NL8301034A

NL8301034A - Filter with characteristics preset by control circuit - uses series of delay circuits, difference and sum circuits and adjustable multiplies

Info

Publication number: NL8301034A
Application number: NL8301034A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1983-02-15
Filing date: 1983-03-23
Publication date: 1984-03-01

Abstract

The input to the filter is fed through a series of three 'all-pass' delay elements. The input and output of each delay element are fed to difference detection circuits and the difference signals are fed via amplitude control multipliers to a summing circuit which produces the final output of the filter. The filter characteristics are pre-set by a control circuit fed with the difference signals and producing the multiplication factors for the amplitude control circuits. In each delay circuit, the input feeds the inputs of a non-inverting and an inverting buffer amplifier. Connected between the amplifier outputs are a capacitor and a resistor in series. The delay circuit output is taken from the junction between the capacitor and the resistor.

Description

* % • * PHN 10.623 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.*% • * PHN 10,623 1 N.V. Philips' Incandescent lamp factories in Eindhoven.

Instelbaar filter met een vertragingsschakeling.Adjustable filter with a delay circuit.

De uitvinding heeft betrekking qp een instelbaar filter bevattende een vertragingsschakeling net een serieschakeling van vertra-gingselenenten elk net een aftakking die via een anplituderegelschake-ling is gekoppeld net een sanreerschakeling waarbij de aftakkingen wor-5 den gevormd door verschilbepalende schakelingen.The invention relates to an adjustable filter comprising a delay circuit with a series circuit of delay elements each with a branch coupled via an implant control circuit with a remediation circuit in which the branches are formed by difference-determining circuits.

Uit het Amerikaanse octrooischrift 4 333 158 is een instelbaar filter van de bovengenoemde soort bekend waarin de verschilbepalende schakelingen zijn qpgencmen tassen een constante referentiespanning en een ingang of uitgang van een vertragingselement. Dit tekende filter 10 is zelfinstellen en is toegepast als echo-cnderdrukkingsschakeling. De vertragingselementen ervan kunnen van een eerste orde alles doorlatend type zijn en er kan in het midden van de vertragingsschakeling een vaste aftakking zijn aangebracht om zowel vóór als na-echo's met een echotijd van maximaal de halve vertragingstijd van de vertragingsscha-15 keling te kunnen onderdrukken.U.S. Pat. No. 4,333,158 discloses an adjustable filter of the above-mentioned type in which the differential circuitry comprises a constant reference voltage and an input or output of a delay element. This drawn filter 10 is self-adjusting and has been used as an echo cancellation circuit. Its delay elements may be of a first order all transmissive type and a fixed tap may be provided in the center of the delay circuit to suppress both before and after echoes with an echo time of up to half the delay time of the delay circuit. .

De uitvinding heeft ten doel een verbetering van een instelbaar filter aan te geven die in verschillende toepassingen van een dergelijk filter voordelen cplevert.The object of the invention is to indicate an improvement of an adjustable filter which provides advantages in various applications of such a filter.

Een instelbaar filter van de in de aanhef genoemde soort 20 volgens de uitvinding heeft daarcm tot kenmerk, dat de verschilbepalende schakelingen elk tussen een ingang en een uitgang van een vertra-gingselenent zijn cpgencmen.An adjustable filter of the type mentioned in the preamble according to the invention is characterized in that the difference-determining circuits are each between an input and an output of a delay element.

Door het cpnemen van de verschilbepalende schakelingen (¾) de aangegeven manier worden verschilaftakkingen verkregen die bij een 25 gelijkstroomgekcppelde schakeling eventuele gelijkstrocmfouten in een vertragingselement niet laat doorwerken in het gelijkstrocirnivean van de volgende aftakkingen.By taking the difference-determining circuits (¾) in the manner indicated, differential taps are obtained which, in the case of a DC-coupled circuit, do not allow any DC errors in a delay element to pass through in the DC voltage of the following taps.

