EP4699218A1 - Verfahren zum betreiben einer filtervorrichtung, verfahren zum filtern, kalibrierbare differentielle filtervorrichtung, computerprogramm und computerlesbares medium - Google Patents
Verfahren zum betreiben einer filtervorrichtung, verfahren zum filtern, kalibrierbare differentielle filtervorrichtung, computerprogramm und computerlesbares mediumInfo
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- EP4699218A1 EP4699218A1 EP24700222.3A EP24700222A EP4699218A1 EP 4699218 A1 EP4699218 A1 EP 4699218A1 EP 24700222 A EP24700222 A EP 24700222A EP 4699218 A1 EP4699218 A1 EP 4699218A1
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer kalibrierbaren differentiellen Filtervorrichtung (1), die einen insbesondere für ein 5 Grundsignal vorgesehenen ersten Zweig (2) und einen insbesondere für ein im Vergleich zu einem Grundsignal invertiertes Komplementärsignal vorgesehenen zweiten Zweig (3) und erste Kalibriermittel (4) zum Einstellen wenigstens einer Filterfrequenz des ersten Zweiges (2) und zweite Kalibriermittel (5) zum Einstellen wenigstens einer Filterfrequenz des zweiten Zweiges 10 (3) aufweist, bei dem mit den ersten Kalibriermitteln (4) wenigstens eine Filterfrequenz des ersten Zweiges (2) und/oder mit den zweiten Kalibriermitteln (5) wenigstens eine Filterfrequenz des zweiten Zweiges (3) eingestellt wird, wobei sich die wenigstens eine Filterfrequenz des ersten Zweiges (2) von der wenigstens einen Filterfrequenz des zweiten Zweiges (3) unterscheidet.
Description
BESCHREIBUNG
Verfahren zum Betreiben einer Filtervorrichtung, Verfahren zum Filtern, kalibrierbare differentielle Filtervorrichtung, Computerprogramm und computerlesbares Medium
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer kalibrierbaren differentiellen Filtervorrichtung, die einen insbesondere für ein Grundsignal vorgesehenen ersten Zweig und einen insbesondere für ein im Vergleich zu einem Grundsignal invertiertes Komplementärsignal vorgesehenen zweiten Zweig und erste Kalibriermittel zum Einstellen wenigstens einer Filterfrequenz des ersten Zweiges und zweite Kalibriermittel zum Einstellen wenigstens einer Filterfrequenz des zweiten Zweiges aufweist, bei dem mit den ersten Kalibriermitteln wenigstens eine Filterfrequenz des ersten Zweiges und/oder mit den zweiten Kalibriermitteln wenigstens eine Filterfrequenz des zweiten Zweiges eingestellt wird. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine kalibrierbare differentielle Filtervorrichtung, ein Verfahren zum Filtern, ein Computerprogramm und ein computerlesbares Medium.
Im Allgemeinen wird zwischen der unsymmetrischen bzw. asymmetrischen Signalübertragung (englisch: single-ended signaling) und der differentiellen Signalübertragung (englisch: differential signaling), die auch als symmetrische Signalübertragung bezeichnet wird, unterschieden.
Bei der asymmetrischen Signalübertragung wird üblicher Weise eine veränderliche Spannung, die ein Signal repräsentiert, über eine einzelne Leitung geführt. Als Referenz dient z.B. eine Erde. Sind mehrere Signale zu übertragen, kann eine gemeinsame Referenzleitung genutzt werden, so dass die
erforderliche Gesamtanzahl an Leitungen der Anzahl der Signale plus der gemeinsamen Referenzleitung entsprechen kann.
Im differentiellen Szenario hingegen wird ein Signal unter Nutzung zweier komplementärer elektrischer Signale, die sich durch zwei separate Leitungen ausbreiten, übertragen. Insbesondere führt eine Leitung ein Grundsignal und die Zweite ein im Vergleich dazu invertiertes Signal, das auch als Komplementärsignal bezeichnet werden kann. Das Komplementärsignal ist zweckmäßiger Weise gleich groß, zeichnet sich jedoch durch eine zum Grundsignal entgegengesetzte Polarität aus. Bei der differentiellen Signalübertragung dient in der Regel das (jeweilige) Komplementärsignal als Referenz für das (jeweilige) Grundsignal und keine Erde als übergreifende Referenz.
Das differentielle Szenario benötigt somit mehr Leitungen, bietet jedoch den großen Vorteil, dass es weniger anfällig für im Laufe der Signalübertragung aufgenommenes Rauschen ist. Dies, da von Grundsignal und Komplementärsignal etwaig aufgenommenes Rauschen bei Summen- bzw. Differenzbildung von Grund-und Komplementärsignal wieder ausgelöscht werden kann.
Es kann gewünscht oder erforderlich sein, Signale zu filtern. Hierfür können Filtervorrichtungen zum Einsatz kommen. Vorliegend ist unter dem Filtern ein Filtern in Bezug auf die Frequenz zu verstehen, insbesondere das Herausfiltern wenigstens einer Frequenz bzw. Frequenzkomponente aus einem gegeben Signal. Beispielhaft für entsprechende Vorrichtungen seien Tiefpassoder Hochpassfilter(vorrichtungen) genannt. Ein Tiefpass ist ein Filter, das Signalanteile mit einer Frequenz unterhalb einer auch als Filterfrequenz bezeichneten oberen Grenzfrequenz passieren lässt, solche mit höheren Frequenzen hingegen dämpft. Beim Hochpass verhält es sich - bezogen auf eine ebenfalls als Filterfrequenz bezeichnete untere Grenzfrequenz - genau umgekehrt. Ein Bandpass ist ein Filter, welches ein bestimmtes Frequenz-
band passieren lässt, Frequenzbereiche darüber und darunter hingegen dämpft. Ein Bandpass hat mit anderen Worten zwei Filter- bzw. Grenzfrequenzen, eine obere und eine untere.
Zum Filtern von differentiell übertragenen Signalen können differentielle Filtervorrichtungen zum Einsatz kommen. Solche weisen zwei Leitungen, die vorliegend auch als Zweige bezeichnet werden, auf. Durch einen Zeig kann sich das Grundsignal ausbreiten und durch den anderen Zweig das Komplementärsignal.
Es existieren kalibrierbare differentielle Filtervorrichtungen, die eine Einstellung der Filterfrequenz(en) ermöglichen. Dies zum Beispiel, um für bauteilbedingte Abweichungen nachträglich kompensieren zu können, wenn ein Anwendungsfall eine besonders genaue (obere und/oder untere) Filterfrequenz erfordert. Eine kalibrierbare, mit anderen Worten einstellbare Filterfrequenz kann in an sich bekannter Weise über eines oder mehrere einstellbare Elemente einer Filtervorrichtung realisiert werden. Dabei kann es sich um eines bzw. mehrere Elemente handeln, dessen bzw. deren Kapazität (C), Widerstand (R) bzw. Induktivität (L) einstellbar ist.
Um die Auflösung einer kalibrierbaren differentiellen Filtervorrichtung zu erweitern, müssen normalerweise zusätzliche Elemente verbaut werden. Um zum Beispiel die Auflösung zu verdoppeln, ist im schlimmsten Falle eine doppelte Anzahl der kalibrierbaren Elemente erforderlich. Mit einer Erhöhung der Auflösung gehen daher ein erheblicher konstruktiver Aufwand und hohe Kosten einher.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, welches eine erweiterte Auflösung bei ver-
gleichsweise geringem konstruktiven Aufwand der Filtervorrichtung ermöglicht.
