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Dokumentenidentifikation DE102005030048A1 25.01.2007
Titel Tiefpass-Filter zum Filtern des Schaltrauschens in einem pulsweiten modulierten Sendesignal
Anmelder Infineon Technologies AG, 81669 München, DE
Erfinder Walter, Sergio, Villach, AT;
Wiesbauer, Andreas, Pörtschach, AT;
Veranu, Giacomo, Moosburg, AT;
Pötscher, Thomas, Villach, AT
Vertreter PAe Reinhard, Skuhra, Weise & Partner GbR, 80801 München
DE-Anmeldedatum 27.06.2005
DE-Aktenzeichen 102005030048
Offenlegungstag 25.01.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.01.2007
IPC-Hauptklasse H03H 7/09(2006.01)A, F, I, 20060424, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H04B 3/04(2006.01)A, L, I, 20060424, B, H, DE   H04M 11/06(2006.01)A, L, I, 20060424, B, H, DE   
Zusammenfassung Analoges Tiefpass-Filter zum Herausfiltern eines hochfrequenten Schaltrauschens in einem pulsweiten modulierten Sendesignal, das von einem Klasse-D-Leitungstreiber (1) mittels eines Transformators (13) in eine Telefonleitung (14A, 14B) eingespeist wird, mit einer Gleichtaktdrossel (7), die das Sendesignal von dem Klasse-D-Leitungstreiber (1) empfängt und an einen ersten Anschluss (11A, 11B) einer Primärwicklung (12A, 12B) des Tranformators (13) abgibt, und mit mindestens einem ersten Kondensator (16A, 16B), der zwischen dem ersten Anschluss (11A, 11B) der Primärspule (12A, 12B) des Tranformators (13) und einem Referenzpotentialanschluss (15A, 15B) verschaltet ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein analoges Tiefpass-Filter zum Herausfiltern eines hochfrequenten Schaltrauschens in einem pulsweiten modulierten Sendesignal, das von einem Klasse-D-Leitungstreiber mittels eines Transformators in eine Telefonleitung eingespeist wird.

Unter xDSL versteht man eine Vielzahl von Übertragungssystemen, bei der Daten über Kupferdoppeladern des Telefonanschluss-Leitungsnetzes übertragen werden. Besonders verbreitet sind ADSL-Datenübertragungssysteme (ADSL: Asymmetrical Digital Subscriber Line), bei der Daten über verdrillte Zweidrahttelefonleitungen zu dem Endteilnehmer im Ortsnetzbereich für Breitbandanwendungen übertragen werden. Man unterscheidet zwischen verschiedenen Konfigurationen, wie ADSL 1, ADSL 2, die sich durch unterschiedliche Bitraten im Hin- und Rückkanal unterscheiden. Bei ADSL sind die Datenübertragungsraten im Hin- und Rückkanal unterschiedlich bzw. asymmetrisch.

1 zeigt eine ADSL-Breitband-Zugangsnetzwerk gemäß dem Standard G. 992.5, bei dem es sich um ein ADSL-Datenübertragungssystem mit diskreter Multitonübertragung (DMT) handelt. Mehrere, in einem Gebäude befindliche Endnutzer sind über verdrillte Telefonleitungen sowie über DSLAM-Schaltungen und Subscriber Line Units (SLU) an herkömmliche, öffentliche Telefonnetzwerke (PSTN: Public Service Telecommunication Networks) und an breitbandige ATM-Datenübertragungsnetzwerke angeschlossen (ATM: Asymmetric Transfer Modus). Diese Netzwerke sind über Internet Service Provider (ISP) mit dem Internet verbunden.

Zur Signalverstärkung auf Seiten der Teilnehmer bzw. Nutzer und auf Seiten der Vermittlungsstellen, werden derzeit noch keine Leitungstreiber eingesetzt, die sogenannte Klasse-D-Verstärker beinhalten. Klasse-D-Leitungstreiber geben ein verstärktes pulsweiten moduliertes Sendesignal ab, das mittels eines Transformators in die verdrillten Telefonleitungen eingespeist wird. Dabei muss das Sendesignal eine durch den Standard vorgegebene spektrale Leistungsdichte (PSD: Pack Power Spektrum Identity) aufweisen, d. h. das Spektrum des Sendesignals muss innerhalb einer vorgegebenen spektralen Maske liegen.

