DE2424738C2

DE2424738C2 -

Info

Publication number: DE2424738C2
Authority: DE

Description

+ 1+ 1

aufweist, wobeihaving, where

JoYo

ist und /die Frequenz, F₀ die Mittenfrequenz, /t^die Verstärkung des Verstärkers (8) und ρ_λ und pj Netzwerkkonstanten bedeuten.and / is the frequency, F _{0 is} the center frequency, / t ^ is the gain of the amplifier (8) and ρ _λ and pj mean network constants.

5. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 3, « dadurch gekennzeichnet, daß das frequenzbestimmende Netzwerk (9) ein überbrücktes T-Glied ist5. Circuit arrangement according to claim 3, «characterized in that the frequency-determining Network (9) is a bridged T-link

6. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das T-Glied im Längszweig zwei durch einen Widerstand (Ri) überbrückte Kondensatoren (Q; Q) und im Querzweig einen Widerstand fÄ_2>>aufweist.6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that the T-element has two capacitors (Q; Q) bridged by a resistor (Ri) in the series branch and a resistor fÄ ₂ >> in the shunt branch.

7. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übersteuerungsbereich des Verstärkers (8) durch die an sich gegebene Begrenzung der Verstärker-Ausgangsspannung gegeben ist.7. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the overdrive range of the amplifier (8) by the given limitation of the amplifier output voltage given is.

8. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Übersteuerungsbereich des Verstärkers (8) durch eine zwischen dessen Ausgang und den Eingang des frequenzbestimmenden Netzwerkes (9) angeordnete Begrenzerschaltung (10,11,12) gegeben ist.8. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the overdrive range of the amplifier (8) by an arranged between its output and the input of the frequency-determining network (9) Limiter circuit (10,11,12) is given.

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum selektiven Empfang von Signalen, insbesondere einen Eingangskreis für einen Rundsteuerempfanger, mit einem aktiven Filter, das aus mindestens einem Verstärker und einem in dessen Rückkopplungszweig geschalteten frequenzbestimmenden Netzwerk besteht, und mit einem an den Filterausgang angeschlossenen Sch wellenschalter.The invention relates to a circuit arrangement for the selective reception of signals, in particular one Input circuit for a ripple control receiver, with an active filter that consists of at least one Amplifier and a frequency-determining network connected in its feedback branch, and with a threshold switch connected to the filter output.

Schaltungsanordnungen die»:" Art sind bereits bekannt (DE-OS 16 15 859) und werden.beispielsweise in Rundsteuerempfängern zum Empfang von Jlundsteuersignalen oder in Nachrichtenübertfagungsanlagen zum Zeichenempfang eingesetzt Im Filter werden die zu empfangenden Signale von den Störsignalen getrennt. Der Schwellenschalter spricht an, wenn der Pegel der empfangenen Signale einen bestimmten Wert überschreitet.Circuit arrangements of the ":" type are already known (DE-OS 16 15 859) and are. for example in ripple control receivers for receiving Jlundsteuersignalen or used in message transmission systems for receiving characters. In the filter, the signals to be received are separated from the interference signals. The threshold switch responds when the Level of the received signals exceeds a certain value.

