CS254756B1

CS254756B1 - Narrow-band filter with piezoceramic crystal unit

Info

Publication number: CS254756B1
Application number: CS853002A
Authority: CS
Inventors: Vojtech Fiser
Original assignee: Vojtech Fiser
Priority date: 1985-04-24
Filing date: 1985-04-24
Publication date: 1988-02-15
Also published as: CS300285A1

Abstract

Řešení se týká vysokofrekvenčních zesilovačů s velmi malou šířkou propustného pásma. Podstata zapojení spočívá v tom, že symetrický vysokofrekvenční transformátor je nadřazen lineárním integrovaným obvodem se symetrickými výstupy. Vstupem úzkopásmového filtru s piezoelektrickou krystalovou jednotkou je vstup lineárního integrovaného obvodu. Výstup lineárního integrovaného obvodu přes piezoelektrickou krystalovou jednotku spojen s výstupem úzkopásmového filtru. Výstup lineárního integrovaného obvodu je s výstupem úzkopásmového filtru spojen přes kondensátor kompenzující paralelní kapacitu piezoelektrické krystalové jednotky.The solution concerns high frequency amplifiers with very low bandwidth band. The essence of engagement lies in that a high-frequency transformer is superior to the linear integrated circuit with symmetrical outputs. Input of narrow-band filter with piezoelectric the crystal unit is the input linear integrated circuit. Exit linear integrated circuit via piezoelectric the crystal unit linked with narrowband filter output. Exit the linear integrated circuit is output narrowband filter connected through a capacitor compensating parallel capacity piezoelectric crystal units.

Description

Vynález se týká zapojení úzkopásmového filtru s piezoelektrickou krystalovou jednotkou, použitelného ve vysokofrekvenčních zesilovačích.The invention relates to a narrowband filter with a piezoelectric crystal unit usable in high-frequency amplifiers.

Nejbližáí známé řešení filtrů s piezoelektrickými krystalovými jednotkami je můstkové zapojení. Vstupní napětí tohoto zapojení musí být symetrické, využívají se proto vysokofrekvenční transformátory se symetrickým výstupním vinutím. Tyto transformátory ovlivňují vlastnosti filtrů v můstkovém zapojení a musí být vyráběny pečlivě, zvláště z hlediska symetrie výstupních vinutí. Jako všechny přesné vinuté díly jsou tyto transformátory pracné, drahé a poměrně rozměrné. Při nastavení těchto transformátorů ve filtrech vyladěním je opět nutné přesnost, aby bylo dosaženo optimálních vlastností filtrů.The closest known filter solution with piezoelectric crystal units is a bridged circuit. The input voltage of this circuit must be symmetrical, therefore high frequency transformers with symmetrical output winding are used. These transformers affect the bridge wiring characteristics of the filters and must be manufactured carefully, especially in terms of the symmetry of the output windings. Like all precision wound parts, these transformers are laborious, expensive and relatively bulky. When adjusting these transformers in filters by tuning, accuracy is again required to achieve optimum filter properties.

Tyto nevýhody jsou zvláště výrazné u filtrů s jednou piezoelektrickou krystalovou jednotkou. Řešení podle vynálezu vysokofrekvenční symetrické transformátory nevyužívája tím odstraňuje popsané nevýhody.These drawbacks are particularly pronounced with single piezoelectric crystal unit filters. The solution according to the invention does not make use of high-frequency symmetrical transformers thereby eliminating the disadvantages described above.

Podstata vynélezu úzkopásmového filtru s piezoelektrickou krystalovou jednotkou spočívá v náhradě vysokofrekvenčního transformátoru. Jeho funkci plní lineární integrovaný obvod se symetrickými výstupy. Vstupem zapojení je jeden nebo dvojice vstupů lineárního integrovaného obvodu. K jednomu ze symetrických výstupů lineárního integrovaného obvodu je připojen jeden vývod piezoelektrické krystalové jednotky. Druhý výstup lineárního integrovaného obvodu je přes kondenzátor kompenzující paralelní kapacitu piezoelektrické krystalové jednotky spojen s druhým vývodem piezoelektrické krystalové jednotky. Společný bod piezoelektrické krystalové jednotky a kondenzátoru je výstupem úzkopásmového filtru s piezoelektrickou krystalovou jednotkou. Zatížení výstupu výstupu úzkopásmového filtru spoluThe essence of the invention of a narrowband filter with a piezoelectric crystal unit is to replace the high-frequency transformer. Its function is a linear integrated circuit with symmetrical outputs. The wiring input is one or a pair of linear integrated circuit inputs. One piezoelectric crystal unit terminal is connected to one of the symmetrical outputs of the linear integrated circuit. The second output of the linear integrated circuit is coupled to a second output of the piezoelectric crystal unit via a capacitor compensating the parallel capacity of the piezoelectric crystal unit. The common point of the piezoelectric crystal unit and the capacitor is the output of the narrowband filter with the piezoelectric crystal unit. The output of the narrowband filter output together

- 2 254 756 s výstupní impedancí lineárního integrovaného obvodu spoluurčuje šířku pásma úzkopésmového filtru s piezoelektrickou krystalovou jednotkou.- 2,254,756 with linear impedance output impedance co-determines the bandwidth of the narrowband filter with the piezoelectric crystal unit.

