AT397324B - Filternetzwerk für ein signalverarbeitendes system - Google Patents

Description

AT397 324 B

Die Erfindung betrifft ein Filtemetzwerk für ein signalverarbeitendes System, das einen Signalkopplungsweg enthält,

Filtemetzwerke hoher Ordnung wie z. B. als π- oder T-Glieder ausgeführte Filterschaltungen aus induktiven und kapazitiven Elementen haben im Grunde vier Anschlüsse oder Klemmen, von denen zwei als Eingangsklemmenpaar einem Eingangsteil des Filters zugeordnet sind, während die beiden anderen als Ausgangsklemmenpaar einem Ausgangsteil des Filters zugeordnet sind. Man bezeichnet solche Filter als zweitorige Dreipolnetzwerke, wenn eine der Klemmen dem Eingangs- und dem Ausgangsteil gemeinsam ist In einem solchen Fall entspricht die erste Klemme einem Eingangstor und die zweite Klemme einem Ausgangstor. Die dritte Klemme ist mit einem Punkt im Filtemetzwerk zwischen der ersten und der zweiten Klemme über Schaltungselemente gekoppelt, die gemeinsam mit anderen zwischen der ersten und der zweiten Klemme liegenden Schaltungselementen die Übertragungsfunktion des Filters mitbestimmen. Der Eingangsteil und der Ausgangsteil des Filters weisen gewöhnlich geeignete Abschlußimpedanzen auf, die mit Rücksicht auf die Signalverarbeitungsschaltungen bestimmt sind, mit denen das Filter verwendet wird.

In der Praxis erfordern solche zweitorigen dreipoligen reaktiven Filtemetzwerke mindestens zwei Verbindungen mit einem die zu filternden Signale führenden Signalweg. Wenn der Signalweg in einer integrierten Schaltung realisiert ist, dann müssen solche Filter über zwei äußere Anschlüsse der integrierten Schaltung mit dem Signalweg verbunden werden. Dies ist nachteilig, weil an einer integrierten Schaltung nur eine begrenzte Anzahl von Anschlüssen zur Verbindung mit externen Schaltungen zur Verfügung stehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Filtemetzwerk der eingangs angeführten Art zu schaffen, welches es ermöglicht, dreipolige, zweitorige Filtemetzwerke hoher Ordnung herzustellen, die über eine einzige Verbindung mit dem die zu filternden Signale führenden Signalweg gekoppelt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Filter für elektrische Signale, das zwei Signaltore und drei Klemmen aufweist und eine zugehörige Übertragungsfunktion hat; und durch eine Koppelschaltung zur derartigen Kopplung des Filters mit dem Signalweg über einen einzigen Zwischenanschluß, daß die über den Signalweg geführten Signale mit einer durch die Ubertragungsfunktion des Filters festgelegte Netzwerk-Übertragungsfunktion gefiltert werden.

Die erfindungsgemäßen Filteranordnungen enthalten also Einrichtungen, um an einer einzigen Klemme künstlich eine Impedanz nachzubilden, die eine Übertragungsfunktion hat, welche der Übertragungsfunktion des Filters entspricht.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Teil eines NTSC-Farbfemsehempfängers, der Filteranordnungen gemäß der vorliegenden Erfindung enthält;

Figuren 2 und 3 zeigen alternative Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Filteranordnungen.

Im Empfänger nach Fig. 1 werden Farbartsignale aus einer Quelle (10) auf eine Farbartsignalverarbeitungseinheit (12) gegeben, die Netzwerke zur Verstärkungs- und zur Phasenregelung des Farbartsignals und verschiedene andere Signalverarbeitungsschaltungen herkömmlicher Natur enthält, einschließlich eines gesteuerten Überlagerungsoszillators zur Regenerierung des als Farbbezugssignal benötigten Farbhilfsträgers. Die von der Verarbeitungseinheit (12) behandelten Farbartsignale werden auf den Signaleingang eines I-Demodulators (14) zur Demodulation der I-Komponente des Farbartsignals (In-Phase-Signal) und auf den Signaleingang eines Q-Demodulators (18) zur Demodulation der Q-Komponente des Farbartsignals (Quadratur-Signal) gegeben. Der regenerierte Farbhilfsträger von der Verarbeitungseinheit (12) wird einem Bezugseingang des Demodulators (14) zugeführt, um das Bezugssignal für diesen Demodulator zu bilden, und außerdem über einen 90°-Phasenschieber (20) an einen Bezugseingang des Demodulators (18) gelegt, um das Quadratur-Bezugssignal für diesen Demodulator zu bilden. Nach geeigneter Filterung, die weiter unten näher beschrieben wird, werden die demodulierten I- und Q-Farbartkomponenten von den Ausgängen der Demodulatoren (14) und (18) in einem Matrixverstärker (22) kombiniert, um ausgangsseitige Farbdifferenz-signale (R-Y), (G-Y) und (B-Y) abzuleiten. Diese Signale werden am Ende mit der Leuchtdichtekomponente des zusammengesetzten Farbfemsehsignals kombiniert, um das Rotsignal, das Griinsignal und das Blausignal zur Ansteuerung eines Farbbildwiedergabegerätes zu erzeugen.

