DE2221651A1

DE2221651A1 - COILLESS FREQUENCY DEPENDENT NETWORK

Info

Publication number: DE2221651A1
Application number: DE19722221651
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl-Ing Panzer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-05-03
Filing date: 1972-05-03
Publication date: 1973-11-15
Also published as: DE2221651B2

Description

Spulenloses frequensabhangiges Netzwerk Die Erfindung betrifft ein spulenloses frequenzabhängiges Netzwerk, bestehend aus ohmschen Widerständen, Kondensatoren, Verstärkern und frequenzabhängigen negativen Widerständen.Coilless Frequency Dependent Network The invention relates to a coilless frequency-dependent network, consisting of ohmic resistors, capacitors, Amplifiers and frequency-dependent negative resistances.

Beim AuSbau integrierter Schaltungen tritt immer wieder die Forderung auf, Netzwerke zu realisieren, die eine frequenzabhängige Übertragungscharakteristik haben. Wie sich dabei zeigt, ist es günstig, in derartigen Netzwerken Schaltelemente vorzusehen, die die Eigenschaften von Spu-7.en haben, obwohl Spulen einer integrierten Aufbauweise bekanntlich verhältnismäßig schlecht zugänglich sind, wenn ihre physikalischen Eigenschaften voll ausgenutzt werden sollen. Zwar ist die spulenlose Realisierung von frequenzabhängigen Netzwerken, wie beispielsweise von Bandfiltern, mit Gyratoren möglich. Da jedoch für hochwertige Ubertragungssysteme geeignete Gyratoren derzeit technisch noch verhältnismäßig aufwendig sind, wird nach Schaltungen gesucht, die mit gängigen Operationsverstärkern arbeiten können. Aus Gründen der zu fordernden Unempfindlichkeit sind Schaltungen günstig, denen LC-Struktureni' d.h. also die aus der konzentrierten Schaltungstechnik bekannten Schaltungsstrukturen aus Spulen und Kondensatoren, zugrunde liegen. In diesem Zusammenhang ist durch die Zeitschrift f!IEEE Transactions on Circuit Theory", Vol.CT-16, August 1969, Seiten 406 und 407, bereits ein spulenloses Tiefpaßfilter bekannt geworden, das unter Verwendung sogenannter FDNR-Elemente realisiert ist. Unter FDNR-Elementen ist dabei ein frequenzabhängiger negativer Widerstand zu verstehen. Die bei dieser bekannten Schaltung auftretende Schwierigkeit ist vor allen Dingen darin zu sehen, daß die Abschlußimpedanz rein kapazitiv ist, was die Auskopplung des Ausgangssignals besonders bei niedrigen Frequenzen schwierig macht.The requirement arises again and again when building integrated circuits to realize networks that have a frequency-dependent transmission characteristic to have. As it turns out, it is advantageous to use switching elements in such networks to provide that have the properties of Spu-7.en, although coils have an integrated Construction is known to be relatively difficult to access if their physical Properties should be fully exploited. True, the coilless realization of frequency-dependent networks, such as band filters, with gyrators possible. However, since gyrators are currently suitable for high-quality transmission systems are technically still relatively complex, it is looking for circuits that can work with common operational amplifiers. For the sake of being demanded Insensitivity circuits are favorable, which LC structuresi 'i.e. the Circuit structures made of coils known from concentrated circuit technology and capacitors. In this regard it is through the magazine f! IEEE Transactions on Circuit Theory ", Vol.CT-16, August 1969, pages 406 and 407, already a coilless low-pass filter has become known using what is known as FDNR elements is realized. FDNR elements include a frequency-dependent one understand negative resistance. The one occurring in this known circuit Difficulty is to be seen above all in that the terminating impedance is purely capacitive, which is the decoupling of the output signal especially at low Makes frequencies difficult.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, der vorstehend geschilderten Schwierigkeit in verhältnismäßig einfacher Weise abzuhelfen und den Aufbau eines frequenzabhängigen spulenlosen Netzwerkes anzugeben, das nicht mehr auf Netzwerke mit Tiefpaß-Übertragungsfunktionen beschränkt ist.The invention is based on the object described above Difficulty remedying in a relatively simple manner and building one indicate frequency-dependent coilless network that is no longer on networks is limited with low-pass transfer functions.