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass sich die wenigstens eine Filterfrequenz des ersten Zweiges von der wenigstens einen Filterfrequenz des zweiten Zweiges unterscheidet.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine kalibrierbare differentielle Filtervorrichtung, die einen insbesondere für ein Grundsignal vorgesehenen ersten Zweig und einen insbesondere für ein im Vergleich zu einem Grundsignal invertiertes Komplementärsignal vorgesehenen zweiten Zweig und erste Kalibriermittel zum Einstellen wenigstens einer Filterfrequenz des ersten Zweiges und zweite Kalibriermittel zum Einstellen wenigstens einer Filterfrequenz des zweiten Zweiges aufweist, wobei die Filtervorrichtung Mittel umfasst, die so angepasst sind, dass sie die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführen.
Die vorliegende Erfindung basiert mit anderen Worten auf der Erkenntnis, dass mit einer kalibrierbaren differentiellen Filtervorrichtung gegebenen Aufbaus eine erweiterte Auflösung erzielt werden kann, wenn die beiden Zweige nicht gleich, sondern gezielt unterschiedlich geschaltet werden. Die Einstellung der Kalibriermittel wird erfindungsgemäß so gewählt, dass sich die Filterfrequenz des einen Zweiges von derjenigen des anderen Zweiges unterscheidet. Die resultierende Filterfrequenz der Vorrichtung, die sich nach Summen- bzw. Differenzbildung ergibt, liegt dann zwischen den beiden verschiedenen Werten der beiden Zweige, insbesondere in etwa mittig zwischen diesen. Durch die Abkehr von nur symmetrischen Einstellung und gezielten Nutzung auch asymmetrischen Einstellung der beiden Zweige wird es möglich, zusätzliche Filterfrequenzwerte zu erhalten, die zwischen Werten liegen, auf welche die beiden Zweige an sich kalibrierbar sind.
Durch die Erfindung wird mit anderen Worten eine erweiterte Auflösung möglich, wobei unter Auflösung insbesondere die Genauigkeit zu verstehen ist, mit welcher die Filterfrequenz der Filtervorrichtung einstellbar ist.
Rein beispielhaft sei genannt, dass mittels der ersten Kalibriermittel eine Filterfrequenz für den ersten Zweig von 24 MHz und mittels der zweiten Kalibriermittel eine für den zweiten Zweig eine Filterfrequenz von 25 MHz eingestellt wird, so dass ein dazwischenliegender Wert von etwa 24,5 MHz erhalten wird.
Dass die Filtervorrichtung kalibrierbar ist bedeutet, dass wenigstens eine, insbesondere eine obere und/oder eine untere Filterfrequenz dieser einstellbar ist. Hierfür sind die Kalibriermittel vorhanden.
Dass die Filtervorrichtung differentiell ist bedeutet, dass sie für die Filterung differentieller Signale genutzt werden kann. Hierfür weist sie zwei Zweige auf, von denen einer für ein Grundsignal und der andere für ein im Vergleich dazu invertiertes Komplementärsignal genutzt werden kann. Es sei betont, dass es irrelevant ist, welcher Zweig für ein Grund- und welcher Zweig für ein Komplementärsignal benutzt wird. Die Zweige sind zweckmäßiger Weise in konstruktiver Hinsicht identisch, umfassen bevorzugt baugleiche Komponenten bzw. Elemente und Leitungen. Die beiden Zweige sind bevorzugt Bestandteil eines Rückkopplungspfades.
Die Mittel der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung, die so angepasst sind, dass sie die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführen, können zu Beispiel durch geeignete Software, durch geeignete Hardware oder auch eine Kombination geeigneter Software und Hardware gegeben sein bzw. solche umfassen.
Die Filtervorrichtung kann einen Decoder umfassen, der einen Eingang und zwei Ausgänge aufweist, insbesondere genau einen Eingang und genau zwei Ausgänge.
Ein Ausgang des Decoders ist bevorzugt den ersten Kalibriermitteln und der andere Ausgang den zweiten Kalibriermitteln zugeordnet und insbesondere mit diesen verbunden. Eine Verbindung ist zweckmäßiger Weise derart, dass die ersten bzw. zweiten Kalibriermittel über ein Ausgangssignal des einen bzw. anderen Ausgang des Decoders adressierbar bzw. steuerbar sind. Dann können mit anderen Worten die Kalibriermittel des einen Zweiges über den einen Ausgang und die des anderen Zweiges über den anderen Ausgang des Decoders gesteuert bzw. eingestellt werden. Über den Eingang des Decoders kann insbesondere ein Signal zum Einstellen einer gewünschten Filterfrequenz der Filtervorrichtung erhalten werden.
Besonders bevorzugt gilt, dass der Decoder einen Eingang von n Bit und zwei Ausgänge von je n-1 Bit aufweist.
Ein Decoder kann allein durch Hardware umgesetzt sein. Der Decoder kann insbesondere Bestandteil derjenigen Mittel der erfindungsgemäßen Filtervorrichtung sein, die so angepasst sind, dass sie die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführen bzw. er kann diese Mittel bilden.
Durch die erfindungsgemäße asymmetrische Einstellung der beiden Zweige werden zusätzliche Filterfrequenzwerte bei gleichbleibender Anzahl von Elementen, z.B. Grund- und/oder Einheitskapazitäten - möglich, konkret Werte, die zwischen denjenigen liegen, welche jeweils für einen Zweig wählbar bzw. einstellbar sind. Ein Decoder mit einem Eingang und zwei Ausgängen, insbesondere ein solcher mit einem Eingang mit n Bit und zwei Ausgängen mit je n-1 Bit, macht es möglich, dass eine höhere - z.B. 4 Bit
entsprechende - Anzahl an Filterfrequenzwerten ausgewählt werden kann, was in eine Einstellung bzw. Ansteuerung einer im Vergleich dazu geringeren Anzahl von Filterfrequenzwerten der einzelnen Pfade „ übersetzt“ wird. Rein beispielhaft sei genannt, dass 4 Bit in den Decoder hineingehen, aber pro Zweig nur 3 Bit gesteuert werden. Entsprechend kleiner bzw. einfacher sind dann die Rückkopplungszweige.
Der Decoder ist zweckmäßiger Weise derart ausgebildet und/oder eingerichtet, dass er insbesondere in Reaktion auf den Empfang eines Eingangssignals über beide Ausgänge ein Ausgangssignal ausgeben kann, wobei sich die Ausgangssignale der beiden Ausgänge voneinander unterscheiden. Dies, um die ersten und die zweiten Kalibriermittel unterschiedlich einstellen zu können bzw. einzustellen.
Insbesondere zusätzlich kann er derart ausgebildet und/oder eingerichtet sein, dass er in Reaktion auf den Empfang eines Eingangssignals zwei übereinstimmende Ausgangssignale über die beiden Ausgänge ausgeben kann bzw. ausgibt. Dies, um die ersten und die zweiten Kalibriermittel insbesondere auch gleich einstellen zu können.