Der Signalweg innerhalb des I-Demodulators (14) enthält einen Phasendetektor (z. B. einen Synchrondemodulator) und eine Ausgangsschaltung zum Empfang demodulierter Signale. Als Ausgangsschaltung ist hier ein Verstärkertransistor (15) mit einem zugehörigen Kollektorlastwiederstand (16) und ein als Emitterfolger geschalteter Transistor (17) dargestellt. Entsprechende Transistoren (25), (27) und ein Lastwiderstand (26) im Signalweg des Q-Demodulators (18) bilden eine entsprechende Ausgangsschaltung zum Empfang demodulierter Q-Signale. Die Emitterelektroden der Transistoren (25) und (15) sind gemäß der Erfindung über jeweils einen Zwischenanschluß (A) bzw. (B) mit einem Synthese- oder Nachbildungsnetzwerk (30) bzw. (40) verbunden, wie es weiter unten ausführlicher erläutert wird. Wenn die I- und Q-Demodulatoren (14) und (18) in einer integrierten Schaltung realisiert sind, dann entsprechen die Anschlüsse (A) und (B) den äußeren Anschlußklemmen der integrierten Schaltung.

In einem System, das Farbfemsehsignale gemäß der NTSC-Norm verarbeitet, wie sie in den USA gebräuchlich ist, belegt die Q-Modulationskomponente eine Bandbreite von etwa 0,5 MHz sowohl im oberen als auch im unteren Seitenband des Farbhilfsträgers von etwa 3,58 MHz. Die demgegenüber um 90° -2-

AT397324B phasenversetzte I-Modulationskomponente belegt eine Bandbreite von ungefähr 1,5 MHz in einem Seitenband unterhalb der Farbhilfsträgerfrequenz und eine Bandbreite von 0,5 MHz in einem Seitenband oberhalb der Farbhilfsträgerfrequenz. Die zu demodulierende Q-Farbartkomponente enthält also Signalfrequenzen von 3,08 MHz bis 4,08 MHz, und die zu demodulierende I-Farbartkomponente enthält Signalfirequenzen von 5 2,08 MHz bis 4,08 MHz.

Die demodulierten I- und Q-Signale müssen einer Filterung unterworfen werden, um die gewünschte I- und Q-Signalinformation an die Eingänge des Matrixverstärkers (22) zu lassen und unerwünschte Signalfrequenzen wie z. B. Harmonische der 3,58-MHz-Farbhilfsträgerfrequenz zu unterdrücken. Diese Filterung erfolgt entsprechend den Übertragungsfunktionen von Filtemetzwerken, wie sie durch die Netzwerke (30) und (40) 10 nachgebildet werden.

Das Netzwerk (30) enthält ein Tiefpaßfilter (32) dritter Ordnung, das aus einer Induktivität (34) und Kondensatoren (35) und (36) besteht und einen derartigen Frequenzgang der Amplitude (Übertragungsfunktion) hat, daß sein Duichlaßbereich von 0 MHz bis 0,5 MHz an den -3db-Punkten reicht. Das Filter (32) ist eine dreipolige, zweitorige Filterschaltung, d. h. es hat drei Klemmen (a, b, c) und zwei Tore (a, b), zwischen 15 denen die Übertragungsfunktion des Filters entwickelt wird. Zwei Widerstände (31) und (33) dienen als Abschlußimpedanzen für das Filter (32). Das Netzwerk (30) enthält außerdem einen eine Spannungsverstärkung von im wesentlichen 1 bringenden pnp-Emitterfolgertransistor (37) mit einem hochohmigen Basiseingang, der über einen Widerstand (38) mit dem Anschluß (A) gekoppelt ist, und einem niederohmigen Emitterausgang, der mit der Klemme (c) des Filters (32) gekoppelt ist. Ein 20 Vorspannungswiderstand (39) bestimmt den Emittervorstrom des Transistors (37).

Die Anordnung des Filters (32) mit dem Transistor (37) bewirkt, daß der Kollektorstrom des Verstärkertransistors (25) eine Übertragungsfunktion (H (s)) zeigt, die der Übertragungsfunktion (H (s)) des Filters (32) entspricht. Somit zeigt eine Ausgangssignalspannung am Kollektorlastwiderstand (26) und das Ausgangssignal des Demodulators (18) die Übertragungsfunktion des Filters (32). 25 Genauer gesagt erscheint die Signalspannung, die am niederohmigen Emitter des Verstärkertransistors (25) entwickelt wird, am Anschluß (A) und am Basiseingang des Spannungsfolgertransistors (37). Der Transistor (37) hat eine Spannungsverstäfkung von im wesentlichen 1 (z. B. ungefähr 0,98) und legt die Signalspannung über den niederohmigen Emitterausgang des Transistors (37) an die Klemme (c) des Filters (32). Im Wesen wirkt der Transistor (37) als eine zweite Signalspannungsquelle, die das Filter (32) über dessen Klemme (c) 30 beaufschlagt, während die erste Signalspannungsquelle dem Emitter des Verstärkertransistors (32) entspricht, der über den Anschluß (A) und den Widerstand (31) mit der Filterklemme (b) gekoppelt ist

