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    Die Erfindung betrifft einen aktiven Filterschaltkreis (2, 10, 18, 24) mit einem Eingang (IN) und einem Ausgang (OUT), aufweisend: DOLLAR A È einen aktiven linearen ersten Schaltkreis (4, 12, 26) mit einem Eingang (I1, I3, I6) und einem Ausgang (01, 03, 06), DOLLAR A È ein mit dem Eingang (IN) des aktiven Filterschaltkreises und dem Eingang des ersten Schaltkreises (4, 12, 26) elektrisch verbundenes RC-Filternetzwerk (R1, R2, C1, C2; R3 bis C5; R10 bis C8), und DOLLAR A È einen in einer Rückkopplungsschleife (6, 14, 20, 30, 32, 34) angeordneten, mit dem RC-Filternetzwerk (R1, R2, C1, C2; R3 bis C5; R10 bis C8) und dem Ausgang (01, 03, 06) des aktiven ersten Filterschaltkreises (4, 12, 26) verbundenen zweiten Schaltkreis (8, 16, 22, 28), um hochfrequente Signalanteile an dem Ausgang (01, 03, 06) des aktiven ersten Filterschaltkreises (4, 12, 26) zu reduzieren.The invention relates to an active filter circuit (2, 10, 18, 24) with an input (IN) and an output (OUT), comprising: DOLLAR A È an active linear first circuit (4, 12, 26) with an input (I1 , I3, I6) and an output (01, 03, 06), DOLLAR A È an RC filter network (R1, R1, electrically connected to the input (IN) of the active filter circuit and the input of the first circuit (4, 12, 26) R2, C1, C2; R3 to C5; R10 to C8), and DOLLAR A È one arranged in a feedback loop (6, 14, 20, 30, 32, 34) with the RC filter network (R1, R2, C1, C2; R3 to C5; R10 to C8) and the output (01, 03, 06) of the active first filter circuit (4, 12, 26) connected second circuit (8, 16, 22, 28) to high-frequency signal components at the output (01, 03, 06) of the active first filter circuit (4, 12, 26).
    公开号:DE102004005986A1
    申请号:DE200410005986
    申请日:2004-02-06
    公开日:2004-08-19
    发明作者:Peter Danielsson
    申请人:Siemens AG；
    IPC主号:H03H11-12
    专利说明:
    [0001] Die Erfindung betrifft einen aktivenFilterschaltkreis und insbesondere einen aktiven Filterschaltkreiszur Unterdrückungeines Signals mit relativ hoher Spannung und hoher Frequenz.The invention relates to an activeFilter circuit and in particular an active filter circuitfor oppressiona signal with a relatively high voltage and high frequency.
    [0002] Oft ist es erforderlich, ein Signalmit relativ niedriger Spannung und niedriger Frequenz im Bereicheines Signals mit relativ hoher Spannung und hoher Frequenz zu messen.Ein derartiges Beispiel ist die Messung eines elektrokardiographischen (EKG)Signals bei einem vorhandenen Ablationssignal oder einem anderenradiofrequenten Störsignal. Sehroft werden die gleichen Katheterelektroden, die zur Aufnahme desEKGs benutzt werden, auch zum Anlegen der Ablationsenergie benötigt. DasSignal, das durch solche Elektroden empfangen wird, enthält ein EKG-Signalim Bereich von wenigen mV bei einer Frequenz von ungefähr 10 Hzzusammen mit einem Signal in der Größenordnung von 100 V bei einer Frequenzvon typisch ungefähr500 kHz (Ablationssignal). In der Praxis muss der Filter das hochfrequenteStörsignalunterdrücken,d.h., er muss die Amplitude des Signals um mehr als 140 dB reduzieren,um ein brauchbares EKG-Signal erhalten zu können. Wegen der hohen Differenzin den Frequenzen zwischen dem EKG-Signal und dem Störsignalwird ein zweiter Filter oder vorzugsweise ein Filter höherer Ordnungbenötigt.Often a signal is requiredwith relatively low voltage and low frequency in the rangea signal with a relatively high voltage and high frequency.One such example is the measurement of an electrocardiographic (EKG)Signal when an ablation signal is present or anotherradio frequency interference signal. Veryoften the same catheter electrodes used to hold theECGs are used, also needed to apply the ablation energy. TheSignal received by such electrodes contains an EKG signalin the range of a few mV at a frequency of approximately 10 Hztogether with a signal on the order of 100 V at one frequencyof typically about500 kHz (ablation signal). In practice, the filter needs the high frequencynoisesuppress,i.e. it has to reduce the amplitude of the signal by more than 140 dB,to get a usable EKG signal. Because of the big differencein the frequencies between the EKG signal and the interference signalbecomes a second filter, or preferably a higher order filterneeded.
