NL8502767A

NL8502767A - Zelfinstellend filter.

Info

Publication number: NL8502767A
Application number: NL8502767A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1985-10-10
Filing date: 1985-10-10
Publication date: 1987-05-04
Also published as: JPS6292608A; EP0222428A1; EP0222428B1; US4747068A; DE3676442D1; JPH06101667B2

Description

PHN 11.513 1 jjjj: ' ^ιιρρριι^,.

N.V. Philipsr Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Zelfinstellend filter.

De uitvinding heeft betrekking op een zelfinstellend filter bevattende een vertragingsschakeling met een ingang voor een te filteren signaal en een aantal uitgangen die elk gekoppeld zijn met een coêfficiëntregelschakeling waarvan een uitgang is gekoppeld met een 5 sommeerschakeling en een regelsignaalingang is gekoppeld met een uitgang van een eerste integrator waarvan een ingang is gekoppeld met een uitgang van een eerste vermenigvuldigingsschakeling van welke eerste vermenigvuldigingsschakeling een ingang is gekoppeld met de betreffende uitgang van de vertragingsschakeling en een verdere ingang is gekoppeld 10 met een uitgang van een correctiesignaalopwekkingsschakeling waarvan de ingang is gekoppeld met een uitgang van de sommeerschakeling, waarbij het signaal aan de genoemde ingang van de correctiesignaalopwekkingsscha-keling regelbaar is door een regelschakeling met een regelsignaalingang die gekoppeld is met een uitgang van een tweede integrator waarvan een 15 ingang is gekoppeld met een uitgang van een tweede vermenigvuldigingsschakeling van welke tweede vermenigvuldigingsschakeling een ingang is gekoppeld met een uitgang van de correctiesignaalopwekkingsschakeling.

Dit de Nederlandse octrooiaanvrage 7 902 093 (PHN 9388), 20 in het bijzonder bladzijde 7, regels 3-8, is een zelfinstellend filter van de bovengenoemde soort bekend waarbij de regelschakeling een deelschakeling is, een verdere ingang van de correctiesignaalopwekkings-schakeling en van de tweede vermenigvuldigingsschakeling een referentiesignaal krijgen toegevoerd en het uitgangssignaal van de 25 correctiesignaalopwekkingsschakeling via een eveneens door het uitgangssignaal van de tweede integrator geregelde vermenigvuldigingsschakeling is gekoppeld met een ingang van de tweede vermenigvuldigingsschakeling.

De uitvinding heeft ten doel het convergentiegedrag van 30 een zelfinstellend filter te verbeteren.

Een zelfinstellend filter van de in de aanhef genoemde soort volgens de uitvinding heeft daarom tot kenmerk, dat de ' 'r· ^ 5 / J· '* PHN 11.513 2 regelschakeling een derde vermenigvuldigingsschakeling is, dat een verdere ingang van de tweede vermenigvuldigingsschakeling is gekoppeld met een verdere uitgang van de vertragingsschakeling en dat de uitgang van de tweede integrator via een schakeling met een nagenoeg 5 exponentiële overdrachtskarakteristiek is gekoppeld met de regelsignaalingang van de derde vermenigvuldigingsschakeling.

Door de maatregelen volgens de uitvinding wordt bereikt dat de ingangssignalen van de integratoren zo constant mogelijk worden gehouden. In de bekende schakeling bleken deze kwadratisch te variëren 10 met de amplitude van het signaal aan de ingang van het filter. Daardoor werd bij een kleine signaalamplitude de convergentiesnelheid gering en de filterinstelling onnauwkeurig terwijl bij een grote signaalamplitude de filterinstelling instabiel kon worden.

Het is nu mogelijk een uitgangssignaal van constante 15 amplitude van het filter te verkrijgen dat geschikt is om desgewenst via een recursief zelfinstellend filter verder te worden gefilterd.

Een zelfinstellend filter volgens de uitvinding kan bijvoorbeeld worden toegepast ter correctie van de overdrachtskarakteristiek van een datasignaaloverdrachtsweg, zoals 20 bijvoorbeeld in een teletextontvanger.

