprechend ihren relativen Amplituden und Einordnung dieser Signale mit sehr hoher Geschwindigkeit.

Diese Aufgabe löst die vorliegende Erfindung dadurch, daß für jede Ordnung eine Extremwertauswahlschaltung vorgesehen ist, die eine Anzahl von Eingängen zur simultanen Aufnahme der Signale sowie eine gleiche Anzahl von Ausgängen zur Anzeige des maximalen Eingangssignals und einen besonderen Ausgang aufweist, der das maximale Eingangssignal führt, und daß vor jedem der Eingänge der Extremwertauswahlschaltungen zweiter und höherer Ordnung ein Schalter vorgesehen ist, der in Abhängigkeit von der Signalführung der Ausgänge mindestens einer Extremwertauswahlschaltung niederer Ordnung geöffnet wird.

Eine gemäß dieser Anweisung aufgebaute Schaltung erfüllt die eingangs gestellten Forderungen. Die detaillierte Wirkungsweise einer den Erfindungsgegenstand beispielhaft verkörpernden Schaltung ist aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen erkennbar. Weitere Merkmale der Erfindung können den Patentansprüchen entnommen werden.

Auf den Zeichnungen zeigt.

Fig. 1 das Schaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 2 die Stromquellen, die üblicherweise anstatt des

Widerstands in den analogen ODER-Kreisen verwendet werden,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform der Rückkopplung·" ro 971 020 309829/1058

schaltung zwischen den in Fig. 1 dargestellten analogen ODER-Schaltungen.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, insbesondere auf die Fig. 1, wird die Erfindung anhand eines Beispiels dargestellt, in dem der Schaltung von einer Vielzahl von Korrelationsverstärkern 10, 11 und 12 Eingangssignale zugeführt werden. Die genannten Korrelationsverstärker sind in diesem Zusammenhang als Teil eines Zeichenerkennungssystems zu verstehen. Obwohl die Erfindung insbesondere in diesem Zusammenhang benutzt werden kann, ist ihre Verwendung dennoch nicht allein hierauf beschränkt, sie kann ebenso in Analog-Rechenanlagen oder sogenannten Hybrid-Rechnern Anwendung finden.

Die Eingänge der Korrelationsverstärker 10, 11 und 12 sind mit verschiedenen Ausgängen eines nicht dargestellten Abtasters in einem Zeichenerkennungssystem verbunden. Jeder der Korrelationsverstärker soll in Abhängigkeit von den ihm seitens des Abtasters zugeführten Eingangssignalen ein bestimmtes Zeichen erkennen. Natürlich wird jeder Korrelationsverstärker ein Ausgangssignal aufweisen; der Verstärker mit dem größten Ausgangssignal soll das erkannte Zeichen identifizieren. Um eine gültige bzw. zuverlässige Erkennung eines abgetasteten Zeichens zu gewährleisten, ist es wünschenswert, daß das größte Ausgangssignal um einen vorgebbaren Betrag größer als das nächstfolgende Signal ist. Zu diesem Zweck werden durch die vorliegende Erfindung die Signale der Korrelationsverstärker identifiziert und entsprechend ihrer Größe geordnet. Außerdem wird der Differenzbetrag zwischen dem größten und dem nächstfolgenden Signal ermittelt, um so eine Bestimmung der Gültigkeit oder Zuverlässigkeit der Erkennung zu ermöglichen.

Die Ausgänge der Korrelationsverstärker 10, 11 und 12 sind mittels der Leiter 14, 15 und 16 jeweils an die Basis der Transistoren 18, 19 und 20, deren Emitter gemeinsam mit der Leitung 21 verbunden ist, angeschlossen. Die genannten Transistoren sind zu einer analogen ODER-Schaltung verbunden. In ihren Kollektorkreisen be-

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finden sich die Widerstände Rl, R2 bzw. R3. An dem Leiter 21 ist der Widerstand R4 als gemeinsamer Emitterwiderstand angeschlossen. Die drei Ausgänge 26, 27 und 28, die den jeweiligen Größtwert des Eingangssignals anzeigen, sind mit den Kollektoren der Transistoren 18, 19 bzw. 20 entsprechend verbunden. Es führt jeweils nur einer dieser Ausgangsanschlüsse ein Signal, welches dadurch als Maximalsignal identifiziert ist.

Das in seiner Größe nächstfolgende Ausgangssignal wird durch eine analoge ODER-Schaltung identifiziert, die die Transistoren 30, 31 und 32 einschließt. Die Eingangssignale, die der Basis eines jeden dieser Transistoren zugeführt wird, werden über die Diodenschalter 40, 41 bzw. 42 geleitet. Letztere werden durch Rückkopplungskreise 44, 45 und 46, die mit den Kollektoren der Transistoren 18, 19 und 20 verbunden sind, gesteuert. Die Rückkopplungskreise 44, 45 und 46 bestehen aus den Widerständen R9, RIO und RIl, die sich zwischen den Kollektoren der Transistoren 18, 19 bzw. 20 und den den Schalter bildenden Dioden befindet. Jeder der Diodenschalter besteht aus einem Paar von gegeneinander geschalteten Dioden. Die Widerstände RI und die Dioden DI dienen als Trennglieder in den Rückkopplungskreisen.

