DE3614042A1 - Filter mit geschalteten kondensatoren - Google Patents
Filter mit geschalteten kondensatorenInfo
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- H03H19/004—Switched capacitor networks
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- Power Engineering (AREA)
- Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
- Analogue/Digital Conversion (AREA)
Description
Dipl.-ing.
If Char
Patentanwalt
Dipl.-ing. /
RolfCharrier
T
Π f
Rehlingönstraße 8 ■ Postfach 260
D-8900 Augsburg
telefon 0821/36015+3 6016 Telex 53 3 275
9005/55 ch-ha Augsburg, den 24. April 1986
Neue deutsche Patentanmeldung
Anmelder: Mitel Corporation P.O. Box 13089
Kanata, Ontario, Canada K2K 1X3
Titel: Filter mit geschalteten Kondensatoren
ORIGINAL INSPECTED
36H042
Beschrei bung Fitter mit geschalteten Kondensatoren
Die Erfindung betrifft ein Filter mit geschatteten Kondensatoren
nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Es ist bekannt, das Eingangssignate, die abtastenden
Datensystemen (schrittweise abtastenden Systemen), wie
beispietsweise Filter mit geschatteten Kondensatoren zugeführt
werden, bandbegrenzt werden müssen, um Parallelsignale zu vermeiden, üblicherweise werden Paratte LsignaIe
unterdrückende Vorfilter mit der Eingangsstufe eines Filters
mit geschatteten Kondensatoren verbunden. Für Tiefpaßfilter
mit geschalteten Kondensatoren, die mit einer bestimmten Abtastfrequenz arbeiten und eine bestimmte Grenzfrequenz
aufweisen , ist es erforderlich, die Eingangssignale auf Frequenzen zu begrenzen, die nicht größer sind als
die Abtastfrequenz abzüglich der vorerwähnten Grenzfrequenz
.
Bekannte, analog arbeitende, Para I teLsigna Ie unterdrückende
Fitter weisen die Form von aktiven RC-Filtern auf, welche zusammen mit dem Fitter, das geschattete Kondensatoren
aufweist, auf einem gemeinsamen Chip hergestellt werden. Diese RC-Filter werden in PotysiLiei um- oder
Diffusionsschichten des Chips untergebracht, was zu
dem Nachteil führt, daß sie mit großen Toleranzen behaftet sind und somit schlechte Fittereigenschaften
aufweisen.
Bei einer anderen Art Parallelsignale unterdrückender
Filter werden externe und nachträglich zu trimmende
(ρ
36U0/.
RC-Fi Lter verwendet. Diese Alternative weist allerdings
den Nachteil auf, daß die Herstellkosten eines solchen
externen RC-Filters größer sind als diejenigen des Filters mit geschalteten Kondensatoren. Weiterhin weisen
monolytische aktive RC-Filter eine relativ hohe PoL-frequen2 auf, verursacht durch die Herstelltoleranzen
bei den Kondensatoren und Widerständen.
Eine Alternative bietet sich dadurch an, die Abtastfrequenz des Filters mit getasteten Kondensatoren zu erhöhen,
wodurch der Durchlaßbereich des Parallelsignale unterdrückenden Filters wesentlich vergrößert werden kann
mit dem Ergebnis, daß das Pa ra L le lsi gna Ie unterdrückende
Filter aus einem relativ billi.gen RC-Filter bestehen
kann. Durch die Erhöhung der Abtastfrequenz des Filters
mit getasteten Kondensatoren entsteht jedoch der Nachteil, daß der Kapazitätsbereich der verschiedenen erforderlicher.
Kondensatoren erhöht wird und außerdem das Filter eine
erhöhte Empfindlichkeit gegenüber parasitären Kondensatoren
aufweist, wodurch die Empfindlichkeit des Filters beeinträchtigt wird.
Eine weitere Alternative besteht darin, die Abtastfrequenz lediglich der Eingangsstufe des Filters mit getasteten
Kondensatoren zu erhöhen, wobei zuvor eine Vorfilterung durch ein billiges analoges, Parallelsignale unterdrückendes Filter erfolgt ist. Diese Art der Filterung wird
als Dezimation bezeichnet.