2 zeigt die durch den Standard G. 99.2 vorgegebene spektrale Leistungsmaske. Das von dem Leitungstreiber abgegebene Sendesignal muss unterhalb der in 2 dargestellten Linie liegen. Zur Unterdrückung des in dem pulsweiten modulierten Sendesignal enthaltenen hochfrequenten Schaltrauschens werden daher sogenannte OOB-Filter (OOB: Out of Band) eingesetzt, welche die hochfrequenten Signalanteile des pulsweiten modulierten Sendesignals dämpfen, um die PSD-Maske, wie sie in 2 dargestellt ist, einzuhalten.

3 zeigt eine Schaltungsanordnung nach dem Stand der Technik, wobei einem Klasse-D-Leitungstreiber ein herkömmliches OOB-Filter nachgeschaltet ist. Der Klasse-D-Leitungstreiber ist differentiell aufgebaut und gibt über zwei parasitäre Ausgangswiderstände R0 ein pulsweiten moduliertes (PWM) Sendesignal ab, welches über mindestens einen zugehörigen Transformator T in eine verdrillte Zweidrahttelefonleitung eingespeist wird. Der Transformator T weist vier Wicklungen, nämlich zwei Primärwicklungen und zwei Sekundärwicklungen, auf. Die Primärspulen des Transformators T sind über einen komplexen Widerstand Z verbunden, an dem eine Hybridschaltung zur Echosignalkompensation angeschlossen ist. Die Sekundärspulen der Transformatoren sind über einen Kondensator miteinander verbunden. Parallel zu den Sekundärspulen der Transformatoren sind Überspannungsschutz-Bauelemente zum Schutz des Transformators vor Überspannungen verschaltet. Die Überspannungsschutz-Bauelemente werden beispielsweise durch Varistoren oder Thyristoren gebildet. Die Überspannungsschutz-Bauelemente schützen den Transformator beispielsweise vor Überspannungen, die durch Blitzeinschlag hervorgerufen werden. Das analoge OOB-Filter ist ein Tiefpass-Filter zum Herausfiltern eines hochfrequenten Schaltrauschens des von dem Leitungstreiber abgegebenen pulsweiten modulierten Sendesignals. Das in 3 dargestellte herkömmliche analoge Tiefpass-Filter ist ein Tiefpass-Filter 5. Ordnung, welches auf Seiten der Primärwicklungen des Transformators T zwei Induktivitäten LA1, LA2 bzw. LB1, LB2 und zwei Kondensatoren CA1, CA2 bzw. CB1, CB2 aufweist. Darüber hinaus umfasst das OOB-Filter die Streu-Induktivitäten des Transformators T. Die Grenzfrequenz des analogen Tiefpass-Filters liegt von dem verwendeten ADSL-Standard ab. Bei ADSL Plus liegt die Grenzfrequenz bei 2,4 MHz und bei herkömmlichen ADSL bei 1,1 MHz. Die durch den Klasse-D-Verstärker hervorgerufene Schaltfrequenz liegt typischerweise bei 10 MHz. 3 zeigt die Dimensionierung der Spulen und der Kondensatoren für eine Grenzfrequenz von 2,4 MHz. Die Spulen LA1, LB1 weisen jeweils eine Induktivität von 1,8 &mgr;H auf. Die Spulen LA2, LB2 weisen eine Induktivität von 1,5 &mgr;H auf. Die Kondensatoren CA1, CB2 weisen eine Kapazität von 6,8 nF und die Kondensatoren CA2, CB2 weisen eine Kapazität von ebenfalls 6,8 nF auf.

Die in 3 dargestellte Schaltungsanordnung mit einem herkömmlichen OOB-Tiefpassfilter weist einige Nachteile auf.

Ein Hauptnachteil besteht darin, dass das analoge Tiefpass-Filter nach dem Stand der Technik Induktivitäten enthält, die nur schlecht integrierbar sind, und bei der Montage relativ viel Platz benötigen. Da die Schaltung symmetrisch aufgebaut ist, müssen die in den beiden Signalzweigen A, B jeweils verwendeten Spulen gleiche Induktivitäten haben bzw. gut matchen. Beispielsweise müssen die Spule LA1 und die Spule LB1 eine möglichst identische Induktivität von 1,8 &mgr;H aufweisen. In gleicher Weise müssen die Spulen LA2, LB2 eine identische Induktivität von 1,5 &mgr;H aufweisen.

