DE3408384A1 - Zweiklemmen-impedanzschaltkreis - Google Patents

Description

15

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zweiklemmen-Iiupedanzschaltkreis, der geeignet ist zum Abbilden einer Gewünschten Zweiklemmenimpedanz, beispielsweise als Abschlußimpedanz einer übertragungsleitung oder eines Netzwerks, wobei ein digitaler Verarbeitungsschaltkreis verwendet wird.

Bekannt ist ein Zweikleinmenimpedanzschaltkreis mit einem Aufbau, bei dem die an den zwei Klemmen stehenden Analogsignale in Digitalsignale umgesetzt werden und dann gemäß einer vorgegebenen übertragungsfunktion mittels eines dig.italen Verarbeitungsschaltkreises weiter verarbeitet werden. Die digitalen Ausgangssignale werden in Analogsignale umgesetzt und rückgekoppelt auf die beiden Klemmen unter Ausbildung einer Schleife, so daß die Impedanz, die über den beiden Klemmen erscheint, verwendet werden kann. Beispielsweise offenbart die japanische Patentanmeldung Sho 57-99828 einen automatischen Digitalkreis-Ausgangsimpedanzschaltkreis, angepaßt an die Leitungsabschlußimpedanz.

Fig.1 ist ein Blockdiagramm eines Schaltkreises nach dem Stand der Technik. Zwei Klemmen 1 und 2 sind an die Eingänge eines Differenzialverstärkers 3 gelegt, und dessen Ausgang bildet den Eingang eines Analogdigitalumsetzers 5, wobei ein Vorfilter 4 vorgeschaltet ist. Der Ausgang des Analogdigitalumsetzers 5 gelangt zu einem digitalen Verarbeitungsschaltkreis 7 über ein Dezimationsfilter 6, um so gemäß einer vorgegebenen übertragungsfunktion Hd verarbeitet zu warden. Die

-ß-

-G-

digitalen Ausgangssignale speisen einen digitalen Analogumsetzer 9 über ein Interpolationsfilter 8, um so wieder in Analogsignale umgeformt zu werden. Die Analogsignale werden rückgekoppelt auf die beiden Klemmen 1 und 2 mittels -"> cjnes Ausgangsverstärkers 11, dem ein Nachfilter 10 vorgeschaltet ist. Bei dem Schaltkreis mit der oben beschriebenen Struktur kann die über den beiden Klemmen 1 und 2 stehende Klemmenimpedanz Z wie unten angegeben ausgedrückt werden, wenn die übertragungsfunktion des digitalen Verar^lü beitungsschaltkreises 7 mit Hd bezeichnet wird:

Z = 1/(A . gm . Hd) (1)

worin A den Verstärkungsfaktor des Differenzialverstärkers 3 angibt und
gm eine Umsetzkonduktanz des Ausgangsverstärkers

¹^ 11 bezeichnet. |

ι In der Praxis erfolgt jedoch in dem Analogdigitalumsetzer

5 eine Signalverzögerung ebenso wie in dem Digitalanalogumsetzer 9, den Filtern 4,6,8,10 und in dem digialten Verarbeitungsschaltkreis 7. Wenn eine solche Verzögerungszeit

2^ ii.it t bezeichnet wird, läßt sich die Zweiklemmenimpedanz ausdrücken.als:

Z = Π1/(Α . gm . Hd)3

. exp (S . t) (2)

worin: S = j2Tf

In der obigen Formel bezeichnet der Buchstabe f die Signalfrequenz. Aus der zweiten Gleichung(2) ist offensichtlich, daß mit zunehmender Frequenz der Einfluß der Verzögerungszeit umso größer wird und damit umso größer auch die Abweichung wird von der gewünschten Zweiklemmenimpedanz Z.

Dies ist natürlich nachteilig bei Verwendung als Abschlußlrapedanz, weil die RücklaufVerlustcharakteristiken verschlechtert werden. Wenn man mit anderen Worten versucht, eine gewünschte Zweiklemmenimpedanz zu erzielen, die selbst in einem hochfrequenten Band wirksam ist, muß jedes Filter so aufgebaut werden, daß es dem entsprechenden Zweck entspricht und gleichzeitig müßte ein sehr schneller digitaler

COPY

sieren. Ein Beispiel ist ein Digitalfilter vom Rekursiv-Typus mit drei Koeffizienten gemäß Fiq. 2. Da ein solches Filter zahlreiche Koeffizienten benötigt und darüberhinaus ein schneller Betrieb des Schaltkreises erforderlich ist, um die Ver-,iögcrungszeit im Digitalkreis zu verringern, wird in unerwünschter Weise die Leistungsumsetzung erhöht und entsprechend die Größe der Chips vergrößert.

