DE2833607A1

DE2833607A1 - Variable delay equaliser in form of bridged T - has negative immitance converter in shunt with arm operational amplifier, shunted by resistor

Info

Publication number: DE2833607A1
Application number: DE19782833607
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl Ing Nossek
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-07-31
Filing date: 1978-07-31
Publication date: 1980-02-28

Abstract

The equaliser has a differential coil in the series arms, and a resistor in the shunt arm between the coil tapping and the earth wire. An LC resonant circuit is in the bridge arm. The resistor is replaced by an operational amplifier (OP) in a negative immitance converter (IN). The amplifier (OP) inverting input is connected through a capacitor (C2) and a resistor (R1) to its output and earth wire (1) respectively. Its non-inverting input is connected through a variable capacitor (C1) to its output and directly to the coil (DL) tapping. A resistor (R2) is between the coil (DL) tapping and earth wire (1).

Description

Schaltungsanordnung für einen als Allpaß-3-Glied nachCircuit arrangement for one as an all-pass 3-member after

Art eines überbrückten T-Gliedes aufgebauten variablen Laufzeitentzerrers Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für einen als Allpaß-B-Glied ausgebildeten, nach Art eines überbrückten T-Gliedes aufgebauten variablen Laufzeitentzerrer, der im Längszweig eine Differentialspule, im Querzweig einen am Mittenabgriff der Differentialspule abzweigenden und zu einer durchgehenden, auf Bezugspotential liegenden Leitung fuhrenden ohmschen Widerstand und im Uberbrückungszweig einen LC-Resonanzkreis enthält Bislang wurden Allpässe häufig als Reaktanz-X-Glieder mit dualen Zweigen entworfen und in einer dazu äquivalenten überbrückten T-Schaltung oder Brückenschaltung mit Differenzialübertrager realisiert. Solche Laufzeitglieder lassen sich, da sie konstanten Wellenwiderstand aufweisen, ohne Trennstufen in Kette schalten. Es läßt sich so mit Hilfe einer Kette von B- und A-Gliedern eine vorgegebene Laufzeitkurve approximieren. Die bei diesen Realisierungen auftretenden Probleme sind in der Literatur ausführlich behandelt, beispielsweise in dem in NTZ 17, 1964, Heft 1, auf den Seiten 11 bis 19 veröffentlichten Aufsatz "Realisierung hochwertiger Laufzeitentzerrer". Wegen des konstanten Wellenwiderstandes benötigen diese Schaltungen jedoch doppelt so viele Bauteile, als vom Grad der Übertragungsfunktion her notwendig ist.Type of a bridged T-element constructed variable delay equalizer The invention relates to a circuit arrangement for an all-pass B element, variable transit time equalizer constructed in the manner of a bridged T-element, the in the longitudinal branch a differential coil, in the transverse branch one at the center tap of the differential coil branching off and leading to a continuous line at reference potential ohmic resistance and an LC resonance circuit in the bridging branch contains so far All-passes were often designed as reactance X-limbs with dual branches and in an equivalent bridged T-circuit or bridge circuit with differential transformer realized. Such delay terms can be, because they have constant wave resistance without isolating stages in a chain. It can be done with the help of a chain of B and A links one approximate the given runtime curve. The problems encountered in these implementations are detailed in the literature treated, for example in that in NTZ 17, 1964, issue 1, on pages 11 to 19 published article "Realization of high-quality transit time equalizers". Because the constant wave impedance, however, these circuits require twice as much many components than is necessary for the degree of the transfer function.

Verzichtet man auf den konstanten Wellenwiderstand, so lassen sich die Allpässe mit dem geringstmöglichen Aufwand an Reaktanzelementen in der Form von Darlington-Allpässen verwirklichen, wie sie beispielsweise in dem Abschnitt 3.2.1.4 des im Akad. Verlag Ges. Leipzig 1961 erschienenen Buches "Theorie und Anwendung linearer Netzwerke", Teil I angegeben sind.If you do without the constant wave resistance, you can the all-passes with the least possible amount of reactance elements in the form of Darlington All-Passes, for example in the section 3.2.1.4 of the book "Theory and Application" published by Akad. Verlag Ges. Leipzig in 1961 linear networks ", Part I.