Durch Abtasten eines bandbegrenzten Eingangssignals
mit einer ersten Frequenz, die ein ganzzahlig Vielfaches der Abtastfrequenz des Filters mit geschalteten Kondensatoren beträgt, erscheinen übertragungsfunktionsnulI-stellen in der Amplitudenempfindlichkeit des Filters
ORIGINAL INSPECTED
mit geschatteten Transistoren bei Unterresonanzfrequenzen
der ersten Frequenz auf. Das vorgeschaltete Para I Le lsignale
unterdrückende Filter braucht daher das Eingangssignal Lediglich auf Frequenzen zu begrenzen, die geringer
sind als die erste Frequenz abzüglich der Grenzfrequenz
des FiLters mit geschalteten Kondensatoren.
Eine derartige Dezimationstechnik ist beschrieben im
Artikel Switch-Capacitor Decimation and Interpolation
Circuits, erschienen in IEEE Transactions on Circuits and Systems, Band CAS-27, Nr. 6, Juni 1980, Seiten 509
bis 514. Bei der dort beschriebenen Technik wird das Eingangssignal mit der zweifachen Frequenz abgetastet,
mit der das Filter mit geschalteten Kondensatoren arbeitet.
Hierbei wird eine Dezimation ausgeführt und demgemäß eingangsseitig ein Para LLelsigna Ie unterdrückendes
Analogfilter benötigt, um die Bandbreite des Eingangssignals auf eine Frequenz zu begrenzen, die vom Zweifachen
der Abtast frequenz abzüglich der Grenzfrequenz des Filters mit geschalteten Kondensatoren ist.
Bei dieser Schaltung treten jedoch infolge der Verbindungen innerhalb des integrierten Schaltkreises Streukapazitäten
auf. Diese Streukapazitäten führen zu einer begrenzten
Bedämpfung der EingangssignaLfrequenzen bei der Abtastfrequenz.
Es ist jedoch wie vorerwähnt wünschenswert, daß die Filterübertragungsfunktion bei der Abtastfrequenz
einen Nullwert aufweist, d.h. eine unbegrenzte Bedämpfung, da sonst Para I LeLsignaLe auftreten.
Eine weitere Dezimationstechnik ist beschrieben im Artikel
Integrated Switched-Capacitor Low-Pass Filter With Combined
Anti-ALiasing Decimation Filter For Low Frequencies,
erschienen in IEEE Journal of Solid-State Circuits, Band SC-17, Nr. 6, Dezember 1982, Seite 1024.
36UCH2
Die dort beschriebene Schaltung vermeidet die Nachteile
der vorerwähnten Streukapazitäten, erfordert jedoch eine
komplizierte Taktsignalerzeugung, um das Eingangssignal
mit einer Frequenz abtasten zu können, die ein Mehrfaches der Filterabtastfrequenz beträgt.
Diese zuletzt erwähnte Schaltung ist durchaus für Systeme
geeignet, bei denen mit relativ geringen Frequenzen
gearbeitet wird, es ist jedoch ungeeignet bei Systemen, die eine hohe Eingangssignalfrequenz aufweisen, wie
beispielsweise bei digitalen SignalübermittLungssystemen.
Beispielsweise beträgt die digitale Signalübermittlungsfrequenz
2,56 MHz, wobei dann die Zeitdauer für eine Abtastung zur Ladung der Kondensatoren und zur Verarbeitung
der Ladungen für ein Ausgangssignal nur etwa 200nsec beträgt. Die Signalabtastung und anschließende Signalverarbeitung
stößt somit an nicht zu bewältigende Grenzen.
Es besteht die Aufgabe, das Filter so auszubilden, daß
trotz Verwendung eines einfachen Parallelsignale unterdrückenden RC-AnalogfiIters die Eingangssignalabtastung
nur mit der doppelten Frequenz der Abtastung der nachgeschalteten Scha Itung, beispielsweise eines Filters mit
geschalteten Transistoren, erfolgt.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Das EingangssignaI, das an ein abtastendes Datensystem,
wie beispielsweise an ein Filter mit geschalteten Kondensatoren
anzulegen ist, wird zuvor durch ein einfaches Parallelsignale unterdrückendes, analog arbeitendes
RC-Tiefpassfilter gefiltert und dann während beider
Phasen eines Abtasttaktsignals abgetastet. Durch das
ORIGINAL /NSPECTED
Abtasten des EingangssignaLs in beiden Phasen des Abtasttaktsigna
Ls, wird das SignaL mit der doppeLten Frequenz
des Abtasttakt signaLs abgetastet, was in einer Dezimation resuLtiert. Die abgetasteten SignaLanteiLe werden integriert, gefiLtert und aberraaLs abgetastet mit der Frequenz des
abtastenden Datensystems, die gLeich der haLben Frequenz
des AbtasttaktsignaLs ist =
des Abtasttakt signaLs abgetastet, was in einer Dezimation resuLtiert. Die abgetasteten SignaLanteiLe werden integriert, gefiLtert und aberraaLs abgetastet mit der Frequenz des
abtastenden Datensystems, die gLeich der haLben Frequenz
des AbtasttaktsignaLs ist =
Hierdurch ergibt sich ein Dezimationsfi lter, der die
NachteiLe der bekannten Para LLe LsignaLe unterdrückenden
Fi Lter vermeidet^ nämlich hohe Abtastfrequenzen oder
teure AnaLogfilier» Das FiLter ist insbesondere geeignet, bei Anlagen, wo das abzutastende SignaL einem Datensystem zugeführt wird^ das mit hoher Abtast frequenz arbeitet.
