ACTIVE LOW FREQUENCY BANDPASS FILTER

Abstract: 1. An active low frequency bandpass filter comprising a series combination of a first operational amplifier (13) which is connected as an inverting amplifier and a second (16) and third operational amplifier (22) which are connected as integrators, the mean frequency of the bandpass filter being determined by two capacitors (C1, C2) and four resistors (R1, R2, R3, R4), the first resistor (R1) being located between the output (14) of the first operational amplifier (13) and an input (15) of the second operational amplifier (16), the second resistor (R2) being located between the output (18) of the second operational amplifier (16) and an input (21) of the third operational amplifier (22), the third resistor (R3) being located between the output (23) of the third operational amplifier (22) and an input (17) of the first operational amplifier (13), and the fourth resistor (R4) being located between the output (14) and the input (17) of the first operational amplifier (13), and the mean frequency of the bandpass filter being adjustable by varying the resistance value of the third resistor (R3) or of the fourth resistor (R4) within a frequency range whose lower and upper limiting frequencies differ by approximately the factor 3, with a specific dimensioning of the frequency-determining components without a perceptible change in the quality and the output voltage of the bandpass filter, characterised in that there is connected in series with the bandpass filter a limiting preamplifier (60 to 64) to the input of which is selectively fed an LF frequency or the output voltage (UA ) of the bandpass filter.

Description: Aktives NF-Bandpassfilter Technischer Hintergrund Die Erfindung geht aus von einem aktiven NF-Bandpassfilter nach der Gattung des Hauptanspruchs. In der älteren Patentanmeldung P 28 54 978.2 wird ein aktives NF-Bandpassfilter vorgeschlagen, das drei Operationsverstärker enthält, von denen einer als Umkehrstufe und die beiden anderen als Integratoren geschaltet sind. Von den die Mitten frequenz des Bandpassfilters bestimmenden Bauelementen wird zum Einstellen der Mittenfrequenz lediglich der elektrische Wert eines Bauelementes verändert. Ein Exemplar der Beschreibung dieser älteren Patentanmeldung ist dieser Anmeldung beigefügt und wird damit zum Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung gemacht. Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemässe aktive NF-Bandpassfilter mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat darüber hinaus den Vorteil, dass eine Begrenzung des Eingangssignales des Filters durch einen vorgeschalteten Begrenzerverstärker erfolgt. Das erfindungsgemässe NF-Bandpassfilter wird insbesondere in sogenannten Mehrtonfolge-Selektivrufsystemen eingesetzt. Bei diesem System kennzeichnet eine mehrstellige Tonfolge, zum Beispiel eine Fünf-Tonfolge, einen Teilnehmer am Sprechfunkverkehr. In besonders bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird nun das erfindungsgemässe Filter im Rückkopp- lungszweig eines Verstärkers, etwa des Begrenzerverstärkers, angeordnet, so dass nicht nur ein Empfangen und Erkennen der Mehrtonfolge, sondern auch ein Aussenden der Mehrtonfolge mit derselben frequenzbestimmenden Schaltung möglich ist. Durch diese Doppelfunktion des erfindungsgemässen Filters ergibt sich ein besonders wirtschaftlicher Aufbau eines derartigen Selektivrufsystems. Zeichnung Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibungxnäher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Schaltbild eines erfindungsgemässen, stufenweise umschaltbaren NF-Bandpassfilters. Beschreibung der Erfindung Bei dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen aktiven NF-Bandpassfilters sind drei Operationsverstärker 13, 16, 22 in Reihe geschaltet, wobei die Mittenfrequenz des so entstehenden Bandpassfilters durch ein einziges frequenzbestimmendes Element, nämlich den Widerstand R3, bestimmt wird. Durch Variation von R3 können auf diese Weise unterschiedliche Mittenfrequenzen eingestellt werden. Die in der Figur dargestellte Schaltung ist bezüglich ihrer Elemente 10 bis 41 in der älteren Patentanmeldung P 28 54 978.2 im einzelnen beschrieben, worauf hier Bezug genommen wird. Dem Eingang 10 des aktiven NF-Bandpassfilters ist ein Begrenzerverstärker vorgeschaltet, der aus einem Operationsverstärker 60 besteht, an dessen invertierenden Eingang ein Eingangswiderstand 61 angeschlossen ist, wobei der invertierende Eingang über einen Gegenkopplungswiderstand 62 mit dem Ausgang verbunden ist. Der nichtinvertierende Eingang des Operationsverstärkers 60 ist über einen Spannungsteiler 63, 64 mit dem Ausgang verbunden, wobei der Abgriff des Spannungsteilers 63, 64 an den Eingang 10 des aktiven NF-Bandpassfilters angeschlossen ist. Im Eingang des Begrenzer-Vorverstärkers 60 bis 64 ist dem Eingangswiderstand 61 ein Schalter S1 vorgeschaltet, der zwei Schaltstellungen a und b aufweist. In der Schalterstellung b ist der Eingang des Begrenzer-Vorverstärkers 60 bis 64 mit einem NF-Eingang verbunden, in der Schalterstellung a mit dem Ausgang des Operationsverstärkers 16. In der Schalterstellung b wird auf den Begrenzer-Vorverstärker 60 bis 64 ein NF-Eingangssignal geleitet, in dem bei Verwendung in einem Tonrufsystem der Tonruf enthalten ist. Wie in der älteren Patentanmeldung P 28 54 978.2 beschrieben, wird durch das aktive NF-Bandpassfilter der Erfindung die empfangene Tonfolge verarbeitet, wobei durch Umschalten des Schalters 40, 41 die jeweiligen Töne erkannt werden. Die Vorschaltung des Begrenzer-Vorverstärkers 60 bis 64 in der Schalterstellung b des Schalters S1 bewirkt dabei, dass durch Herunterteilung des Ausgangssignales des Operationsverstärkers 60 durch den Spannungsteiler 63, 64 dem nachfolgenden NF-Bandpassfilter eine möglichst konstante Eingangsspannung geliefert wird, so dass sich hierdurch eine weitere Stabilisierung der Ausgangs spannung des Filters über den gesamten Frequenzbereich bei konstanter Güte ergibt. In der Schalterstellung a des Schalters S1 er eine Rückkopplung des Ausgangssignales des Operationsverstärkers 16 auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 60, -sodass die Schaltung nun-lals-Oszillator arbeitet, wobei die Oszillatorfrequenz gleich der Mittenfrequenz des Bandpassfilters ist. Auch bei dieser Betriebsweise erfolgt die Abstimmung des Oszillators mit einem einzigen Widerstand, nämlich dem Widerstand R3 oder auch dem Widerstand R4. Der Frequenzbereich des Oszillators erstreckt sich dabei über den gesamten Tonruffrequenzbereich. Auch weist der so entstandene Oszillator eine konstante Ausgangs spannung über den gesamten Frequenzbereich auf. Werden für die Operationsverstärker 13r 16, 22 mitteischnelle Ausführungen verwendet, so bleiben die Güte des NF-Bandpassfilters und dessen Ausgangsspannung innerhalb des gewählten Frequenzbereiches nicht konstant. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, dem Widerstand 19 einen Kondensator Cx kleinen Kapazitätswertes parallelzuschalten. Da die Güte durch das Verhältnis der Widerstandswerte der Widerstände 19 und 11 bestimmt ist und die Güte mit zunehmender Frequenz ansteigt, bewirkt der Kondensator Cx eine Kompensation dieses Effekts, so dass die Güte weitgehend konstant bleibt. Die Ausgangsspannung UA lässt sich mit einem RC-Glied leicht korrigieren.