In der Fig. 1 ist ein ungestörtes RLC-B-Allpaßglied mit zugehörigen Pol-Nullstellenverteilung in der komplexen Frequenz ebene sowie den zugehörigen Dimensionierungsformeln dargestellt. Das Allpaß-B-Glied ist nach Fig. 1 als überbrückte T-Schaltung mit einer im Längszweig liegenden Differentialspule DL, mit einem im Querzweig -zwischen dem Mittenabgriff der Differentialspule DL und einer auf Bezugspotential, beispielsweise Massepotential liegenden durchgehenden Leitung 1 geschalteten ohmschen Widerstand R sowie einem im Uberbrückungszwei g angeordneten Resonanzkreis dargestellt.In Fig. 1 is an undisturbed RLC-B all-pass element with associated Pole-zero distribution in the complex frequency plane and the associated Dimensioning formulas shown. The all-pass B element is shown in FIG. 1 as a bridged one T circuit with a differential coil DL in the series branch, with an im Cross arm - between the center tap of the differential coil DL and one at reference potential, for example, ground potential lying through line 1 switched ohmic Resistance R and a resonance circuit arranged in the bridging branch are shown.

Anstelle des nach Fig. 1 mit einem Kondensator C und einer Spule L aufgebaute Parallelresonanzkreis kann der Uberbrückungszwei g auch als Serienresonanzkreis ausgebildet sein.Instead of the one according to FIG. 1 with a capacitor C and a coil L. The bridging two can also be used as a series resonance circuit be trained.

Die Eingangsklemmen des in der Art eines elektrischen Vierpols aufgebauten Laufzeitentzerrers sind mit 2 und 2', die Ausgangsklemmen mit 3 und 3' bezeichnet. Die Eingangs- bzw. die Ausgangsspannung sind durch Pfeile U1 bzw. U2 kenntlich gemacht. Die Eingangsklemme 2' und die Ausgangsklemme 3' sind über die durchgehende Leitung 1 miteinander verbunden, und es kann demzufolge die Leitung 1 auf Bezugspotential, beispielsweise Massepotential, gelegt werden.The input terminals of the built in the manner of an electrical four-pole Runtime equalizers are designated with 2 and 2 ', the output terminals with 3 and 3'. The input and output voltage are indicated by arrows U1 and U2. The input terminal 2 'and the output terminal 3' are via the continuous line 1 connected to each other, and accordingly line 1 can be connected to reference potential, for example ground potential.

Wie aus der Darstellung in der komplexen Frequenz ebene hervorgeht, kann die Laufzeit des in Fig. 1 dargestellten 3-Gliedes durch Änderung der Werte dreier Bauteile variiert werden. Aus der schematischen Darstellung der Nullstellenwanderung geht hervor, daß durch eine Anderung des Kapazitätswertes des Kondensators C eine Nullstellenwanderung in Richtung 0 hervorgerufen wird. Demententsprechend ergeben sich durch Werteänderungen der Spuled des Widerstandes R die Nullstellenwanderungen in den Richtungen t und Wird von einer Schaltung mit einem Serienresonanzkreis im Uberbrückungszweig ausgegangen, so sind die Richtungen zu undQL zu vertauschen.As can be seen from the representation in the complex frequency plane, the running time of the 3-element shown in FIG. 1 can be changed by changing the values three components can be varied. From the schematic representation of the zero point migration it can be seen that by changing the capacitance value of the capacitor C a Zero migration in the direction of 0 is caused. Accordingly, surrender Changes in the value of the coil of the resistor R cause zero shifts in the directions t and becomes of a circuit with a series resonant circuit im If the bridging branch is run out, the directions to andQL are to be swapped.

