JPH0211172B2 - - Google Patents

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JPH0211172B2
JPH0211172B2 JP56501996A JP50199681A JPH0211172B2 JP H0211172 B2 JPH0211172 B2 JP H0211172B2 JP 56501996 A JP56501996 A JP 56501996A JP 50199681 A JP50199681 A JP 50199681A JP H0211172 B2 JPH0211172 B2 JP H0211172B2
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JP
Japan
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capacitor
input
filter
clock
circuit
Prior art date
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JP56501996A
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JPS57501105A (ja
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Ruubitsuku Guregorian
Toshiro Suzuki
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Publication of JPS57501105A publication Critical patent/JPS57501105A/ja
Publication of JPH0211172B2 publication Critical patent/JPH0211172B2/ja
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H19/00—Networks using time-varying elements, e.g. N-path filters
    • H03H19/004—Switched capacitor networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)

Description

請求の範囲 1 エイリアシングを回避する為にサンプリング
周波数の周辺における入力アナログ信号の外来的
周波数成分を抑圧すべく適合されたサンプルデー
タシステム用の余弦フイルタにおいて、 反転入力リードと、基準電圧に接続した非反転
入力リードと、出力リードとを持つた演算増幅
器; 第1コンデンサと、各クロツク期間の終端にお
ける前記第1コンデンサ上の全電荷が隣接する半
サイクルにおける入力電圧の和である様に相補的
な第1クロツク及び第2クロツク信号によつて制
御されるスイツチ手段と、を具備しており、アナ
ログ入力信号を前記演算増幅器の前記反転入力リ
ードへ供給する為のスイツチトキヤパシタ入力回
路; 前記演算増幅器の前記反転入力リードと前記出
力リードとの間に接続された第2コンデンサを具
有する第1フイードバツク経路と、前記第1及び
第2クロツク信号の一方によつて制御されるスイ
ツチ手段を具有しており且つ前記第1フイードバ
ツク経路と平行に接続された第2フイードバツク
経路と、を具備するフイードバツク回路; を有することを特徴とする余弦フイルタ。
2 請求の範囲第1項において、前記入力回路の
前記スイツチ手段が、アナログ信号源と前記演算
増幅器の前記反転入力リードとの間に直列接続さ
れた第1及び第2スイツチと、前記アナログ信号
源と前記基準電圧との間に直列接続された第3及
び第4スイツチと、を有しており、前記第1コン
デンサは、前記第1及び第2スイツチの間の節点
へ接続された第1プレートと、前記第3及び第4
スイツチの間の節点へ接続された第2プレート
と、を持つており、前記第1及び第4スイツチは
前記第1クロツク信号によつて制御されると共
に、前記第2及び第3スイツチは前記第2クロツ
ク信号によつて制御されることを特徴とする余弦
フイルタ。
3 請求の範囲第1項において、前記フイードバ
ツク回路の前記スイツチ手段が、前記第1クロツ
ク信号によつて制御される1個のスイツチを有し
ていることを特徴とする余弦フイルタ。
4 請求の範囲第1項において、前記フイードバ
ツク回路の前記スイツチ手段が、前記第2フイー
ドバツク経路において直列接続された一対のスイ
ツチと、前記一対のスイツチの間の節点に接続し
た第1プレート及び前記基準電圧に接続した第2