Ausgehend von einem spulenlosen frequenz abhängigen Netzwerk, bestehend aus ohmschen Widerständen, Kondensatoren, Verstärkern und frequenzabhängigen negativen Widerständen, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Kettenschaltung eines Impedanzkonverters, eines Netzwerkes aus ohmschen Widerständen und frequenzabhängigen negativen Widerständen und eines weiteren Impedanzkonverters mit einer derartigen Ausbildung der gesamten Kettenschaltung, daß sie einem aus Reaktanzelementen bestehenden Netzwerk elektrisch äquivalent ist.Starting from a coilless frequency-dependent network, consisting of from ohmic resistors, capacitors, amplifiers and frequency-dependent negatives Resistors, this object is achieved according to the invention by the chain connection an impedance converter, a network of ohmic resistances and frequency-dependent negative resistors and another impedance converter with such Formation of the entire chain circuit that it consists of reactance elements Network is electrically equivalent.

Vorteilhaft ist es dabei, wenn die Impedanzkonverter derart ausgebildet sind, daß ihre Spannungsübersetzungen das Verhältnis 1:1 haben und die Stromübersetzung des eingangsseitigen Impedanzkonverters das Verhältnis l:pT ist, während die des ausgangsseitigen pT:l ist, wobei p die komplexe Frequenz und T eine für die Impedanzkonverter charakteristische Zeitkonstante bedeuten.It is advantageous if the impedance converter is designed in this way are that their voltage ratios have the ratio 1: 1 and the current ratio of the input-side impedance converter is the ratio l: pT, while that of the pT on the output side: l, where p is the complex frequency and T is one for the impedance converter mean characteristic time constant.

Es ist weiterhin daran gedacht, daß das aus Widerständen und 'EfDNR's bestehende Netzwerk als Abzweigschaltung ausgebildet ist und die PDNR's ausschließlich in den Querzweigen liegen.It is also thought that this consists of resistances and 'EfDNR's existing network is designed as a branch circuit and the PDNR's exclusively lying in the cross branches.

Es ist ferner daran gedacht, daß dem eingangsseitigen Impedanzkonverter ein passiver- RC-Vierpol vorgeschaltet und dem ausgangsseitigen Impedanzkonverter ein passiver RO-Vierpol nachgeschaltet ist.It is also thought that the input-side impedance converter a passive RC four-pole connected upstream and the output side Impedance converter is followed by a passive RO quadrupole.

Zum Aufbau von Bandfiltern ist es besonders günstig, wenn das mittlere Netzwerk aus einem T-Glied besteht, in dessen beiden Längs zweigen je ein Widerstand liegt und dessen Querzweig aus der Parallelschaltung zweier Serienresonanzkreise unterschiedlicher Resonanzfrequenz gebildet ist, wobei die Serienresonanzkreise jeweils aus einem Widerstand und einem FDNR bestehen.For the construction of band filters, it is particularly advantageous if the middle Network consists of a T-member, in each of the two longitudinal branches a resistor and its shunt branch from the parallel connection of two series resonance circuits different resonance frequency is formed, the series resonance circles each consist of a resistor and an FDNR.

Einfache Schaltungsstrukturen erhält man dabei insbesondere, wenn die Kondensatoren der vor- bzw. nachgeschalteten RC-Vierpole in deren Längs zweigen liegen, während die Widerstände in den Querzweigen liegen und gleichzeitig die Betriebswiderstände des Netzwerkes bilden.Simple circuit structures are obtained especially when the capacitors of the upstream or downstream RC four-pole branches in their series lie, while the resistances are in the shunt branches and at the same time the operating resistances of the network.

Es ist ferner daran gedacht, die erwähnten Schaltungen in der Weise als Filterschaltungen auszubilden, daß dem Netzwerk ein Gyrator-C-Netzwerk vor- und/oder nachgeschaltet ist.It is also contemplated that the circuits mentioned in the manner to be designed as filter circuits so that the network is preceded by a Gyrator-C network. and / or downstream.