Verder blijkt het bij toepassing van verschilaftakkingen in een zelf instellend filter voor echo-cnderdrukking mogelijk een vaste 30 aftakking toe te passen aan de ingang van de vertragingsschakeling en bijvoorbeeld bij aanwezigheid van alleen voorecho1s deze nog te kunnen onderdrukken als ze een echotijd hebben overeenkomend met ongeveer de hele vertragingstijd van de vertragingsschakeling. Hetzelfde geldt 8301034 * PHN 10.623 2Furthermore, when using differential tapes in a self-adjusting filter for echo suppression, it appears possible to apply a fixed tap to the input of the delay circuit and, for example, in the presence of only pre-echoes, they can still suppress them if they have an echo time corresponding to approximately the entire delay time of the delay circuit. The same applies 8301034 * PHN 10.623 2

* V* V

* ί voor de aanwezigheid van alleen na-echo's. De schakeling gedraagt zich tengevolge van de werking van de verschilaftakkingen alsof de vaste aftakking zich naar behoefte verplaatst naar de meest gunstige plaats voor het onderdrukken van de aanwezige echo's.* ί for the presence of only after ultrasounds. The circuit behaves as a result of the operation of the differential taps as if the solid taps move as needed to the most favorable place for suppressing the echoes present.

5 Als de vertragingselementen van een eerste arde alles door latend type zijn wordt het. voordeel verkregen dat de amplituderegel-schakelingen geen grote versterkingsfactor met een wisselend teken hoeven te vertonen cm de gewenste overdracht van het filter te krijgen zoals gebleken is het geval te zijn bij het bekende filter. De maat-10 regel volgens de uitvinding toegepast qp een filter met vertragingselementen van dat type blijkt een differentiërende werking te veroorzaken waardoor de overdrachtskarakteristiek van de ingang van een ver-tragingselement naar de uitgang van de betreffende verschilbepalende schakeling gunstiger wordt voor hoge frequenties. Deze hoge frequenties 15 hebben een grote invloed qp de golfvorm van het uitgangssignaal van het filter. De anplituderegelschakelingen blijken dan een kleinere waarde van de versterking te kunnen hebben waardoor ze minder snel overstuurd worden.5 If the delay elements of a first arde are all let-through type it becomes. advantage obtained that the amplitude control circuits do not have to show a large gain factor with an alternating sign in order to obtain the desired transfer of the filter, as has been found to be the case with the known filter. The measure according to the invention applied to a filter with delay elements of that type has been found to cause a differentiating effect, whereby the transfer characteristic from the input of a delay element to the output of the relevant difference-determining circuit becomes more favorable for high frequencies. These high frequencies 15 have a great influence on the waveform of the output signal of the filter. The amplitude control circuits then appear to have a smaller value of the gain, so that they are less likely to be overdriven.

De uitvinding zal nu aan de hand' van de tekening worden 20 toegelicht.The invention will now be elucidated with reference to the drawing.

In de tekening illustreertIn the drawing illustrates

Fig. 1 met een beknopt blokschema een instelbaar filter volgens de uitvinding enFig. 1 an adjustable filter according to the invention with a concise block diagram and

Fig. 2 met een principeschema een mogelijke uitvoering 25 van een vertragingselement en een verschilbepalende schakeling van een instelbaar filter volgens de uitvinding.Fig. 2 with a schematic diagram a possible embodiment of a delay element and a differential determining circuit of an adjustable filter according to the invention.

In fig. 1 wordt aan een ingang 1 van een serieschakeling van een aantal vertragingselementen 3, 5, 7 een te filteren signaal toegevoerd. Het aantal kan vanzelfsprekend naar behoeven worden gekozen. 30 De vertragingselementen 3, 5, 7 zijn in dit geval van een eerste orde alles doorlatend (allpass) type. Het vertragingselement 3 is hier voorgesteld door een, met een ingang 8 ervan verbonden, niet-inverterende buffertrap 9, een met de ingang 8 verbonden in verterende buffertrap 11 en een met een uitgang van elk van de buffertrappen 9,In Fig. 1 a signal to be filtered is applied to an input 1 of a series circuit of a number of delay elements 3, 5, 7. The number can of course be chosen as required. The delay elements 3, 5, 7 are in this case of a first order all-permeable type. The delay element 3 is represented here by a non-inverting buffer stage 9 connected to an input 8, one connected to the input 8 in digesting buffer stage 11 and one to an output of each of the buffer stages 9,

35 11 verbonden serieschakeling van een condensator 13 met een waarde C11 connected series circuit of a capacitor 13 with a value C.

en een weerstand 15 met een waarde R. Het verbindingspunt van de condensator 13 en de weerstand 15 is verbonden met een uitgang 17 van het 8301034 I 4 EHN 10.623 3 t \ \ vertragingselenent 3.and a resistor 15 with a value R. The junction of the capacitor 13 and the resistor 15 is connected to an output 17 of the delay element 3.