Es ist festzuhalten, daß mit dieser Anordnung Signalspannungen gleicher Phase und im wesentlichen gleichen Betrags zum einen an die Filterklemme (c) und zum anderen an den mit der Filterklemme (b) verbundenen Widerstand (31) gelegt werden (d. h. zwischen der Filteiklemme (c) einerseits und dem 35 Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand (31) und dem Anschluß (A) andererseits besteht eine Signalspannungsdifferenz von im wesentlichen gleich 0). Die Filteiklemme (a) ist über den Widerstand (33) an ein festes Potential (Masse) angeschlossen. Somit werden die Filterklemmen (b) und (c) mit Eingangssignalspannungen moduliert, die Filterklemme (a) aber nicht. Die Folge ist, daß sich der vom Widerstand (33) geleitete Strom entsprechend der Eingangssignalspannung ändert, aber nicht die 40 Übertragungsfunktion des Filters (32) zeigt. Der vom Widerstand (31) geleitete Strom jedoch zeigt die Übertragungsfunktion des Filters (32). Dieser Strom entspricht dem Kollektor-Emitter-Strom des Verstäikertransistors (25) und bewirkt, daß am Lastwiderstand (26) eine Signalspannung abfällt, welche die Übertragungsfunktion des Filters (32) zeigt.

Das Netzwerk (30) bringt dieses Ergebnis, indem es am Anschluß (A) eine Impedanz künstlich hergestellt, 45 die in Beziehung zur Übertragungsfunktion des dreipoligen Filters (32) steht (d. h. das Reziproke dieser Übertragungsfunktion darstellt). Der über den Widerstand (31), den Anschluß (A) und die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors (25) geleitete Signalstrom entspricht dem Produkt der Eingangssignalspannung am Emitter des Transistors.(25) und der Übertragungsfunktion des Filters (32). In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß die Signalspannung am Emitter des Transistors (25) im wesentlichen der Signalspannung der Basis 50 des Transistors (25) entspricht, daß aber der Signalstrom am Emitter des Transistors (25) die Übertragungsfunktion des Filters zeigt.

In der hier betrachteten Ausführungsform bildet das Filter (32) einen Gleichstromweg vom Emitter des Transistors (25) nach Masse, und zwar über die Abschlußwiderstände (31), (32) und die Induktivität (34) des Filtemetzwerks (32). Würde das Filternetzwerk keinen solchen Gleichstromweg bilden, wäre eine gesonderte 55 Gleichstromquelle für den Emitter des Transistors (25) erforderlich (z. B. innerhalb des Netzwerks (18)).

Das Format des Filters (32) mit der Übertragungsfunktion (H (s)) ist das gleiche wie das Format eines Filters, das zur Erzielung der Übertragungsfunktion (H (s)) ansonsten in den Signalweg einzufügen wäre (mittels zweier Verbindungen zum Signalweg). Ist also entschieden, mit welcher Übertragungsfunktion die Signalfilterung erfolgen soll, kann ein Filter herkömmlicher Konstruktion in der beschriebenen Weise 60 verwendet werden, um diese Übertragungsfunktion für die zu filternden Signale zu realisieren.

Der Emitterfolgertransistor (37) hat vorzugsweise eine hohe Eingangsimpedanz von der Klemme (b) des Filters (32) her und eine niedrige Ausgangsimpedanz zur Klemme (c) des Filters (32), so daß er die normal -3-

AT 397 324 B erwartete Übertragungsfunktion des Filters (32) nicht stört. Der Transistor (37) hat vorzugsweise eine Spannungsverstärkung von im wesentlichen gleich 1, obwohl auch andere Spannungsverstärkungen möglich sind. Jedoch ist die Übertragungsfunktion, die dem über den Widerstand (31), den Anschluß (A) und den Transistor (25) geleiteten Signalstrom aufgegeben wird, identisch mit der Übertragungsfunktion des Filters, wenn an den Widerstand (31) und an die Filterklemme (c) gleiche Signalspannungen gelegt werden. Gegenseitige Unterschiede in den Beträgen dieser Signalspannungen führen dazu, daß der über den Anschluß (A) geleitete Strom eine Übertragungsfunktion zeigt, die von der normal erwarteten Übertragungsfunktion des Filters abweicht. Ferner wird eine übermäßig hohe Spannungsverstärkung des Transistors (37) die Neigung des Netzwerks (30) zum Schwingen erhöhen. Der Widerstand (38) dient zur Reduzierung der Wahrscheinlichkeit des Schwingens der Schaltung, indem er die Einflüsse parasitärer Kapazitäten am Basiseingang des Transistors (37) unterdrückt

Die Signalverstärkung der aus dem Transistor (25) bestehenden Verstärkerstufe ist eine Funktion der vom Lastwiderstand (26) dargestellten Impedanz und der Impedanz, die das Netzwerk (30) für den Emitter des Transistors (35) hat Die Erfordernisse der Verstärkerstufe hinsichtlich der Verstärkung und der Vorspannung hängen auch von den Werten der Abschlußwiderstände (31) und( 32) des Filters ab.

