DE3407083C2

DE3407083C2 -

Info

Publication number: DE3407083C2
Application number: DE3407083A
Authority: DE
Inventors: Walter Edgar Princeton N.J. Us Sepp
Original assignee: RCA Licensing Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1983-02-28
Filing date: 1984-02-27
Publication date: 1990-06-13
Also published as: NL192709B; FI78799B; KR920000146B1; DK108484D0; IT8419812A0; ZA841438B; FR2541834A1; SE8400952L; MX156257A; DK163772C; BE899012A; KR840008111A; ES8502829A1; DK108484A; PT78153B; DE3407083A1; CA1217829A; NL8400599A; ES529892A0; AU2477184A

Description

Die Erfindung betrifft eine Signalverarbeitungsschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der US 42 07 590 ist eine kombinierte Phasenschieber- und Bandfilterschaltung für einen Farbfernsehempfänger be kannt, die aus dem Farboszillatorsignal zwei phasenverscho bene Bezugssignale ableitet, die dem I- bzw. dem Q-Farb demodulator als um 90° gegeneinander verschobene Bezugs signale für die Farbdemodulation zugeführt werden. Diese Filterschaltung ist ähnlich wie ein T-Filter aufgebaut, des sen Eingangslängszweig das Farbträgersignal vom Farboszilla tor zugeführt wird und an dessen Zwischenpunkt, von dem der Querzweig abgeht, das eine Bezugssignal abgenommen wird, während das zweite Bezugssignal vom Ende des zweiten Längs zweiges abgenommen wird, an das zusätzlich noch ein zweiter Querzweig angeschlossen ist.

Ferner ist aus der US 35 71 761 ein Amplitudenmodulator mit einem Transistor bekannt, dessen Basis ein Trägersignal zugeführt wird und in dessen Emitterkreis eine Modulations schaltung eingefügt ist, in welche das aufzumodulierende Signal transformatorisch eingekoppelt wird.

Filter hoher Ordnung, wie z. B. Π- oder T-Filter mit induk tiven und kapazitiven Elementen sind prinzipiell Vierpole, bei denen zwei Pole oder Anschlüsse dem Eingangskreis und zwei Pole oder Anschlüsse dem Ausgangskreis des Filters zu geordnet sind. Filter, bei denen der Eingangs- und der Aus gangskreis jeweils einen Pol gemeinsam haben, können als "Dreipole mit zwei Anschlüssen" betrachtet werden, bei denen der erste Pol einen Eingangsanschluß und der zweite Pol einen Ausgangsanschluß bildet, während der dritte Pol mit einem Punkt der Filterschaltung zwischen dem ersten und dem zweiten Pol über Schaltungselemente verbunden ist, die gemeinsam mit anderen zwischen dem ersten und dem zweiten Pol liegenden Schaltungselementen die Übertragungsfunktion des Filters bestimmen. Der Eingangskreis und der Ausgangs kreis des Filters weisen gewöhnlich geeignete Anschluß impedanzen auf, die mit Rücksicht auf die Signalverarbei tungsschaltung, bei denen das Filter verwendet wird, fest gelegt sind.

Nach dem Stand der Technik erfordern solche reaktiven Drei polfilter mit zwei Anschlüssen mindestens zwei Verbindungen oder Klemmen, zwischen denen sie in den die zu filternden Signale führenden Signalweg eingefügt sind. Wenn die Signal verarbeitungsschaltung mit dem Signalweg in Form einer integrierten Schaltung verwirklicht ist, dann müssen solche Filter über zwei äußere Klemmen der integrierten Schaltung mit dem Signalweg verbunden werden. Dies kann Nachteile mit sich bringen, da an einer integrierten Schaltung nur eine begrenzte Anzahl von Anschlüssen zur Verbindung mit externen Schaltungen zur Verfügung stehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Filterschaltung mit einem dreipoligen Filter höherer Ordnung mit zwei Anschlüssen zu schaffen, die über einen einzigen Anschluß mit dem die zu filternden Signale führen den Signalweg verbunden werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Filterschaltung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Durch die erfindungsgemäße Filterschaltung wird an einem einzigen Anschluß eine Impedanz erzeugt, deren Variation durch die Übertragungsfunktion des Filters bestimmt ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ein erster Signalanschluß des Filters über einen einzigen Anschluß mit dem Signalweg verbunden, während ein zweiter Signalanschluß des Filters mit einem Betriebspotential ver bunden ist. Aus dem Signalweg abgeleitete Signale werden so wohl dem ersten Signalanschluß als auch einem Pol des Fil ters zugeführt, der zwischen dem ersten und dem zweiten Signalanschluß des Filters liegt.

Die Erfindung wird nachstehend an Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Teil eines NTSC-Farbfernsehempfängers, der eine Filterschaltuing gemäß der Er findung enthält;

Fig. 2 und 3 zeigen abgewandelte Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Filterschaltungen.