    [0003] Es ist bekannt, Filter höherer Ordnung(n > 1) mit einemaktiven Filterschaltkreis zu verwenden, wie beispielsweise den Schaltkreisvom Sallen-Key-Typ, der allgemein ein passives RC-Filternetzwerkaufweist, das zwischen dem Signaleingang und einem Eingang einesOperationsverstärkersoder eines anderen aktiven Schaltkreises verbunden ist. An dem Ausgangdes Filterschaltkreises liegt das gefilterte Signal an. Dieser aktiveSchaltkreis ist üblicherweise mitseinem Ausgang auch als positive Rückkopplungsschleife mit demRC-Filternetzwerk verbunden. Jedoch ist ein Verstärker mithoher Performance bei hohen Frequenzen erforderlich, um den Störgeräuschpegelausreichend zu reduzieren. Solch ein Verstärker hat üblicherweise schlechte Charakteristikenbei niedrigen Frequenzen und kann für die Messung von EKG- oderanderen niederfrequenten Signalen nicht verwendet werden.It is known to have higher order filters(n> 1) with oneactive filter circuit, such as the circuitof the Sallen-Key type, which is generally a passive RC filter networkhas that between the signal input and an input of aoperational amplifieror another active circuit is connected. At the exitof the filter circuit is the filtered signal. This activeCircuit is usually withits output also as a positive feedback loop with theRC filter network connected. However, an amplifier is includedhigh performance at high frequencies required to reduce the noise levelto reduce sufficiently. Such an amplifier usually has poor characteristicsat low frequencies and can be used for measuring EKG orother low-frequency signals are not used.
    [0004] Falls alternativ ein in dem bekanntenaktiven Filterschaltkreis verwendete Verstärker eine gute niederfrequenteCharakteristik oder Eigenschaft aufweist, dann wird sich hochfrequentesStörsignalaufgrund der schlechten Hochfrequenzeigenschaften eines solchenVerstärkersam Ausgang ergeben oder gar noch schlimmer, die geringen Hochfrequenzeigenschaftenerzeugen bei einem solchen Verstärker niederfrequenteStörgeräusche, dieam Ausgang anliegen, wenn eine Hochfrequenzkomponente an dem Einganganliegt.If alternatively one in the knownactive filter circuit, amplifier used a good low frequencyHas characteristic or property, then high-frequencynoisedue to the poor radio frequency characteristics of suchamplifierat the output result, or even worse, the low radio frequency propertiesgenerate low-frequency in such an amplifierNoise, theto be present at the output if there is a high frequency component at the inputis applied.
    [0005] In der US6,344,773 ist ein abstimmbarer Tiefpassfilter mit einergeringen Anzahl von aktiven, nicht linearen Schaltkreisen beschrieben,der ein Tiefpassfilter zweiter Ordnung mit einer gegenüber einemMFB-Tiefpassfilter niedrigeren Kapazität und Kapazitätenverhältnis aufweist,bei dem die Filterparameter durch drei Widerstände definiert werden.In the US 6,344,773 describes a tunable low-pass filter with a small number of active, non-linear circuits, which has a second-order low-pass filter with a lower capacitance and capacitance ratio than an MFB low-pass filter, in which the filter parameters are defined by three resistors.
    [0006] Die Erfindung geht von der Aufgabeaus, einen aktiven Filterschaltkreis der eingangs genannten Artderart auszubilden, dass er verbesserte niederfrequente Eigenschaftenbei besserer Unterdrückung hochfrequenterStörsignaleaufweist.The invention is based on the taskoff, an active filter circuit of the type mentionedtrain such that it has improved low frequency characteristicswith better suppression more high frequencynoisehaving.
    [0007] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dasser folgende Merkmale aufweist: – einenaktiven linearen ersten Schaltkreis mit einem Eingang und einemAusgang, – einmit dem Eingang des aktiven Filterschaltkreises und dem Eingangdes ersten Schaltkreises elektrisch verbundenes RC-Filternetzwerk,und – einenin einer Rückkopplungsschleifeangeordneten, mit dem RC-Filternetzwerk und dem Ausgang des aktivenersten Filterschaltkreises verbundenen zweiten Schaltkreis, um hochfrequente Signalanteilean dem Ausgang des aktiven ersten Filterschaltkreises zu reduzieren. The object is achieved in that it has the following features: An active linear first circuit with an input and an output, An RC filter network electrically connected to the input of the active filter circuit and the input of the first circuit, and A second circuit arranged in a feedback loop and connected to the RC filter network and the output of the active first filter circuit in order to reduce high-frequency signal components at the output of the active first filter circuit.
    [0008] Durch die Verwendung des zweitenaktiven oder passiven Schaltkreises in einer positiven Rückkopplungsschleifemit dem aktiven ersten Schaltkreis, der vorzugsweise einen Operationsverstärker alsaktive Komponente aufweist, um das hochfrequente Signal an dem Ausgangdes ersten aktiven Schaltkreises zu verringern, hat der Verstärker gute niederfrequenteEigenschaften und kann in dem ersten aktiven Schaltkreis verwendetwerden.By using the secondactive or passive circuit in a positive feedback loopwith the active first circuit, which preferably as an operational amplifieractive component to the high frequency signal at the outputof the first active circuit, the amplifier has good low frequenciesProperties and can be used in the first active circuitbecome.
