FI72018B - Laogpassfilter foer telefonband - Google Patents

Description

k*S*r·· KUULUTUSjULKAISU H 9 Γι 1 Ω l J ' ' UTLÄGGNINGSSKRIFT / Ζ U I Ο C (45) Γ;.Γ ,Ι " L . — ' 'ϊΚ j : Λ Ο 7 (51) Kv.lk.*/lnt.CI.4 Η 03 Η 11/12 SUOMI —FINLAND (21) Patenttihakemus — Patentansökning 79 10/6

(22) Hakemispäivä — Ansökningsdag no 04 7Q

|. · ' ' (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 02.04 79 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig gg ^g yg

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm. —

Patent- och registerstyrelsen ' ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad 28.11.86 (86) Kv. hakemus — Int. ansökan (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet 07.04./8 Ranska-Frankrike(FR) 7810479 (71) Compagnie Industrie! Ie des Telecommunications Cit-Alcatel, 12, rue de la Baume, Paris, Ranska-Frankrike(FR) (72) Gerard Bars, P1 eumeu r-Bodou, Jacques Baudin, Lannion,

Ranska-Frankr i ke(FR) (74) Oy Jalo Ant-Wuorinen Ab (54) Puhelinkaistan a 1ipäästösuodatin - Lägpassfi1ter för telefonband

Keksintö kohdistuu puhelintekniikassa käytettävään alipäästö-suodattimeen ja täsmällisemmin PCM-tekniikkaa käyttävän aikajakopuhe-linkeskuksen jokaisessa tilaajajohtolaitteessa käytettävään vastaan-ottoalipäästösuodattimeen.

Äänitaajuussignaali muodostetaan uudelleen vastaanottopäässä ali-päästösuodattimella, jonka tehtävänä on poistaa 3400 Hz ylittävät taajuudet ja jonka on täytettävä taajuuden funktiona tarkat vaimennus-vaatimukset. Suodattimen vastekäyrän on myös lämpötilan muuttuessa pysyttävä ahtaiden rajojen sisällä, jotka rajat on määritelty malli-kaavion avulla, joka esittää ylä- ja alarajat hyväksyttävälle toiminnalle. Alipäästösuodatinten rakenne edellyttää suurta määrää komponentteja, mikä tekee vaadittujen vaimennusvaatimusten täyttämisen vaikeaksi lämpötilan funktiona.

Rakenteeltaan tunnetuilla alipäästösuodattimilla on yleensä alhainen tuloimpedanssi. Jotta esillä olevassa sovellutuskohteessa suodatinta edeltävä näytteenpitokondensaattori C toimisi asianmukaisesti, on suodattimena oltava suuri impedanssi. Tämän vuoksi on 2 7201 8 kondensaattorin ja tunnetun alipäästösuodattimen väliin kytkettävä sovitusaste, jona yleensä on operaatiovahvistin.

Esillä olevan keksinnön edullisten suoritusmuotojen avulla saadaan rakenteeltaan yksinkertainen alipäästösuodatin, jossa komponenttien lukumäärä on pienempi kuin vastaavissa aikaisemmissa suodattimissa.

Esillä olevan keksinnön kohteena on alipäästösuodatin puhelintekniikkaa varten, jolle on tunnusomaista, että siihen sisältyy kaksi osaa sarjassa, kunkin osan sisältäessä operaatiovahvistimen, että alipäästötyyppisellä ensimmäisellä osalla on vastekäyrä, joka asymptoottisesti lähenee suoraa, jonka kaltevuus on ainakin 6 dB/oktaavi, ja suuri tuloimpedanssi, ja jonka muodostaa toisaalta ensimmäinen vastus, joka on kytketty ensimmäisen osan operaatiovahvistimen positiiviseen tulonapaan, toisaalta positiivisen tulonavan ja maan väliin kytketty kondensaattori, ja että toinen osa on toisen kertaluvun epäsymmetrinen kaistanesto-osa, joka on Cauer-vastetyyppinen.

Esillä olevassa keksinnössä esitetyllä alipäästösuodattimella on tietyillä ehdoilla (R^C >> 125*10 ^ kuten jäljempänä ilmenee) suuri tuloimpedanssi ja sovitusastetta ei siten enää välttämättä tarvita.

Esillä olevan keksinnön mukaisten suodattimien vastekäyrien läm-pötilavaihtelut ovat pieniä, koska lämpötilaherkkien taajuudenmäärää-vien komponenttien lukumäärä on pienempi kuin ominaisuuksiltaan vastaavissa aikaisemmissa suodattimissa.

Seuraavassa selitetään esimerkkinä keksinnön erästä suoritusmuotoa oheiseen piirustukseen liittyen, jossa kuvio 1 esittää alipäästösuodatinta, jossa on kaksi osaa, ja kuvio 2 esittää suodattimen toisen osan sillan taajuusvastekäyrää. Kuviossa 1 E on tulonapa, I on näytteenottoveräjä, joka on esitetty kaaviollisesti kytkimenä, ja C on kondensaattori, joka on kytketty maahan. Kondensaattorin C ja lähtönavan S välillä on keksinnön kohteena oleva vastaanottoalipäästösuodatin, joka muodostuu kahdesta osasta 1 ja 2.

