NL8300954A - Electronisch filter, meer in het bijzonder voor verschillende doeleinden. - Google Patents

Description

tv ' _>* C/Ca/ar/1526 ... . . .... 1

Electronisch filter, meer in het bijzonder voor verschillende doeleinden.

De uitvinding heeft betrekking op een electronisch filter, en meer in het bijzonder op een dergelijk filter voor verschillende doeleinden.

Bij een dergelijk electronisch filter voor 5 verschillende doeleinden wordt gedacht aan de soms bestaande behoefte, dat een bepaald filter op verschillende tijdstippen verschillende filterkarakteristieken vertoont. Zo kan bijvoorbeeld op een bepaald ogenblik de behoefte aan een laagdoorlaatfilterkarakteristiek bestaan, op een ander ogen-10 blik de behoefte aan een bandfilterkarakteristiek en op weer een ander tijdstip de behoefte aan een vangfilterkarak-teristiek. In verband daarmede bestaan reeds filters voor verschillende doeleinden, welke zijn opgebouwd uit een aantal met elkaar in serie geschakelde, operationele verster-15 kers, welke als integrerende schakelingen werken. Door selectieve combinatie van het aan een dergelijk filter toegevoerd ingangssignaal met ëên of meer van de uitgangssignalen van de verschillende operationele versterkers kunnen steeds verschillende filterkarakteristieken worden verkregen. i 20 Een dergelijk bekend filter voor verschil lende doeleinden bevat echter vier operationele versterkers met daarmede gekoppelde, discrete weerstands- en capaciteits-elementen; als gevolg daarvan heeft dit bekende electronische filter voor verschillende doeleinden een betrekkelijk gecom-25 pliceerde uitvoering. De karakteristiek, welke een dergelijk electronisch filter voor verschillende doeleinden op een bepaald ogenblik vertoont, is tenminste gedeeltelijk afhankelijk van de karakteristieken van de door de operationele versterkers gevormde, integrerende schakelingen en van de 30 waarden van de daarmede gekoppelde weerstands- en capaciteits-eleraenten. Indien deze elementen betrekkelijk grote tempera-tuurafhankelijkheidscoëfficiënten hebben, zodat hun waarden sterk temperatuurgevoelig zijn, zal het filter in zijn geheel een temperatuurgevoeligheid vertonen, welke verre van ver-35 waarloosbaar is. In verband daarmede moeten voor de toegepaste 8 3 0 0-9 5 4 ---- -------* -2-

IJ

w- i térugkoppelweerstanden en -capaciteiten speciale elementen met een geringe temperatuurafhankelijkheid worden gekozen, waardoor het filter betrekkelijk kostbaar wordt.

. De'onderhavige uitvinding stelt zich ten 5 doel, hierin verbetering te brengen en een electronisch filter voor verschillende doeleinden te verschaffen, waarbij de hiervoor genoemde problemen zich niet voordoen.

Meer in het bijzonder stelt de uitvinding zich ten doel, een dergelijk filter van betrekkelijk eenvou-10 dige uitvoering te verschaffen.

Nog meer in het bijzonder stelt de uitvinding zich ten doel, een electronisch filter voor verschillende doeleinden te verschaffen, dat als geïntegreerde schakeling kan worden uitgevoerd.

15 Tenslotte stelt de uitvinding zich ten doel een electronisch filter voor verschillende doeleinden te verschaffen, waarvan v.de frequentiekarakteristiek een geringe temperatuurgevoeligheid vertoont.

Uitgaande van een electronisch filter met 20 enige integrerende schakelingen en êên of meer terugkoppel-circuits, schrijft de uitvinding nu voor, dat een dergelijk filter dient te zijn gekenmerkt door: een eerste integrerende schakeling, bevattende een eerste verschilversterker met primaire ingangsaansluitingen, een eerste uitgangsschakelings-25 gedeelte, een met dit eerste gedeelte gekoppelde, eerste capaciteit en een eerste uitgangselement; een met de eerste integrerende schakeling in seriegeschakelde, tweede integrerende schakeling bevattende een tweede verschilversterker met secundaire ingangsaansluitingen, een tweede uitgangsscha-30 kelingsgedeelte,een met dit tweede gedeelte gekoppelde, tweede capaciteit en een tweede uitgangselement; een tussen het eerste en het tweede uitgangselement en de primaire ingangsaansluitingen opgenomen terugkoptelcircuit; en door tenminste êên met de eerste en de tweede capaciteit gekoppelde capaci-35 teitsaansluiting, zodanig, dat door keuze van steeds verschillende van de primaire ingangsaansluitingen, de secundaire ingangsaansluitingen en de tenminste ene capaciteitsaansluiting 8300954

- !T-"SSW

» I Λ ' " '

1 I

..... ' ' I

i -3- j als respectieve ingangsaansluiting en uitgangsaansluiting van het filter steeds verschillende filterkarakteristieken worden verkregen.

De uitvinding zal worden verduidelijkt aan 5 de hand van de bijbehorende tekening. Daarin tonen:

Fig. 1. een schema van een electronisch filter van bekend type voor verschillende doeleinden,

Fig. 2 een schema van een voor toepassing bij een electronisch filter volgens de uitvinding bestemde, 10 integrerende schakeling en'

Fig. 3 een schema van een electronisch filter volgens de uitvinding.

Bij het electronische filter van bekend type volgens Fig. 1 wordt een via een ingangsaansluiting 1 j 15 ontvangen ingangssignaal via een weerstand 3 toegevoerd aan de omkeeringangsaansluiting van een operationele versterker 4 met geaarde niet-omkeeringangsaansluiting. De operationele versterker 4 is aangesloten als een (eerste) integrerende ι schakeling, waarvan de karakteristiek wordt bepaald door de 20 tussen de uitgangsaansluiting en de omkeeringangsaansluiting van de versterker opgenomen parallelschakeling van een terug-koppelweerstand 5 en een terugkoppelcapaciteit 6.

