DE3924049C1 - High pass filter separating out wideband AC voltage - has capacitor and earthed resistor as filter unit coupled to diode circuit via amplifier - Google Patents
High pass filter separating out wideband AC voltage - has capacitor and earthed resistor as filter unit coupled to diode circuit via amplifierInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Hochpaß zur Trennung einer in ihrer Bandbreite großen Wechselspannung von einer Gleichspannung variabler Amplitude, mit einem von einem Eingangssignal beaufschlagbaren Siebglied mit einem Filterkondensator und einem Widerstand, wobei der Wider stand mit Masse verbunden ist.The invention relates to a high pass to separate a in its bandwidth large AC voltage of one DC voltage of variable amplitude, with one of one Input signal to which a filter element can be applied Filter capacitor and a resistor, the opp stood connected to ground.
Ein solcher Hochpaß ist aus Tietze/Schenk, "Halblei terschaltungstechnik", Springer-Verlag 1976, insbesondere Seite 6ff bekannt. Um eine Wechselspannung von einer Gleichspannung zu trennen, wird üblicherweise ein Hochpaß in Gestalt eines RC-Gliedes verwendet. Für die formtreue Übertragung des Wechselspannungssignals ist es notwendig, die Zeitkonstante der Schaltung τ = R · C aus dem Produkt des Widerstandswertes R und der Kondensatorkapazität C groß gegenüber der Schwingungsdauer des Wechselspannungs signals zu wählen. Dabei ist eine um die zehnfache Schwingungsdauer des Wechselspannungssignals größere Zeitkonstante τ wünschenswert.Such a high pass is from Tietze / Schenk, "Halblei terschaltungstechnik ", Springer-Verlag 1976, in particular Page 6ff known. To an AC voltage of one Separating DC voltage is usually a high pass used in the form of an RC link. For true to form Transmission of the AC voltage signal it is necessary the time constant of the circuit τ = R · C from the product the resistance value R and the capacitor capacitance C large compared to the oscillation period of the AC voltage signals to choose. One is ten times that Period of oscillation of the AC voltage signal greater Time constant τ desirable.
Wenn der Gleichspannungsanteil jedoch selbst einer Schwankung unterliegt, so muß zum schnellen Ausgleich dieser Schwankung der Widerstand R des RC-Gliedes möglichst klein sein, wodurch die Zeitkonstante τ allerdings ebenfalls klein wird. Bei einer großen Bandbreite der zu erfassenden Wechselspannungssignale sind die beiden zu erfüllenden Forderungen einer gegen über der Schwingungsdauer des Wechselspannungssignals großen Zeitkonstante und eines möglichst kleinen Wider stands daher nicht gleichzeitig zu erfüllen.However, if the DC voltage component itself is one Fluctuations are subject to rapid compensation this fluctuation, the resistance R of the RC element be as small as possible, so that the time constant τ but also gets small. With a big one Bandwidth of the AC voltage signals to be recorded the two demands to be met are one against over the oscillation period of the AC voltage signal large time constant and the smallest possible counter therefore not to be fulfilled at the same time.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfin dung die Aufgabe zugrunde, einen Hochpaß der eingangs genannten Art zu schaffen, dessen Gesamtzeitkonstante veränderbar ist.The Erfin is based on this state of the art the task is based, a high pass of the beginning to create the type mentioned, its total time constant is changeable.
Diese Aufgabe wird bei einem Gegenstand nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gelöst durch die Merkmale im Kennzeichen.This task is for an object according to the preamble of Claim 1 solved by the features in the license plate.