De correctiesignaalopwekkingsschakeling kan bijvoorbeeld een schakeling met een drieniveautekenomslagfunctie bevatten zoals aangegeven in de Nederlandse octrooiaanvrage nr. 8 402 071 (PHN 11.077) of een verschilbepalende schakeling die aan een verdere ingang een 25 referentiesignaal krijgt toegevoerd dat voor bepaalde filterfuncties door tweezijdige begrenzing uit een uitgangssignaal van het filter kan worden verkregen terwijl voor andere filterfuncties het filter een verdere ingang voor dat referentiesignaal kan hebben.

De uitvinding zal nu aan de hand van de tekening worden 30 toegelicht.

In de tekening illustreert

Figuur 1 met een vereenvoudigd blokschema een eerste mogelijke uitvoering van een zelfinstellend filter volgens de uitvinding, 35 Figuur 2 met een blokschema een mogelijke andere uitvoering van een deel van een zelfinstellend filter volgens figuur 1,

Figuur 3 met een vereenvoudigd schema een mogelijke 3502 78 7 ΡΗΝ 11.513 3 * -ί^ϊϋτν» * — 5^· uitvoering van een schakeling met een nagenoeg exponentiële overdrachtsfunctie voor een zelfinstellend filter volgens de uitvinding,

Figuur 4 met een vereenvoudigd blokschema een tweede aogelijke uitvoering van een zelfinstellend filter volgens de 5 uitvinding,

Figuur 5 met een vereenvoudigd blokschema een derde aogelijke uitvoering van een zelfinstellend filter volgens de uitvinding en

Figuur 6 met een vereenvoudigd blokschema een vierde 10 mogelijke uitvoering van een zelfinstellend filter volgens de uitvinding.

In figuur 1 wordt aan een ingang 1 van het zelfinstellende filter, die tevens de ingang van een vertragingsschakeling 3 is, een te filteren signaal toegevoerd. Een 15 aantal uitgangen 5, 7, 9, 11 van de vertragingsschakeling 3 zijn verbonden met een een ingang 13 respektievelijk 15, 17, 19 van een coëfficiëntregelschakeling 21 respektievelijk 23, 25, 27 waarvan een regelsignaalingang 29 respektievelijk 31, 33, 35 is verbonden met een uitgang van een eerste integrator 37 respektievelijk 39, 41, 43.

20 Een ingang 45 respektievelijk 47, 49, 51 van de eerste integrator 37 respektievelijk 39, 41, 43 is verbonden met de uitgang van een eerste vermenigvuldigingsschakeling 53 respektievelijk 55, 57, 59 waarvan een ingang 61 respektievelijk 63, 65, 67 is verbonden met de betreffende uitgang 5 respektievelijk 7, 9, 11 van de 25 vertragingsschakeling 3.

Een verdere ingang 69 respektievelijk 71, 73, 75 van de eerste vermenigvuldigingsschakeling 53 respektievelijk 55, 57, 59 krijgt van een uitgang 77 van een correctiesignaalopwekkingsschakeling 79 via een vermenigvuldiger 81, waarvan een uitgang 83 met de ingangen 69 30 respektievelijk 71, 73, 75 is verbonden, een correctiesignaal toegevoerd waarvan de amplitude door de vermenigvuldiger 81 regelbaar is.

De vertragingsschakeling 3 heeft verder een uitgang 85 die verbonden is met een ingang 87 van een sommeerschakeling 89 waarvan een verdere ingang 91 respektievelijk 93, 95, 97 aan een uitgang 99 35 respektievelijk 101, 103, 105 van de coëfficiëntregelschakeling 21 respektievelijk 23, 25, 27 ligt.

De uitgang 83 van de vermenigvuldiger 81 is verder

'l:·; l 1 o J

7- % PHN 11.513 4 verbonden met een ingang 101 van een tweede vermenigvuldigingsschakeling 103 waarvan een verdere ingang 105 aan de verdere uitgang 85 van de vertragingsschakeling 3 ligt.

Een uitgang 107 van de tweede 5 vermenigvuldigingsschakeling 103 ligt aan de ingang van een tweede integrator 109 waarvan een uitgang 111 is verbonden met de ingang van een schakeling met een exponentiële overdrachtsfunctie 113 waarvan een uitgang 115 is verbonden met een regelsignaalingang 117 van de vermenigvuldiger 81 en met een regelsignaalingang 119 van een als 10 regelschakeling werkzame derde vermenigvuldigingsschakeling 121.