De uitgangsaansluiting van de operationele versterker 4 is via een weerstand 7 gekoppeld met de orakeer-25 ingangsaansluiting van een tweede operationele versterker 8 met geaarde nietromkeeringangsaansluiting. Ook de operationele versterker 8 is aangesloten als (tweede) integrerende schakeling, waarvan de karakteristiek wordt bepaald door de combinatie van de reeds genoemde ingangsweerstand 7 en een tussen 30 zijn uitgangsaansluiting en zijn omkeeringangsaansluiting opgenomen terugkoppelcapaciteit 9. De uitgangsaansluiting van de operationele versterker 8 is via een weerstand gekoppeld met de omkeeringangsaansluiting van een derde operationeQe versterker 12 met geaarde niet-omkeeringangsaansluiting, waarbij 35 tussen de uitgangsaansluiting en de niet-omkeeringangsaanslui-ting van de operationele versterker 12 een terugkoppelweer-stand is opgenomen, zodanig, dat de operationele versterker 12 8300954 -4-

1 I

*· \ als omkeerversterker 10 werkt. Als gevolg daarvan zal het uitgangssignaal van de operationele versterker 12 de inverse vormen van het uitgangssignaal van de door de operationele versterker 8 gevormde, tweede integrerende schakeling. Het 5 uitgangssignaal van de- operationele versterker 12 wordt via een weerstand 11 naar de omkeeringangsaansluiting van de operationele versterker 4 teruggekoppeld.

Het uitgangssignaal van het in Fig. 1 weergegeven, electronische filter van bekend type komt ter be-10 schikking aan de uitgangsaansluiting 2 van een vierde operationele versterker 13. Meer in het bijzonder worden het via de ingangsaansluiting 1 ontvangen ingangssignaal, het uitgangssignaal van de als eerste integrerende schakeling werkende, operationele versterker 4 en het met de inverse van 15 het uitgangssignaal van de tweede integrerende schakeling overeenkomende uitgangssignaal van de operationele versterker 12 via respectieve weerstanden selectief toegevoerd aan de omkeeringangsaansluiting van een operationele versterker 13 met geaarde niet-omkeeringangsaansluiting. Bovendien is 20 tussen de.uitgangsaansluiting en de omkeeringangsaansluiting van de operationele versterker een terugkoppelweerstand opgenomen, zodat de operationele versterker 13 een opteller vormt, welke de aan zijn omkeeringangsaansluiting verschijnende signalen sommeert.

25 Het zal duidelijk zijn, dat als gevolg van de integrerende, karakteristieken van de operationele versterker 4 en 8 het uitgangssignaal van de operationele ver- . sterker 4 het karakter van dat van een bandfilter heeft, terwijl het uitgangssignaal van de operationele versterker 12 30 het karakter van dat van een laagdoorlaatfliter heeft. Door selectieve toevoer van het oorspronkelijke ingangssignaal, het uitgangssignaal van de operationele versterker 4 en/of het uitgangssignaal van de operationele versterker 12 aan de omkeeringangsaansluiting van de operationele versterker 35 13 kunnen voor het electronische filter volgens Fig. 1 steeds verschillende frequentiekarakteristieken worden verkregen, welke tot hun recht komen in het aan de uitgangsaansluiting 830 09 5 4 ί · t -5- * Α 2 verschijnende uitgangssignaal- Wanneer bijvoorbeeld slechts ! het uitgangssignaal van de operationele versterker 4, dat wil zeggen het aan bandfilterwerk'ing onderworpen uitgangssignaal, aan de operationele versterker 13 wordt toegevoerd, 5 heeft het aan de uitgangsaansluiting 2 verschijnende uitgangssignaal het karakter van een aan bandfilterwerking onderworpen signaal. Wanneer daarentegen slechts het uitgangssignaal van de operationele versterker 12, dat wil zeggen het aan laag-doorlaatfilterwerking onderworpen uitgangssignaal, aan de 10 operationele versterker 13 wordt toegevoerd, verschijnt aan de uitgangsaansluiting 2 een uitgangssignaal, dat het karakter van een aan laagdoorlaatfiltering onderworpen signaal heeft. Wanneer zowel het oorspronkelijke ingangssignaal (ontvangen via de ingangsaansluiting 1) als het aan bandfilter-15 werking onderworpen uitgangssignaal van de operationele versterker 4 aan de operationele versterker 13 worden toegevoerd, verschijnt aan de uitgangsaansluiting 2 een uitgangssignaal, dat het karakter van een aan vangfilterwerking onderworpen signaal heeft. Wanneer zowel het oorspronkelijke ingangssig-20 naai als het aan laagdoorlaatfilterwerking onderworpen uitgangssignaal van de operationele versterker 12 aan de operationele versterker 13 worden toegevoerd, verschijnt aan de uitgangsaansluiting 2 een uitgangssignaal, dat het karakter van een aan hoogdoorlaatfilterwerking onderworpen signaal 25 heeft.

Daarnaast zal het echter duidelijk zijn, dat bij het in Pig. 1 weergegeven, electronische filter van bekend type voor verschillende doeleinden vier operationele versterkers 4,8,12 en 13 worden toegepast, welke met elkaar 30 zijn gekoppeld via discrete weerstands- en capaciteitselemen-ten, waaruit een betrekkelijk gecompliceerde opbouw resulteert.

