РАНГОВЫЙ ФИЛЬТР
RANKED FILTER

Изобретение относится к автоматике и аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения функциональных узлов аналоговых вычислительных машин, средств автоматического регулирования и управления и др.
Известны ранговые фильтры (см., например, фиг. 1 в описании изобретения к патенту РФ 2230360, кл. G06G 7/52, 2004 г.), которые содержат реляторы и обеспечивают 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 пяти 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 2229159, кл. G06G 7/52, 2004 г.), который содержит шесть реляторов и обеспечивает выбор минимального, супраминимального, субмаксимального или максимального из четырех входных аналоговых сигналов.
К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании прототипа, относятся ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается обработка пяти входных аналоговых сигналов.
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения выбора минимального, супраминимального, медианного, субмаксимального или максимального из пяти входных аналоговых сигналов.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в ранговом фильтре, содержащем шесть реляторов, каждый из которых содержит компаратор, неинвертирующий и инвертирующий входы которого соединены соответственно с входом первого и входом второго ключей, выполненных соответственно замыкающим и размыкающим и подсоединенных выходами к выходу релятора, первый и второй входы которого соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами компаратора, в i-м  реляторе выход компаратора подсоединен к первому входу элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход и второй вход которого соединены соответственно с управляющим входом первого, второго ключей и входом управления i-го релятора, в j-м  реляторе управляющий вход первого, второго ключей соединен с выходом компаратора и управляющим входом третьего и четвертого ключей, выполненных соответственно замыкающим и размыкающим и подсоединенных выходами к дополнительному выходу j-го релятора, первый и второй входы которого соединены соответственно с входом четвертого и входом третьего ключей, выходы третьего, пятого реляторов и первый, второй входы первого релятора соединены соответственно с вторыми входами четвертого, шестого реляторов и первым, вторым информационными входами рангового фильтра, особенность заключается в том, что в него введены седьмой и восьмой реляторы, аналогичные вышеупомянутым j-му и i-му реляторам соответственно, выходы первого, четвертого, седьмого и второго, шестого реляторов соединены соответственно с первыми входами седьмого, восьмого, шестого реляторов и вторыми входами седьмого, восьмого реляторов, дополнительные выходы первого, второго, седьмого и третьего реляторов подключены соответственно к первым входам второго, пятого, четвертого реляторов и второму входу пятого релятора, а второй вход второго, первый, второй входы третьего и выход восьмого реляторов являются соответственно третьим, четвертым, пятым информационными входами и выходом рангового фильтра, первый, третий и второй управляющие входы которого соединены соответственно с входами управления пятого, восьмого реляторов и объединенными входами управления четвертого, шестого реляторов.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемого рангового фильтра. На фиг. 2 изображены схемы реляторов, использованных при построении указанного фильтра.
1,.
8
1
2
k
3
4
m
1
2
m
1
2
m
k
1
2
3
4
k
4
3
1
4
7
2
3
5
6
7
8
6
7
4
6
8
1
2
7
2
5
4
5
1
2
3
8
5
8
4
6
Ранговый фильтр содержит реляторы 1…,1, каждый релятор содержит компаратор 2, первый 3 и второй 3 ключи, выполненные соответственно замыкающим и размыкающим, релятор 1 (фиг. 2а) (k∈{1, 2, 3, 7}) дополнительно содержит третий 3 и четвертый 3 ключи, выполненные соответственно замыкающим и размыкающим, а релятор 1 (фиг. 2б) (m∈{4,5,6,8}) дополнительно содержит элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, причем в каждом реляторе неинвертирующий и инвертирующий входы компаратора 2 соединены соответственно с входами ключей 3 и 3, подсоединенных выходами к выходу релятора, первый и второй входы которого соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами компаратора 2, в реляторе 1 выход компаратора 2 подсоединен к первому входу элемента 4, выход и второй вход которого соединены соответственно с управляющим входом ключей 3, 3 и входом управления релятора 1, в реляторе 1 управляющий вход ключей 3 3 соединен с выходом компаратора 2 и управляющим входом ключей 3, 3, подсоединенных выходами к дополнительному выходу релятора 1, первый и второй входы которого соединены соответственно с входами ключей 3 и 3, выходы реляторов 1, 1, 1 и 1, 1, 1, 1 соединены соответственно с первыми входами реляторов 1, 1, 1 и вторыми входами реляторов 1, 1, 1, 1, дополнительные выходы реляторов 1, 1, 1 и 13 подключены соответственно к первым входам реляторов 1, 1, 1 и второму входу релятора 1, а первый, второй входы релятора 1 второй вход релятора 1, первый, второй входы релятора 1 и выход релятора 1 являются соответственно первым, вторым, третьим, четвертым, пятым информационными входами и выходом рангового фильтра, первый, третий и второй управляющие входы которого соединены соответственно с входами управления реляторов 1, 1 и объединенными входами управления реляторов 1, 1.
1,
5
1
2
3
k
1
3
2
4
k
m
1
2
m
Работа предлагаемого рангового фильтра осуществляется следующим образом. На его первый,…, пятый информационные входы подаются соответственно подлежащие обработке аналоговые сигналы (напряжения) x…,x. На его первом, втором, третьем управляющих входах фиксируются соответственно необходимые управляющие сигналы f, f, f ∈ {0,1}. Если сигнал на первом входе релятора 1 (k∈{1,2,3,7}) больше либо меньше сигнала на его втором входе, то ключи 3, 3 соответственно замкнуты либо разомкнуты, а ключи 3, 3 соответственно разомкнуты либо замкнуты. Следовательно, релятор 1 будет выделять на своих выходе и дополнительном выходе соответственно наибольший и наименьший из сигналов, действующих на его первом, втором входах. Если на входе управления релятора 1 (m∈{4,5,6,8}) присутствует логический «0» (логическая «1») и сигнал на его первом входе больше либо меньше сигнала на его втором входе, то ключ 3 соответственно замкнут (разомкнут) либо разомкнут (замкнут), а ключ 3 соответственно разомкнут (замкнут) либо замкнут (разомкнут). Следовательно, если на входе управления релятора 1 присутствует лог. «0» (лог. «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 выражением
где символами ∨ и · обозначены соответственно операции max и min.
Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что предлагаемый ранговый фильтр обладает более широкими по сравнению с прототипом функциональными возможностями, так как обеспечивает выбор минимального, супраминимального, медианного, субмаксимального или максимального из пяти входных аналоговых сигналов.