Beim Einsatz schmalbandiger Filter steigt bekanntlich das Fjlterantwonsignal während der Dauer des Eingangssignals nach einer Exponentialfunktion gegen einen Endwert an und klingt nach Wegfall des Eingangssignals ebenfalls nach einer Exponentialfunktion gegen Null ab, so daß die Dauer des Ausgangssignals des Schwellenschalters in hohem Maße vom Pegel des zu empfangenden Signals abhängig ist Dem Einsatz schmalbandiger Filter sind dadurch unerwünschte Grenzen gesetzt Bei einem Rundsteuerempfänger beispielsweise wird eine Dynamik von etwa 15 gefordert, worunter hier das Verhältnis des minimalen zum maximalen Eingangssignalpegel verstanden wird. Bei solchermaßen weit auseinanderliegenden Grenzen des zulässigen Eingangssignalpegels ergibt sich eine oft nicht mehr zulässige Beeinflussung der Ausgangssignaldauer der Schaltungsanordnung. -It is well known that the use of narrow-band filters increases the answer signal for the duration of the Input signal approaches an end value according to an exponential function and sounds after the Input signal also decreases towards zero according to an exponential function, so that the duration of the output signal of the threshold switch depends to a large extent on the level of the signal to be received narrowband filters are set undesirable limits with a ripple control receiver for example, a dynamic of around 15 is required, including the ratio of the minimum to the maximum input signal level. With borders that are so far apart the permissible input signal level results in an often no longer permissible influencing of the output signal duration the circuit arrangement. -

Ferner ist ein selektiver Empfänger für Tonfrequenzsteueranlagen bekannt (DE-AS 12 61 225), bei dem ein aktives Filter eingesetzt ist, in dessen Eingang ein geregelter Spannungsteiler geschaltet ist Dort wird die Tonfrequenzspannung am Filterausgang gleichgerichtet und als Regelspannung verwendet, um den Spannungsteiler entsprechend dem Pegel ^r Tonfrequenzspannung zu verstellen. Dadurch wird eine Übersteuerung des Verstärkers und eine unzulässig starke Abhängigkeit der Ausgangssignaldauer von der Tonfrequenzspannung vermieden. Der Aufwand für eine solche automatische Verstärkungsregelung ist aber verhältnismäßig hoch.Furthermore, a selective receiver for audio frequency control systems is known (DE-AS 12 61 225), in which a active filter is used, in whose input a regulated voltage divider is connected Audio frequency voltage rectified at the filter output and used as control voltage for the voltage divider to adjust according to the level ^ r audio frequency voltage. This creates an override of the amplifier and an impermissibly strong dependency the output signal duration from the audio frequency voltage avoided. The effort for such automatic gain control is relatively high.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art ohne nennenswerten Mehraufwand dafür zu sorgen, daß auch bei weit auseinanderliegenden Grenzen der zu verarbeitenden Eingangssignalpegtl die Ausgangssignaldauer nicht in erheblichem Maße beeinflußt wird. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Toleranzgrenzen de» Eingangssignalpegels oes Filters einen Bereich einschließen, der im Übersteuerungsbereich des Verstärkers liegt.The invention is based on the object in a circuit arrangement of the type mentioned without significant additional effort to ensure that even with widely spaced limits of the to be processed Input signal level the output signal duration is not influenced to a significant extent. This The object is achieved according to the invention in that the tolerance limits of the input signal level of the filter Include an area that is within the overdrive range of the amplifier.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.Two exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawings.

Es zeigtIt shows

F i g. 1 ein Prinzipschaltbild einer Schaltungsanordnung zum selektiven Empfang von Signalen,F i g. 1 shows a basic circuit diagram of a circuit arrangement for the selective reception of signals,

F i g. 2 ein Schaltbild eines aktiven Bandpaßfilters,F i g. 2 is a circuit diagram of an active bandpass filter,

F i g. 3 eine Variante des Filters nach der F i g. 2,F i g. 3 shows a variant of the filter according to FIG. 2,

F i g. 4 ein Schaltbild eines aktiven Tiefpaßfilters,F i g. 4 is a circuit diagram of an active low-pass filter,

F i g. 5 den Frequenzgang eines Filters undF i g. 5 the frequency response of a filter and

F i g. 6 eirfDiagramm.F i g. 6 eirf diagram.

In der Fig. 1 bedeutet U, eine nalspannung, die über einen Eingangskreis 1 zu einem aktiven Filter 2 gelangt Der Ausgang des Filters 2 ist über einenIn Fig. 1, U means a signal voltage which reaches an active filter 2 via an input circuit 1. The output of the filter 2 is via a

Demodulator 3, der beispielsweise aus einem Spitzehwertgleichrichter bestehen kann, an einen Schwellenschalter 4 geführt.Demodulator 3, for example from a peak value rectifier may exist, led to a threshold switch 4.