De karakteristieken van de verschillende filter functies worden bovendien bepaald door de karakteristieken van de door de i respectieve operationele versterkers 4 en 8 gevormde, inte-35 grerende schakelingen en door de waarden van de terugkoppel-weerstanden 5 en 11, de koppelweerstand 7 en de terugkoppel-capaciteiten 6 en 9. Indien de karakteristieken van de opera- .83 0 0 9 5 4 -6- I t » Ï .

tionele versterkers 4 en 8 en de waarden van de weerstanden 5,7 en 11 en de capaciteiten 6 en' 9 een aanzienlijke temperatuurafhankelijkheid vertonen, zodat deze elementen een aanzienlijke temperatuurafhankelijkheidscoëfficiënt hebben, zal 5 het electronische filter volgens Fig. 1 een verre van verwaarloosbare temperatuursafhankelijkheid hebben. Dit heeft tot gevolg, dat voor de weerstanden 5,7 en 11 en voor de capaciteiten 6 en 9 steeds elementen met een zeer geringe tempe-ratuurafhankelijkheidscoëfficiënt dienen te worden gekozen, 10 hetgeen kostenverhogend werkt. Daarentegen heeft een elec-tronisch filter volgens de uitvinding voor verschillende doeleinden een betrekkelijk eenvoudige uitvoering, kan een dergelijk filter uitgevoerd worden als geïntegreerde schakeling en heeft het filter een zeer lage temperatuursafhanke-15 lijkheid, zoals nog zal worden uiteengezet.

Fig. 2 toont een integrerende schakeling 21, welke bij een electronisch filter volgens de onderhavige uitvinding kan worden toegepast. Deze integrerende schakeling 21 bevat een verschilversterker met twee transistoren en Q2 20 van het NPN-type, waarvan de emitters via respectieve weerstanden 23 en 24 met ieder een weer standswaarde rr met een gemeenschappelijk punt zijn gekoppeld. De basis van.de transistor krijgt een ingangssignaal V^n toegevoerd via de ingangs-aansluiting 22 van de integrerende schakeling 21, terwijl de 25 basis van de transistor Q2 een referentiespanning van een referentie spanningsbron 25 ontvangt. Het gemeenschappelijke verbindingspunt van de emitters van de transistoren Q^ en Q2 ontvangt een constante stroom van een stroombron, welke bestaat uit een transistor Qg van het NPN-type en een met de 30 basis van deze transistor gekoppelde instelspanningsschakeling. Zoals Fig. 2 laat zien, is de transistor Qg aan zijn collector met het genoemde, gemeenschappelijke verbindingspunt van de emitterweerstanden van de transistoren Q^ en Q2 verbonden, terwijl de emitter van de transistor Qg is geaard via een 35 weerstand 30. De met de basis van de transistor Qg gekoppelde instelspanningsschakeling bestaat uit een serieschakeling van 8300954 * ' * --7-

. · I

een weerstand 27 met de weerstandswaarde r, een in zijn ge- j leidïngsrichting geschakelde diode 28 en een weerstand 29; ! deze serieschakeling is opgenomen tussen een voedingsspan-ningsaansluiting 26 voor levering van een voedingsspanning 5 Vqq en aarde. Het verbindingspunt van de weerstand 27 en de diode 28 van de genoemde serieschakeling is verbonden met de basis van de transistor Qg. Als gevolg daarvan levert deze een constante stroom 3^ aan de beschreven verschilver-sterker. De collectors van de transistoren en Q2 zijn via 10 de respectieve emitter-collectorbanen van twee transistoren Qg en van het NPN-type met de voedingsspanningsaans lui ting 26 gekoppeld. De bases van de zojuist genoemde transistoren Qg en Q^ ontvangen een referentiespanning van een referentie-spanningsbron 31.

15 De respectievelijk aan de collectors van de transistoren Q^ en Qg verschijnende uitgangsspanningen V^g en V^g vormen respectieve weergaven van de aan de collectors van de transistoren Q1 en Q2 verschijnende collectorstramen I ^ en 1^2, aangezien de basis-emitterspanningen V^g en Vbe4 20 van de respectieve transistoren Qg en Q4 functies van de stromen I ^ en I 2 zijn. De collectors van de transistoren Q^ en Qg, en derhalve de respectieve emitters van de transistoren Qg en Q^ zijn verbonden met de respectieve bases van twee transistoren Qg en Qg van het NPN-type, welke tot een 25 verschilversterker met elkaar zijn verenigd. Meer in het bijzonder zijn de emitters van de transistoren Qg en Qg gemeenschappelijk geaard via de serieschakeling van de collec-tor-emitterstroomkring van een transistor Qg van het NPN— type en een weerstand 32. Een serieschakeling van een varia-30 bele weerstand 33 met de variabele weerstandswaarde R, een in zijn doorlaatrichting geschakelde diode 34 en een weerstand 35 is opgenomen tussen de reeds genoemde voedingsspanningsaans lui ting 26 en aarde en dient voor levering van een instelspanning aan de basis van de transistor Qg, waar-35 toe het verbindingspunt van de variabele weerstand 33 met de diode 34 met de basis van de transistor Qg is verbonden.

Een uit weerstanden 33 en 35, een diode 34 en de transistor 8 3 0 0 9 5 4 -8-

I I

V V

Qg bestaande instelspanningsschakeling vormt een bron van constante stroom, welke een constante stroom I2 aan de met elkaar doorverbonden emitters van de transistoren en Qg levert.

5 Bovendien is de collector van de transis tor Qg verbonden met de voedingsspanningsaansluiting 26, terwijl de collector van de transistor via een stroomspiegel-schakeling is gekoppeld met het uitgangsgedeelte van de integrerende schakeling 21. Meer in het bijzonder bestaat 10 deze stroomspiegelschakeling uit een in zijn geleidingsrich-ting tussen de voedingsspanningsaansluiting 26 en de collector van de transistor opgenomen diode 37 en een transistor Q7 van het PNP-type, waarvan de basis met het verbindingspunt van de diode 37 en de collector van de transistor Q5 is 15 verbonden, de emitter met de voedingsspanningsaansluiting 26 . is verbonden en de collector met het reeds genoemde uitgangsgedeelte van de integrerende schakeling 21 is gekoppeld. Deze schakelwijze heeft tot gevolg, dat een met de collectorstroom van de transistor Q,. overeenkomende stroom, zonder beïnvloe-20 ding van de collectorstroom zelf van de transistor naar het uitgangsgedeelte van de integrerende schakeling 21 vloeit.