Der Decoder kann insbesondere derart ausgebildet und/oder eingerichtet sein, dass er für einige Eingangssignale zwei voneinander verschiedene Ausgangssignale über die beiden Ausgänge ausgeben kann bzw. ausgibt und bei anderen, davon verschiedenen Eingangssignalen zwei übereinstimmende Ausgangssignale über die beiden Ausgänge ausgeben kann bzw. ausgibt.
Es sei angemerkt, dass zwar in der Regel eine binäre Decodierung zweckmäßig sein wird. Alternativen sind jedoch keineswegs ausgeschlossen, wobei beispielhaft Thermo-Codes genannt seien.
In der Regel wird es so sein, dass die ersten Kalibriermittel ausgebildet und/oder eingerichtet sind, um die wenigstens eine Filterfrequenz des ersten Zweiges auf diskrete Filterfrequenzwerte einstellen zu können, und dass die zweiten Kalibriermittel ausgebildet und/oder eingerichtet sind, um die wenigstens eine Filterfrequenz des zweiten Zweiges auf diskrete Filterfrequenzwerte einstellen zu können. Die diskret einstellbaren Werte der beiden Zweige stimmen bevorzugt überein. Dann gilt weiter bevorzugt, dass die wenigstens eine Filterfrequenz des ersten Zweiges auf einen diskreten Filterfrequenzwert eingestellt oder eine entsprechende Einstellung belassen wird und die wenigstens eine Filterfrequenz des zweiten Zweiges auf den im Vergleich dazu nächsthöheren oder nächsttieferen diskreten Filterfrequenzwert eingestellt wird. Mit anderen Worten kann ein Zweig auf eine Kalibrierstufe eingestellt werden bzw. die Einstellung einer solchen belassen werden und der andere Zweig wird auf die nächst höhere oder nächst niedrigere Kalibrierstufe eingestellt. Ist ein Decoder vorgesehen, kann dieser entsprechend ausgebildet und/oder eingerichtet sein.
Es ist ferner möglich, dass ein Wert für eine Filterfrequenz, auf den die Filtervorrichtung kalibriert werden soll, entgegengenommen wird. Der gewünschte Wert kann zum Beispiel von einem Benutzer entgegengenommen werden, der die Einstellung der Filtervorrichtung vornimmt. Es kann auch sein, dass die Filtervorrichtung einen gewünschten Wert entgegennimmt, wobei sie dann entsprechend ausgebildet und/oder eingerichtet ist. Beispielsweise kann eine Software vorgesehen sein, an die ein Wert übergeben bzw. in die ein Wert eingegeben werden kann und/oder ein Decoder.
Wird ein Wert entgegengenommen, wird in vorteilhafter Weiterbildung die Filterfrequenz des ersten Zweiges mittels der ersten Kalibriermittel bevorzugt automatisch auf einen von dem entgegengenommenen Wert verschiedenen
Wert eingestellt und/oder wird die Filterfrequenz des zweiten Zweiges mittels der zweiten Kalibriermittel bevorzugt automatisch auf einen von dem entgegengenommenen Wert verschiedenen Wert eingestellt.
Die Filterfrequenz des ersten Zweiges kann dann z.B. auf einen oberhalb des entgegengenommenen Wertes liegenden Wert eingestellt werden und die Filterfrequenz des zweiten Zweiges auf einen unterhalb des entgegengenommenen Wertes liegenden Wert. Der umgekehrte Fall ist gleichermaßen möglich.
Rein beispielhaft sei genannt, dass eine gewünschte Filterfrequenz von (etwa) 24,5 MHz entgegengenommen bzw. eingegeben wird und eine insbesondere automatische Einstellung der Filterfrequenz des ersten Zweiges auf 24 MHz und des zweiten Zweiges auf 25 MHz erfolgt.
Eine automatische Einstellung bzw. Einsteilbarkeit kann zum Beispiel ebenfalls Software-implementiert sein und/oder mit Hilfe eines insbesondere rein in Hardware ausgeführten Decoders erfolgen.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die wenigstens eine Filterfrequenz des zweiten Zweiges mindestens um einen Faktor 1 ,03 größer ist bzw. eingestellt wird als die wenigstens eine Filterfrequenz des ersten Zweiges oder umgekehrt. Mit anderen Worten ist dann die Filterfrequenz des einen Zweiges um mindestens 3% größer als die des anderen. Wird die Filterfrequenz des ersten Zweiges z.B. auf 24 MHz eingestellt, würde für den zweiten Zweig eine Filterfrequenz von 24 MHz*1 ,03 = 24,72 MHz oder mehr gewählt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Filterfrequenz des zweiten Zweiges um einen Faktor im Bereich von 1 ,03 bis 1 ,10 größer ist bzw. eingestellt wird als die wenigstens eine Filterfrequenz des ersten Zweiges oder umgekehrt.
Die Kalibriermittel für die Kalibrierung der wenigstens einen Filterfrequenz des ersten und zweiten Zweiges umfassen in zweckmäßiger Ausgestaltung (jeweils) eines oder mehrere einstellbare Elemente. Das oder die einstellbaren Elemente sind insbesondere einstellbar, was die Kapazität (C), den Widerstand (R) bzw. die Induktivität angeht.
So kann vorgesehen sein, dass die ersten Kalibriermittel wenigstens eine einstellbare Kapazität umfassen und/oder dass die zweiten Kalibriermittel wenigstens eine einstellbare Kapazität umfassen. Dann wird bevorzugt wenigstens eine der einstellbaren Kapazitäten derart eingestellt, dass verschiedene Kapazitätswerte für die beiden Zweige erhalten werden.
Die oder wenigstens eine einstellbare Kapazität kann auch eine binär gewichtete Kondensatoranordnung umfassen oder durch eine solche gegeben sein. Dann gilt weiter bevorzugt, dass die (jeweilige) binär gewichtete Kondensatoranordnung mehrere Kondensatoren aufweist, die jeweils hinzu- oder weggeschaltet werden können, um einen gewünschten Kapazitätswert der Kondensatoranordnung zu erhalten. Dann hat sich als besonders geeignet erwiesen, wenn einer der Kondensatoren der Kondensatoranordnung eine Grundkapazität darstellt bzw. bildet und der oder die weiteren Kondensatoren jeweils durch eine Einheitskapazität gegeben sind, wobei die (jeweilige) Einheitskapazität sich durch einen geringeren Kapazitätswert auszeichnet als die Grundkapazität und/oder alle Einheitskapazitäten den gleichen Kapazitätswert aufweisen.
Ist ein Decoder vorgesehen, der einen Eingang mit n Bit und zwei Ausgänge mit jeweils n-1 Bit - je einen für die ersten und die zweiten Kalibriermittel - aufweist, gilt in bevorzugter Weiterbildung, dass die Anzahl der Kondensatoren der Kondensatoranordnung der ersten und/oder der zweiten Kalibrier-
mittel 2n 1 entspricht. Rein beispielhaft sei genannt, dass der Decoder Ausgänge mit 3 Bit aufweist, mit anderen Worten 3 Bit mit dem jeweiligen Ausgang gesteuert werden können. Den 3 Bit würde eine Anzahl von 23 = 8 Kondensatoren entsprechen, z.B. eine Grundkapazität und sieben Einheitskapazitäten.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die ersten Kalibriermittel wenigstens einen einstellbaren Widerstand umfassen und/oder dass die zweiten Kalibriermittel wenigstens einen einstellbaren Widerstand umfassen. Ist dies der Fall, kann wenigstens einer der einstellbaren Widerstände derart eingestellt werden, dass verschiedene Widerstandswerte für die beiden Zweige erhalten werden. Bezüglich einstellbarer Widerstände gilt - analog zu Kapazitäten -, dass diese eine binär gewichtete Widerstandsanordnung umfassen oder durch eine solche gegeben sein können. Dann gilt weiter bevorzugt, dass die (jeweilige) binär gewichtete Widerstandsanordnung mehrere Kondensatoren aufweist, die jeweils hinzu- oder weggeschaltet werden können, um einen gewünschten Widerstandswert der Widerstandsanordnung zu erhalten.