Näytteenottokytkin I sulkeutuu 2 us ajaksi 125 us välein.

Vastus R^ yhdistää kondensaattorin C operaatiovahvistimen po- 3 7201 8 sitiiviseen tuloon, joka on kytketty maahan rinnakytkettyjen vastuksen R2 ja kondensaattorin Cg välityksellä. Vahvistimen Ag negatiivinen tulo on kytketty toisaalta maahan vastuksen Rg kautta ja toisaalta vahvistimen Ag lähtöön rinnakytkettyjen vastuksen ja kondensaattorin Cg kautta. Kondensaattorin C ja vahvistimen Ag lähdön välillä olevat komponentit muodostavat ensimmäisen suodatinosan 1.

Vahvistimen Ag lähdön ja suodattimen lähtönavan S välillä on kaksois-T-silta ja operaatiovahvistin A2· Järjestely muodostaa toisen asteen asymmetrisen kaistanestosuodattimen, jolla on Cauer-tyyp-pinen taajuusvaste.

Vahvistimen Ag lähdön ja vahvistimen A2 positiivisen tulon välillä on toisaalta kaksi kondensaattoria Cg ja C4 sarjassa ja toisaalta kaksi vastusta Rg ja Rg sarjassa. Kondensaattorien Cg ja C4 yhteinen piste on kytketty vastuksen R^ välityksellä vahvistimen A2 lähtöön. Vastusten Rg ja Rg yhteinen piste on kytketty kondensaattorin Cg välityksellä vahvistimen A2 lähtöön. Vahvistimen A2 positiivinen tulo on kytketty maahan rinnakytkettyjen vastuksen Rg ja kondensaattorin Cg kautta. Vahvistimen A2 negatiivinen tulo on kytketty toisaalta maahan vastuksen R^q kautta ja toisaalta vahvistimen A2 lähtöön vastuksen Rg kautta. Vastukset Rg, Rg ja R^ ja kondensaattorit Cg, C^ ja Cg muodostavat kaksois-T-sillan.

Suodattimen tulossa olevalla kondensaattorilla C, jollainen kondensaattori on myös tunnettujen vastaanottosuodattimien tuloissa, ja _6 vastuksella Rg on arvot, jotka tyydyttävät epäyhtälön RgC >> 125*10 , ts, aikavakio RgC on erittäin suuri kehyksen pituuteen 12 5 ps verrattuna, joka vastaa näytteenottoveräjän I kytkentätaajuutta.

Vi, V2, V3, V4 ja V5 tarkoittavat jännitteitä maan ja seuraavien pisteiden välillä: tulonapa E, vastuksen R ja kondensaattorin C yhteinen piste, vahvistimen Ag positiivinen tulo ja suodattimen lähtönäpä S.

Ensimmäiseen suodatinosaan sisältyy ensimmäinen suodatinjärjes-tely, joka muodostuu vastuksista Rg ja R2 ja kondensaattorista Cg, ja toinen suodatinjärjestely, joka muodostuu vahvistimesta Ag, vastuksista Rg ja R4 ja kondensaattorista Cg*

Ensimmäisen suodatinjärjestelyn siirtofunktio on

l3_G

G1 ' V2 1 + alp 7201 8 4 R2 R1R2C1 jossa yhtälössä G-, = - ja a, = -- .

R1 + R2 Rj_ + R2

Toisen suodatinjärjestelyn siirtofunktio on: v4 _ 1 + a2p v3 1 + b2p R3 + R4 R3R4^2 jossa yhtälössä = --— , a- = —- ja b~ = R.C~.

Z ϊ\^ Z Z t Z

Ensimmäisen suodatinosan siirtofunktio on ensimmäisen ja toisen suodatinjärjestelyn siirtofunktioiden tulo eli

Xi = Xl li = 1 + ap V2 " V2 ' V3 1 + bp + cp2 ' missä G = GlG2 a = a2 b = al + b2 c = a-^b2·

Yhtälöstä (1) saadaan: V4 _ „\ / 1 + a2u,2 V ^ \ / 22 22 ^ V2 V (l-co/r + b ω

Yhtälö (2) ilmaisee vahvistuksen tai vaimennuksen taajuuden funktiona. Vastaavan käyrän asymptoottina on luiska 6 dB/oktaavi.