Im Empfänger nach Fig. 1 werden Farbsignale aus einer Quelle 10 auf eine Farbsignal-Verarbeitungseinheit 12 gegeben, die Schaltungen zur Verstärkungs- und zur Phasen regelung des Farbsignals und verschiedene andere Sig nalverarbeitungsschaltungen herkömmlicher Natur enthält, einschließlich eines geregelten Farboszillators zur Regenerierung des als Farbbezugssignal benötigten Farbträgers. Die von der Verarbeitungseinheit 12 be handelten Farbsignale werden auf den Signaleingang ei nes I-Demodulators 14 zur Demodulation der I-Komponente des Farbartsignals und auf den Signal eingang eines Q-Demodulators 18 zur Demodulation der Q- Komponente des Farbartsignals gegeben. Der regenerierte Farbträger von der Verarbeitungsein heit 12 wird einem Bezugseingang des Demodulators 14 zu geführt, um das Bezugssignal für diesen Demodulator zu bilden, und außerdem über einen 90°-Phasenschieber 20 an einen Bezugseingang des Demodulators 18 gelegt, um das um 90° phasenverschobene Bezugssignal für diesen Demodulator zu bil den. Nach geeigneter Filterung, die weiter unten näher beschrieben wird, werden die demodulierten I- und Q-Farb komponenten von den Ausgängen der Demodulatoren 14 und 18 in einem Matrixverstärker 22 kombiniert, um ausgangssei tige Farbdifferenzsignale R-Y, G-Y und B-Y abzuleiten. Diese Signale werden am Ende mit der Leuchtdichtekomponen te des zusammengesetzten Farbfernsehsignals kombiniert, um das Rotsignal, das Grünsignal und das Blausignal zur Ansteuerung eines Farbbildwiedergabegerätes zu er zeugen.

Der Signalweg innerhalb des I-Demodulators 14 enthält einen Phasendetektor (z. B. einen Synchrondemodulator) und eine Ausgangsschaltung zum Empfang demodulierter Signale. Als Ausgangsschaltung ist hier ein Verstärker transistor 15 mit einem zugehörigen Kollektorlastwieder stand 16 und ein als Emitterfolger geschalteter Transistor 17 dargestellt. Entsprechende Transistoren 25, 27 und ein Lastwiederstand 26 im Signalweg des Q-Demodulators 18 bil den eine entsprechende Ausgangsschaltung zum Empfang demo dulierter Q-Signale. Die Emitterelektroden der Transistoren 25 und 15 sind über jeweils nur einen Verbindungspunkt A bzw. B mit einer Filterschaltung 30 bzw. 40 verbunden, wie es weiter unten aus führlicher erläutert wird. Wenn die I- und Q-Demodulato ren 14 und 18 in einer integrierten Schaltung realisiert sind, dann entsprechen die Verbindungspunkte A und B den äußeren Anschlußklemmen der integrierten Schaltung.

In einem System, das Farbfernsehsignale gemäß der NTSC- Norm verarbeitet, wie sie in den USA gebräuchlich ist, belegt die Q-Modulationskomponente eine Bandbreite von etwa 0,5 MHz sowohl im oberen als auch im unteren Seiten band des Farbträgers von etwa 3,58 MHz. Die demgegen über um 90° phasenversetzte I-Modulationskomponente belegt eine Bandbreite von ungefähr 1,5 MHz in einem Seitenband unterhalb der Farbträgerfrequenz und eine Bandbreite von 0,5 MHz in einem Seitenband oberhalb der Farbträ gerfrequenz. Die zu demodulierende Q-Farbartkomponente enthält also Signalfrequenzen von 3,08 MHz bis 4,08 MHz, und die zu demodulierende I-Farbartkomponente enthält Signalfrequenzen von 2,08 MHz bis 4,08 MHz.

Die demodulierten I- und Q-Signale müssen einer Filterung unterworfen werden, um die gewünschte I- und Q-Signalin formation an die Eingänge des Matrixverstärkers 22 zu las sen und unerwünschte Signalfrequenzen wie z. B. Harmoni sche der 3,58-MHz-Farbträgerfrequenz zu unterdrücken.

Diese Filterung erfolgt entsprechend den Übertragungs funktionen von Filternetzwerken, wie sie durch die Schal tungen 30 und 40 nachgebildet werden.

Die Filterschaltung 30 enthält ein Tiefpaßfilter dritter Ordnung, in Form eines Dreipolfilters 32, daß aus einer Induktivität 34 und Kondensatoren 35 und 36 besteht und einen solchen Amplitudenfrequenzgang (Übertragungsfunktion) hat, daß sein Durchlaß bereich von 0 MHz bis 0,5 MHz an den -3db-Punkten reicht. Das Filter 32 ist eine dreipolige, Filterschal tung mit zwei Signalanschlüssen, d. h. es hat drei Klemmen (a, b, c) von denen zwei Signalanschlüsse (a, b) sind, zwischen denen die Übertragungsfunktion des Fil ters vorliegt. Zwei Widerstände 31 und 33 dienen als Abschlußimpedanzen für das Dreipolfilter 32. Die Filterschaltung 30 enthält außerdem einen eine Spannungsverstärkung von im wesentlichen 1 aufweisenden pnp-Emitterfolgertransistor 37 mit einem hochohmigen Basiseingang, der über einen Widerstand 38 mit dem Anschluß A gekoppelt ist, und einem niederohmigen Emitterausgang, der mit der Klemme c des Dreipol filters 32 gekoppelt ist. Ein Vorspannungswiderstand 39 bestimmt den Emittervorstrom des Transistors 37.

Die Anordnung des Dreipolfilters 32 mit dem Transistor 37 be wirkt, daß der Kollektorstrom des Verstärkertransistors 25 eine Übertragungsfunktion H (s) widerspiegelt, die der Über tragungsfunktion H (s) des Filters 32 entspricht. Somit spiegelt auch die Ausgangssignalspannung am Kollektorlastwider stand 26 und das Ausgangssignal des Demodulators 18 die Übertragungsfunktion des Dreipolfilters 32 wider.