Bei einigen anderen Typen von Filtern kann die Verwendung zweier Filterabschlußwiderstände entbehrlich sein. Beispielsweise kann in manchen Fällen ein dem Widerstand (31) entsprechender Widerstand fortgelassen werden. Bei solchen Filtern würden Signalspannungen gleichen Betrags direkt an die Filterklemmen (a) und (c) gelegt werden.

Das Nachbildungsnetzwerk (40) bringt die Filterung hoher Ordnung, wie sie für die demodulierten I-Signale gefordert wird, die vom Verstärkertransistor (15) im Signalweg des I-Demodulators (14) verstärkt werden. Das Netzwerk (40) enthält ein Tiefpaßfilter siebter Ordnung, welches durch das Filterelement (42) dargestellt ist. Dieses Filter hat einen derartigen Frequenzgang der Amplitude (Übertragungsfunktion), daß sich ein Durchlaßbereich von 0 MHz bis 1,5 MHz an den -3db-Punkten ergibt. Das Filter (42) hat den Aufbau eines dreipoligen, zweitorigen Filters, d. h. es hat drei Klemmen (a, b, c) und zwei Signaltore (a, b). Das Filter (42) kann in verkapselter Form vorliegen und besteht aus einer Vielzahl von Induktivitäten und Kapazitäten, die so angeordnet sind, wie es weiter unten in Verbindung mit dem Element (52) der Fig. 2 gezeigt wird. Das Tiefpaßfilter (42) hat einen -3db-Punkt bei 1,5 MHz, einen -30db-Punkt bei ungefähr 3,58 MHz und eine höhere Dämpfung als 30db bei 7,2 MHz und darüber, um Harmonische der 3,58-MHz-Hilfsträgerfrequenz wesentlich zu dämpfen. Das Filter (42) hat ferner bei Frequenzen bis 1,5 MHz eine relativ konstante Laufzeit von etwa 390 Nanosekunden. Zwei Widerstände (41) und (43) schließen das Filter (42) ab, und ein Widerstand (49) bestimmt den Emittervorstrom eines Emitterfolgertransistors (47), der in der gleichen Weise wie der Transistor (37) im Netzwerk (30) arbeitet. Ein Widerstand (48) dient dazu, die Schwingungsgefahr der Schaltung zu vermindern.

Das Netzwerk (40) arbeitet für den Signalweg des Demodulators (14) in der gleichen Weise, wie das weiter oben beschriebene Netzwerk (30) für den Demodulator (18) arbeitet Auch das Netzwerk (40) erfordert vorteilhafterweise nur eine einzige Verbindung mit dem Signalverarbeitungsweg, und zwar über den Zwischenanschluß (B). Das Netzwerk (40) unterscheidet sich vom Netzwerk (30) darin, daß es ein Filter (42) höherer Ordnung enthält.

Eine breitbandige (den Frequenzbereich von 0 bis 1,5 MHz deckende) Verarbeitung der I-Farbart-komponente ist besonders vorteilhaft in Systemen zur Verarbeitung von Farbfemsehsignalen mit hoher Auflösung wie z. B. in Farbfernsehempfängern, die mit Kammfilterung arbeiten, um die Leuchtdichte- und Farbartkomponenten vor der Verarbeitung der Leuchtdichte- und Farbartinformation aus dem zusammengesetzten Farbfemsehsignal zu extrahieren. Bei breitbandiger I-Demodulation kann der verfügbare Farbinforma-tionsgehalt des Femsehsignals voll ausgenutzt werden, so daß sich eine bessere Farbbildauflösung ergibt. Die durch breitbandige Verarbeitung des I-Signals erhöhte subjektive Farbschärfe bedeutet eine wesentliche Verbesserung gegenüber schmalbandiger (den Bereich von 0 bis 0,5 MHz deckender) Verarbeitung des I-Signals, die häufig als akzeptable, weniger komplexe Alternative angewandt wird. Gewisse Schwierigkeiten, die damit Zusammenhängen, daß man bei breitbandiger Farbart-Demodulation Filter hoher Ordnung benötigt, werden durch Verwendung erfindungsgemäßer Filteranordnungen reduziert, da solche Anordnungen nur eine Verbindung mit dem Signalverarbeitungsweg benötigen, unabhängig von der Ordnung der geforderten Filterung. Dies führt zu einem wesentlichen Vorteil, wenn die Demodulationsschaltungen als integrierte Schaltungen mit einer nur begrenzten Anzahl verfügbarer äußerer Anschlüsse ausgeführt sind.

Die Fig. 2 zeigt ein anderes Nachbildungsnetzwerk (50), das ein Tiefpaßfilter (52) siebter Ordnung als dreipolige (a, b, c) und zweitorige (a, b) Schaltung aus Induktivitäten (Lj) bis (L4) und Kondensatoren (Cj) bis (C-j) enthält Widerstände (51) und (53) dienen als Filterabschlußimpedanzen.

