DE3048099C2 - Active RC filter - Google Patents

Active RC filter

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DE3048099C2
DE3048099C2 DE19803048099 DE3048099A DE3048099C2 DE 3048099 C2 DE3048099 C2 DE 3048099C2 DE 19803048099 DE19803048099 DE 19803048099 DE 3048099 A DE3048099 A DE 3048099A DE 3048099 C2 DE3048099 C2 DE 3048099C2
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DE19803048099
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Lorenzi Dipl.-Phys. ETH 6312 Steinhausen Marcel
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Siemens Building Technologies AG
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LGZ Landis and Gyr Zug AG
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H11/00Networks using active elements
    • H03H11/02Multiple-port networks
    • H03H11/04Frequency selective two-port networks
    • H03H11/12Frequency selective two-port networks using amplifiers with feedback
    • H03H11/1217Frequency selective two-port networks using amplifiers with feedback using a plurality of operational amplifiers

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  • Networks Using Active Elements (AREA)

Description

•to• to

Die Erfindung bezieht sich auf ein aktives RC-Filter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an active RC filter according to the preamble of claim 1.

Solche aktive Filter eignen sich besonders für die Aussiebung von Tonfrequenzen und werden daher .'ti Fernsteuerempfängern und insbesondere in Rundsteuerempfängern, die ihre Steuersignale in Form von tonfrequenten Impulsen über das elektrische Versorgungsnetz erhalten, angewendet.Such active filters are particularly suitable for filtering out audio frequencies and are therefore .'ti Remote control receivers and especially in ripple control receivers that send their control signals in the form of Received audio-frequency pulses via the electrical supply network, applied.

In der FR-PS 22 79 258 ist ein aktives RC-Filter der obenerwähnten Art beschrieben, das mehrere Stufen aufweist. Von diesen Schaltungsstufen enthält mindestens eine einen Kondensator mit ausgesprochenem Temperaturgang, der zu kompensieren ist. Es werden zwei Arten von Thermokompensation in dieser Patentschrift beschrieben. Eine erste, nicht den Erfindungsgegenstand dieser Patentschrift bildenden Art besteht darin, daß der Temperaturgang von Kondensatoren in einer oder mehreren Integratorstufen durch den gleich großen, aber entgegengesetzten Temperaturgang der Eingangswiderstände dieser Stufen kornpensiert wird. Die Erfindung nach dieser PS bezweckt dagegen eine andere Art der Kompensation des Temperaturgangs der Kondensatoren dadurch, daß die Kondensatoren in jeder Integratorstufe und ein einzelner Widerstand einen gleich großen und gleichertigen Temperaturgang besitzen, wobei dieser Widerstand in einer an den Rückkopplungszweig einer Integratorstufe angeschlossenen Umkehrstufe angeordIn FR-PS 22 79 258 an active RC filter of the type mentioned above is described, which has several stages having. At least one of these circuit stages contains a capacitor with a pronounced Temperature drift to be compensated. There are two types of thermal compensation in this one Patent specification described. A first type, which does not form the subject of the invention of this patent specification is that the temperature response of capacitors in one or more integrator stages through compensates for the equally large but opposite temperature curve of the input resistances of these stages will. The invention according to this PS aims at a different type of compensation of the Temperature response of the capacitors in that the capacitors in each integrator stage and a individual resistance have an equally large and equal temperature response, this resistance angeord in an inverter stage connected to the feedback branch of an integrator stage

net ist Auf Seite 3, Zeilen 14 bis 20 dieser FR-PS 22 79 258 wird beschrieben, daß diese Kompensationswiderstände der ersten Art im allgemeinen aus Nickel-Chromlegierung bestehen, nicht in beliebigen, erforderlichen Größen erhältlich sind und einzeln auf die kritischen Werte abgestimmt werden müssen.On page 3, lines 14 to 20 of this FR-PS 22 79 258 it is described that these compensation resistors of the first type generally consist of nickel-chromium alloy, not in any required form Sizes are available and must be individually tailored to the critical values.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filter der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das einfach in der Ausführung ist und eine verbesserte Kompensation des Temperaturganges mittels leicht absthnrnbarer Widerstände aus preiswertem Material aufweistThe invention is based on the object of creating a filter of the type mentioned at the outset, which can be easily used in of the execution and an improved compensation of the temperature change by means of easily removable Has resistors made of inexpensive material

