DE3711320C1

DE3711320C1 - Two-terminal network with controllable impedance

Info

Publication number: DE3711320C1
Application number: DE3711320A
Authority: DE
Inventors: Juergen Ing Wermuth
Original assignee: ANT Nachrichtentechnik GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1987-04-03
Filing date: 1987-04-03
Publication date: 1988-08-11

Abstract

The phase of the impedance should also be controllable. The impedance used is the output impedance (Z) of a voltage/current converter (D) which is followed by a controllable amplifier (VCA) for influencing the absolute value of the impedance (Z). The converter (D) forms a feedback for the amplifier (VCA). To be able to select the phase of the impedance (Z), a reference impedance (C) is inserted into the feedback. The impedance value of this reference impedance (C) can be selected and determines the phase of the impedance (Z) of the two-terminal network. Applicable to tunable filters or wherever an impedance is needed which can be preferably controlled by a voltage. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Zweipol mit den Merkmalen des Oberbegrif fes des Patentanspruches 1.The invention relates to a dipole with the features of the generic term fes of claim 1.

Bevorzugt soll die Impedanz durch eine Steuerspannung steuerbar sein. Sie läßt sich beispielsweise in durchstimmbaren Filtern (auch höherer Ordnung) anwenden, auch in fernsteuerbaren.The impedance should preferably be controllable by a control voltage. You can, for example, in tunable filters (also higher Order) apply, also in remote controllable.

Hierfür ist eine Schaltung aus der DE-OS 32 30 467 bekannt. Die Impe danz ergibt sich dabei als Kehrwert aus demProdukt des Wandlungskoef fizienten des eingangsseitigen Spannungs-/Stromwandlers und der Strom verstärkung des steuerbaren Verstärkers (VCA), woraus ersichtlich wird, daß die Phase der Impedanz nicht oder zumindest nicht unabhängig vom Betrag wählbar ist.For this purpose, a circuit from DE-OS 32 30 467 is known. The impedance is the reciprocal of the product of the conversion coefficient of the input-side voltage / current converter and the current gain of the controllable amplifier (VCA) , from which it can be seen that the phase of the impedance cannot be selected, or at least not independently of the amount.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unabhängig vom Betrag der Impedanz für die Wählbarkeit ihrer Phase zu sorgen.It is an object of the present invention, regardless of the amount of impedance for the selectability of it Worry phase.

Diese Aufgabe wird gelöst durch den Zweipol mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiter bildungen angegeben.This problem is solved by the dipole with the characteristics of Claim 1. In the subclaims are advantageous further education specified.

Anhand der Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungsbeispiele be schrieben. Es zeigtPreferred embodiments will be based on the drawings wrote. It shows

Fig. 1 ein erstes Prinzipschaltbild, Fig. 1 shows a first schematic diagram

Fig. 2 ein zweites Prinzipschaltbild, Fig. 2 shows a second basic circuit diagram,

Fig. 3 ein einfaches Ausführungsbeispiel, Fig. 3 shows a simple embodiment,

Fig. 3a zugehörige Beispiele für zwei Impedanzen, Fig. 3a corresponding examples of two impedances,

Fig. 4 und 5 weitere Ausführungsbeispiele. FIGS. 4 and 5 show further embodiments.

Die Fig. 1 und 2 zeigen in einer in sich geschlossenen Kettenschal tung zunächst jeweils einen steuerbaren Verstärker VCA und als weite res Glied in der Kettenschaltung einen nachgeschalteten Spannungs-/ Stromwandler D, dessen Ausgangsimpedanz die steuerbare Impedanz Z zwi schen den Klemmen 1 und 2 bildet. Zur Steuerung der Impedanz Z dient zum einen die Steuerspannung Ust für den steuerbaren Verstärker VCA, der durch die anderen Glieder der Kettenschaltung gegengekoppelt ist. Durch die Steuerspannung Ust kann der Betrag der Impedanz Z gesteuert werden. Zum anderen ist zur Steuerung der Phase der Impedanz Z eine Reihenschaltung C vorgesehen, die entweder zwischen dem steuerbaren Verstärker VCA und dem Spannungs-/Stromwandler D (Fig. 1) oder zwi schen dem Spannungs-/Stromwandler D und dem steuerbaren Verstärker VCA (Fig. 2) angeordnet sein kann.Forming the FIG. 1 and 2 show in a self-contained chain TIC initially each have a controllable amplifier VCA and as wide res link in the chain circuit of a downstream voltage / current converter D, the output impedance of the controllable impedance Z Zvi's terminals 1 and 2 . To control the impedance Z , the control voltage Ust is used for the controllable amplifier VCA , which is coupled through the other links of the derailleur circuit. The magnitude of the impedance Z can be controlled by the control voltage Ust . On the other hand, a series circuit C is provided to control the phase of the impedance Z , which is either between the controllable amplifier VCA and the voltage / current converter D ( FIG. 1) or between the voltage / current converter D and the controllable amplifier VCA ( FIG . may be disposed 2).