Genauer gesagt erscheint die Signalspannung, die am nie derohmigen Emitter des Verstärkertransistors 25 entsteht, am Verbindungspunkt A und am Basiseingang des Spannungsfol gertransistors 37. Der Transistor 37 hat eine Spannungs verstärkung von im wesentlichen 1 (z. B. ungefähr 0,98) und legt die Signalspannung über den niederohmigen Emitteraus gang des Transistors 37 an die Klemme c des Dreipolfilters 32.

Der Transistor 37 wirkt als eine zweite Signal spannungsquelle, die das Dreipolfilter 32 über dessen Klemme c beaufschlagt, während die erste Signalspannungsquelle dem Emitter des Verstärkertransistors 25 entspricht, der über den Verbindungspunkt A und den Widerstand 31 mit der Filter klemme b gekoppelt ist.

Es ist festzuhalten, da mit dieser Anordnung Signalspan nungen gleicher Phase und im wesentlichen gleichen Be trags zum einen an den Filteranschluß c und zum anderen an den mit dem Filteranschluß b verbundenen Widerstand 31 ge legt werden (d. h. zwischen dem Widerstand 31 und dem Verbindungspunkt A andererseits besteht eine Signalspannungs differenz von im wesentlichen gleich 0). Der Filteranschluß a ist über den Widerstand 33 an ein festes Potential (Masse) angeschlossen. Somit werden die Filteranschlüsse b und c mit Eingangssignalspannungen moduliert, der Filteranschluß a aber nicht. Die Folge ist, daß sich der vom Widerstand 33 geleitete Strom entsprechend der Eingangssignalspannung ändert, aber nicht die Übertragungsfunktion des Dreipolfilters 32 zeigt. Der vom Widerstand 31 geleitete Strom jedoch zeigt die Übertragungsfunktion des Dreipolfilters 32. Dieser Strom entspricht dem Kollektor-Emitter-Strom des Verstär kertransistors 25 und bewirkt, daß am Lastwiderstand 26 eine Signalspannung abfällt, welche die Übertragungsfunk tion des Filters 32 zeigt.

Die Filterschaltung 30 bringt dieses Ergebnis, indem es am Verbindungs punkt A eine Impedanz künstlich herstellt, die in Be ziehung zur Übertragungsfunktion des Dreipolfilters 32 steht (d. h. das Reziproke dieser Übertragungsfunktion dargestellt). Der über den Widerstand 31, den Verbindungspunkt A tund die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 25 ge leitete Signalstrom entspricht dem Produkt der Eingangs signalspannung am Emitter des Transistors 25 und der Übertragungsfunktion des Dreipolfilters 32. In diesem Zusammen hang sei bemerkt, daß die Signalspannung am Emitter des Transistors 25 im wesentlichen der Signalspannung der Basis des Transistors 25 entspricht, daß aber der Signal strom am Emitter des Transistors 25 die Übertragungsfunk tion des Dreipolfilters zeigt.

In der hier betrachteten Ausführungsform bildet das Dreipolfilter 32 einen Gleichstromweg vom Emitter des Transistors 25 nach Masse, und zwar über die Abschlußwiderstände 31, 33 und die Induktivität 34 des Dreipolfilters 32. Würde das Filter keinen solchen Gleichstromweg bilden, wäre eine gesonderte Gleichstromquelle für den Emitter des Tran sistors 25 erforderlich (z. B. innerhalb des Netzwerks 18).

Das Format des Dreipolfilters 32 mit der Übertragungsfunktion H (s) ist das gleiche wie das Format eines Filters, das zur Erzielung der Übertragungsfunktion H (s) ansonsten in den Signalweg einzufügen wäre (mittels zweier Verbin dungen zum Signalweg). Ist also entschieden, mit welcher Übertragungsfunktion die Signalfilterung erfolgen soll, kann ein Filter herkömmlicher Konstruktion in der be schriebenen Weise verwendet werden, um diese Übertragungs funktion für die zu filternden Signale zu realisieren.

Der Emitterfolgertransistor 37 hat vorzugsweise eine hohe Eingangsimpedanz von der Klemme b des Dreipolfilters 32 her und eine niedrige Ausgangsimpedanz zur Klemme c, so daß er die normal erwartete Übertragungsfunktion des Dreipol filters 32 nicht stört. Der Transistor 37 hat vorzugswei se eine Spannungsverstärkung von im wesentlichen gleich 1, obwohl auch andere Spannungsverstärkungen möglich sind. Jedoch ist die übertragungsfunktion, die dem über den Wi derstand 31, den Anschluß A und den Transistor 25 gelei teten Signalstrom aufgegeben wird, identisch mit der Über tragungsfunktion des Filters, wenn an den Widerstand 31 und an den Filteranschluß c gleiche Signalspannungen gelegt wer den. Gegenseitige Unterschiede in den Beträgen dieser Sig nalspannungen führen dazu, daß der über den Verbindungspunkt A geleitete Strom eine Übertragungsfunktion widerspiegelt, die von der normal erwarteten Übertragungsfunktion des Filters abweicht. Ferner wird eine übermäßig hohe Spannungsver stärkung des Transistors 37 die Neigung der Filterschaltung 30 zum Schwingen erhöhen. Der Widerstand 38 dient zur Re duzierung der Wahrscheinlichkeit des Schwingens der Schal tung, indem er die Einflüsse parasitärer Kapazitäten am Basiseingang des Transistors 37 unterdrückt.