Die Aufgabe wird bei einem Gegenstand nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch dessen Merkmale im kennzeichnenden Teil gelöstThe task is in the case of an object according to the preamble of claim 1 by its Features solved in the identifying part

Das erfindungsgemäße Filter besitzt den Vorteil, daß alle Eigenschaften des Filters auf einfache Art vom Temperaturgang unabhängig gemacht werden können und daß für die Kompensierung gebräuchliches und überall erhältliches Material verwendet werden kann, das zudem preiswert ist und unschwer in der erforderlichen Bemessung bereitgestellt werden kann.The filter according to the invention has the advantage that all the properties of the filter in a simple manner from Temperature response can be made independent and that common and for compensation Any material that is available anywhere can be used, which is also inexpensive and easy to use required dimensioning can be provided.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichung näher erläutertThe invention is explained in more detail with reference to a drawing

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt zwei hintereinandergeschaltete aktive Bandfilter.The only figure in the drawing shows two active band filters connected in series.

Ein einzelnes der vorzugsweise gleich aufgebauten und gleich bemessenen Bandfilter 1 und 2 zweiter Ordnung, also mit niehrfacher Gegenkopplung, nach diesem Prinzip ist samt den Grundformeln zu dessen Berechnung, jedoch ohne Angaben über dessen Verhalten bei wechselnden Temperaturen, um Buch von U. Tietze, Ch. Schenk »Halbleiter-Schaltungstechnik«, Springer-Verlag (1975), Seite 276 und 277, beschrieben.A single one of the preferably identically constructed and identically dimensioned band filters 1 and 2 second Order, i.e. with less negative feedback, is based on this principle, including the basic formulas Calculation, however, without information about its behavior with changing temperatures, to Buch von U. Tietze, Ch. Schenk "Semiconductor circuit technology", Springer-Verlag (1975), pages 276 and 277, described.

In jedem Filter 1 und 2 besteht der aktive Teil aus einem Operationsverstärker 3 mit einem invertierenden (—) und einem nichtinvertierenden ( + ) Eingang. Zwischen den jeweiligen Eingangsklemmen 4 und 5 ist ein aus den zwei Widerständen Ri und Rj bestehender Spannungsteiler angeordnet. Der Widerstand Rj setzt sich aus der Reihenschaltung von zve: Teilwiderständen 5 und 6 zusammen. Der Teilwiderstand 5 ist ein Festwiderstand und der Teil wider stand 6 eine vorzugsweise bifilare Wicklung aus Kupferdraht. Das Verhältnis der Widerstände Ri zu Rj ist groß, wie dies aus der vorgenannten Literatur bekannt ist.In each filter 1 and 2 the active part consists of an operational amplifier 3 with an inverting (-) and a non-inverting (+) input. A voltage divider consisting of the two resistors Ri and Rj is arranged between the respective input terminals 4 and 5. The resistor Rj is made up of the series connection of zve : partial resistors 5 and 6. The partial resistor 5 is a fixed resistor and the part against was 6, a preferably bifilar winding made of copper wire. The ratio of the resistances Ri to Rj is large, as is known from the literature mentioned above.

Ein gemeinsamer Punkt 7 der beiden Widerstände Ri und Rj ist einerseits über einen Kondensator C\ an den Ausgang und andererseits über einen zweiten Kondensator C2 an den invertierenden (-) Eingang des Operationsverstärkers 3 angekoppelt. Ein weiterer Widerstand R2 verbindet den invertierenden (-) Eingang mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 3. Die beiden Kondensatoren G und C2 besitzen vorzugsweise gleiche Kapazität.A common point 7 of the two resistors Ri and Rj is coupled on the one hand to the output via a capacitor C \ and on the other hand to the inverting (-) input of the operational amplifier 3 via a second capacitor C 2. Another resistor R 2 connects the inverting (-) input to the output of the operational amplifier 3. The two capacitors G and C 2 preferably have the same capacitance.