Dadurch, daß an den Ausgang eines üblichen RC-Gliedes ein invertierender Breitbandverstärker angeschlossen ist, von dessen Ausgangssignal die Spannungsspitzen mit Hilfe von Spitzenspannungsmessern erfaßt werden, die zurück auf den Ausgang des RC-Gliedes gekoppelt werden, ist ein überraschend einfacher und schneller Rückkopplungskreis realisiert worden. Dadurch ist es möglich, Wechsel spannungssignale mit einer Frequenz zwischen wenigen 10 Millihertz bis zu einigen Megahertz von Gleichspannungs anteilen zu befreien. Als Gleichspannungsanteile werden solche Spannungen angesehen, deren Frequenz unter einem Zehntel der Frequenz des in jedem Augenblick anliegenden Wech selspannungssignals liegt.The fact that at the output of a conventional RC element an inverting broadband amplifier is connected, from its output signal the voltage peaks with the help be detected by peak voltmeters, which go back to the output of the RC element is coupled is a surprisingly simple and fast feedback loop been realized. This makes it possible to switch voltage signals with a frequency between a few 10 Millihertz to a few megahertz of DC voltage share free. As DC components viewed such voltages whose frequency is below one Tenth of Frequency of the change at any moment voltage signal is.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel weist einen Verstärkerbaustein mit Verstärkerfaktorregelung auf, der das mit veränderlicher Amplitude des Eingangs signals veränderliche Ausgangssignal mit einem veränderlichen Verstärkungsfaktor derart verstärkt, daß das Ausgangssignal in weiten Bereichen eine konstante Amplitude aufweist. Dafür ist die in positiver Durchlaßrichtung geschaltete Diode der Diodenschaltung an einen invertierenden Eingang eines Differenzverstärkers und die in Sperrichtung geschal tete Diode an einen nicht-invertierenden Eingang des Differenzverstärkers angeschlossen ist, so daß an dessen Ausgang ein dem Absolutbetrag des Eingangs signals proportionales Regelsignal anliegt. Dieses Regelsignal ist über einen Rückkopplungswiderstand eines RC-Gliedes an den Breitbandverstärker mit Verstärkerfaktorregelung rückgekoppelt, so daß ein kleiner werdendes dem Absolutwert des Meßsignal proportionales Regelsignal am Ausgang des Breit bandverstärkers eine größere Verstärkung hervorruft. Damit kann auch bei tiefen Frequenzen und schwankenden Amplituden des Eingangssignals ein genügend starkes von seinen Gleichspannungsanteilen befreites Aus gangssignal erzeugt werden.An advantageous embodiment has one Amplifier module with amplifier factor control on, the one with variable input amplitude variable output signal with a variable gain factor so amplified that the output signal is a wide range has constant amplitude. That's what the in positive forward direction switched diode Diode circuit to an inverting input of a Differential amplifier and the schal in the reverse direction tied diode to a non-inverting input of the Differential amplifier is connected so that the output of which is the absolute amount of the input signals proportional control signal is present. This Control signal is via a feedback resistor of an RC link to the broadband amplifier Amplifier factor control fed back, so that a decreasing the absolute value of the measurement signal proportional control signal at the output of the Breit band amplifier produces a greater gain. This means that even at low frequencies and fluctuating Amplitudes of the input signal a sufficiently strong off from its DC voltage components output signal are generated.
Dadurch, daß die Dioden Rückwärtsströme von weniger als einigen Picoampere aufweisen und der Breitbandver stärker über einen Eingangswiderstand von mehr als 100 Gigaohm verfügt, wird der am Ausgang des Filterkonden sators anliegende Gleichspannungsanteil des Ein gangssignal sicher durch die Diodenschaltung kompen siert, wobei der Widerstand des RC-Siebgliedes vorzugsweise einen Widerstandswert im Bereich von 1 bis 100 Megaohm aufweist.Because the diodes reverse currents of less have as some picoamps and the broadband ver more than an input resistance of more than 100 Gigaohm, the will at the output of the filter condenser sators applied DC voltage component of the A Compensate output signal safely through the diode circuit siert, the resistance of the RC filter element preferably a resistance value in the range of 1 up to 100 megohms.
Durch die Wahl der Kapazität der Glättungskondensato ren im Mikrofaradbereich werden Eingangssignale der Diodenschaltung im Frequenzbereich von wenigen zehn Millihertz bis einigen Megahertz gut geglättet.By choosing the capacitance of the smoothing capacitor in the microfarad range are input signals from the Diode circuit in the frequency range of a few tens Millihertz to a few megahertz well smoothed.
Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtBelow are two embodiments of the Invention explained with reference to the drawing. It shows
Fig. 1 ein Schaltbild eines Hochpasses gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 1 is a circuit diagram of a high-pass filter according to a first embodiment,
Fig. 2 ein Schaltbild eines Hochpasses gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, Fig. 2 is a circuit diagram of a high-pass filter according to a second embodiment,
Fig. 3 Signalverläufe eines Eingangssignals des Hochpasses gemäß Fig. 2, Fig. 3 waveforms of an input signal of the high-pass filter shown in FIG. 2,
Fig. 4 Signalverläufe von Verarbeitungssignalen des Hochpasses gemäß Fig. 2 und Fig. 4 waveforms of processing signals of the high pass according to Fig. 2 and
Fig. 5 Signalverlauf eines Ausgangssignals des Hochpasses gemäß dem zweiten Ausführungs beispiel aus dem Eingangssignal gemäß Fig. 3. Fig. 5 waveform of an output signal of the high-pass filter according to the second execution example according to the input signal of FIG. 3.
Die Fig. 1 zeigt ein Schaltbild eines Hochpasses gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die in der Fig. 1 dargestellte Schaltung erlaubt eine Sig nalübertragung eines an ihrem Eingang 10 anliegenden Eingangssignals in einem Frequenzbereich von 10 Milli hertz bis 4 Megahertz bei gleichzeitiger Kompensation von Gleichspannungsschwankungen, deren Frequenz um einen Faktor 10 kleiner als die Frequenz des jeweili gen Eingangssignals ist. Fig. 1 shows a circuit diagram of a high-pass filter according to a first embodiment. The circuit shown in FIG. 1 allows a signal transmission of an input signal applied to its input 10 in a frequency range from 10 milli Hertz to 4 megahertz with simultaneous compensation for DC voltage fluctuations, the frequency of which is 10 times smaller than the frequency of the respective input signal .
Der Eingang 10 des Hochpasses ist an einen Filterkon densator 12 angeschlossen, dessen Ausgang 14 über einen Widerstand 16 mit einer Masse 18 verbunden ist. Der Filterkondensator 12 bildet zusammen mit dem Widerstand 16 ein Siebglied.The input 10 of the high-pass filter is connected to a filter capacitor 12 , the output 14 of which is connected to a ground 18 via a resistor 16 . The filter capacitor 12 forms a filter element together with the resistor 16 .
Der Filterkondensator 12 weist eine Kapazität von zum Beispiel 1 Mikrofarad auf und der Impedanzwert des Widerstands 16 ist zum Beispiel auf 22 Megaohm vor bestimmt. Das aus dem Filterkondensator 12 und dem Widerstand 16 gebildete RC-Glied weist damit eine Zeitkonstante τ = R · C von 22 Sekunden auf. Diese Zeitkonstante bestimmt die untere Grenzfrequenz, mit der Signale noch übertragen werden können. Aus der bei einer Übertragung von Signalen noch möglichen Perio dendauer von fünfmal dieser Zeitkonstante errechnet sich die oben angegebene untere Grenzfrequenz von 10 Millihertz.The filter capacitor 12 has a capacitance of, for example, 1 microfarad, and the impedance value of the resistor 16 is predetermined, for example, to 22 megohms. The RC element formed from the filter capacitor 12 and the resistor 16 thus has a time constant τ = R · C of 22 seconds. This time constant determines the lower limit frequency with which signals can still be transmitted. From the period of five times this time constant that is still possible when signals are transmitted, the lower limit frequency of 10 millihertz specified above is calculated.
Der Ausgang 14 des Filterkondensators 12 ist mit einem Eingang eines Breitbandverstärkers 20 mit hoher Eingangsimpedanz verbunden, dessen invertierender Verstärkungsfaktor zum Beispiel zwischen 10 und 50 liegt. Der Ausgang 22 des Breitbandverstärkers 20 ist als ein Schaltungsausgang 24 des Hochpasses heraus geführt und ist mit dem von Gleichspannungsanteilen befreiten Wechselspannungssignal beaufschlagt. The output 14 of the filter capacitor 12 is connected to an input of a broadband amplifier 20 with a high input impedance, the inverting amplification factor of which is between 10 and 50, for example. The output 22 of the broadband amplifier 20 is led out as a circuit output 24 of the high-pass filter and is supplied with the AC voltage signal which has been freed of DC voltage components.