Die Signalverstärkung der aus dem Transistor 25 bestehen- den Verstärkerstufe ist eine Funktion der vom Lastwider stand 26 dargestellten Impedanz und er Impedanz, welche die Filterschaltung 30 für den Emitter des Transistors 35 hat. Die Erfordernisse der Verstärkerstufe hinsichtlich der Ver stärkung und der Vorspannung hängen auch von den Werten der Abschlußwiderstände 31 und 32 des Filters ab.

Bei einigen anderen Typen von Filtern kann die Verwendung zweier Filterabschlußwiderstände entbehrlich sein. Bei spielsweise kann in manchen Fällen ein dem Widerstand 31 entsprechender Widerstand fortgelassen werden. Bei solchen Filtern würden Signalspannungen gleichen Betrags direkt an die Filteranschlüsse a und c gelegt werden.

Die Filterschaltung 40 bringt die Filterung hoher Ordnung, wie sie für die demodulierten I-Signale gefor dert wird, die vom Verstärkertransistor 15 im Signalweg des I-Demodulators 14 verstärkt werden. Die Filterschaltung 40 enthält ein Tiefpaßfilter siebter Ordnung, welches durch das Dreipolfilter 42 dargestellt ist. Dieses Filter hat einen derartigen Frequenzgang der Amplitude (Übertragungs funktion), daß sich ein Durchlaßbereich von 0 MHz bis 1,5 MHz an den -3db-Punkten ergibt. Das Filter 42 hat drei Klemmen (a, b, c), von denen zwei Signalanschlüsse (a, b) sind. Das Dreipol filter 42 kann in verkapselter Form vorliegen und besteht aus einer Vielzahl von Induktivitäten und Kapazitäten, die so angeordnet sind, wie es weiter unten in Verbindung mit dem Dreipolfilter 52 der Fig. 2 gezeigt wird. Das Tiefpaß-Dreipol filter 42 hat einen -3db-Punkt bei 1,5 MHz, einen -30db- Punkt bei ungefähr 3,58 MHz und eine höhere Dämpfung als 30db bei 7,2 MHz und darüber, um Harmonische der 3,58-MHz- Hilfsträgerfrequenz wesentlich zu dämpfen. Es hat ferner bei Frequenzen bis 1,5 MHz eine relativ konstan te Laufzeit von etwa 390 Nanosekunden. Zwei Widerstände 41 und 43 schließen das Filter 42 ab, und ein Widerstand 49 bestimmt den Emittervorstrom eines Emitterfolgertransistors 47, der in der gleichen Weise wie der Transistor 37 in der Filter schaltung 30 arbeitet. Ein Widerstand 48 dient dazu, die Schwingungsgefahr der Schaltung zu vermindern.

Die Filterschaltung 40 arbeitet für den Signalweg des Demodula tors 14 in der gleichen Weise, wie die weiter oben be schriebene Filterschaltung 30 für den Demodulator 18 arbeitet. Auch die Filterschaltung 40 erfordert vorteilhafterweise nur eine einzige Verbindung mit dem Signalverarbeitungsweg, und zwar über den Zwischenanschluß B. Die Filterschaltung 40 unterscheidet sich von der Filterschaltung 30 darin, daß es ein Dreipolfilter 42 höherer Ordnung enthält.

Eine breitbandige (den Frequenzbereich von 0 bis 1,5 MHz deckende) Verarbeitung der I-Farbartkomponente ist beson ders vorteilhaft in Systemen zur Verarbeitung von Farb fernsehsignalen mit hoher Auflösung wie z. B. in Farbfern sehempfängern, die mit Kammfilterung arbeiten, um die Leuchtdichte- und Farbkomponenten vor der Verarbeitung der Leuchtdichte- und Farbinformation aus dem zusammen gesetzten Farbfernsehsignal zu extrahieren. Bei breitban diger I-Demodulation kann der verfügbare Farbinformations gehalt des Fernsehsignals voll ausgenutzt werden, so daß sich eine bessere Farbbildauflösung ergibt. Die durch breitbandige Verarbeitung des I-Signals erhöhte subjektive Farbschärfe bedeutet eine wesentliche Verbesserung gegen über schmalbandiger (den Bereich von 0 bis 0,5 MHz decken der) Verarbeitung des I-Signals, die häufig als akzeptable, weniger komplexe Alternative angewandt wird. Gewisse Schwie rigkeiten, die damit zusammenhängen, daß man bei breitban diger Farbdemodulation Filter hoher Ordnung benötigt, werden durch Verwendung erfindungsgemäßer Filteranordnun gen reduziert, da solche Anordnungen nur eine Verbindung mit dem Signalverarbeitungsweg benötigen, unabhängig von der Ordnung der geforderten Filterung. Dies führt zu einem wesentlichen Vorteil, wenn die Demodulationsschaltungen als integrierte Schaltungen mit einer nur begrenzten Anzahl ver fügbarer äußerer Anschlüsse ausgeführt sind.

