DE2227962B2 - Aktiver RC-Tiefpaß - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen aktiven flC-Tiefpaß, bestehend aus einem Längszweig, der aus zwei ohmschen Widerständen und einem Verstärker mit dem Verstärkungsfaktor ungefähr gleich 1 sowie einem Kondensator, der zwischen Fiiterausgang und Verbindungspunkt der beiden ohmschen Widerstände geschaltet ist, besteht und zwei Querzweigen, von denen der erste der aus einem Kondensator besteht, parallel tarn Verstärkereingang und der zweite, der aus einem ohmschen Widerstand besteht, parallel zum Filterausgang angeordnet sind, und bei dem zwischen dem Ausgang des Verstärkers und dem ohmschen Wider-Stand des zweiten Querzweiges ein weiterer ohmscher Widerstand im Längszweig angeordnet ist.

In der Trägererzeugung werden neuerdings Oszillatoren verwendet, die von einer Grundfrequenz, welche ein ganzzahliges Vielfaches oder ein Teil der Oszillatorfrequenz ist, synchronisiert werden. In der englischen Literatur sind sie unter dem Begriff »phase locked loop« bekannt. Im Nachstellkreis wird dann ein Tiefpaß benötigt, der die Grundfrequenz und ihre Oberwellen dämpft. Mit Rücksicht auf schnelle Einstellung der Synchronisation und gute Stabilität des Regelkreises soll der Durchlaßbercich möglichst groß sein.

Im Sperrbereich wird für die Grundfrequenz eine hohe Dämpfung gefordert, während für deren schwächere Oberwellen die Dämpfungsforderungen entsprechend reduziert werden können.

Es sind aktive ÄC-Schaltungen bekannt, mit denen Sich ein oder mehrere Dämpfungspole realisieren lassen. Eine solche Anordnung ist beispielsweise in dem Artikel »A Practical Method of Designing RC Active Filters«, von R. P. S a 11 e η und E. L. K e y, beschrieben, erschienen in »IRE Transactions-Circuit Theory«, March 1955, S. 74 bis 85.

Aus dem Artikel »A Simple Active Filter with Independent Control over the Pole and Zero Locations« von W. F a r r e r, veröffentlicht in »Electronic Engineering«, April 1967, S. 219 bis 222, insbesondere Fig. 3, ist eine Anordnung bekannt, bei der ein Doppelt-T-Glied vorgesehen ist, wobei an beiden Eingängen jeweils ein Signal angelegt wird. Vom Ausgang des Verstärkers her erfolgt eine Rückivopplung auf das T-Glied über einen Spannungsteilerwiderstand am Ausgang, wobei jedoch der aus einem Teil dieses SpannungsteUenviderstandes und dem Widerstand^ bestehende ohmsche Widerstand nicht wie beim Anmeldungsgegenstand in Reihe zum Verstarkerausgang, sondern parallel zum Verstärker namhchι vom Ausgang auf dessen Eingang liegt. Fur den Fall K = 0 und M = 1, d. h. also für denjenigen Fall, wo der Abgriff am ausgangsseitigen Spannungsteüervidtrstand unmittelbar am Emitter des Ausgangstransistors des Verstärkers anliegt, erhält man einen Kurvenverlauf wie er in Fig. 4 der Literaturstelle gezeigt ist. Dabei handelt es sich jedoch um eine reine Resonanzuberhöhung im Durchlaßbereich des Verstärkers, wobei, filtertechnisch gesprochen, an dieser Stelle eine Nullstelle vorhanden ist.

Aus den UKW-Berichten, Band 8, Heft 4, Dezember 1968 S 194 bis 203, bzw. der Patentschrift 74 954 vom Amt für Etfindungs- und Patentwesen, Berlin, insbesondere Fig. 2, sind darüber hinaus ÄC-Tiefpässe bekannt, die zwar auch am Ausgang des Verstärkers einen Spannungsteiler aufweisen, wobei die über einen Kondensator zurückgekoppelte Spannung am Abgriff dieses Spannungsteilers abgenommen wird jedoch unterscheiden sich diese Anordnungen in ihrer Betriebsweise nicht von einer Anordnung, wie sie bereits durch (1) bekannt sind. Auch bei diesen bekannten Anordnungen werden die dort beschrieber^n Schaltungen dazu verwendet, um mit Hilfe einer Resonanzüberhöhung an der Bandgrenze die Bandbreite des Übertragungsbereichs zu vergrößern.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Tiefpaß zu schaffen, der unmittelbar oberhalb seiner Grenzfrequenz eine wesentlich höhere Dämpfung aufweist als im übrigen Sperrbereich.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung der aktive KC-Tiefpaß derart ausgebildet, daß die Ausgangsspannung am zweiten Widerstand abgegriffen wird.