Claims: Ansprüche 1. Aktives NF-Bandpassfilter mit einer Reihenschaltung aus einem ersten Operationsverstärker, der als Umkehrver stärker geschaltet ist, und einem zweiten und einem dritten Operationsverstärker, die als Integratoren geschaltet sind, wobei zwei Kondensatoren und vier Wider stand die Mittenfrequenz des Bandpassfilters bestimmen, von denen der erste Widerstand zwischen dem Ausgang des ersten und einem Eingang des zweiten Operationsverstär kers, der zweite Widerstand zwischen dem Ausgang des zweiten und einem Eingang des dritten Operationsverstär kers, der dritte Widerstand zwischen dem Ausgang des dritten und einem Eingang des ersten Operationsverstärkers und der vierte Widerstand zwischen dem Ausgang und dem Ein gang des ersen Operationsverstärkers liegen und wobei ferner die Mittenfrequenz des Bandpassfilters durch Verändern des Widerstandswertes des dritten Widerstandes R3 oder des vierten Widerstandes R4 innerhalb eines Frequenzbereiches, dessen untere und obere Grenzfrequenz um etwa den Faktor 3 differieren, bei einer bestimmten Dimensionierung der frequenzbestimmenden Bauelemente ohne merkliche Anderung der Güte und der Ausgangsspannung des Bandpassfilters ein stellbar ist (insbesondere nach Patentanmeldung P 28 54 978.2), dadurch gekennzeichnet, dass im Eingang des Bandpassfilters ein Begrenzer-Vorverstärker (60 bis 64) angeordnet ist. 2. Aktives Bandpassfilter nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass für die Dimensionierung der frequenz bestimmenden Bauelemente (C1, C2, R1 .. R4) folgende Beziehungen gelten: (1) C1 = C2 = C ; 4200.10-9 (fmax = obere Grenzfrequenz) fmax (2) R1 = R2 = R = 1 max (3) R4 # 7R5 (wenn mit R3 abgestimmt wird) (4) R3 = R4. 2 (fM = Mittenfrequenz) (2.#.R-C-fM)ê (5) R3 R 7,5 (wenn mit R4 abgestimmt wird) (6) R4 = R3.(2.#.R.C.fM)ê. 3. Aktives Bandpassfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks stufenweiser Einstellung der Mittenfrequenz (fM) des Bandpassfilters der Widerstand (R3 oder R4) aus einer Reihenschaltung mit mindestens zwei Widerständen (R31, R32 ) besteht, dass zwischen je zwei benachbarten Widerständen (R31, R32) der Reihen schaltung ein Abgriff (310, -320 ...) vorgesehen ist und dass jeweils ein der gewünschten Mittenfrequenz (fM) ent sprechender Abgriff mittels einer Schalteinrichtung (40) auswählbar ist. 4. Aktives Bandpassfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks kontinuierlicher Einstellung der Mittenfrequenz (fM) des Bandpassfilters ein Binstell- widerstand vorgesehen ist. 5. Aktives Bandpassfilter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung mit bipolaren Transistoren (50, 51 ...) aufgebaut ist, von denen je ein Transistor je einem Abgriff zugeordnet ist. 6. Aktives Bandpassfilter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Anwen dung bei einem Mehrtonfolge-Selektivrufsystem. 7. Aktives Bandpassfilter nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die bipolaren Transi storen (50, 51 ...) mittels einer elektronischen Zählschaltung (55) ansteuerbar sind. 8. Aktives Bandpassfilter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filter im Rückkopplungszweig eines Verstärkers angeordnet ist. 9. Aktives Bandpassfilter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstärker der Begrenzer Vorverstärker (60 bis 64) ist. 10. Aktives Bandpassfilter nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingang des Bandpassfilters von einer Signalspannung auf den Bandpassfilter-Ausgang umschaltbar ist. 11. Aktives Bandpassfilter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang (18) des zweiten Opera tionsverstärkers (16) über einen Widerstand (19) mit dem nichtinvertierenden Eingang (12) des ersten Operations verstärkers (13) verbunden ist und dass dem Widerstand ein Kondensator (Cx) kleinen Kapazitätswertes parallel geschaltet ist.

Inventors: BITAR, OMAR, DIPL.-ING.
Applicants: ROBERT BOSCH GMBH
Application year: 1980
Main classification: H03H11
IPC codes: H03H11