    [0009] Die an dem Filterkreisausgang aufgrundder relativ hohen Ausgangsimpedanz des ersten aktiven Schaltkreisesbei sehr hohen Frequenzen erscheinende Spannung kann besser unterdrückt werden, wennbei dem aktiven Filterschaltkreis mit dem Eingang für ein elektrischesSignal und dem Ausgang zur Erzeugung eines gefilterten elektrischenSignals und mit einer Tiefpass-Charakteristik,wobei – deraktive lineare erste Schaltkreis eine positive Verstärkung indem Tiefpass-Bereich aufweist, – derAusgang des ersten Schaltkreises elektrisch mit dem Ausgang desFilterschaltkreises verbunden ist, – derzweite Schaltkreis eine positive Verstärkung in dem Tiefpass-Bereichaufweist und – einEingang des zweiten Schaltkreises mit dem Ausgang des aktiven erstenFilterschaltkreises und der Ausgang mit einem Kondensator des RC-Filternetzwerkesin Form einer Rückkopplungsschleifederart verbunden ist, dass hochfrequente Ströme nicht an den Ausgang desersten aktiven Schaltkreises gelangen und dort eine Spannung erzeugenkönnen. The voltage appearing at the filter circuit output due to the relatively high output impedance of the first active circuit at very high frequencies can be better suppressed if the active filter circuit has the input for an electrical signal and the output for generating a filtered electrical signal and with a low-pass filter. Characteristic, whereby The active linear first circuit has a positive amplification in the low-pass range, The output of the first circuit is electrically connected to the output of the filter circuit, - The second circuit has a positive gain in the low-pass range and - An input of the second circuit is connected to the output of the active first filter circuit and the output to a capacitor of the RC filter network in the form of a feedback loop in such a way that high-frequency currents cannot reach the output of the first active circuit and can generate a voltage there.
    [0010] Es hat sich als vorteilhaft erwiesen,wenn der erste Schaltkreis eine Vielzahl von Eingängen und eineVielzahl von Ausgängenaufweist, wobei das RC-Filternetzwerk mit einem der Eingänge verbundenist und wobei der zweite, in der positiven Rückkopplungsschleife angeordneteSchaltkreis an dem RC-Filternetzwerkund wenigstens einem der Ausgängedes aktiven ersten Schaltkreises.It has proven to be advantageous if the first circuit has a multiplicity of inputs and a multiplicity of outputs, the RC filter network is connected to one of the inputs and wherein the second circuit arranged in the positive feedback loop is connected to the RC filter network and at least one of the outputs of the active first circuit.
    [0011] Erfindungsgemäß kann der Ausgang des aktivenersten Schaltkreises mit der Rückkopplungsschleifeverbunden sein und der zweite Schaltkreis die Übertragung des hochfrequentenSignals an den Ausgang überdie Rückkopplungsschleifeblockieren.According to the output of the activefirst circuit with the feedback loopbe connected and the second circuit to transmit the high frequencySignal to the output viathe feedback loopTo block.
    [0012] In vorteilhafter Weise kann der zweiteSchaltkreis einen Operationsverstärker enthalten, der einen mitdem RC-Filternetzwerk verbundenen Ausgang und einen mit dem Ausgangdes ersten aktiven Schaltkreises verbunden Eingang aufweist.The second can advantageouslyCircuit contain an operational amplifier, the one withoutput connected to the RC filter network and one to the outputof the first active circuit connected input.
    [0013] Eine alternative Anordnung ergibtsich, wenn der zweite Schaltkreis in der positiven Rückkopplungsschleifegeschaltet ist und der Eingang des zweiten Schaltkreises mit demEingang des ersten Schaltkreises verbunden ist.An alternative arrangement resultsitself when the second circuit is in the positive feedback loopis switched and the input of the second circuit with theInput of the first circuit is connected.
    [0014] Erfindungsgemäß kann der zweite Schaltkreisein aktiver oder ein passiver Schaltkreis seinAccording to the second circuitbe an active or a passive circuit
    [0015] Die Erfindung ist nachfolgend anhandvon in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Eszeigen:The invention is based onof exemplary embodiments illustrated in the drawing. Itdemonstrate:
    [0016] 1 einenerfindungsgemäßen aktivenFilterschaltkreis zweiter Ordnung, 1 an active filter circuit of the second order according to the invention,
    [0017] 2 einenerfindungsgemäßen aktivenFilterschaltkreis dritter Ordnung mit Verstärkung, 2 an active filter circuit of the third order according to the invention with amplification,
    [0018] 3 einenerfindungsgemäßen aktivenFilterschaltkreis dritter Ordnung mit Verstärkung und reduzierter Anzahlvon Komponenten, 3 an active filter circuit of the third order according to the invention with amplification and a reduced number of components,
    [0019] 4 einenerfindungsgemäßen aktivenFilterschaltkreis dritter Ordnung mit Verstärkung und einer alternativenRückkopplungsschleifeund 4 a third order active filter circuit according to the invention with amplification and an alternative feedback loop and
    [0020] 5 einenalternativen Filterschaltkreis dritter Ordnung. 5 an alternative third order filter circuit.
    [0021] In 1 istder aktive Filterschaltkreis 2 eines Filters zweiter Ordnungschematisch dargestellt. Ein durch Widerstände R1, R2 und Kondensatoren C1,C2 gebildetes RC-Filternetzwerk ist mit einem positivem EingangI1 eines ersten OperationsverstärkersOA1 eines ersten aktiven Schaltkreises 4 verbunden.In 1 is the active filter circuit 2 a second order filter is shown schematically. An RC filter network formed by resistors R1, R2 and capacitors C1, C2 has a positive input I1 of a first operational amplifier OA1 of a first active circuit 4 connected.
    [0022] Die Widerstände und Kondensatoren sind zwarals einzelne Komponenten dargestellt; sie können jedoch aus einer beliebigenAnzahl von verschiedenen passiven Bauelementen mit festen oder variablenWerten bestehen und ausgewähltsein, um den gewünschtenWiderstands- oder Kapazitätswertzu erhalten, der füreine zweckmäßige Funktiondes Netzwerkes erforderlich ist.The resistors and capacitors are thoughshown as individual components; however, they can be from anyNumber of different passive components with fixed or variableValues exist and selectedbe the one you wantResistance or capacitance valueto get who foran appropriate functionof the network is required.