プレートを持つた第3コンデンサと、を有するこ
とを特徴とする余弦フイルタ。
5 請求の範囲第4項において、前記第2フイー
ドバツク経路は、前記第1及び第2クロツク信号
の1つによつて制御される第1スイツチ手段と、
前記第1及び第2クロツク信号の他方によつて制
御され前記第1スイツチ手段と直列に接続されて
いる第2スイツチ手段と、前記第2コンデンサと
容量が等しく且つ前記第1及び第2スイツチ手段
の間の節点と接地との間に接続されている第3コ
ンデンサと、を有することを特徴とする余弦フイ
ルタ。
6 請求の範囲第4項において、前記一対のスイ
ツチが、前記演算増幅器の前記反転入力リードと
前記節点との間に接続されており前記第1クロツ
ク信号によつて制御される第1スイツチと、前記
節点と前記演算増幅器の前記出力リードとの間に
接続されており前記第2クロツク信号によつて制
御される第2スイツチと、を有することを特徴と
する余弦フイルタ。
7 請求の範囲第2項乃至第6項の内のいずれか
1項において、前記スイツチがMOSFET装置を
有していることを特徴とする余弦フイルタ。
8 請求の範囲第1項乃至第5項の内のいずれか
1項において、前記第1及び第2クロツク信号は
周波数が等しく且つ位相が逆であることを特徴と
する余弦フイルタ。
発明の背景 本発明はサンプル−データシステム用の電子フ
イルタ回路に関するものであつて、更に詳細に
は、スイツチトキヤパシタを有するタイプのフイ
ルタに対する前置フイルター乃至は余弦フイルタ
ーに関するものである。
入力信号周波数(Fi)がサンプリング乃至はク
ロツク周波数(Fc)を含むか又はそれに近接し
ている範囲内にあるサンプル−データシステム乃
至は装置に於いて、(Fc−Fi)成分及び(Fc+
Fi)成分のスペクトルを有する信号の重量又はエ
イリアシング(aliasing)によつて擬似的な周波
数が発生される。電荷結合素子(CCD)を使用
する回路に関するこの様な問題に対する一つの提
案された解決方法がIEEEジヤーナル オブ ソ
リツド ステイト サーキツツ(IEEE Journal
of Solid State Circuits)、SC−12巻、No.6、
1977年12月版に記載されている。しかしながら、
そこに提案されている回路及びCCD装置を有す
る構成は比較的複雑であり、本発明の以前に於い
ては同一の問題が存在していた金属−酸化物−シ
リコン(MOS)装置を使用し且つスイツチトキ
ヤパシタを有するフイルタを使用した回路に適用
することは不可能である。
スイツチトキヤパシタを有するフイルタは所定
の割合でアナログ入力信号をサンプルするサンプ
ル−データシステムである。この場合に信号が帯
域制限されていない場合には、サンプリング周波
数の周辺に於ける全ての成分が基本帯域内に折り
返されて、前述したエイリアシングの問題を発生
させる。(Fs)でクロツク動作されるスイツチト
キヤパシタを有する低域フイルターに於いては、
(Fp)を通過帯域端とした場合にアナログ前置フ
イルタよつて入力信号を(Fs−Fp)に帯域制限
する必要がある。(Fs)が低い場合には、複雑な
アナログ前置フイルタが必要とされる場合があ
る。しかしながら、フイルタの前に余弦フイルタ
を設けた場合には、入力信号は外部的に2Fs−Fp
に帯域制限され、従つて外部的なアナログ反エイ
リアシングフイルタに関する条件を2倍の程度緩
和させる。従つて、前述した余弦フイルタ機能を
与える様なスイツチトキヤパシタを有するフイル
タと適合性のある回路を設けることが必要となつ
た。
発明の簡単な要約 前述した問題は外部的な前置フイルタに関する
条件を2倍の程度緩和するか、又は2個の余弦フ
イルタを使用した場合にはその条件を4倍程度緩
和することも可能な、実際のフイルタの前に余弦
フイルタを付加することによつて解決される。単
一の余弦フイルタに対しては、使用されるクロツ
ク信号は尚且つ(Fs)であるが、信号は(2Fs)
でサンプルされる。本発明に基づく余弦フイルタ
回路は、演算増幅器を有し、該演算増幅器の負入
力端は入力節点に接続されており、該入力節点は
フイードバツクコンデンサを介して演算増幅器出
力端からのフイードバツク信号及び交番クロツク
フエーズによつて制御される4個のMOSFETス
イツチ回路網によつて制御されるスイツチ動作さ
れる入力コンデンサを介して入力信号を受け取
る。本回路の伝達関数はそれに次続するフイルタ
のサンプリング周波数に於いてゼロの伝達を与え
る。従つて、余弦フイルタはサンプリング周波数
(Fs)の周辺に於いて入力アナログ信号の外来的
な周波数成分を抑圧するという重要な機能を与え
るものであり、従つてエイリアシングの問題を回
避している。本発明の典型例に於いては、演算増
幅器のフイードバツク部に3番目のスイツチトキ
ヤパシタを付加することによつて本余弦フイルタ
が独立したスイツチトキヤパシタを有する余弦フ