Het genoemde uitgangsgedeelte van de integrerende schakeling 21 bevat een capaciteit 36 met een capa-citeitswaarde C, welke is opgenomen tussen de collector van 25 de transistor en aarde, benevens een bron 39 van constante stroom, welke een constante stroom ter waarde I2/2 afgeeft en aan de capaciteit 36 is parallelgeschakeld. Het uitgangssignaal van de integrerende schakeling 21 verschijnt aan de met de niet-geaarde aansluiting van de capaciteit 36 verbon-30 den uitgangsaansluiting 38. Het zal duidelijk zijn, dat aangezien de door de bron 39 geleverde, constante stroom I2/2 gelijk is aan de gelijkspanningscomponent van de collectorstroom van de transistor Qg, slechts de signaalcomponent van de uitgangsstroom naar de capaciteit 36 vloeit. Deze laatst-35 genoemde krijgt derhalve een met het aan de ingangsaansluiting 22 van de integrerende schakeling 21 verschijnende ingangssignaal overeenkomende stroom toegevoerd, zodat over de 83 0 0 9 5 4 Λ φ -9- aansluifcingen van de capaciteit 36 een geïntegreerde uit-gangsspanning optreedt.

Voor de respectieve collectors tromen I^ en Ic2 tijdens bedrijf van de transistoren Q1 en Q2 van de 5 verschilversterker kan worden geschreven: Ιι V. .

I01 " — + — (1).

- 2 2r1 . ' I, .V.

Ic2 = — + — (2)* 2 2r' i

De respectieve basis-emitterspanningen en ^ van de transistoren en kunnen als volgt worden weergegeven: ' __ kT Tcl

10 Vbe3 q ln I

0 I./2 + V. /2r' ,,, = kT ln _J/_m (3), q I0

Vw-Ö m 5=2 be4 q _ j 0 ' ! 1/2 - V /2r> = ~ ln —-12- (4), · * I '

o I

waarin Iq de verzadigingsstroomwaarde in de teruggaande 15 richting is, k de constante van Boltzmann is, T de absolute temperatuur en q de lading van het electron is. Indien de referentiespanningsbron 31 een referentiespanning E^ aan de bases van de transistoren Q3 en Q4 levert, kunnen de respectieve basespotentialen en van de transistoren en 20 Qg worden uitgedrukt door: b5 1 be3 j2 v /2 , = E, - ln -1-iS-_ (5)* 1 q y 0 V, ^ = Ë, - V. . · b6 4 kT 1,/2 + V /2r' = Εχ - ψ ln -i-iS- (6)· 83 0 0 9 5 4 Io 4. * -10- < »

Hieruit resulteert voor de uitgangsverschilspanning dat wil zeggen het verschil tussen de basisspanningen van de transistoren Qj. en Qg, - 1/2 + V /2r' V,, = V. , - V, = ln —-—- (7).

bb b5 b6 g I1/2 - vin/2r' 5 Indien wordt aangenomen, dat de signaalcomponenten van de respectieve collectorstromen van de transistoren Q_ en Qr kunnen worden weergegeven door +iout en kan voor de respectieve basis-emitterspanningen ν^β5 en V^g van de transistoren en Qg worden geschreven: ,A n = kT , τ2^2 + xout 10 be5 — ln - (8),

q I

**6-ψ 0 Λ

Door aftrekking van de vergelijking (?) van de vergelijking (8) wordt voor de uitgangsverschilspanning nu gevonden:

Vhh=S ln ^ -out 0 bb q 2i 2 out 15 Gelijkstelling van de respectieve rechterleden van de vergelijkingen (7)· en (10) leidt tot: .„-Bi, V‘ * .a„V ..

bb g I /2 - V /2r‘ g I - 2i Γ in' λ2 χοηρ waarna oplossing van i ./V. leidt tot: e 3 out m ' iat .1. . h (12).

V. 2r' I.

in 1 20 Duidelijk zal echter zijn, dat: 8300954 * # Vi -11- v - v,

Xia CC r be U3)' V - V, I2 g CC R be (14), zodat resulteert: - = - (15).

R

5 Hieruit blijkt, dat de versterkings- of overdrachtsfactor van de integrerende schakeling 21 wordt bepaald door de verhouding tussen de constante stroom en de constante stroom 1^ en kan worden beheerst door variatie van de weer standswaarde R van de variabele weerstand 33, hetgeen dan een waar-10 deverandering van de constante stroom teweegbrengt. Door substitutie van de vergelijking (15) in de vergelijking (12) kan dan voor de aan de uitgangsaansluiting 38 verschijnende geïntegreerde uitgangsspanning van de integrerende schakeling 21 worden gevonden: r 1 15 V , = — * -- . V. (16).

°ut r' 2 j 61 CR 1

Uit deze vergelijking (16) .komt naar voren, dat de tempera-tuursafhankelijkheden van de weerstanden 23 en 24, welke ieder een weerstandswaarde. r' hebben, en van de weerstand 27, welke een weerstandswaarde r heeft, elkaar vereffenen 20 wanneer deze weerstandselementen op de punt van een geïntegreerde schakeling worden gevormd. De temperatuursafhankelijk-heid van de gehele geïntegreerde schakeling 21 kan derhalve in aanzienlijke mate worden verminderd door toepassing van een capaciteit 36 met een capaciteitswaarde C en een variabe-25 le weerstand 33 met een weerstandswaarde R als enige elementen, welke een geringe temperatuursafhankelijkheid dienen te hebben.