    [0023] Der Operationsverstärker OA1ist als Impedanzwandler mit einer Verstärkung von 1 geschaltet undhat einen Ausgang O1, der mit dem Ausgang OUT des aktiven Filterschaltkreises 2 verbundenist. Gleichzeitig ist der Ausgang O1 in einer positiven Rückkopplungsschleife 6 mitdem Kondensator C2 des RC-FilternetzwerkesR1,R2,C1,C2 verbunden. Diese Anordnung ist für den Durchschnittsfachmann alsein Sallen-Key-Tiefpassfilter zweiter Ordnung bekannt. Ein zweiterelektrischer Schaltkreis 8, der ein aktives Bauteil inder Form eines zweiten Operationsverstärkers OA2 enthält, derebenfalls als Impedanzwandler mit einfacher Verstärkung geschaltet ist,ist in dem Rückkopplungskreis 6 angeordnet,um den ersten aktiven Schaltkreis 4 mit dem RC-FilternetzwerkR1,R2,C1,C2 zu verbinden. Der zweite Operationsverstärker OA2ist in der Rückkopplungsschleife 6 mitseinem Ausgang O2 an dem Kondensator C2 des RC-FilternetzwerkesR1,R2,C1,C2 angeschlossen und sein Eingang I2 mit dem Ausgang O1des ersten OperationsverstärkersOA1 verbunden.The operational amplifier OA1 is connected as an impedance converter with a gain of 1 and has an output O1 which is connected to the output OUT of the active filter circuit 2 connected is. At the same time, output O1 is in a positive feedback loop 6 connected to the capacitor C2 of the RC filter network R1, R2, C1, C2. This arrangement is known to those of ordinary skill in the art as a second order Sallen key low pass filter. A second electrical circuit 8th , which contains an active component in the form of a second operational amplifier OA2, which is also connected as an impedance converter with simple amplification, is in the feedback circuit 6 arranged to the first active circuit 4 to connect to the RC filter network R1, R2, C1, C2. The second operational amplifier OA2 is in the feedback loop 6 its output O2 is connected to the capacitor C2 of the RC filter network R1, R2, C1, C2 and its input I2 is connected to the output O1 of the first operational amplifier OA1.
    [0024] Wenn im Betrieb ein Signal mit hohenund niedrigen Frequenzkomponenten, wie beispielsweise ein EKG-Signalmit einem RF-Störsignalvon beispielsweise 500 kHz, einem Ablationssignal, an dem EingangIN des Filterschaltkreises 2 liegt, dann erscheinen dieKondensatoren C1, C2 effektiv als offene Schalter für die niedrigeFrequenzkomponente, die überden OperationsverstärkerOA1 des aktiven ersten Schaltkreises 4 an den Ausgang OUTdes aktiven Filterschaltkreises 2 gelangt. Diese KondensatorenC1, C2 jedoch sind effektiv ein Kurzschluss für die hochfrequenten Komponenten,welche durch den Kondensator C1 an den Eingang I1+ des Operationsverstärkers OA1auf Masse gelegt sind, so dass kein Signal an dem Ausgang O1 erscheint.Jedoch im konventionellen oben beschriebenen Sallen-Key-Tiefpassfilterkönneneinige der Hochfrequenzsignale überden Kondensator C2 in der Rückkopplungsschleife 6 anden Ausgang O1 und damit an den Gesamtausgang OUT des aktiven Filterschaltkreises 2 gelangen.Wenn der hochfrequente Strom überC2 in den Ausgang O1 des Verstärkers OA1gelangt, kann die relativ hohe Ausgangsimpedanz des Operationsverstärkers OA1bei hohen Frequenzen den Strom in eine Spannung umwandeln, die andem Ausgang O1 liegt. Um dieses zu verhindern, ist der Operationsverstärker OA2des zweiten elektrischen Schaltkreises vorgesehen, damit die hochfrequentenSignalanteile abgeblockt werden und nicht an den Ausgang O1 desersten OperationsverstärkersOA1 gelangen können.Der Strom von C2 wird überden OperationsverstärkerOA2 zu dessen nicht dargestellter Spannungsversorgung abgeleitet.When in operation a signal with high and low frequency components, such as an EKG signal with an RF interference signal of, for example, 500 kHz, an ablation signal, at the input IN of the filter circuit 2 lies, then the capacitors C1, C2 effectively appear as open switches for the low frequency component, which via the operational amplifier OA1 of the active first circuit 4 to the output OUT of the active filter circuit 2 arrives. However, these capacitors C1, C2 are effectively a short circuit for the high-frequency components which are connected to ground through the capacitor C1 at the input I1 + of the operational amplifier OA1, so that no signal appears at the output O1. However, in the conventional Sallen Key low pass filter described above, some of the high frequency signals can pass through the capacitor C2 in the feedback loop 6 to output O1 and thus to the total output OUT of the active filter circuit 2 reach. When the high frequency current reaches the output O1 of the amplifier OA1 via C2, the relatively high output impedance of the operational amplifier OA1 at high frequencies can convert the current into a voltage which is present at the output O1. To prevent this, the operational amplifier OA2 of the second electrical circuit is provided so that the high-frequency signal components are blocked and cannot reach the output O1 of the first operational amplifier OA1. The current from C2 is derived via the operational amplifier OA2 to its voltage supply, not shown.