Der Zweiklemmen-Impedanzschaltkreis, der oben erwähnt wurde, ist detailliert beschrieben von Apfel et al Signal Processing

"Ό Chips Enrich Telephone Linedard Architecture, Electronics Mai 1982, Seiten 113-118 oder in der japanischen Patentanmeldung 57-99828, entsprechend US-PS 4,351,060 oder schließlich H.L. Lechner IEEE, Globecom, Dezember 1, 1983.

. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zweiklemmenimpedanz zu schaffen, bei der der Einfluß der Verzögerungszeit verringert werden kann, ohne daß man schnell arbeitende hochintegrierte digitale Schaltkreise verwenden muß, sondern im Gegenteil billige Digitalschaltungen. Der Zweiklemmen-Impedanzschaltkreis soll jedoch gleichwohl in einem hohen Frequenzband brauchbar sein, also auch dann, wenn in den digitalen Verarbeitungsschaltkreisen eine Verzögerungszeit auftritt. Der erfindungsgemäße Zweiklemmen-Impedanzschaltkreis soll besonders für die Herstellung als integrierter Schaltkreis geeignet sein, indem die Anzahl der Koeffizienten der Digitalfelder verringert wird und die Abmessungen des Schaltkreises ebenfalls verringert werden.

Ausgehend von dem Stand der Technik gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ergibt sich die Lösung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Maßnahmen. Demgemäß wird der auf der Verzögerungszeit in den digitalen Schaltkreisen beruhende Einfluß verringert durch Parallelschalten eines Analogschaltkreises zum Digitalschaltkreis derart, daß die relativ niedrig frequenten Komponenten über den digitalen Kreis laufen und die relativ höher frequenten Kompo-

BaD

copy

nenten über den analogen Verarbeitungsschaltkreis, wobei die Vorteile des digitalen Schaltkreises nach wie vor aufrecht erhalten bleiben. Dabei kann die Anzahl der Koeffizienten für die Realisierung der ersten übertragungsfunktion verringert werden durch Bildung der Realkomponente der Impedanz zu der Zeit, wenn die Frequenz undendlich ist aus der gewünschten Impedanz mit der zweiten übertragungsfunktion, die im analogen Verarbeitungsschaltkreis gebildet wird. Die erfindungsgemäße Ausbildung erlaubt nicht nur die Verringerung des Einflusses der Verzögerungszeit, die unvermeidlich in der Digitalverarbeitung durch die digitalen Verarbeitungskreise eingeführt wird, sondern erlaubt auch die Realisierung eines Zweiklemmen-ImpedanzschaltkreiseSjder einen Aufbau des digitalen Verarbeitungsschaltkreises mit einfachen

15- Komponenten ermöglicht. Insbesondere sind die Abmessungen der für die Multiplikatoren erforderlichen Schaltkreise kleiner, da die Anzahl der Filterkoeffizienten für die Digitalverarbeitung herabgesetzt werden kann. Wenn der Schaltkreis gernäß der Erfindung als integrierter Schaltkreis ausgelegt wird, können demgemäß die Herstellungskosten erheblich verringert werden. Beim Aufbau des erfindungsgemäßen Schaltkreises als integrierter Schaltkreis sind vorzugsweise zumindest der Analogdigitalumsetzer der digitalen Verarbeitungsschaltkreise, der Digitalanalogumsetzer und der analoge Verarbeitungsschaltkreis vorzugsweise auf ein- und demselben chip ausgebildet.

Der Digitalverarbeitungsschaltkreis gemäß der Erfindung kann mittels eines Mikroprozessors programmsteuerbar sein oder man kann ein viertes Programm vorsehen durch logische Kombination von Multiplizier- und Addierschaltkreisen, wenn der Inhalt der Verarbeitung relativ einfach ist und für einen einfachen Zweck verwendet wird.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist nicht nur als Zweiklemmen-Impedanzschaltkreis verwendbar, sondern erlaubt auch den Aufbau eines Zweidraht-Vierdraht-Umsetzers, mittels dem Zweidrahtanalogsignale in Vierdrahtdigitalsignale oder

COPV

umgekehrt umgesetzt werden können.

Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten"Zeichnungen naher erläutert.
5

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer Schaltung nach dem Stand der Technik.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines digitalen Verarbeitungsschaltkreises nach dem

Stand der Technik.

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Schaltung gemäß vorliegender . Erfindung.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform eines analogen Verarbeitungsschaltkreises.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform

•eines analogen Verarbeitungsschaltkreises.

Fig. 6 ist ein Diagramm der Rücklaufverlustcharakteristik über der Verzögerungs

zeit, wobei die ausgezogene Linie der Erfindung entspricht, während die gestrichelte Linie dem Stand der Technik

entspricht.
30

Fig. 7 zeigt eine modifizierte Ausführungsform, bei der die Schaltungen ersetzt sind durch Zweidraht/Vierdrahtumsetzer.

· Fig. 8 ist ein Blockdiagramm einer Ausfüh

rungsform der Schaltkreise gemäß vorliegender Erfindung. Oöpy

Fig. 9 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels

für eine Zweiklemmenimpedanz, zu realisieren in den Schaltungen gemäß der Erfindung.

Fig. 10 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels für die digitalen Verarbeitungsschaltkreise gemäß dieser Erfindung.

Fig. 11 zeigt ein Beispiel für analoge Verar

beitungsschaltkreise ·

Fig. 12 zeigt ein Beispiel für analoge Verarbeitungsschaltkreise.

Fig. 13 zeigt ein Beispiel für digitale Verarbeitungsschaltkreise .

Fig. 14 zeigt ein Beispiel für analoge Verarbeitungsschaltkreise.

Fig. 15 zeigt ein Beispiel für analoge Verarbeitungsschaltkreise - und

Fig. 16 zeigt eine modifizierte Ausführungs

form, bei der die Schaltung ersetzt ist durch Zweidraht/Vierdraht-Umsetzer.

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform der Schaltkreise gemäß vorliegender Erfindung. Die Eingänge eines Differenzialverstärkers 3 sind an zwei Klemmen 1 bzw. 2 angeschlossen, während sein Ausgang an den Eingang eines Analogdigitalumsetzers 5 über ein Vorfilter 4 angeschlossen ist. Der Ausgang des Analogdigitalumsetzers 5 speist einen digitalen Verarbeitungsschaltkreis 7 für die Verarbeitung mit einer vorgegebenen übertragungsfunktion. Die am Ausgang an-

- sr-

stehenden Digitalsignale desselben werden in Analogsignale mittels eines Digitalanalogumsetzers 9 umgesetzt und rückgekoppelt auf die Klemmen 1 und 2 über efn Nachfilter 10 und einen Ausgangsverstärker 11, um so eine Schleife zu ^ bilden. Das Vorfilter 4 und das Nachfilter 10 sind' Tiefpassfilter, die Rauschen in dem Analogdigitalumsetzer 5 und dem Digitalanalogumsetzer 9 eliminieren.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine duale Schleife, die gebildet wird durch Anschließen eines analogen Verarbeitungsschaltkreises 13 zwischen den Ausgang des Differenzial-

i Verstärkers 3 und den Eingang des Ausgangsverstärkers 11.

Der analoge Verarbeitungsschaltkreis 13 ist der Schaltkreis,

welcher die Verarbeitung in analogen Signalen mit einer vor- ^:

gegebenen Übertragungsfunktion ausführt. Ein Beispiel ist !

in Fig. 4 und 5 dargestellt. !

Der Schaltkreis nach Fig. 4 ist ein Verstärker mit zwei in Serie geschalteten Differenzialverstärkern 15 und 16. Der Differenzialverstärker 15 ist so aufgebaut, daß der Widerstand in einem Rückkopplungskreis umgeschaltet wird durch einen Umschaltkreis 17, um so einen Verstärker unterschied- ί liehen Verstärkungsgrades zu bilden. Der Differenzialverstär- j

ker dient als Pufferschaltkreis. Der Umschaltkreis 17 wird !

s gesteuert durch Signale, die von außen geliefert werden.

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm eines anderen Beispiels ²^ eines analogen Verarbeitungsschaltkreises 13. Das Signal der Eingangsklemme IN wird in diesem Beispiel verstärkt durch einen Differenzialverstärker und erscheint an der Ausgangsklemme OUT. Der Verstärkungsgrad wird gesteuert , in Abhängigkeit von der Eingangsgröße an einen Steuereingang Sc.