Durch den Schaltungsaufbau werden Streukapazitäten eliminiert, so daß es nicht erforderLich ist, eine kompLizierte Takt schaLtung zu verwenden =
NachteiLe der bekannten Para LLe LsignaLe unterdrückenden
Fi Lter vermeidet^ nämlich hohe Abtastfrequenzen oder
teure AnaLogfilier» Das FiLter ist insbesondere geeignet, bei Anlagen, wo das abzutastende SignaL einem Datensystem zugeführt wird^ das mit hoher Abtast frequenz arbeitet.
Durch den Schaltungsaufbau werden Streukapazitäten eliminiert, so daß es nicht erforderLich ist, eine kompLizierte Takt schaLtung zu verwenden =
Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend anhand der
Zeichnung naher erläutert,, Es zeigen:
Zeichnung naher erläutert,, Es zeigen:
Fig. 1 den sehematisehen Aufbau des Dezi mi ations-
fi Lters und
Fig. 2 ein Zeitdiagramm der Taktsignale.
/ίο
Die Fig. 1 zeigt den mit geschatteten Kondensatoren arbeitenden Dezimierungsfilter, der über die Anschlüsse
Ln und LAU an einen Transformator T1 angeschlossen
ist, der seinerseits an eine symmetrische Leitung angeschlossen ist, wie an die a- und b-Adern. Der
von der Linie 1-1 linksseitige Teil der Schaltung ist nicht Gegenstand der Erfindung, zeigt jedoch
einen typischen Anschluß eines solchen Filters. Ein Anschluß T ist verbunden mit dem Anschluß I „ und
über einen Widerstand R.,,c mit dem Transformator
T1 und dem Anschluß Lx...
IN
Signale, die am Anschluß L auftreten, sind in erster
Linie Signale, die von einer entfernten Signalquelle
stammen, wie beispielsweise vom Telefonapparat eines
anderen Teilnehmers und die über die a- und b-Adern zugeführt werden. Die an diesem Anschluß auftretenden
Signale bestehen jedoch auch aus einer verminderten
Version der am Anschluß T auftretenden Signale, die über den Widerstand RAL|S zugeführt werden.
Ein am Anschluß L_N ankommendes Signal wird durch
ein übliches RC-Filter gefiltert und sodann über
die Transistorschalter 2, 3 ersten Anschlüssen von
Kondensatoren 5 und 7 zugeführt. Ein Signal, das
am Anschluß Lftl._ anliegt, wird ebenfalls durch ein
gewöhnliches RC-Filter 8 gefiltert und sodann über die Transistoren 9 und 11 den ersten Anschlüssen
von Kondensatoren 13 und 15 zugeführt. Die ersten Anschlüsse dieser Kondensatoren 5, 7, 13, 15 sind
über jeweils einen Transistorschalter 17, 19, 21,
23 mit Masse verbindbar.
Bei einem Prototyp wiesen die Kondensatoren 5 und
10
ORIGINAL fNSPECTED
Αή
yar
36U042
7 die doppelte Kapazität der Kondensatoren 13 und 15 auf, um rudimentäre Echosignale zu löschen, die
von Ausgangssignalen am Anschluß T stammen und dem
Anschluß LTM zugeführt werden.
IN
Die zweiten Anschlüsse der Kondensatoren 5, 13 sind zusammengeschaLtet und liegen über einen Transistorschalter
25 aro Invertereingang eines Operationsverstärkers
27 an, wobei die gemeinsamen Anschlüsse dieser Kondensatoren über den Transistorschalter 29 auch
mit Hasse verbindbar sind- Die zweiten Anschlüsse der Kondensatoren 7 und 15 sind ebenfalls mit dem
Invertereingang des Operationsverstärkers 27 über
den Transistorschalter 31 und über den Transistorschalter
33 mit Masse verbindbar.