    [0025] In der 2 istein aktiver Filterschaltkreis 10 eines Filters dritterOrdnung mit Verstärkungdargestellt. An einem RC-Filternetzwerk R3 bis C5, das durch dieWiderständeR3, R4, R5 und die Kondensatoren C3, C4, C5 gebildet wird, ist derpositive Eingang I3 eines ersten Operationsverstärkers OA3 eines ersten aktivenSchaltkreises 12 angeschlossen. Der Operationsverstärker OA3ist in einer Anordnung mit einer positiven Verstärkung geschaltet, die durch dieWiderständeR6, R7 bestimmt wird, die mit dem negativen Eingang I4 verbundenist. Weiterhin hat der Operationsverstärker OA3 einen Ausgang O3, dermit dem Ausgang OUT des aktiven Filterschaltkreises 10 undebenfalls in einer positiven Rückkopplungsschleife 14 mitdem Kondensator C5 des RC-Filternetzwerkes R3 bis C5 verbunden ist.Ein zweiter elektrischer Schaltkreis 16 hat in dem dargestelltenBeispiel eine aktive Komponente in Form eines zweiten Operationsverstärkers OA4,der in einer Anordnung mit den Widerständen R8, R9 geschaltet ist,die eine positive Verstärkungkleiner als eins aufweist, um ein Signal an seinem Ausgang O4 miteiner um den Faktor reduzierten Amplitude aufweist, um welches dasSignal an dem Ausgang O3 des ersten Operationsverstärkers OA3anwächst.Der zweite OperationsverstärkerOA4 ist in der Rückkopplungsschleife 14 geschaltetund mit seinem Ausgang O4 an dem Kondensator C5 des FilternetzwerkesR3 bis C5 und mit seinem Eingang I5 mit dem Ausgang O3 des erstenOperationsverstärkersOA3 verbunden.In the 2 is an active filter circuit 10 of a third order filter with gain. The positive input I3 of a first operational amplifier OA3 of a first active circuit is on an RC filter network R3 to C5, which is formed by the resistors R3, R4, R5 and the capacitors C3, C4, C5 12 connected. The operational amplifier OA3 is connected in an arrangement with a positive gain, which is determined by the resistors R6, R7, which is connected to the negative input I4. Furthermore, the operational amplifier OA3 has an output O3 which is connected to the output OUT of the active filter circuit circle 10 and also in a positive feedback loop 14 is connected to the capacitor C5 of the RC filter network R3 to C5. A second electrical circuit 16 has in the example shown an active component in the form of a second operational amplifier OA4, which is connected in an arrangement with the resistors R8, R9, which has a positive gain less than one, by a signal at its output O4 by a factor reduced Has amplitude by which the signal at the output O3 of the first operational amplifier OA3 increases. The second operational amplifier OA4 is in the feedback loop 14 switched and connected with its output O4 to the capacitor C5 of the filter network R3 to C5 and with its input I5 to the output O3 of the first operational amplifier OA3.
    [0026] Im normalen Betrieb wirkt der zweiteelektrische Schaltkreis 16 in gleicher Weise wie der zweite elektrischeSchaltkreis 8 gemäß 1, um das Auftreten hoherFrequenzen von dem Ausgang O3 des ersten Operationsverstärkers OA3des aktiven ersten Schaltkreises 12 zu verhindern, welchesandernfalls überdie Rückkopplungsschleife 15 passierenkönnte.The second electrical circuit operates in normal operation 16 in the same way as the second electrical circuit 8th according to 1 to prevent the occurrence of high frequencies from the output O3 of the first operational amplifier OA3 of the active first circuit 12 to prevent which would otherwise go through the feedback loop 15 could happen.
    [0027] Eine Verbesserung der in 2 dargestellten Vorrichtungeines Filterschaltkreises dritter Ordnung ist in 3 dargestellt, die eine verringerte Anzahlan Bauelementen im Vergleich zu der Vorrichtung 10 der 2 aufweist. Die Wider stände, R8,R9 des zweiten elektrischen Schaltkreises 16 konnten in derVorrichtung gemäss 3 entfallen und ihre Funktionwird durch die WiderständeR6, R7 des ersten aktiven Schaltkreises 12 erfüllt. Dieswird dadurch erreicht, dass der Eingang I5 des zweiten Operationsverstärkers OA4an dem Ausgang O3 des ersten Operationsverstärkers OA3 zwischen den Widerständen R6,R7 geschaltet ist.An improvement in 2 A third-order filter circuit device is shown in 3 shown that a reduced number of components compared to the device 10 the 2 having. The opponents, R8, R9 of the second electrical circuit 16 could according to the device 3 omitted and their function is by the resistors R6, R7 of the first active circuit 12 Fulfills. This is achieved in that the input I5 of the second operational amplifier OA4 is connected to the output O3 of the first operational amplifier OA3 between the resistors R6, R7.
