DE1947458A1 - Active low pass filter and its application in pulse shaping - Google Patents

Description

"Actives Tiefpaßfilter und seine Anwendung bei der Impulsformung" Dt. Erfindung betrifft ein aktives Tiefpaßfilter, das aus einen invertierenden Verstärker mit einer kapazitiven Gegenkopplung auf dessen Eingang, einer Serienschaltung von zwei ohmschen Widerständen vor dem Verstärkereingang und einem ohmschen Gegenkopplungswiderstand zwischen dem Verstärkerausgang und dem Verbindungspunkt der zwei ohmschen Widerstände in der Serienschaltung besteht. "Active low-pass filter and its application in pulse shaping" The invention relates to an active low-pass filter which consists of an inverting amplifier with a capacitive negative feedback on its input, a series circuit of two ohmic resistors in front of the amplifier input and one ohmic negative feedback resistor between the amplifier output and the connection point of the two ohmic resistors consists in the series connection.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Durchlaßcharakteristik eines aktiven Tiefpaßfilters der vorerwähnten bekannten Art in gewünschtem Maße einstellbar zu machen.The invention is based on the object of the transmission characteristic an active low-pass filter of the aforementioned known type to the desired extent to make adjustable.

Die Erfindung besteht darin, daß der den Verstärkereingang nächstliegende Widerstand in der Serienschaltung entsprechend einstellbar gewählt ist.The invention consists in the fact that the one closest to the amplifier input Resistance in the series circuit is selected accordingly adjustable.

Um dem erfindungsgemäßen Filter die Eigenschaften eines Filters zweiter Ordnung zu geben, ist bei einer Ausgestaltung der Erfindung zwischen dem Verbindungspunkt der zwei Widerstände der Serienschaltung und dem Bezugspotential (Masse) des Filters ein Kondensator vorgesehen, dessen Größe vorzugsweise in gleicher Größenordnung wie die des der kapazitiven Gegenkopplung des Verstärkers dienenden Kondensators gewählt ist, Fig. 1 zeigt das Schaltbild eines erfindungsgemäßen Filters in der Weiterbildung mit diesen zusätzlichen Kondensator an Verbindungspunkt der Widerstände. Mit 1 ist der Filtern gang und mit 2 der Filterausgang bezeichnet. Das Filter enthält einem linearen Verstärker 3 mit einer über der Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters liegenden oberen Grenzfrequenz.To the filter according to the invention the properties of a filter second To give order is in one embodiment of the invention between the connection point the two resistors of the series circuit and the reference potential (ground) of the filter a capacitor is provided, the size of which is preferably of the same order of magnitude like that of the capacitor used for the capacitive negative feedback of the amplifier is selected, Fig. 1 shows the circuit diagram of a filter according to the invention in Further development with this additional capacitor at the connection point of the resistors. With 1 the filter gear and with 2 the filter output is designated. The filter contains a linear amplifier 3 with a frequency above the cutoff frequency of the low-pass filter lying upper limit frequency.

Er ist mittels eines Kondensators 4 kapazitiv gegenkoppelt.It is capacitively negative feedback by means of a capacitor 4.