Zwischen dem Ausgang des Operationsverstärkers 27
und seinem Invertereingang ist ein Integrationskondensator
35 geschaltet» Der Nichtinvertereingang des
Verstärkers 27 liegt an Masse. Parallel zum Integrationskondensator
55 und in Serie mit den Transistorschalter 39 und 41 ist ein Rückkopplungskondensator
37 geschaltet, dessen beide Anschlüsse über Transistorschalter 43 und 45 mit Masse verbindbar sind. Die
Transistorschalter 39 und 41 sind mit jeweils einem
Anschluß des Kondensators 35 verbunden.
Der Ausgang des Operationsverstärkers 27 ist über
einen Transistorschalter 47 verbunden mit einem geschalteten
Kondensatorfilter 49, das einen Ausgangssigna lansch luß RX und einen Takteingang aufweist,
dem ein Taktsignal 83 zugeführt wird. Anstelle des geschalteten Kondensatorfilters 49 kann auch ein
Datenabtastsystem vorgesehen sein.
11
Jeder der vorerwähnten Transistorschaltungen weist
einen Steuereingang auf, dem Taktsignale Θ1 oder Θ2 oder Θ3 zugeführt werden. Bei den Transistör scha L-tern handelt es sich bevorzugt um CMOS-Transmissionsgatter, bestehend aus einem Paar von NMOS und PMOS-Transistören, die von den Taktsignalen Θ1, Θ2 oder
Θ3 gesteuert werden. Logische Umkehrsignale der Signale
Θ1, Θ2 und Θ3 werden weiterhin weiteren Steuereingängen
der Transmissionsgatter zugeführt, was jedoch der
übersichtlichkeithalber nicht dargestellt ist. Nachfolgend wird die Signalverarbeitung beschrieben,
wenn Signale am Anschluß Ln auftreten, wobei bei
der nachfolgenden Beschreibung die Signale nicht
berücksichtigt werden, die am AnschLuß L... auftreten.
I N
1 gefiLtert, wobei der augenblickliche Spannungswert
des SignaLs, das am AnschLuß L M auftritt und vom FiLter 1 gefiLtert ist, während der ersten positiven
HaLbweLLe des TaktsignaLs Θ1 den Kondensator 5 aufLädt Dies wird mitteLs der TransistorschaLter 2, 29 bewirkt.
GLeichzeitig wird der Kondensator 7 über den Schalter 23 nach Masse entladen. Eine Ladung, gleich der vom
Kondensator 7 entfernten Ladung, jedoch mit entgegengesetzter PoLarität, wird über den TransistorschaLter
31 dem Integrationskondensator 35 zugeführt.
Bei der da rauffοLgenden positiven HaLbweLLe des TaktsignaLs Θ2 wird der Kondensator 7 über die SchaLter
3, 33 auf die Spannung des SignaLs aufgeladen, das am Anschluß L auftritt und vom Filter 1 gefiLtert
ist. Hierbei wird der Kondensator 5 über den SchaLter 17 entladen, so daß eine gleiche Ladung jedoch entgegengesetzter
Polarität über die Schalter 25, 39 und 41 im Integrationskondensator 35 und im Rückkopplungskondensator 37
induziert wird.
12
ORfGiNAL INSPECTED
/3
Die Spannung, die über dem Kondensator 35 und am
Ausgang des Integrators 50 auftritt f wird mit V... , η
AUS
bezeichnet, deren Wert wie folgt dargestellt werden kann
Hierbei stellen dar V ,n-1/2 die Spannung über dem Kondensator 35 zum Zeitpunkt n-1/2 gem. Fig.
2 dar, A bezeichnet das Verhältnis der Kapazitäten des RückkoppLungskondensators 37 und des Integrationskondensators 35, B das Kapazitätsverhältnis des Kondensators
5 (oder des Kondensators 7) zum Integrationskondensator 35 und der Ausdruck V_N,n bezeichnet
die AugenbLicksspannung zum Zeitpunkt η am Anschluß
Die obengenannte Gleichung kann auch ausgedrückt werden durchfolgende Gleichung:
-1 /2
wobei der Ausdruck ζ eine halbe Abtastverzögerung des Taktsignals Θ1 bzw. Θ2 bedeutet.
wobei der Ausdruck ζ eine halbe Abtastverzögerung des Taktsignals Θ1 bzw. Θ2 bedeutet.