    [0028] Eine zweite Anordnung eines aktivenFilterschaltkreises 18 eines Filters dritter Ordnung mitVerstärkungist schematisch in 4 dargestellt,in der Bauteile, die bereits in den Anordnungen gemäß den 2 und 3 vorgesehen sind, mit den gleichen Bezugszeichenversehen sind. Ein RC-Filternetzwerk, das im Wesentlichen dem bereitsin Verbindung mit der 2 beschriebenenRC-Filternetzwerk R3 bis C5 entspricht, ist mit dem Eingang I3 desersten aktiven Schaltkreises 12 verbunden, der den Operationsverstärker OA3aufweist, der in konventioneller Weise geschaltet ist, um eine positiveVerstärkung, bestimmtdurch die WiderständeR6, R7, zu erhalten. Unterschiedlich zu dem in 2 beschriebenen Filterschaltkreis dritterOrdnung ist der Ausgang O3 nur mit dem Ausgang OUT des aktiven Filterschaltkreises 18 undnicht mit einer Rückkopplungsschleife verbunden.Ebenso unterscheidet sich der Schaltkreis 10 gemäß 2 von dem aktiven Filterschaltkreis 18 der 4 durch eine Rückkopplungsschleife 20,die den Eingang I3 des ersten aktiven Schaltkreises 12 mitdem RC-Filternetzwerk R3 bis C5 über denKondensator C5 verbindet. Ein zweiter elektrischer Schaltkreis 22,der einen Operationsverstärker OA5mit einfacher Verstärkungaufweist, ist mit der Rückkopplungsschleife 20 verbundenund derart angeordnet, dass er im Wesentlichen in der gleichen Art undWeise wirkt, wie es bereits oben im Hinblick auf die zweiten elektrischenSchaltkreise 8, 16 der 1 und 2 entsprechendbeschrieben ist. Er isoliert den Eingang I3 des ersten aktiven Schaltkreisesvon den hochfrequenten Anteilen des Signals, das an dem EingangIN des aktiven Filterschaltkreises 18 liegt und das inder Rückkopplungsschleife 20 auftreten kann,wenn der Kondensator C5 effektiv als Kurzschluss wirkt.A second arrangement of an active filter circuit 18 of a third order filter with gain is shown schematically in 4 shown in the components already in the arrangements according to the 2 and 3 are provided with the same reference numerals. An RC filter network that is essentially the same as that already connected to the 2 RC filter network R3 to C5 corresponds to the input I3 of the first active circuit 12 connected, which has the operational amplifier OA3, which is connected in a conventional manner to obtain a positive gain, determined by the resistors R6, R7. Different from that in 2 The third-order filter circuit described is output O3 only with the output OUT of the active filter circuit 18 and not connected to a feedback loop. The circuit also differs 10 according to 2 from the active filter circuit 18 the 4 through a feedback loop 20 which the input I3 of the first active circuit 12 connects to the RC filter network R3 to C5 via the capacitor C5. A second electrical circuit 22 , which has a single gain operational amplifier OA5, is with the feedback loop 20 connected and arranged in such a way that it acts essentially in the same way as already described above with regard to the second electrical circuits 8th . 16 the 1 and 2 is described accordingly. It isolates the input I3 of the first active circuit from the high-frequency components of the signal that is present at the input IN of the active filter circuit 18 lies in the feedback loop 20 can occur when the capacitor C5 effectively acts as a short circuit.
    [0029] Eine weitere Anordnung eines aktivenFilterschaltkreises 25 eines Filters dritter Ordnung ist schematischin 5 dargestellt. EinRC-Filternetzwerk R10 bis C8, gebildet aus den Widerständen R10,R11, R12 und Kondensatoren C6, C7, C8, ist mit einem Eingang I6eines ersten aktiven Schaltkreises 26 verbunden, der auseinem OperationsverstärkersOA6 besteht, der mit einfacher Verstärkung geschaltet ist. Ein AusgangO6 des OperationsverstärkersOA6 ist mit dem Ausgang des aktiven Filterschaltkreises 24 undeinem zweiten elektrischen Schaltkreis 28 verbunden, derderart geschaltet ist, dass eine positive Rückkopplung über das RC-Filternetzwerk R10bis C8 erreicht wird und in dieser Anordnung nur passive Bauteileenthält.Der zweite elektrische Schaltkreis 28 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispielderart geschaltet, dass zwischen dem Ausgang O6 des Verstärkers OA6und jedes Kondensators C6, C7, C8 des RC-Filternetzwerkes R10 bisC8 eine separate Rückkopplungsschleife 30, 32, 34 vorgesehenist.Another arrangement of an active filter circuit 25 of a third order filter is shown schematically in 5 shown. An RC filter network R10 to C8, formed from the resistors R10, R11, R12 and capacitors C6, C7, C8, has an input I6 of a first active circuit 26 connected, which consists of an operational amplifier OA6, which is connected with simple amplification. An output O6 of the operational amplifier OA6 is connected to the output of the active filter circuit 24 and a second electrical circuit 28 connected, which is switched in such a way that positive feedback is achieved via the RC filter network R10 to C8 and contains only passive components in this arrangement. The second electrical circuit 28 is connected in the illustrated embodiment such that between the output O6 of the amplifier OA6 and each capacitor C6, C7, C8 of the RC filter network R10 to C8 a separate feedback loop 30 . 32 . 34 is provided.
    [0030] Jede Rückkopplungsschleife 30 bis 34 schließt eineWiderstands-/Kondensator-Anordnung R30, C30; R32, C32; R34, C34sowie Funktionen in einer ähnlichenWeise ein, um den Ausgang O6 von hochfrequenten Anteilen des Signalsam Eingang IN der aktiven Filteranordnung 24 zu isolieren,die in der Rückkopplungsschleife 30, 32, 34 auftretenkönnen.Any feedback loop 30 to 34 includes a resistor / capacitor arrangement R30, C30; R32, C32; R34, C34 as well as functions in a similar way to the output O6 of high frequency components of the signal at the input IN of the active filter arrangement 24 isolate that in the feedback loop 30 . 32 . 34 may occur.