Een uitgang 123 van de sommeerschakeling 89 is verbonden met een verdere ingang 125 van de derde vermenigvuldigingsschakeling 121 waarvan een uitgang 127 aan een ingang 129 van de vermenigvuldiger 81 en aan een uitgang 131 van het filter ligt.

15 Een verdere ingang 133 van de correctiesignaalopwekkingsschakeling 79, die in dit geval als verschilbepalende schakeling is uitgevoerd, ligt aan een referentiesignaalingang 135 van het filter of kan voor bepaalde functies van het filter via een begrenzer 137 met de uitgang 131 van het filter 20 zijn verbonden.

Het principe van de werking van een zelfinstellend filter is uitvoerig beschreven in IEEE Transactions on Consumer Electronics,

Vol. CE 27, No. 3, Augustus 1981, p. 512-529 en de Nederlandse octrooiaanvrage 7 902 093 (PHN 9388) evenals een aantal 25 detailschakelingen die ook in het uitvoeringsvoorbeeld van figuur 1 kunnen worden toegepast.

Het verschil van de schakeling van figuur 1 ten opzichte van die in de genoemde publicaties ligt in het feit dat als het correctiesignaal c wordt genoemd en het regelsignaal aan de 30 regelsignaalingang van de derde vermenigvuldigingsschakeling a, in dit geval zowel de eerste als de tweede integrator een signaal a c x krijgen toegevoerd waarin x het signaal aan een betreffende aftakking 5, 7, 9, 11 of 85 van de vertragingsschakeling 3 is terwijl verder tengevolge van de schakeling met dé exponentiële overdrachtsfunctie 113 35 a = ke*/*0* ^ is gemaakt waarin k een constante is die door de versterking in de betreffende lus wordt bepaald. Hierdoor blijken de ingangssignalen van de eerste en de tweede integrator een amplitude te S5Ö27S7 - -¾ PHN 11.513 5 ..... * hebben die nagenoeg onafhankelijk is van de amplitude van het ingangssignaal van het filter waardoor de lusversterkingen nagenoeg constant blijven en geen hysteresisverschijnselen en instabiliteiten tengevolge van oversturingen optreden zodat de convergentiesnelheid van 5 het filter praktisch onafhankelijk wordt van de signaalamplitude. De faktor k kan daarom net iets beneden de waarde worden gekozen waarbij een instabiliteit zou optreden. De convergentiesnelheid is dan zo groot mogelijk.

In plaats van de verschilbepalende schakeling 79 kan voor 10 de opwekking van het correctiesignaal desgewenst een schakeling worden toegepast die op drie niveau's van het ingangssignaal een tekenomslag van zijn uitgangssignaal veroorzaakt zoals werd aangegeven in de Nederlandse octrooiaanvrage 8 402 071 (PHN 10.077).

De positie van de uitgang 85 van de vertragingsschakeling 15 3 waarmee geen coèfficiëntregelschakeling is verbonden, kan naar wens worden gekozen.

Het zal duidelijk zijn dat verder gelijkstroomniveauregelschakelingen en schakelingen voor het opheffen van geblokkeerde toestanden kunnen worden toegepast bijvoorbeeld zoals 20 aangegeven in de bovengenoemde literatuur en dat de integratoren desgewenst intermitterend kunnen worden aangestuurd.

In figuur 2 waarin overeenkomstige delen dezelfde verwijzingscijfers hebben als in figuur 1 is aangegeven hoe de functie van de vermenigvuldiger 81 van figuur 1 desgewenst kan worden vervuld 25 door twee vermenigvuldigers 139 en 141 die tussen de ingang 133 van de als verschilbepalende schakeling uitgevoerde correctiesignaalopwekkingsschakeling 79 en de referentiesignaalingang 135 respektievelijk tussen de ingang 129 van de verschilbepalende schakeling 79 en de uitgang 127 van de derde 30 vermenigvuldigingsschakeling 121 zijn aangebracht en die verder het uitgangssignaal van de tweede integrator 113 krijgen toegevoerd. De uitgang 77 van de verschilbepalende schakeling 79 is nu rechtstreeks verbonden met de ingangen 75 respektievelijk 73, 71, 69 van de eerste vermenigvuldigingsschakeling 57 respektievelijk 57, 55, 53 en met de 35 ingang 101 van de tweede vermenigvuldigingsschakeling 103.