Die Diodenschalter 40, 41 und 42 bewirken die Ausscheidung des identifizierten Maximalsignals vom Eingang der aus den Transistoren 30, 31 und 32 gebildeten ODER-Schaltung. Diese wird nachfolgend näher beschrieben werden.

Das Signal n-ter Größe wird durch eine analoge ODER-Schaltung identifiziert, die aus den Transistoren 50, 51 und 52 besteht. Die Basis jedes dieser Transistoren ist mit den Diodenschaltern 60, 61 bzw. 62 verbunden. Diese Diodenschalter wiederum sind in ähnliche Weise wie die Diodenschalter 40, 41 und 42 mit einer Rückkopplungsschaltung verbunden, um das Signal (n-l)-ter Größe bei der Bestimmung des Signals n-ter Größe durch die n-te ODER-Schaltung auszuscheiden.

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Die Ausgangssignale der Korrelationsverstärker 10, 11 und 12 werden den diversen ODER-Schaltungen simultan zugeführt. Die jeder ODER-Schaltung zugeordneten Diodenschalter sind sämtlich geöffnet, da jeder der Transistoren 18, 19 und 20 anfänglich geöffnet ist. Das Maximalsignal, das von einem der Korrelationsverstärker 10, 11 oder 12 abgegeben wird, bewirkt, daß einer der Transistoren 18, 19 oder 20 in den leitenden Zustand durchgeschaltet wird. Es sei nun angenommen, daß in diesem Falle der Transistor 18 durch- oder eingeschaltet ist und dadurch das abgetastete Zeichen als "O" identifiziert werde. Der Kollektor dieses Transistors wird aufgrund des über den Widerstand Rl auftretenden Spannungsabfalls weniger positiv. Diese Spannungsabsenkung wird über den Widerstand R9 auf den Verbindungspunkt (2) der beiden Dioden Dl und D2 übertragen. Dadurch wird die Diode Dl umgepolt, wodurch das Ausgangssignal des Korrelationsverstärkers IO nicht mehr auf die Basis des Transistors 30 gelangen kann. Nichtsdestotrotz gelangen die Ausgangssignale der Korrelationsverstärker und 12 auf die Basen der Transistoren 31 und 32, da die zugehörigen Diodenschalter 41 und 42 durchlässig sind, solange die Transistoren 19 und 20 infolge des durchgeschalteten Zustands des Transistors 18 durch die Spannungsanhebung ihrer Emitter offengehalten werden. Es sei darauf hingewiesen, daß der Widerstand R12, der sich zwischen der Basis des Transistors 30 und der Spannungs-Versorgungsleitung 22 befindet, in Verbindung mit dem Widerstand R9 und der Diodenbrücke D20 bewirkt, daß der Transistor 30 offengehalten wird, und daß den Dioden Dl und D2 dann, wenn sie durchgeschaltet sind, Strom zugeführt wird. Die Diodenbrücke D20 dient zur Erzeugung eines Referenzpotentials für die Basis des Transistors 30.

Das Signal nächstfolgender Größe kann nur an einem der Ausgänge 71 oder 72 erscheinen, da der Ausgang 70 infolge der Sperrung des Transistors 30 durch den Diodenschalter 40 kein Ausgangssignal abgeben kann. Es sei angenommen, daß das Ausgangssignal der nächstfolgenden Größe vom Korrelationsverstärker 12 geliefert und demnach am Ausgang 72 angezeigt werden soll. Der Tran-

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sistor 32 ist im Gegensatz zu den Transistoren 30 und 31 durchgeschaltet. Dadurch wird der Diodenschalter 62 aufgrund der Umpolung der Diode DIl geöffnet. Demzufolge wird der Ausgang des Korrelationsverstärkers 12 der aus den Transistoren 50, 51 und 52 gebildeten ODER-Schaltung nicht zugeführt. Es ist ebenso der Diodenschalter 60 geöffnet, da sich der Transistor 18 ja immer noch im durchgeschalteten Zustand befindet. Demzufolge erscheint das Ausgangssignal der nächstfolgenden Größe am Ausgang 81.

Zur Bestimmung des Differenzbetrages zwischen dem größten und dem in der Größe nächstfolgenden Signal werden die Emitter-Ausgangssignale des analogen ODER-Kreises mittels eines Differential Verstärkers verglichen. Da die Transistoren 18, 19 und 20 als Emitterfolger aufgebaut sind, entsteht das Größensignal auf Leitung 21, die mit einem Eingang des Differentialverstärkers 90 verbunden ist. Auf Leitung 23, die mit den Emittern der Transistoren 30, 31 und 32 verbunden ist und den zweiten Eingang des Verstärkers 90 bildet, erscheint das Signal, das die dem maximalen Signal nachfolgende Größe aufweist. Die Größendifferenz der Signale auf den Leitungen 21 und 23 erscheint am Ausgang 91. In ähnlicher Weise vergleicht der Differentialverstärker 95 die auf den Leitungen 23 und 24 auftretenden Signale zweiter und n-ter Größe. Der Differenzbetrag zwischen diesen beiden Signalen kann am Ausgang 96 abgenommen werden. Die einzelnen Signale, die verglichen wurden, können den Anschlüssen 92, 93 und 94 entnommen werden.

Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung zeigt die Erfindung in variierter Form für zwei Größenordnungen. Die Widerstände R4 und R8 sind durch Stromquellen 100 und 101 ersetzt worden. Es sei darauf hingewiesen, daß die Eingangskreise für die Transistoren 18 und 19 - in Fig. 2 ist nur der Transistor 18 gezeigt in der Praxis etwas gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Form variiert werden. Hierdurch ändert sich jedoch nichts an der vorbeschriebenen Funktion der Erfindung.

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Die zur Rückkopplungsregelung benutzten Diodenschalter können ebenfalls, wie in Fig. 3 gezeigt, modifiziert werden. Zur Vereinfachung sind in dieser Figur nur die den Diodenschalter 40 betreffenden Änderungen eingetragen worden. Die weiteren in Fig. 1 dargestellten Diodenschalter 41, 42, 60, 61 und 62 können in gleicher Weise abgeändert werden. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist der Kollektor des Transistors 18 mit einem Inverter 106 verbunden, der den Ausgang sowohl an eine Ausgangsklemme 26 und zurück zur Basis des Transistors 107 geführt wird. Der Emitter des letztgenannten Transistors ist mit Masse oder zumindest mit einer Spannung verbunden, die niedriger als das Ausgangssignal des Verstärkers 10 liegt. Der Kollektor des Transistors 107 ist an den Verbindungspunkt der Dioden Dl und D2 angeschlossen und außerdem über einen Widerstand R99 mit dem positiven Pol einer Spannungsquelle (+V) verbunden. Bei dieser Anordnung wird der Transistor 107 über den Invertor 106 durchgeschaltet, wenn der Transistor 18 durchlässig ist. Dadurch wird der Diodenschalter 40 geöffnet, da die Diode Dl in Sperrichtung vorgespannt wird. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß durch den Inverter 106 eine Trennung zwischen der dargestellten Schaltung und im Beispiel nicht gezeigten logischen Schaltkreisen, die an die Ausgangsquelle 26 angeschlossen sind, erfolgt. Außerdem wird durch den Inverter 106 eine digitale Steuerung im Rückkopplungspfad erzielt.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß durch die Erfindung eine Identifizierung und eine Ordnung je nach Größe von der erfindungsgemäßen Schaltung zugeführten Eingangssignalen erzielt wird. Diese Ordnung und Identifizierung erfolgt eher simultan, also parallel, als sequentiell. Dadurch wird die Diffenzierung zwischen einem und dem ihm nachfolgenden Signal in einfacher Weise möglich.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Schaltung zur Identifizierung und Ordnung von Signalen aus einer Vielzahl von Analogsignalen entsprechend ihren Amplituden, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Ordnung eine ,Extremwertauswahlschaltung vorgesehen ist, die eine Anzahl von Eingängen zur simultanen Aufnahme der Signale sowie eine gleiche Anzah 1 von Ausgängen zur Anzeige des maximalen Eingangssignals und einen besonderen Ausgang aufweist, der das maximale Eingangssignal führt, und daß vor jedem der Eingänge der Extremwertauswahlschaltungen zweiter und höherer Ordnung ein Schalter vorgesehen ist, der in Abhängigkeit von der Signalführung der Ausgänge mindestens einer Extremwertauswahlschaltung niederer Ordnung geöffnet wird.

Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Extremwertauswahlschaltung für jeden Signaleingang eine Emitterfolgeschaltung aufweist, dergestalt, daß die Ausgänge (26, 27, 28; 70, 71, 72; 80, 81, 82) zur Anzeige des maximalen Eingangssignals mit den Kollektoren der die Emitterfolgeschaltungen bildenden Transistoren (18, 19, 20; 30, 31, 32; 50, 51, 52) verbunden sind, während der das maximale Eingangssignal führende besondere Ausgang (92; 93; 94;) an die miteinander verbundenen Emitter dieser Transistoren angeschlossen ist.

Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Eingängen der Extremwertauswahlschaltungen liegenden Schalter (40, 41, 42; 60, 61, 62) aus paarweise gegeneinander geschalteten Dioden (Dl bis D12) bestehen.

Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besonderen, das maximale Eingangssignal führenden Ausgänge (92, 93, 94) mindestens zweier Extremwertauswahlschaltungen die Eingänge für einen Differentialver-

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stärker (90, 95) zur Bestimmung der Amplitudendifferenz der Eingangssignale bilden.

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