DE2534084C3 - Aktives Filter - Google Patents

Description

somit jedes Filterglied zwei parallelgeschaltete aktive Filternetzwerke, von denen jedes aus einem Operationsverstärker und der zugehörigen äußeren Beschattung besteht; jedes dieser Filternetzwerke hat seinen eigenen Rückkopplungskreis, der einen Zweipol enthält und nicht von dem anderen Filternetzwerk beeinflußt wird. Die Ausgangsspannungen der beiden Filternetzwerke werden über zusätzlicne Zweipole am Ausgang des Filtergliedes, summiert, und es ist wenigstens einem der beiden Filternetzwerke ein zusätzlicher Rückkopplungskreis zugeordnet, der die am Ausgang des Filterglieds bestehende Summenspannung zum Eingang des Operationsverstärkers zurückführt. Über diesen zusätzlichen Rückkopplungskreis besteht somit eine gegenseitige Beeinflussung der beiden Filternetzwerke. Diese Ausbildung ermöglicht mit einfachem und leicht zu berechnendem Aufbau die Erzielung eines Dämpfungspols bei einer vorgegebenen Frequenz, wobei je nach der Wahl der Schaltungselemente ein Durchlaßbereich unterhalb dieser Frequenz (Tefpaßverhalten) oder oberhalb dieser Frequenz (Hochpaßverhaiten) besteht

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsfcrm der Erfindung besteht jeder Zweipol nur aus einem Schaltungselement (Widerstand oder Kondensator). Dies ergibt einen besonders einfachen und übersichtlichen Aufbau mit leichter Berechnung der Übertragungsfunktion. Durch Vertauschen der Widerstände gegen Kondensatoren und umgekehrt kanii nach Wunsch ein Hochpaß oder ein Tiefpaß realisiert werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß es mehrere Eingangs hat, von denen jeder über einen ersten Widerstand mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers des einen Filternetzwerks und über einen zweiten Widerstand mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers des anderen Filternetzwerks verbunden ist, und daß jeweils die Widerstandswerte der beiden dem gleichen Eingang zugeordneten Widerstände so bemessen sind, daß sie eine der durch die Übertragungsfunktion berechenbaren Frequenzen bestimmen, für welche die Dämpfung des Filterglieds ein Maximum ist.

Diese Ausbildung ermöglicht die Erzielung mehrerer Dämpfungspole bei verschiedenen Frequenzen, die unabhängig voneinander wählbar sind. Dadurch kann ein Filter mit mehreren Durchlaßbereichen gebildet we:rden, die durch Sperrbereiche voneiander getrennt sind.

Schließlich besteht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung darin, daß das Filterglied einen weiteren, als Differenzverstärker geschalteten Operationsverstärker enthält, dessen Ausgang den Ausgang des Filterglieds bildet i;nd über eine Widerstandsverbindung mit seinem invertierenden Eingang verbunden ist, daß der .vierte Zweipol des einen bzw. jedes Filternetzwerks an den invertierenden Eingang des weiteren Operationsverstärkers angeschlossen ist, und daß der nichtinvertierende Eingang des weiteren Operationsverstärkers mit dem Verbindungspunkt der dritten Zweipöle der beiden Filternetzwerke Verbunden ist

Bei dieser Ausführungsform ist die Übertragungsfunktion des Filterglieds völlig unabhängig von der an seinen Ausgang angeschlossenen Lastimpedanz. Dies ermöglicht die Verwendung eines Filterglieds mit der beim Entwurf festgelegten Übertragungsfunktion in Verbindung mit beliebigen Lastimpedanzen und erleichtert auch die Kaskadenschaltung mehrerer Filterglieder, da sich diese gegenseitig nicht beeinflussen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. In der Zeichnung zeigt
F i g. 1 das Prinzipschema einer ersten Ausführungsform eines Filterglieds nach der Erfindung,

F i g. 2a das Schaltbild einer dem Prinzipschema von Fi g. 1 entsprechenden Ausbildung eines Filterglieds,