Auch bei einer Widerstandsanordnung kann gelten, dass einer der Widerstände der Widerstandsanordnung einen Grundwiderstand darstellt bzw. bildet und der oder die weiteren Widerstände (jeweils) durch einen Einheitswiderstand gegeben sind, wobei der (jeweilige) Einheitswiderstand sich durch einen geringeren Widerstandswert auszeichnet als der Grundwiderstand und/oder alle Einheitswiderstände den gleichen Widerstandswert aufweisen.
Ferner kann, wenn ein Decoder mit einem Eingang mit n Bit und zwei Ausgänge mit jeweils n-1 Bit - je einen für die ersten und die zweiten Kalibriermittel - vorhanden ist, in bevorzugter Weiterbildung gelten, dass die Anzahl
der Widerstände der Widerstandsanordnung der ersten und/oder der zweiten Kalibriermittel 2n 1 entspricht.
Auch kann vorgesehen sein, dass die ersten Kalibriermittel wenigstens ein einstellbares induktives Element umfassen und/oder die zweiten Kalibriermittel wenigstens ein einstellbares induktives Element umfassen. Dann gilt weiter bevorzugt, dass wenigstens eines der einstellbaren induktiven Elemente derart eingestellt wird, dass verschiedene Induktivitätswerte für die beiden Zweige erhalten werden.
Mit anderen Worten können zum Erhalt sich unterscheidender Filterfrequenzen der beiden Zweige verschiedene Kapazitäten und/oder verschiedene Widerstände und/oder verschiedene Induktivitäten für diese eingestellt werden.
Die Filtervorrichtung kann in Weiterbildung wenigstens einen Operationsverstärker umfassen. Dann ist bevorzugt ein erster Eingang des Operationsverstärkers dem ersten Zweig zugeordnet und ein zweiter Eingang des Operationsverstärkers dem zweiten Zweig zugeordnet. Es liegt insbesondere ein erster Eingang des Operationsverstärkers auf dem ersten Zweig und ein zweiter Eingang auf dem Zweiten. Ein durch den ersten Zweig propagierendes Signal, z.B. ein Grundsignal, wird dann dem ersten Eingang zugeführt und ein auf dem zweiten Zweig propagierendes Signal, z.B. ein Komplementärsignal, dem zweiten Eingang. Bei entsprechender Schaltung kann von dem Operationsverstärker eine Summe oder Differenz von zwei Signale gebildet werden, die auf den beiden Zweigen propagieren.
In vorteilhafter Weiterbildung ist dann vorgesehen, dass die ersten Kalibriermittel oder Teile dieser zu dem Operationsverstärker parallel geschaltet sind,
und/oder dass die zweiten Kalibriermittel oder Teile dieser zu dem Operationsverstärker parallel geschaltet sind. Bevorzugt sind die Kalibriermittel je eines Zweiges oder Teile dieser zu je einem Eingang des Operationsverstärkers parallel geschaltet.
Als besonders geeignet hat sich erwiesen, wenn eine einstellbare Kapazität der ersten Kalibriermittel zum Operationsverstärker parallel geschaltet sind, und eine einstellbare Kapazität der zweiten Kalibriermittel zum Operationsverstärker parallel geschaltet sind.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass den ersten Kalibriermitteln wenigstens ein Widerstand parallelgeschaltet ist, und/oder dass den zweiten Kalibriermitteln wenigstens ein Widerstand parallel geschaltet ist.
Die Filtervorrichtung kann ferner die als Tiefpass- oder Hochpassfilter ausgebildet sein oder wenigstens ein solches umfassen.
Die Filtervorrichtung kann auch als Bessel-Filter, insbesondere als bevorzugt mehrpoliges Bessel-Tiefpass-Filter, ausgebildet sein oder wenigstens ein solches umfassen, was sich als besonders geeignet erwiesen hat. Rein beispielhaft sei ein fünfpoliges Bessel-Tiefpass-Filter genannt. Andere Filtertypen sind ebenfalls möglich, wobei beispielhaft Tschebyscheff-Filter oder Butterworth-Filter genannt seien, als welche die Filtervorrichtung ebenfalls ausgebildet sein bzw. wenigstens ein solches umfassen kann.
Auch kann vorgesehen sein, dass die Filtervorrichtung als Mikro-Chip ausgebildet ist oder einen solchen umfasst.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Filtern, bei dem
- eine kalibrierbare differentielle Filtervorrichtung, die einen insbesondere für ein Grundsignal vorgesehenen ersten Zweig und einen insbesondere für ein im Vergleich zu einem Grundsignal invertiertes Komplementärsignal vorgesehenen zweiten Zweig und erste Kalibriermittel zum Einstellen wenigstens einer Filterfrequenz des ersten Zweiges und zweite Kalibriermittel zum Einstellen wenigstens einer Filterfrequenz des zweiten Zweiges aufweist, bereitgestellt wird,
- die Filtervorrichtung unter Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer kalibrierbaren differentiellen Filtervorrichtung betrieben wird, und
- mit der Filtervorrichtung differentiell übertragene Signale gefiltert werden.
Mit anderen Worten können im Anschluss an die erfindungsgemäße Einstellung der verschiedenen Filterfrequenzen für die beiden Zweige mittels der Filtervorrichtung differentielle Signale gefiltert werden, wobei eine erweiterte Auflösung zur Verfügung steht.
Bei den Signalen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung einer Filterung unterzogen werden, handelt es sich insbesondere um analoge Signale. Es kann sich um Signale handeln, die im Rahmen von Positionsbestimmungsverfahren genutzt werden, z.B. von sogenannten Innen- raum-Positioniersystemen (englisch: Indoor Positioning System, kurz: IPS), wobei dies rein beispielhaft zu verstehen ist und andere Anwendungsgebiete keinesfalls ausgeschlossen sind. An die Filterung kann sich beispielsweise eine Analog-Digital-Wandlung mittels eines ADCs anschließen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass die erfindungsgemäße Filtervorrichtung die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ausführt. Die Filtervorrichtung kann einen Spei-
eher umfassen, auf dem das Computerprogramm abgelegt ist. Auch ist es möglich, dass die erfindungsgemäße Filtervorrichtung einen Prozessor aufweist.
Schließlich betrifft die Erfindung ein computerlesbares Medium, auf dem das erfindungsgemäße Computerprogramm gespeichert ist. Bei dem computerlesbaren Medium kann es sich z.B. um einen USB- oder Flash-Speicher oder eine CD-ROM oder DVD handeln.
Hinsichtlich der Ausgestaltungen der Erfindung wird auch auf die Unteransprüche sowie auf die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen.
In der Zeichnung zeigt:
Figur 1 eine rein schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen kalibrierbaren differentiellen Filtervorrichtung, und
Figur 2 eine rein schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen kalibrierbaren differentiellen Filtervorrichtung.
