RU2181502C2

RU2181502C2 - Relator selector

Info

Publication number: RU2181502C2
Application number: RU2000112349A
Authority: RU
Inventors: Д.В. Андреев
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 2000-05-16
Filing date: 2000-05-16
Publication date: 2002-04-20

Abstract

FIELD: automatics, analog computer engineering. SUBSTANCE: relator selector can be used to construct functional units of analog computers, automatic control facilities, analog processors. Technical result lies in expansion of functional capabilities thanks to provision of execution of selection from n+1 analog signals of any specified rank. Selector incorporates unit sorting analog signals, n relators each being made of differential comparator, OR-ELSE gate, making and breaking keys. EFFECT: expanded functional capabilities. 1 dwg

Description

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. The invention relates to automation and analog computing and can be used to build functional units of analog computers, means of automatic regulation and control, analog processors, etc.

Известны реляторные селекторы (см., например, рис.4 в книге: Волгин Л.И. Комплементарная алгебра и моделирование нейронных структур. - Таллинн: АН Эстонии, 1993. - 48 с.), которые содержат n реляторов и выполняют селекцию только наибольшего из нескольких аналоговых сигналов х₁,...,х_n+1, т.е. сигнала (n+1)-го ранга.Relative selectors are known (see, for example, Fig. 4 in the book: L. Volgin, Complementary Algebra and Modeling of Neural Structures. - Tallinn: Academy of Sciences of Estonia, 1993. - 48 pp.), Which contain n relators and select only the largest of several analog signals x ₁ , ..., x _{n + 1} , i.e. signal of (n + 1) th rank.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных реляторных селекторов, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не выполняется селекция сигнала любого заданного ранга r∈{1,...,n+1}.
Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является принятый за прототип реляторный селектор (А.с. СССР 1262531, кл. G 06 G 7/25, 1986г.), выполняющий селекцию из аналоговых сигналов х₁,...,х_n+1 сигнала только (n+1)-го ранга и содержащий n реляторов, каждый из которых выполнен в виде дифференциального компаратора.The reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using known relator selectors is limited functionality due to the fact that the signal is not selected for any given rank r∈ {1, ..., n + 1}.
The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is the prototype relator selector (A.S. USSR 1262531, class G 06 G 7/25, 1986), which performs selection from analog signals x ₁ , ... , x _{n + 1} signal only (n + 1) -th rank and containing n relators, each of which is made in the form of a differential comparator.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не выполняется селекция сигнала любого заданного ранга r∈{1,...,n+1}.
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения выполнения селекции из n+1 аналоговых сигналов сигнала любого заданного ранга r∈{1,...,n+1}.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в реляторном селекторе, содержащем n реляторов, каждый из которых выполнен в виде дифференциального компаратора, неинвертирующий и инвертирующий входы которого образуют соответственно первый и второй входы релятора, выход n-го релятора и второй вход первого релятора являются соответственно выходом и (n+1)-м входом реляторного селектора, особенность заключается в том, что в него введен блок сортировки аналоговых сигналов, а в каждый релятор введены замыкающий и размыкающий ключи и булевый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу дифференциального компаратора, второй вход является входом управления релятора, а выход соединен с управляющим входом замыкающего и размыкающего ключей, входы которых подсоединены соответственно к неинвертирующему и инвертирующему входам дифференциального компаратора, а выходы объединены и образуют выход релятора, выход i-го

релятора подключен к второму входу (i+1)-го релятора, а первые входы первого-n-го реляторов соединены соответственно с выходами "Минимум"÷ "Максимум" блока сортировки аналоговых сигналов, первый ÷ n-й входы которого являются соответственно первым ÷ n-м входами реляторного селектора.The reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using the prototype is limited functionality, due to the fact that the signal is not selected for any given rank r∈ {1, ..., n + 1}.
The technical result of the invention is the expansion of functionality by ensuring the selection of n + 1 analog signal signals of any given rank r∈ {1, ..., n + 1}.
The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in the releaser selector containing n relators, each of which is made in the form of a differential comparator, the non-inverting and inverting inputs of which form the first and second inputs of the relator, the output of the n-th relay and the second input of the first relator, respectively are respectively the output and (n + 1) -th input of the relator selector, a feature is that an analog sorting block is introduced into it, and I short-circuit into each relator The opening and closing keys and the Boolean element are EXCLUSIVE OR, the first input of which is connected to the output of the differential comparator, the second input is the control input of the relator, and the output is connected to the control input of the closing and opening keys, the inputs of which are connected respectively to the non-inverting and inverting inputs of the differential comparator, and the outputs are combined and form the output of the relator, the output of the i-th