In der Ausführungsform nach Fig. 3 hat es sich als zweckmäßig erwiesen, das Steuersignal, welches die übertragungsfunktion des digitalen Verarbeitungsschaltkreises 7 verändert, identisch zu machen mit dem Steuersignal, das die übertragungsfunktion des analogen Verarbeitungsschaltkreises 13 verändert. Natürlich können auch andere Signale verwendet werden.

-Ί3-

Die Wirkungsweise des so aufgebauten Zweiklemmen-Impedanzschaltkreises wird nachstehend erläutert. Die Zweiklemmenimpedanz Z, welche über den Klemmen 1 und 2 erscheint, wird wie unten dargestellt ausgedrückt, wenn die Übertragungsfunktion des analogen Verarbeitungsschaltkreises 13Ha ist:

Z = 1/ [A-gm(Hd + Ha)J (6)

worin A der Verstärkungsfaktor des Differenzial-Verstärkers 3 ist und

gm die Umsetzkonduktanz des Ausgangsverstärkers 11 ist.

Die Übertragungsfunktion Hd des digitalen Verarbeitungs- ^ Schaltkreises 6 hat eine Verzögerungszeit t wie unten angegeben : . .

Hd = [1/ (R + 3 exp (-st) ...(7)

SC

Da die Signale der relativ tieffrequenten Komponente den

^" digitalen Verarbeitungsschaltkreis 7 durchlaufen,'ist der Einfluß der Verzögerungszeit klein. In dem analogen Verarbeitungsschaltkreis 13 ist prinzipiell keine exzessive Phasenverschiebung oder exzessive Verzögerung zu beobachten, abgesehen von der Verzögerung, die auf die Amplitudenfre-

²^ quenzcharakteristik zurückzuführen ist, so daß auch hier der Einfluß der Verzögerungszeit beinahe ignoriert werden kann.

Fig. 6 ist ein Diagramm der RücklaufVerlustcharakteristik, wenn die Zweiklemmenimpedanz gemäß der Erfindung verwendet

³^ wird als Abshlußschaltkreis für ein Sprachfrequenzband mit einer Reihenschaltung mit 600 Ohm und 1μΓ. Im Diagramm ist die Verzögerungszeit t des digital·-η Verarbeitungsschaltkreises 7 auf der Horizontalachse aufgetragen und die Rücklaufverlustcharakteristik auf der vertikalen Achse. Die ausgezogene Linie zeigt die Charakteristik eines Schaltkreises gemäß der Erfindung, während die gestrichelte Linie diejenige

-yr-

eines Kantenschaltkreises gemäß Fig. 1 darstellt. Das Diagramm zeigt offensichtlich, daß die Rücklaufverlustcharakteristik sehr stark im Hochfrequenzenband beeinflußt wird durch die Verzögerungszeit, daß jedoch bei

7, der Ausführungsform gemäß der Erfindung der Einfluß durch die Verzögerungszeit erheblich verringert ist.

Wenn eine Zweiklemmenimpedanzschaltung gemäß der Erfindung für ein Sprachfrequenzband ausgelegt wird, kann die Verzögerungszeit für den digitalen Schaltkreis bis zu etwa 130 \isec zugelassen werden, bei einer Rücklaufverlustcharakteristik von 20 dB oder höher. Verglichen mit der Schaltung nach dem Stand der Technik, bei der eine Verzögerungszeit von herunter bis zu 9 μ sec erforderlich ist, kann nach dem Erfindungsvorschlag die Auslegung von integrierten Schaltkreisen drastisch vereinfacht werden und damit die Herstellung der Endprodukte verbilligt werden.

Neben der Ausführungsform nach Fig. 4 und 5 kann der Analogschaltkreis 13 unterschiedlichen Aufbau aufweisen. Obwohl in den Zeichnungen der Schaltkreis keine Kapazitäten aufweist, weil es beabsichtigt ist, ihn als integrierten Schaltkreis aufzubauen, kann es möglich sein, dem Schaltkreis Hochpassfiltercharakteristik zu geben, indem man einen Kondensator in den Ubertragungspfad in Serie schaltet. Er kann auch aus rein passiven Komponenten ohne Verstärker auf-5 gebaut werden. Der Aufbau sollte optimal gewählt werden abhängig von dem jeweiligen Zweck des betreffenden Zweiklemmen-Impedanzschaltkreises.

