FI72018C

FI72018C - LAOGPASSFILTER FOER TELEFONBAND.

Info

Publication number: FI72018C
Application number: FI791076A
Authority: FI
Inventors: Gerard Bars; Jacques Baudin
Original assignee: Cit Alcatel
Priority date: 1978-04-07
Filing date: 1979-04-02
Publication date: 1987-03-09
Also published as: FI791076A; PL214706A1; ZA791627B; SE435121B; FR2422291B1; JPS54134952A; BE874754A; SE7903088L; FR2422291A1; AU4584779A; IT1118544B; NL7902568A; IT7967695A0; EG14776A; LU81123A1; DE2913135A1; GB2019146A; FI72018B; MX144741A

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

(22) Hakemispäivä — Ansökningsdag no 04 7Q(22) Date of application - Ansökningsdag no 04 7Q

|. · ' ' (23) Alkupäivä — Giltighetsdag 02.04 79 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig gg ^g yg|. · '' (23) Start date - Giltighetsdag 02.04 79 (41) Has become public - Blivit offentlig gg ^ g yg

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksipanon ja kuul.julkaisun pvm. —National Board of Patents and Registration Date of publication and publication. -

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,Patent and registration authorities '' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad 28.11.86 (86) Kv. application - Int. ansökan (32) (33) (31) Privilege claimed - Begärd priority 07.04./8 France-France (FR) 7810479 (71) Compagnie Industrie! Ie des Telecommunications Cit-Alcatel, 12, rue de la Baume, Paris, France-France (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 telefonbandFrance-France (FR) (74) Oy Jalo Ant-Wuorinen Ab (54) Telephone band and 1-pass filter - Lägpassfi1ter för telefonband

Keksintö kohdistuu puhelintekniikassa käytettävään alipäästö-suodattimeen ja täsmällisemmin PCM-tekniikkaa käyttävän aikajakopuhe-linkeskuksen jokaisessa tilaajajohtolaitteessa käytettävään vastaan-ottoalipäästösuodattimeen.The invention relates to a low-pass filter used in telephone technology and, more particularly, to a low-pass filter used in each subscriber line device of a time division speech link center using PCM technology.

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.The audio frequency signal is regenerated at the receiving end by a sub-pass filter designed to remove frequencies above 3400 Hz and which must meet precise attenuation requirements as a function of frequency. The response curve of the filter must also remain within the narrow limits defined by the model diagram showing the upper and lower limits for acceptable operation as the temperature changes. The design of low-pass filters requires a large number of components, which makes it difficult to meet the required attenuation requirements as a function of temperature.

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.Low-pass filters of known design generally have a low input impedance. In the present application, in order for the sampling capacitor C preceding the filter to function properly, the filter must have a high impedance. Therefore, there is a matching stage to be connected between the capacitor 2 7201 8 and the known low-pass filter, which usually has an operational amplifier.

Esillä olevan keksinnön edullisten suoritusmuotojen avulla saadaan rakenteeltaan yksinkertainen alipäästösuodatin, jossa komponenttien lukumäärä on pienempi kuin vastaavissa aikaisemmissa suodattimissa.By means of preferred embodiments of the present invention, a low-pass filter with a simple structure is obtained in which the number of components is smaller than in the corresponding prior art filters.

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.The present invention relates to a low-pass filter for telephone technology, characterized in that it comprises two parts in series, each part including an operational amplifier, that the low-pass type first part has a response curve asymptotically approaching a line with an inclination of at least 6 dB / octave, and and is formed on the one hand by a first resistor connected to the positive input terminal of the first part operational amplifier, on the other hand by a capacitor connected between the positive input terminal and ground, and that the second part is a second order asymmetric band suppression part of the Cauer response type.

Esillä olevassa keksinnössä esitetyllä alipäästösuodattimella on tietyillä ehdoilla (R^C >> 125*10 ^ kuten jäljempänä ilmenee) suuri tuloimpedanssi ja sovitusastetta ei siten enää välttämättä tarvita.The low-pass filter presented in the present invention has a high input impedance under certain conditions (R ^ C >> 125 * 10 ^ as will be seen below) and thus a degree of matching is no longer necessarily required.

