DE1274754B - Elektrisches Filter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

H 03h

Deutsche Kl.: 21g-34

Nummer: 1274754

Aktenzeichen: P 12 74 754.5-35 (N 26152)

Anmeldetag: 2. Februar 1965

Auslegetag: 8. August 1968

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Filter zur selektiven Signalabschwächung mit mindestens einem Dämpfungspol. An derartige Filter werden die Anforderungen gestellt, daß die Dämpfung an der Polstelle und die Flankensteilheit möglichst groß sind. Um diese Anforderungen erfüllen zu können, ist vielfach ein beträchtlicher Aufwand erforderlich, insbesondere wenn die Polstelle der Dämpfung bei tiefen Frequenzen liegen soll.

Es ist bereits ein Transistorverstärker zur selektiven Signalanhebung vorgeschlagen worden, der mittels eines in den Kollektorzweig geschalteten Parallelresonanzkreises und eines auf die gleiche Frequenz abgestimmten, in der Emitterzuleitung befindlichen Serienresonanzkreises die Resonanzfrequenz abhebt und die anderen Frequenzen entsprechend der Güte der Resonanzkreise unterdrückt. Nachteilig bei dieser bekannten Schaltung ist, daß stets Zweipole aus Kapazitäten und Induktivitäten benötigt werden, die bei integrierten Schaltkreisen nicht zu realisieren ao sind. Darüber hinaus ist auch die Größe der Ausgangsspannung von Transistorparametern stark abhängig.

Eine weitere bekannte Schaltung wird in Emittergrundschaltung betrieben und enthält in der Emitterzuleitung einen Gegenkopplungswiderstand, wobei ein weiterer, zusätzlicher Gegenkopplungswiderstand zwischen Kollektor und Basis vorgesehen ist. Es handelt sich hierbei also um rein ohmsche Gegenkopplungen, und dementsprechend dienen diese Widerstände hierbei lediglich der Beeinflussung des Eingangs- bzw. des Ausgangswiderstandes der Verstärkung oder der Transistorrückwirkung.

Die erfindungsgemäße Schaltung enthält demgegenüber einen in Emittergrundschaltung betriebenen Transistor mit einer frequenzabhängigen Impedanz im Emitterzweig und ist dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise zwischen Kollektor und Basis eine Impedanz geschaltet ist und daß die Werte dieser Impedanz und der Impedanz im Emitterzweig nach Betrag und Phase bei der dem Dämpfungspol bzw. den Dämpfungspolstellen des Filters entsprechenden Frequenzen des abzuschwächenden Signals praktisch gleich groß sind.

In F i g. 1 ist mit 1 ein Transistor bezeichnet, bei welchem zwischen Basis und Kollektor eine Impedanz Z₁, und zwar ein Serien-ÄC-Glied, bestehend aus dem Widerstand 2 und dem Kondensator 3, eingeschaltet ist. In Serie zum Emitter ist eine Impedanz Z₂, und zwar ein Parallel-ÄC-Glied 4, 5, geschaltet. Der Widerstand 6 ist der Arbeitswiderstand, an welchem das über den Kondensator 7 in die Schal-Elektrisches Filter

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,

Eindhoven (Niederlande)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. E. Walther, Patentanwalt,

2000 Hamburg, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:
Karl Rupp,
Kazimir Fijol, Wien

tung eingespeiste Signal abgegriffen und mittels des Kondensators 8 ausgekoppelt wird. Die Widerstände 9 und 10 bilden den Spannungsteiler zur Arbeitspunkteinstellung des Transistors 1.

Erfindungsgemäß sind nun die beiden i?C-Glieder 2, 3 und 4, 5 so dimensioniert, daß sie bei der Frequenz f_p, bei welcher das über den Kondensator 7 eingespeiste Signal maximal abgeschwächt werden soll, d. h. also beim Dämpfungspol des Filters, nach Betrag und Phase praktisch gleich groß sind. Die Erfindung beruht nämlich auf dem überraschenden Effekt, daß, wenn die Impedanzen Z₁ und Z₂ gleich groß sind, die Spannung U_a bei der entsprechenden Frequenz praktisch von der Spannung an der Basis des Transistors bzw. von den Widerständen 9 und 10 unabhängig wird. Sobald nämlich die beiden Impedanzen Z₁ und Z₂ gleich groß sind, ist der vom über den Kondensator? eingespeisten Signal hervorgerufene, über die Impedanz Z₁ fließende Strom unter Vernachlässigung der Basis-Emitter-Spannung bzw. des Basisstroms des Transistors 1 gleich groß wie der vom Transistor 1 durch die Impedanz Z₂ geführte Strom. Da aber der Strom im Emitter-Kollektor-Kreis des Transistors 1 um 180° phasenverschoben gegenüber dem Strom durch die Impedanz Z₁ ist, so heben sich die über dem Arbeitswiderstand 6 hervorgerufenen Spannungsabfälle gegenseitig auf. Somit tritt bei der Frequenz f_p, bei welcher die beiden Impedanzen Z₁ und Z₂ gleich groß sind, am Ausgang des Filters eine Auslöschung des eingespeisten Signals auf. Bei jeder anderen Frequenz wirkt die Schaltungsanordnung wie eine gegengekoppelte Verstärkerstufe.