Der Ausgang 22 des Breitbandverstärkers 20 ist mit dem Eingang 26 einer Diodenschaltung 28 verbunden. Die Diodenschaltung 28 umfaßt im Kreis geschaltete Dioden 30 bis 33. Eine Kathode 35 einer Diode 30, 31, 32 bzw. 33 ist jeweils mit einer Anode 36 der ent sprechenden benachbarten Diode 33, 30, 31 bzw. 32 verbunden. Der Eingang 26 der Diodenschaltung 28 ist von dem Ausgang 38 der Diodenschaltung 28 über zwei Dioden 30, 31 bzw. 32, 33 getrennt, die antiparallel zueinander geschaltet sind.The output 22 of the broadband amplifier 20 is connected to the input 26 of a diode circuit 28 . The diode circuit 28 comprises diodes 30 to 33 connected in a circle. A cathode 35 of a diode 30, 31, 32 and 33 is connected to an anode 36 of the corresponding adjacent diode 33, 30, 31 and 32 , respectively. The input 26 of the diode circuit 28 is separated from the output 38 of the diode circuit 28 via two diodes 30, 31 and 32, 33 , respectively, which are connected antiparallel to one another.
Die Diodenverbindungsleitungen 39 bzw. 40 zwischen den zwischen dem Eingang 26 und dem Ausgang 38 der Diodenschaltung 28 liegenden Dioden 30, 31 bzw. 32, 33 sind über jeweils einen Glättungskondensator 42 bzw. 44 an die Masse 18 angeschlossen.The diode connection lines 39 and 40 between the diodes 30, 31 and 32, 33 between the input 26 and the output 38 of the diode circuit 28 are connected to ground 18 via a smoothing capacitor 42 and 44, respectively.
Der Ausgang 38 der Diodenschaltung 28 ist über eine Rückkopplungsleitung 46 an den Ausgang des Filter kondensators 12 zurückgekoppelt.The output 38 of the diode circuit 28 is fed back via a feedback line 46 to the output of the filter capacitor 12 .
Die Dioden 30 und 33 bilden einen Spitzengleichrichter für das durch den Filterkondensator 12 gefilterte und durch den Breitbandverstärker 20 verstärkte Ein gangssignal. Die Glättungskondensatoren 42 und 44, deren Kapazität zum Beispiel mit 1 µF vorgesehen ist, glätten die auf den Diodenverbindungsleitungen 39 und 40 entstehenden Spitzen im Frequenzbereich von 10 Millihertz bis 2 Megahertz. Die Dioden 30 bis 33 sind Schaltdioden mit einem sehr kleinen Rückwärtsstrom, der im Bereich von wenigen Picoampere liegt.The diodes 30 and 33 form a peak rectifier for the input signal filtered by the filter capacitor 12 and amplified by the broadband amplifier 20 . The smoothing capacitors 42 and 44 , the capacitance of which is provided, for example, at 1 μF, smooth the peaks arising on the diode connecting lines 39 and 40 in the frequency range from 10 millihertz to 2 megahertz. The diodes 30 to 33 are switching diodes with a very small reverse current, which is in the range of a few picoamperes.
Die Dioden 31 und 32 bilden elektronische Schalter, die jeweils einen am Ausgang 14 des Filterkondensators 12 langsam schwankenden Gleichspannungspegel mit dem entsprechenden, am Ausgang 38 der Diodenschaltung 28 anliegenden, invertierten Gleichspannungssignal gegenkoppeln und den langsam schwankenden Gleichspan nungspegel damit kompensieren. Im Falle eines konstan ten oder mit einer sehr kleinen Frequenz schwankenden Gleichspannungsanteil wird dieser bereits durch das aus dem Filterkondensator 12 und dem Widerstand 16 gebildete RC-Glied ausgesiebt. Daher müssen die Dioden 30 bis 33 einen möglichst großen Widerstand aufweisen, um die Zeitkonstante τ des Siebgliedes nicht zu beeinflussen. Der sehr kleine Rückwärtsstrom von 10 Picoampere entspricht bei einer Sperrspannung von 20 Volt einem Widerstand der Dioden 30 bis 33 von 2 · 1012 Ohm. Dieser Widerstandswert liegt deutlich über der Impedanz des Widerstands 16 von z. B. 22 Megaohm.The diodes 31 and 32 form electronic switches, each of which decouple a DC voltage level slowly fluctuating at the output 14 of the filter capacitor 12 with the corresponding inverted DC voltage signal present at the output 38 of the diode circuit 28 and thus compensate for the slowly fluctuating DC voltage level. In the case of a constant or fluctuating DC voltage component with a very low frequency, this is already sifted out by the RC element formed by the filter capacitor 12 and the resistor 16 . The diodes 30 to 33 must therefore have the greatest possible resistance in order not to influence the time constant τ of the filter element. The very small reverse current of 10 picoamperes corresponds to a resistance of the diodes 30 to 33 of 2 · 10 12 ohms at a reverse voltage of 20 volts. This resistance value is significantly above the impedance of the resistor 16 of z. B. 22 megohms.