Esillä olevan keksinnön mukaisten suodattimien vastekäyrien läm-pötilavaihtelut ovat pieniä, koska lämpötilaherkkien taajuudenmäärää-vien komponenttien lukumäärä on pienempi kuin ominaisuuksiltaan vastaavissa aikaisemmissa suodattimissa.The temperature variations of the response curves of the filters according to the present invention are small because the number of temperature-sensitive frequency-determining components is smaller than in previous filters with similar properties.

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.An embodiment of the invention will now be described, by way of example, with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows a low-pass filter having two parts, and Figure 2 shows the frequency response curve of the bridge of the second part of the filter. In Figure 1, E is the input terminal, I is the sampling gate shown schematically as a switch, and C is a capacitor connected to ground. Between the capacitor C and the output terminal S there is a receiving low-pass filter according to the invention, which consists of two parts 1 and 2.

Näytteenottokytkin I sulkeutuu 2 us ajaksi 125 us välein.Sampling switch I closes for 2 us every 125 us.

Vastus R^ yhdistää kondensaattorin C operaatiovahvistimen poll 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.The resistor R 1 connects the capacitor C to the positive input of the operational amplifier poll 3 7201 8, which is connected to ground via the resistors R2 and the capacitor Cg connected in parallel. The negative input of the amplifier Ag is connected on the one hand to ground via a resistor Rg and on the other hand to the output of the amplifier Ag via a resistor and a capacitor Cg connected in parallel. The components between the output of the capacitor C and the amplifier Ag form the first filter part 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.There is a double T-bridge between the output of the amplifier Ag and the output terminal S of the filter, and the operational amplifier A2 · The arrangement forms a second-order asymmetric band-stop filter with a Cauer-type frequency response.

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.Between the output of amplifier Ag and the positive input of amplifier A2, there are two capacitors Cg and C4 in series on the one hand and two resistors Rg and Rg in series on the other. The common point of capacitors Cg and C4 is connected to the output of amplifier A2 via a resistor R1. The common point of resistors Rg and Rg is connected to the output of amplifier A2 via capacitor Cg. The positive input of amplifier A2 is connected to ground through a resistor Rg connected in parallel and a capacitor Cg. The negative input of amplifier A2 is connected on the one hand to ground via a resistor R 1 q and on the other hand to the output of amplifier A2 via a resistor R 8. Resistors Rg, Rg and R1 and capacitors Cg, C4 and Cg form a double T-bridge.

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.A capacitor C at the input of the filter, such a capacitor is also at the inputs of known receive filters, and a resistor Rg has values satisfying the inequality RgC >> 125 * 10, i.e. the time constant RgC is very large compared to a frame length of 12 5 ps corresponding to the switching frequency of the sampling gate I. .

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.Vi, V2, V3, V4 and V5 denote the voltages between ground and the following points: input terminal E, common point of resistor R and capacitor C, positive input of amplifier Ag and filter output terminal 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*The first filter part includes a first filter arrangement consisting of resistors Rg and R2 and a capacitor Cg, and a second filter arrangement consisting of an amplifier Ag, resistors Rg and R4 and a capacitor Cg *

Ensimmäisen suodatinjärjestelyn siirtofunktio onThe transfer function of the first filter arrangement is

l3_Gl3_G

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

R1 + R2 Rj_ + R2R1 + R2 R1_ + R2

Toisen suodatinjärjestelyn siirtofunktio on: v4 _ 1 + a2p v3 1 + b2p R3 + R4 R3R4^2 jossa yhtälössä = --— , a- = —- ja b~ = R.C~.The transfer function of the second filter arrangement is: v4 _ 1 + a2p v3 1 + b2p R3 + R4 R3R4 ^ 2 where in the equation = --—, a- = —- and b ~ = R.C ~.

Z ϊ\^ Z Z t ZZ ϊ \ ^ Z Z t Z

Ensimmäisen suodatinosan siirtofunktio on ensimmäisen ja toisen suodatinjärjestelyn siirtofunktioiden tulo eliThe transfer function of the first filter section is the product of the transfer functions of the first and second filter arrangements, i

Xi = Xl li = 1 + ap V2 " V2 ' V3 1 + bp + cp2 ' missä G = GlG2 a = a2 b = al + b2 c = a-^b2·Xi = Xl li = 1 + ap V2 "V2 'V3 1 + bp + cp2' where 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 ωEquation (1) gives: 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.Equation (2) expresses gain or attenuation as a function of frequency. The asymptote of the corresponding curve is a ramp of 6 dB / octave.