Von besonderem technischen Interesse ist eine Variation des m-Wertes bei konstanter Frequenz Q o, Wie aus der Fig. 1 ersichtlich ist, kann dies durch eine Variation des Widerstandswertes des im Querzweig liegenden Widerstandes R erzielt werden. Aus Zuverlässigkeitsgründen ist jedoch in den meisten Fallen der Einsatz von Potentiometer nicht erwünscht. Mittels eines beispielsweise aus der DE-AS 19 35 613 bekannten einstellbaren Lauf- zeitentzerrers könnte zwar eine derartige Variation des Wertes m durch eine gleichzeitige und synchrone L- und C-Variation erzielt werden. Zur Realisierung ist hierzu jedoch ein relativ komplizierter Regelmechanismus erforderlich.A variation of the m-value is of particular technical interest at a constant frequency Q o, as can be seen from FIG. 1, this can be achieved by a variation of the resistance value of the resistor R located in the shunt branch is achieved will. For reasons of reliability, however, it is used in most cases not wanted by potentiometer. By means of an example from DE-AS 19 35 613 known adjustable running time equalizer could such a variation of the value m by a simultaneous and synchronous L- and C-variation can be achieved. However, this is a relatively complicated process to implement Control mechanism required.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter Vermeidung der obengenannten Nachteile eine Realisierung für einen variablen Laufzeitentzerrer der eingangs genannten Art anzugeben, durch die eine zuverlässige Einstellbarkeit der Laufzeit durch Variation des m-Wertes bei konstanter Frequenz U O mittels kontaktfreier Schaltelemente gewährleistet ist. Insbesondere sollen im Signalübertragungsweg liegende Potentiometer vermieden werden.The object of the present invention is to avoid the above Disadvantages of a realization for a variable delay equalizer of the type mentioned at the beginning Specify type through which a reliable adjustability of the running time through variation of the m-value at a constant frequency U O is guaranteed by means of non-contact switching elements is. In particular, potentiometers located in the signal transmission path should be avoided will.

Ausgehend von einer Schaltungsanordnung für einen als Allpaß-B-Glied ausgebildeten, nach Art eines überbrückten T-Gliedes aufgebauten variablen Laufzeitentzerrer, dem Längszweig eine Differentialspule, im Querzweig einen am Mittenabgriff der Differentialspule abzweigenden und zu einer durchgehenden, auf Bezugspotential liegenden Leitung führenden ohmschen Widerstand und im ttberbrückungszweig einen LC-Resonanzkreis enthält, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der ohmsche Widerstand durch eine Negativ-Immitanz-Konverter-Schaltung mit einem Operationsverstärker ersetzt ist, daß hierbei der invertierende Eingang des Operationsverstärker einerseits über einen ersten gondensator mit seinem Ausgang und andererseits über einen ohmschen Widerstand mit der durchgehenden Leitung verbunden ist, daß der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers einerseits über einen einstellbaren Kondensator mit seinem Ausgang und andererseits unmittelbar mit Mittenabgriff der Differentialspule verbunden ist, und daß zwischen dem Mittenabgriff der Differentialspule und de¢durchgehenden Leitung ein weiterer ohmscher Widerstand geschaltet ist.Based on a circuit arrangement for one as an all-pass B-element trained variable transit time equalizer constructed in the manner of a bridged T-element, a differential coil in the longitudinal branch and a differential coil in the transverse branch at the center tap of the differential coil branching off and leading to a continuous line at reference potential ohmic resistance and contains an LC resonance circuit in the bridging branch this object is achieved according to the invention in that the ohmic resistance by replaced a negative-imitance converter circuit with an operational amplifier is that here the inverting input of the operational amplifier on the one hand over a first capacitor with its output and on the other hand via an ohmic one Resistance connected to the continuous line that the non-inverting Input of the operational amplifier on the one hand via an adjustable capacitor with its output and, on the other hand, directly with the center tap of the differential coil is connected, and that between the center tap of the differential coil and de ¢ continuous Line another ohmic resistor is connected.