Die Fig. 2 zeigt ein Schaltbild eines Hochpasses gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel. Der in der Fig. 2 gezeigte Hochpaß weist ebenfalls an seinem Eingang 10 einen Filterkondensator 12 auf, dessen Ausgang 14 über den Widerstand 16 mit der Masse 18 verbunden ist. Der an den Ausgang 14 angeschlossenen Breitbandverstärker 20 ist aus drei in Serie geschal teten Verstärkerbausteinen 50, 52 und 54 aufgebaut. Fig. 2 shows a circuit diagram of a high-pass filter according to the second embodiment. The high-pass filter shown in FIG. 2 also has at its input 10 a filter capacitor 12 , the output 14 of which is connected to ground 18 via resistor 16 . The broadband amplifier 20 connected to the output 14 is constructed from three amplifier modules 50, 52 and 54 connected in series.
Der an den Ausgang 14 angeschlossene Verstärkerbau stein 50 ist ein Impedanzwandler mit einer hohen Eingangsimpedanz von 200 bis 2000 GΩ. Sein Verstär kungsfaktor ist vorzugsweise eins. An den Ausgang 56 des Impedanzwandlers ist ein Verstärker mit automa tischer Verstärkungsfaktorregelung kurz AGC- (Automatic-Gain-Control)-Breitbandverstärker 52 ange schlossen. An seinem Ausgang 58 liegt ein Wechsel spannungssignal mit im wesentlichen konstanter Amplitude vor. Diese Amplitude ist in weiten Grenzen unabhängig von der Amplitude des Eingangssignals. Der veränderliche Verstärkungsfaktor des AGC-Breitband verstärkers 52 liegt zum Beispiel zwischen drei und zehn. Der Ausgang 58 des AGC-Breitbandverstärkers 52 ist an einen invertierenden Summationsverstärker 60 angeschlossen, dessen Verstärkerbaustein 54 eine Verstärkung von zum Beispiel fünf vorsieht.The amplifier module 50 connected to the output 14 is an impedance converter with a high input impedance of 200 to 2000 GΩ. Its amplification factor is preferably one. At the output 56 of the impedance converter, an amplifier with automatic gain control, in short AGC (automatic gain control) broadband amplifier 52 , is connected. At its output 58 there is an AC voltage signal with an essentially constant amplitude. This amplitude is largely independent of the amplitude of the input signal. The variable gain factor of the AGC broadband amplifier 52 is, for example, between three and ten. The output 58 of the AGC broadband amplifier 52 is connected to an inverting summation amplifier 60 , the amplifier module 54 of which provides an amplification of, for example, five.
Der Ausgang 22 des Summationsverstärkers 60 ist an die in der Fig. 1 beschriebene Diodenschaltung 28 angeschlossen, deren Ausgang 38 über die Rückkopp lungsleitung 46 mit dem Ausgang 14 des Filterkonden sators 12 verbunden ist.The output 22 of the summation amplifier 60 is connected to the diode circuit 28 described in FIG. 1, the output 38 of which is connected via the feedback line 46 to the output 14 of the filter capacitor 12 .
Die Diodenverbindungsleitungen 39 und 40 der Dioden schaltung 28 sind an einen Differenzverstärker 70 an geschlossen. Die an den Ausgang 22 des Summations verstärkers 60 mit ihrer Kathode angeschlossene Diode 30 ist anodenseitig über einen Widerstand 72 des Differenzverstärkers 70 an den invertierenden Eingang 74 des Differenzverstärkerbausteins 76 angeschlossen. Die mit ihrer Anode an den Ausgang 22 angeschlossene Diode 33 ist über einen Widerstand 78 an den nicht invertierenden Eingang 80 des Differenzverstärker bausteins 76 angeschlossen. Der nicht invertierende Eingang 80 des Differenzverstärkerbausteins 76 ist über einen Widerstand 82 mit Masse 18 verbunden.The diode connection lines 39 and 40 of the diode circuit 28 are connected to a differential amplifier 70 . The diode 30 connected to the output 22 of the summation amplifier 60 with its cathode is connected on the anode side via a resistor 72 of the differential amplifier 70 to the inverting input 74 of the differential amplifier module 76 . The diode 33 connected with its anode to the output 22 is connected via a resistor 78 to the non-inverting input 80 of the differential amplifier module 76 . The non-inverting input 80 of the differential amplifier module 76 is connected to ground 18 via a resistor 82 .