In figuur 3 zijn twee klemmen 145 respektievelijk 147 van een ingang van de schakeling 113 met een exponentiële > * PHN 11.513 6 overdrachtsfunctie verbonden met de basis van een transistor 149 respektievelijk 151 waarvan de emitters met elkaar en met de collector van een transistor 153 zijn verbonden. De basis van de transistor 153 is via een diode 155 verbonden met de collector van de transistor 149 die 5 verder van een stroombron 157 een stroom I krijgt toegevoerd. De collector van de transistor 151 trekt nu een stroom Iout die exponentieel afhankelijk is van spanning V tussen de klemmen 145 en 147. Dit is als volgt in te zien.

De stroom door de diode 155 is verwaarloosbaar klein 10 ten opzichte van I verondersteld. De basisemitterspanning van de transistor 149 wordt genoemd en die van de transistor 151 V2.

Dan is qV1 15 I = I0 e ΊΕΤ en qV2 *out = ^o e ^

Injl4. q (V2-V1) qV 20 = e ET = e kï als voor de beide transistors 149, 151 dezelfde waarde voor I0 wordt verondersteld hetgeen door het toepassen van gelijke afmetingen van deze transistors kan worden verkregen.

25 qv

Dus is IQUt = I e 3cT

zodat de uitgangsstroom IQut van de schakeling 113 exponentiëel afhangt van de ingangsspanning V.

30 In figuur 4 zijn voor overeenkomstige elementen dezelfde verwijzingscijfers gebruikt als in de vorige figuren.

De correctiesignaalopwekkingsschakeling 79 is in dit geval bij wijze van voorbeeld aangegeven als een drieniveautekenomslagschakeling maar mag ook als verschilbepalende 35 schakeling al of niet gevolgd door een begrenzer worden uitgevoerd.

De derde vermenigvuldigingsschakeling 121 is hier niet zoals in figuur 1 aan de uitgang van de sommeerschakeling 89 opgenomen 3502767 PHN 11.513 7 maar in de ingangsschakeling daarvan en bevat vier vermenigvuldigers 161 respektievelijk 163, 165, 167, die zijn opgenomen tussen de uitgang 99 respektievelijk 101, 103, 105 van de coëfficiëntregelschakeling 99 respektievelijk 101, 103, 105 en een vermenigvuldiger 169 die is 5 opgenomen tussen de uitgang 85 van de vertragingsschakeling 3 en de ingang 87 van de somaeerschakeling 89. De verdere ingangen van de vermenigvuldigers 161, 163, 165, 167, 169 liggen aan de regelsignaalingang 119 van de derde vermenigvuldigingsschakeling 121.

Wordt, zoals in figuur 5 aangegeven de derde 10 vermenigvuldigingsschakeling 121 verbonden met de uitgangen 5, 7, 85, 9, t1 van de vertragingsschakeling 3 dan vervult deze derde vermenigvuldigingsschakeling ook de functie van de vermenigvuldiger 81 van de vorige figuren zodat deze vervalt. Overeenkomstige elementen hebben verder dezelfde verwijzingscijfers als in de vorige figuren.

15 De ingang 101 van de tweede vermenigvuldigingsschakeling 103 is nu evenals de ingang 69 respektievelijk 71, 73 en 75 van de eerste vermenigvuldigingsschakeling 53 respektievelijk 55, 57, 59 verbonden met de uitgang 77 van de correctiesignaalopwekkingsschakeling 79.

20 De vermenigvuldiger 161 respektievelijk 163, 165, 167 is nu opgenomen tussen de uitgang 5 respektievelijk 7, 9, 11 van de vertragingsschakeling 3 en de ingangen 13 en 61 respektievelijk 15 en 63, 17 en 65, 19 en 67 van de coëfficiëntregelschakeling 21 en de eerste vermenigvuldigingsschakeling 53 respektievelijk 23 en 55, 25 en 25 57, 27 en 59. De vermenigvuldiger 169 is opgenomen tussen de uitgang 85 van de vertragingsschakeling 3 en de ingang 87 van de sommeerschakeling 89 die verbonden is met de ingang 105 van de tweede vermenigvuldigingsschakeling 103.

