RU2284652C1

RU2284652C1 - Rank filter

Info

Publication number: RU2284652C1
Application number: RU2005112122/09A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Васильевич Андреев (RU); Дмитрий Васильевич Андреев
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2006-09-27

Abstract

FIELD: automatics and analog computer engineering, possible use for building functional nodes of analog computers, means of automatic adjustment and control, analog processors, etc.

SUBSTANCE: rank filter contains seven relators P 1₁-1₇ (dwg.1), each one of which contains comparator 2, connected by output to first input of XOR element 3, second input of which is input for controlling adder frequency, while output is connected to controlling input of closing and opening keys 4₁,4₂, outputs of which are combined and form output of relator, first and second inputs of which are, respectively, inputs K 2, connected appropriately to inputs of keys 4₁,4₂. Rank filter (dwg.1) by means of two controlling signals (f₁,f₂) realizes selection of minimal, super-minimal, sub-maximal or maximal one of four input analog signals (x₁-x₄) and has higher speed of operation compared to prototype.

EFFECT: increased speed of operation with preservation of functional capabilities of prototype.

2 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 ранговые фильтры (см., например, фиг.1 в описании изобретения к патенту РФ 2171496, кл. G 06 G 7/52, 2001 г.), которые с помощью двух управляющих сигналов реализуют выбор минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из четырех входных аналоговых сигналов.Known rank filters (see, for example, figure 1 in the description of the invention to the patent of the Russian Federation 2171496, CL G 06 G 7/52, 2001), which using two control signals realize the choice of the minimum, supraminimum, submaximal or maximum of four analog input signals.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных ранговых фильтров, относится низкое быстродействие, обусловленное тем, что максимальное время задержки распространения сигнала в них определяется выражением τ=6τ_р, где τ_р есть время задержки релятора.The reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using known rank filters is low speed due to the fact that the maximum delay time of signal propagation in them is determined by the expression τ = 6τ _p , where τ _p is the delay time of the relator.

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 2192045, кл. G 06 G 7/52, 2002 г.), который содержит реляторы и с помощью двух управляющих сигналов реализует выбор минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из четырех входных аналоговых сигналов.The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a rank filter adopted as a prototype (FIG. 1 in the description of the invention to RF patent 2192045, class G 06 G 7/52, 2002), which contains relators and using two control signals, it selects the minimum, supraminimum, submaximal or maximum of the four input analog signals.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относится низкое быстродействие, обусловленное тем, что максимальное время задержки распространения сигнала в прототипе определяется выражением τ=4τ_р, где τ_р есть время задержки релятора.The reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using the prototype is its low speed, due to the fact that the maximum signal propagation delay time in the prototype is determined by the expression τ = 4τ _p , where τ _p is the delay time of the relator.

Техническим результатом изобретения является повышение быстродействия при сохранении функциональных возможностей прототипа.The technical result of the invention is to increase performance while maintaining the functionality of the prototype.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в ранговом фильтре, содержащем семь 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, выход первого релятора подключен к первому входу пятого релятора, особенность заключается в том, что первые и вторые входы первого, третьего реляторов соединены соответственно с первым и вторым информационными входами рангового фильтра, третий и четвертый информационные входы которого образованы соответственно объединенными первыми и объединенными вторыми входами второго, четвертого реляторов, выходы второго и третьего, четвертого реляторов соединены соответственно с вторым входом пятого и первым, вторым входами шестого реляторов, подключенных выходами соответственно к первому и второму входам седьмого релятора, выход которого является выходом рангового фильтра, подключенного первым и вторым управляющими входами соответственно к объединенным входам управления первого, четвертого - шестого реляторов и объединенным входам управления второго, третьего, седьмого реляторов.The specified technical result in the implementation of the invention is achieved by the fact that in a rank filter containing seven relators, each of which contains a comparator connected by the output to the first input of the EXCLUSIVE OR element, the second input of which is the relay control input, and the output is connected to the control input of the closing and disconnecting keys, the outputs of which are combined and form the output of the relator, the first and second inputs of which are respectively the non-inverting and inverting inputs of the comparator, connected e, respectively, to the inputs of the closing and disconnecting keys, the output of the first relay is connected to the first input of the fifth relay, the peculiarity is that the first and second inputs of the first, third relators are connected respectively to the first and second information inputs of the rank filter, the third and fourth information inputs of which formed respectively by the combined first and combined second inputs of the second, fourth relators, the outputs of the second and third, fourth relators are connected respectively to the second the first input of the fifth and first, second inputs of the sixth relator connected by the outputs respectively to the first and second inputs of the seventh relay, the output of which is the output of a rank filter connected by the first and second control inputs respectively to the combined control inputs of the first, fourth to sixth relators and the combined control inputs second, third, seventh relators.