Der Eingangskreis 1 besteht aus einem Spannungsteiler 5, der die Signalspannung U₁ auf einen für das Filter 2 geeigneten Wert reduziert. Zwei antiparallele Dioden 6, 7 schützen den Eingang des Filters vor schädlichen Überspannungen.The input circuit 1 consists of a voltage divider 5, which reduces the signal voltage U ₁ to a value suitable for the filter 2. Two anti-parallel diodes 6, 7 protect the input of the filter from harmful overvoltages.

Das aktive Filter 2 ist im dargestellten Beispiel durch einen Verstärker 3 und durch ein in dessen Rückkopplungszweig geschaltetes frequenzbestimmendes .Netzwerk 9 gebildet. Es ist auch möglich, das Filter zweiöder mehrstufig, d.h. mit in Reihe geschalteten Verstärkern und je einem frequenzbestimmenden Rückkopplungsnetzwerk auszubilden. Die beschriebene Lehre kann in diesem Fall auf alle Stufen des FiltersIn the example shown, the active filter 2 is constituted by an amplifier 3 and by a feedback branch thereof switched frequency-determining network 9 formed. It is also possible to double the filter multi-stage, i.e. with series-connected amplifiers and one frequency-determining each To train a feedback network. In this case, the teaching described can be applied to all stages of the filter

1515th

^Hw^LUiL' a_w+\ J ₊ gesondert angewendet werden. ^Hw ^ LUiL 'a _w + \ J _{+ to} be applied separately.

Die Fig.2 zeigt eine beispielsweise Ausbildung des Filters 2, dessen frequenzbestimmendes Netzwerk 9 ein sogenanntes überbrücktes T-GIied ist Der Längszweig des T-Gliedes ist durch zwei Kondensatoren G und C₂ gebildet, die durch einen Widerstand Rx überbrückt sind. Der Querzweig besteht aus einem Widerstand Rz. Die Eingangsspannung des Filters ist mit U\ und die Ausgangsspannung mit Lh bezeichnet2 shows an example of the design of the filter 2, the frequency-determining network 9 of which is a so-called bridged T-element. The series branch of the T-element is formed by two capacitors G and C ₂ , which are bridged by a resistor Rx. The branch consists of a resistor Rz. The input voltage of the filter is designated with U \ and the output voltage with Lh

Filter dieser Art und ihre mathematische Abhandlung sind bekannt Im folgenden wird daher ohne Herleitung auf bekannte mathematische Beziehungen nur so weit eingegangen, als dies für das Verständnis der beschriebenen Schaltungsanordnung erforderlich istFilters of this type and their mathematical treatment are known. Therefore, the following is without derivation we only go into known mathematical relationships to the extent necessary for an understanding of those described Circuit arrangement is required

Die Übertragungsfunktion /% des Filters nach der F i g. 2 lautet:The transfer function /% of the filter after the F i g. 2 reads:

s¹ τ 2 s · Pi + 1s ¹ τ 2 s · Pi + 1

Dabei bedeuten:Mean:

^J /o "
/ = Frequenz . ^Y / o "
/ = Frequency.

Zo =Zo =

= Mittenfrequenz,= Center frequency,

zy \R_X R₂- C₁ C₁ A_lst = Verstärkung des Verstärkers 8, zy \ R _X R ₂ - C ₁ C ₁ A _lst = gain of amplifier 8,

1 Ri
pi = -==- = Netzwerkkonstantc, 1 Ri
pi = - == - = network constantc,

ι J?7 It i~B~ ι J? 7 It i ~ B ~

Netzwerkkonstante.Network constant.