Das Netzwerk (50) ist über einen Zwischenanschluß (Tj) mit dem niederohmigen Emitter eines Signalverstärkertransistors (65) gekoppelt, der im Signalweg einer Signalverarbeitungsschaltung (60) enthalten ist. Vom Transistor (65) verstärkte Signale werden an einem Kollektorlastwiderstand (66) entwickelt und einem als Emitterfolger geschalteten Koppeltransistor (67) angelegt. Die zu verarbeitenden Eingangssignale werden von einer Quelle (61) einem Eingangsanschluß (Tj) der Verarbeitungsschaltung (60) angelegt, und über einen -4-

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Ausgangsanschluß (T2) werden Ausgangssignale der Verarbeitungsschaltung (60) auf Nutzschaltungen (62) gekoppelt

Innerhalb des Netzwerks (50) koppelt ein Transistor (55), der als Emitterfolger angeordnet ist und eine Spannungsverstärkung von im wesentlichen 1 hat, mit niedriger Impedanz eine Signalspannung vom Emitter des Signaltransistors (65) und vom Anschluß (T3) auf die Klemme (a) (Eingangstor) des Filters (52). Die Klemme (b) (Ausgangstor) des Filters (52) liefert eine Signalspannung entsprechend dem Frequenzgang der Amplitude (Übertragungsfunktion) des Filters (52). Diese Spannung wird auf den Basiseingang eines Stromquellentransistors (57) gegeben, der als Spannungs/Strom-Umwandler dient und als Antwort auf die angelegte Basisspannung einen Kollektorstrom entwickelt, der die Übertragungsfunktion des Filters (52) zeigt. Im einzelnen entspricht der Kollektorstrom des Transistors (57) dem Produkt der Eingangssignalspannung am Emitter des Transistors (65) und der Übertragungsfunktion des Filters (52). Der Kollektorstrom des Stromquellentransistors (57) bestimmt die Emitter- und Kollektorstrüme des Verstärkertransistors (65), so daß die am Lastwiderstand (66) entwickelte Signalspannung die Übertragungsfunktion des Filters (52) zeigt.

Die hohe Eingangsimpedanz des Emitterfolgertransistors (55) entkoppelt den Emitter des Verstärker-transistors (65) im wesentlichen von der Impedanz des Filters (52). Somit wird verhindert, daß der Emitter des Transistors (65) einen von der Impedanz des Filters (52) abhängigen Strom leitet Dies stellt sicher, daß der über den Transistor (57), den Anschluß (T3) und den Transistor (65) geleitete Strom die Tiefpaß- Übertragungsfunktion des Filters (52) zeigt, im wesentlichen unter Ausschluß von Signalkomponenten, die ansonsten einen Strom mit einer anderen Übertragungsfunktion als derjenigen des Filters (52) zur Folge hätten.

Die Signalverstärkung des mit dem Transistor (65) gebildeten Verstärkers ist bestimmt durch das Verhältnis des Wertes der Kollektorlastimpedanz (66) zum Wert der durch das Netzwerk (50) gebildeten Emitterimpedanz. Die Impedanz des Netzwerks (50) ist für Signalfrequenzen innerhalb des Durchlaßbereichs des Filters (52) niedriger. Somit verstärkt der Transistor (65) die innerhalb des Durchlaßbandes des Filters (52) liegenden Signalfrequenzen mehr als die außerhalb dieses Bandes liegenden Signalfrequenzen, für die das Netzwerk (50) eine höhere Impedanz am Emitter des Transistors (65) darstellt.

Der Wert eines Vorspannungswiderstandes (58) bestimmt den Pegel des vom Stromquellentransistor (57) geleiteten Vorstroms. Der Transistor (57) sollte vorzugsweise am Ausgang eine niedrige parasitäre Kapazität aufweisen.

Die Fig. 3 zeigt eine wiederum andere Filteranordnung, in welcher ein Nachbildungsnetzwerk (70) über einen Zwischenanschluß (T'3) direkt mit dem Kollektorausgang des Verstärkertransistors (65') gekoppelt ist und nicht mit dem Emitter dieses Transistors wie im Falle der Fig. 2. Das Netzwerk (70) enthält ein Tiefpaßfilter (72) siebter Ordnung des in Verbindung mit Fig. 2 beschriebenen Typs. Widerstände (71) und (73) dienen als Abschlußimpedanzen für das Filter (72).

Der Kollektorausgang des Verstärkertransistors (65') ist über den Zwischenanschluß (T'3) mit dem Netzwerk (70) gekoppelt, und zwar am niederohmigen Emitter eines Transistors (75), dessen Kollektor-Emitter-Strecke in Reihe mit der Kollektor-Emitter-Strecke des Verstärkertransistors (65') und mit dem Widerstand (71) liegt. Eine Signalspannung, die am Widerstand (71) aufgrund des an die Basis des Transistors (65') gelegten Eingangssignals (d. h. aufgrund des Kollektorstroms des Transistors (65')) entwickelt wird, wird vom Filter (72) übertragen, um an der Filterklemme (b) eine Signalspannung zu entwickeln, welche die Übertragungsfunktion des Filters zeigt. Diese Spannung wird wechselstrommäßig über einen Kondensator (76) auf den Basiseingang des Transistors (75) gekoppelt, der für seine Basisspannung als Spannungsfolger mit einer Spannungsverstärkung von im wesentlichen 1 wirkt. Die Kollektorspannung des Verstärkertransistors (65') entspricht der Emitterspannung des Transistors (75), die im wesentlichen gleich der vom Ausgang des Filters (72) abgeleiteten Basisspannung dieses Transistors ist. Somit zeigt die Kollektorausgangsspannung des Verstärkertransistors (65’) die Übertragungsfunktion des Filters (72). Ein zusätzlich vorgesehener Vorspannungswiderstand (78) sollte beträchtlich größer sein als der Abschlußwiderstand (73), um keine übermäßig große Last für das Filter (72) darzustellen.