Fig. 3 toont het schema van een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding van een electronisch filter voor 8300954 k w -12- verschillende doeleinden, waarbij twee integrerende schakelingen 21A en 21B, ieder door een gebroken lijn omgeven, van het type volgens Fig. 2 worden toegepast. De verschillende elementen en componenten van de beide integrerende schake-5 lingen 21A en 21B hebben respectievelijk dezelfde verwijzings-symbolen als 'in Fig. 2 onder toevoeging van respectievelijk de letters A en B ter onderscheiding. Eenvoudigheidshalve zijn de in Fig. 2 getekende bronnen, welke de respectieve constante stromen I1 en I2 leveren, bij het electronische 10 filter volgens Fig. 3 respectievelijk als bronnen 41 en 42 aangeduid.

Het electronische filter volgens Fig. 3 is uitgerust met verschillende aansluitingen, waarvan steeds êên als ingangsaansluiting en een andere als uitgangsaan-15 sluiting van het filter dient. Door keuze van steeds verschillende van deze aansluitingen als respectieve ingangs-en uitgangsaansluiting, kunnen verschillende filterkarakteris-tieken worden verkregen, zoals een laagdoorlaatfilterkarak-teristiek, een hoogdoorlaatfilterkarakteristiek, een band-20 filterkarakteristiek en een vangfilterkarakteristiek.

Aan de verschilversterker met de transis-toren en Q2A zijn met de respectieve bases van deze tran-sistoren gekoppelde, primaire ingangsaansluitingen toegevoegd. Zoals Fig. 3 laat zien, is de basis van de transistor 25 via een weerstand 51 met een weerstandswaarde r 1 ge- koppeld met de eerste aansluiting 43 van deze primaire ingangsaansluiting? deze aansluiting 43 bevindt zich op de potentiaal V1· De basis van de transistor Q2A is via een weerstand 52 met een weerstandswaarde r^' gekoppeld met een 30 tweede aansluiting 44 van de primaire ingangsaansluitingen; deze tweede aansluiting 44 bevindt zich op een potentiaal V2- Het uitgangssignaal- van de integrerende schakeling 21A wordt toegevoerd aan de basis van de transistor 53 van het NPN-type, waarvan de collector met de voedingsspanningsaan-35 sluiting 26 is verbonden en de emitter is geaard via een stroombron 54, zodat de transistor 53 als emitter-volger is geschakeld. Het aan.de emitter van de transistor 53 ver--- 8300954 -13- schijnende signaal wordt als terugkoppelsignaal via een weerstand 60 met een weerstandswaarde r^' teruggekoppeld naar de basis van de transistor waaraan ook via de weer stand 52 een eventueel aan de aansluiting 44 toegevoerd sig-5 naai verschijnt. Op soortgelijke wijze wordt het uitgangssignaal van de tweede integrerende schakeling 21B toegevoerd aan de basis van een transistor 57 van het NPN-type, waarvan de collector met de voedingsspanningsaansluiting 26 is verbonden en de emitter via een verdere bron 58 van constante 10 stroom is geaard. Het aan de emitter van de transistor 57 verschijnende uitgangssignaal wordt via een weerstand 59 met een weerstandswaarde r' teruggekoppeld naar de basis van de α transistor waaraan ook via de weerstand 51 het aan de aansluiting 43 toegevoerde signaal verschijnt.

15 Op soortegelijke wijze zijn aan de verschil- versterker met de transistoren Q1B en Q2B van de integrerende schakeling 21B met de respectieve bases daarvan gekoppelde, secundaire ingangsaansluitingen toegevoegd. Zo is de basis van de transistor Qlg via een weerstand 56 met een weerstands-20 waarde r * gekoppeld met een eerste aansluiting 47 van de w secundaire ingangsaansluitingen; deze eerste aansluiting 47 bevindt zich op een potentiaal V^. De basis van de transistor Q2b wordt via een aansluiting 48 van de secundaire ingangsaansluitingen op een potentiaal gebracht. Het aan de 25 emitter van de transistor 53 verschijnende uitgangssignaal van de eerste integrerende schakeling 2IA wordt via een weerstand 55 met een weerstandswaarde r aan de basis van de c transistor Q^B toegevoerd.

Behalve de primaire ingangsaansluitingen 30 43 en 44 zijn aan de eerste integrerende schakeling 21A nog twee capaciteitsaansluitingen 45 en 46 toegevoegd, waarvan de eerstgenoemde met de collector van de transistor is verbonden, op een potentiaal wordt gehouden en via een capaciteit 36A is gekoppeld met de capaciteitsaansluiting 35 46, welke zich op de potentiaal bevindt. Op soortgelijke wijze zijn behalve de reeds genoemde secundaire ingangsaan- 8300954 -14- sluitingen 47 en 48 aan de tweede integrerende schakeling 21B twee capaciteitsaansluitingen 49 en 50 toegevoegd, waarvan de eerstgenoemde, met de collector van de transistor Q^b is verbonden, op een potentiaal wordt gehouden en 5 via een capaciteit 36B is gekoppeld met de capaciteitsaan-s lui ting 50, welke zich op een potentiaal bevindt.

Zoals reeds is opgemerkt, worden de ingangs-aansluiting en de uitgangsaansluiting van het electronische filter volgens Fig. 3 gekozen uit de primaire, secundaire 10 en capaciteitsaansluitingen 43-50, steeds ter verkrijging van een gewenste filterkarakteristiek. Dit zal nu meer in‘ details worden beschreven.

In de eerste plaats kan de spanning aan de basis van de transistor Q1A worden weergegeven door: ra ra' 15 V,_ = --- V. + ---Vft {17).