De overdrachtsfunctie van de ingang 8 naar de uitgang 17 van het vertragingselenent 3 is evenredig met ] ^ (1) waarin p de ccm- plexe frequentie is.The transfer function from the input 8 to the output 17 of the delay element 3 is proportional to] ^ (1) where p is the complex frequency.

5 De ingang 8 respektievelijk de uitgang 17 van het vertragings- element 3 is verbonden met een ingang 19 respektievelijk 21 van een verschilbepalende schakeling 23 waarvan een uitgang 25 aan een ingang 27 van een anplituderegelschakeling 29 ligt.The input 8 and the output 17 of the delay element 3, respectively, are connected to an input 19 and 21 respectively of a difference-determining circuit 23, an output of which is connected to an input 27 of an amplitude control circuit 29.

De overdrachtsfunctie van de ingang 8 van het vertragings-10 element 3 naar de uitgang 25 van de verschilbepalende schakeling 23 is daardoor evenredig met ^ *The transfer function from the input 8 of the delay element 3 to the output 25 of the difference-determining circuit 23 is therefore proportional to

De vertragingselementen 5 en 7 zijn cp overeenkomstige wijze uitgevoerd als het vertragingselenent 3 en zijn cp overeenkomstige wijze verbonden met een verschilbepalende schakeling 31 respektieve-15 lijk 33 waarvan een uitgang 35 respektievelijk 37 aan een ingang 39 respektievelijk 41 van een anplituderegelschakeling 43 respektievelijk 45 ligt.The delay elements 5 and 7 are similarly designed as the delay element 3 and are correspondingly connected to a difference-determining circuit 31 and 33, respectively, of which an output 35 and 37 respectively is connected to an input 39 and 41 respectively of an auxiliary control circuit 43 and 45 respectively.

Een uitgang 47 respektievelijk 49, 51 van de amplituderegel-schakeling 29 respektievelijk 43, 45 ligt aan een ingang 53 respektie-20 velijk 55, 57 van een scmmeerschakeling 59 waarvan een uitgang 61 het gefilterde signaal afgeeft.An output 47 and 49, 51, respectively, of the amplitude control circuit 29 and 43, 45, respectively, is connected to an input 53 and 55, 57, respectively, of a switching circuit 59, an output 61 of which supplies the filtered signal.

Aan een ingang 63 respektievelijk 65, 67 van de amplitude-regelschakeling 29 respektievelijk 43, 45 wordt een anplituderegel- i signaal toegevoerd afkomstig van een uitgang 69 respektievelijk 71, 25 73 van een instelschakeling 75. Dit regelsignaal kan met de hand of automatisch instelbaar zijn. Als het automatisch instelbaar of zelf-instellend is kan de instelschakeling signalen uit de verschilbepalende schakelingen 23 , 31, 33 en uit de sarmeerschakeling 59 ontvangen zoals met stippellijnen is aangegeven.An input control signal is supplied to an input 63 and 65, 67 of the amplitude control circuit 29 and 43, 45, respectively, from an output 69 and 71, 25, 73 of an adjustment circuit 75. This control signal can be manually or automatically adjustable. . If it is automatically adjustable or self-adjusting, the adjusting circuit can receive signals from the differential determining circuits 23, 31, 33 and from the latching circuit 59 as indicated by dotted lines.

30 Zoals uit de overdrachtsfunktie (2) van de ingang van een vertragingselenent naar de uitgang van de betreffende verschilbepalende schakeling te zien is, neemt de absolute waarde daarvan toe als de frequentie toeneemt.As can be seen from the transfer function (2) of the input of a delay element to the output of the respective differential determining circuit, its absolute value increases as the frequency increases.