Die Fig. 2 zeigt ein anderes Nachbildungsnetzwerk in Form einer Filterschaltung 50, das ein Tiefpaß-Dreipolfilter 52 siebter Ordnung als dreipolige (a, b, c) Schaltung mit zwei Signalanschlüssen (a, b) aus Induktivitäten L₁ bis L₄ und Kondensatoren C₁ bis C₃ enthält. Widerstände 51 und 53 dienen als Filterabschlußimpedanzen.

Die Filterschaltung 50 ist über einen Zwischenanschluß T₃ mit dem niederohmigen Emitter eines Signalverstärkertransistors 65 gekoppelt, der im Signalweg einer Signalverarbeitungs schaltung 60 enthalten ist. Vom Transistor 65 verstärkte Signale entstehen an einem Kollektorlastwiderstand 66 und gelangen zu einem als Emitterfolger geschalteten Koppel transistor 67. Die zu verarbeitenden Eingangs signale werden von einer Quelle 60 einem Eingangsanschluß T₁ der Signalverarbeitungsschaltung 60 angelegt, und über einen Ausgangsanschluß T₂ werden Ausgangssignale der Signalverarbei tungsschaltung 60 auf Nutzschaltungen 62 gekoppelt.

Innerhalb der Filterschaltung 50 koppelt ein Transistor 55, der als Emitterfolger geschaltet ist und eine Spannungsver stärkung von etwa 1 hat, mit niedriger Impedanz eine Signalspannung vom Emitter des Signaltransistors 65 und vom Anschluß T₃ auf den Anschluß a (Eingangstor) des Dreipol filters 52. Dessen Anschluß b (Ausgangstor) liefert eine Signalspannung entsprechend dem Frequenz gang der Amplitude (Übertragungsfunktion) des Dreipolfilters 52. Diese Spannung wird auf den Basiseingang eines Stromquel lentransistors 57 gegeben, der als Spannungs/Strom-Umwand ler dient und infolge der angelegten Basisspannung einen Kollektorstrom liefert, der die Übertragungsfunk tion des Dreipolfilters 52 widerspiegelt. Im einzelnen entspricht der Kollektorstrom des Transistors 52 dem Produkt der Eingangs signalspannung am Emitter des Transistors 65 und der Über tragungsfunktion des Filters 52. Der Kollektorstrom des Stromquellentransistors 57 bestimmt die Emitter- und Kol lektorströme des Verstärkertransistors 65, so daß die am Lastwiderstand 66 entwickelte Signalspannung die Übertra gungsfunktion des Filters 52 zeigt.

Die hohe Eingangsimpedanz des Emitterfolgertransistors 55 entkoppelt den Emitter des Verstärkertransistors 65 im wesentlichen von der Impedanz des Dreipolfilters 52. Somit wird verhindert, daß der Emitter des Transistors 65 einen von der Impedanz des Dreipolfilters 52 abhängigen Strom leitet. Dies stellt sicher, daß der über den Transistor 57, den Anschluß T₃ und den Transistor 65 geleitete Strom die Tiefpaß-Übertragungsfunktion des Dreipolfilters 52 zeigt, im wesentlichen unter Ausschluß von Signalkomponenten, die ansonsten einen Strom mit einer anderen Übertragungsfunk tion als derjenigen des Dreipolfilters 52 zur Folge hätten.

Die Signalverstärkung des mit dem Transistor 65 gebilde ten Verstärkers ist bestimmt durch das Verhältnis des Wertes der Kollektorlastimpedanz 66 zum Wert der durch die Filterschaltung 50 gebildeten Emitterimpedanz. Die Impedanz der Filterschaltung 50 ist für Signalfrequenzen innerhalb des Durchlaßbereichs des Dreipolfilters 52 niedriger. Somit verstärkt der Transistor 65 die innerhalb des Durchlaßbandes des Dreipolfil ters 52 liegenden Signalfrequenzen mehr als die außerhalb dieses Bandes liegenden Signalfrequenzen, für welche die Filterschaltung 50 eine höhere Impedanz am Emitter des Transistors 65 darstellt.

Der Wert eines Vorspannungswiderstandes 58 bestimmt den Pegel des vom Stromquellentransistor 57 geleiteten Vor stroms. Der Transistor 57 sollte vorzugsweise am Ausgang eine niedrige parasitäre Kapazität aufweisen.

Die Fig. 3 zeigt eine wiederum andere Filteranordnung, in welcher ein Nachbildungsnetzwerk oder eine Filterschaltung 70 über einen Zwischen anschluß T′₃ direkt mit dem Kollektorausgang des Verstär kertransistors 65′ gekoppelt ist und nicht mit dem Emit ter dieses Transistors wie im Falle der Fig. 2. Die Filterschal tung 70 enthält ein Tiefpaß-Dreipolfilter 72 siebter Ordnung des in Verbindung mit Fig. 2 beschriebenen Typs. Widerstände 71 und 73 dienen als Abschlußimpedanzen für das Dreipolfilter 72.