Da die Phasenlage der Verstärkerausgangssignale zu denjenigen der Verstärkereingangssignale gegenphasig ist, kann man in üblicher Weise vom Verstärker 3 auch als von einem invertierenden Verstärker sprechen. Vor dem Eingang des Veratärkers befindet sich die Serienschaltung aus zwei ohmschen Widerständen 5 und 6, toi denen der dem Verstärkereingang nächstliegende Widerstand, nämlich der Widerstand 5, , im Sinne der Erfindung einstellbar gewählt ist, Der Widerstand 7 zwischen dem Verstärkerausgang und dem Verbindungspunkt der Widerstände 5 und 6 in der Serienschaltung dient der Gegenkopplung und ist in seiner Größenordnung beispielsweise gleich dem Widerstand 6 gewählt. Dann ergibt sich eine Verstärkung des gezeigten Tiefpaßfilters in der Größenordnung von eins. Mit 8 ist in Fig. 1 ein Kondensator bezeichnet, der mit den Widerstand 6 eine Zeitkonstante bildet und das gezeigte Filter zu einen Filter zweiter C. nung macht. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf Filter erster und zweiter Ordnung beschränkt, sondern kann bei Bedarf gleichermaßen bei Filtern dritter und höherer Ordnung angewendet werden.Since the phase position of the amplifier output signals to those of the If the amplifier input signals are out of phase, you can get them from the amplifier in the usual way 3 also speak of an inverting amplifier. Before the entrance of the Veratärker is located the series connection of two ohmic resistors 5 and 6, toi those of the dem Amplifier input closest resistor, namely the resistor 5,, in the sense of the invention is chosen adjustable, the resistor 7 between the amplifier output and the connection point of the resistors 5 and 6 in the series circuit is used Negative coupling and its order of magnitude is, for example, equal to the resistance 6 elected. Then there is an amplification of the low-pass filter shown in FIG Order of magnitude of one. With 8 in Fig. 1, a capacitor is designated with the resistor 6 forms a time constant and the filter shown becomes a filter second C. making. Of course, the invention is not primarily based on filters and second order limited, but can also apply to filters if necessary third and higher order can be applied.

Fig, 2 zeigt ein Beispiel der vorteilhaften Anwendungsmöglichkeit der Erfindung in einer impulsformenden Schaltung zum getrennten wahlweisen Einstellen der Anstiegs- und Abfalszeiten der Impulse. Hierbei werden die zu formenden Impulse zwei eingangsseitig parallel geschalteten erfindungsgemäßen Filtern 9 und 10 zugeführt, die, Jedes fit sich beispielsweise gemäß dem Schaltbild der Fig. 1 aufgebaut sein können. Zwischen die Ausgänge der zwei Filter 9 und 10 und den Ausgang 11 der irlpulsfornenden Schaltung sind Je eine Schaltvorrichtung 12 bzw, 13 eingefiigt, die durch eine Steuerschaltung 14 immer zu Impulsbeginn und Impulsende der dem Eingang 15 zugeführten Eingangsimpulse abwechselnd geschlossen werden. Somit ist abwechselnd immer die eine der beiden Schaltvorrichtungen 12 und 13 geöffnet, solange die andere der beiden geschlossen ist. Mittels der eins teilbaren Wideratände in den Filtern 9 und 10 sind die gewünschten Anstiegs- und Abfallszeiten der Impulse einstellbar.Fig, 2 shows an example of the advantageous application of the invention in a pulse-shaping circuit for separate optional setting the rise and fall times of the pulses. Here are the impulses to be formed two filters 9 and 10 according to the invention connected in parallel on the input side, Each fit can be constructed, for example, in accordance with the circuit diagram of FIG can. Between the outputs of the two filters 9 and 10 and the output 11 of the irlpulsfornenden Circuit are each a switching device 12 or, 13 inserted, which is controlled by a control circuit 14 always at the beginning and end of the pulse of the input pulses fed to input 15 are alternately closed. Thus, one of the two is always alternating Switching devices 12 and 13 open as long as the other of the two is closed is. By means of the one-divisible resistors in filters 9 and 10, the desired ones are set The rise and fall times of the pulses can be set.

die Zum positiven Beeinflussen der durch/Schaltuvorrichtung bewirkten Störschwingungen und zum gemeinsamen Beeinflussen der Anstiegs- und Abfallszeiten der Impulse ist es zweckmäßig, den Ausgang 11 ein weiteres erfindungsgemäßes Filter 16 nachzuschalten4 dessen Ausgang mit 17 bezeichnet ist und das beispielsweise ebenfalls gemäß den Schaltbild der Fig. t aufgebaut ist. which caused the positive influence of / Schaltuvorrichtung Interfering vibrations and for jointly influencing the rise and fall times of the impulses, it is expedient to connect the output 11 to a further filter according to the invention 16 downstream, the output of which is denoted by 17 and that too, for example is constructed in accordance with the circuit diagram of FIG.