Während der darauffolgenden positiven Halbwelle des Taktsignals Θ1, entsprechen n+1/2 in Fig. 2, wird
der Kondensator 5 abermaLs auf die gefilterte Augenblicksspannung
am Anschluß L aufgeladen. Hierbei wird der Kondensator 7 wiederum entladen, wodurch
eine entsprechende Ladung entgegengesetzter Polarität
im Integrationskondensator 35 induziert wird, jedoch findet keine Ladung des Kondensators 37 statt, der
über die Schalter 39 und 41 vom Kondensator 35 abge-
13
3 ^ U Q k
trennt ist. Vielmehr wird jetzt dieser Kondensator 37 über die Schalter 43 und 45 entladen.
Die Ausgangsspanη u η g , die nunmehr zum Zeitpunkt n + 1/2
am Integrator 50 und damit über den Kondensator 35 auftritt, ist nunmehr folgende
VAUS'n + 1/2=£VAUS'nJ-£BVIN'
Diese Gleichung kann auch ausgedrückt werden durch die C Lei chung
V z"1/2-V z"1-BV z"1/2
VAUSZ "VAUSZ BVINZ
Es ist zu bemerken, daß bei den beiden letztgenannten
Gleichungen im Vergleich zu den beiden erstgenannten
Gleichungen der Rückkopplungswert AVftllc nicht mehr
vorhanden ist, der also zum Zeitpunkt η noch vorhanden
war. Dies ist darauf zurückzuführen, daß der Rückkopplungskondensator
37 vom Schaltkreis abgetrennt und entladen ist. Hieraus ergibt sich, daß während
der positiven Halbwellen des Taktsignals Θ1 keine Filterfunktion ausgeführt wird.
Die erste Frequenzbeziehung kann algebraisch umgeformt
werden und führt zur übertragungsfunktion
■Bz + Bz1/2 _ (1+z~1/2)Bz
C1+A)z-1 ~ (1+A)z-1
Hierbei stellt der Ausdruck 1+z die Dezimierungs-
bzw. Dämpfungsubertragungsfunktion und der Ausdruck
B2+Bz1/2
' die bekannte Tiefpassfilterübertragungsfunk-
t i on da r .
14
ORIGINAL INSPECTED
36U0A2
Der Ausgang des Integrators 50 wird über den Schalter
47 während der positiven Halbwellen des Taktsignals Θ3 abgetastet, welches synchronisiert ist mit der
Taktfrequenz des geschalteten Kondensatorfilters 49 und zusätzlicher getakteter Schaltungen, wie beispielsweise
Digital-Analog-Umsetzer, RAM-Speicher uswv
die an den Anschluß RX angeschlossen sind.
Der Operationsverstärker 27 in Verbindung mit den Kondensatoren
35 und 37 übt eine bestimmte Ausregelzeit aus, derart, daß während einer positiven Halbwelle des Taktsignals
Θ3 der Ausgang des Integrators 50 sich auf einen nicht veränderbaren Wert zu einem betimmten Zeitpunkt
innerhalb der positiven Halbwelle des Signals Θ2 einstellt. Der Ausgang des Integrators 50 wird über
den Schalter 47 abgetastet, wenn dieser nicht veränderbare Wert erreicht ist.
Bei der vorliegenden Schaltung wird also sowohl die Dezimation als auch die Filterung ausgeführt, wobei
das Eingangssignal am Anschluß Ln zweimal erfasst
wird, d.h. zu den Zeitpunkten n-1 /2 und η in Fig. 2,
für jede Halbwelle des Taktsignals Θ1 oder Θ2, was in einer Dezimation durch zwei resultiert und hierbei
lediglich die Taktsignale Θ1 und Θ2 benötigt werden, jedoch keinerlei zusätzliche höher frequenten Taktsignale,
wie dies beim Stand der Technik der Fall ist. Die Filter 1 und 8 werden benötigt, um das Eingangssignal bandmäßig
zu begrenzen auf Frequenzen unterhalb der Frequenz von Θ1 bzw. Θ2, abzüglich der Eckfrequenz des geschalteten
Kondensatorfilters 49. Demgemäß können die Filter 1 und 8 als einfache RC-Filter ausgebildet sein.