ID ι -| in ID ι - | in

Während das Zählerpolynom der Übertragungsfunktion H₁,) den Typ des Filters, d. h. dessen Nullstellen bestimmt — im vorliegenden Fall ein Bandpaß — definiert das Nennerpolynom die Güte und die Mittenfrequenz (Pole).While the numerator polynomial of the transfer function H ₁ ,) determines the type of filter, ie its zeros - in the present case a bandpass filter - the denominator polynomial defines the quality and the center frequency (poles).

Der Vergleich mit der Normalform einer Übertragungsfunktion 2. Grades (Bandpaß)The comparison with the normal form of a transfer function of the 2nd degree (bandpass)

K ■ sK ■ s

ergibt für die Güte Q des Filters die Beziehunggives the relationship for the quality Q of the filter

Qn .5) = -y7 Qn .5) = -y7

-Ρ* , ^Ai» _ -Ρ *, ^A i » _

I 4- A,„ I + /1,„I 4- A, " I + / 1,"

Die Güte Q des Filters ist also von der Verstärkung Af,)dcs Verstärkers 8 abhi rigig.The quality Q of the filter is therefore dependent on the gain Af,) of the amplifier 8.

Für A(₅)>\ gut fur das Nennerpolynom N der Übertragungsfunktion //_wdie BeziehungFor A ( ₅ )> \ good for the denominator polynomial N of the transfer function // _w the relation

Aus der obigen Formel kann abgeleitet werden, daß die Mittenfrequenz /o von der Verstärkung des Verstärkers 8 unabhängig ist Gemäß der beschriebenen Schaltungsanordnung wird diese Erkenntnis in dem Sinne angewendet, daß für den Eingangssignalpegel des Filters 2 Toleranzgrenzen zugelassen werden, die einen im Übersteuerungsbereich des Verstärkers 8 liegenden Bereich einschließen. Vorzugsweise wird der nominale Eingangssignalpegel unterhalb des Übersteuerungsbereichs und der maximale Eingangssignalpegel innechalbFrom the above formula it can be deduced that the center frequency / o is independent of the gain of the amplifier 8 Circuit arrangement, this knowledge is applied in the sense that for the input signal level of the Filters 2 tolerance limits are allowed which are in the overdrive range of the amplifier 8 Include area. Preferably the nominal input signal level is below the overload range and the maximum input signal level within

des Übersteuerungsbereichs festgelegt.of the override range.

Mit wachsender Eingangsspannung nimmt die Verstärkung bei Übersteuerung ab. Die Nullstellen der Übertragungsfunktion und die Mittenfrequenz /o bleiben von der übersteuerungsbedingten Änderung der verfügbaren Verstärkung unberührt. Im Bereich der Resonanzüberhöhung bei fo wird hingeger. durch die Übersteuerung die effektive Mittenverstärkung (d.h. die effektive Verstärkung bei /o) reduziert Dadurch wird die Abhängigkeit des Ausgangssignalpegels und der Ausgangssignaldauer vom Eingangssignalpegel stark vermindert.As the input voltage increases, the amplification decreases in the event of overload. The zeros of the transfer function and the center frequency / o remain unaffected by the overmodulation-related change in the available gain. In the area of the resonance increase at fo , there is a contrast. The overdrive reduces the effective center gain (ie the effective gain at / o). This greatly reduces the dependence of the output signal level and the output signal duration on the input signal level.