Für die Reihenschaltung C gibt es aber auch noch eine dritte Möglich keit, denn sie bildet phasendrehende Mittel, die aus zwei in Reihe ge schalteten Schaltungsteilen besteht, nämlich aus einer Serienreferenzimpedanz Zr 1 und einem rückgekoppelten Verstärker V, der über eine Rückkopp lungsreferenzimpedanz Zr 2 rückgekoppelt ist. Diese beiden Schaltungsteile Zr 1 und V müssen nun nicht unmittelbar hintereinander geschaltet sein, sondern sie können durch den steuerbaren Verstärker VCA oder den Span nungs-/Stromwandler oder auch durch Teile dieser Baugruppen voneinan der getrennt sein, wie es bei weiter unten beschriebenen Ausführungs beispielen der Fall ist.But for the series circuit C, there is also ness a third possible, because it forms phase rotating means ge of two series switched circuit parts, namely a series reference impedance Zr 1 and a feedback amplifier V, the lung reference impedance via a return Kopp Zr 2 fed back is. These two circuit parts Zr 1 and V now do not have to be connected directly one behind the other, but they can be separated from one another by the controllable amplifier VCA or the voltage / current converter or also by parts of these modules, as is the case with the execution examples described below Case is.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Schaltungen arbeiten so, daß die Spannung an den Klemmen 1 und 2 durch einen Trennverstärker A, auf den unter Umständen verzichtet werden kann, abgegriffen und durch den steuerbaren Verstärker VCA verstärkt wird. Die von den Phasen drehen den Mitteln C beeinflußte Spannung U wird durch den Spannungs-/Strom wandler D in einen Strom gewandelt, welche der Klemme 1 zugeführt wird, der also Betrag und Phase des Stromes durch die Impedanz Z be stimmt und damit auch für den Wert dieser Impedanz Z selbst mitbestim mend ist.The circuits shown in FIGS. 1 and 2 operate in such a way that the voltage at terminals 1 and 2 is tapped by an isolating amplifier A , which may be dispensed with under certain circumstances, and amplified by the controllable amplifier VCA . The voltage U influenced by the phase-changing means C is converted by the voltage / current converter D into a current which is supplied to terminal 1 , which thus determines the amount and phase of the current through the impedance Z and thus also for the Value of this impedance Z is itself determinative.

Ob die Impedanz Z reel, kapazitiv oder induktiv ist, kann durch Ein setzen verschiedener Impedanzen für Zr 1 und Zr 2 bestimmt oder durch Steuerung dieser Impedanzen gesteuert werden.Whether the impedance Z is real, capacitive or inductive can be determined by setting different impedances for Zr 1 and Zr 2 or controlled by controlling these impedances.

Die Impedanz Z wird reel, wenn Zr 1 reel und Zr 2 reel ist,
die Impedanz Z wird kapazitiv, wenn Zr 1 kapazitiv und Zr 2 reel ist.
Die Impedanz Z wird induktiv, wenn Zr 1 reel und Zr 2 kapazitiv ist.The impedance Z becomes real if Zr 1 is real and Zr 2 is real,
the impedance Z becomes capacitive if Zr 1 is capacitive and Zr 2 is real.
The impedance Z becomes inductive if Zr 1 is real and Zr 2 is capacitive.