Fig.2b die Filterkennlinie des Filterglieds von ίο Fig.2a,

Fig.3a das Schaltbild einer anderen Ausführungsform des Filterglieds nach dem Prinzipschema von Fig. 1,

F i g. 3b die Filterkennlinie des Filterglieds von Fig.3a,

F i g. 4a das Schaltbild eines Filterglieds der in Γ i g. 2 gezeigten Art mit mehreren Eingangskreisen,

Fig.4b die Filterkennlinie des Filterglieds von F i g. 4a,

F i g. 5 das Schaltbild einer zweiten .- usführungsform eines Filterglieds nach der Erfindung,

F i g. 6 das Schaltbild eines Filterglieds der in F i g. 5 gezeigten Art mit mehreren Eingangskreisen,

F i g. 7a das Schaltbild einer anderen Ausführung eines Fiit-rglieds nach der zweiten Ausführungsform,

F i g. 7b die Filterkennlinie des Filterglieds von F i g. 7a,

F i g. 8 das Prinzipschema einer dritten Ausführungsform eines Filterglieds nach der Erfindung,
F i g. 9 eine Ausführung eines Filterglieds nach dem Prinzipschema von F i g. 8,

Fig. 10 eine andere Ausfuhrung eines Filterglieds nach dem Prinzipschema von F i g. 8,

Fig. 11 eine weitere Ausführung eines Filterglieds nach dem Prinzipschema von F i g. 8,

Fig. 12 das Schaltbild eines Filters mit zwei in Kaskade geschalteten Filtergliedern gemäß den beiden ersten Ausführungsformen der Erfindung und

Fig. 13 das Schaltbild eines Filters mit zwei in Kaskade geschalteten Filtergliedern gemäß der dritten Ausfunrungsform der Erfindung.

Die Grundschaltung eines aktiven Filters ist bekanntlich ein Operationsverstärker, dem durch eine äußere Beschattung eine frequenzabhängige Übertragungskennlinie erteilt ist; eine solche aus einem Operationsverstärker und der zugehörigen Beschallung bestehende Anordnung mit Filtereigenschaften wird hier »Filternetzwerk« genannt. Elektrische Filter bestehen in der Regel aus einem Filterglied oder aus mehreren in so Kaskade geschalteten Filtergliedern; bei aktiven Filtern bekannter Art ist jedes Filterglied üblicherweise ein Filternetzwerk gemäß der obigen Definition. Die BeFond.-riieit des hier beschriebenen Filters besteht darin, daß jedes Filterglied aus zwei in besonderer Weise parallelgeschalteten Filternetzwerken zusammengesetzt ist.

Fig. 1 zeigt das Schaltbild einer ersten Ausführungsform eines aktiven Filterglieds FG, das entweder für sich allein verwendüar ist oder mit weiteren aktiven Filtergliedern gleicher oder ähnlicher Bauart zur Bildung eines mehrstufigen Filters in Kaskade geschaltet werden kann. Das Filterglied FC hat einen Eingang 10 und einen Ausgang 12 und enthält zwei Filternetzwerke FNl und /W? der zuvor definierten Art. Das Filternetzwerk FNi besteht aus einem Operationsverstärker 12 und der zugehörigen frequenzabhängigen äußeren Beschallung in Form eines dem Eingang vorgeschalteten Zweipols 1 und eines im Rückkopp-

lungskreis liegenden Zweipols 2. In gleicher Weise besteht das Filternetzwerk FN2 aus einem Operationsverstärker 13 mit der zugehörigen äußeren Beschallung in Form eines dem Eingang vorgeschalteten Zweipols 5 und eines im Rückkopplungskreis liegenden Zweipols 6.

Der Eingang des Filternetzwerks FN1 ist direkt mit dem Eingang 10 des Filterglieds verbunden, und der Ausgang des Filternetzwerks FNi ist über einen Zweipol 3 mit dem Ausgang 11 des Filterglieds verbunden. In gleicher Weise ist der Eingang des Filternetzwerks FN2 mit dem Eingang 10 des Filterglieds verbunden, und sein Ausgang ist über einen Zweipol 7 mit dem Ausgang 11 des Filterglieds verbunden. Die beiden Filternetzwerke FNi und FN2 sind somit in Reihe mit den zusätzlichen Zweipolen 3 bzw. 7 zwischen dem Eingang 10 und dem Ausgang 11 des Filterglieds parallel geschaltet.