Nachfolgend sei die Arbeitsweise im Zusammenhang mit
15
36UCU2
den Kondensatoren 13 und 15 betrachtet. Während der positiven Halbwelle des Taktsignals Θ1 wird der Kondensator 13 über die Schalter 19 und 29 entladen, während
der Kondensator 15 auf die Augenblicksspannung des Signals am Anschluß L...c über das Filter 8 und den
AUS
Transistorschalter 11 aufgeladen wird. Eine entsprechende
Ladung gleicher Polarität entwickelt sich über dem Integrationskondensator 35 über den Schalter 31.
Bei der positiven Halbwelle des Taktsignals Θ2 wird
der Kondensator 13 über das Filter 8 und den Schalter 9 auf die Spannung am Anschluß L.,. ς aufgeladen, wobei
über den Schalter 25 eine entsprechende Ladung über den Kondensator 35 entsteht, während der Kondensator
15 über die Schalter 21 und 33 entladen- wird.
Infolge der Phasenbeziehung der verschiedenen Schalttransistoren und der Taktsignale Θ1 und Θ2 ergibt sich,
daß Signalabtastwerte des Signals am Anschluß Ln in
den Kondensatoren 5 und 7 gespeichert werden, wobei deren Ladung mit umgekehrter Polarität dem Integrator
50 zugeführt wird. Signalabtastwerte des Signals am
Anschluß LAU_ werden in den Kondensatoren 13 und 15
gespeichert und deren Ladung wird mit gleicher Polarität dem Integrator 50 zugeführt. Somit haben die Kondensatoren
5 und 7 die Wirkung von negativen Widerständen, während
die Kondensatoren 13 und 15 die Wirkung von positiven Widerständen haben.
Ein bekanntes Problem bei der Signalübertragung längs
symmetrischer Leitungen, wie beispielsweise den a-
und b-Adern einer Telefonleitung , ist das Phänomen der Transhybridverluste, wobei eine verminderte version
16
ORIGINAL INSPECTED
η-
eines übertragenen Ausgangssignals am Anschluß T am
Anschluß L auftritt. Die Amplitude des Ausgangssignals, die hierbei am Anschluß L_N auftritt,- ist etwa
halb so groß wie diejenige des ursprünglichen Ausgangssignals am Anschluß T , verursacht durch den Spannungsabfall
über den Ausgangswiderstand RAIIC.
Wie zuvor erwähnt, weisen die Kondensatoren 5 und 7 bevorzugt die zweifache Kapazität der Kondensatoren
13 und 15 auf. Da die Kondensatoren 5 und 7 wie negative Widerstände wirken haben sie effektive Widerstandswerte von etwa der Hälfte derjenigen der Kondensatoren
13 und 15, welche als positive Widerstände wirken. Demgemäß weden Transhybridverluste des Ausgangssignals ,
die am Anschluß L _ N auftreten, am Invertereingang des
Operationsverstärkers 27 wirksam gelöscht, der als
Summenknotenpunkt wirkt.
Auf diese Weise werden rudimentäre Echosignale wirksam gelöscht
und dadurch der Dynamikbereich eines über die symmetrischen
Adern übertragenen Signals verbessert.
Abwandlungen der Schaltung sind ohne weiteres möglich.
Da die Schalter 25 und 39 sowie 29 und 45 die gleiche Funktion ausüben, ist es möglich, die Schalter 39 und
45 entfallen zu lassen. Der erste Anschluß des Kondensators 37 kann mit dem Knotenpunkt der zweiten Anschlüsse
der Kondensatoren 5 und 13 verbunden sein.
Die Erfindung wurde beschrieben in Bezug auf ein Dezimationsfi lter mit differentie Llen Eingängen L-... und
L.IIC zur Ausführung der Löschung rudimentärer Echosignale.
Die Schaltung ist jedoch auch anwendbar für andere Anwendungsfälle, beispielsweise als einfacher Dezimations-
17
I8
filter mit nur einem Eingang, beispielsweise dem Eingang
L1n/ wobei dann nur zwei Eingangskondensatoren und
die zugeordneten Schalter benötigt werden, beispielsweise
die Kondensatoren 5 und 13 und die Schalter 1, 9, 17, 19, 25 und 29.