Gleiche bzw. gleichartige Elemente bzw. Komponenten sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen kalibrierbaren differentiellen Filtervorrichtung 1. Die Vorrichtung 1 gemäß Figur 1 ist als differentielles Standard-Filter als Tiefpass ausgebildet, wobei dies beispielhaft zu verstehen ist.
Die differentielle Filtervorrichtung 1 umfasst in an sich bekannter Weise einen insbesondere für ein Grundsignal vorgesehenen ersten Zweig 2 und einen insbesondere für ein im Vergleich zu einem Grundsignal invertiertes Komplementärsignal vorgesehenen zweiten Zweig 3. Im Betrieb der Vorrichtung 1 können mit anderen Worten differentielle Signale durch die beiden Zweige propagieren, z.B. ein Grundsignal durch den ersten Zweig 2 und ein Komplementärsignal entgegengesetzter Polarität durch den zweiten Zweig 3 (o- der auch umgekehrt). Die beiden Zweige 2, 3 sind - mit allen ihren Elementen - baugleich.
Es sind ferner erste Kalibriermittel 4 zum Einstellen wenigstens einer Filterfrequenz des ersten Zweiges 2 und zweite Kalibriermittel 5 zum Einstellen wenigstens einer Filterfrequenz des zweiten Zweiges 3 vorhanden. Wie vorstehend angemerkt, ist die Filtervorrichtung gemäß Figur 1 als Tiefpass ausgebildet, so dass eine obere Grenzfrequenz als Filterfrequenz einstellbar ist.
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind sowohl die ersten Kalibriermittel 4 als auch die zweiten Kalibriermittel 5 jeweils durch eine einstellbare Kapazität 4, 5 gegeben. Die einstellbaren Kapazitäten 4, 5 sind bei dem hier gezeigten Beispiel jeweils als binär gewichtete Kondensatoranordnungen mit mehreren Einzelkondensatoren, die jeweils hinzu- oder weggeschaltet werden können, um einen gewünschten Kapazitätswert der Kondensatoranordnung zu erhalten, ausgeführt. Es können diskrete Kapazitätswerte eingestellt werden. Jeder Einzelkondensator kann z.B. durch eine Einheitskapazität gegeben sein bzw. eine solche repräsentieren. Es ist auch möglich, dass einer der Einzelkondensatoren eine Grundkapazität darstellt bzw. bildet und die weiteren Einzelkondensatoren jeweils eine Einheitskapazität darstellen, was sich als besonders geeignet erwiesen hat. Rein bei-
spielhaft sei genannt, dass die Grundkapazität einer Frequenz von 20 MHz und jede Einheitskapazität 1 MHz entspricht, so dass durch Hinzuschalten jeweils einer Einheitskapazität eine Erhöhung um 1 MHz möglich ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst jede einstellbare Kapazität 4, 5 jeweils acht Einzelkondensatoren, nämlich einen 20 MHZ entsprechenden Grundkapazitäts-Einzelkondensator und eine sieben jeweils einem MHz entsprechende Einheitskapazität-Kondensatoren.
Es sei angemerkt, dass in der vereinfachten, rein schematischen Figur 1 die einzelnen Kondensatoren der binär gewichteten Anordnung nicht separat figürlich dargestellt sind, sondern die Anordnungen jeweils durch ein übergreifendes Schaltsymbol für eine einstellbare Kapazität repräsentiert werden. Mittels der jeweiligen binär gewichteten Kondensatoranordnung können - jeweils durch hinzu- bzw. wegschalten von Kondensatoren - diskrete Filterfrequenzwerte für den jeweiligen Zweig 2, 3 eingestellt werden. Wie oben angemerkt, sind die beiden Zweige 2, 3 der Filtervorrichtung mit allen ihren Elementen bzw. Komponenten baugleich ausgebildet, so dass dies auch für die binär gewichteten Kondensatoranordnungen 4, 5 gilt. Entsprechend können diese (ggf. bis auf etwaige fertigungsbedingte Toleranzen) auf die gleichen diskreten Kapazitäts- und somit resultierende Filterfrequenzwerte eingestellt werden. Für das Hinzu- bzw. Wegschalten einzelner Kondensatoren der binär gewichteten Kondensatoranordnungen 4, 5 können diese in an sich bekannter Weise digital angesteuert werden.
Weiterhin sei angemerkt, dass es möglich ist, dass die ersten und/oder zweiten Kalibriermittel 4, 5 alternativ oder zusätzlich zu wenigstens einer einstellbaren Kapazität auch wenigstens einen einstellbaren Widerstand und/oder wenigstens ein einstellbares induktives Element umfassen können. Auch hier kommt eine binär gewichtete Anordnung mit digitaler Ansteuerung in Frage.
Es ist ferner ein Operationsverstärker 6 vorhanden. Dieser weist zwei Eingänge 7, 8 auf, von denen einer dem ersten Zweig 2 und einer dem zweiten Zweig 3 zugeordnet ist. Konkret liegt der erste, hier positive Eingang 7 erkennbar auf dem ersten Zweig 2 und der zweite, hier negative Eingang 8 auf dem zweiten Zweig 3, so dass ein auf dem ersten Zweig 2 propagierendes Signal, z.B. Grundsignal, dem ersten Eingang 7 zugeführt wird und ein auf dem zweiten Zweig 3 propagierendes Signal, z.B. Komplementärsignal, dem zweiten Eingang 8. Der Operationsverstärker 6 dient hier als aktives Element im Gegensatz zu den passiven einstellbaren Kapazitäten 4, 5. Der Operationsverstärker 6 sorgt insbesondere für die ausgangsseitige Invertierung und als Treiber.
Wie man erkennt, sind die ersten und zweiten Kalibriermittel 4, 5, hier also die einstellbaren Kapazitäten 4, 5, dem Operationsverstärker 6 parallelgeschaltet. Sowohl der erste Zweig 2 als auch der zweite Zweig 3 weisen jeweils einen zu dem Operationsverstärker 6 parallelen Pfad 9, 10 auf, auf dem die jeweilige einstellbare Kapazität 4, 5 liegt. Die beiden Pfade 9, 10 verbinden jeweils einen Eingang 7, 8 mit einem Ausgang 11 , 12 des Operationsverstärkers 6 und bilden einen Rückkopplungspfad bzw. sind Teile eines solchen.
Sowohl der erste Zweig 2 als auch der zweite Zweig 3 weist ferner einen der jeweiligen einstellbaren Kapazität 4, 5 des Zweiges 2, 3 parallelgeschalteten Widerstand 13, 14 auf. Die Widerstände 13, 14 liegen entsprechend auf weiteren, hier äußeren Parallelpfaden 15, 16 des jeweiligen Zweiges 2, 3, die ebenfalls Teil des Rückkopplungspfades sind.
Schließlich findet sich in jedem Zweig 2, 3 ein weiterer Widerstand 17, 18 und zwar eingangsseitig des jeweiligen Zweiges 2, 3 vor der Abzweigung der äußeren Parallelpfade 15, 16 der Zweige 2, 3.
Um eine erweiterte Auflösung für die Filterung mit der Vorrichtung 1 aus Figur 1 zu ermöglichen, wird diese gemäß dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer kalibrierbaren differentiellen Filtervorrichtung betrieben.