Um die beabsichtigte Begrenzung der Verstärkung bei großem Eingangssignalpegel zu erreichen, kann dit bei einem Verstärker an sich gegebene Begrenzung der Verstärker-Ausgangsspannung ausgenützt werden. Es ist aber auch möglich, zur Begrenzung eine gesonderte Begrenzerschaltung vorzusehen. Diese kann zwischen dem Ausgang des Verstärkers 8 und dem Eingang des frequenzbestimmenden Netzwerkes 9 angeordnet werden. Die Fig.3 »sigt ein Beispiel einer solchen Begrenzerschaltung, die aus einem zwischen den Ausgang des Verstärkers 8 und das Netzwerk 9 geschalteten Widerstand 10 und zwei antiparallel zwischen den verstärkerfernen Anschluß des Wider-Standes 10 und Maße geschalteten Zenerdioden 11, 12 besteht Die Durchbruchspannung der Zenerdioden 11, 12 ist kleiner gewählt als die maximale Ausgangsspannung des Verstärkers 8.In order to achieve the intended limitation of the gain at high input signal levels, dit in the case of an amplifier, the limitation of the amplifier output voltage, which is inherent in itself, can be exploited. It however, it is also possible to provide a separate limiter circuit for the limitation. This can be between the output of the amplifier 8 and the input of the frequency-determining network 9 are arranged. Fig. 3 shows an example of this Limiter circuit consisting of a between the output of the amplifier 8 and the network 9 connected resistor 10 and two anti-parallel between the amplifier remote connection of the resistor 10 and dimensions of switched zener diodes 11, 12 consists of the breakdown voltage of the zener diodes 11, 12 is selected to be smaller than the maximum output voltage of the amplifier 8.

Das beschriebene Prinzip läßt sich nicht nur bei dem in den F i g. 2 und 3 gezeigten Filtertyp sondern auf alle aktiven Filter anwenden, deren Mittenfrequenz von der Verstärkung des Verstärkers unabhängig ist und deren Güte mit fallender Verstärkung monoton abnimmt, d. h. bei denen das Nennerpolynom N der Übertragungsfunktion Hf,) bezüglich dem EinfluO der Verstärkung des Verstärkers qualitativ die Form der oben angeführten Gleichung aufweist. Die Fig.4 zeigt ein weiteres Beispiel eines solchen Filters, auf das die beschriebene Lehre anwendbar ist.The principle described can not only be used in the case of the FIG. 2 and 3 apply to all active filters whose center frequency is independent of the gain of the amplifier and whose quality decreases monotonically with decreasing gain, that is, where the denominator polynomial N of the transfer function Hf) is qualitative with respect to the influence of the gain of the amplifier Has the form of the above equation. FIG. 4 shows a further example of such a filter to which the teaching described can be applied.

Die Fig.4 zeigt ein aktives Tiefpaßfilter, dessen Verstärker wiederum mit 8 bezeichnet ist. Die Eingangsspannung U\ ist über einen Widerstand Ri an den nichtinvertierenden Eingang des Verstärkers gelegt. Zwischen diesem Eingang und Masse ist die Reihenschaltung zweier Kondensatoren Cj, Q geschaltet, deren Verbindungspunkt über einen Widersland R_A mit dem Ausgang des Verstärker.« 8 verbunden ist. Von diesem Ausgang führt eine Leitung zum invertierenden Eingang des Verstärkers.FIG. 4 shows an active low-pass filter, the amplifier of which is again denoted by 8. The input voltage U \ is applied to the non-inverting input of the amplifier via a resistor Ri. The series connection of two capacitors Cj, Q is connected between this input and ground, the connection point of which is connected to the output of the amplifier via a contradiction R _A. A line leads from this output to the inverting input of the amplifier.

Das Nennerpolynom der Übertragungsfunktion des Tiefpaßfilters nach der Fig.4 entspricht demjenigen der F i g. 2. Durch Vertauschen der Plätze der Widerstände Rs und A₄ mit denen der Kondensatoren Cj und G ergibt sich ein Hochpaßfilter mit dem gleichen Ausdruck irr Nenner der Übertragungsfunktion.The denominator polynomial of the transfer function of the low-pass filter according to FIG. 4 corresponds to that of FIG. 2. By interchanging the places of the resistors Rs and A ₄ with those of the capacitors Cj and G, a high-pass filter results with the same expression as the denominator of the transfer function.