Fig. 7 ist ein Blockdiagramm einer Anwendung der Erfindung. Die Schaltkreise gemäß der Erfindung werden teilweise modifiziert, um einen Zweidraht/Vierdrahtumsetzer aufzubauen. Der Schaltkreis setzt analoge Zweidrahtsignale in digital Vierdrahtsignale um. Die Klemmen 1 und 2 sind Analogsignalklemmen einer Zweidrahtleitung, während die Klemmen 21 und 22 die Digitalsignalklemmen der Vierdrahtanordnung sind.

Addierkreise 23 bzw. 24 sind jeweils an beiden Enden des digitalen Verarbeitungskreises 7 vorgesehen und ein Digitalfilter 25 ist eingefügt für die Signalübertragung in der

- yr -.. 45-

Gegenrichtung, so daß Echosignale auf der Vierdrahtseite ausgelöscht werden können. Der Ausgang vom Kodierkreis 24 ist an die Vierdrahtübertragungsklemme 21 über Bandpassfilter 26 angeschlossen, während die Signale der Vierdrahtempfangsklemme 22 zum Eingang des Addierkreises 23 über ein Tiefpassfilter 27 geführt sind. Das Bandpassfilter 26 und das Tiefpassfilter 27 sind als Filter digitalen Typs aufgebaut.

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm einer Schaltung gemäß der Erfindung. Zwei Klemmen 1 und 2 sind an die Eingänge eines DifferenζialVerstärkers 3 gelegt und dessen Ausgang gelangt zum Eingang eines Analogdigitalumsetzers 5 über ein Vorfilter 4. Der Ausgang von diesem Analogdigitalumsetzer 5 wird zu einem digitalen Verarbeitungsschaltkreis 7 über einen ■ Dezimationsfilter 6 geführt, um mit einer vorgegebenen übertragungsfunktion verarbeitet zu werden. Die digitalen Ausgangssignale, die von dem Schaltkreis 7 kommen, werden in Analogsignale durch einen Digitalanalogumsetzer 9 umgesetzt über ein Interpolationsfilter 8 und gelangen zu einem Nachfilter 10. Das Nachfilter 10 ist ein Tiefpassfilter, verwendet zum Entfernen von Rauschen, das in der Serienschaltung der Schaltkreise entstehen würde. Die Signale, die durch das Nachfilter 10 laufen, bilden den Eingang für einen Ausgangsverstärker 11 und der Differenzausgang desselben ist rückgekoppelt auf die Klemmen 1 und 2.

Der Ausgang des Differenzialverstärkers 3 verzweigt sich zum Eingang eines analogen Verarbeitungsschaltkreises 13, während der Ausgang des analogen Verarbeitungsschaltkreises zum Eingang des Ausgangsverstärkers 11 mittels eines Addierkreises 14 addiert wird.

Charakteristisch ist die übertragungsfunktion des analogen Verarbeitungsschaltkreises 13. Genauer gesagt ist die Schaltung dadurch charakterisiert, daß die Impedanz des Analogverarbeitungsschaltkreises 13 so ausgelegt ist, daß sie gleich ist der Realzahlkomponente der gewünschten Impedanz, die in dem Zweiklemmen-Impedanzschaltkreis im extrem hohen Frequenzband auftritt. Wenn die Zweiklemmen-Impedanzschaltung als

COPY

-Ab-

Abschlußimpedanz verwendet wird, wird der Analogverarbeitungsschaltkreis 13 so ausgelegt, daß er gleich ist der charakteristischen Impedanz (oder Realzahlkomponente) eines Abschlußmeßwerks in dem extrem hochfrequenten Band.

Der Abschnitt rechts der gestrichelten Linie in Fig. 8 ist als integrierter Schaltkreis aufgebaut.

Eine Serienimpedanz, bestehend aus der Serienschaltung eines Widerstandes R1 und eines Kondensators C1 gemäß Fig.9 (a) oder die Parallelschaltung eines Kondensators C1 und eines Widerstandes R2 gemäß Fig. 9 (b) sind bevorzugte Beispiele für eine Zweiklemmenimpedanz Z. Um das Verständnis zu erleichtern, wird im einzelnen nachstehend ein Beispiel einer Serienimpedanz aus Widerstand R1 und Kondensator C1 beschrieben.