De lage frequenties worden rechtstreeks van de ingang 1 aan 35 een ingang 77 van de scmmeerschakeling 59 toegevoerd. Qndat de faze van signalen met lage frequenties praktisch niet door de vertragingselementen wordt beïnvloed heeft het weinig zin deze signalen van een uitgang van een van de vertragingselementen af te nemen. Dit zou boven- _____ 8301034 c PHN 10.623 4 dien meer fouten in het gelijkspanningsniveau van die signalen kunnen veroorzaken bij toepassing van gelij kstroangekoppelde vertragingsele-menten.The low frequencies are fed directly from the input 1 to an input 77 of the resonator circuit 59. Since the phase of low-frequency signals is practically unaffected by the delay elements, it makes little sense to take these signals from an output of one of the delay elements. Moreover, this could cause more errors in the DC voltage level of those signals when using equal current-coupled delay elements.

Het filter kan desgewenst worden uitgevoerd met vertragings-5 elementen van een ander type bijvoorbeeld een alles doorlatend type van een hogere orde.The filter can, if desired, be equipped with retarding elements of a different type, for example an all-permeable type of a higher order.

Als het filter zelfinstellend is en wordt toegepast in een echo-onderdrukkingsschakeling blijkt de in dit voorbeeld aangegeven positie van de vaste aftakking in ccmbinatie met de toepassing van 10 verschilaftakkingen bij de toepassing van vertragingselementen van zowel een eerste of hogere orde'„alles doorlatend (allpass) type als van een ander type het voordeel te hebben dat, als er vóór-echo's voorkomen, deze toch gecompenseerd kunnen worden zelfs als ze een echotijd hebben die ongeveer gelijk is aan de vertragingstijd van 15 de vertragingsschakeling,. De vaste aftakking lijkt zich als het ware naar behoefte te verplaatsen naar de gunstigste positie onder invloed van de werking van de verschilaftakkingen.If the filter is self-adjusting and is used in an echo cancellation circuit, the position of the fixed tap shown in this example in conjunction with the use of 10 differential tapes when using retarders of both a first or higher order appears "all-pass (allpass ) type as of any other type have the advantage that, if pre-echoes occur, they can still be compensated even if they have an echo time approximately equal to the delay time of the delay circuit. The fixed branch seems to move as it were, as it were, to the most favorable position under the influence of the operation of the differential branches.

Het filter kan, zoals in de figuur is aangegeven, transversaal zijn maar- kan vanzelfsprekend ook recursief of gecombineerd trans-20 versaal en recursief zijn.The filter can be transversal, as indicated in the figure, but it can of course also be recursive or combined transversal and recursive.

In Fig. 2 is een mogelijke uitvoeringsvorm van een vertra-gingselement 3 en een verschilbepalende schakeling 23 aangegeven.In FIG. 2, a possible embodiment of a delay element 3 and a difference-determining circuit 23 is shown.

De inverterende tuff er trap, die te vergelijken is met de buffertrap van fig. 1 wordt gevormd door een transistor 79 met een 25 emitterweerstand 81 en een collectorweerstand 83, en een met de collector van de transistor 79 verbanden emittervolger 85 waarvan de emitter verbonden is met een condensator 87 die de capaciteit C vertegenwoordigt. De andere aansluiting van de condensator 87 ligt aan de basis van een transistor 89 en aan de door een stroanbran 91 gevoede collec-30 tor van een transistor 93 waarvan de basis aan de emitter van de transistor 89, aan een stroanbran 95 en aan de uitgang 17 ligt.The inverting tuff stage, which is comparable to the buffer stage of Fig. 1, consists of a transistor 79 with an emitter resistor 81 and a collector resistor 83, and an emitter follower 85 connected to the collector of the transistor 79, the emitter of which is connected with a capacitor 87 representing the capacitance C. The other connection of the capacitor 87 is at the base of a transistor 89 and at the collector of a transistor 93, which is fed by a straw burner 91, the base of which is connected to the emitter of the transistor 89, to a current burner 95 and to the output. 17.