Figuur 6 toont een variant van de schakeling van figuur 30 5. Voor overeenkomstige elementen zijn weer dezelfde verwijzingscijfers gebruikt als in de voorgaande figuren. De vermenigvuldigingsschakeling 121 bevat hier tien vermenigvuldigers 173, 175, 177, 179, 181, 183, 185, 187, 189, en 191.

De vermenigvuldiger 173 respektievelijk 175, 177, 179 is 35 opgenomen tussen de uitgang 5 respektievelijk 7, 9, 11 van de vertragingsschakeling 3 en de ingang 61 respektievelijk 63, 65, 67 van de eerste vermenigvuldigingsschakeling 53 respektievelijk 55, 57, 59. De >. * -V? 7 * 7 PHN 11.513 8 vermenigvuldiger 181 respektievelijk 183, 185, 187 is opgenomen tussen de uitgang van de integrator 37 respektievelijk 39, 41, 43 en de regelsignaalingang 29 respektievelijk 31, 33, 35 van de coêfficiëntregelschakeling 21 respektievelijk 23, 25, 27. De 5 vermenigvuldiger 189 ligt tussen de uitgang 85 van de vertragingsschakeling 3 en de ingang 105 van de tweede vermenigvuldigingsschakeling 103 en de vermenigvuldiger 191 is opgenomen tussen de uitgang 85 van de vertragingsschakeling 3 en de ingang 87 van de sommeerschakeling 89. Alle tien vermenigvuldigers 173, 175, 177, 179, 10 181, 183, 185, 187, 189, 191 hebben verder een ingang die met de regelsignaalingang 119 van de derde vermenigvuldigingsschakeling 121 is verbonden.

850 2 70 7

Claims

Λ ^ ΡΗΝ 11.513 9 Zelfinstellend filter bevattende een vertragingsschakeling (3) met een ingang (1) voor een te filteren signaal en een aantal uitgangen (5, 7, 9, 11) die elk gekoppeld zijn met een coêfficiëntregelschakeling (21, 23, 25, 27) waarvan een uitgang 5 (99, 101, 103, 105) is gekoppeld met een sommeerschakeling (89) en een regelsignaalingang (29, 31, 33, 35) is gekoppeld met een uitgang van een eerste integrator (37, 39, 41, 43) waarvan een ingang (45, 47, 49, 51) is gekoppeld met een uitgang van een eerste vermenigvuldigingsschakeling (53, 55, 57, 59) van welke eerste vermenigvuldigingsschakeling een 10 ingang (61, 63, 65, 69) is gekoppeld met de betreffende uitgang (5, 7, 9, 11) van de vertragingsschakeling (3) en een verdere ingang (69, 71, 73, 75) is gekoppeld met een uitgang (77) van een correctiesignaal-opwekkingsschakeling (79) waarvan een ingang (129) is gekoppeld met een uitgang (123) van de sommeerschakeling, waarbij het signaal aan de 15 genoemde ingang van de correctiesignaalopwekkingsschakeling regelbaar is door een regelschakeling (121) met een regelsignaalingang (119) die gekoppeld is met een uitgang (111) van een tweede integrator (109) waarvan een ingang is gekoppeld met een uitgang (107) van een tweede vermenigvuldigingsschakeling (103) van welke tweede 20 vermenigvuldigingsschakeling een ingang (101) is gekoppeld met een uitgang (83) van de correctiesignaalopwekkingsschakeling (81), met het kenmerk, dat de regelschakeling (121) een derde vermenigvuldigingsschakeling is, dat een verdere ingang (105) van de tweede vermenigvuldigingsschakeling (103) is gekoppeld met een verdere uitgang 25 (85) van de vertragingsschakeling (3) en dat de uitgang (111) van de tweede integrator (109) via een schakeling (113) met een nagenoeg exponentiële overdrachtskarakteristiek is gekoppeld met de regelsignaalingang (119) van de derde vermenigvuldigingsschakeling (121). $50 2 7 6 7