Aufgrund der symmetrischen Struktur und dem daher notwendigen Matching zwischen den Spulen, dürfen die Spulen LA1, LA2, LB1, LB2 nur geringfügige Herstellungstoleranzen aufweisen, sodass die Kosten für die Herstellung dieser hochgenauen Spulen relativ hoch sind.

Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Spulen LA1, LA2, LB1, LB2 bei dem herkömmlichen OOB-Filter, wie es in 3 dargestellt ist, jeweils eine separate Abschirmung gegen elektromagnetische Strahlungen benötigen.

Ein weiterer Nachteil des in 3 dargestellten OOB-Filters besteht darin, dass die Kapazitäten der eingesetzten Kondensatoren mit 6,8 nF relativ hoch sind. Dies führt dazu, dass relativ große Kondensatoren eingesetzt werden müssen, die bei der Montage einen entsprechend größeren Platzbedarf aufweisen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein analoges Tiefpass-Filter zum Herausfiltern eines hochfrequenten Schaltrauschens in einem pulsweiten modulierten Sendesignal zu schaffen, welches die oben genannten Nachteile vermeidet und welches insbesondere einen möglichst geringen schaltungstechnischen Aufwand aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein analoges Tiefpass-Filter mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Die Erfindung schafft ein analoges Tiefpass-Filter zum Herausfiltern eines hochfrequenten Schaltrauschens in einem pulsweitenmodulierten Sendesignal, das von einem Klasse-D-Leitungstreiber mittels eines Transformators in eine Telefonleitung eingespeist wird, mit einer Gleichtaktdrossel, die das Sendesignal von dem Klasse-D-Leitungstreiber empfängt und an einen ersten Anschluss einer Primärwicklung des Transformators abgibt, mindestens einem ersten Kondensator, der zwischen dem ersten Anschluss der Primärspule des Transformators und einem Referenzpotentialanschluss verschaltet ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des analogen Tiefpass-Filters weist dieser mindestens einen zweiten Kondensator auf, der parallel zu einer mit der Telefonleitung verbundenen Sekundärwicklung des Transformators verschaltet ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen analogen Tiefpass-Filters ist parallel zu dem zweiten Kondensator jeweils ein Überspannungsschutzbauelement verschaltet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen analogen Tiefpass-Filters sind die Überspannungsschutzbauelement Varistoren.

Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen analogen Tiefpass-Filters sind die Überspannungsschutzbauelemente Thyristoren.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen analogen Tiefpass-Filters ist das analoge Tiefpass-Filter differentiell aufgebaut.

Das erfindungsgemäße analoge Tiefpass-Filter ist vorzugsweise ein passives Filter 3. Ordnung und höherer Ordnung.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen analogen Tiefpass-Filters ist dieses differentiell aufgebaut und enthält ein in der Gleichtaktdrossel enthaltenes Spulenpaar und ein aus zwei ersten Kondensatoren bestehendes erstes Kondensatorpaar zur Bildung eines Filters 3. Ordnung und gegebenenfalls zusätzlich ein aus zwei zweiten Kondensatoren bestehendes zweites Kondensatorpaar zur Bildung eines Filters 4. Ordnung.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen analogen Tiefpass-Filters ist dieses differentiell aufgebaut und weist für jede der beiden Telefonleitungsadern eine zugehörige Transformatorwicklung auf.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen analogen Tiefpass-Filters weisen die beiden Transformatoren jeweils eine Primärspule auf, deren erster Anschluss jeweils direkt mit den beiden Kondensatoren des ersten Kondensatorpaares und deren beiden zweite Anschlüsse über einen komplexen Abschlusswiderstand miteinander verbunden sind.

Bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen analogen Tiefpass-Filters weist der Transformator zwei Primärspulen auf, deren zweite Anschlüsse kurzgeschlossen sind und deren erster Anschluss jeweils über einen komplexen Abschlusswiderstand mit einem der Kondensatoren des ersten Kondensatorpaares verbunden ist.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen analogen Tiefpass-Filters weist der Transformator zwei Sekundärspulen auf, die über einen dritten Kondensator miteinander verbunden sind.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen analogen Tiefpass-Filters ist der Referenzpotential-Anschluss ein Masse-Anschluss.