Toisen suodatinosan siirtofunktio on: 2 1 + E_ V, “o V7 = G3 -2-2 <3> 4 1 + a E + bJ^ 3ω 3ω2 o o eliThe transfer function of the second filter part is: 2 1 + E_ V, “o V7 = G3 -2-2 <3> 4 1 + a E + bJ ^ 3ω 3ω2 o o i.e.

IIII

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 ο5 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 taajuuksillaEquation (4) has gain or attenuation at direct current, a ^ is a factor inversely proportional to the Q value in which the shape of the curve depends, and G DC gain represents the ratio —- = —r - = - -r -——. -rr-τ ---:; —rn— * 3 G °° gain at very high frequencies

Yhtälön (4) käyrällä on asymptootti, jonka määrää suoraThe curve of Equation (4) has an asymptote determined by a straight line

GG

ts. G®.i.e. G®.

b3 ω0 on nollakohdan kulmataajuus, ts. taajuus, jolla vaimennus on ääretön.b3 ω0 is the angular frequency of the zero point, i.e. the frequency at which the attenuation is infinite.

Kuvio 2 esittää kahta yhtälön (4) mukaista käyrää.Figure 2 shows two curves according to equation (4).

Tässä kuviossa käyrät a ja b vastaavat kahta eri kertoimen a^ arvoa käyrän a Q-arvon ollessa suuremman kuin käyrän b.In this figure, curves a and b correspond to two different values of the coefficient a ^ with the Q value of curve a being greater than that of curve 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 2FoUnder the influence of the capacitor C, over which the first part 1 is connected, the ratio between the voltages V3 and, when R ^ C is very large compared to 125 * 10 ^ v, sinhr-> \ r = -2—> <5> V-, ω 2Fo

missä lauseke ( ) on yhtä kuin (π Jj—) ja F on 8000 Hz, jossa Fwhere the expression () is equal to (π Jj—) and F is 8000 Hz, where F

2Fq j Fo o o on vastaanotetun signaalin näytteenottotaajuus.2Fq j Fo o o is the sampling frequency of the received signal.

Osista 1 ja 2 muodostuvan vastaanottosuodattimen tapauksessa toisella osalla on tyyppiä a vastaava kohoutuman sisältävä käyrä.In the case of a receiving filter consisting of parts 1 and 2, the second part has a curve with an elevation corresponding to type a.

Tällä voidaan kompensoida näytteenottotermin sin (-)This can compensate for the sampling term sin (-)

2F2F

_o ω 2Fo aiheuttama painuma._o ω Depression caused by 2Fo.

Kuviossa 1 esitetyn suodattimen aikaansaamiseksi tarvittavienNecessary to provide the filter shown in Figure 1

Claims

7201 8 6 the number of components is much smaller than in known receiving low-pass filters with at least four operational amplifiers. The filter according to the invention is thus cheaper and less sensitive to temperature changes than known filters, i.e. its frequency curve is more stable as the temperature changes. This is a considerable advantage over known filters. The invention has been described in connection with the embodiment shown in Figure 1. Either part can, of course, be replaced by an equivalent part. As shown above, the attenuation of the first part increases by at least 6 dB / octave at high frequencies. The part whose attenuation increases steeper than 6 dB / octave can also be used. The second part is a second order Cauer type bandpass filter. Without departing from the scope of the invention, the combination of a double T-bridge and an operational amplifier may be replaced by any other arrangement having a similar transfer function.

Low-pass filter for telephony, characterized in that it comprises two parts (1, 2) in series, each part comprising an operational amplifier (A1, A2), that the first part (1) of the low-pass type has a response curve which asymptotically approaches a line the slope is at least 6 dB / octave, and the high input impedance, and formed by a first resistor (R 1) connected to the positive input terminal of the first part operational amplifier (A 1) and a capacitor (C) connected between the positive input terminal and ground, and that the second part (2) is a second-order asymmetric band-blocking part of the Cauer response type.

Low-pass filter according to claim 1, characterized in that the first part (1) comprises two filter arrangements in series, the first of which comprises a first resistor (Rj), a capacitor (C) and a second resistor connected in parallel with the capacitor (C) (R2), which together with the first resistor (R 1) forms a resistive voltage divider, and that the second filter arrangement comprises an operational amplifier (A 1) having a negative input terminal connected to ground through a third resistor (R 1) and a fourth resistor connected in parallel to the output terminal of the operational amplifier. (R 1) and an additional capacitor (C 2). Il