RU2230360C1

RU2230360C1 - Rank filter

Info

Publication number: RU2230360C1
Application number: RU2003101941/09A
Authority: RU
Inventors: Д.В. Андреев (RU); Д.В. Андреев
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 2003-01-24
Filing date: 2003-01-24
Publication date: 2004-06-10

Abstract

FIELD: automation and analog computer engineering. SUBSTANCE: rank filter has five relaters incorporating comparator, first and second closing and opening switches, respectively. Third through fifth relaters have comparator output connected to first input of Boolean EXCLUSIVE OR gate whose second input functions as control input in each of third through fifth relaters. Third and fourth comparators similar to first and second ones are introduced in first and second relaters and their outputs are connected to additional output at first and second relaters whose outputs and additional outputs are connected to respective inputs of third and fourth relaters whose outputs are connected to first and second inputs of fifth relater. EFFECT: enhanced speed at same functional capabilities. 1 cl, 3 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 2124754, кл. G 06 G 7/52, 1999 г.), которые обеспечивают выбор минимального, медианного или максимального из трех входных аналоговых сигналов.Known rank filters (see, for example, figure 1 in the description of the invention to the patent of the Russian Federation 2124754, CL G 06 G 7/52, 1999), which provide the choice of the minimum, median or maximum of the three input analog signals.

К причине, препятствующей достижению указанного ниже технического результата при использовании известных ранговых фильтров, относится ограниченные функциональные возможности, обусловленные тем, что не допускается обработка четырех входных аналоговых сигналов.The reason that impedes the achievement of the technical result indicated below when using known rank filters includes limited functionality, due to the fact that processing of four input analog signals is not allowed.

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 2171496, кл. G 06 G 7/52, 2001 г.), который содержит пять реляторов и обеспечивает 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 the rank filter adopted as a prototype (Fig. 1 in the description of the invention to RF patent 2171496, class G 06 G 7/52, 2001), which contains five relators and provides the choice of 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 =6τ _р, где τ _ресть 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 = 6τ _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 improve performance while maintaining the functionality of the prototype.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в ранговом фильтре, содержащем пять 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-ом

реляторе выход компаратора подсоединен к первому входу булевого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого является входом управления i-го релятора, а выход соединен с управляющим входом первого и второго ключей, особенность заключается в том, что в j-ый

релятор введены третий и четвертый ключи, выполненные соответственно замыкающим и размыкающим и подсоединенные выходами к дополнительному выходу j-го релятора, первый и второй входы которого соединены соответственно с входом четвертого и входом третьего ключей, подсоединенных управляющим входом к выходу компаратора и управляющему входу первого, второго ключей, первый, второй входы первого и первый, второй входы второго реляторов подключены соответственно к первому, второму и третьему, четвертому информационным входам рангового фильтра, выход и дополнительный выход j-го релятора соединены соответственно с j-ым входом третьего и j-ым входом четвертого реляторов, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам пятого релятора, подсоединенного выходом к выходу рангового фильтра, первый-третий управляющие входы которого образованы соответственно входами управления третьего-пятого реляторов.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in a rank filter containing five relators, each of which contains a comparator, the non-inverting and inverting inputs of which are connected respectively to the input of the first and the input of the second key, made respectively by closing and opening and connected by outputs to the output of the relator , the first and second inputs of which are connected respectively to the non-inverting and inverting inputs of the comparator, in the i-th

the relay output of the comparator is connected to the first input of the Boolean element EXCLUSIVE OR, the second input of which is the control input of the i-th relay, and the output is connected to the control input of the first and second keys, the peculiarity is that in the j-th

the third and fourth keys, respectively made by closing and opening and connected by outputs to the additional output of the j-th relay, the first and second inputs of which are connected respectively to the input of the fourth and input of the third keys, connected by the control input to the output of the comparator and the control input of the first, second keys, the first, second inputs of the first and first, second inputs of the second relators are connected respectively to the first, second and third, fourth information inputs of a rank filter a, the output and the additional output of the j-th relay are connected respectively to the j-th input of the third and j-th input of the fourth relator, the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the fifth relay, connected by the output to the output of the rank filter, the first and third control inputs which are formed respectively by the control inputs of the third to fifth relators.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого рангового фильтра. На фиг.2 изображены схемы реляторов, использованных при построении указанного фильтра.Figure 1 presents a diagram of the proposed rank filter. Figure 2 shows the diagram of the relators used in the construction of the specified filter.