Im Weiteren werden bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen analogen Tiefpass-Filters unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren zur Erläuterung erfindungswesentlicher Merkmale beschrieben.

Es zeigen:

1: ein ADSL-Breitband-Zugangsnetzwerk nach dem Stand der Technik;

2: eine spektrale Leistungsmaske wie sie bei der ADSL-Übertragung gemäß dem Standard vorgegeben ist;

3: ein analoges Tiefpass-Filter zum Herausfiltern eines hochfrequenten Schaltrauschens in einem pulsweiten modulierten Sende-Signal nach dem Stand der Technik;

4: eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen analogen Tiefpass-Filters;

5: eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen analogen Tiefpass-Filters.

Wie man aus 4 erkennen kann, ist ein Klasse-D-Leitungstreiber differentiell aufgebaut und enthält zwei Ausgangstreiberstufen 2A, 2B. Die Treiberstufen 2A, 2B sind über einen parasitären Ausgangswiderstand 3A, 3B an Ausgangsanschlüsse 4A, 4B des Klasse-D-Leitungstreibers 1 angeschlossen. Der Klasse-D-Leitungstreiber 1 gibt über die beiden Ausgangsanschlüsse 4A, 4B ein differentielles, verstärktes pulsweiten moduliertes Sendesignal ab. Der Klasse-D-Leitungstreiber 1 enthält ferner Eingangsanschlüsse 5A, 5B zur Impedanz-Synthese. Die Ausgangsanschlüsse 4A, 4B sind über Leitungen 6A, 6B an eine Gleichtaktdrossel 7 angeschlossen. Die Gleichtaktdrossel 7 bzw. CMC-Schaltung (CMC: Common Mode Choke) ist ein Standardbauelement, welches normalerweise zur Unterdrückung von Gleichtaktsignalen auf Spannungsversorgungsleitungen eingesetzt wird. Die Gleichtaktdrossel 7 enthält ein Spulenpaar 8A, 8B, das in einem abgeschirmten Gehäuse untergebracht sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform weisen die beiden Spulen 8A, 8B innerhalb der Gleichtaktdrossel 7 eine nominale Induktivität von 14 &mgr;H auf. In Serie zu den Induktivitäten 8A, 8B sind in 4 seriell verschaltete parasitäre Streuinduktivitäten 9A, 9B mit einer Induktivität von beispielsweise 1,3 &mgr;H dargestellt. Die parasitären Induktivitäten 9A, 9B der Gleichtaktdrossel 7 bilden mit den Kondensatoren 16A, 16B ein differentielles Tiefpass-Filter. Die Hauptinduktivitäten 8A, 8B der Gleichtaktdrossel 7 bilden mit den Kondensatoren 16A, 16B ein Tiefpassfilter für ein Gleichtakteingangssignal.

Die Gleichtaktdrossel 7 empfängt das pulsweite modulierte Sendesignal von dem Klasse-D-Leitungstreiber 1 und gibt dieses bei der in 4 dargestellten Ausführungsform über Leitungen 10A, 10B jeweils an einen ersten Anschluss 11A, 11B einer Primärwicklung 12A, 12B eines Transformators 13 ab. Die in 4 dargestellte Schaltungsanordnung ist volldifferentiell aufgebaut, sodass für jede der beiden Telefonleitungsadern 14A, 14B eine zugehörige Transformatorwicklung 17A, 17B vorgesehen ist. Der Transformator 13 weist vier Wicklungen auf, nämlich zwei Primärwicklungen 12A, 12B und zwei Sekundärwicklungen 17A, 17B, die magnetisch gekoppelt sind.

Bei einer alternativen Ausführungsform sind zwei getrennte Transformatoren vorgesehen, deren Sekundärwicklung 17A, 17B jeweils mit einer Telefonleitungsader 14A, 14B verbunden ist.