Bei der hier beschriebenen Ausführungsform stellt das Netzwerk (70) am Anschluß (T'3) künstlich eine Impedanz her, welche die Übertragungsfunktion des Filters (72) hat. Die Emitterspannung des Transistors (75) und damit die Kollektorspannung des Transistors (65') entspricht dem Produkt des vom Transistor (65') geleiteten Signalstroms und der Übertragungsfunktion des Filters (72). Der Kollektorsignalstrom des Verstärkertransistors (65') steht in direkter Beziehung zum Basiseingangssignal des Transistors (65'), während die Signalspannung am Kollektor des Transistors (65*) die Übertragungsfunktion des Filters (72) zeigt. In dieser Hinsicht bildet der Transistor (75) einen Strom/Spannungs-Umwandler, der aus dem vom Transistor (65') geleiteten Signalstrom eine Spannung gemäß der Übertragungsfunktion des Filters entwickelt.

Die niedrige Emitterausgangsimpedanz des Transistors (75) verhindert im wesentlichen, daß am Kollektor des Verstärkertransistors (65') Signalspannungen als direkte Reaktion auf den Kollektorsignalstrom des Transistors (65') entwickelt werden. Somit empfängt der Kollektor des Transistors (65') als Signalspannung -5-

Claims (16)

1. AT 397 324 B nur die am Emitter der Transistors (75) erzeugte Signalspannung, welche die Übertragungsfunktion des Filters (72) zeigt. Dies stellt sicher, daß die Spannung am Emitter des Transistors (75) und am Kollektor des Transistors (65') die Tiefpaßcharakteristik des Filters (72) hat, im wesentlichen unter Ausschluß von Signalkomponenten, die ansonsten eine Spannung mit einer anderen Übertragungsfunktion als derienigen des Filters (72) zur Folge hätten. Die Signalverstärkung des mit dem Transistor (65') gebildeten Verstärkers ist durch das Verhältnis des Wertes der durch das Netzwerk (70) gebildeten Kollektorlastimpedanz zum Wert des Emitterwiderstandes (66') bestimmt. Die Impedanz des Netzwerks (70) ist für Frequenzen innerhalb des Durchlaßbandes des Filters (72) höher. Somit werden innerhalb des Durchlaßbandes des Filters (72) liegende Signalfrequenzen mehr verstärkt als außerhalb dieses Bandes liegende Frequenzen, für die das Netzwerk (70) eine kleinere Impedanz am Kollektor des Transistors (65’) darstellt. So vermindert sich beispielsweise für einen gegebenen Wert des vom Transistor (65') geleiteten Signalstroms die Ausgangsspannung an der Klemme (b) des Filters (72), wenn die Signalfrequenz über den Durchlaßbereich des Filters (72) hinaus ansteigt. Dies führt zu einer entsprechenden Verminderung in den Basis- und Emitterspannungen des Transistors (75). Dem Kollektor des Transistors (65') wird dann eine entsprechend verringerte Impedanz dargeboten, da diese Kollektorimpedanz eine Funktion des Verhältnisses der (reduzierten) Kollektorsignalspannung zum Kollektorsignalstrom ist. Die Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit Tiefpaßfiltem höherer Ordnung erläutert, die lediglich als Ausführungsbeispiele zu verstehen sind. Das Prinzip der Erfindung ist genausogut auf Hochpaßfilter und auf Bandfilter anwendbar. PATENTANSPRÜCHE 1. Filternetzwerk für ein signalverarbeitendes System, das einen Signalkopplungsweg enthält, gekennzeichnet durch: ein Filter (32) für elektrische Signale, das zwei Signaltore und drei Klemmen aufweist und eine zugehörige Übertragungsfunktion hat; und durch eine Koppelschaltung (37, 38, 39) zur derartigen Kopplung des Filters mit dem Signalweg über einen einzigen Zwischenanschluß (A), daß die über den Signalweg geführten Signale mit einer durch die Übertragungsfiinktion des Filters festgelegte Netzwerk-Übertragungsfunktion gefiltert weiden.
2. 2. Netzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelschaltung (37, 38, 39) an dem besagten einzigen Zwischenanschluß (A) eine Impedanz aufweist, die sich in Abhängigkeit von der Übertragungsfunktion des Filters (32) ändert
3. 3. Netzwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von den drei Klemmen (a, b, c) des Filters (32) die erste (b) über den Zwischenanschluß (A) mit dem Signalweg gekoppelt ist und die zweite (a) mit einem Betriebspotential gekoppelt ist; daß die Koppelschaltung (37,38,39) Signale, die vom Signalweg abgeleitet sind, an die dritte Klemme (c) des Filters legt
4. 4. Netzwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelschaltung ein aktives Element (Transistor (37)) auf weist mit einem hochohmigen Eingangsanschluß (Basis), der mit der ersten Klemme (b) des Filters und über den Zwischenanschluß (A) mit dem Signalweg gekoppelt ist und mit einem niederohmigen Ausgangsanschluß (Emitter), der mit der dritten Klemme (c) des Filters gekoppelt ist