01 r + r ' 1 r + r * ö a a a a

Op soortgelijke wijze kan de aan de basis van de transistor Q2a verschijnende ingangsspanning ν^2 worden weergegeven door: r r * V = --- V +--- V7 (18).

v+rb' rb + V

Door substitutie van de vergelijkingen (17) en (18) in de 20 vergelijking (16) kan de uitgangsspanning VQ1 van de eerste integrerende schakeling 21A, dat wil zeggen de over de beide aansluitingen van de capaciteit 36A verschijnende spanning, worden uitgedrukt als: r 1 v = ±- . --- V.

r' 2jCacAR in 25 ” r' 2jWcAR iVfal Vb2) = -t . (aV1 + a'Vg - bV2 - b*V?) (19), S1 8300954 • · -15- waarin: S1 = 2jUcAR . |1 (20), a = — , (21), a a ra' a' = * t (22), a a 5 b = -r-+"r . (23), rb rb *'·^Γ '

Duidelijk zal zijn, dat in de vergelijking (19) de termen r en r’ respectievelijk overeenkomen met de gelijksoortige termen bij de integrerende schakeling 21 volgens Fig. 2, 10 zodanig, dat r de equivalente vervangingsweer standswaarde van de weerstand 27 van de stroombron 41A vertegenwoordigt en de weerstandswaarde r' die van de weerstanden 23A en 24A vertegenwoordigt- Bovendien zal duidelijk zijn, dat de volgende relatie geldt: 15 V? = VQ1 + V3 (25).

Op soortgelijke wijze kan de spanning over de beide aansluitingen van de capaciteit 36B van de tweede integrerende schakeling 21B worden weergegeven door: V02 “ 4 · <V5 - CV4 - C'V !26)' 20 waarin: ° - r Λ <27)' c c r 1 c’= - —r (28).

r + r * c c

Op dezelfde wijze als voor de integrerende schakeling 21A kan voor de integrerende schakeling 21B worden gesteld: 25 V8 = V02 + V6 (29> · 8300954 I · -16- ·

Zoals in het hierna volgende zal worden beschreven, kunnen bij de in Fig. 3 weergegeven uitvoeringsvorm van een electronisch filter volgens de uitvinding enige verschillende filterkarakteristieken worden verkregen door 5 geschikte keuze uit de verschillende aansluitingen 43-50 van een ingangsaansluiting en een uitgangsaansluiting van het filter.

Meer in het bijzonder zal bij keuze van de aansluiting 50 als ingangsaansluiting en van de aansluiting 10 45 als uitgangsaansluiting van het filter gelden Vg = Vin en

Vy = vOU£· Het zal duidelijk zijn, dat de spanningen V^/V2' en Vj. aan de respectieve aansluitingen 43,44,46,47 en 48 alle gelijk nul zijn. Substitutie van de spanningswaarden Vj - Vj in de beide vergelijkingen (19) en (25) leidt tot 15 het volgende resultaat: ^out V01 ïj <a'V8 - b'Vout> (30>·

Substitutie van de genoemde spanningswaarden in de beide vergelijkingen (26) en (29) leidt op soortgelijke wijze tot het volgende resultaat: . 20 V8 - ïf Vout + vin (31>·

Substitutie van de vergelijking (31) in de vergelijking (30) leidt voor de overdrachtsfunctie van het electronische filter volgens Fig. 3 tót het volgende resultaat: V s«a' out = _2_ (32} V. s.s, + b's- + a'c' , in 12 2 25 Dit de vergelijking (32) komt naar voren, dat het aan de uitgangsaansluiting 45 van het electronische filter verschijnende uitgangssignaal het karakter van een aan bandfilterwerking onderworpen signaal heeft; dit geldt wanneer de aansluiting 50 als ingangsaansluiting van het filter en de aansluiting 30 45 als uitgangsaansluiting van het filter dient.

Ter verkrijging van een filter met een vang- 83 0 0 9 5 4 1 · o* -17- karakteristiek worden de aansluitingen 46 en 48 als ingangs- aansluitingen en wordt de aansluiting 45 als uitgangsaan- sluiting van het filter gekozen, waaruit resulteert = V,. = V. , V_ = V . en V. = V_ = V. = Vc = 0. Substitutie van deze xn 7· out 12 4 6 5 spanningswaarden in de vergelijkingen (19) en (25) leidt tot de vergelijking:

Vout S7 (a'V8 - b'Vout> + Vin (33)-

Op soortgelijke wijze leidt substitutie van de spanningswaarden - Vj in de vergelijkingen (26) en (29) tot de 10 vergelijking: vr = f" - c'V .) (34).

.8 S2 iu out

Door substitutie van de vergelijking (24) in de vergelijking (33) wordt voor de overdrachtskarakteristiek van het elec-tronische filter volgens Fig. 3 een trapfilterkarakteristiek 15 van de volgende gedaante gevonden: V , ε,δ. + a' out = 1 2_ f35, V. s. s0 + b rs« + a'c* * zn 12 2

Ter verkrijging van een laagdoorlaatfilter-karakteristiek wordt de aansluiting 48 als ingangsaansluiting van het filter en wordt de aansluiting 45 als uitgangsaan-20 sluiting van het filter gekozen, hetgeen leidt tot = V^n, = VQut en V1 = V2 - V3 = V4 = Vg =0. Substitutie van deze spanningswaarden in de vergelijkingen (19) en (25) leidt tot:

Vout - 57 (a'18 - b'1out> (36)·

Op soortgelijke wijze leidt substitutie van de spanningswaar-25 den in de vergelijkingen26) en (29) tot de vergelijking: 8300954 8 = ΊΪ (vin - °'1out> (37>· » * -18-

Door substitutie van de vergelijking (37) in de vergelijking (36) wordt een laagdoorlaatoverdrachtsfunctie van de volgende gedaante gevonden:

V

out _ a' _ /ïqï V. s.s_ + b's. + a'c' 1 ' m 12 2 5 Bij wijze van weer een ander voorbeeld van de toepassing van het electronische filter volgens Fig. 3 wordt de aansluiting 44 als ingangsaans lui ting van het filter en de aansluiting 45 als uitgangsaansluiting gekozen, waar-uit volgt V2 = v.n, V7 = Vout en Vj = v3 = v4 = V5 = V6 = 0.