Zwischen dem ersten Anschluss 11A, 11B der beiden Primärspulen 12A, 12B des Transformators 13 und einem Referenzpotential-Anschluss 15A, 15B ist mindestens ein erster Kondensator 16A, 16B verschaltet. Der Referenzpotential-Anschluss 15A, 15B ist vorzugsweise jeweils durch einen Masse-Anschluss gebildet.

Der Transformator 13 weist Sekundärwicklungen 17A, 17B auf, zu denen parallel mindestens ein zweiter Kondensator 18A, 18B verschaltet ist. Parallel zu den Sekundärwicklungen 17A, 17B und den Kondensatoren 18A, 18B ist vorzugsweise zusätzlich jeweils ein Überspannungsschutz-Bauelement 19A, 19B verschaltet. Bei den Überspannungsschutz-Bauelementen 19A, 19B handelt es sich vorzugsweise um Varistoren oder Thyristoren. Die Überspannungsschutz-Bauelemente 19A, 19B sind zum Schutz des Transformators 13 vor Überspannungen, beispielsweise für den Fall eines Blitzeinschlags, vorgesehen. Da die Kondensatoren 18A, 18B ebenfalls parallel zu den Überspannungsschutzbauelementen 19A, 19B und den Sekundärwicklungen 17A, 17B des Transformators 13 verschaltet sind, schützen die Überspannungsschutzbauelemente 19A, 19B auch die Kondensatoren 18A, 18B vor Überspannungen. Es ist daher bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung nicht notwendig, Hochspannungs-Bauelemente für die Kondensatoren 18A, 18B zu verwenden, sodass diese mit sehr geringen Herstellungskosten herstellbar sind und gute Filtereigenschaften aufweisen.

Bei der in 4 dargestellten ersten Ausführungsform weist der Transformator 13 zwei Primärspulen 12A, 12B auf, deren erster Anschluss direkt mit den beiden Kondensatoren 16A, 16B des ersten Kondensatorpaares und deren zweiten Anschlüsse 20A, 20B über einen komplexen Abschlusswiderstand 21 miteinander verbunden sind. Der komplexe Abschlusswiderstand 21 wird, wie in 4 dargestellt, vorzugsweise durch zwei in Reihe verschaltete Widerstände gebildet, wobei zu einem der beiden Widerstände ein Kondensator parallel verschaltet ist. An den Anschlüssen 20A, 20B wird ferner eine Hybridschaltung 22 angeschlossen, die vier Widerstände 22A, 22B, 22C, 22D enthält. Die Widerstände sind kreuzweise verschaltet, wobei der zweite Anschluss 20A der Primärwicklung 12A über die Widerstände 22A, 22D an die Leitung 10B angeschlossen ist und wobei der zweite Anschluss 20B der Sekundärwicklung 12B über Widerstände 22B, 22C an die Leitung 10A angeschlossen ist. An einem zwischen den Widerständen 20A, 20D liegenden ersten Knoten K1 und an einem zwischen den Widerständen 22B, 22C liegenden zweiten Knoten K2 wird das Empfangssignal für den Empfänger über Leitungen 23A, 23B abgegriffen.

Darüber hinaus sind die zweiten Anschlüsse 20A, 20B der Sekundärwicklungen 12A, 12B über Rückkoppelleitungen 24A, 24Bmit den Anschlüssen 5A, 5B des Klasse-D-Leitungstreibers 1 zur Impedanzsynthese verbunden.

Der Transformator 13 weist zwei Sekundärspulen 17A, 17B auf, die über einen dritten Kondensator 26 miteinander verbunden sind.

Das erfindungsgemäße analoge Tiefpass-Filter wird bei der in 4 dargestellten Ausführungsform durch die Gleichtaktdrossel 7, durch die beiden Kondensatoren 16A, 16B des ersten Kondensatorpaares 16 und die durch die beiden zweiten Kondensatoren 18A, 18B des zweiten Kondensatorpaares 18 sowie durch die Streu-Induktivitäten des Transformators 13 gebildet. Durch die Gleichtaktdrossel 7, das erste Kondensatorpaar 16, das zweite Kondensatorpaar 18 sowie durch die Streu-Induktivität des Transformators 13 wird ein passives analoges Tiefpass-Filter 4. Ordnung gebildet. Dieses analoge Tiefpass-Filter ist differentiell aufgebaut und ist durch die Überspannungsschutz-Bauelemente 19A, 19B gegen Überspannungen auf der Sekundärseite des Transformators 13 geschützt. Da die Spulen 8A, 8B innerhalb der Gleichtaktdrossel 7 in einem Bauelement integriert sind, ist das Matching zwischen den Spulen 8A, 8B sehr gut. Darüber hinaus sind die Spulen 8A, 8B innerhalb der Gleichtaktdrossel 7 gut gegen elektromagnetische Einstrahlungen abgeschirmt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Grenzfrequenz des erfindungsgemäßen analogen Tiefpass-Filters bei einer Frequenz von 2,4 MHz. Dabei weisen die ersten Kondensatoren 16A, 16b eine Kapazität von 8,2 nF und die zweiten Kondensatoren 18A, 18B eine Kapazität von 2,2 nF auf.