Mit den ersten Kalibriermitteln 4 wird eine Filterfrequenz des ersten Zweiges 3 und mit den zweiten Kalibriermitteln 5 eine Filterfrequenz des zweiten Zweiges 3 eingestellt, wobei sich erfindungsgemäß die Filterfrequenz des ersten Zweiges 2 von der Filterfrequenz des zweiten Zweiges 3 unterscheidet. Die Einstellung der Filterfrequenzen wird hier durch entsprechende Wahl von Kapazitätswerten der einstellbaren Kapazitäten 4, 5 erzielt. Wie man der Figur 1 entnehmen kann, wird bei dem hier beschriebenen Beispiel für den ersten Zweig 2 eine Filterfrequenz von 24 MHz eingestellt und für den zweiten Zweig 3 eine Filterfrequenz von 25 MHz. Dies ist in der Figur 1 schematisch durch ober- bzw. unterhalb der Pfade 15, 16 dargestellte Pfeile angedeutet, die mit entsprechenden Werte versehen sind. Hierfür wird die einstellbare Kapazität 4 des ersten Zweiges 2, konkret die diese bildende binär gewichtete Kondensatoranordnung 4 auf eine (Kapazitäts-)Kalibriestufe eingestellt, die dem Filterfrequenzwert von 24 MHz entspricht. Dies durch entsprechende digitale Ansteuerung. Die einstellbare Kapazität 5 wird insbesondere auf die nächsthöhere (Kapazitäts-)Kalibrierstufe eingestellt, die hier den 25 MHz entspricht, ebenfalls durch entsprechende digitale Ansteuerung. Die einstellbaren Kapazitäten 4, 5 werden mit anderen Worten durch kleine digitale Maßnahmen unterschiedlich geschaltet.
Aufgrund der abweichenden Filterfrequenzen von 24 MHz für den ersten Zweig 2 und 25 MHz für den zweiten Zweig 3, erhält man als Filterfrequenz der Vorrichtung 1 , die sich nach Summen- bzw. Differenzbildung ergibt, in etwa 24,5 MHz, was in der Figur 1 rechts ausgangsseitig des Operationsverstärkers 6 durch eine entsprechende Formel angedeutet ist. Im Ergebnis kann die Auflösung erweitert werden.
Die Filtervorrichtung 1 aus Figur 1 umfasst Mittel, die so angepasst sind, dass sie die Schritte des vorstehend beschriebenen Verfahrens ausführen kann. Es ist möglich, dass die Filtervorrichtung 1 eine geeignete Software umfasst. Die Software kann z.B. die digitale Ansteuerung der einstellbaren Kapazitäten vornehmen bzw. bewirken. Die Filtervorrichtung 1 aus Figur 1 kann auch auf einem Mikro-Chip implementiert sein, welcher eine entsprechende Software umfasst.
Es ist auch möglich, dass ein Wert für eine Filterfrequenz, auf den die Filtervorrichtung 1 kalibriert werden soll, entgegengenommen wird. Die Filtervorrichtung 1 kann hierfür ausgebildet und/oder eingerichtet sein. Wird ein Wert für eine gewünschte Filterfrequenz entgegengenommen, wird bevorzugt die Filterfrequenz des ersten Zweiges 2 mittels der ersten Kalibriermittel 4 automatisch auf einen von dem entgegengenommenen Wert verschiedenen Wert eingestellt und/oder die Filterfrequenz des zweiten Zweiges 3 mittels der zweiten Kalibriermittel 5 automatisch auf einen von dem entgegengenommenen Wert verschiedenen Wert eingestellt. Die Filterfrequenz des ersten Zweiges 2 wird dann zweckmäßiger Weise auf einen oberhalb des entgegengenommenen Wertes liegenden Wert eingestellt werden und die Filterfrequenz des zweiten Zweiges 3 auf einen unterhalb des entgegengenommenen Wertes liegenden Wert. Der umgekehrte Fall ist gleichermaßen möglich.
Auch dies kann Software-implementiert sein. Z.B. kann ein Benutzer einen gewünschten Wert von 24,5 MHz an die Software übergeben, wobei zugehörige Eingabemittel vorhanden sein können, und die Software steuert die einstellbare Kapazität 4 und die einstellbare Kapazität 5 entsprechend digital an bzw. bewirkt eine solche Ansteuerung.
Es ist auch möglich, dass die Filtervorrichtung 1 einen figürlich nicht dargestellten Decoder und ggf. einen Bus umfasst. Der Decoder, der rein in Hardware ausgeführt sein kann, weist dann zweckmäßiger Weise einen insbesondere mit dem Bus verbundenen Eingang von n Bit und zwei Ausgänge von je n-1 Bit auf, wobei von den beiden Ausgängen je einer einem Zweig 2, 3 bzw. den einstellbaren Kalibriermitteln 4, 5 je eines Zweiges 2, 3 zugeordnet ist. Rein beispielhaft sei genannt, dass der Decoder einen Eingang von 4 Bit und zwei Ausgänge von je 3 Bit aufweist. Jeder Ausgang ist einem Zweig 2, 3 zugeordnet, um dessen Kalibriermittel 4, 5 einstellen zu können.
Der Bus kann dann insbesondere 16 Bit Eingänge aufweisen, so dass 16 verschiedene Werte für die Filterfrequenz der Filtervorrichtung 1 einstellbar sind.
In der folgenden Tabelle sind - rein beispielhaft - in der linken Spalte 4 Bit Eingangswerte von 0 bis 14 für den Decoder dargestellt und in der mittleren und rechten Spalte zugehörige, von dem Decoder ausgegebene 3 Bit Ausgangswerte bzw. Codes für die beiden Zweige 2, 3. Der 1. Zweig gemäß dieser Tabelle kann z.B. der in Figur 1 obere Zweig 2 sein und der 2. Zweig gemäß der Tabelle der untere 3 oder auch umgekehrt.
Rein beispielhaft sei genannt, dass ein Eingang von „ 0“ bedeutet, dass bei den einstellbaren Kapazitäten 4, 5 beider Zweige 2, 3 jeweils nur die 20 MHz entsprechende Grundkapazität gewählt ist. Dies würde (nach Summen. Bzw. Differenzbildung) hier dem kleinsten einstellbaren Filterfrequenzwert der Filtervorrichtung 1 von 20 MHz entsprechen.
Bei einem Eingang von „ 1“ wird auf einem der beiden Zweige 2, 3 - gemäß der Tabelle dem 2. Zweig 3 - zusätzlich zu der Grundkapazität eine von den 1 MHz entsprechenden Einheitskapazitäten hinzugeschaltet, dies durch entsprechende digitale Ansteuerung der einstellbaren Kapazität 5. Mit anderen Worten bleibt für den 1. Zweig 2 eine Frequenz von 20 MHz eingestellt und für den 2. Zweig 3 werden 21 MHz gewählt. Der Eingangswert „ 1“
entspricht somit (nach Summen-bzw. Differenzbildung) einer Filterfrequenz der Vorrichtung 1 von etwa 20,5 MHz. Die Einstellung „ 2“ entspricht Ausgängen für beide Zweige von „ 1“. Mit andren Worten wird sowohl bei den Kalibriermitteln 4 des 1. Zweiges 2 als auch den Kalibriermitteln 5 des 2. Zweiges 3 jeweils eine der Einheitskapazität hinzugeschaltet, so dass für beide Zweige und auch insgesamt 21 MHz erhalten werden. Ein Eingangswert „ 3“ mit 21 MHz (Grundkapazität + 1 Einheitskapazität) für den 1. Zweig 2 und 22 MHz (Grundkapazität + 2 Einheitskapazitäten) für den 2. Zweig 3 ergibt insgesamt 21 ,5 MHz, ein Eingangswert „ 4“ 22 MHz, „ 5“ 22,5 MHz und so weiter.