Fig. 3 dient der näheren Erläuterung der Wirkungsweise der Steuerschaltung 14. Sie enthält eingangsseitig eine Differenzierstufe 18, die durch Differenzierung aus ihr zugeführten Rechteckimpulsen zu Impulsbeginn und zu Impuls ende positive bzw. negative Nadelimpulse ableitet. Diese Nadelimpulse werden durch Impulsformer 19 und 20 ausgewählt und zu Steuerimpulsen für ein Flip-Flop 21 umgeformt. Beispielsweise erzeugt der Impulsformer 19 aus jeden positiven Nadelimpuls einen Schaltirupuls für das Flip-Flop 21, während dann der Impulsformer 20 aus jeden negativen Impuls einen Schaltimpuls für das Flip-Flop 21 ableitet oder umgekehrt.3 is used to explain in more detail the mode of operation of the control circuit 14. On the input side it contains a differentiating stage 18, which is generated by differentiation from it supplied square pulses at the start of the pulse and positive at the end of the pulse or negative needle impulses. These needle pulses are created by pulse shapers 19 and 20 selected and to Control pulses for a flip-flop 21 reshaped. For example, the pulse shaper 19 generates from every positive needle pulse a switching pulse for the flip-flop 21, while then the pulse shaper 20 from each negative pulse derives a switching pulse for the flip-flop 21 or vice versa.

Vorzugsweise werden die Ausgangsimpulse des Flip-Flops 21 zunächst über Impulsverstärker 22 bzw. 23 geleitet, ehe sie - die durch die gestrichelten Linien in Fig. 3 und entsprechende Linien in Fig. 2 zum Ausdruck kommt - zum Öffnen und Schließen der Schaltvorrichtungen 12 und 13 ausgenutzt werden.The output pulses of the flip-flop 21 are preferably initially passed through pulse amplifiers 22 and 23, respectively, before they - those indicated by the dashed lines Lines in Fig. 3 and corresponding lines in Fig. 2 is expressed - to open and closing the switching devices 12 and 13 are used.

Als Schaltvorrichtungen 12 und 13 finden vorzugsweise Feldeffekt-Transistorschaltungen Verwendung, die über je eine nicht-sättigbare Transistorschaltung angesteuert werden.The switching devices 12 and 13 are preferably field-effect transistor circuits Use, which are each controlled via a non-saturable transistor circuit.

Fig. 4 zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer derartigen Schaltvorrichtung nit zugehöriger Steuerschaltung im Schaltig. Die darin angegebenen Dimensionierungshinwei se dienen lediglich der Erleichterung des Verständnisßes der gezeigten Schaltung, nicht Jedoch einer Einschränkung der erfindungsgemäßen Weiterbildung auf diese Dimensionierung und Ausgestaltung. Mit Ein- und ausgang sind in Fig, 4 die Schaltstreckenein- und Ausgänge der Schaltvorrichtung 12 bzw.Fig. 4 shows an advantageous embodiment of such Switching device with associated control circuit in Schaltig. The ones specified therein Dimensioning notes serve only to facilitate understanding the circuit shown, but not a limitation of the invention Training on this dimensioning and design. With entrance and exit are in Fig. 4, the switching path inputs and outputs of the switching device 12 and