\ ORiGiNAL INSPECTED
Claims (6)
- 36U042AnsprücheFilter mit Kondensatoren, die über Schalter mit mindestens einem Eingangsanschluß verbindbar sind, wobei die Schalter mit einem ersten Taktsignal angesteuert werden, das eine erste Frequenz aufweist, die Ladungen der Kondensatoren periodisch einem Integrator zugeführt werden, der die zugeführten Ladungen integriert und dessen integrierte Signale periodisch abgetastet werden, mit einer zweiten Frequenz, wobei die erste Frequenz ein ganzzahlig Vielfaches der zweiten Frequenz ist, dadurch gekennzei chnet, daß zwischen dem einen Eingang (L ) und dem Eingang des Integrators (5Θ) in Serie ein erster Schalter (2 , 17}# e i η erster Kondensator (5) und ein zweiter Schalter (25, 29) geschaltet sind, parallel zu dieser Serienschaltung ein dritter Schalter (3, 23), ein zweiter Kondensator (7) und ein vierter Schalter (31, 33) in Serie geschaltet sind, während eines Teils der einen Halbwelle des ersten Taktsignals der erste Schalter (2, 17) die eine Seite des ersten Kondensators (5) mit dem einen Eingang (Ltn) und der zweite Schalter (25, 29) die andere Seite mit Masse verbindet und hierbei der dritte Schalter (3, 23) die eine Seite des zweiten Kondensators (7) an Masse Legt und der dritte Schalter (31, 33) dessen andere Seite mit dem Integratoreingang verbindet, während eines Teils der darauffolgenden Halbwelle des ersten Taktsignals die Kondensatoren (5, 7) durch die Schalter genau entgegengesetzt geschaltet werden und die erste Frequenz gleich dem Doppelten der zweiten Frequenz beträgt.ο £ 1 /. η /
- 2. Filter nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -ζ e i c h η e t , daß das erste Taktsignal durch erste und zweite einander nicht überlappende Rechtecksignale (Θ1, Θ2) gebildet werden und die Schalter aus Transistorpaaren (2, 17; 25, 29; 3, 23; 31,33) bestehen, von denen jeweils ein Transistor (17, 29, 23, 33) zwischen dem jeweiligen Kondensator (5, 7) und Masse geschaltet ist, während die anderen Transistoren (2, 3) des ersten und dritten Schalters zwischen dem jeweiligen Kondensator (5, 7) und dem einen Eingang (Ln) und die anderen Transistoren (25, 31) des zweiten und vierten Schalters zwischen dem jeweiligen Kondensator (5, 7) und dem Integratoreingang geschaltet sind, wobei das erste Rechtecksignal (Θ1) die einen Transistoren (29, 23) des zweiten und dritten Schalters und die anderen Transistoren (2, 31) des ersten und vierten Schalters ansteuert und das zweite Rechtecksignal (Θ2) die restlichen Transistoren (17, 25, 3, 31).
- 3. Filter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η-ze i chnet , daß der Integrator (50) einen Operationsverstärker (27) aufweist, dessen einer Eingang mit dem zweiten und vierten Schalter (25, 29; 31,33) verbunden ist, zwischen dessen Ausgang und diesem Eingang ein Integrationskondensator (35) geschaltet ist und parallel zu dem Integrationskondensator(35) ein Rückkopplungskondensator (37) liegt, der während des Teils der einen Halbwelle des ersten Taktsignals entladen wird und während des Teils der darauffolgenden Halbwelle mit dem Integrationskon densator (35) verbunden ist, wobei der Ausgang des Operationsverstärkers (27) mit einem Ausgangsschalter (47) verbunden ist, der von Signalen (Θ3) der zweiten Frequenz gesteuert wird.ORIGINAL iiSiSPECTED36U042
- 4. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurchg e k e η η ζ e i c h η e t , daß die erste Frequenz etwa gleich dem 16fachen und die zweite Frequenz etwa gleich dem 8fachen der Baudfrequenz des dem einen Eingang (L ..) zugeführten Digitalsignals beträgt.
- 5. Filter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzei chnet, daß es einen weiteren Eingang (L.. ) aufweist, an welchem eine verminderteAUoVersion des am einen Eingang (L ,.) auftretenden Signals auftritt, zwischen diesem weiteren Eingang (L c) und dem zweiten Schalter (25, 29) in SerieAUoein fünfter Schalter (9, 19) und ein dritter Kondensator (13), sowie zwischen diesem Eingang C-aijs^ unc' dem vierten Schalter (31, 33) in Serie ein sechster Schalter (11, 21) und ein vierter Kondensator (15) geschaltet sind, wobei während des Teils der einen Halbwelle des ersten Taktsignals der fünfte Schalter (9, 19) den dritten Kondensator (13) mit Masse und der sechste Schalter (11, 21) den vierten Kondensator (15) mit dem weiteren Eingang d-, ) verbindet und während der darauffolgenden Halbwelle diese Schalter diese Kondensatoren (13, 15) genau umgekehrt schalten.