Bei der eingangs erwähnten bekannten Schaltung wird von einer LC-Schaltung ausgegangen und dabei zur Realisierung einer spulenlosen Struktur jedes Element mit einem Faktor p multipliziert, wobei p eine komplexe Yrequenzvariable bedeutet. Im Gegensatz hierzu wird bei der Erfindung von der Überlegung ausgegangen, eine Multiplikation mit 1/p nur dort durchzuführen, wo es gunstig ist. Zur Trennung der einzelnen Schaltungsabechnitte dienen dabei Impedanzkonverter.In the known circuit mentioned at the beginning, an LC circuit assumed and thereby to the realization of a coilless structure each element multiplied by a factor p, where p is a complex frequency variable. In contrast to this, the invention is based on the consideration, a Multiplication by 1 / p only to be carried out where it is convenient. To separate the Impedance converters are used for individual circuit components.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausfffhrungsbeispielen noch näher erläutert.The invention is explained below with the aid of exemplary embodiments explained in more detail.

Es zeigen in der Zeichnung: Fig.i schematisch im Blockschaltbild den Schaltungsaufbau eines Netzwerkes nach der Erfindung; Fig.2 die an sich bekannte Realisierung eines Impedanzkonverters; Fig.3 die an sich bekannte Realisierung eines frequenzabhängigen negativen Widerstandes FDNR; Fig.4 die Ausgestaltung einer Abzweigschaltung mit frequenzabhängigem negativen Widerstand PDNR im Querzweig; Fig.5 den Aufbau eines LC-Bandfilters vom Grad 6 und die zugehörige erfindungsgemäße aktive Schaltung Fig.6 eine erfindungsgemäße Bandpaß-Schaltung unter Verwendung von Gyrator-C-Netzwerken.It shows in the drawing: Fig.i schematically in the block diagram Circuit construction of a network according to the invention; 2 the known per se Realization of an impedance converter; 3 shows the implementation of a known per se frequency-dependent negative resistance FDNR; 4 shows the configuration of a branch circuit with frequency-dependent negative resistance PDNR in the shunt arm; Fig. 5 the structure an LC bandpass filter of grade 6 and the associated active circuit according to the invention 6 shows a bandpass circuit according to the invention using gyrator C networks.

In der Schaltung nach Fig.i ist der grundsätzliche Aufbau eines spulenlosen frequenzabhängigen Netzwerkes dargestellt, für das es wesentlich ist, daß es nur aus ohmschen Widerständen, Kondensatoren, Verstärkern und frequenzabhängigen negativen Widerständen (FDNR) besteht. Wesentlich für dieses Netzwerk ist weiterhin, daß es als Kettenschaltung realisiert ist, dessen erster Abschnitt aus einem Impedanzkonverter IC1 besteht, an den sich ein Netzwerk anschließt, das aus ohmschen Widerständen R und frequenzabhängigen negativen Widerständen PDNR aufgebaut ist. In Kette geschaltet hierzu ist ein weiterer Impedanzkonverter IC2, dessen Ausgang den Ausgang des gesamten Netzwerkes bildet. Die gesamte Kettenschaltung muß dabei derart ausgebildet sein, daß sie einem aus Reaktanzelementen bestehenden Netzwerk elektrisch äquivalent ist, wie dies in Pig.l durch den mit LC bezeichneten Vierpol ebenfalls kenntlich gemacht ist.In the circuit according to Fig.i is the basic structure of a coilless frequency-dependent network shown, for which it is essential that it only from ohmic resistors, capacitors, amplifiers and frequency-dependent negatives Resistors (FDNR). It is also essential for this network that it is implemented as a chain circuit, the first section of which consists of an impedance converter IC1, to which a network is connected, which consists of ohmic resistors R and frequency-dependent negative resistances PDNR is built up. Connected in a chain this is another impedance converter IC2, whose output is the output of the whole Network forms. The entire derailleur must be like this be designed that they a network consisting of reactance elements electrically is equivalent, as in Pig. 1 by the four-pole marked LC is identified.