the relator is connected to the second input of the (i + 1) -th relator, and the first inputs of the first-n-th relators are connected respectively to the outputs "Minimum" ÷ "Maximum" of the block for sorting analog signals, the first ÷ n-th inputs of which are respectively the first ÷ nth inputs of the relator selector.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию "новизна". The analysis of the prior art by the applicant, including a search by patent and scientific and technical sources of information, and the identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed to establish that the applicant did not find an analogue characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototype, as the closest in the set of essential features of the analogue, allowed to identify the set of essential distinguishing features in relation to the applicant’s technical result in the claimed device set forth in the claims. Therefore, the claimed invention meets the condition of "novelty."

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:
- дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;
- замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;
- исключение какой-либо части (элемента) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата;
- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов;
- выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;
- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.To verify the compliance of the claimed invention with the condition "inventive step", the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify signs that match the distinctive features of the claimed device from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not derive explicitly from the prior art for the specialist, since the influence of the transformations provided for by the essential features of the claimed invention on the achievement of the technical result is not revealed from the prior art determined by the applicant, in particular, the following transformations are not provided for by the claimed invention:
- addition of a known product by any known part (s) attached to it according to known rules to achieve a technical result in respect of which the effect of such additions is established;
- replacement of any part (s) of a known product with another known part to achieve a technical result, in respect of which the effect of such a replacement is established;
- the exclusion of any part (element) of the product with the simultaneous exclusion of the function due to its presence and the achievement of the usual result for such exclusion;
- an increase in the number of elements of the same type to enhance the technical result due to the presence in the tool of just such elements;
- the implementation of a known tool or part (s) of a known material to achieve a technical result due to the known properties of this material;
- creating a tool consisting of known parts, the choice of which and the connection between them are based on known rules, recommendations, and the technical result achieved in this case is due only to the known properties of the parts of this tool and the connections between them.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень". The described invention is not based on a change in the quantitative characteristic (s), the presentation of such signs in relationship, or a change in its form. This refers to the case when the fact of the influence of each of these characteristics on the technical result is known, and new values of these signs or their relationship could be obtained on the basis of known dependencies and patterns. Therefore, the claimed invention meets the condition of "inventive step".

На чертеже представлена схема предлагаемого реляторного селектора. The drawing shows a diagram of the proposed relator selector.

Реляторный селектор содержит блок сортировки аналоговых сигналов 1 и n реляторов 2₁,...,2_n. Каждый релятор содержит дифференциальный компаратор 3, подключенный выходом к первому входу булевого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, второй вход которого является входом управления релятора, а выход соединен с управляющим входом замыкающего и размыкающего ключей 5₁ и 5₂, входы которых подсоединены соответственно к неинвертирующему и инвертирующему входам компаратора 3, а выходы объединены и образуют выход релятора, первым и вторым входами которого являются соответственно входы ключей 5₁ и 5₂. Выход релятора 2_i

подключен к второму входу релятора 2_i+1, а выход релятора 2_n и второй вход релятора 2₁ являются соответственно выходом Z и (n+1)-м входом реляторного селектора, первый, . .., n-й входы которого образованы соответственно первым, . . . , n-м входами блока 1, подключенного выходами "Минимум" W₁,..., "Максимум" W_n соответственно к первым входам реляторов 2₁, ...,2_n.The relator selector contains a block for sorting analog signals 1 and n of relators 2 ₁ , ..., 2 _n . Each relator contains a differential comparator 3, connected by an output to the first input of the Boolean element EXCLUSIVE OR 4, the second input of which is the relay control input, and the output is connected to the control input of the closing and opening keys 5 ₁ and 5 ₂ , the inputs of which are connected respectively to the non-inverting and inverting the inputs of the comparator 3, and the outputs are combined and form the output of the relator, the first and second inputs of which are respectively the inputs of the keys 5 ₁ and 5 ₂ . Relay output 2 _i

connected to the second input of the relator 2 _{i + 1} , and the output of the relator 2 _n and the second input of the relator 2 ₁ are respectively the output Z and the (n + 1) -th input of the relator selector, the first,. .., the nth inputs of which are formed respectively by the first,. . . , the nth inputs of block 1, connected by the outputs "Minimum" W ₁ , ..., "Maximum" W _n respectively to the first inputs of the relators 2 ₁ , ..., 2 _n .