Der Ausgang 84 des Differenzverstärkerbausteins 76 ist über einen Rückkopplungswiderstand 86 mit dem inver tierenden Eingang 74 rückgekoppelt. Der Ausgang 84 des Differenzverstärkers 70 ist über ein weiteres RC- Glied in Gestalt eines Rückkopplungswiderstand 88 und eines Kondensators 92 an einen Eingang 90 des AGC- Breitbandverstärkers 52 zurückgekoppelt. Der Eingang 90 ist mit dem Kontrollsignal für die automatische Verstärkungsfaktorregelung beaufschlagt.The output 84 of the differential amplifier module 76 is fed back to the inverting input 74 via a feedback resistor 86 . The output 84 of the differential amplifier 70 is fed back via an additional RC element in the form of a feedback resistor 88 and a capacitor 92 to an input 90 of the AGC broadband amplifier 52 . The input 90 is supplied with the control signal for the automatic gain control.
Das über den Rückkopplungswiderstand 88 zurückge koppelte Signal des Differenzverstärkers 70 wird in dem invertierenden Summationsverstärker 60 zu dem an dem Ausgang 58 anliegenden Ausgangssignal des AGC- Breitbandverstärkers 52 hinzuaddiert. Das Ausgangs signal des AGC-Breitbandverstärkers 52 liegt über den Summationswiderstand 93, das zurückgekoppelte Signal des Differenzverstärkers 70 über den Summationswider stand 94 an dem Eingang des invertierenden Verstär kerbausteins 54 an, der über den Widerstand 95 mit Masse 18 verbunden ist. Die Summation des verstärkten Eingangssignals mit dem Ausgangssignals des Dif ferenzverstärkers 70 dient der Kompensation des durch die AGC-Regelung verursachten, vergrößerten Gleich spannungsanteils des Meßsignals.The feedback of the differential amplifier 70 via the feedback resistor 88 is added in the inverting summation amplifier 60 to the output signal of the AGC broadband amplifier 52 present at the output 58 . The output signal of the AGC broadband amplifier 52 is via the summation resistor 93 , the feedback signal of the differential amplifier 70 via the summation resistor was 94 at the input of the inverting amplifier 54 , which is connected via the resistor 95 to ground 18 . The summation of the amplified input signal with the output signal of the differential amplifier 70 serves to compensate for the increased DC voltage component of the measurement signal caused by the AGC control.
Die Fig. 3 bis 5 zeigen zeitliche Verläufe von Spannungssignalen für einen Hochpaß gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2. FIGS. 3 to 5 show time courses of voltage signals for a high-pass filter according to the second embodiment of FIG. 2.
Die Fig. 3 zeigt Signalverläufe eines Eingangs signals für den Hochpaß. An dem Eingang 10 des Hoch passes gemäß Fig. 2 liegt ein Meßsignal 100 an, das sowohl in seiner absoluten Amplitude 102 als auch in seiner durch die Periode 104 gegebenen Frequenz stark schwankt. Zudem weist es einen variablen Gleich spannungsanteil in Form einer Störspannung 106 auf, die in der Fig. 3 gestrichelt eingezeichnet ist. Fig. 3 shows waveforms of an input signal for the high pass. A measurement signal 100 is present at the input 10 of the high pass according to FIG. 2, which fluctuates greatly both in its absolute amplitude 102 and in its frequency given by the period 104 . In addition, it has a variable DC voltage component in the form of an interference voltage 106 , which is shown in broken lines in FIG. 3.