- 6. Filter nach Anspruch 5, dadurch g e k en η -ζ e i c h η e t , daß die Kapazitäten der ersten und zweiten Kondensatoren (5, 7) etwa halb so groß sind wie diejenigen der dritten und vierten Kondensatoren (13, 15).
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA000482496A CA1233890A (en) | 1985-05-27 | 1985-05-27 | Decimating filter |
Publications (2)
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|---|---|
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| DE3614042C2 DE3614042C2 (de) | 1990-02-01 |
Family
ID=4130567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19863614042 Granted DE3614042A1 (de) | 1985-05-27 | 1986-04-25 | Filter mit geschalteten kondensatoren |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4653017A (de) |
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|---|---|---|---|---|
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| ATE205620T1 (de) * | 1993-01-20 | 2001-09-15 | Schlumberger Ind Sa | Frequenzmodulierte integratorschaltung |
| GB9318640D0 (en) * | 1993-09-08 | 1993-10-27 | Philips Electronics Uk Ltd | Integrator |
| US5563597A (en) * | 1994-06-06 | 1996-10-08 | Analog Devices, Inc. | Switched-capacitor one-bit digital-to-analog converter with low sensitivity to op-amp offset voltage |
| GB2310115B (en) * | 1996-02-08 | 2000-06-07 | Nokia Mobile Phones Ltd | Method and apparatus for dc compensation |
| FI120124B (fi) | 1998-05-29 | 2009-06-30 | Nokia Corp | Menetelmä ja piiri signaalin näytteistämiseksi suurella näytteistystaajuudella |
| US20090238685A1 (en) * | 2006-05-08 | 2009-09-24 | Roland Santa Ana | Disguised air displacement device |
| CN101861699A (zh) * | 2007-11-15 | 2010-10-13 | 卡贝无线硅股份有限公司 | 使用多个时钟的抽样滤波器 |
| US8130020B2 (en) * | 2008-05-13 | 2012-03-06 | Qualcomm Incorporated | Switched-capacitor decimator |
| US9577608B2 (en) * | 2009-08-14 | 2017-02-21 | Qualcomm Incorporated | Discrete time lowpass filter |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2555377A1 (fr) * | 1983-11-18 | 1985-05-24 | Hitachi Ltd | Circuit electronique utilisable dans les dispositifs a circuit integre contenant des filtres a condensateurs commutes |
Family Cites Families (6)
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|---|---|---|---|---|
| DE2840346C2 (de) * | 1978-09-15 | 1980-09-18 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Aus Schaltern, Kondensatoren und Verstärkern bestehendes Filter für elektrische Schwingungen |
| NL7905332A (nl) * | 1979-07-09 | 1981-01-13 | Philips Nv | Decimerend, lineair phase, digital fir filter. |
| DE3001969C2 (de) * | 1980-01-21 | 1982-10-28 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Elektrische Filterschaltung unter Verwendung von wenigstens einer simulierten Induktivität, die gesteuerte Schalter, Kondensatoren und Verstärker enthält |
| JPS57106216A (en) * | 1980-12-24 | 1982-07-02 | Fujitsu Ltd | Switched capacitor filter |
| NL8202687A (nl) * | 1982-07-05 | 1984-02-01 | Philips Nv | Decimerende filterinrichting. |
| US4455539A (en) * | 1982-08-13 | 1984-06-19 | Motorola, Inc. | Switched capacitor all pass filter |
-
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Patent Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| FR2555377A1 (fr) * | 1983-11-18 | 1985-05-24 | Hitachi Ltd | Circuit electronique utilisable dans les dispositifs a circuit integre contenant des filtres a condensateurs commutes |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| ERIKSSON,S.: "SC Filter Circuit with Decimation ofSampling Frequency" in: Electronics Letters, 23.Mai 1985, S.484-485 * |
| GREGORIAN, R.: "Switched-Capacitor Decimation and Interpolation Circuits". In: IEEE Transactions on Circuits and Systems, Vol. CAS-27, No.6, June 1980S.509-514 * |
| v. GRÜNIGEN, D. et al.: "Integrated Switched- Capacitor Low-Pass Filter with Combined Anti- Aliasing Decimation Filter for Low Frequencies". In: IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. SC-17, No.6, December 1982, S.1024-1028 * |
Also Published As
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