13 in Fig. 2 bezeichnete Die Schaltstrecke besteht im gezeigten Ausführungabeispiel der Fig. i aus der sourcedrain-strecke eines FET-Schalters, dessen Steuerelektrode über eine Trenndiode am Ausgang eines zweistufigen Transistorverstärkers liegt. Dieser ist durch seine Dimensionierung und die Wirksamkeit der gezeigten Zenerdiodenschaltung durch zwischen 0 und 6 Volt liegende Schaltsignale USch nicht sättigbar. Die näheren Einzelheiten der Schaltung nach Fig. 4 bedürfen offensichtlich keiner näheren Erläuterung.13 denoted in Fig. 2 The switching path consists in the embodiment shown Fig. i from the sourcedrain-stretch of an FET switch, the control electrode via an isolating diode at the output of a two-stage transistor amplifier. This is due to its dimensioning and the effectiveness of the Zener diode circuit shown not saturable due to switching signals USch between 0 and 6 volts. The closer ones Details of the circuit according to FIG. 4 obviously do not require any further explanation.

Fig. 5 zeigt einen Impulsfahrplan zur näheren Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung nach Fig, 2 bei einen Eingangssignal an Eingang 15 in Form des in Zeile a der Fig. 5 gezeigten. Am Ausgang des Filters 9 trete in gezeigten Beispielsfall eine Signalform gemäß Zeile b der Fig. 5 auf, während am Ausgang des Filters 10 infolge anderer Einstellung seines einstellbaren Widerstandes die Ausgangssignalforn der Zeile c der Fig. 5 entspricht. In der Steuerschaltung 14 werden in der Differenzierstufe 18 (Fig. 3) positive und negative Nadelimpulse zu Impulsbeginn und Impulsende des in Zeile a gezeigten Eingangssignals gemäß Zeile d der Fig.Fig. 5 shows an impulse schedule for a more detailed explanation of the mode of operation the arrangement according to FIG. 2 with an input signal at input 15 in the form of the in Line a of Fig. 5 shown. At the output of the filter 9 occur in the example shown a waveform according to line b of FIG. 5, while at the output of the filter 10 as a result of a different setting of its adjustable resistance, the output signal form corresponds to line c of FIG. In the control circuit 14 are in the differentiating stage 18 (Fig. 3) positive and negative needle pulses at the start and end of the pulse input signal shown in line a according to line d of FIG.

5 erzeugt. Aus diesen Nadelimpulsen erzeugen der Impulaforner 19 (Fig. 3) die in Zeile e der Fig, 5 gezeigten Impulse und der Impulsformer 20 die in Zeile f der Fig. 5 gezeigten Impulse. Am Ausgang des Flip-Flops 21 treten Schaltsignale auf, deren oberes Niveau die an den Verstärker 22 angeschlossene Schaltvorrichtung schließen öge und deren unteres Niveau die an den Schaltverstärker 23 angeschlossene Schaltvorrichtung schließen zöge. Diese Schaltsignalfolge ist in Zeile g der Fig. 5 gezeigt. Zeile h der Fig.5 generated. From these needle pulses, the pulse former 19 (Fig. 3) the pulses shown in line e of FIG and the pulse shaper 20 the pulses shown in line f of FIG. Step at the output of the flip-flop 21 Switching signals on, the upper level of which is the switching device connected to the amplifier 22 close öge and the lower level connected to the switching amplifier 23 Switching device close pulls. This switching signal sequence is shown in line g of FIG. 5 shown. Line h of Fig.

5 zeigt das sich ergebende Signal an Ausgang 11 der Fig. 2, während in der Zeile i der Fig. 5 das Ausgangssignal des Filters 16 au Ausgang 17 dargestellt ist,5 shows the resulting signal at output 11 of FIG. 2, while in line i of FIG. 5, the output signal of the filter 16 is shown at the output 17 is,

Claims (4)