Bei einer Schaltungsanordnung für einen als Allpaß-B-Glied ausgebildeten nach Art eines überbrückten T-Gliedes aufgebauten variablen Laufzeitentzerrers, der im Längszweig eine Differentialspule mit einem Mittenabgriff aufweist, von dem aus der Querzweig zu einer durchgehenden, auf Bezugspotential liegenden Leitung führt, wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Laufzeitentzerrer zu einem C-Glied umgeformt ist, daß dazu im Uberbrückungszweig ein ohmscher Widerstand und im Querzweig eine Serienschaltung aus einem Parallelresonanzkreis und einen weiteren Kondensator vorgesehen ist, daß dem Kondensator ein zusätzlicher Kondensator und dem Kondensator n zusätzlicher Kondensator parallelgeschaltet ist und daß der Kondensator und der Kondensator zu einem eine konstante Summemkapazität C+C4 aufweisenden einstellbaren Differentialkondensator zusammengefaßt sind.In a circuit arrangement for one designed as an all-pass B element variable delay equalizer built like a bridged T-element, which has a differential coil with a center tap in the series branch from which from the cross branch to a continuous line at reference potential leads, the object is achieved according to the invention in that the delay equalizer is formed into a C-element that for this purpose an ohmic resistor in the bridging branch and in the shunt branch a series circuit made up of a parallel resonant circuit and a Another capacitor is provided that the capacitor an additional capacitor and the capacitor n additional capacitor is connected in parallel and that the Capacitor and the capacitor to one having a constant total capacitance C + C4 adjustable differential capacitor are summarized.

Vorteilhaft ist, daß gemäß der Erfindung als variable Elemente nur Kondensatoren Verwendung finden.It is advantageous that according to the invention as variable elements only Capacitors are used.

Anhand von Ausführungsbeispielen wird nachstehend die Erfindung noch näher erläutert.The invention is explained below on the basis of exemplary embodiments explained in more detail.