Ранговый фильтр содержит реляторы 1₁-1₅. Каждый релятор содержит компаратор 2, первый 3₁ и второй 3₂ ключи, выполненные соответственно замыкающим и размыкающим, релятор 1_j (фиг.2а)

дополнительно содержит третий 3₃ и четвертый 34 ключи, выполненные соответственно замыкающим и размыкающим, а релятор 1_i (фиг.2б)

дополнительно содержит булевый элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 4, причем в каждом реляторе неинвертирующий и инвертирующий входы компаратора 2 соединены соответственно с входами ключей 3₁ и 3₂, подсоединенных выходами к выходу релятора, первый и второй входы которого соединены соответственно с неинвертирующим и инвертирующим входами компаратора 2, в реляторе 1_i выход компаратора 2 подсоединен к первому входу элемента 4, второй вход которого является входом управления релятора 1_i, а выход соединен с управляющим входом ключей 3₁, 3₂, в реляторе 1_j выходы ключей 3₃ и 3₄ соединены с дополнительным выходом релятора 1_j, первый и второй входы которого соединены соответственно с входами ключей 3₄ и 3₃, подсоединенных управляющим входом к выходу компаратора 2 и управляющему входу ключей 3₁, 3₂, первый, второй входы релятора 1₁ и первый, второй входы релятора 1₂ подключены соответственно к первому, второму и третьему, четвертому информационным входам рангового фильтра, выход и дополнительный выход релятора 1_j соединены соответственно с j-ым входом релятора 1₃ и j-ым входом релятора 1₄, выходы реляторов 1₃ и 1₄ подключены соответственно к первому и второму входам релятора 1₅, подсоединенного выходом к выходу рангового фильтра, первый-третий управляющие входы которого образованы соответственно входами управления реляторов 1₃-1₅.The rank filter contains relators 1 ₁ -1 ₅ . Each relator contains a comparator 2, the first 3 ₁ and second 3 ₂ keys, respectively made closing and opening, relator 1 _j (figa)

additionally contains the third 3 ₃ and fourth 34 keys, respectively made closing and opening, and the relator 1 _i (figb)

additionally contains a Boolean element EXCLUSIVE OR 4, wherein in each relay the non-inverting and inverting inputs of the comparator 2 are connected respectively to the inputs of the

keys

3 ₁ and 3 ₂ connected by the outputs to the output of the relator, the first and second inputs of which are connected respectively to the non-inverting and inverting inputs of the comparator 2, in the relay 1 _{i, the} output of the comparator 2 is connected to the first input of element 4, the second input of which is the control input of the relator 1 _i , and the output is connected to the control input of the

keys

3 ₁ , 3 ₂ , in the relay 1 _j you the

key paths

3 ₃ and 3 _{4 are} connected to the additional output of the relator 1 _j , the first and second inputs of which are connected respectively to the inputs of the

keys

3 ₄ and 3 ₃ connected by the control input to the output of the comparator 2 and the control input of the

keys

3 ₁ , 3 ₂ , the first, the second inputs of the relator 1 ₁ and the first, second inputs of the relator 1 _{2 are} connected respectively to the first, second and third, fourth information inputs of the rank filter, the output and the additional output of the relator 1 _{j are} connected respectively to the j-th input of the relator 1 ₃ and j-th input relator 1 to _4, outputs relational Hur ₁ March and April ₁ are respectively connected to first and second inputs relator 1 to ₅ connected to the output of the output filter of rank, the first to third control inputs of the control inputs which are formed respectively relators January ₃ ₅ -1.