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Aktives Tiefpaßfilter, bestehend aus einen invertierenden Verstärker mit einer kapazitiven Gegenkopplung auf dessen Eingang, mit einer Serienschaltung von zwei ohmschen Widerständen vor den Verstärkereingang und nit einen ohmschen Gegenkopplungswiderstand zwischen dem Verstärkerausgang und den Verbindungspunkt der zwei oh=chen Widerstände in der Serienschaltung, dadurch .zekennzeichnet, daß der den Verstärkereingang nächstliegende Widerstand in der Serienschaltung in Abhängigkeit von der gewünschten Durchlaßcharakteristik des Tiefpaßfilters einstellbar gewählt ist. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Active low-pass filter, consisting from an inverting amplifier with a capacitive negative feedback on its Input, with a series connection of two ohmic resistors in front of the amplifier input and nit an ohmic negative feedback resistor between the amplifier output and the connection point of the two oh = chen resistors in the series circuit, thereby .ze indicates that the resistor closest to the amplifier input is in the Series connection depending on the desired transmission characteristic of the low-pass filter adjustable is selected. 2. Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verbindungspunkt der zwei Widerstdnde der Serienschaltung und den Bezugspotential (Masse) des Filters ein Kondensator vorgesehen ist, dessen Größe vorzugsweise in gleicher Größenordnung wie die des der kapazitiven Gegenkopplung des Verstärkers dienenden Kondensators gewählt ist, so daß ein Filter zweiter Ordnung entsteht. 2. Filter according to claim 1, characterized in that between the Connection point of the two resistors of the series circuit and the reference potential (Ground) of the filter a capacitor is provided, the size of which is preferably in same order of magnitude as that of the amplifier's capacitive negative feedback serving capacitor is selected, so that a filter of the second order is formed. 3. Filter nach Anspruch t oder 2, gekennzeichnet durch seine zweifache Anwendung in einer impulsformenden Schaltung zum getrennten wahlweisen Einstellen der Anstiegs- und Abfallszeiten der Impulse in der Weise, daß die zu formenden Inpulse zwei eingangsseitig parallel geschalteten Filtern nach Anspruch 1 oder 2 zugeführt werden, daß zwischen die Ausgänge der zwei Filter und den Ausgang der impulsformenden Schaltung je eine Schaltvorrichtung eingefügt ist, daß eine Steuerschaltung für die zwei Schaltvorrichtungen vorgesehen ist, die die zwei Schaltvorrichtunen immer zu Impulsbeginn und Impulsende der Eingangsimpulse abwechselnd schließt, und daß die gewünschten Anstiegs- und Abfallzeiten nittels der eingtellbaren Widerstände in den zwei Filtern eingestellt werden. 3. Filter according to claim t or 2, characterized by its twofold Use in a pulse-shaping circuit for separate optional setting the rise and fall times of the pulses in such a way that the Inpulse to be formed two filters connected in parallel on the input side according to claim 1 or 2 be that between the outputs of the two filters and the output of the pulse shaping Circuit each a switching device is inserted that a control circuit for the two switching devices is provided, which the two switching devices always at the beginning and end of the pulse the input pulse closes alternately, and that the desired rise and fall times using the adjustable resistors can be set in the two filters. 4. Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß den Ausgang der impuisformenden Schaltung ein weiteres Filter nach Anspruch 1 oder 2 nachgeschaltet ist, mittels dessen einstellbaren Widerstandes einerseits die Anstiegs- und Abfallszeiten gemeinsam sowie andererseits gleichzeitig durch die Schaltvorrichtungen bewirkte Störschwingungen beeinflußbar sind.4. Filter according to claim 3, characterized in that the output the pulse-shaping circuit is followed by a further filter according to claim 1 or 2 is, by means of its adjustable resistance on the one hand the rise and fall times together and on the other hand at the same time caused by the switching devices Disturbing vibrations can be influenced. 5, Filter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß als die Schaltvorrichtungen Feldeffekt-Transistorschalter (FET-Schalter) vorgegehen Sind, die über Je eine nichtsättigbare Transistorschaltung angesteuert werden.5, filter according to claim 3 or 4, characterized in that as the switching devices field effect transistor switches (FET switch) proceed, which are controlled via a non-saturable transistor circuit each will.