Das erfindungsgemäße analoge Tiefpass-Filter hat den Vorteil, dass es mit einer sehr geringen Anzahl von externen Bauelementen implementiert werden kann. Insbesondere bietet die Verwendung der als Standard-Bauelement verfügbaren Gleichtaktdrossel 7 die Möglichkeit, den schaltungstechnischen Aufwand zu minimieren. Da die Anzahl der externen, nicht integrierten Bauelemente minimal ist, ist auch der benötigte Platzbedarf dieser Bauelemente gering.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen analogen Tiefpass-Filters besteht darin, dass die sowieso vorhandenen Überspannungs-Schutzbauelemente 19A, 19B gleichzeitig einen Schutz der zweiten Kondensatoren 18A, 18B gegen Überspannungen bieten.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen analogen Tiefpass-Filters besteht darin, dass die Gesamtkapazität der eingesetzten Kondensatoren 16A, 16B sowie der Kondensatoren 18A, 18B im Vergleich zu der herkömmlichen Schaltungsanordnung, wie sie in 3 dargestellt ist, geringer ist. Die Summe der Kapazitäten der beiden Kondensatoren 16A, 18A (8,2 nF + 2,2 nF) beträgt 10,4 nF, während die Summe der Kapazitäten der Kondensatoren CA1, CA2 bei der in 3 dargestellten herkömmlichen Schaltungsanordnung 2 × 6,8 nF = 13,6 nF beträgt.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen analogen Tiefpass-Filters besteht darin, dass keine eigenständigen Spulen-Bauelemente benötigt werden. Während die herkömmliche Schaltungsanordnung, wie sie in 3 dargestellt ist, vier Spulen LA1, LA2, LB1, LB2 aufweist, benötigt die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung lediglich zwei Spulen 8A, 8B, die innerhalb der Gleichtaktdrossel 7 integriert sind.

Die Gleichtaktdrossel 7 liefert eine sehr hohe Dämpfung für ein CMC-Signal bei einer Frequenz von 10 MHz. Bei dieser Frequenz ist nach der Spezifikation bzw. dem Standard eine Dämpfung von –90 dB erforderlich. Bei einer Frequenz von 20 MHz wird eine Dämpfung von –72 dB gefordert. Das erfindungsgemäße analoge Tiefpass-Filter erreicht die notwendige Dämpfung mit einem minimalen schaltungstechnischen Aufwand.

5 zeigt eine alternative zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, bei der die zweiten Anschlüsse 20A, 20B der Primärwicklungen 12A, 12B des Transformators 13 über eine Leitung 25 kurzgeschlossen sind. Dafür sind in den Leitungen 10A, 10B jeweils komplexe Abschlusswiderstände 21A, 21B verschaltet, die ebenfalls vorzugsweise aus zwei in Reihe geschalteten Widerständen bestehen, wobei zu einem Widerstand ein Kondensator parallel geschaltet ist, wie dies in 4 dargestellt ist.

Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform wird das erfindungsgemäße analoge Tiefpass-Filter durch die Gleichtaktdrossel 7, die Kondensatoren 16A, 16B sowie durch die Streuinduktivitäten des Transformators 13 gebildet und stellt ein Tiefpass-Filter 3. Ordnung dar. Ein derartiges analoges Tiefpass-Filter eignet sich insbesondere für einen Leitungstreiber 1, der sehr hochfrequent getaktet wird.