Vein Aüs^£TEü^cr 11 des Filtcr^ücds FC? führt sin zusätzlicher Rückkopplungskreis, der einen Zweipol 4 enthält, zum Eingang des Operationsverstärkers 12.

Die Operationsverstärker 12 und 13 sind einander gleich und können als Differenzverstärker ausgebildet sein. Wenn es sich um Differenzverstärker handelt, sind ihre nichtinvertierenden Eingänge an das Bezugspotential gelegt und ihre inverlierenden Eingänge mit der zugehörigen äußeren Beschallung verbunden. Die dargestellten Zweipole bestehen ausschließlich aus Widerständen und Kondensatoren; sie enthalten keine Induktivitäten. Der richtige Betrieb der Operationsverstärker 12 und 13 erfordert jedoch das Vorhandensein einer Widerstandsverbindung zwischen dem Ausgang und dem invertierenden Eingang des Verstärkers. Bei den nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen besteht jeder Zweipol aus einem einzigen Schaltungselement, doch ist dies keine notwendige Bedingung.

Wenn die Zweipole mehr als ein Schaltungselement enthalten, werden die Berechnungen nach den gleichen Methoden durchgeführt, mit dem einzigen Unterschied, daß von anderen Scheinleitwertausdrücken ausgegangen wird.

Die Berechnung der Übertragungsfunktion des in F i g. 1 dargestellten Filterglieds kann mit den folgenden Bezeichnungen erfolgen:

Y_n: Scheinleitwert des Zweipols n; E— eP': Spannung am Eingang 10 des Filterglieds,
mit ρ = jai, wobei ω die Kreisfrequenz ist;
V\: Ausgangsspannung des Verstärkers 12;
V₂: Ausgangsspannung des Verstärkers 13;
S: Spannung am Ausgang 11 des Filterglieds.

Es wird angenommen, daß die Verstärker 12 und 13 einen unendlich großen Verstärkungsfaktor haben. Die Regel für die Zusammensetzung der Ströme, die den Eingängen der Verstärker 12 und 13 zugeführt werden, ergibt dann die folgenden Gleichungen:

EY₁ = - K₁ Y₂ - SY₄ EY₅ = -V₂Ye

(D (2)

Wenn Y_e der Scheinleitwert der an die Ausgangsklemmen des Filterglieds angeschlossenen Last ist, kann man entsprechend schreiben:

-SYt+[V \-S) Y₃ +W₂-SlY₁= SY_C (3)

Diese Gleichungen ermöglichen die Berechnung der Übertragungsfunktion in ihrer allgemeinen Form, die läutet:

Y₁ Yj y_s

Y₁ Y₃ Y₆ + Y₂ Y₅ Y,

Y-,) + Y₃ Y₄ y_ft + Y₂ y„ y„

Falls Yc klein ist, kann man das Produkt Y₂ Yb Ye vernachlässigen.

Wenn die Art der die Zweipole bildenden Schaltungselemente angegeben ist, wie dies in den Schaltbildern von F i g. 2a und 3a der Fall ist, können die allgemeinen Scheinleitwerte Y durch die Werte der Schaltungselemente ersetzt werden.

Die Übertragungsfunktionen F₂ und Fz der in F i g. 2a und 3a dargestellten Filterglieder haben die gleiche Form die in der Laplaceschen Schreibweise lautet:

(R₃C₂)(R₄C₁) '

_ ^3^2 Λ , R₄Y

— η r \ Ώ I

K₄C₇ \ K₂/

P²⁺TTJ

wobei beispielsweise für F₂ gilt:

K =

'"' R₁ (A₃C₂)(Jl₄C₇)

Dabei ist ωι die Kreisfrequenz der Nullstelle (Kreisfrequenz bei unendlich großer Dämpfung), und a>o ist im wesentlichen die Kreisfrequenz des PoIr der Übertragungsfunktion, soweit die Bedingung 4 Q²> 1 erfüllt ist; <a₀ und cu\ enthalten ein Widerstandsverhältnis und zwei Produkte RC Um ihre Abhängigkeit von den Werten der Schaltungselemente zu verringern, ist es auch zweckmäßig, die Produkte und ihr Verhältnis zu dem jedem von ihnen entsprechenden festen Sollwert global einzustellen.