Wenn in der obigen Formel 1/(A-gm-Ha) betrachtet wird, so ist dies eine Impedanz, gebildet mit einer Schleife des analogen Verarbeitungsschaltkreises 13. Wenn angenommen wird, daß die mit der Schleife des Analogverarbeitungschaltkreises 13 gebildete Impedanz so eingestellt wird, daß sie gleich RO ist, entsprechend den Realzeitkomponenten, so wird die übertragungsfunktion Ha des Schaltkreises 13 durch die folgende Gleichung geben:

Ha = — (8)

5 A· gm. RO

Die Übertragungsfunktion Hd des Digitalverarbeitungsschalt kreises 7 andererseits ist gegeben durch die folgende Glei chung unter Verwendung der S Funktion: 30

-1 + S-C1 · (R0-R1) _/cn Hd = ^(y)

A.gm'RO (1+S'Ci-RD

Um ein Digitalfilter zu bestimmen, das der Gleichung(9) entspricht, wird es in bilineare S-Z Form transformiert und ergibt:

340838A

a_{0 +} H₁ . Z"¹

Hd(Z ') = =- (10)

1 + b.. · Z . 1

worin: a_Q = -

A .gm . RO

. C₁ . (RO-R1)

_a =

A . gra . RO

T - 2 .C1 . R1 b =

T + 2 .Cl . R1

T bezeichnet die digitale Verarbeitungsperiode. Die übertragungsfunktion, gegeben durch Gleichung (10.), kann aufgebaut werden mit einem digitalen Rekursivfilterkreis mit drei Koeffizienten gemäß Fig. 2. Wenn die zweite übertragungsfunktion Ha für den analogen Verarbeitungsschaltkreis gemäß der Erfindung so festgelegt wird, daß die mit der Schleife gebildete Impedanz RO gleich der Realzeitkomponente R1 der Impedanz zu dem Zeitpunkt wird, wenn die Frequenz unendlich wird, oder Real [lim Z(f)*J = R1 im Falle der Fig.

^uf»

4 (a) und (b) so gilt die Gleichung

a₁ = 0.

Die übertragungsfunktion des Digitalkreises Hd wird demgemäß vereinfacht zu

r ^a

Hd ( ) = — (11)

^{1 + b z}

Das obige kann realisiert werden durch ein rekursives Digitalfeld mit nur den beiden Koeffizienten gemäß Fig. Die Übertragungsfunktion Ha ist hier gegeben als 1

Ha = . ·<¹2)

A . gm . R1

copy

Ein einfacher Schaltkreis mit der Verstärkung gemäß Fig. 11(a) und 11 (b) oder
1

A . gm .R1
kann diese Gleichung erfüllen.

Ein Addierverstärkerkreis gemäß Fig. 12 wird als Addierkreis 14 verwendet, der den Ausgang des Digitalanalogumsetzers 9 addiert oder, mit anderen Worten, die Aus- j gänge des digitalen Verarbeitungsschaltkreises 7 und den j Ausgang des analogen Verarbeitungsschaltkreises 13. Der auf diese Weise erzielte Ausgang des digitalen Verarbeitungsschaltkreises wird verstärkt mit einem- Verstärkungsgrad von

-1

_r· A . gm . R1

Der Koeffizient des Digitalfilters, um die übertragungsfunktion zu realisieren,kann gebildet werden durch einen Koeffizienten b- allein gemäß Fig. 13, womit der digitale Verarbeitungsschaltkreis erheblich vereinfacht wird.

Obwohl der Verstärkungsgrad für jeden Analogverarbeitungsschaltkreis 13 in der obigen Beschreibung festgelegt war, kam. jeder Schaltkreis vorteilhafterweise eine variable Verstärkung aufweisen, die steuerbar ist mittels extern zugeführter Signale. Beispielsweise können die Schaltkreise gemäß Fig. 14 (a) bzw. 14 (b) verwendet werden als Ersatz für die nach Fig. 11 (a) bzw. 11(b). Der Schaltkreis nach Fig. 7 kann ersetzt werden durch den Schaltkreis gemäß Fig. 15.

Das Dezimationsfilter 6 und das Interpolationsfilter 8 sind wirksam, wenn die Umsetzgeschwindigkeit des Analogdigitalumsetzers 5 abweicht von der Verarbeitungsgeschwindigkeit des digitalen Verarbeitungsschaltkreises 7. Da jedoch diese beiden Filter 6,8 nicht in direkter Beziehung stehen mit der grundsätzlichen Wirkungsweise des Gegenstandes der Erfindung, kann das eine oder andere oder auch beide Filter weggelassen werden und braucht nicht notwendigerweise eingefügt zu werden, um die Erfindung zu realisieren.