1
Klasse-D-Leitungstreiber
2
Ausgangstreiberstufen
3
Ausgangswiderstände
4
Ausgangsanschlüsse
5
Eingänge für Impedanzsynthese
6
Ausgangsleitungen
7
Gleichtaktdrosselspule
8
ideale Induktivitäten
9
Anschluss-Induktivitäten
10
Leitungen
11
Anschlüsse
12
Primärwicklungen
13
Transformatoren
14
Telefonleitungen
15
Referenz-Potentialanschlüsse
16
erste Kondensatoren
17
Sekundärwicklungen
18
zweite Kondensatoren
19
Überspannungs-Schutzbauelemente
20
Anschlüsse
21
Komplexer Abschlusswiderstand
22
Hybridschaltung
23
Abgriffleitungen
24
Leitung
25
Leitung
26
Kondensator


Anspruch[de]
Analoges Tiefpass-Filter zum Herausfiltern eines hochfrequenten Schaltrauschens in einem pulsweiten modulierten Sendesignal, das von einem Klasse-D-Leitungstreiber (1) mittels eines Transformators (13) in eine Telefonleitung (14A, 14B) eingespeist wird, mit:

(a) einer Gleichtaktdrossel (7), die das Sendesignal von dem Klasse-D-Leitungstreiber (1) empfängt und an einen ersten Anschluss (11A, 11B) einer Primärwicklung (12A, 12B) des Transformators (13) abgibt; und mit

(b) mindestens einem ersten Kondensator (16A, 16B) der zwischen dem ersten Anschluss (11A, 11B) der Primärspule (12A, 12B) des Transformators (13) und einem Referenzpotentialanschluss (15A, 15B) verschaltet ist.
Analoges Tiefpass-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein zweiter Kondensator (18A, 18B), der parallel zu einer mit der Telefonleitung (14A, 14B) verbundenen Sekundärwicklung (17A, 17B) des Transformators (13) verschaltet ist, vorgesehen ist. Analoges Tiefpass-Filter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu dem zweiten Kondensator (18A, 18B) ein Überspannungsschutzbauelement (19A, 19B) verschaltet ist. Analoges Tiefpass-Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Überspannungsschutzbauelement (19A, 19B) ein Varistor ist. Analoges Tiefpass-Filter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Überspannungsschutzbauelement (19A, 19B) ein Thyristor ist. Analoges Tiefpass-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das analoge Tiefpass-Filter differentiell aufgebaut ist. Analoges Tiefpass-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das analoge Tiefpass-Filter ein passives Filter 3. Ordnung oder höherer Ordnung ist. Analoges Tiefpass-Filter nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass das differentiell aufgebaute Tiefpass-Filter ein in der Gleichtaktdrossel (7) enthaltenes Spulenpaar (8A, 8B), und aus zwei ersten Kondensatoren (16A, 16B) bestehendes erstes Kondensatorpaar (16) aufweist. Analoges Tiefpass-Filter nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass bei dem differentiell aufgebauten Tiefpass-Filter für jede der beiden Telefonleitungsadern (14A, 14B) der Telefonleitung eine zugehöriger Transformatorwicklung vorgesehen ist. Analoges Tiefpass-Filter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator (13) zwei Primärspulen (12A, 12B) aufweist, deren erster Anschluss (11A, 11B) jeweils direkt mit einem der beiden Kondensatoren (16A, 16B) des ersten Kondensatorpaares (16) und deren beiden zweiten Anschlüsse (20A, 20B) über einen komplexen Abschlusswiderstand (21) miteinander verbunden sind. Analoges Tiefpass-Filter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator (13) zwei Primärspulen (12A, 12B) aufweist, deren zweite Anschlüsse (20A, 20B) kurzgeschlossen sind und deren erster Anschluss (11A, 11B) jeweils über einen komplexen Abschlusswiderstand (21A, 21B) mit einem der beiden Kondensatoren (16A, 16B) des ersten Kondensatorpaares (16) verbunden ist. Analoges Tiefpass-Filter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator (13) zwei Sekundärspulen (17A, 17B) aufweist, die über einen dritten Kondensator (26) miteinander verbunden sind. Analoges Tiefpass-Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzpotentialanschluss (15A, 15B) durch einen Masseanschluss (GND) gebildet ist.






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