Die Fig.5 und 6 vermitteln ein anschauliches Bild über die Wirkung der beschriebenen Maßnahmen. SieFIGS. 5 and 6 give a clear picture about the effect of the measures described. she geben Meßwerte wieder, die an einem Eingangskreis für einen Rundsteuerempfänger mit einem zweistufigen Filter der in der F i g. 2 gezeigten Art ermittelt wurden.reflect measured values that are sent to an input circuit for a ripple control receiver with a two-stage filter as shown in FIG. 2 were determined.

In der F i g. 5 ist die Abhängigkeit der Ausgangsspannung U dieses Filters von der Frequenz f des Eingangssignals bei verschiedenen Eingangsspannungspegeln dargestellt. Mit f_m ist die Mittenfrequenz der beiden Filterstufen bezeichnci. Die ausgezogene Kurve stellt den Frequenzgang bei nominaler Eir.gangsspan-In FIG. 5 shows the dependence of the output voltage U of this filter on the frequency f of the input signal at different input voltage levels. The center frequency of the two filter stages is denoted by f _m. The solid curve represents the frequency response with a nominal input voltage

ii> nung dar. Bei der Messung der gestrichelten Kurve wurde die Eingangsspannung um den Faktor 3,2 und bei der strichpunktierten Kurve um den Faktor 32 erhöht.ii> tion. When measuring the dashed curve the input voltage was increased by a factor of 3.2 and, in the case of the dash-dotted curve, by a factor of 32.

Die Fig.6a zeigt die positive Umhüllende eines rechteckförmigen Tonfrequenzimpulses U, in Funktion6a shows the positive envelope of a rectangular audio frequency pulse U, in function

i) der Zeit / und die Fig.6b die positive Umhüllende der Filterantwort U* Die ausgezogene Kurve in der F i g. 6b wurde wiederum bei nominaler Eingangsspannung, die gestrichelte Kurve bei einer um den Faktor 3,2 größeren und die strichpunktierte Kurve bei einer um den Faktori) the time / and FIG. 6b the positive envelope of the filter response U * The solid curve in FIG. 6b was again with a nominal input voltage, the dashed curve with a factor 3.2 larger and the dash-dotted curve with a factor J2 gröüeren Eingangsspannung aufgenommen. Mit U_SCh ist der Schwellenwert des Schwellenschalters angedeutet. Bei nominaler Einangsspannung entsteht am Ausgang des Schwellenschalters ein Impuls der Dauer T, ι und bei einer dem 32fachen Nominalwert entspre-J2 higher input voltage recorded. The threshold value of the threshold switch is indicated by U _SC h. With a nominal input voltage, a pulse of duration T, ι occurs at the output of the threshold switch and with a value corresponding to 32 times the nominal value.

-) chenden Eingangsspannung ein Impuls der Dauer T₃ 2. Es ist leicht ersichtlich, daß die Ausgangsimpulsdauer T₃ trotz dieser extremen Variation des Eingangssignalpcgels von der Eingangsimpulsdauer T_c verhältnismäßig wenig abweicht.-) sponding input voltage, a pulse of duration T ₃ 2. It is easily seen that the output pulse duration T _c _3, despite this extreme variation of the Eingangssignalpcgels of the input pulse duration T deviates relatively little.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claims: ':

1. Circuit arrangement for the selective reception of signals, in particular an input circuit for one Ripple control receiver, with an active filter, which consists of at least one amplifier and / one in whose feedback branch is connected frequency-determining network, and with a Threshold switch connected to the filter output ter, characterized in that the tolerance limits of the input signal level of the filter (2) Include an area that is in the overhead control area of the amplifier {8) is located.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the nominal input signal level of the filter (2) below and the maximum input signal level within the upper control range of the amplifier (8).

3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the frequency-determining Network (9) is such that the center frequency of the filter (2) depends on the gain of the amplifier (8) is independent and the quality of the filter (2) is monotonic with decreasing gain decreases.

4. Circuit arrangement each claim 3, characterized in that the denominator of the Transfer function of the active filter (2) with regard to the influence of the gain of the amplifier (8) qualitative the form