Fig.2 zeigt einen geeigneten Impedanzkonverter und die zur Realisierung geeignete Schaltungsstruktur. Die Impedanzkonverter sind derart ausgebildet, daß ihre Spannungsübersetzung, d.h. das Verhältnis von Eingangsspannung U1 zur Ausgangsspannung U2, den Wert 1 hat, während die Stromübersetzung, also das Verhältnis des Eingangsstromes I1 zum Ausgangsstrom I2, den Wert 1:pT hat. Dabei bedeutet T eine für die Impedanzkonverter charakteristische Zeitkonstante und p die komplexe Prequenz. Für die Schaltung nach Pig.l ist es dabei wesentlich, daß der eingangsseitige Impedanzkonverter IC1 das Stromübersetzungsverhältnis i:p hat, während der ausgangsseitige Impedanzkonverter 102 das Stromübersetzungsverhältnis pT:l hat. Die Realisierung derartiger Impedanzkonverter läßt sich mit der in Pig.2 dargestellten Schaltungsstruktur vornehmen. Es ist dies eine Kettenstruktur, deren einer Längs zweig aus der Serienschaltung der Impedanzen Z1 und Z2 und deren zweiter Längszweig aus der Serienschaltung der Impedanzen und Z4 besteht. In den Querzweigen der Schaltung liegen zwei Operationsverstärker V1 und V2, deren Ausgänge kreuzweise zwischen die Widerstände Z1 und Z2 bzw. Z3 und Z4 geschaltet sind. Die mit 17~1t bezeichneten Eingänge der beiden Operationsverstärker V1 und V2 sind unmittelbar miteinander verbunden und auf den Verbindungspunkt zwischen-Z2 und Z3 geführt. Der mit "+" bezeichnete Eingang des Operationsverstärkers Vi fuhrt zu der im Längs zweig liegenden Eingangsklemme, ist also dem Widerstand Z1 vorgeschaltet, der mit "+" bezeichnete Anschluß des Operationsverstärkers V2 führt zur Ausgangsklemme des Längszweiges, ist also dem-Widerstand Z4 unmittelbar nachgeschaltet.2 shows a suitable impedance converter and the implementation suitable circuit structure. The impedance converters are designed such that their voltage translation, i.e. the ratio of input voltage U1 to output voltage U2, has the value 1, while the current translation, i.e. the ratio of the input current I1 to output current I2, which has the value 1: pT. T means one for the impedance converter characteristic time constant and p the complex frequency. For the circuit after Pig.l it is essential that the input impedance converter IC1 Current transformation ratio i: p has, while the impedance converter on the output side 102 has the current transformation ratio pT: l. The realization of such impedance converters can be made with the circuit structure shown in Pig.2. It is this a chain structure, one of which is a longitudinal branch from the series connection of the impedances Z1 and Z2 and their second series branch from the series connection of the impedances and Z4 exists. Two operational amplifiers V1 are located in the shunt branches of the circuit and V2, the outputs of which cross between the resistors Z1 and Z2 or Z3 and Z4 are switched. The inputs of the two operational amplifiers marked 17 ~ 1t V1 and V2 are directly connected to one another and to the connection point between -Z2 and Z3 out. The input of the operational amplifier Vi labeled "+" leads to the input terminal located in the longitudinal branch, i.e. it is connected upstream of resistor Z1, the connection of the operational amplifier V2 marked with "+" leads to the output terminal of the series branch, is therefore connected immediately after the resistor Z4.

Die Kettenmatrix der in Fig.2 dargestellten Schaltung laßt sich folgendermaßen darstellen. The chain matrix of the circuit shown in FIG. 2 can be represented as follows.

Die Art der Impedanztransformation kann durch Wahl der Widerstände Z1 bis Z4 eingestellt werden.The type of impedance transformation can be determined by choosing the resistors Z1 to Z4 can be set.