Toisen suodatinosan siirtofunktio on: 2 1 + E_ V, “o V7 = G3 -2-2 <3> 4 1 + a E + bJ^ 3ω 3ω2 o o eli 5 7201 8 2 1 - <fl_ V5 ωο = g3 ------/ - (4) 4 \ //1 κ ω > 2 , 2 ω \/α ‘ b3 “ΐ’ + a3 “2 V ω ω ο ο

Yhtälössä (4) on vahvistus tai vaimennus tasavirralla, a^ on kerroin, joka on kääntäen verrannollinen Q-arvoon, jossa käyrän-muoto riippuu, ja G DC-vahvistus edustaa suhdetta —- = —r—=— -r-——.-rr-τ---: ;—r-n—* 3 G°° vahvistus erittäin suurilla taajuuksilla

Yhtälön (4) käyrällä on asymptootti, jonka määrää suora

G

ts. G®.

b3 ω0 on nollakohdan kulmataajuus, ts. taajuus, jolla vaimennus on ääretön.

Kuvio 2 esittää kahta yhtälön (4) mukaista käyrää.

Tässä kuviossa käyrät a ja b vastaavat kahta eri kertoimen a^ arvoa käyrän a Q-arvon ollessa suuremman kuin käyrän b.

Kondensaattorin C, jonka yli ensimmäinen osa 1 on kytketty, vaikutuksesta jännitteiden V3 ja väliseksi suhteeksi tulee, kun R^C on erittäin suuri verrattuna arvoon 125*10 ^ v, sinhr-> \r =-2— > <5> V-, ω 2Fo

missä lauseke ( ) on yhtä kuin (π Jj—) ja F on 8000 Hz, jossa F

2Fq j Fo o o on vastaanotetun signaalin näytteenottotaajuus.

Osista 1 ja 2 muodostuvan vastaanottosuodattimen tapauksessa toisella osalla on tyyppiä a vastaava kohoutuman sisältävä käyrä.

Tällä voidaan kompensoida näytteenottotermin sin (-)

2F

_o ω 2Fo aiheuttama painuma.

Kuviossa 1 esitetyn suodattimen aikaansaamiseksi tarvittavien

Claims (2)

6 7201 8 komponenttien lukumäärä on paljon pienempi kuin tunnetuissa vastaan-ottoalipäästösuodattimissa, joissa on ainakin neljä operaatiovahvistinta. Keksinnön mukainen suodatin on siten halvempi ja vähemmän herkkä lämpötilanmuutoksille kuin tunnetut suodattimet, ts. sen taa-juuskäyrä on stabiilimpi lämpötilan muuttuessa. Tämä on huomattava etu tunnettuihin suodattimiin verrattuna. Keksintöä on selitetty kuviossa 1 esitettuun suoritusmuotoon liittyen. Kumpi tahansa osista voidaan luonnollisesti korvata samanarvoisella osalla. Kuten edellä on esitetty,ensimmäisen osan vaimennus kasvaa ainakin 6 dB/oktaavi suurilla taajuuksilla. Osaa, jonka vaimennus kasvaa jyrkemmin kuin 6 dB/oktaavi voidaan myös käyttää. Toinen osa on toisen kertaluvun Cauer-tyyppinen kaistanestosuodatin. Keksinnön piiristä poikkeamatta kaksois-T-sillan ja operaatiovahvistimen yhdistelmä voidaan korvata millä tahansa muulla järjestelyllä, jolla on samanlainen siirtofunktio.

1. Alipäästösuodatin puhelintekniikkaa varten, tunnettu siitä, että siihen sisältyy kaksi osaa (1, 2) sarjassa, kunkin osan sisältäessä operaatiovahvistimen (A^ , A2), että alipäästötyyppisel-lä ensimmäisellä osalla (1) on vastekäyrä, joka asymptoottisesti lähenee suoraa, jonka kaltevuus on ainakin 6 dB/oktaavi, ja suuri tulo-impedanssi, ja jonka muodostaa toisaalta ensimmäinen vastus (R^), joka on kytketty ensimmäisen osan operaatiovahvistimen (A^) positiiviseen tulonapaan, toisaalta positiivisen tulonavan ja maan väliin kytketty kondensaatori (C), ja että toinen osa (2) on toisen kertaluvun epäsymmetrinen kaistanesto-osa, joka on Cauer-vastetyyppinen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen alipäästösuodatin, tunnet-t u siitä, että ensimmäiseen osaan (1) sisältyy kaksi suodatinjärjes-telyä sarjassa, joista ensimmäinen käsittää ensimmäisen vastuksen (R.j) , kondensaattorin (C) ja toisen, kondensaattroin (C) kanssa rinnan kytketyn vastuksen (R2), joka yhdessä ensimmäisen vastuksen (R^) kanssa muodostaa resistiivisen jännitteenjakajan, ja että toinen suodatinjär jestely käsittää operaatiovahvistimen (A^), jonka negatiivinen tulonapa on kytketty toisaalta maahan kolmannen vastuksen (R^) kautta ja toisaalta operaatiovahvistimen lähtönapaan rinnankytkettyjen neljännen vastuksen (R^) ja lisäkondensaattorin (C2) kautta. Il