Die gleiche Bemerkung gilt auch für die Gütefaktoren. In den Fällen von F i g. 2a und F i g. 3a ist es jedoch möglich, A3 = A4 für den ersten und G = Q, für den zweiten zu wählen; dies ergibt die Wirkung, daß die Abhängigkeit des Gütefaktors von Schwankungen der Werte der Schaltungselemente verringert wird

Die Fig.2b und 3b zeigen die Kennlinien der

Übertragungsfunktionen V₂ bzw. Vj der beiden Fikerglieder für bestimmte Werte der Schaltungselemente.

Die Funktion F₂ ist für die folgenden Werte dargestellt:

R₁ =

R₃ -R₄. = R₅ = R₆ =

G₂ =
G₇ =

9 760 Ohm 82500 0hm 82 500 Ohm 53 600 Ohm 53 600 Ohm

1 Nanofarad 1 Nanofarad

IO

und die übertragungsfunktion F_s ist für die folgenden Werte dargestellt:

R₂ R₅

130 000 0hm 53 600 Ohm 14 300 0hm 47 500 Ohm

15

C₁ = 1 Nanofarad C₃ = 1 Nanofarad C₄ = 1 Nanofarad

F i g. 4a zeigt das Schaltbild eines Filterglieds, das von gleicher Art wie das in Fig.2a dargestellte Filterglied ist. Anstelle einer einzigen Eingangsklemme 10 hat dieses Filterglied jedoch π Eingangsklemme 10, 14 ... Eine beliebige Eingangsklemme i, die eine Spannung £", empfängt, ist einerseits über einen Widerstand Ru mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 12 verbunden, und andererseits über einen Widerstand Ä5/mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 13 verbunden.

Wenn einerseits die Werte der Widerstände Ru untereinander gleich sind, und andererseits die Werte der Widerstände R₅, ebenfalls untereinander gleich sind, weist das Filterglied eine einzige Dämpfungskurve mit der Mittenfrequenz Λ au f. Wenn dagegen die Widerstände verschiedene Werte haben, bestehen π voneinander unabhängige Werte der Frequenz h Durch eine geeignete Bemessung der den Widerstandspaaren Ru und R₅-, erteilten Werte können unter Berücksichtigung der die Übertragungsfunktion F₂ angebenden algebraisehen Beziehung die η Frequenzen f-, vorgegebenen Werten f\... f·,... f„gleich gemacht werden. Wenn ein Signal an einen Eingang /angelegt wird, bestimmt man auf diese Weise die Mittenfrequenz /j· des gedämpften Bandes.

Fig.5 zeigt ein Filterglied, bei dem ein zusätzlicher Rückkopplungskreis mit einem Zweipol 8 vom Ausgang 11 des Filterglieds auch zum invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 13 zurückgeführt ist In diesem Fall besteht ein Glied dritten Grades im Nenner der Übertragungsfunktion, weiche die folgende allgemeine

50

55

Form annimmt:

F i g, 6 zeigt, wie aus dem Filterglied von F i g. 5 ein Filterglied abgeleitet werden kann, das ebenso viele Durchlaßbänder hat, wie Eingänge vorhanden sind.

Wenn man bei dem Filterglied von F i g. 5 , die Widerstände durch Kondensatoren ersetzt, wird bekanntlich das Tiefpaßfilter in ein Hochpaßfilter umgewandelt Diese Umwandlung kommt darauf hinaus, daß im Schaltbild von F i g. 5 die Widerstände 1 und 5 durch Kondensatoren ersetzt werden und die Lagen der Schaltungselemente 2, 3, 4 mit denjenigen der Schaltungselemente 6,7,8 vertauscht werden, wie in Fig.7a dargestellt ist Die Übertragungsfunktion Fi dieses Filterglieds lautet in Abhängigkeit von dem Koeffizienten der Übertragungsfunktion F^.