Работа предлагаемого реляторного селектора осуществляется следующим образом. На его первый,...,(n+1)-й входы подаются соответственно информационные аналоговые сигналы (напряжения) x₁,...,x_n+1, а на входах управления реляторов 2₁, . . . ,2_n фиксируются соответственно необходимые управляющие сигналы f₁,...,f_n∈{0,1}. Блок 1 воспроизводит операцию

сортировки сигналов x₁, ...,x_n. 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, воспроизводимая предлагаемым селектором операция определяется выражением:

где x^(r)∈ {x₁,...,x_n+1} есть аналоговый сигнал заданного ранга r∈{1,...,n+1}.
Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый реляторный селектор обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как обеспечивает выполнение селекции из n+1 аналоговых сигналов сигнала любого заданного ранга r∈{1,...,n+1}, при этом настройка указанного селектора на заданный ранг осуществляется n-разрядным двоичным кодом.The work of the proposed relational selector is as follows. Information analog signals (voltages) x ₁ , ..., x _{n + 1} , respectively, are fed to its first, ..., (n + 1) -th inputs, and 2 ₁ , at the control inputs of the relators. . . , 2 _{n, the} necessary control signals f ₁ , ..., f _n ∈ {0,1} are respectively fixed. Block 1 reproduces the operation

sorting signals x ₁ , ..., x _n . If at the control input of the relator there is a logical "0" (logical "1") and the signal at its first input is more or less than the signal at its second input, then key 5 _{1 is} respectively closed (open) or open (closed), and key 5 ₂ respectively open (closed) or closed (open). Therefore, if at the control input of the relator there is a logical "0" (logical "1"), then this relator will select at its output the largest (smallest) of the signals acting on its first and second inputs. Thus, the operation reproduced by the proposed selector is determined by the expression:

where x ^(r) ∈ {x ₁ , ..., x _{n + 1} } is an analog signal of a given rank r∈ {1, ..., n + 1}.
The above information allows us to conclude that the proposed relator selector has wider functionality compared to the prototype, as it provides selection from n + 1 analog signals of a signal of any given rank r∈ {1, ..., n + 1}, when this setting of the specified selector to a given rank is carried out by n-bit binary code.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в области автоматики и аналоговой вычислительной техники в качестве функционального узла аналоговых вычислительных машин, спецпроцессоров и др.;
- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;
- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.Thus, the above information indicates the fulfillment of the following set of conditions when using the claimed device:
- a tool embodying the claimed device in its implementation, is intended for use in industry, namely in the field of automation and analog computing as a functional unit of analog computers, special processors, etc .;
- for the claimed device in the form described in the independent clause of the claims, the possibility of its implementation using the means and methods described in the application or known prior to the priority date is confirmed;
- a tool embodying the claimed invention in its implementation, is able to ensure the achievement of the perceived by the applicant technical result.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость". Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".

Claims

A relator selector containing n relators, each of which is made in the form of a differential comparator, the non-inverting and inverting inputs of which form the first and second inputs of the relator, respectively, the output of the n-th relay and the second input of the first relator are respectively the output and (n + 1) input of the relator selector, characterized in that an analogue signal sorting unit is introduced into it, and a closing and opening keys and a Boolean element EXCLUSIVE OR are introduced into each relator, the first input of which is connected to the output of of the differential comparator, the second input is the relay control input, and the output is connected to the control inputs of the closing and disconnecting keys, the inputs of which are connected respectively to the non-inverting and inverting inputs of the differential comparator, and the outputs are combined to form the relay output, the output of the ith

the relay is connected to the second input of the (i + 1) -th relay, and the first inputs of the first - nth relators are connected respectively to the outputs "Minimum" - "Maximum" of the block for sorting analog signals, the first - nth inputs of which are respectively the first - nth inputs of the relator selector.