Copy

:3A08384

Das Verfahren zum Bestimmen der jeweiligen Übertragungsfunktionen für den digitalen Verarbeitungsschaltkreis 7 und den analogen Verarbeitungsschaltkreis·13 können fest vorgegebene Methoden sein, spezifiziert für · eine bestimmte Auslegung oder eine bestimmte Komponente in einem System. Man kann auch ein Verfahren verwenden unter Anwendung eines variablen Schaltkreises, der automatisch gesteuert wird von den Eingangssignalen. Das automatische Steuerverfahren kann so verwendet werden, daß man einen Steuerschaltkreis verwendet mit einem Mikroprozessor, in dem ein Satz von Mustern abgespeichert ist, der notwendige Werte aus den Mustern liefert oder ein Muster, das jedes Mal mit den Eingangssignalen abgerufen wird, um ein vorgegebenes Muster zu erzielen. Der Schaltkreis gemäß der Erfindung kann irgendeines der Verfahren verwenden, die für einen bestimmten Zweck geeignet sind.

Fig. 16 ist ein Blockdiagramm eines Anwendungsbeispiels der Erfindung. Der Schaltkreis gemäß der Erfindung ist teilweise modifiziert zum Aufbau eines Zweidraht/Vierdraht-Umsetzers. In diesem Anwendungsfall wird das Ausgangbsignal von··. Analogdigitalumsetzer 5 einem digitalen Verarbeitungsschaltkreis 7 zugeführt sowie einem Addierkreis 24 über ein Dezimationsfilter 6, um mit einer vorgegebenen Übertragungsfunktion verarbeitet zu werden. Die digitalen Ausgangssignale von einem Addierkreis 23 werden über ein Interpolationsfilter 8 geführt. Dieser Schaltkreis ist auch als Zweidraht/Vierdrahtumsetzer einsetzbar, dessen Zweidrahtklemmen für Analogsignale bestimmt sind und dessen Vierdrahtklemmen für Digitalsignale vorgesehen sind.

COPY

Claims (12)

1. Patentansprüche

   Zweikleramen-Irapedanzschaltkreis mit zwei Klemmen, einem Analogdigitalumsetzer, der die an den zwei Klemmen anstehenden Analogsignale in Digitalstgnale umsetzt, mit einem digitalen Verarbeitungsschaltkreis, dem als Eingangssignale die Ausgangssignale des Analogdigitalumsetzers zugeführt werden und dessen Ausgangssignale die gemäß einer ersten übertragungsfunktion verarbeiteten umgesetzten Digitalsignale sind und mit einem Digitalanalogumsetzer, der die digitalen Ausgangssignale von dem digitalen Verarboi tunq:-;-schaltkreis in Analogsignale umsetzt, wobei der Ausgang des Digitalanalogumsetzers an die zwei Eingangskieminen zur Ausbildung einer ersten Rückkopplungsschleife angeschlossen ist, um so die Zweiklemmenimpedanz zu verwenden, die an den beiden Klemmen erscheint, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung einen analogen Verarbeitungsschaltkreis umfaßt, dem als Eingangssignale die an den beiden Klemmen stehenden Analogsignale zugeführt sind und dessen Ausgang Analogsignale sind, die gemäß einer zweiten übertragungsfunktion verarbeitet worden sind und daß eine Komponente vorgesehen ist zum überlagern des Ausganges des analogen Verarbeitungsschaltkreises zu dem Ausgang des digitalen Analoguinsetzers sowie die so überlagerten Ausgangssignale den beiden Klemmen zuführt unter Ausbildung einer zweiten Schleife derart, daß die tief frequenten Komponenten des an den beiden Eingangsklemmen stehenden Signals über die erste Rückkopplungsschleife geführt werden und die höher frequenten Komponenten über die zweite Rückkopplungsschleife. BAD ORIGINAL

   copy
2. 2. Zweiklemmen-Impedanzschaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste übertragungsfunktion programmierbar und extern steuerbar einstellbar ist.
3. 3 . Zweiklemrnen-Impedanzschaltkreis nach Anspruch 1 , uadurch gekennzeichnet, daß die zweite Übertragungsfunktion programmierbar und extern steuerbar einstellbar ist.
   10
4. 4. Zweiklemmen-Impedanzschaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der analoge Verarbeitungsschaltkreis so aufgebaut ist, daß er der Realzeitkomponente der gewünschten, an den beiden Klemmen bei einem extrem hoch frequenten Band erscheinenden Impedanz entspricht.
5. 5. Zweiklemmen-Impedanzschaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der digitale Verarbeitungsschaltkreis einen mit zwei extern steuerbaren Komponenten versehenen digitalen Verarbeitungsschaltkreis umfaßt.
6. 6. Zweiklemmen-Impedanzschaltkreis nach einem der