Wie man erkennt, gehen in dem dargestellten Beispiel 4 Bit hinein, aber pro zweig 2, 3 werden nur 3 Bit gesteuert. Entsprechend kleiner bzw. einfacher können die Rückkopplungszweige sein.
Wie die Tabelle zeigt, ist der Decoder derart ausgebildet und/oder eingerichtet, dass er für einige Eingangssignale (1 , 3, 5, 7, 9, ...) zwei voneinander verschiedene Ausgangssignale über die beiden Ausgänge ausgeben kann bzw. ausgibt und bei anderen, davon verschiedenen Eingangssignalen (0, 2, 4, 6, 8, ...) zwei übereinstimmende Ausgangssignale über die beiden Ausgänge ausgeben kann bzw. ausgibt. Dies, um die ersten 4 und die zweiten Kalibriermittel 5 unterschiedlich sowie gleich einstellen zu können.
Im Anschluss an die Kalibrierung der Filterfrequenz auf einen gewünschten Wert, beispielsweise (etwa) 24,5 MHz durch Einstellung der verschiedenen Frequenzen für die beiden Zweige 2, 3 (Eingangswert „ 9“ und verschiedene Ausgangswerte „ 4“ und „ 5“ für 24 MHz und 25 MHz in obiger Tabelle) kann die Filtervorrichtung 1 genutzt werden, um differentielle Signale zu filtern.
Vorliegend werden analoge differentielle Signale gefiltert und zwar solche, die im Rahmen von Positionsbestimmungsverfahren genutzt werden, z.B. von sogenannten Innenraum-Positioniersystemen (englisch: Indoor Positioning System, kurz: IPS). Die ist jedoch rein beispielhaft zu verstehen und andere Anwendungsgebiete sind keinesfalls ausgeschlossen. An die Filterung kann sich beispielsweise eine Analog-Digital-Wandlung mittels eines ADCs anschließen.
Die Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen kalibrierbaren Filtervorrichtung 1. Dies ist im Unterschied zu der Vorrichtung 1 gemäß Figur 1 als differentielles Multi-Feedback-Filter als Tiefpass ausgebildet. Da die Filtervorrichtung aus Figur 2 in weiten Teilen Ihres Aufbaus mit der Filtervorrichtung aus Figur 1 übereinstimmt und nur durch einige zusätzliche Elemente von dieser abweicht, werden im Folgenden nur die zusätzlichen Elemente beschrieben.
Konkret weist die Filtervorrichtung 1 aus Figur 2 in jedem der beiden Zweige 2, 3 einen zusätzlichen Widerstand 19, 20 auf, hier jeweils zwischen der Abzweigung der Pfade 15 und 9 bzw. 16 und 10. Des Weiteren ist eine zusätzliche einstellbare Kapazität 21 vorhanden, die sich einem die beiden Zweige 2, 3 miteinander verbindenden Pfad 22 befindet. Hierbei handelt es sich um in der Regel übliche Bestandteile eines Multifeedback-Filters.
Es sei angemerkt, dass die Anordnung gemäß Figur 2 auch beispielhaft eine von mehreren Stufen einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung 1 darstellen kann.
Der Betrieb der kalibrierbaren differentiellen Filtervorrichtung 1 aus Figur 2 kann genauso erfolgen, wie der oben beschriebene Betrieb der Vorrichtung aus Figur 1. Mit anderen Worten können hier auf die gleiche Weise ver-
schiedene Kalibrierstufen für die einstellbaren Kapazitäten 4 und 5 der beiden Zweige 2 und 3 gewählt werden, um z.B. Filterfrequenzen von 24 MHz und 25 MHz für den ersten und zweiten Zweig 2, 3 zu erhalten. Auch hier können z.B. ein Bus und Decoder und/oder eine Software zum Einsatz kommen. Im Anschluss können differentielle Signale mit der Filtervorrichtung aus Figur 2 gefiltert werden. Multifeedback-Filter bieten dabei den Vorteil, dass sie mit einem Operationsverstärker bereits zwei Pole produzieren, also die Frequenz-Kennlinie deutlich steiler ist.
Bezugszeichenliste
1 Filtervorrichtung
2 erster Zweig 3 zweiter Zweig
4 erstes Kalibriermittel
5 zweites Kalibriermittel
6 Operationsverstärker
7 erster Eingang 8 zweiter Eingang
9 Pfad
10 Pfad
11 Ausgang
12 Ausgang 13 Widerstand
14 Widerstand
15 Parallelpfad
16 Parallelpfad
Claims
1. Verfahren zum Betreiben einer kalibrierbaren differentiellen Filtervorrichtung (1), die einen insbesondere für ein Grundsignal vorgesehenen ersten Zweig (2) und einen insbesondere für ein im Vergleich zu einem Grundsignal invertiertes Komplementärsignal vorgesehenen zweiten Zweig (3) und erste Kalibriermittel (4) zum Einstellen wenigstens einer Filterfrequenz des ersten Zweiges (2) und zweite Kalibriermittel (5) zum Einstellen wenigstens einer Filterfrequenz des zweiten Zweiges (3) aufweist, bei dem mit den ersten Kalibriermitteln (4) wenigstens eine Filterfrequenz des ersten Zweiges (2) und/oder mit den zweiten Kalibriermitteln (5) wenigstens eine Filterfrequenz des zweiten Zweiges (3) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich die wenigstens eine Filterfrequenz des ersten Zweiges (2) von der wenigstens einen Filterfrequenz des zweiten Zweiges (3) unterscheidet.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kalibriermittel (4) ausgebildet und/oder eingerichtet sind, um die wenigstens eine Filterfrequenz des ersten Zweiges (2) auf diskrete Filterfrequenzwerte einstellen zu können, und dass die zweiten Kalibriermittel (5) ausgebildet und/oder eingerichtet sind, um die wenigstens eine Filterfrequenz des zweiten Zweiges (3) auf insbesondere die gleichen diskreten Filterfrequenzwerte einstellen zu können, und die wenigstens eine Filterfrequenz des ersten Zweiges (2) auf einen diskreten Filterfrequenzwert eingestellt oder eine entsprechende Einstellung belassen wird und die wenigstens eine Filterfrequenz des zweiten Zweiges (3) auf den nächsthöheren oder nächsttieferen diskreten Filterfrequenzwert eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wert für eine Filterfrequenz, auf den die Filtervorrichtung (1) kalibriert werden soll, insbesondere von der Filtervorrichtung (1) entgegengenommen wird, und die Filterfrequenz des ersten Zweiges (2) mittels der ersten Kalibriermittel (4) bevorzugt automatisch auf einen von dem entgegengenommenen Wert verschiedenen Wert eingestellt wird, und/oder die Filterfrequenz des zweiten Zweiges (3) mittels der zweiten Kalibriermittel (5) bevorzugt automatisch auf einen von dem entgegengenommenen Wert verschiedenen Wert eingestellt wird, bevorzugt, wobei die Filterfrequenz des ersten Zweiges (2) auf einen oberhalb des entgegengenommenen Wertes liegenden Wert eingestellt wird und die Filterfrequenz des zweiten Zweiges (3) auf einen unterhalb des entgegengenommenen Wertes liegenden Wert eingestellt wird oder umgekehrt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kalibriermittel (4) wenigstens eine einstellbare Kapazität umfassen und die zweiten Kalibriermittel (5) wenigstens eine einstellbare Kapazität umfassen, und wenigstens eine der einstellbaren Kapazitäten (4, 5) derart eingestellt wird, dass verschiedene Kapazitätswerte für die beiden Zweige (2, 3) erhalten werden.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kalibriermittel (4) wenigstens einen einstellbaren Widerstand umfassen und die zweiten Kalibriermittel (5) wenigstens einen einstellbaren Widerstand umfassen, und wenigstens einer der einstellbaren Widerstände derart eingestellt wird, dass verschiedene Widerstandswerte für die beiden Zweige (2, 3) erhalten werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kalibriermittel (4) wenigstens ein einstellbares induktives Element umfassen und die zweiten Kalibriermittel (5) wenigstens ein einstellbares induktives Element umfassen, und wenigstens eines der einstellbaren induktiven Elemente derart eingestellt wird, dass verschiedene Induktivitätswerte für die beiden Zweige (2, 3) erhalten werden.