Bei der hier nötigen Impedanztransformation muß Z2 oder Z4 kapazitiv sein, und die anderen drei Impedanzen müssen resistiv sein. Ist z.B. Z2=1/pC2, Z1=R1, Z3=R3, Z4=R4, so ist die für den Impedanzkonverter charakteristische R3 Zeitkonstante T=R1C2 R . Soll die Schaltung in Fig.2 einen 4 Impedanzkonverter mit dem Stromübersetzungsverhältnis pT:l darstellen, das durch einen umgekehrten Pfeil angedeutet wird, so muß entsprechend die Impedanz Z1 oder Z2 kapazitiv sein, während die anderen Impedanzen resistiv sind.For the impedance transformation required here, Z2 or Z4 must be capacitive and the other three impedances must be resistive. If e.g. Z2 = 1 / pC2, Z1 = R1, Z3 = R3, Z4 = R4, then the R3 time constant which is characteristic of the impedance converter T = R1C2 R. If the circuit in Fig.2 is a 4 impedance converter with the current transformation ratio pT: 1, which is indicated by an inverted arrow, must correspond accordingly the impedance Z1 or Z2 be capacitive, while the other impedances are resistive are.

Fig.3 zeigt das Schaltsymbol eines frequenzabhängigen negativen Widerstandes FDNR, sowie die zur Realisierung eines derartigen FDNR erforderliche Schaltungsstruktur.3 shows the circuit symbol of a frequency-dependent negative resistance FDNR, as well as the circuit structure required to implement such an FDNR.

Diese Schaltungsstruktur stimmt nahezu völlig mit der in Fig.2 gezeichneten überein, so daß die dort gemachten Ausführungen im wesentlichen auen für die in Pig.3 gezeichnete Schaltungsstruktur Gültigkeit haben. Der einzige Unterschied besteht lediglich darin, daß der Vierpol mit der Impedanz Z5 abgeschlossen ist und zwei der Impedanzen Z1, Z3 und Z5 kapazitiv sind, während die restlichen Impedanzen resistiv sind. Dann ist die Eingangsimpedanz F der Gesamtschaltung proportional der Funktion 1/p2, wobei p=ju die komplexe Prequenzvariable darstellt. Ist z.B.This circuit structure agrees almost completely with the one shown in FIG so that the statements made there essentially apply to the in Pig. 3 drawn circuit structure are valid. The only difference is only in the fact that the quadrupole is terminated with the impedance Z5 and two of the impedances Z1, Z3 and Z5 are capacitive, while the remaining impedances are resistive are. Then the input impedance F of the overall circuit is proportional to the function 1 / p2, where p = ju represents the complex frequency variable. Is e.g.

z1=i/p01, Z2=R2, z3=i/pc3, Z4=R4 und Z5=R5, dann ist der FDNR durch den Ausdruck R5 2 p 01R2CDR4 gegeben.z1 = i / p01, Z2 = R2, z3 = i / pc3, Z4 = R4 and Z5 = R5, then the FDNR is through given the expression R5 2 p 01R2CDR4.

Eine für die Realisierung insbesondere in integrierter Technik günstige Schaltung ist beispielsweise in Fig.4 dargestellt, die eine Abzweigschaltung zeigt, die nur aus Widerständen, Kondensatoren und FDNR1s besteht, wobei es wesentlich ist, daß die FDNR's, bei der im Ausführungsbeispiel nur einer gezeichnet ist, ausschließlich im Querzweig der Schaltung liegen, wodurch sich hinsichtlich Erdung und Einbeziehung parasitärer Schaltelemente elektrisch günstige Eigenschaften erreichen lassen. In der Schaltung nach Fig.4 sind die in den Längszweigen der einzelnen Teilvierpole liegenden Widerstände R12, R13 sowie die Eapazität C11 erkennbar. An die Kapazität Cii schließt sich im Querzweig die Serienschaltung aus einem Widerstand R10 und einem FDNR F10 an. Zwischen den Widerständen R12 und R13 liegt im Querzweig ein weiterer PDNR P an den Widerstand R13 schließt sich im Querzweig ein weiterer Widerstand R14 an. Derartige Schaltungen sind an sich beliebig erweiterungsfähig und können den jeweiligen elektrischen Forderungen angepaßt werden.A favorable one for implementation, especially in integrated technology Circuit is shown for example in Fig. 4, which shows a branch circuit, which consists only of resistors, capacitors and FDNR1s, being essential is that the FDNR's, in which only one is drawn in the exemplary embodiment, exclusively lie in the shunt of the circuit, thereby changing grounding and inclusion parasitic switching elements can achieve electrically favorable properties. In of the circuit according to FIG. 4 are those in the series branches of the individual four-pole sections lying resistors R12, R13 and the capacitance C11 can be seen. The capacity Cii closes the series circuit from a resistor R10 and in the shunt branch an FDNR F10. Between the resistors R12 and R13 there is a shunt arm Another PDNR P connected to the resistor R13, another resistor is connected in the shunt branch R14 on. Such circuits can and can be expanded as required be adapted to the respective electrical requirements.