Durch diese Maßnahmen erhält man im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen einen einfach aufgebauten /?C-Tiefpaß mit versteuertem Flankenanstieg an der Bandgrenze, der sich besonders gut für den Einsatz in integrierter Schaltungstechnik eignet.

Der Grund dafür, daß bei schaltungstechnisch gleichem Aufbau der bekannten Anordnungen und des Anmeldungsgegenstandes bei den bekannten Anordnungen das für den Anmeldungsgegenstand angestrebte Ziel, nämlich eine Versteilerung des Bandpasses zu erwirken, nicht auftritt, liegt darin, daß bei den bekannten Anordnungen die Ausgangsspannung am gesamten Spannungsteiler beim Anmeldungsgegenstand jedoch lediglich am zweiten Widerstand des Spannungsteilers abgegriffen wird.

An Hand des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1 und des Diagramms nach F i g. 2 wird die Erfindung näher eiläutert.

F i g. 1 zeigt die Schaltung des versteuerten Tiefpasses. Der Tiefpaß besteht aus einem überbrückten Längszweig und zwei Querzweigen. Im Längszweig sind neben den Widerständen R₁ und K₂ der Verstärker V und der Widerstand A₃ in Reihe geschaltet, wobei ein Kondensator C₁ die Schaltung vom Widerstand R₂ zum Widerstand R₃ überbrückt. Der eine Querzweig liegt unmittelbar vor dem Verstärkereingang und besteht aus dem Kondensator C₂, während der andere Querzweig aus dem ohmschen Widerstand A₄ besteht, der nach dem Widerstand R₃ angeordnet ist. Das besondere ist die Einführung eines

Widerstandes R₃ in Reihe zum Verstärkerausgang, Dann lautet die Därapfungsfunktion

der, wie in der Rechnung gezeigt wird, den Pol bestimmt. U₁ _ p²C²R^s[k(m + η + mn)+ mn]

Für die Berechnung werden folgende Normierangen eingeführt:

C₁ = IxCi = C,

R₁ = - Ro = R, ίο

U,

R± ⁼ Tit' R, R₃ = k-R, v= 1.

pCR[k(l +m+2n) + m + mn] + n(m + k) mn-(p-C

Die Polfrequenz ist

_r.-JL:±J. ¹

2RC ~*~* 2RC |/ k

Der Absolutwert der Dämpfung unter Verwendung der normierten Frequenz Ω = ω RC ist

² {(m-k)n-

(mn - i3²/cmn)^ä

m + 2ri) + m +mn]*

(mn -

Zur Veranschaulichung ist die Dämpfung für Für fc = O (R₃ ist kurzgeschlossen) geht die Dämp-

n = 2; m = 1 und verschiedene Ä-Werte in F i g. 2 fung in den von Sallen&Key bekannten Verlauf aufgetragen. 25 über.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Aktiver ÄC-Tiefpaß, bestehend sus einem Ungszweig, der aus zwei ohmschen Widerständen end einem Verstärker mit dem Verstärkungsfaktor ungefähr gleich 1 sowie einem Kondensator, der zwischen Filterausgang und Verbindungspunkt der beiden ohmschen Widerstände geschallet ist, besteht und zwei Querzweigen, von denen der erste der aus einem Kondensator besteht, parallel zum Verstärkereingang und der zweite, der aus einem ohmschen Widerstand besteht, parallel zum Filterausgang angeordnet sind, und bei dem zwischen dem Ausgang des Verstärkers und dem ohmschen Widerstand des zweiten Querzweijes ein weiterer ohmscher Widerstand im Längszweig angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung (CZ₂) am zweiten Widerstand (A₄) abgegriffen wird.