7. Verfahren zum Filtern, bei dem
- eine kalibrierbare differentielle Filtervorrichtung (1), die einen insbesondere für ein Grundsignal vorgesehenen ersten Zweig (2) und einen insbesondere für ein im Vergleich zu einem Grundsignal invertiertes Komplementärsignal vorgesehenen zweiten Zweig (3) und erste Kalibriermittel (4) zum Einstellen wenigstens einer Filterfrequenz des ersten Zweiges (2) und zweite Kalibriermittel (5) zum Einstellen wenigstens einer Filterfrequenz des zweiten Zweiges (3) aufweist, bereitgestellt wird,
- die Filtervorrichtung (1) unter Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 betrieben wird, und
- mit der Filtervorrichtung (1) differentiell übertragene Signale gefiltert werden.
8. Kalibrierbare differentielle Filtervorrichtung (1), die einen insbesondere für ein Grundsignal vorgesehenen ersten Zweig (2) und einen insbesondere für ein im Vergleich zu einem Grundsignal invertiertes Komplementärsignal vorgesehenen zweiten Zweig (3) und erste Kalibriermittel (4) zum Einstellen wenigstens einer Filterfrequenz des ersten Zweiges (2) und zweite Kalibriermittel (5) zum Einstellen wenigstens einer Filterfrequenz des zweiten Zweiges (3) aufweist, wobei die Filtervorrichtung (1) Mittel umfasst, die so angepasst sind, dass sie die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausführen.
9. Filtervorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kalibriermittel (4) ausgebildet und/oder eingerichtet sind, um die wenigstens eine Filterfrequenz des ersten Zweiges (2) auf diskrete Filterfrequenzwerte einstellen zu können, und dass die zweiten Kalibriermittel (5) ausgebildet und/oder eingerichtet sind, um die wenigstens eine Filterfrequenz des zweiten Zweiges (3) auf die insbesondere gleichen diskrete Filterfrequenzwerte einstellen zu können.
10. Filtervorrichtung (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kalibriermittel (4) wenigstens eine einstellbare Kapazität umfassen, und/oder dass die zweiten Kalibriermittel (5) wenigstens eine einstellbare Kapazität umfassen.
11. Filtervorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die oder wenigstens eine einstellbare Kapazität (4, 5) eine binär gewichtete Kondensatoranordnung umfasst oder durch eine solche gegeben ist, bevorzugt, wobei die binär gewichtete Kondensatoranordnung mehrere Kondensatoren aufweist, die jeweils hinzu- oder weggeschaltet werden können, um einen gewünschten Kapazitätswert der Kondensatoranordnung zu erhalten.
12. Filtervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kalibriermittel (4) wenigstens einen einstellbaren Widerstand umfassen, und/oder dass die zweiten Kalibriermittel (5) wenigstens einen einstellbaren Widerstand umfassen.
13. Filtervorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kalibriermittel (4) wenigstens ein einstellbares induktives Element umfassen, und/oder dass die zweiten Kalibriermittel (5) wenigstens ein einstellbares induktives Element umfassen.
14. Filtervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Decoder vorgesehen ist, der einen Eingang insbesondere von n Bit und zwei Ausgänge insbesondere von je n-1 Bit aufweist, bevorzugt, wobei ein Ausgang den ersten Kalibriermitteln (4) und der andere Ausgang den zweiten Kalibriermitteln (5) zugeordnet und insbesondere mit diesen verbunden ist.
15. Filtervorrichtung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Decoder derart ausgebildet und/oder eingerichtet, dass er insbesondere in Reaktion auf den Empfang eines Eingangssignals über beide Ausgänge ein Ausgangssignal ausgeben kann, wobei sich die Ausgangssignale der beiden Ausgänge voneinander unterscheiden.
16. Filtervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtervorrichtung (1) wenigstens einen Operationsverstärker (6) umfasst, bevorzugt, wobei ein erster Eingang (7) des Operationsverstärkers (6) dem ersten Zweig (2) zugeordnet ist und wobei ein zweiter Eingang (8) des Operationsverstärkers (6) dem zweiten Zweig (3) zugeordnet ist.
17. Filtervorrichtung (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Kalibriermittel (4) oder Teile dieser zu dem Operationsverstärker (6) parallel geschaltet sind,
und/oder dass die zweiten Kalibriermittel (5) oder Teile dieser zu dem Operationsverstärker (6) parallel geschaltet sind.
18. Filtervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtervorrichtung (1) als Tiefpass- oder Hochpassfilter ausgebildet ist oder wenigstens ein solches umfasst.
19. Filtervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtervorrichtung (1) als Bessel-Filter, insbesondere als bevorzugt mehrpoliges Bessel-Tiefpass-Filter, oder als Tscheby- scheff-Filter oder als Butterworth-Filter ausgebildet ist oder wenigstens ein solches umfasst.
20. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Filtervorrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 19 die Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 oder 2 ausführt.
21. Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass die Filtervorrichtung (1) gemäß Anspruch 9 oder einem der Ansprüche 10 bis 19, soweit auf Anspruch 9 rückbezogen, die Verfahrensschritte nach Anspruch 3 ausführt, oder die bewirken, dass die Filtervorrichtung (1) gemäß Anspruch 10 oder Anspruch 11 oder einem der Ansprüche 12 bis 19, soweit auf Anspruch 10 oder 11 rückbezogen, die Verfahrensschritte nach Anspruch 4 ausführt, oder die bewirken, dass die Filtervorrichtung (1) gemäß Anspruch 12 oder einem der Ansprüche 13 bis 19, soweit auf Anspruch 12 rückbezogen, die Verfahrensschritte nach Anspruch 5 ausführt, oder die bewirken, dass die Filtervorrichtung (1) gemäß Anspruch 13 oder einem der Ansprüche 14 bis 19, soweit auf Anspruch 13 rückbezogen, die Verfahrensschritte nach Anspruch 6 ausführt.
22. Computerlesbares Medium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 20 oder 21 gespeichert ist.
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