Für die Verwendung als Filterschaltungen ist es günstig, wenn dem eingangsseitigen Impedanzkonverter ein passiver RC-Vierpol vorgeschaltet und dem ausgangsseitigen Impedanzkonverter ein passiver RC-Vierpol nachgeschaltet werden. Eine entsprechende Ausführung ist in Weiterbildung des Erfindungsgedankens in Fig.5 gezeigt, in der das aus konzentrierten Schaltelementen bestehende Schaltbild der äquivalenten LC-Filter-Schaltung zur besseren Übersicht mitgezeichnet ist. Die letztere Schaltung besteht dabei aus einem T-Glied mit Serienresonanzkreisen aus dem Kondensator Ca und der Spule L1 bzw. aus der Spule L4 und dem Kondensator 0b in den Längs zweigen und zwei parallel geschalteten Serlenresonanzkreisen unterschiedlicher Resonanzfrequenz mit den Spulen L2 und L3 und den Kondensatoren C2 und C3 im Querzweig. Der Innenwiderstand der Wechselstromquelle ist mit Ra, der Abschlußwiderstand des Filters ist mit Rb bezeichnet. Bei der erfindungsgemäßen spulenlosen Schaltung in Fig.5 besteht das mittlere Netzwerk aus einem T-Glied, in dessen beiden Längszweigen die Widerstände R1 bzw. R4 liegen. Der Querzweig besteht aus der Parallelschaltung zweier Serienresonanzkreise unterschiedlicher Resonanzfrequenz, wobei der eine Serienresonanzkreis aus dem Widerstand R2 und dem FDNR F2 und der zweite Serienresonanzkreis aus dem Widerstand R und dem FDNR P3 bestehen. Diesem mittleren Netzwerk vor- bzw. nachgeschaltet sind die Impedanzkonverter IC1 bzw. IC2, deren Aufbau und Wirkungsweise anhand der Pig.2 bereits erläutert wurden.For use as filter circuits, it is advantageous if the On the input side impedance converter a passive RC four-pole connected upstream and the A passive RC four-pole can be connected downstream on the output-side impedance converter. A corresponding embodiment is shown in a further development of the inventive concept in FIG shown in which the circuit diagram consisting of concentrated switching elements of equivalents LC filter circuit is also drawn for a better overview. The latter circuit consists of a T-element with series resonance circuits from the capacitor Ca and the coil L1 or from the coil L4 and the capacitor 0b in the longitudinal branches and two parallel-connected series resonance circuits with different resonance frequencies with the coils L2 and L3 and the capacitors C2 and C3 in the shunt arm. The internal resistance the AC power source is with Ra, the terminating resistor of the filter is with Rb designated. In the case of the coilless circuit according to the invention in FIG middle network of a T-link, in whose two longitudinal branches the resistances R1 and R4 lie. The shunt branch consists of the parallel connection of two series resonance circuits different resonance frequency, the one series resonance circuit from the resistor R2 and the FDNR F2 and the second series resonant circuit from the resistor R and the FDNR P3 pass. The impedance converters are connected upstream or downstream of this middle network IC1 and IC2, whose structure and mode of operation have already been explained using Pig.2 became.