Работа предлагаемого рангового фильтра осуществляется следующим образом. На его первый-четвертый информационные входы подаются соответственно подлежащие обработке аналоговые сигналы (напряжения) x₁-x₄; на его первом, втором, третьем управляющих входах фиксируются соответственно необходимые управляющие сигналы f₁,f₂,f₃∈ {0,1}. Если сигнал на первом входе релятора 1_j

больше либо меньше сигнала на его втором входе, то ключи 3₁, 3₃ соответственно замкнуты либо разомкнуты, а ключи 3₂, 3₄ соответственно разомкнуты либо замкнуты. Следовательно, релятор 1_j 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_i

присутствует логический "0" (логическая "1") и сигнал на его первом входе больше либо меньше сигнала на его втором входе, то ключ 3₁ соответственно замкнут (разомкнут) либо разомкнут (замкнут), а ключ 3₂ соответственно разомкнут (замкнут) либо замкнут (разомкнут). Следовательно, если на входе управления релятора 1_i 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 выражениемThe work of the proposed rank filter is as follows. At its first to fourth information inputs, respectively, the analog signals (voltages) x ₁ -x ₄ to be processed are supplied; on its first, second, third control inputs, respectively, the necessary control signals f ₁ , f ₂ , f ₃ ∈ {0,1} are fixed. If the signal at the first input of the relay 1 _j

more or less signal at its second input, then the

keys

3 ₁ , 3 _{3 are} respectively closed or open, and the

keys

3 ₂ , 3 _{4 are} respectively open or closed. Therefore, the relator 1 _j will select at its output and additional output, respectively, the largest and smallest of the signals acting on its first, second inputs. If at the relay control input 1 _i

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 3 _{1 is} respectively closed (open) or open (closed), and key 3 _{2 is} respectively open (closed) either closed (open). Therefore, if at the control input of the relator 1 _i there is a log. "0" (log. "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 mах и min.where symbols

and · the operations max and min, respectively, are indicated.

Вышеизложенные сведения позволяют сделать вывод, что ранговый фильтр (фиг.1) обеспечивает 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) provides the choice of the minimum, supraminimum, submaximum 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

Ранговый фильтр, содержащий пять 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 булевого элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, второй вход которого является входом управления i-го релятора, а выход соединен с управляющим входом первого и второго ключей, отличающийся тем, что в j-й

релятор введены третий и четвертый ключи, выполненные соответственно замыкающим и размыкающим и подсоединенные выходами к дополнительному выходу j-го релятора, первый и второй входы которого соединены соответственно с входом четвертого и входом третьего ключей, подсоединенных управляющим входом к выходу компаратора и управляющему входу первого, второго ключей, первый, второй входы первого и первый, второй входы второго реляторов подключены соответственно к первому, второму и третьему, четвертому информационным входам рангового фильтра, выход и дополнительный выход j-го релятора соединены соответственно с j-м входом третьего и j-м входом четвертого реляторов, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам пятого релятора, подсоединенного выходом к выходу рангового фильтра, первый - третий управляющие входы которого образованы соответственно входами управления третьего - пятого реляторов.A rank filter containing five relators, each of which contains a comparator, the non-inverting and inverting inputs of which are connected respectively to the input of the first and second input of the keys, respectively made by closing and disconnecting and connected by outputs to the output of the relator, the first and second inputs of which are connected respectively to non-inverting and the inverting inputs of the comparator, in the i-th

the relay output of the comparator is connected to the first input of the Boolean element EXCLUSIVE OR, the second input of which is the control input of the i-th relay, and the output is connected to the control input of the first and second keys, characterized in that in the j-th

the third and fourth keys, respectively made by closing and opening and connected by outputs to the additional output of the j-th relay, the first and second inputs of which are connected respectively to the input of the fourth and input of the third keys, connected by the control input to the output of the comparator and the control input of the first, second keys, the first, second inputs of the first and first, second inputs of the second relators are connected respectively to the first, second and third, fourth information inputs of a rank filter a, the output and additional output of the j-th relay are connected respectively to the j-th input of the third and j-th input of the fourth relator, the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the fifth relay, connected by the output to the output of the rank filter, the first and third control inputs which are formed respectively by the control inputs of the third to fifth relators.