На фиг.1 и фиг.2 представлены соответственно схема предлагаемого рангового фильтра и схема релятора, использованного при построении указанного фильтра.In Fig.1 and Fig.2 presents respectively a diagram of the proposed rank filter and a diagram of the relator used in the construction of the specified filter.

Ранговый фильтр содержит реляторы 1₁-1₇. 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. Первые и вторые входы реляторов 1₁, 1₃ подключены соответственно к первому и второму информационным входам рангового фильтра, третий и четвертый информационные входы которого образованы соответственно объединенными первыми и объединенными вторыми входами реляторов 1₂, 1₄, выходы реляторов 1₁, 1₂ и 1₃, 1₄ соединены соответственно с первым, вторым входами релятора 1₅ и первым, вторым входами релятора 1₆, а выходы реляторов 1₅ и 1₆ подключены соответственно к первому и второму входам релятора 1₇, выход которого является выходом рангового фильтра, подключенного первым и вторым управляющими входами соответственно к объединенным входам управления реляторов 1₁, 1₄-1₆ и объединенным входам управления реляторов 1₂, 1₃, 1₇.The rank filter contains relators 1 ₁ -1 ₇ . Each relator contains a comparator 2, connected by the output to the first input of the EXCLUSIVE OR 3 element, the second input of which is the relay control input, and the output is connected to the control input of the closing and disconnecting keys 4 ₁ and 4 ₂ , the outputs of which are combined to form the relay output, the first and the second inputs of which are respectively the non-inverting and inverting inputs of the comparator 2, connected respectively to the inputs of the keys 4 ₁ and 4 ₂ . The first and second inputs of the relators 1 ₁ , 1 _{3 are} connected respectively to the first and second information inputs of the rank filter, the third and fourth information inputs of which are formed by the combined first and combined second inputs of the relators 1 ₂ , 1 ₄ , outputs of the relators 1 ₁ , 1 ₂ and March ₁ 1 ₄ are connected respectively with the first, second inputs relator January ₅ first and, second inputs relator 1 to _6, and outputs relators May ₁ and June ₁ are respectively connected to first and second inputs relator 1 to ₇ whose output is the output rank fil ra connected first and second control inputs respectively to the combined relators control input 1 ₁ -1 ₁ April _6, and inputs the combined relators Control 1 _2, 1 _3, 1 _7th.

Работа предлагаемого рангового фильтра осуществляется следующим образом.The work of the proposed rank filter is as follows.

На его первый - четвертый информационные входы подаются соответственно подлежащие обработке аналоговые сигналы (напряжения) x₁-x₄; на его первом и втором управляющих входах фиксируются соответственно необходимые управляющие сигналы f₁ и f₂, f₁, f₂∈{0,1}. 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, операция, воспроизводимая предлагаемым фильтром, определяется выражениемAt its first and fourth information inputs, respectively, the analog signals (voltages) x ₁ -x ₄ to be processed are supplied; the necessary control signals f ₁ and f ₂ , f ₁ , f ₂ ∈ {0,1} are respectively fixed on its first and second control inputs. 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 4 _{1 is} respectively closed (open) or open (closed), and key 4 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 filter is determined by the expression

где символами ∨ и · обозначены соответственно операции max и min.where the symbols ∨ and · denote the operations max and min, respectively.

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что ранговый фильтр (фиг.1) с помощью двух управляющих сигналов реализует выбор минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из четырех входных аналоговых сигналов и обладает более высоким по сравнению с прототипом быстродействием, так как максимальное время задержки распространения сигнала в указанном фильтре определяется выражением τ=3τ_р, где τ_р есть время задержки релятора.The above information allows us to conclude that the rank filter (figure 1) using two control signals implements the choice of the minimum, supraminimum, submaximal or maximum of the four input analog signals and has a higher speed compared to the prototype, since the maximum signal propagation delay time in the specified filter is determined by the expression τ = 3τ _p , where τ _p is the delay time of the relator.

Claims

A rank filter containing seven relators, each of which contains a comparator connected by an output to the first input of an EXCLUSIVE OR element, the second input of which is a relator control input, and the output is connected to the control input of the closing and disconnecting keys, the outputs of which are combined to form the relay output, the first and the second inputs of which are the non-inverting and inverting inputs of the comparator, respectively, connected to the inputs of the closing and opening keys, and the output of the first relay the torus is connected to the first input of the fifth relator, characterized in that the first and second inputs of the first, third relators are connected respectively to the first and second information inputs of the rank filter, the third and fourth information inputs of which are formed respectively by the combined first and combined second inputs of the second, fourth relators, the outputs of the second and third, fourth relators are connected respectively to the second input of the fifth and the first, second inputs of the sixth relator, connected by outputs respectively venno to first and second inputs of the seventh relator, the output of which is the output of the ranking filter connected first and second control inputs, respectively, to control inputs of the combined first, fourth - sixth relators combined and the second control inputs of the third, seventh relators.