Es zeigen in der Zeichnung Fig. 1 eine bereits erläuterte Grundschaltung eines als ungestörtes Allpaß-G-blied aufgebauten Laufzeitentzerrers mit zugehöriger Pol-Nullstellenverteilung der komplexen Frequenz ebene Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel Beimersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der für eine Variation des m-Wertes zu variierende Querzweigwiderstand R der Anordnung nach Fig. 1 durch eine Xombination aus einem positiven und einem negativen Widerstand ersetzt. Im übrigen stimmt die restliche Schaltung der Anordnung nach Fig. 2 überein mit der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung. Der negative Widerstand wird gemäß der Erfindung mit Hilfe eines Negativ-Immi tanz-Konverters IN realisiert, dessen Konversionskonstante mit einem Trimmer eingestellt werden kann. Der in der Fig. 2 gestrichelt eingerahmte Negativ-Immitanz-Konverter IN enthält im einzelnen einen Operationsverstärker OP, dessen invertierender Eingang einerseits über einen ersten Kondensator C2 unmittelbar-mit seinem Ausgang und andererseits über einen ohmschen Widerstand R1 mit der durchgehenden Leitung 1 verbunden ist. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers OP ist dagegen einerseits über einen einstellbaren Trimmerkondensator Cl mit seinem Ausgang und andererseits direkt mit dem Mittenabgriff der Differentialspule DL verbunden. Zwischen dem Mittenabgriff der Differentialspule DL und der durchgehenden Leitung 1 ist ein gleichzeitig parallel zum Eingang des Negativ-Immittanz-Konverters IN gelegener weiterer ohmscher Widerstand R2 geschaltet. Für die an den Eingangsklemmen 4, 4' des Negativ-Immittanz-Konverters IN auftretende Impedanz ergibt sich der Wert -R1 .c2/c1, wenn R1, C1 und C2 die Elementwerte der Bauelemente R1, C1 und C2 bedeuten Damit ergibt sich für die zwischen der durchgehenden Leitung 1 und dem Mittenabgriff der Differentialspule DL auftretende Impedanz des Quarzweges der folgende Ausdruck: R1. R2; C2 R1 C2 - R2C1 wobei R2 den Wert des weiteren ohmschen Widerstandes R2 bedeutet.It show in the drawing Fig. 1 is an already explained Basic circuit of a delay equalizer constructed as an undisturbed all-pass G-blied with the associated pole-zero distribution of the complex frequency plane Fig. 2 a first embodiment Fig. 3 shows a second embodiment in the first embodiment according to FIG. 2 is the shunt arm resistance to be varied for a variation of the m-value R of the arrangement of FIG. 1 by a combination of a positive and a replaced negative resistance. The rest of the circuitry of the arrangement is otherwise correct according to FIG. 2 corresponds to the circuit arrangement shown in FIG. The negative one Resistance is according to the invention with the help of a negative-immi dance converter IN realized, the conversion constant of which can be set with a trimmer can. Contains the negative-imitance converter IN framed by dashed lines in FIG. 2 in detail an operational amplifier OP, whose inverting input on the one hand Via a first capacitor C2 directly-with its output and on the other hand is connected to the continuous line 1 via an ohmic resistor R1. On the other hand, the non-inverting input of the operational amplifier OP is on the one hand via an adjustable trimmer capacitor Cl with its output and on the other hand directly connected to the center tap of the differential coil DL. Between the center tap the differential coil DL and the continuous line 1 is a parallel at the same time Another ohmic resistor located at the input of the negative-immittance converter IN R2 switched. For those at the input terminals 4, 4 'of the negative-immittance converter IN occurring impedance results in the value -R1 .c2 / c1, if R1, C1 and C2 are the Mean element values of the components R1, C1 and C2 So that results between the continuous line 1 and the center tap of the differential coil DL occurring impedance of the crystal path the following expression: R1. R2; C2 R1 C2 - R2C1 where R2 means the value of the further ohmic resistor R2.

Die erfindungsgemäße Schaltung nach Fig. 2 benötigt also zur Einstellung der Steilheit des Laufzeitgliedes nur ein einziges variables Bauteil C1. Bei der Anordnung nach Fig. 2 kann der im Uberbrückungszweig liegende Parallelresonanzkreis selbstverständlich auch durch einen Serienresonanzkreis ersetzt werden.The circuit according to the invention according to FIG. 2 therefore requires adjustment the steepness of the delay element only a single variable component C1. In the The arrangement according to FIG. 2 can be the parallel resonance circuit located in the bridging branch can of course also be replaced by a series resonance circuit.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines variablen Laufzeitentzerrer. Es wurde auch beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 von dem in Fig. 1 gezeigten Allpaß-B-Glied ausgegangen, jedoch eine Umformung zu einem Allpaß-C-Glied vorgenommen. Die Anordnung nach Fig.3 unterscheidet sich von der Schaltung nach Fig. 1 darin, daß der Überbrückungszweig aus einem ohmschen Widerstand R3 besteht, und daß im Querzweig eine Serienschaltung aus einem Parallelresonanzkreis und einem weiteren Kondensator C4 vorgesehen ist. Der Parallelresonanzkreis enthält hierbei eine Spule L3 und einen Kondensator C3 und ist an einem Anschluß unmittelbar mit der durchgehenden Leitung 1 verbunden. Für die gewünschte Variation des m-Wertes bei konstanten X O sind der Kondensator C3 des Parallelresonanzkreises und der weitere Kondensator C4 zu einem einstellbaren Differentialkondensator zusammengefaßt, dessen Gesamtkapazität C3+C4 konstant ist.3 shows a further exemplary embodiment of a variable delay time equalizer. In the exemplary embodiment according to FIG. 3, the all-pass B element shown in FIG. 1 was also used assumed, but made a conversion to an all-pass C-link. The order 3 differs from the circuit according to FIG. 1 in that the bridging branch consists of an ohmic resistor R3, and that a series circuit in the shunt branch is provided from a parallel resonance circuit and a further capacitor C4. The parallel resonance circuit here contains a coil L3 and a capacitor C3 and is directly connected to the continuous line 1 at one connection. For the desired variation of the m-value at constant X O are the capacitor C3 of the parallel resonance circuit and the further capacitor C4 to an adjustable Differential capacitor summarized, the total capacitance of which is constant C3 + C4.