    [0031] Der zweite Schaltkreis 28 istmit mehreren Rückkopplungspfadendargestellt. Er kann jedoch auch lediglich mit einem Rückkopplungspfadversehen sein. Wenn die WiderständeR34 und R30 weggelassen werden, wird der Schaltplan ähnlich dem desSchaltkreises 10, wenn er eine einfache Verstärkung unddie Werte von R32 und C32 entsprechende Werte aufweisen. Dann wirdder hochfrequente Strom überC32 kurz geschlossen mit Masse und C7 wird für mittlere Frequenzen im Wesentlichen über denWiderstand R32 mit dem Ausgang OA6 verbunden sein und für niedrigeFrequenzen wird C7 offen sein.The second circuit 28 is shown with multiple feedback paths. However, it can also only be provided with a feedback path. If resistors R34 and R30 are omitted, the circuit diagram becomes similar to that of the circuit 10 if it has a simple gain and the values of R32 and C32 have corresponding values. Then the high frequency current will be shorted to ground via C32 and C7 will be connected to the output OA6 for medium frequencies essentially via resistor R32 and C7 will be open for low frequencies.
    [0032] Es wird angenommen, dass die Anzahlder Rückkopplungspfadefür dievorliegende Erfindung nicht wichtig ist. Jedoch ist es wesentlich,dass jeder Rückkopplungspfadmit einem Schaltkreis, passiv oder aktiv, versehen ist, um zu verhindern,dass hochfrequente Signale zum Ausgang des ersten aktiven Schaltkreisesgelangen.It is believed that the number of feedback paths is not important to the present invention. However, it is essential that each feedback path be provided with circuitry, passive or active, to prevent that high-frequency signals reach the output of the first active circuit.
    权利要求:
    Claims (8)
    [1]
    Aktiver Filterschaltkreis (2, 10, 18, 24)mit einem Eingang (IN) und einem Ausgang (OUT) aufweisend: – einenaktiven linearen ersten Schaltkreis (4, 12, 26) miteinem Eingang (I1, I3, I6) und einem Ausgang (O1, O3, O6), – ein mitdem Eingang (IN) des aktiven Filterschaltkreises und dem Eingangdes ersten Schaltkreises (4, 12, 26)elektrisch verbundenes RC-Filternetzwerk (R1,R2,C1,C2; R3 bis C5;R10 bis C8), und – einenin einer Rückkopplungsschleife(6, 14, 20, 30, 32, 34)angeordneten, mit dem RC-Filternetzwerk (R1,R2,C1,C2; R3 bis C5;R10 bis C8) und dem Ausgang (O1, O3, O6) des aktiven ersten Filterschaltkreises(4, 12, 26) verbundenen zweiten Schaltkreis(8, 16, 22, 28), um hochfrequenteSignalanteile an dem Ausgang (O1, O3, O6) des aktiven ersten Filterschaltkreises(4, 12, 26) zu reduzieren.Active filter circuit ( 2 . 10 . 18 . 24 ) with an input (IN) and an output (OUT) comprising: - an active linear first circuit ( 4 . 12 . 26 ) with an input (I1, I3, I6) and an output (O1, O3, O6), - one with the input (IN) of the active filter circuit and the input of the first circuit ( 4 . 12 . 26 ) electrically connected RC filter network (R1, R2, C1, C2; R3 to C5; R10 to C8), and - one in a feedback loop ( 6 . 14 . 20 . 30 . 32 . 34 ) arranged with the RC filter network (R1, R2, C1, C2; R3 to C5; R10 to C8) and the output (O1, O3, O6) of the active first filter circuit ( 4 . 12 . 26 ) connected second circuit ( 8th . 16 . 22 . 28 ) to high-frequency signal components at the output (O1, O3, O6) of the active first filter circuit ( 4 . 12 . 26 ) to reduce.
    [2]
    Aktive Filterschaltkreis (2, 10, 18, 24)nach Anspruch 1 mit dem Eingang (IN) für ein elektrisches Signal unddem Ausgang (OUT) zur Erzeugung eines gefilterten elektrischen Signalsund mit einer Tiefpass-Charakteristik, wobei – der aktivelineare erste Schaltkreis (4, 12, 26)eine positive Verstärkungin dem Tiefpass-Bereich aufweist, – der Ausgang (O1, O3, O6)des ersten Schaltkreises (4, 12, 26)elektrisch mit dem Ausgang (OUT) des Filterschaltkreises (2, 10, 18, 24)verbunden ist, – derzweite Schaltkreis (8, 16, 22, 28)eine positive Verstärkungin dem Tiefpass-Bereich aufweist und – ein Eingang (I2, I5) deszweiten Schaltkreises (8, 16, 22, 28)mit dem Ausgang (O1, O3, O6) des aktiven ersten Filterschaltkreises(4, 12, 26) und der Ausgang (O2, O4)mit einem Kondensator (C2, C5 bis C8) des RC-Filternetzwerkes (R1,R2,C1,C2;R3 bis C5; R10 bis C8) in Form einer Rückkopplungsschleife derartverbunden ist, dass hochfrequente Ströme nicht an den Ausgang desersten aktiven Schaltkreises gelangen und dort eine Spannung erzeugenkönnen.Active filter circuit ( 2 . 10 . 18 . 24 ) according to claim 1 with the input (IN) for an electrical signal and the output (OUT) for generating a filtered electrical signal and with a low-pass characteristic, wherein - the active linear first circuit ( 4 . 12 . 26 ) has a positive gain in the low-pass range, - the output (O1, O3, O6) of the first circuit ( 4 . 12 . 26 ) electrically with the output (OUT) of the filter circuit ( 2 . 10 . 18 . 24 ) is connected, - the second circuit ( 8th . 16 . 22 . 28 ) has a positive gain in the low-pass range and - an input (I2, I5) of the second circuit ( 8th . 16 . 22 . 28 ) with the output (O1, O3, O6) of the active first filter circuit ( 4 . 12 . 26 ) and the output (O2, O4) with a capacitor (C2, C5 to C8) of the RC filter network (R1, R2, C1, C2; R3 to C5; R10 to C8) is connected in the form of a feedback loop in such a way that high-frequency Currents do not reach the output of the first active circuit and can generate a voltage there.