20

25 a₂p

Fig.8 zeigt das allgemeine Schaltbild einer dritten Ausführungsform eines Filterglieds. Dieses enthält, zusätzlich zu den Bestandteilen der ersten Ausführungsform, d. h. zu den beiden hochverstärkenden Operationsverstärkern 12 und 13 und den in der in F i g. 1 angegebenen Weise angeschlossenen sieben Zweipolen, einen dritten hochverstärkenden Operationsverstärker 15 vom Differenzverstärkertyp, dessen Ausgang mit dem Ausgang 11 des Filterglieds verbunden ist, einen zwischen dem Ausgang und dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 15 angeschlossenen Zweipol 9 und einen zwischen dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 13 und dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 15 angeschlossenen Zweipol 8. Ein weiterer Unterschied gegenüber dem Schaltbild der ersten Ausführungsform von F i g. 1 besteht darin, daß der Verbindungspunkt der Zweipole 3 und 7 anstatt mit dem Ausgang 11 mit dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 15 verbunden ist, und daß der Rückkopplungskreis mit dem Zweipol 4 an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 15 angeschlossen ist

Die Berechnung der Übertragungsfunktion erfolgt in der bereits zuvor angegebenen Weise, wobei angenommen wird, daß der Verstärkungsfaktor des Operationsverstärkers 15 unendlich groß ist, daß die Spannungen an den invertierenden Eingängen der Operationsverstärker 12 und 13 vernachlässigbar sind, und daß die Spannungen an den beiden Eingängen des Operationsverstärkers 15 im wesentlichen gleich sind, weil die Eingangsimpedanzen der Operationsverstärker 12, 13 und 15 sehr klein sind.

Der algebraische Ausdruck für die übertragungsfunktion F₈ des Filterglieds von Fi g. 8 lautet:

Y₁ Y₃ Y₆ + Y₁ Y₅ Y₁

Y₆(Y₃ + Yi) + Y₃ Y₄. Y₆ +

Falls die Impedanzen Y^ Ya und Yg ohmsche Leitwerte sind, ist das erste Glied eine ZahL deren Wert in weiten Grenzen in Abhängigkeit von dem Verhältnis

eingestellt werden kann.

Wenn der Scheinleitwert Y₉ des Zweipols 9 groß ist, ist der erste in der Übertragungsfunktion vorkommende Bruch gleich Eins, und unter Berücksichtigung der Tatsache, daß der Ausgangs-Scheinleitwert in der Nähe von Ya liegt, enthält der Ausdruck für die Übertragungsfunktion des Filterglieds weder Yg noch den Ausgangs-Scheinleitwert

Die F i g. 9 und 10 zeigen zwei Schaltbilder, bei denen

der Zweipol 9 im Hinblick auf diese Bemerkung durch einen Kurzschluß ersetzt ist und außerdem der Zweipol 8 fortgelassen ist. Daher nehmen die Übertragungsfunktionen F₉ und Fm die bereits bei F₂ bzw, F₃ angegebene Form an. Insbesondere ist der Durchlaßbereich des in Fig.9 dargestellten Filterglieds mit dem in Fig.2b dargestellten Durchiaßbereich identisch, wenn den Schaltungselementen die folgenden Werte erteilt werden:

C₂ = 1 Nanofarad C₇ = 1 Nanofarad

Ri = 19 600 0hm
R₂ = 41 200 Ohm
R₃ = 31 500 Ohm
R₅ = 53 600 Ohm
R₆ = 53 600 Ohm

Der Durchlaßbereich des ir. F Ig₁-IO dargestellten Filterglieds entspricht der Darstellung von Fig.3b, wenn den Schaltungselementen die folgenden Werte erteilt werden:

R₂ = 64 900 Ohm
R₅ = 53 600 Ohm
R₆ = 14 300 0hm
R₁ = 95 300 Ohm

C₁ = 1 Nanofarad C₃ = 1 Nanofarad C₄.= I Nanofarad

10

F i g. 11 zeigt das Schaltbild eines Filterglieds mit zwei Filternetzwerken und drei Operationsverstärkern, bei dem der Zweipol 8 vorhanden ist und der Zweipol 9 durch einen Kurzschluß ersetzt ist. In seiner Übertragungsfunktion fehlt der zweite Bruch, der in dem Ausdruck für Fe vorkommt.