Die Kondensatoren G und C2 dürfen als frequenzbestimmende Elemente nur eine geringe alterungsbedingte Änderung der Kapazität besitzen. Diese Eigenschaft haben Kondensatoren mit einem Dielektrikum aus Polystyrol. Dieses Material hat zudem die vorteilhaften Eigenschaften, eine kleine Dielektrizitätskonstante und sehr geringe dielektrische Verluste aufzuweisen. Es besitzt einen negativen Temperaturkoeffizienten von ca. 120±50 · 10-6 pro K. Dieser temperaturabhängigen Änderung der Kapazität der Kondensatoren G und C2 muß durch geeignete Thermokompensation gegengesteuert werden.The capacitors G and C 2 , as frequency-determining elements, may only have a slight age-related change in capacitance. This is the property of capacitors with a polystyrene dielectric. This material also has the advantageous properties of having a low dielectric constant and very low dielectric losses. It has a negative temperature coefficient of about 120 ± 50 x 10- 6 per K. This temperature-dependent change of the capacitance of the capacitors C and G 2 must be countered by suitable thermal compensation.

Dies geschieht dadurch, daß der Teilwiderstand 6 desThis is done in that the partial resistance 6 of the

eingangsseitigen Spannungsteilers aus den Widerständen Ri und R3 als induktionsfreie Wicklung aus Kupferdraht ausgebildet ist. Kupfer besitzt bekanntlich einen ziemlich hohen positiven Temperaturkoeffizienten von ca. +353 · ΙΟ-3. Da der Widerstand Rj relativ klein ist und sich zudem in die beiden Teilwiderstände 5 und 6 aufteilt, kann mit Hilfe des spezifischen Widerstands des Kupfers des Teilwiderstandes 6 eine sehr fein einstellbare Kompensation des bedeutend geringeren negativen Temperaturganges des Polystyrol- Dielektrikums der Kondensatoren G und C2 erreicht werden.The voltage divider on the input side is formed from the resistors Ri and R 3 as an induction-free winding made of copper wire. It is well known that copper has a fairly high positive temperature coefficient of approx. +353 · ΙΟ -3 . Since the resistance Rj is relatively small and is also divided into the two partial resistances 5 and 6, a very finely adjustable compensation of the significantly lower negative temperature response of the polystyrene dielectric of the capacitors G and C 2 can be achieved with the help of the resistivity of the copper of the partial resistance 6 can be achieved.

Zudem kann durch Einkapselung des Teilwiderstands 6 in Kunststoff eine hohe Alterungsbeständigkeit der Thermokompensation zwischen dem Dielektrikum und dem Kupfer erzielt werden. Diese Wirkung wird dadurch unterstützt, daß für die Widerstände Ri und R2 ein einen geringen Temperaturgang und geringe Alterung aufweisendes Widerstandsmaterial verwendet wird.In addition, by encapsulating the partial resistor 6 in plastic, a high aging resistance of the thermal compensation between the dielectric and the copper can be achieved. This effect is supported by the fact that for the resistors Ri and R 2 a resistance material with a low temperature response and low aging is used.

Mit einem aktiven Bandfilter 1, 2 kann eine Bandbreite von ±5 Hz bei einer Mittenfrequenz von 175 Hz erreicht werden. Wenn ein Filter mit höherer Flankensteilheit und etwas geringerer Bandbreite gewünscht wird, lassen sich zwei Bandfilter 1 und 2 hintereinanderschalten, welche im westntlichen gkiich bemessen sind und sich auch im Aufbau nicht unterscheiden. Dadurch gestaltet sich die Herstellung des Filters sehr einfach und preiswert.With an active band filter 1, 2, a bandwidth of ± 5 Hz with a center frequency of 175 Hz can be achieved. If a filter with a higher slope and a slightly lower bandwidth If desired, two band filters 1 and 2 can be connected in series, which are located in the western part of the gkiich are dimensioned and do not differ in structure. This is how the production takes place the filter is very easy and inexpensive.