10 Substitutie van de desbetreffende spanningswaarden in de vergelijkingen (19) en (25) leidt tot:

Vout - Ï7 !a’V8 - bVin - b'W. (39)·

Op soortgelijke wijze leidt de substitutie van deze spanningswaarden in de vergelijkingen (26) en (29) tot de vergelijking: ic V0 = — V . * (40).

15 8 s2 out

Substitutie van de vergelijking (40) in de vergelijking (39) leidt tot een bandfilterkarakteristiek van de volgende gedaante : ^out _ _^S2_ (41).

V. s,s„ + b's^ + a'c' m 12 2 20 Bij de zojuist beschreven voorbeelden werd : de aansluiting 45 steeds als de uitgangsaansluiting van het electronische filter gekozen. Keuze van éën van de andere aansluitingen als uitgangsaansluiting van het filter is echter ook mogelijk. Indien bijvoorbeeld de basis van de 25 transistor Q^^ als uitgangsaansluiting van het filter wordt gekozen, dan zal de uitgangsspanning VQut van het filter volgens Fig. 3 kunnen worden weergegeven als de som van de spanningen, welke via de respectieve weerstanden 52 en 60 8 3 0 0 9 5 4.

K * 5 -19- aan de basis van de transistor Q2A worden toegevoerd:

Vout “ b'v7 + bV2 (42)·

Indien de aansluiting 44 in dat geval als ingangsaansluiting voor het electronische filter volgens Fig. 3 wordt gekozen, 5 geldt V„ = V. en v = 7, = V, = V = V = 0. Substitutie 3 2 m 1 3 4 5 6 van deze laatstgenoemde spanningswaarden in de vergelijkingen (19) en (25) resulteert in de vergelijking: v7 - iq-fV vs - vm (43>·

Op soortegelijke wijze leidt substitutie van deze spannings-10 waarden in de vergelijkingen (26) en (30) tot de vergelijking: V8=ifV7 (44)-

Substitutie van de vergelijking (44) in de vergelijking (43) leidt na herrangschikking van de verschillende termen tot 15 een volgende uitdrukking voor de spanning V-,: -bs« V7 ~ Sj^ + k's2 + a'c* Vin i45) ·

Door herrangschikking van de termen van de vergelijking (42) voor oplossing van de spanningswaarde Vy en door gelijkstelling van het daaruit resulterende rechterlid met dèt van 20 de vergelijking (45) wordt voor de overdrachtskarakteristiek van het filter volgens Fig. 3 in dit geval gevonden:

Vout_ bsls2 + a'bc'

Vin sls2 + b's2 + a'c' l46)-

Uit de vergelijking (46) blijkt, dat wanneer de basis van de transistor Q2a als uitgangsaansluiting van het filter 25 wordt gekozen en de aansluiting 44 als ingangsaansluiting van het filter wordt gekozen, een vangfilterkarakteristiek wordt verkregen.

8300954 , * v -20-

Zoals uit het voorgaande blijkt, kunnen voor het electronische filter volgens de uitvinding verschillende filterkarakteristieken worden verkregen door geschikte keuze van steeds verschillende aansluitingen als respectieve 5 ingangs- en uitgangsaansluitingen van het filter. Daarbij dient te worden opgemerkt, dat bij het electronische filter volgens Fig. 3 geen discrete netwerkelementen, zoals operationele versterkers en andere RC-netwerken behoeven te worden toegepast, zodat het filter een betrekkelijk eenvoudige con-10 structie heeft. De bij het filter toegepaste, integrerende schakelingen en de weerstanden daarvan kunnen worden aangebracht op de punt van een geïntegreerde schakeling. Aangezien de overdrachtskarakteristiek van het electronische filter volgens Fig. 3 steeds wordt bepaald door de respec-15 tieve karakteristieken s^ en s2 van de integrerende schakelingen 2IA en 21B en door de volgens de techniek van de geïntegreerde schakelingen uitgevoerde weerstanden r , r *, α α r, / rt.11 x en r 1, zal de totale overdrachtskarakteristiek b b c c van het electronische filter volgens de uitvinding niet tot 20 nauwelijks met de temperatuur veranderen. Dit heeft het voordeel, dat slechts voor de capaciteiten 36A en 36B elementen met geringe temperatuursafhankelijkheid behoeven te worden gekozen.

De onderhavige uitvinding beperkt zich niet -25 tot de in het voorgaande beschreven en in de tekening weergegeven uitvoeringsvormen. Verschillende wijzigingen kunnen in de beschreven componenten en in hun onderlinge samenhang worden aangebracht, zonder dat daarbij het kader van de uitvinding wordt overschreden.