Nejvýraznější výhodou je odstranění dosud obvyklého vinutého dílu, to je vysokofrekvenčního transformátoru, který zvláště na nižších kmitočtech je rozměrný, pracný a drahý. Transformátor mé tři vinutí a je nutné dodržet symetrii jeho výstupů» Významnou výhodou je, že odpadá nutnost ladění vysokofrekvenčního transformátoru, zjednodušuje se tím nastavení úzkopésmového filtru s piezoelektrickou krystalovou jednotkou. Dále je výhodné nahrazeni vysokofrekvenčního transformátoru lineárním integrovaným obvodem se zaručenou symetrií výstupních napětí, který současně na rozdíl od transformátoru signál zesiluje. Při vhodné volbě typu lineárního integrovaného obvodu je možné toto zesílení řídit, což je často potřebné u přijímačů.The most significant advantage is the removal of a conventional winding component, i.e. a high-frequency transformer, which is particularly bulky, laborious and expensive at lower frequencies. The transformer has three windings and it is necessary to observe the symmetry of its outputs »An important advantage is that it is not necessary to tune the high-frequency transformer, it simplifies the adjustment of the narrow band filter with piezoelectric crystal unit. Furthermore, it is advantageous to replace the high-frequency transformer with a linear integrated circuit with guaranteed symmetry of the output voltages, which simultaneously amplifies the signal, unlike the transformer. If the type of linear integrated circuit is chosen appropriately, this gain can be controlled, which is often needed with receivers.

Při využití řešení podle vynálezu v zesilovačích s vysokým ziskem je výhodou i odstranění rozptylového magnetického pole vysokofrekvenčního transformátoru, které zhoršuje stabilitu zesilovače, případně i citlivost na vnější magnetické pole.When using the solution according to the invention in high gain amplifiers, it is also advantageous to remove the scattering magnetic field of the high-frequency transformer, which deteriorates the stability of the amplifier and possibly the sensitivity to the external magnetic field.

Vynález bude objasněn na přiložených výkresech, kde obr. 1 je blokové schéma funkčního zapojení, obr. 2 blokové schéma úzkopésmového filtru, obr. 3 příklad zapojení úzkopésmového filtru.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be explained in the accompanying drawings, in which: FIG. 1 is a block diagram of a functional circuit; FIG. 2 is a block diagram of a narrowband filter;

Na obr. 1 je výstup vstupního obvodu 1, kterým může být laděný obvod, předzesilovač a podobně, připojen na vstupní svorku 8 úzkopásmového filtru 2. Výstupní svorka 11 úzkopásmového filtru 2 je zatížena zátěží kterou představuje následující zesilovač.In Fig. 1, the output of the input circuit 1, by which the tuned circuit, the preamplifier and the like, can be connected to the input terminal 8 of the narrowband filter 2. The output terminal 11 of the narrowband filter 2 is loaded with a load represented by the following amplifier.

Na obr. 2 je vstupní svorka 8 úzkopésmového filtru 2 připojena ke vstupu £ symetrického zesilovače £, jehož tt druhý výstup 10 mé fázi signálu o -180 posunutou vůči signálu na prvním výstupu 2. symetrického zesilovače £.In Fig. 2, the input terminal 8 of the narrowband filter 2 is connected to the input sym of the symmetric amplifier,, whose tt the second output 10 of my signal phase is -180 offset from the signal at the first output of the symmetric amplifier..

První výstup 2. 3® přes peizoelektrickou krystalovou jednotku 6 spojen s výstupní svorkou 11 úzkopásmového filtru 2.The first output 23, via a peizoelectric crystal unit 6, is connected to the output terminal 11 of the narrowband filter 2.

- 3 254 756- 3 254 756

Z druhého výstupu 10 symetrického zesilovače 2 j® přes kompenzátor 2 přiváděn na výstupní svorku 11 úzkopásmového filtru 2 signál tak, že kompenzuje signál přenesený paralelní kapacitou piezoelektrické krystalové jednotky 6 na výstupní svorku 11 z prvního výstupu 2. symetrického zesilovače! 2·A signal from the second output 10 of the symmetric amplifier 2 via a compensator 2 is applied to the output terminal 11 of the narrowband filter 2 by compensating for the signal transmitted by the parallel capacitance of the piezoelectric crystal unit 6 to the output terminal 11. 2 ·