Fig. 12 zeigt ein Filter mit zwei Filtergliedern FGl und FG 2, von denen das Filterglied FGl der Ausführungsform von Fig.2 und das Filterglied FG2 der Ausführungsform von F i g. 5 entspricht Die Übertragungsfunktion des Filters, die gleich dem Produkt der Übertragungsfunktionen der beiden Filterglieder unter Berücksichtigung der an ihren Ausgangsklemmen parallel angeschlossenen Scheinleitwerte ist, lautet:

F„(n) = K

(P² + lh) (p² + b₂)

[f +dip + O₂)(P² + a₃ ρ + (h)(p +

Bei der in Fig. 13 dargestellten Kaskadenschaltung von zwei Filtergliedern FG 3 und FG 4 mit drei Verstärkern der in F i g. 9 bis 11 dargestellten Art ist die Ausgangsimpedanz jedes Filterglieds sehr klein, und die von einem nachgeschalteten Filterglied oder dem Verbraucherkreis auf den Durchlaßbereich eines Filterglieds ausgeübte Störung ist vernachlässigbar.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Aktives Filter mit wenigstens einem Filterglied, das ein Filternetzwerk aufweist, das einen Operationsverstärker mit invertierendem Eingang und aus Kondensatoren und/oder Widerständen bestehende Zweipole enthält, wobei ein erster Zweipol zwischen dem Eingang des Filterglieds und dem Eingang des Operationsverstärkers angeschlossen ist, und ein zweiter Zweipol zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers und seinem invertierenden Eingang angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Filternetzwerke zwischen dem Eingang (10) und dem Ausgang (11) des Filterglieds parallel geschaltet sind, wobei jeweils ein dritter Zweipol (3, 7) zwischen dem Ausgang jedes Filternetzwerks (FNl, FN2) und dem Ausgang (11) des Filterglieds (FG; FG1, FG 2; FG 3, FG 4) angeschlossen ist, und daß ein vierter Zweipol (4, 8) zwischen dem Ausgang (11) des Filterglieds und dem Eingang des Operationsverstärkers wenigstens eines der beiden Filternetzwerke angeschlossen ist.

2. Aktives Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zweipol (1,2,3,4,5,6,7, 8) nur aus einem Schaltungselement besteht.

3. Aktives Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit jedem der beiden Filternetzwerke ein vierter Zweipol (4, 8) verbunden ist, und daß der vierte Zweipol (4) des einen Filternetzwe....s durch einen Widerstand und der vierte Zweipol (8) des and en Filternetzwerks durch einen Kondensator gebildet ist

4. Aktives Filter nach einem de Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es mehrere Eingänge (10, 14, i) hat, von denen jeder über einen ersten Widerstand (Rw, /?i2, R\,) mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers (12) des einen Filternetzwerks und über einen zweiten Widerstand (Ri\, Rn, Rii) mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers (13) des anderen Filternetzwerks verbunden ist, und daß jeweils die Wider standswerte der beiden dem gleichen Eingang zugeordneten Widerstände so bemessen sind, daß sie eine der durch die Übertragungsfunktion berechenbaren Frequenzen bestimmen, für weiche die Dämpfung des Filterglieds ein Maximum ist.

5. Aktives Filter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterglied einen weiteren, als Differenzverstärker geschalteten Operationsverstärker (15) enthält, dessen Ausgang den Ausgang des Filterglieds bildet und über eine Widerstandsverbindung (9) mit seinem invertierenden Eingang verbunden ist, daß der vierte Zweipol (4, 8) des einen bzw. jedes Filternetzwerks an den invertierenden Eingang des weiteren Operationsverstärkers angeschlossen ist, und daß der nichtinvertierende Eingang des weiteren Operationsverstärkers (15) mit dem Verbindungspunkt der dritten Zweipole (3, 7) der beiden Filternetzwerke verbünden ist.