8300954 t §

Claims (9)

1. Electronisch filter met enige integrerende schakelingen en een terugkoppelcircuit, gekenmerkt door: een eerste integrerende schakeling (2IA), bevattende een eerste verschilversterker (Q1A/Q2A* met ingangs- 5 aansluitingen (43,44), een eerste uitgangsschakelingsgedeelte (QsA,QgA,Q7A/37A), een met dit eerste gedeelte gekoppelde, eerste capaciteit (36A) en een eerste uitgangselement (53); een met de eerste integrerende schakeling (2IA) in seriege-schakelde, tweede integrerende schakeling (21B), bevattende 10 een tweede verschilversterker (Q1b,Q2b) niet secundaire ingangsaansluitingen (47,48), een tweede uitgangsschakelingsgedeelte CQgg/QggrQyg/37B), een met dit tweede gedeelte gekoppelde, tweede capaciteit (36B) en een tweede uitgangselement (57); een tussen het eerste en het tweede uitgangs-15 element (53,57) en de primaire ingangsaansluitingen (43,44) opgenomen terugkoppelcircuit (59,60); en door tenminste één met de eerste en de tweede capaciteit (36A,36B) gekoppelde capaciteitsaansluiting (45,46,49,50), zodanig, dat door keuze van steeds verschillende van de primaire ingangs-20 aansluitingen (43,44), de secundaire ingangsaansluitingen (47,48) en de tenminste ene capaciteitsaansluiting (45,46, 49,50) als respectieve ingangsaansluiting en uitgangsaan-sluiting van het filter steeds verschillende filterkarakte-ristieken worden verkregen.

2. Electronisch filter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de eerste verschilversterker (®1A'^2A^ een eerste transistor (Q1A) bevat, waarvan de - eerste - ingangselectrode met het tweede uitgangselement (57) is gekoppeld, benevens een tweede transistor (Q2A)/ 30 waarvan de - tweede - ingangselectrode met het eerste uit- j gangselement (53) is gekoppeld, terwijl de primaire ingangs- i aansluitingen (43,44) een eveneens met de eerste ingangs- j electrode gekoppelde, eerste aansluiting (43) en een eveneens met de tweede ingangselectrode gekoppelde, tweede aansluiting 35 (44) omvatten.

3. Electronisch filter volgens conclusie 2, 8300954 -22- . * gekenmerkt door een eerste resistief koppelelement (59) tussen het tweede uitgangselement (57) en de eerste ingangselectrode, een tweede resistief koppelelement (51) tussen de eerste aansluiting (43) en de eerste ingangselec-5 trode, een derde resistief koppelelement (60) tussen het eerste uitgangselement (53) en de tweede ingangselectrode en door een vierde resistief koppelelement (52) tussen de tweede aansluiting (44) en de tweede ingangselectrode.

4. Electronisch filter volgens conclusie 3, lOmet het kenmerk, dat de tweede verschilversterker (QlB7^2B^ een ^er<^e transistor (Q1B) / waarvan de - derde -ingangselectrode met het eerste uitgangselement (53) is gekoppeld, en een vierde transistor (C^g) met een " vierde -ingangselectrode bevat, terwijl de secundaire ingangsaanslui-15 tingen (47,48) een eveneens met de derde ingangselectrode gekoppelde, derde aansluiting (47) en een eveneens met de vierde ingangselectrode gekoppelde, vierde aansluiting (48) omvatten.

5. Electronisch filter volgens conclusie 4, 20 gekenmerkt door een vijfde resistief koppelelement (55) tussen het eerste uitgangselement (53) en de derde in-x gangselectrode, en door een zesde resistief koppelelement (56) tussen de derde aansluiting (47) en de derde ingangselectrode.

6. Electronisch filter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het eerste uitgangsschake-lingsgedeelte een tussen de eerste verschilversterker (Q^, en eerste capaciteit (36A) opgenomen, derde verschilversterker (Qj;AfQgA) benevens een eerste bron (4 IA) voor leve-30 ring van een eerste constante stroom aan de eerste verschilversterker (Q1a,C>2a) en een tweede bron (42A) voor levering . van een tweede constante stroom aan de derde verschilversterker (Q5A/QgA) bevat, terwijl de overdrachtsfactor van de eerste integrerende schakeling (21A) wordt bepaald door de ver-35 houding van de tweede constante stroom tot de eerste constante stroom.

7. Electronisch filter volgens conclusie 6, 8300954 ·%»*. -23- m e t het kenmerk/ dat het tweede uitgangsschakelings-gedeelte een tussen de tweede verschilversterker (Q1B,Q2B) en de tweede capaciteit (36B) opgenomen/ vierde verschilversterker (Q5B/QgB) benevens een derde bron (41B) voor levering 5 van een derde constante· stroom aan de tweede verschilversterker (Ö2B'^2B^ en een vierde bron (42B) voor levering van een vierde constante stroom aan de vierde verschilversterker (Q^B/QgB) bevat, terwijl de overdrachtsfactor van de tweede integrerende schakeling (21B) wordt bepaald door de verhou-10 ding van de vierde constante stroom tot de derde constante stroom.

8. Electronisch filter volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat van de eerste capaciteit (36A) de beide aansluitingen met respectievelijk een eerste 15 capaciteitsaansluiting (45) en een tweede capaciteitsaan- sluiting (46) zijn verbonden, en dat van de tweede capaciteit (36) de beide aansluitingen met respectievelijk een derde capaciteitsaansluiting (49) en een vierde capaciteitsaan-sluiting (50) zijn verbonden.

9. Electronisch filter volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de eerste verschilversterker (QlA,C>2A^ een eerste ingang en een tweede ingang heeft en dat de tweede verschilversterker (Q1b,Q2b) een derde en een vierde ingang heeft, waarbij de primaire ingangsaansluitingen een 25 aantal met de eerste en de tweede ingang gekoppelde, eerste aansluitingen (43,44) en een aantal met de derde en de vierde ingang gekoppelde, tweede aansluitingen (47,48) omvatten, een en ander zodanig, dat door keuze van steeds verschillende van de eerste aansluitingen, de tweede aansluitingen en de 30 capaciteitsaansluitingen als respectievelijk de ingangsaan-sluiting en de uitgangsaansluiting van het electronische filter steeds verschillende filterkarakteristieken worden verkregen. 8300954