Auf diese Weise bleibt bei der Variation des Differentialkondensators die Serienresonanz des Reaktanzzweiges stets konstant. Die Ersatzinduktivität des aus der Spule L3 und dem Kondensator C4 bestehenden Serienresonanzkreises ändert sich jedoch. Dadurch kann eine reine m-Variation nachgebildet werden. Die Anordnung nach Fig. 3 eignet sich insbesondere für Anwendungen mit hohen Frequenzen.That way, the differential capacitor remains with the variation the series resonance of the reactance branch is always constant. The equivalent inductance of the from the coil L3 and the capacitor C4 existing series resonant circuit changes however. This means that a pure m-variation can be simulated. The order according to Fig. 3 is particularly suitable for applications with high frequencies.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, können des Kondensatoren C3 und C4 zusätzliche Kondensatoren C3' bzw. C4t parallelgeschaltet sein. Diese zusätzlichen Kondensatoren sind in Fig. 3 gestrichelrbingezeichnet und dienen dazu, die Parallel- und die Serienresonanzfrequenz des Quarzweges in gewünschter Weise zu verändern.As shown in FIG. 3, capacitors C3 and C4 may have additional Capacitors C3 'and C4t can be connected in parallel. These extra capacitors are shown in dashed lines in FIG. 3 and serve to set the parallel and the series resonance frequency to change the quartz path in the desired manner.

3 Patentansprüche 3 Figuren3 claims 3 figures

Claims

Claims: Oi circuit arrangement for one as an all-pass 3-member trained variable transit time equalizer constructed in the manner of a bridged T-element, the in the series branch a differential coil, in the cross branch one at the center tap of the Differential coil branching off and to a continuous, lying at reference potential Conductive ohmic resistance and in the bridging branch an LC resonance circuit contains that the ohmic resistance (R) through a negative-imitance converter circuit (IN) with an operational amplifier (OP) is replaced by the inverting input of the operational amplifier (OP) on the one hand via a first capacitor (C2) with its output and on the other hand connected to the continuous line (1) via an ohmic resistor (R1) is that the non-inverting input of the operational amplifier on the one hand over an adjustable capacitor (ci) with-its output and on the other hand directly with center tap of the differential coil (DL) is connected, and that between the Center tap of the differential coil and the continuous line (1) is another ohmic resistor (R2) is switched.

2. Circuit arrangement for an all-pass B-element designed variable delay equalizer built like a bridged T-element, which has a differential coil with a center tap in the series branch from which from the cross branch to a continuous line at reference potential leads to the fact that the runtime equalizer leads to a C-element is formed that for this purpose an ohmic resistor in the bridging branch (R3) and one in the cross branch Series connection from a parallel resonance circuit (L3, c3) and another capacitor (C4) is provided that the capacitor (C3) an additional capacitor (C3 ') and the capacitor (C4) an additional one Capacitor (C4 ') is connected in parallel and that the capacitor (C3) and the capacitor (C4) to an adjustable one having a constant total capacitance c3 + C4 Differential capacitor are summarized.

3. Circuit arrangement according to claim 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that at least one of the additional capacitors (C3 ') or (C4 ') take the value zero.