Der dreistufig aufgebaute Breitbandverstärker 20 verstärkt und invertiert das Meßsignal 100. Auf der Diodenverbindungsleitung 39 bzw. 40 wird durch die Diode 30 und den Glättungskondensator 44 bzw. die Diode 33 und den Glättungskondensator 42 jeweils ein Spitzengleichrichter gebildet. Auf der Diodenverbin dungsleitung 40 liegt das geglättete invertierte negative Meßsignal 110 an und die Diodenverbindungs leitung 39 ist von dem geglätteten invertierten posi tive Meßsignal 112 beaufschlagt, die beide bei einer angenommenen Verstärkung des Breitbandverstärkers "20 von eins in der Fig. 4 dargestellt sind.The three-stage broadband amplifier 20 amplifies and inverts the measurement signal 100 . A peak rectifier is formed on the diode connection line 39 or 40 by the diode 30 and the smoothing capacitor 44 or the diode 33 and the smoothing capacitor 42 . On the diode connection line 40 is the smoothed inverted negative measurement signal 110 and the diode connection line 39 is acted upon by the smoothed inverted positive measurement signal 112 , both of which are shown with an assumed gain of the broadband amplifier "20 of one in FIG. 4.
Die Fig. 4 zeigt Signalverläufe von Verarbeitungs signalen aus einem Eingangssignal gemäß Fig. 3 für den Hochpaß aus Fig. 2. Das invertierte negative Meßsignal 110 entspricht der geglätteten Verbin dungskurve der negativen Spitzenwerte 114 des Meß signals 100 aus Fig. 3 und das invertierte positive Meßsignal 112 entspricht der geglätteten Verbindungs kurve der positiven Spitzenwerte 116 des Meßsig nals 100 aus Fig. 3. Fig. 4 shows waveforms of processing signals from an input signal according to Fig. 3 for the high-pass filter from Fig. 2. The inverted negative measurement signal 110 corresponds to the smoothed connec tion curve of the negative peak values 114 of the measurement signal 100 from Fig. 3 and the inverted positive Measurement signal 112 corresponds to the smoothed connection curve of the positive peak values 116 of the measurement signal 100 from FIG. 3.
Das durch die Schaltdioden 31 und 32 auf den Aus gang 38 der Diodenschaltung 28 geschaltete Ausgangs signal 118 entspricht einer Summation der Signale 110 und 112. Das Ausgangssignal 118 der Diodenschaltung 28 beaufschlagt über die Rückkopplungsleitung 46 den Ausgang 14 des Filterkondensators 12, so daß das in Fig. 3 dargestellte gestrichelt gezeichnete Störsig nal 106 kompensiert wird. The output signal 118 connected by the switching diodes 31 and 32 to the output 38 of the diode circuit 28 corresponds to a summation of the signals 110 and 112 . The output signal 118 of the diode circuit 28 acts on the feedback line 46, the output 14 of the filter capacitor 12 , so that the Störsig signal 106 shown in dashed lines in FIG. 3 is compensated.
Der von den Diodenverbindungsleitungen 39 bzw. 40 abgegriffene negative bzw. positive Spitzenspannungs wert wird im Differenzverstärker 76 voneinander abgezogen. Dabei beaufschlagt der negative Spitzenwert den invertierenden Eingang 74, so daß am Ausgang 84 eine dem Absolutwert des Meßsignals 100 proportionale Regelspannung anliegt. Das Absolutsignal 120 ergibt sich aus der Summe der Absolutbeträge der beiden geglätteten Meßsignale 110 und 112. Ein in seiner Amplitude wachsendes Meßsignal 100 ist also durch einen größeren Absolutbetrag des Absolutsignals 120 gekennzeichnet.The negative or positive peak voltage value tapped off by the diode connecting lines 39 and 40 is subtracted from one another in the differential amplifier 76 . The negative peak value acts on the inverting input 74 , so that a control voltage proportional to the absolute value of the measurement signal 100 is present at the output 84 . The absolute signal 120 results from the sum of the absolute amounts of the two smoothed measurement signals 110 and 112 . A measuring signal 100 that increases in amplitude is thus characterized by a larger absolute amount of the absolute signal 120 .