5. 5. Netzwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenanschluß (A) mit einem niederohmigen Punkt (Emitter von (75)) im Signalweg gekoppelt ist.
6. 6. Netzwerk nach Anspruch 4, wobei der Signalweg ein Verstärkerelement (Transistor) mit einem ersten Anschluß (Basis) zum Empfang zu filternder Signale, einem niederohmigen zweiten Anschluß (Emitter) und einem mit einer Ausgangsimpedanz gekoppelten dritten Anschluß (Kollektor) aufweist und der zweite und der dritte Anschluß einen Hauptstromweg des Verstärkerelementes definieren, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsanschluß (Basis) des aktiven Koppelelementes (37) über den Zwischenanschluß (A) mit dem niederohmigen Anschluß des Verstärkerelementes gekoppelt ist.
7. 7. Netzwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (52) eine erste Klemme (a) aufweist, die einem ersten Signaltor entspricht, eine zweite Klemme (b), die einem zweiten Signaltor entspricht, und eine dritte Klemme (c) zwischen der ersten und der zweiten Klemme, die mit einem Betriebspotential (Masse) -6- AT397324B gekoppelt ist, und daß das Filter die besagte Übertragungsfunktion zwischen dem ersten und dem zweiten Signaltor hat; daß die Koppelschaltung eine Puffereinrichtung (55) aufweist, um vom Signalweg abgeleitete Signale auf das erste Signaltor (a) des Filters zu koppeln, und eine Übertragungseinrichtung (57), die auf Signale vom zweiten Signaltor (b) des Filters anspricht, um an den Zwischenanschluß (T3) einen Strom zu 5 leiten, der die Übertragungsfunktion des Filters zeigt. S. Netzwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Puffereinrichtung ein aktives Element (Transistor (55)) aufweist mit einem hochohmigen Eingangsanschluß (Basis), der über den Zwischenanschluß (T3) mit dem Signalweg gekoppelt ist, und mit einem niederohmigen Ausgangsanschluß (Emitter), der mit 10 dem ersten Signaltor des Filters gekoppelt ist; daß die Übertragungseinrichtung (57) eine Spannungs/Strom-Umwandlungseinrichtung ist
8. 9. Netzwerk nach Anbruch 8, wobei der Signalweg ein Verstärkerelement (Transistor) aufweist mit einem ersten Anschluß (Basis) als Eingangsanschluß zum Empfang zu filternder Signale, einem niederohmigen 15 zweiten Anschluß (Emitter) und einem dritten Anschluß (Kollektor), der mit einer Ausgangsimpedanz gekoppelt ist, wobei der zweite und der dritte Anschluß einen Hauptstromweg des Verstärkerelementes definieren, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsanschluß (Basis) des aktiven Pufferelementes (55) über den Zwischenanschluß (T3) mit dem niederohmigen Anschluß (Emitter) des Verstärkerelementes (65) gekoppelt ist und daß der von der Spannungs/Strom-Umwandlungseinrichtung (57) kommende Strom über den 20 Zwischenanschluß (T'j) zum Hauptstromweg des Verstärkerelementes geleitet wird.
9. 10. Netzwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß von den drei Klemmen (a, b, c) des Filters (72) eine erste Klemme (a) einem ersten Signaltor entspricht, eine zweite Klemme (b) einem zweiten Signaltor entspricht und die zwischen der ersten und der zweiten Klemme liegende dritte Klemme (c) mit einem 25 Betriebspotential (Masse) gekoppelt ist und daß das Filter die besagte Übertragungsfunktion zwischen dem ersten und dem zweiten Signaltor hat; daß die Koppelschaltung mit dem ersten Signaltor des Filters und über den Zwischenanschluß (T'3) mit dem Signalweg gekoppelt ist, um an das erste Signaltor eine Spannung zu legen, die in Beziehung zu den zu filternden Signalen steht, und daß diese Koppelschaltung auf Signale vom zweiten Signaltor des Filters anspricht, um am Zwischenanschluß eine Signalspannung zu entwickeln, welche 30 die Übertragungsfunktion des Filters zeigt.
10. 11. Netzwerk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelschaltung ein aktives Koppelement (Transistor (75)) aufweist mit einem niederohmigen ersten Anschluß (Emitter) als Eingangsanschluß, der über den Zwischenanschluß (T'3) mit dem Signalweg gekoppelt ist, einem zweiten Anschluß (Kollektor), der mit 35 dem ersten Signaltor des Filters und mit einer Impedanz (71) gekoppelt ist und der mit dem ersten Anschluß einen Hauptstromweg für das aktive Element definiert, und einem Steueianschluß (Basis), der mit dem zweiten Signaltor (b) des Filters gekoppelt ist, und daß dieses aktive Element auf die Signale, die vom zweiten Signaltor (b) des Filters an den erwähnten Steueranschluß gelegt werden, anspricht, um am niederohmigen ersten Anschluß eine Signalspannung zu erzeugen, welche die Übertragungsfunktion des Filters zeigt. 40