Der Kollektorausgang des Verstärkertransistors 65′ ist über den Zwischenanschluß T′₃ mit der Filterschaltung 70 gekop pelt, und zwar am niederohmigen Emitter eines Transistors 75, dessen Kollektor-Emitter-Strecke in Reihe mit der Kollektor-Emitter-Strecke des Verstärkertransistors 65' und mit dem Widerstand 71 liegt. Eine Signalspannung, die am Widerstand 71 aufgrund des an die Basis des Transistors 65' gelegten Eingangssignals (d. h. aufgrund des Kollektor stroms des Transistors 65′) entsteht, wird vom Fil ter 72 übertragen, um an den Filteranschluß b eine Signal spannung zu erzeugen, welche die Übertragungsfunktion des Filters widergibt. Diese Spannung wird wechselstrommäßig über einen Kondensator 76 auf den Basiseingang des Tran sistors 75 gekoppelt, der für seine Basisspannung als Spannungsfolger mit einer Spannungsverstärkung von im wesentlichen 1 wirkt. Die Kollektorspannung des Verstär kertransistors 65′ entspricht der Emitterspannung des Tran sistors 75, die im wesentlichen gleich der vom Ausgang des Dreipolfilters 72 abgeleiteten Basisspannung dieses Transistors ist. Somit zeigt die Kollektorausgangsspannung des Verstär kertransistors 65′ die Übertragungsfunktion des Dreipolfilters 72. Ein zusätzlich vorgesehener Vorspannungswiderstand 78 soll te beträchtlich größer sein als der Abschlußwiderstand 73, um keine übermäßig große Last für das Filter 72 darzu stellen.

Bei der hier beschriebenen Ausführungsform stellt die Filterschaltung 70 am Anschluß T′₃ künstlich eine Impedanz her, welche die Übertragungsfunktion des Dreipolfilters 72 hat. Die Emitterspannung des Transistors 75 und damit die Kollek torspannung des Transistors 65′ entspricht dem Produkt des vom Transistor 65′ geleiteten Signalstroms und der Übertragungsfunktion des Dreipolfilters 72. Der Kollektorsignal strom des Verstärkertransistors 65′ steht in direkter Be ziehung zum Basiseingangssignal des Transistors 65′ wäh rend die Signalspannung am Kollektor des Transistors 65′ die Übertragungsfunktion des Dreipolfilters 72 zeigt. In dieser Hinsicht bildet der Transistor 75 einen Strom/Spannungs- Umwandler, der aus dem vom Transistor 65′ geleiteten Sig nalstrom eine Spannung gemäß der Übertragungsfunktion des Filters entwickelt.

Die niedrige Emitterausgangsimpedanz des Transistors 75 verhindert im wesentlichen, daß am Kollektor des Verstär kertransistors 65′ Signalspannungen als direkte Reaktion auf den Kollektorsignalstrom 65′ entstehen. Somit empfängt der Kollektor des Transistors 65′ als Signalspannung nur die am Emitter des Transistors 75 erzeugte Signalspannung, welche die Übertragungsfunktion des Dreipolfilters 72 widergibt. Dies stellt sicher, daß die Spannung am Emitter des Transistors 75 und am Kollektor des Tran sistors 65′ die Tiefpaßcharakteristik des Dreipolfilters 72 hat, im wesentlichen unter Ausschluß von Signalkomponenten, die ansonsten eine Spannung mit einer anderen Übertragungs funktion als derjenigen des Dreipolfilters 72 zur Folge hätten.

Die Signalverstärkung des mit dem Transistor 65′ gebilde ten Verstärkers ist durch das Verhältnis des Wertes der durch die Filterschaltung 70 gebildeten Kollektorlastimpedanz zum Wert des Emitterwiderstandes 66′ bestimmt. Die Im pedanz der Filterschaltung 70 ist für Frequenzen innerhalb des Durchlaßbandes des Dreipolfilters 72 höher. Somit werden inner halb des Durchlaßbandes des Dreipolfilters 72 liegende Signal frequenzen mehr verstärkt als außerhalb dieses Bandes lie gende Frequenzen, für welche die Filterschaltung 70 eine kleinere Impedanz am Kollektor des Transistors 65′ darstellt. So vermindert sich beispielsweise für einen gegebenen Wert des vom Transistor 65′ geleiteten Signalstroms die Aus gangsspannung an dem Anschluß b des Dreipolfilters 72, wenn die Signalfrequenz über dessen Durchlaßbereich hinaus ansteigt. Dies führt zu einer entsprechenden Ver minderung in den Basis- und Emitterspannungen des Tran sistors 75. Dem Kollektor des Transistors 65′ wird dann eine entsprechend verringerte Impedanz dargeboten, da diese Kollektorimpedanz eine Funktion des Verhältnisses der (reduzierten) Kollektorsignalspannung zum Kollektor signalstrom ist.

Die Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit Tief paßfiltern höherer Ordnung erläutert, die lediglich als Ausführungsbeispiele zu verstehen sind. Das Prinzip der Erfindung ist genausogut auf Hochpaßfilter und auf Band filter anwendbar.

Claims

1. Signalverarbeitungsschaltung mit einem aktiven Bau element, in dessen Hauptstromkreis eine Filterschaltung ein gefügt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschaltung (30; 40; 50; 70) ein mit mindestens einem Verstärkerelement (37; 47; 57; 75) zusammengeschaltetes Dreipolfilter (32; 42; 52; 72) mit drei Anschlüssen enthält, von denen ein erster und ein zweiter Anschluß (b, c,; b, a) mit der Steuerelektrode bzw. einer der Hauptelektroden des Verstärkerelementes gekoppelt sind und einer dieser Koppelpunkte den einzigen Verbindungs punkt (A; B; T₃;T₃′) mit dem aktiven Bauelement (25; 15; 65; 65′) der Signalverarbeitungsschaltung bildet, während der dritte Filteranschluß (a; c) mit einem Bezugspotential (Masse) ge koppelt ist.

2. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkerelement (37) Teil einer Koppelschaltung (37, 38, 39) zwischen dem Dreipolfilter (32) und dem Verbindungspunkt (A) ist, die an letzterem eine von der Übertragungsfunktion des Dreipolfilters (32) ab hängige Impedanz erzeugt.

3) Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Filteranschluß (b) über den Verbindungspunkt (A) mit dem Signalweg der Signal verarbeitungsschaltung verbunden ist, und daß dem zweiten Filteranschluß (c) über die das Verstärkerelement (37) ent haltende Koppelschaltung (37, 38, 39) vom Signalweg abgeleite te Signale zugeführt werden.

4. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkerelement ein akti ves Bauelement (37) aufweist, das mit einem hochohmigen Ein gangsanschluß (Basis) über den Verbindungspunkt (A) mit dem Signalweg sowie mit dem ersten Filteranschluß (b) verbunden ist und das mit einem niederohmigen Ausgangsanschluß (Emit ter) mit dem dritten Filteranschluß (c) verbunden ist.

5. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungspunkt (A) mit einem niederohmigen Punkt (Emitter des Transistors 25) des Signalweges verbunden ist.

6. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 4 oder 5, bei welcher der Signalweg als aktives Bauelement ein Ver stärkerelement (Transistor 25) enthält, dessen Steuerelek trode (Basis) zu filternde Signale zugeführt werden und des sen eine Hauptelektrode (Kollektor) mit einer Ausgangs impedanz (26) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die andere, niederohmige Hauptelektrode (Emitter) des Verstärker elementes (25) mit der Eingangselektrode (Basis) des Filter verstärkerelementes (37) verbunden ist.

7. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Anschluß (a) des Dreipolfilters (52) einen ersten Signalanschluß und der zweite Anschluß (b) des Dreipolfilters einen zweiten Signalanschluß bildet, zwischen denen die Übertragungsfunktion besteht, und
daß der dritte Anschluß (c) des Dreipolfilters zwischen seinem ersten und zweiten Anschluß liegt,
daß die Koppelschaltung eine Pufferstufe (55) enthält, durch die vom Signalweg der Signalverarbeitungsschaltung abgelei tete Signale dem ersten Signalanschluß des Dreipolfilters zugeführt werden,
und
daß die Steuerelektrode des Verstärkerelementes (57) der Filterschaltung (50) mit dem zweiten Signalanschluß gekop pelt ist und von seiner Ausgangs-Hauptelektrode dem Verbin dungspunkt (T₃) ein Strom zugeführt wird, dessen Verlauf durch die Übertragungsfunktion des Filters bestimmt ist.

8. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Pufferstufe ein aktives Element (Transistor 55) enthält, das mit einem hochohmigen Eingangsanschluß (Basis) über den Verbindungspunkt (T₃) mit dem Signalweg verbunden ist und mit einem niederohmigen Ausgangsanschluß (Emitter) an dem ersten Signalanschluß des Dreipolfilters angeschlossen ist, und daß das Verstärker element (57) der Filterschaltung (50) als Spannungs/Strom- Wandler geschaltet ist.

9. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 8, deren Signalweg ein Verstärkerelement (Transistor 65) enthält, dessen Steuerelektrode (Basis) zu filternde Signale zuge führt werden und von dessen seine Hauptstromstrecke begren zenden Hauptelektroden eine (Emitter) als niederohmige Elek trode geschaltet ist und die andere mit einer Ausgangsimpe danz (66) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Eingangsanschluß (Basis) des aktiven Elementes (55) der Pufferstufe über den Verbindungspunkt (T₃) mit der nieder ohmigen Elektrode (Emitter) des Verstärkerelementes (65) der Signalverarbeitungsschaltung verbunden ist, dessen Haupt stromstrecke der von dem als Spannungs/Strom-Wandler geschal teten Verstärkerelement (57) abgegebene Strom über den Ver bindungspunkt (T₃) zugeführt wird.

10. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Anschluß (a) des Drei polfilters (72) einen ersten Signalanschluß und sein zweiter Anschluß (b) einen zweiten Signalanschluß bildet, zwischen denen die Übertragungsfunktion des Dreipolfilters besteht, und
daß sein mit dem Bezugspotential verbundener dritter Anschluß (c) zwischen den ersten und den zweiten Anschluß des Dreipolfilters (72) geschaltet ist, und
daß die Koppelschaltung einerseits über den Verbindungs punkt (T₃′) mit dem Signalweg der Signalverarbeitungsschal tung und andererseits mit dem ersten Signalanschluß verbun den ist, um letzterem eine von den zu filternden Signalen abhängige Spannung zuzuführen, wobei die Koppelschaltung aufgrund ihr vom zweiten Signalanschluß zugeführter Signale an dem Verbindungspunkt (T₃′) eine Signalspannung erzeugt, deren Verlauf durch die Übertragungsfunktion des Filters be stimmt ist.

11. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß das in der Koppelschaltung ent haltene Verstärkerelement (Transistor 75) der Filterschal tung (70) eine über den Verbindungspunkt (T₃′) mit dem Signalweg ver bundene, niederohmige erste Hauptelektrode (Emitter) sowie eine mit dem ersten Signalanschluß (a) des Filters und mit einer Impedanz (71) verbundene zweite Hauptelektrode (Kollektor) aufweist, zwischen der und der ersten Hauptelek trode die Hauptstromstrecke dieses Transistors liegt, und
daß seine Steuerelektrode (Basis) mit dem zweiten Signal anschluß (b) des Dreipolfilters verbunden ist und der Tran sistor unter Steuerung durch von dort zugeführte Signale an seiner niederohmigen ersten Hauptelektrode eine Signalspan nung erzeugt, deren Verlauf durch die Übertragungsfunktion des Filters bestimmt ist.

12. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Anschluß (b) und der zweite Anschluß (a) des Dreipolfilters (32) je einen Signal anschluß bilden und sein dritter Anschluß (c) zwischen den ersten und den zweiten Anschluß geschaltet ist, zwischen denen auch die Übertragungsfunktion des Filters besteht, und
daß die Koppelschaltung folgendes enthält:
einen ersten Kopplungsweg (25, A, 31), durch den dem ersten Anschluß (b) des Dreipolfilters elektrische Signale vom Signalweg der Signalverarbeitungsschaltung zugeführt wer den,
einen zweiten Kopplungsweg (33), durch den der zweite An schluß (a) des Dreipolfilters mit einem Bezugspotential verbunden ist,
und einen dritten Kopplungsweg (A, 37, 38), durch den dem dritten Anschluß (c) des Dreipolfilters elektrische Signale vom Signalweg zugeführt werden.

13. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Kopplungsweg (25, A, 31) und der dritte Kopplungsweg (37, 38) jeweils getrennte Signal quellen (25, 37) enthalten, durch die dem ersten und dem dritten Anschluß des Dreipolfilters getrennte Signale zuge führt werden.

14. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der erste Kopplungsweg (25, A, 31) einen Widerstand (31) enthält, über den dem ersten Anschluß (b) des Dreipolfilters elektrische Signale vom Signalweg zugeführt werden, und daß die dem Widerstand (31) und dem dritten Anschluß (c) des Dreipolfilters zugeführten elektri schen Signale praktisch gleiche Amplitude und Phasenlage haben.

15. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 1, deren Signalweg einen Verstärker (Transistor 65) mit einem Eingang (Basis), einem niederohmigen Anschluß (Emitter) und einem Ausgang (Kollektor), der mit einer Lastimpedanz (66) ver bunden ist und mit einem niederohmigen Anschluß eine Haupt stromstrecke des Verstärkerelementes definiert, enthält, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verbindungspunkt (T₃) mit dem niederohmigen Anschluß des Verstärkers verbunden ist und daß das Teil einer Koppelschaltung bildende Verstärkerele ment (57) der Filterschaltung (50) eine Steuerelektrode (Basis) und zwei Hauptelektroden (Emitter bzw. Kollektor) aufweist, die eine Hauptstromstrecke definieren, welche über den Verbindungspunkt (T₃) mit der Hauptstromstrecke des Ver stärkers (65) verbunden ist, und
daß die Koppelschaltung ferner eine Pufferstufe (55) aufweist, durch die dem ersten Signalanschluß (a) des Dreipolfilters über den Verbindungs punkt (T₃) Signale von dem niederohmigen Anschluß des Ver stärkers (65) zugeführt werden,
und
daß der Steuerelektrode des Verstärkerelementes (57) der Koppelschaltung vom zweiten Signalanschluß (b) des Dreipol filters Signale zugeführt werden, deren Verlauf durch die Übertragungsfunktion des Dreipolfilters bestimmt ist, derart,
daß der Verlauf des dem Verstärker (65) über den Verbin dungspunkt (T₃) von dem Verstärkerelement (57) zugeführten Signalstroms ebenfalls durch diese Übertragungsfunktion des Filters bestimmt ist.

16. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 1, deren Signalweg einen Verstärker (Transistor 65′) mit einem Ein gang (Basis), einem niederohmigen Anschluß (Emitter), der mit einem Betriebspotential verbunden ist, und einem Aus gang (Kollektor), der mit dem niederohmigen Anschluß eine Hauptstromstrecke des Verstärkers definiert, enthält, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verbindungspunkt (T₃′) mit dem niederohmigen Anschluß des Verstärkers (Transistor 65′) verbunden ist,
und
daß das einen Teil einer Koppelschaltung bildende Ver stärkerelement (Transistor 75) mit einer niederohmigen Haupt elektrode (Emitter) über den Verbindungspunkt (T₃′) mit der Hauptstromstrecke des Verstärkers (65′) verbunden ist und mit einer Ausgangselektrode (Kollektor), welche zusammen mit der niedrohmigen Hauptelektrode eine Hauptstomstrecke dieses Verstärkerelementes definiert, mit einem Widerstand (71) und mit dem ersten Signalanschluß (a) des Filters ver bunden ist,
und
daß die Koppelschaltung ferner ein Schaltungselement (76) enthält, durch das der Steuerelektrode ihres Verstärkerele mentes (Transistor 75) vom zweiten Signalanschluß (b) des Dreipolfilters Signale zugeführt werden, deren Verlauf durch die Übertragungsfunktion dieses Filters bestimmt ist, derart, daß dieses Verstärkerelement an seiner niederohmigen Ausgangs elektrode und damit an dem Verbindungspunkt eine Signalspan nung erzeugt, deren Verlauf ebenfalls durch die Übertragungs funktion des Dreipolfilters bestimmt ist.