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F i g. 2 a illustriert den Verlauf der Ortskurve der Impedanzen Z₁ und Z₂ und zeigt, daß diese bei einer Frequenz, und zwar der gewünschten Frequenz des Dämpfungspols, gleich groß sind. Fig. 2b zeigt den Verlauf der Ausgangsspannung U_A des Filters in Abhängigkeit von der Frequenz und läßt den Dämpfungspol erkennen.

Mit einem wie im vorstehenden beschriebenen Filter lassen sich Dämpfungen an der Polstelle bis 60 db erzielen, wobei z. B. bei einem 1000-Hz-Filter die 3-db-Bandbreite etwa 100 Hz ist. Solche Filter lassen sich auch für tiefere Frequenzen sehr einfach dimensionieren. In der Praxis wurde für ein 1000-Hz-Filter gemäß F i g. 1 als Transistor ein AC127, als Impedanz Z₁ die Serienschaltung eines Widerstandes von 10 kQ und eines Kondensators von etwa 800 pF und als Impedanz Z₂ die Parallelschaltung eines Widerstandes von 40 kQ und eines Kondensators von etwa 5800 pF bei einem Arbeitswiderstand 6 von 3,3 kß verwendet.

Ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Filters zeigt Fig. 3. Als ImpedanzZ₁ zwischen Kollektor und Basis des Transistors gelangt hier ein einfacher Widerstand 11 zur Anwendung, wobei als Impedanz Z₂ in Serie zum Emitter ein zum Widerstand 12 über einen Trennkondensator 13 parallelgeschalteter Schwingungskreis 14 vorgesehen ist. Die Werte der Impedanzen sind hierbei wieder so gewählt, daß sie bei der Frequenz, bei welcher das der Eingangsklemme 15 zugeführte Signal maximal abgeschwächt werden soll, gleich groß sind. Ist dies der Fall, dann sind die über den Widerstand 6 und die Impedanzen Z₁ und Z₂ fließenden Wechselströme wie erwähnt gleich groß und in der Phase einander entgegengesetzt, so daß eine Auslöschung des eingespeisten Signals eintritt. Beispielsweise wurde bei einem Transistor AC127 ein Widerstand 11 von 10 kQ ein Emitterwiderstand 12 von ebenfalls 10 kQ, der mit einem z. B. auf 45 kHz abgestimmten Schwingungskreis wechselstrommäßig überbrückt ist, vorgesehen. Selbstverständlich könnte der Schwingungskreis 14 auch unmittelbar in Serie zum Emitter geschaltet sein. Ein derartiges Filter kann z. B. zur UnterdrükkungderHochfrequenzvormagnetisierungsschwingungen in Tonbandgeräten verwendet werden.

Soll die Selektivität eines derartigen Filters erhöht werden, so kann wie beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 auch die Impedanz zwischen Kollektor und Basis durch einen Schwingungskreis, in diesem Fall dann vorzugsweise einen Serienschwingungskreis 16, gebildet werden. Auch können mehrere auf verschiedenen Frequenzen abgestimmte Schwingungskreise parallel geschaltet werden, wodurch dann Filter mit mehreren Dämpfungspolen erhalten werden. Wie ersichtlich, ist für die Wahl der Impedanzen Z₁ und Z₂ noch eine Reihe von Varianten möglich, ohne daß hierdurch der Rahmen der Erfindung -verlassen werden soll.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrisches Filter zur selektiven Signalabschwächung mit mindestens einem Dämpfungspol und einer frequenzabhängigen Impedanz im Emitterzweig eines in Emittergrundschaltung betriebenen Transistors, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kollektor und Basis eine Impedanz (Z₁) geschaltet ist und daß die Werte dieser Impedanz (Z₁) und der Impedanz (Z₂) im Emitterzweig nach Betrag und Phase bei der dem Dämpfungspol bzw. dem Dämpfungspolstellen des Filters entsprechenden Frequenz des abzuschwächenden Signals praktisch gleich groß sind.

2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Impedanzen ÄC-Glieder vorgesehen sind, wobei vorzugsweise in Serie zum Emitter ein Parallel-ÄC-Glied und zwischen Kollektor und Basis ein Serien-ÄC-Glied geschaltet ist.

3. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Impedanzen durch einen Schwingungskreis gebildet ist.

4. Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Impedanz durch einen Serienschwingungskreis und die andere durch einen Parallelschwingungskreis gebildet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1103 406; »Electronics«, Juli 1954, Vol. 27, S. 174 bis 176.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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