Es ist dabei lediglich auf das richtige Übersetzungsverhältnis zu achten, nämlich dahingehend, daß der Impedanzkonverter IC1 das Übersetzungsverhältnis 1:pT hat, während der Impedanzkonverter IC2 das Übersetzungsverhältnis pT:1 haben muß. Dieses Übersetzungsverhältnis ist durch die Richtung der ebenfalls eingezeichneten Pfeile kenntlich gemacht. Dem Netzwerk sind die RC-Vierpole aus dem Widerstand Ra bzw. Rb und dem Kondensator Ca bzw. Cb vor- bzw.It is only a matter of the correct transmission ratio pay attention, namely to the effect that the impedance converter IC1 the transformation ratio 1: pT, while the impedance converter IC2 has the transformation ratio pT: 1 got to. This gear ratio is indicated by the direction of the Marked arrows. The RC quadrupoles from the resistor Ra are to the network or Rb and the capacitor Ca or Cb in front or

nachgeschaltet. Zweckmäßig ist es dabei, die Kondensatoren Ca bzw. Cb dieser RC-Vierpole in den Längs zweig zu legen und die Widerstände Ra bzw. Rb in den Querzweig. Auf diese Weise bilden nämlich die Widerstände Ra und Rb die Betriebswiderstände des Netzwerkes, so daß also der im vorgeschalteten RC-Netzwerk liegende Widerstand Ra gleichzeitig den Innenwiderstand der mit eingezeichneten Spannungsquelle UO bildet, während der Widerstand Rb des nachgeschalteten RC-Vierpols den Verbraucherwiderstand bildet.downstream. It is useful to use the capacitors Ca or Cb this RC quadrupole to place in the longitudinal branch and the resistors Ra and Rb in the cross branch. Namely, in this way the resistors Ra and Rb constitute the operating resistances of the network, so that the resistance in the upstream RC network Ra at the same time forms the internal resistance of the voltage source UO drawn in, while the resistance Rb of the downstream RC quadrupole the Consumer resistance forms.

Auf diese Weise wird auch eine spulenlos realisierte Filterschaltung vollständig zwischen ohmschen Widerständen betrieben, wie dies auch beim Schaltungsaufbau von Filternetzwerken mit Spulen üblich ist.In this way, a filter circuit implemented without a coil is also realized operated completely between ohmic resistors, as is also the case with the circuit design of filter networks with coils is common.

Bei der beschriebenen Schaltung wird also, ausgehend von einem LC-Bandfilter die Multiplikation der Impedanzen mit p nur dort durchgeführt, wo es günstig ist. Zur Trenp nung der einzelnen Abschnitte dienen entsprechend ausgelegte Impedanzkonverter. Fig.5 zeigt die Schaltung für ein Bandfilter vom Grade 6. Im Gegensatz zu bisher bekannten FDNR-Schaltuien arbeitet das Filter in Fig.5 an ohmschen Betriebswiderständen. Dadurch ist die Anpassung an die übrige Schaltung ohne Trennverstärker möglich.The circuit described is based on an LC bandpass filter the multiplication of the impedances by p is only carried out where it is favorable. Correspondingly designed impedance converters are used to separate the individual sections. Fig. 5 shows the circuit for a grade 6 bandpass filter. In contrast to previously known FDNR circuitry, the filter in Fig.5 works on ohmic operating resistances. This allows adaptation to the rest of the circuit without an isolating amplifier.