11. 12. Netzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (32) von demjenigen Typ ist, bei welchem eine erste Klemme (b) einem Signaltor entspricht und bei welchem eine zweite Klemme (a) einem Signaltor entspricht und bei welchem die dritte Klemme (c) zwischen der ersten und der zweiten Klemme liegt, wobei das Filter seine Übertragungsfunktion zwischen der ersten und der zweiten Klemme hat; daß die 45 Koppelschaltung folgendes enthält: eine erste Koppeleinrichtung (25, A, 31) zum Koppeln elektrischer Signale vom Signalweg zur ersten Klemme des Filters, eine zweite Koppeleinrichtung (33) zum Koppeln der zweiten Klemme des Filters mit einem Bezugspotential und eine dritte Koppeleinrichtung (A, 37,38) zum Koppeln elektrischer Signale vom Signalweg zur dritten Klemme des Filters.
12. 13. Netzwerk nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Koppeleinrichtung (25, A, 31) und die dritte Koppeleinrichtung (37,38) jeweils eine gesonderte Signalquelle (25 bzw. 37) enthalten, um die erste und die dritte Klemme des Fillers getrennt zu beaufschlagen.
13. 14. Netzwerk nach Anbruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Koppeleinrichtung (25, A, 31) einen 55 Widerstand (31) zum Koppeln elektrischer Signale vom Signalweg zur ersten Klemme (b) des Filters enthält; daß die an den Widerstand (31) gelegten elektrischen Signale und die an die dritte Klemme (c) des Filters gelegten Signale gleiche Phase und im wesentlichen gleichen Betrag haben.
14. 15. Netzwerk nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die dritte Koppeleinrichtung 60 elektrische Signalspannungen an die erste und die dritte Klemme des Filters legen. -7- AT 397 324 B
15. 16. Netzwerk nach Anspruch 1, wobei der Signalweg folgendes enthält: einen Verstärker (Transistor) mit einem ersten Anschluß (Basis) als Eingangsanschluß, einem niederohmigen zweiten Anschluß (Emitter) und einem dritten Anschluß (Kollektor) als Ausgangsanschluß, der mit einer Lastimpedanz gekoppelt ist und mit dem zweiten Anschluß einen Hauptstromweg des Verstärkers definiert, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenanschluß (T-j) mit dem niederohmigen zweiten Anschluß des Verstärkers gekoppelt ist und daß die Koppelschaltung ein aktives Element (57) mit einer ersten Elektrode (Basis) als Steuerelektrode und mit einer zweiten (Emitter) und ein»: dritten (Kollektor) Elektrode, die einen Hauptstromweg des aktiven Elementes definieren, wobei dieser Hauptstromweg über den Zwischenanschluß (T3) mit dem Hauptstromweg des Verstärkers (65) gekoppelt ist und eine Puffereinrichtung (55) zum Koppeln von Signalen vom niederohmigen zweiten Anschluß des Verstärkers über den Zwischenanschluß (T-j) auf das erste Signaltor (a) des Filters, enthält, und daß vom zweiten Signaltor (b) des Filters an die Steuerelektrode des aktiven Elementes Signale gekoppelt werden, welche die Übertragungsfunktion des Filters zeigen, um das aktive Element einen Signalstrom, der die Übertragungsfunktion des Filters zeigt, über den Zwischenanschluß zum Verstärker leiten zu lassen.
16. 17. Netzwerk nach Anspruch 1, wobei der Signalweg folgendes enthält: einen Verstärker, der einen ersten Anschluß (Basis) als Eingangsanschluß, einen mit einem Betriebspotential gekoppelten niederohmigen zweiten Anschluß (Emitter) und einen dritten Anschluß (Kollektor) als Ausgangsanschluß hat, wobei der zweite und der dritte Anschluß einen Hauptstromweg des Verstärkers definieren, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenanschluß (T'ß) mit dem dritten Anschluß des Verstärkers gekoppelt ist, daß die Koppelschaltung folgendes enthält: ein aktives Element (Transistor (75)) mit einer ersten Elektrode (Basis) als Eingangselektrode, einer niederohmigen zweiten Elektrode (Emitter), die über den Zwischenanschluß mit dem Hauptstromweg des Verstärkers gekoppelt ist, und einer dritten Elektrode (Kollektor), die mit einem Widerstand (71) gekoppelt ist und die gemeinsam mit der zweiten Elektrode einen Hauptstromweg des aktiven Elementes definiert und die mit dem ersten Signaltor (a) des Filters gekoppelt ist; eine Einrichtung (76) zum Koppeln von Signalen, welche die Übertragungsfunktion des Filters zeigen, vom zweiten Signaltor (b) des Filters zur Steuerelektrode des aktiven Elementes, um zu bewirken, daß dieses Element an der niederohmigen zweiten Elektrode und damit am Zwischenanschluß eine Signalspannung erzeugt, welche die Übertragungsfunktion des Filters zeigt Hiezu 2 Blatt Zeichnungen -8-