Die Verstärkung des steuerbaren Verstärkers VCA ist bevorzugt in einem weiten Bereich von beispielsweise 0,01 bis 100 steuerbar. Das ent spricht einem Verhältnis von 100/0,01 = 10 000. Damit ist es möglich, die Impedanz an den Klemmen 1 und 2, die durch Zr 1 und Zr 2 vorgegeben ist, um denselben Faktor (entsprechend dem Verhältnis von 10 000) zu verändern. Die Steuerung erfolgt durch die Steuerspannung U _st, welche die Verstärkung des Verstärkers VCA und damit die Impedanz Z exponen tiell verändert.The gain of the controllable amplifier VCA can preferably be controlled in a wide range from, for example, 0.01 to 100. This corresponds to a ratio of 100 / 0.01 = 10,000. This makes it possible to adjust the impedance at terminals 1 and 2 , which is specified by Zr 1 and Zr 2 , by the same factor (corresponding to the ratio of 10,000) to change. The control is carried out by the control voltage U _st , which changes the gain of the amplifier VCA and thus the impedance Z exponentially.

Fig. 3 entspricht im Prinzip Fig. 1, wobei als Spannungs-/Stromwand ler D ein Operationsverstärker mit Widerständen R 3 bis R 7 vorgesehen ist. Fig. 3 corresponds in principle to Fig. 1, wherein an operational amplifier with resistors R 3 to R 7 is provided as the voltage / current wall ler D.

Anstelle der Reihenschaltung C kann auch ein ohmscher Widerstand, ein Kondensator oder eine Drossel oder irgendeine Kombination dieser Bauele mente vorgesehen sein, wobei dann allerdings in Abweichung von dem ge zeigten Ausführungsbeispiel eine zusätzliche Phasendrehung um 180° in der Rückkopplungsschleife des VCA vorgesehen sein muß.Instead of the series circuit C , an ohmic resistor, a capacitor or a choke or any combination of these components can be provided, but then, in deviation from the exemplary embodiment shown, an additional phase rotation through 180 ° must be provided in the feedback loop of the VCA .

Im gezeigten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Reihenschaltung C durch einen Umkehrverstärker gebildet, der einen invertierenden Opera tionsverstärker V mit der vorgeschalteten Serienreferenzimpedanz Zr 1 und der Rückkopplungsreferenzimpedanz Zr 2 aufweist. Bei ausreichend hoher Verstärkung des Operationsverstärkers V ergibt sich für die Serienschal tung C eine Spannungsverstärkung von -Zr 2/Zr 1. Es ist ersichtlich, daß dieser Wert eine von 0° abweichende Phase haben kann. Durch Einsetzen von wenigstens einem Kondensator und/oder einer Drossel für Zr 1 und/oder Zr 2 kann also dafür gesorgt werden, daß die Impedanz Z kapazitiv oder induktiv wird, während ihr Betrag durch die Steuerspannung Ust steuerbar ist. Die Referenzimpedanzen Zr 1 und Zr 2 können veränderbar sein.In the exemplary embodiment shown in FIG. 3, the series circuit C is formed by an inverting amplifier which has an inverting operational amplifier V with the series reference impedance Zr 1 connected upstream and the feedback reference impedance Zr 2 . If the operational amplifier V has a sufficiently high gain, the voltage gain for the series circuit C is −Zr 2 / Zr 1 . It can be seen that this value can have a phase deviating from 0 °. By inserting at least one capacitor and / or a choke for Zr 1 and / or Zr 2 it can thus be ensured that the impedance Z becomes capacitive or inductive, while its amount can be controlled by the control voltage Ust . The reference impedances Zr 1 and Zr 2 can be changeable.

Wie schon obenerwähnt, kann die Serienreferenzimpedanz Zr 1 auch vor den Eingang des steuerbaren Verstärkers VCA verschoben sein. Außerdem kann der Verstärker V Bestandteil des steuerbaren Verstärkers VCA sein; er kann beispielsweise dessen Ausgangsverstärker bilden, ergänzt durch die Rückkopplungsreferenzimpedanz Zr 2.As already mentioned above, the series reference impedance Zr 1 can also be shifted in front of the input of the controllable amplifier VCA . In addition, the amplifier V can be part of the controllable amplifier VCA ; it can, for example, form its output amplifier, supplemented by the feedback reference impedance Zr 2 .