Fig.6 zeigt die Anwendung der Erfindung auf ein Filter höherer Ordnung. Um den Transformationsvorgang zu erklären, ist im oberen Teil von Fig.6 die passive B0-Schaltung gezeichnet. Es handelt sich hier um ein Randfilter vom Grad 14, dessen Realisierung in dieser Form einschlägigen Filterkatalogen entnommen werden kann. Beispielsweise sei hierzu verwiesen auf die Veröffentlichung von R.Saal, "Der Entwurf von Filtern mit Hilfe des Kataloges normierter Tiefpässe", elefunken, Backnang, 1966. Eine aktive Realisierung dieser Schaltung, die nur darin-besteht, Induktivitäten'durch kapazitiv belastete Gyratoren zu ersetzen, scheitert daran, daß in den Längszweigen liegende Spulen nicht mehr durch Gyratoren, die mit zwei einfachen Operationsverstärkern arbeiten, ersetzt werden können. Durch die Erfindung läßt sich dieser Nachteil umgehen, indem zwei Teilvierpole Ki und K2 herausgenommen und so wie in Fig.5 beschrieben, aktiv realisiert werden. Die beiden verbleibenden Induktivitäten in der Mitte des Filters sind einseitig geerdet und können durch kapazitiv belastete Gyratoren, nämlich sogenannte Gyrator-C-Schaltungen, ersetzt werden Fig.6 zeigt im unteren Teil die mit Hilfe der Erfindung mögliche aktive Realisierung.Figure 6 shows the application of the invention to a higher order filter. To explain the transformation process, the upper part of Fig. 6 shows the passive one B0 circuit drawn. This is a grade 14 edge filter Realization in this form can be found in the relevant filter catalogs. For example, reference is made to the publication by R.Saal, "The draft of filters with the help of the catalog of standardized low-pass filters ", elefunken, Backnang, 1966. An active implementation of this circuit, which consists only of "inductivities" by To replace capacitively loaded gyrators fails because in the series branches Horizontal coils are no longer due to gyrators using two simple operational amplifiers work, can be replaced. This disadvantage can be avoided by the invention, by taking out two partial quadrupoles Ki and K2 and as described in Fig. 5, be actively implemented. The two remaining inductors in the middle of the Filters are grounded on one side and can be caused by capacitively loaded gyrators, namely so-called Gyrator-C circuits, replaced Fig.6 shows in lower part the active implementation possible with the aid of the invention.

7 Patentansprüche 6 Figuren7 claims 6 figures

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 9 Coilless frequency-dependent network, consisting of ohmic resistors, capacitors, amplifiers and frequency-dependent negative resistances (FDNR), g e -k e n n n z e i c h n e t d u r c h the chain connection an impedance converter (IC1), a network of ohmic resistors (R) and frequency-dependent negative resistances (FDNR) and another impedance converter (IC2) with such a design of the entire derailleur circuit that it is a network consisting of reactance elements (etc) is electrically equivalent.

2. Network according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the impedance converters (IC1, IC2) are designed in such a way that their voltage translations have the ratio 1: 1 and the current translation of the input-side impedance converter (IC1) the ratio is 1: pT, while that of the output side (IC2) is pT: 1, where p is the complex frequency and T is a characteristic of the impedance converters (IC1, IC2) Mean time constant.

3. Network according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the network consisting of resistors (R) and FDNR's is a branch circuit is formed and the FDNR's are exclusively in the cross branches. (Fig. 4)

4. Network according to one of the preceding claims, d a -d u r c h g e k e n n I would like to point out that the impedance converter (IC1) on the input side is a passive one RC four-pole (Ra, Ca) connected upstream and the impedance converter (IC2) on the output side a passive RC four-pole (Rb, Cb) is connected downstream. (Fig. 5)

5. Network according to Claim 4, in which the middle Network consists of a T-link, each of which has a resistor in each of its two series branches (R1 or R4) and its shunt branch from the parallel connection of two series resonance circuits (R2, F2; R3, F3) different resonance frequency is formed, the series resonance circuits each consist of a resistor (R2 or R) and an FDNR (F2 or F3).

(Fig. 3.5)

6. Network according to claim 4 and 5, d a d u r c h g e -k e n n æ e i c h n e t that the capacitors (CaOb) of the upstream or downstream RC quadrupoles are in the longitudinal branches, while the resistors (Ra, Rb) in the Cross branches lie and at the same time form the operating resistances of the network. (Fig. 5)

7. Network according to one of claims 1 to 5, g e k e n n -z e i c h n e t denotes their use as a filter circuit in such a way that the network is one Gyrator-C network is upstream and / or downstream. (Fig. 6) L. e e r e i t e