    [3]
    Aktiver Filterschaltkreis (2, 10, 18, 24)nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Schaltkreis (4, 12, 26)eine Vielzahl von Eingängen(I1 bis I6) und eine Vielzahl von Ausgängen (O1 bis O6) aufweist,wobei das RC-Filternetzwerk (R1,R2,C1,C2; R3 bis C5; R10 bis C8)mit einem der Eingänge(I1 bis I6) verbunden ist und wobei der zweite, in der positiven Rückkopplungsschleife(6, 14, 20, 30, 32, 34)angeordnete Schaltkreis (8, 16, 22, 28)an dem RC-Filternetzwerk (R1,R2,C1,C2; R3 bis C5; R10 bis C8) und wenigstenseinem der Ausgängedes aktiven ersten Schaltkreises (4, 12, 26).Active filter circuit ( 2 . 10 . 18 . 24 ) according to claim 1 or 2, wherein the first circuit ( 4 . 12 . 26 ) has a large number of inputs (I1 to I6) and a large number of outputs (O1 to O6), the RC filter network (R1, R2, C1, C2; R3 to C5; R10 to C8) having one of the inputs (I1 to I6) and the second one in the positive feedback loop ( 6 . 14 . 20 . 30 . 32 . 34 ) arranged circuit ( 8th . 16 . 22 . 28 ) on the RC filter network (R1, R2, C1, C2; R3 to C5; R10 to C8) and at least one of the outputs of the active first circuit ( 4 . 12 . 26 ).
    [4]
    Aktiver Filterschaltkreis (2, 10, 18, 24)nach einem der Ansprüche1 bis 3, wobei der Ausgang des aktiven ersten Schaltkreises (4, 12, 26)mit der Rückkopplungsschleife(6, 14, 20, 30, 32, 34)verbunden ist und wobei der zweite Schaltkreis (8, 16, 22, 28) die Übertragungdes hochfrequenten Signals an den Ausgang über die Rückkopplungsschleife blockiert.Active filter circuit ( 2 . 10 . 18 . 24 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the output of the active first circuit ( 4 . 12 . 26 ) with the feedback loop ( 6 . 14 . 20 . 30 . 32 . 34 ) and the second circuit ( 8th . 16 . 22 . 28 ) blocking the transmission of the high-frequency signal to the output via the feedback loop.
    [5]
    Aktiver Filterschaltkreis (2, 10, 18, 24)nach Anspruch 4, wobei der zweite Schaltkreis (8, 16, 22, 28)einen Operationsverstärker(OA2, OA4, OA5) enthält,der einen mit dem RC-Filternetzwerk (R1,R2,C1,C2;R3 bis C5; R10 bis C8) verbundenen Ausgang (O2, O4) und einen mitdem Ausgang (O1, O3) des ersten aktiven Schaltkreises verbundenEingang (I2, I5) aufweist.Active filter circuit ( 2 . 10 . 18 . 24 ) according to claim 4, wherein the second circuit ( 8th . 16 . 22 . 28 ) contains an operational amplifier (OA2, OA4, OA5) which has an output (O2, O4) connected to the RC filter network (R1, R2, C1, C2; R3 to C5; R10 to C8) and one to the output (O1 , O3) of the first active circuit connected input (I2, I5).
    [6]
    Aktiver Filterschaltkreis (18) nach einemder Ansprüche1 bis 5, wobei der zweite Schaltkreis (22) in der positivenRückkopplungsschleife(20) geschaltet ist und der Eingang des zweiten Schaltkreises (20)mit dem Eingang (I3) des ersten Schaltkreises (OA3) verbunden ist.(4)Active filter circuit ( 18 ) according to one of claims 1 to 5, wherein the second circuit ( 22 ) in the positive feedback loop ( 20 ) is switched and the input of the second circuit ( 20 ) is connected to the input (I3) of the first circuit (OA3). ( 4 )
    [7]
    Aktiver Filterschaltkreis (2, 10, 18, 24)nach einem der Ansprüche1 bis 6, wobei der zweite Schaltkreis (8, 16, 22)ein aktiver Schaltkreis ist.Active filter circuit ( 2 . 10 . 18 . 24 ) according to one of claims 1 to 6, wherein the second circuit ( 8th . 16 . 22 ) is an active circuit.
    [8]
    Aktiver Filterschaltkreis (24) nach einemder Ansprüche1 bis 6, wobei der zweite Schaltkreis (28) ein passiverSchaltkreis ist. (5)Active filter circuit ( 24 ) according to one of claims 1 to 6, wherein the second circuit ( 28 ) is a passive circuit. ( 5 )
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US20040155702A1|2004-08-12|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2006-09-14| 8120| Willingness to grant licences paragraph 23|
    2007-12-13| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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