In gleicher Weise wie die Frequenz des Filters kann auch die Güte kompensiert werden. Ein geringer, allenfalls verbleibender Temperaturgang kann dabei in Kauf genommen werden, da die auf ein Filter folgende Schwellenschaltung leicht so dimensioniert werden kann, daß sie auf einem tieferen Niveau der Resonanzfrequenzkurve ansprichtThe quality can also be compensated in the same way as the frequency of the filter. A little Any remaining temperature drift can be accepted, since the one following a filter Threshold circuit can easily be dimensioned so that it is at a lower level of the resonance frequency curve appeals to

Das Filter gemäß der Erfindung kann ein elektromechanisches Filter ersetzen und anderseits genügend breit gemacht werden, daß es auch bei schwankender Netzfrequenz und mit ihr synchronisierter Übertragungsfrequenz sicher betrieben werden kann. Bedarfsweise können die hintereinandergeschalteten Filterstufen 1 und 2 in der Ansprechfrequenz in bekannter Weise leicht gegeneinander verstimmt (sta ,ger tuned) sein.The filter according to the invention can replace an electromechanical filter and on the other hand sufficient be made broad that it is also with fluctuating network frequency and with it synchronized transmission frequency can be operated safely. If necessary, the series-connected filter stages 1 and 2 can be slightly detuned (sta, ger tuned) with respect to one another in the known manner in terms of the response frequency.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Temperaturkompensiertes aktives RC-Filter mit Mehrfachgegenkopplung und Bandpaß-Charakteristik, mit einem zwischen zwei Eingangsklemmen angeordneten Widerstands-Spannungsteiler, dessen Mittelabgriff über einen Kondensator (Q) an den Ausgang des Operationsverstärkers (3) und über einen zweiten Kondensator (C2) an den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers geschaltet ist, bei dem der invertierende Eingang und der Ausgang des Operationsverstärkers über einen Widerstand verbunden sind, der nicht invertierende Eingang und der Mittelabgriff des Spannungsteilers über die Hintereinanderschaltung von zwei Teilvviderständen an Masse gelegt ist, von denen ein Teilwiderstand zum Einstellen von Filtergrößen dient, und der Temperaturgang von Kondensatoren mittels Widerständen mit entgegengesetztem Temperaturgane kompensiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Einstellen dienende Teilwiderstand (6) die negativen Temperaturgänge beider Kondensatoren (Q, C2) kompensiert, drahtförmig ausgebildet und aus Kupfer hergestellt ist.1. Temperature-compensated active RC filter with multiple negative feedback and bandpass characteristic, with a resistor-voltage divider arranged between two input terminals, the center tap of which via a capacitor (Q) to the output of the operational amplifier (3) and via a second capacitor (C2) to the inverting input of the operational amplifier is connected, in which the inverting input and the output of the operational amplifier are connected via a resistor, the non-inverting input and the center tap of the voltage divider via the series connection of two partial resistors to ground, one of which is a partial resistor for setting Filter sizes is used, and the temperature response of capacitors is compensated by means of resistors with opposite temperature elements, characterized in that the partial resistor (6) used for setting compensates for the negative temperature responses of both capacitors (Q, C2) , wire-shaped a is formed and made of copper. Z RC-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilwiderstand (6) aus einer bifilaren Wicklung bestehtZ RC filter according to Claim 1, characterized in that the partial resistance (6) consists of a bifilar winding consists 3. /?C-Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklung in Kunststoff eingebettet ist.3. /? C filter according to claim 2, characterized in that that the winding is embedded in plastic. 4. RC-Filur nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch jrekennr*ichnet, daß die Kondensatoren (Q. C2) ein Polystyrol-Dielektrikum aufweisen.4. RC filur according to one of the preceding claims, characterized in that the capacitors (Q. C2) have a polystyrene dielectric.
DE19803048099 1980-11-28 1980-12-19 Active RC filter Expired DE3048099C2 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2279258A1 (en) * 1974-07-19 1976-02-13 Schlumberger Compteurs Active filter with inverter and two integrator cell - has negative temp. coefficient feedback resistor in inverter to compensate gain

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FR2495402A3 (en) 1982-06-04
CH652872A5 (en) 1985-11-29
DE3048099A1 (en) 1982-07-08
FR2495402B3 (en) 1982-11-26

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