In Fig. 3a sind Beispiele für die Impedanzen Zr 1 und Zr 2 angegeben, die sinngemäß auch für andere Figuren als Fig. 3 anwendbar sind.In Fig. 3a examples of the impedance Zr Zr 1 and 2 are given, which are applicable mutatis mutandis to other figures than FIG. 3.

In Fig. 4 ist dafür ein Ausführungsbeispiel angegeben. Dabei ist der rückgekoppelte Verstärker V zugleich die Endstufe des steuerbaren Ver stärkers VCA, wobei die Rückkopplungsreferenzimpedanz durch einen Kon densator Cr 2 gebildet ist. (Der Parallelwiderstand Rr 2 ist für alle Fre quenzen f = W/2 π im Betriebsfrequenzbereich viel größer als 1/jw(r 2).) Die Serienreferenzimpedanz ist durch den vorgeschalteten Widerstand Rr 1 verwirklicht, der beispielsweise einen Wert von 20 KOhm haben kann.In FIG. 4 for an exemplary embodiment is specified. Here, the feedback amplifier V is also the output stage of the controllable amplifier VCA , the feedback reference impedance being formed by a capacitor Cr 2 . (The parallel resistor Rr 2 is much greater than 1 / jw (r 2 ) for all frequencies f = W / 2 π in the operating frequency range.) The series reference impedance is realized by the upstream resistor Rr 1 , which can have a value of 20 KOhm, for example .

Bei den bisherigen Beispielen war eine der Klemmen 1, 2 mit Massepoten tial verbunden. Wenn dies nicht der Fall sein soll, kommt das Ausfüh rungsbeispiel nach Fig. 5 in Frage. Die Bezeichnungen entsprechen weit gehend den vorangegangenen Figuren, insbesondere bezüglich des Span nungs-/Stromwandlers auf dem Potential der Klemme 1. Für das Potential der Klemme 2 ist ein entsprechender Spannungs-/Stromwandler vorgesehen. Die Potentiale an den Klemmen 1, 2 werden über Trennverstärker A bzw. A′ abgegriffen und einem Differenzverstärker V _D zugeführt. Die Widerstände R 7 und R 7′ können beispielsweise einen Wert von jeweils 2 KOhm und alle anderen Widerstände einen Wert von jeweils 20 KOhm aufweisen. Wenn die Impedanz Z zwischen den Klemmen 1 und 2 induktiv sein soll, ist die Rückkopplungsreferenzimpedanz Zr 2 kapazitiv zu wählen.In the previous examples, one of the terminals 1, 2 was connected to ground potential. If this is not the case, the exemplary embodiment according to FIG. 5 comes into question. The designations largely correspond to the previous figures, in particular with regard to the voltage / current converter at the potential of terminal 1 . A corresponding voltage / current converter is provided for the potential of terminal 2 . The potentials at terminals 1, 2 are tapped via isolating amplifiers A and A ' and fed to a differential amplifier V _D. The resistors R 7 and R 7 ' can for example have a value of 2 KOhm and all other resistors have a value of 20 KOhm each. If the impedance Z between the terminals 1 and 2 is to be inductive, the feedback reference impedance Zr 2 should be selected capacitively.

Claims

1. Two-pole with controllable impedance (Z) , the two-pole terminals of which are the output terminals of a four-pole circuit part which forms a self-contained chain circuit with at least one other circuit part, in which a voltage / current converter (D) and for influencing the amount of impedance ( Z) a controllable amplifier (VCA) is provided, which is coupled via the remaining links of the derailleur circuit, which if necessary also includes an inverting stage, characterized in that the output terminals of the voltage / current converter (D) serve as two-pole terminals and for one Desired reactive impedance component phase-shifting means (C) are provided in at least one link of the derailleur.

2. Bipolar plug according to claim 2, characterized in that two circuit parts are provided as phase-shifting means, one of which is a series reference impedance (Zr 1 ) and the other is a feedback amplifier (V) which is fed back via a feedback reference impedance (Zr 2 ).

3. bipolar plug according to claim 2, characterized in that the feedback amplifier (V) is part of another circuit part of the derailleur.

4. Bipolar plug according to one of the preceding claims, characterized in that the controllable amplifier (VCA) can be controlled by a control voltage (Ust) .