De niet inverterende buffertrap, die te vergelijken is met de buffertrap 9 van fig. 1, wordt gevormd door een transistor 97 waarvan de basis aan de ingang 8 ligt en de emitter aan de emitter van de 35 transistor 93 en aan een stroombron 99. De verbinding van de condensator 87 met de basis van de transistor 89 en de collector van de transistor 93 is voor wisselspanning doorverbonden met de basis van de transistor 93 door de emittervolger 89. De basis-emitterovergangen van de 8301034 PHN 10.623 5 transistoren 97 en 93 vertegenwoordigen de weerstand R. De collector-stroon van de transistor 89 wordt door de transistor 85 geleverd on voor een gunstig hoogfrequent gedrag de totale gelijkstroom door die transistor 85 zo groot mogelijk te houden. Door deze ophouw van het 5 vertragingselenent 3 wordt slechts een geringe gelijkstrocmccrrpcnent In het verschil tussen de ingangs- en de uitgangsspanning verkregen.The non-inverting buffer stage, which can be compared with the buffer stage 9 of Fig. 1, is formed by a transistor 97 whose base is at the input 8 and the emitter at the emitter of the transistor 93 and at a current source 99. The connection of the capacitor 87 to the base of the transistor 89 and the collector of the transistor 93 is connected to the base of the transistor 93 by the emitter follower 89 for alternating voltage. The base emitter junctions of the 8301034 PHN 10.623 5 transistors 97 and 93 represent resistor R. The collector current of transistor 89 is supplied by transistor 85 to maintain the total direct current through that transistor 85 as large as possible for favorable high-frequency behavior. Due to this design of the delay element 3, only a small DC voltage is obtained in the difference between the input and the output voltage.

De verschilhepalende schakeling 23 heeft drie verschilver-sterkers elk net een emittergekoppeld trans is torpaar 101, 103 respek-tievelijk 105, 107 en 109, 111. De emitters van het trans is torpaar 101, 10 103 liggen aan de collector van een transistor 113, die van het tran sis torpaar 105, 107 aan de collector van een transistor 115. De tran-sistoren 113 en 115 vormen een als verschil versterker dienend emitter-gekqppeld paar waarvan de doorverbonden emitters aan een stroombron 117 liggen en de bases worden gestuurd door een integratorschakeling 15 119.The differential circuit 23 has three differential amplifiers, each with just an emitter-coupled trans is torpedo 101, 103 and 105, 107 and 109, 111, respectively. The emitters of the trans is torpedo 101, 103 are connected to the collector of a transistor 113, those of the transistor pair 105, 107 to the collector of a transistor 115. The transistors 113 and 115 form a differential amplifier emitter-clipped pair whose interconnected emitters are at a power source 117 and the bases are driven by a integrator circuit 15 119.

De integratorschakeling 119 levert een instelspanning aan de bases van de transistoren 113, 115 waardoor de amplitude van de uitgangssignalen van de verschilversterkers 101, 103 en 105, 107 instelbaar is. Deze uitgangssignalen worden gebalanceerd verkregen van de 20 doorverbonden collectors van de transistoren 103, 105 respektievelijk 101, 107 en toegevoerd aan de sormeerschakeling 57 via een aansluiting P respektievelijk Q.The integrator circuit 119 supplies a bias voltage to the bases of the transistors 113, 115 whereby the amplitude of the output signals of the differential amplifiers 101, 103 and 105, 107 is adjustable. These output signals are obtained from the 20 interconnected collectors of the transistors 103, 105 and 101, 107, respectively, and are supplied to the summing circuit 57 via a terminal P and Q, respectively.

De integratorschakeling 119 heeft een tweetal ingangen 121, 123 die verbonden zijn met de collectors van een tweetal trans istor-25 paren 125, 127 en 129, 131. De collectors van de transistoren 125 en 131 liggen aan de ingang 121 en de collectors van de transistoren 127, 129 aan de ingang 123 van de integratorschakeling 119. De doorverbonden emitters van de transistoren 125, 127 respektievelijk 129, 131 liggen aan de collector van de transistor 109 respektievelijk 111.The integrator circuit 119 has two inputs 121, 123 which are connected to the collectors of two transistor pairs 25, 127 and 129, 131. The collectors of the transistors 125 and 131 are located at the input 121 and the collectors of the transistors 127, 129 at the input 123 of the integrator circuit 119. The jumpered emitters of the transistors 125, 127 and 129, 131, respectively, are connected to the collector of the transistor 109 and 111, respectively.