6. Aktives Filter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsverbindung (9) zwischen dem Ausgang und dem invertierenden Eingang des weiteren Operationsverstärkers (15) ein Kurzschluß ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein aktives Filter mit wenigstens einem Filterglied, das ein Filternetzwerk aufweist, das einen Operationsverstärker mit invertierendem Eingang und aus Kondensatoren und/oder Widerständen bestehende Zweipole enthält, wobei ein erster Zweipol zwischen dem Eingang des Filterglieds und dem Eingang des Operationsverstärkers angeschlossen ist, und ein zweiter Zweipol zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers und seinem invertierenden Eingang angeschlossen ist

Unter einem Filterglied ist hierbei entsprechend der üblichen Terminologie der kleinste Filterbaustein zu verstehen, der für sich allein als einstufiges Filter verwendbar ist oder mit einer beliebigen Anzahl weiterer Filterglieder gleicher oder ähnlicher Art zum Aufbau eines mehrstufigen Filters in Kaskade geschaltet werden kann.

Die Grundschaltung eines aktiven Filters ist bekanntlich ein Operationsverstärker, dessen äußere Beschaltung frequenzabhängige Bauelemente enthält, die ihm eine Übertragungsfunktion mit der gewünschten Frequenzabhängigkeit erteilen; diese Grundschaltung wird hier als Filternetzwerk bezeichnet. Ein wesentlicher Vorteil der aktiven Filternetzwerke besteht darin, daß allein mit Widerständen und Kondensatoren Übertragungsfunktionen mit Dämpfungspolen erhalten werden können, die bei Filtern aus rein passiven Schaltungselementen nur unter Verwendung von Induktivitäten erzielbar sind. Ein aktives Filternetzwerk der eingangs angegebenen Art ist beispielsweise aus der DE-OS 2010071 bekannt; es bildet zugleich das einzige Filterglied eines einstufigen Bandfilters mit verstimmbarer Bandmittenfrequenz.

Aus der DE-OS 22 27 962 ist ein Filterglied bekannt, das einen aktiven i?C-Tiefpaß bildet und aus einem Filternetzwerk besteht, bei welchem der Rückkopplungskreis nicht direkt vom Ausgang zum Eingang des Operationsverstärkers zurückgeführt ist, sondern vom Verbindungspunkt zwischen einem de,n Verstärkerausgang nachgeschalteten weiteren Längswiderstand und einem am Ausgang des Filterglieds liegenden Querwiderstand zu dem Verbindungspunkt zwischen zwei im Längszweig vor dem Verstärkereingang liegenden Widerständen. In diesem Fall enthält also das Filternetzwerk selbst mehr als zwei Zweipole, jedoch nur einen einzigen Rückkopplungskreis. Auf diese Weise wird ein aktives Filterglied nach Art eines überbrückten T-Glie.ds erhalten, das unmittelbar oberhalb seiner Grenzfrequenz eine wesentlich höhere Dämpfung aufweist als im übrigen Sperrbereich.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines aktiven Filters der eingangs angegebenen Art, dessen Filterglieder als Hochpaß oder Tiefpaß mit wenigstens einem Dämpfungspol bei einer bestimmten Frequenz-realisierbar sind, wobei der Durchlaßbereich jedes Filterglieds unabhängig von der an seinen Ausgang angeschlossenen Impedanz ist, so daß die Filterglieder beliebig in Kaskade geschaltet werden können.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß zwei Filternetzwerke zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Filterglieds parallel geschaltet sind, wobei jeweils ein dritter Zweipol zwischen dem Ausgang jedes Filternetzwerks und dem Ausgang des Filterglieds angeschlossen ist, und daß ein vierter Zweipol zwischen dem Ausgang des Filterglieds und dem Eingang des Operationsverstärkers wenigstens eines der beiden Filternetzwerke angeschlossen ist

Bei dem aktiven Filter nach der Erfindung enthält