Obr. 3 ukazuje, že jako symetrický zesilovač 2 Ó® použit lineární integrovaný obvod 15. Jako vstup ± je využíván kterýkoliv signálový vstup lineárního integrovaného obvodu 15 nebo dvojice symetrických signálových vstupů lineárního integrovaného obvodu 15. První odpor 12 je zapojen mezi první výstup 2. lineárního integrovaného obvodu 15 a jeho první napájecí vývod 12, který je spojen s první napájecí svorkou 18 úzkopásmového filtru 2.První odpor 12 snižuje výstupní odpor prvního výstupu 2. lineárního integrovaného obvodu 12. Druhý odpor 13 mé shodnou hodnotu odporu s prvním odporem 12 a je zapojen mezi druhý výstup 10 lineárního integrovaného obvodu 15 a první napájecí vývod 17 , čímž snižuj výstupní odpor druhého výstupu 10 lineárního integrovaného obvodu 15.Giant. 3 shows that a linear integrated circuit 15 is used as a symmetrical amplifier 2. The input ± is any linear integrated circuit 15 signal input or a pair of linear integrated circuit 15 symmetrical signal inputs. The first resistor 12 is connected between the first linear integrated output 2. The first resistor 12 reduces the output resistance of the first output 2. of the linear integrated circuit 12. The second resistor 13 has the same resistance value as the first resistor 12 and is connected between the second output 10 of the linear integrated circuit 15 and the first supply terminal 17, thereby reducing the output resistance of the second output 10 of the linear integrated circuit 15.

První výstup 2. lineárního integrovaného obvodu 15 je připojen přes piezoelektrickou krystalovou jednotku 6 k výstupní svorce 11 úzkopásmového filtru 2, na kterou je přeš kondenzátor 14 z druhého výstupu 10 lineárního integrovaného obvodu 12 přiváděn signál s opačnou fází než je fáze signálu přenášeného paralelní kapacitou piezoelektrické krystalové jednotky 6. Amplituda obou signálů je stejná, konderaitor H mé hodnotu paralelní kapacity piezoelektrické krystalové jednotky 6 s odchylkami způsobenými montážními kapacitami.The first output 2 of the linear integrated circuit 15 is connected via a piezoelectric crystal unit 6 to the output terminal 11 of the narrowband filter 2, to which the capacitor 14 from the second output 10 of the linear integrated circuit 12 is fed with a phase opposite to the phase transmitted by the piezoelectric capacitance. The amplitude of both signals is the same, the condenser H has the value of the parallel capacity of the piezoelectric crystal unit 6 with deviations caused by the mounting capacities.

Pro optimální napětový přenos úzkopásmového filtru 2 v propustném pásmu je třeba, aby zátěž J připojená k výstupní svorce 11 byla rovna skutečnému výstupnímu odporu výstupůFor optimal voltage transmission of the narrowband filter 2 in the passband, the load J connected to the output terminal 11 must be equal to the actual output resistance of the outputs

2. a 10 lineárního integrovaného obvodu 12· Součet odporu zátěže J výstupního odporu lineárního integrovaného obvodu 12 a sériového odporu piezoelektrické krystalové jednotky 6 spoluur^uje šířku pásma úzkopásmového filtru 2.2. and 10 of the linear integrated circuit 12 The sum of the load resistance J of the output resistor of the linear integrated circuit 12 and the series resistance of the piezoelectric crystal unit 6 co-determines the bandwidth of the narrowband filter 2.

- 4 254 756- 4,254,756

Nejvýhodnější oblast využití úzkopásmového filtru podle vynálezu je ve vysokofrekvenčních zesilovačích kmitočtů 20 až 1000 kilohertzů. V této pracovní oblasti lze dosáhnout bez obtíží šířku propustného pásma 0,2 - 0,4% středního kmitočtu a pro rozladění -1% od středního kmitočtu potlačení větší než 35 dB.The most preferred field of application of the narrowband filter of the invention is in high frequency amplifiers of frequencies of 20 to 1000 kilohertz. In this working area, a pass bandwidth of 0.2 - 0.4% of the center frequency can be achieved without difficulty, and for tuning -1% of the center frequency, a rejection greater than 35 dB can be achieved.

Claims

A narrowband filter with a piezoelectric crystal unit characterized in that a symmetrical amplifier (5) is connected to the input terminal (8) of the narrowband filter (2) via an inlet (4) whose output (9) is connected via a piezoelectric crystal unit (6) to an output terminal (11) of the narrowband filter (2) to which the output (10) of the symmetric amplifier (5) is connected via a parallel capacitor (7) of the piezoelectric crystal unit (6).

2. A narrowband filter according to claim 1, characterized in that the symmetric amplifier (5) is formed by a linear integrated circuit (15), its input (4) connected to the input terminal (8) of the narrowband filter (2), the first output (9) and second. the output (10) of the linear integrated circuit (15) are connected via a first resistor (12) and a second resistor (13) to the first supply terminal (17) of the linear integrated circuit (15) while the piezoelectric crystal unit (6) is connected between a first output (9) of the linear integrated circuit (15) and an output terminal (11) of the narrowband filter (2) connected to the second output (10) of the linear integrated circuit (15) via a capacitor (14) compensating for the parallel capacity of the piezoelectric crystal unit 6).

3. A narrowband filter according to claims 1 and 2 _f, characterized in that any signal input or a pair of symmetrical signal inputs of the linear integrated circuit (15) is used as the input (4) of the balanced amplifier (5), the circuit (15) is coupled to the first narrowband filter power supply terminal (18) and the second linear integrated circuit (15) power supply terminal (16) is connected to the narrowband filter power supply terminal (19) and wherein the signal phase difference between the first output (9) and the second output (10) of the linear integrated circuit is -180 °.