30 De emitters van deze transistoren 109, 111 worden door een stroombron 133 gevoed.The emitters of these transistors 109, 111 are powered by a current source 133.

Aan de bases van de transistoren 127, 131 wordt een foutsig-naal +e en aan de bases van de transistoren 125, 129 een foutsignaal -e toegevoerd. Deze gebalanceerde foutsignalen kunnen bijvoorbeeld 35 worden verkregen van een schakeling waarmee het verschil van het uitgangssignaal van het filter en een door een dubbelzijdige begrenzer gevoerde versie van dat uitgangssignaal wordt bepaald zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4 333 158 (PHN 9388).An error signal + e is applied to the bases of transistors 127, 131 and an error signal -e is applied to the bases of transistors 125, 129. These balanced error signals can be obtained, for example, from a circuit which determines the difference of the output signal of the filter and a version of that output signal, which is passed through a double-sided limiter, as described in US patent 4,333,158 (PHN 9388).

83010348301034

_I_I

PHN 10.623 6 ^ ^ >PHN 10623 6 ^ ^>

De transistoren 109, 111, 125, 127, 129, 131 en de integra-torschakeling 119 vormen een correlatieschakeling waarmee de amplitude van het signaal aan de klemmen P en Q zodanig wordt geregeld dat de correlatie van dat signaal met het foutsignaal +e, -e minimaal wordt.The transistors 109, 111, 125, 127, 129, 131 and the integrator circuit 119 form a correlation circuit that controls the amplitude of the signal at terminals P and Q such that the correlation of that signal with the error signal + e, - e becomes minimal.

5 * De trans is toren 125, 127, 129, 131 en de integratorschake- ling 119 worden in de instelschakeling 75 van fig. 1 toegepast als het filter zelfinstellend moet zijn.The trans is tower 125, 127, 129, 131, and the integrator circuit 119 is used in the adjustment circuit 75 of Fig. 1 if the filter is to be self-adjusting.

In het hier beschreven vertragingselement 3 werd als weerstand R de serieschakeling van basis-emitterweerstanden van de transis-10 toren 97, 93 gebruikt, het zal duidelijk zijn dat desgewenst tussen de emitters van de transistoren 97, 93 een weerstand kan worden toegevoegd als een grotere waarde van de weerstand R wordt verlangd.In the delay element 3 described here, if resistor R, the series connection of base-emitter resistors of the transistors 97, 93 was used, it will be appreciated that if desired, a resistance can be added between the emitters of the transistors 97, 93 if a larger value of the resistor R. is required.

Het zal duidelijk zijn dat de vertragingselementen van een eerste orde alles doorlatend type desgewenst ook anders kunnen worden 15 uitgevoerd dan de bij wijze van voorbeeld in het bovenstaande beschreven schakelingen.It will be clear that the first-order all-transmissive type delay elements may, if desired, also be designed differently from the circuits described by way of example in the above.

20 25 30 35 830103420 25 30 35 8 301 034

Claims

An adjustable filter comprising a delay circuit with a series circuit of delay elements each with a tap coupled via an amplitude control circuit to a sanitizing circuit, the tap branches being formed by differential circuits, characterized in that the differential circuit (23, 31, 33. each is between inputs (8) and an output (17) of a delay element (3, 5, 7).

Insel hair filter according to claim 1, characterized in that the retarding elements (3, 5, 7) are of a first order all-permeable (allpass) type.

Adjustable filter according to claim 1 or 2, characterized in that it is self-adjusting and has a fixed tap from the inlet (1) of the filter to an inlet (77) of the dimming circuit (59). 15

Adjustable filter according to any preceding claim, characterized in that the delay elements comprise an inverting buffer stage (79, 85) with an output of which a capacitor (87) is connected to its other connection at an output of a non-inverting buffer stage ( 97, 93, 89) containing a resistor formed at least in part by a series arrangement of the bass is-emitter junctions of an emitter coupled trans is torpedo (97, 93). 25 30 35! 8301034