   5 Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung ferner einen Addierverstärker umfaßt zum Koppeln der ersten Rückkopplungsschleife und der zweiten Rückkopplungsschleife, wobei der Addierverstärker so aufgebaut ist, daß sein Verstärkungsfaktor extern steuerbar ist und daß der digitale Verarbeitungsschaltkreis einen extern steuerbaren Einkoef f iz'ienten-Digitalschaltkreis umfaßt.
7. 7. Zweiklemmen-Impedanzschaltkreis nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der analoge Verarbeitungsschaltkreis extern steuerbare.Schaltungskomponenten umfaßt.

   BAD ORIGINAL
8. 8. Zweiklemraen-Impedanzschaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Analogdigitalumsetzer,der digitale Verarbeitungsschaltkreis, der Digitalanalogumsetzer und der

   -■ analoge Verarbeitungsschaltkreis als ein integrierter Schaltkreis ausgeführt sind.
9. 9. Zweiklemmen-Impedanzschaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der digi-0 tale Verarbeitungsschaltkreis einen programmierbaren und steuerbaren Mikroprozessor umfaßt.
10. 10. Zweiklemmen-Impedanzschaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der digitale Verarbeitungsschaltkreis eine Kombination von Multiplizierschaltkreisen und Addierschaltkreisen umfaßt.
11. 11. Zweidraht-Vierdraht-Umsetzer mit Zwei draht-Klemmeη mit einem Analogdigitalumsetzer, der die an den Zweidrahtklemmen anstehenden analogen Signale in Digitalsignale: umsetzt, mit einem digitalen Verarbeitungsschaltkreis, dem als Eingang die digitalen Ausgangssignale vom Analogdigitalumsetzer zugeführt werden und der Digitalsignale erzeugt, die in den digitalen Verarbeitungsschaltkreisen mit einer ersten Übertragungsfunktion umgesetzt worden sind und mit einem digitalen Analogumsetzer, der die digitalen Ausgangssignale vom digitalen Verarbeitungsschaltkreis in Analogsignale umsetzt, wobei der Ausgang vom Digitalanalogumsetzer an die Zweidrahtklemmen rückgekoppelt ist unter Aufbau einer ersten Rückkopplungsschleife, wobei ein Digitalfilter vorgesehen ist, dessen Ausgang mit dem Eingang des digitalen Verarbeitungsschaltkreises verbunden ist und dessen Eingang an den Ausgang des digitalen Verarbeitungsschaltkreises gelegt ist und wobei die Signale von Vierdraht-Eingangsklemmen an den Eingang des Digitalfilters gelegt sind,während die Sig-

    BAD ORIGINAL

    nale der Vierdraht-Ausgangsklemmen an den Ausgang des Digitalfilters gelegt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Umsetzer ferner mit einem analogen Verarbeitungsschaltkrois versehen ist, dem als Eingang die an den Zweidrahtklemmen liegenden analogen Signale zugeführt werden und der Analogsignale erzeugt, die unter Analogverarbeitung gemäß einer zweiten übertragungsfunktion umgesetzt worden sind und daß eine Komponente vorgesehen ist zum überlagern des Ausgangs von dem analogen Verarbeitungsschaltkreis und des Ausgangs des Digitalanalogumsetzers zum Koppeln der überlagerten Ausgangssignale an die Zweidrahtklemmen unter Ausbildung einer zweiten Rückkopplungsschleife derart, daß die tieffrequenten Komponenten der Signale an den Zweidrahtklemmen über die erste Rückkopplungsschleife laufen und die höher frequenten Komponenten derselben über die zweite Rückkopplungsschleife.
12. 12. Zweidraht-Vierdraht-Umsetzer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale des Analog-2Q djgitalumsetzers über ein Dezimationsfilter geführt sind und die Eingangssignale für den Digitalanalogumsetzer über ein Interpolationsfilter.

    COPY