Die Rückkopplung des Absolutsignals 120 auf den Eingang 90 des AGC-Breitbandverstärkers 52 und auf den Eingang des invertierenden Summationsverstärkers 60 gestattet die automatische Verstärkungsfaktorre gelung. Das größer werdende Meßsignal 100 bewirkt ein in seiner Amplitude wachsendes Absolutsignal 120. Je größer das Absolutsignal 120 ist, desto kleiner ist durch die Gegenkopplung die Verstärkung im AGC-Breit bandverstärker 52. In Verbindung mit dem den Gleich spannungsanteil des Meßsignals 100 kompensierenden invertierenden Verstärkerbaustein 54 wird ein in seiner Absolutamplitude kleiner werdendes Meßsig nal 100 am Ausgang 22 des Summationsverstärkers 60 erzeugt.The feedback of the absolute signal 120 to the input 90 of the AGC broadband amplifier 52 and to the input of the inverting summation amplifier 60 allows automatic gain control. The increasing measurement signal 100 causes an absolute signal 120 which increases in amplitude. The larger the absolute signal 120 , the smaller the gain in the AGC broadband amplifier 52 due to the negative feedback. Voltage component in conjunction with the direct measurement signal of the inverting amplifier 100-compensating module 54 is generated a small in its absolute amplitude nascent Meßsig nal 100 at the output 22 of the summing amplifier 60th
Die Fig. 5 zeigt das an dem Ausgang 22 anliegende Ausgangssignal 122 des Hochpasses, bei dem der in Amp litude und Frequenz variable Gleichspannungsanteil herausgefiltert und die schwankende Wechselspan nungsamplitude kompensiert worden ist. FIG. 5 shows the signal present at the output 22 the output signal 122 of the high-pass filter, wherein the variable frequency and in Amp litude DC component filtered out and the fluctuating exchange clamping voltage amplitude has been compensated.
Claims (6)
- a) daß der Siebgliedausgang (14) des Siebgliedes über einen invertierenden Breitband verstärker (20, 50, 52, 54) an den Eingang (26) einer Diodenschaltung (28) angeschlossen ist, die zwischen ihrem Eingang (26) und ihrem Ausgang (38) zwei parallel zueinander geschaltete Serienschaltungen von je zwei Dioden (30, 31, 32, 33) umfaßt, wobei in jeder der Serienschaltungen jeweils die Kathode (35) einer Diode (30, 31, 32 bzw. 33) mit der Anode (36) der jeweils anderen Diode (33, 30, 31 bzw. 32) verbunden ist und die in der einen Serienschaltung (39 bzw. 40) geschalteten Dioden (30, 31 bzw. 32, 33) jeweils anti parallel zu den in der anderen Serienschaltung geschalteten Dioden (30, 31 bzw. 32, 33) angeordnet sind,
- b) daß jeweils die Diodenverbindungsleitung (39, 40) zwischen den beiden in Serie geschalteten Dioden (30, 31 bzw. 32, 33) der Diodenschaltung (28) über einen Glät tungskondensator (44 bzw. 42) an Masse (18) angeschlossen ist, und
- c) daß der Ausgang (38) der Diodenschaltung (28) auf den Ausgang (14) des Siebgliedes (12, 16) zurückge koppelt ist.
- a) that the filter element output ( 14 ) of the filter element is connected via an inverting broadband amplifier ( 20, 50, 52, 54 ) to the input ( 26 ) of a diode circuit ( 28 ) which is connected between its input ( 26 ) and its output ( 38 ) comprises two series circuits of two diodes ( 30, 31, 32, 33 ) connected in parallel to one another, the cathode ( 35 ) of a diode ( 30, 31, 32 and 33 ) with the anode ( 36 ) in each of the series circuits the other diode ( 33, 30, 31 or 32 ) is connected and the diodes ( 30, 31 or 32, 33 ) connected in one series circuit ( 39 or 40 ) are each anti-parallel to those in the other series circuit Diodes ( 30, 31 or 32, 33 ) are arranged,
- b) that in each case the diode connecting line ( 39, 40 ) between the two series-connected diodes ( 30, 31 and 32, 33 ) of the diode circuit ( 28 ) via a smoothing capacitor ( 44 and 42 ) is connected to ground ( 18 ) , and
- c) that the output ( 38 ) of the diode circuit ( 28 ) on the output ( 14 ) of the filter element ( 12, 16 ) is coupled back.
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| DE19893924049 DE3924049C1 (en) | 1989-07-21 | 1989-07-21 | High pass filter separating out wideband AC voltage - has capacitor and earthed resistor as filter unit coupled to diode circuit via amplifier |
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-
1989
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| TIETZE, U., SCHENK, CH.: Halbleiter-Schaltungs- technik, Springer-Verlag 1976, S. 6 * |
Cited By (2)
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