イルタを構成している(また、その出力端はサン
プリング周波数に於いてゼロを与える)。
本発明のその他の目的、利点及び特徴は図面に
即して記載された本発明の一実施例に関する以下
の記載から明らかになるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に基づくスイツチトキヤパシタ
を有する余弦フイルタの回路図である。
第1a図は第1図の回路に使用する交番クロツ
クに関するタイミング線図である。
第2図は本発明に基づく独立したスイツチトキ
ヤパシタを有する余弦フイルタの回路図である。
第2a図は第2図の回路に使用される交番クロ
ツクに関するタイミング線図である。
実施例の詳細な説明 図面に関し説明すると、第1図は本発明の原理
を具体化したスイツチトキヤパシタを有する余弦
フイルタ乃至は前置フイルタ10を示している。
簡単に説明すると、本回路は、演算増幅器12を
有しており、その正端子は接地接続されており、
一方負入力端は入力節点14に接続されている。
リード線16に於ける入力信号電圧(Vin)はス
イツチトキヤパシタを有する回路網を介して節点
14に接続されている。従つて、リード線16は
リード線18に接続されており、リード線18は
一対のMOSFETスイツチ装置20と22のソー
ス/ドレイン端子を相互接続しており、これらス
イツチ装置を20及び22のゲートはそれぞれ交
番するフエーズ1クロツク(φ1)及びフエーズ
2クロツク(φ2)に接続されている。MOSFET
22はリード線24によつて3番目のMOSFET
スイツチ装置26に接続されており、スイツチ装
置26の他方のソース/ドレイン端子は接地接続
されると共にそのゲートはフエーズ1クロツク
(φ1)に接続されている。同様に、MOSFET装
置20はリード線28によつて4番目の
MOSFETスイツチ30に接続されており、スイ
ツチ30の他方のソース/ドレイン端子は入力節
点14に接続されると共にそのゲートはフエーズ
2クロツク(φ2)に接続されている。リード線
24と28との間に延在してリード線32が設け
られており、(αC)の値を有するコンデンサ34
の対抗プレート端子に接続されている。演算増幅
器12はその出力(Vo)リード線38からコン
デンサ40(Cの値を有する)を介して節点14
に延在するフイードバツクリード線36を有して
いる。演算増幅器12の出力端と節点14との間
の並列リード線42に於いてフエーズ1クロツク
(φ1)にゲートが接続された5番目のMOSFET
スイツチ44が設けられている。
本回路10がリード線16に供給される可変信
号電圧源(Vin)に接続されているとした場合
に、その動作は以下の如くなる。クロツクフエー
ズ1(φ1)に於いて、演算増幅器12のフイード
バツクループに於けるコンデンサ40はスイツチ
44の動作によつてゼロに放電される。同時に、
MOSFETスイツチ20と26とがフエーズ1
(φ1)クロツクで動作可能とされるのでコンデン
サ34は入力電圧Vin(nT−T/2)に充電され
る。クロツクフエーズ2(φ2)に於いて、入力
(Vin)はリード線18によつてMOSFET22を
介しコンデンサ34の下側プレートに直接供給さ
れる。同時に、MOSFETスイツチ30が開かれ
て、コンデンサ34の上側プレートが入力節点1
4に接続されると共に演算増幅器12の非反転
(−)入力端に接続される。従つて、入力コンデ
ンサ34に於ける電圧の全充電量は隣接する半周
期に於ける入力電圧の和であつて、フエーズ2
(φ2)クロツク周期の終端に於ける演算増幅器1
2からの出力電圧は以下の如く与えられる。
Vo=(nT)=−α[Vin(nT) +Vin(nT−T/2)] すなわち、伝達関数は次式で与えられる。
H(z)=Vo(z)/Vin(z)=−α(1+z-1/2) 本フイルタの周波数応答は次式で与えられる。
|H(exp(jωt))|=α√ 2+2cos(ωt)/2 尚、Tは余弦フイルタに次続するフイルタのク
ロツク周期である。
ωT/2=πに対しては、H=0となる。これ
が意味することは、本余弦フイルタはそれに次続
するフイルタのサンプリング周波数に於いてゼロ
の伝達を有すると言うことである。コンデンサ3
4と40とに介して適切な寸法を選択することに
よつて、コンデンサ比αの値を変化させて可変利
得余弦フイルタを構成することが可能である。
第1図の回路は独立したフイルタではないが、
別のスイツチトキヤパシタを有するフイルタが得
られる様な回路に於いてそのようなフイルタと結
合して使用される前置フイルタとして構成されて
いる。回路10に比較的僅かな修正を施すことに
よつて、第2図に示した如く、独立したフイルタ
弁別器である余弦フイルタ10aを構成すること
が可能である。この場合に於いても、スイツチト
キヤパシタを有する入力回路網の要素は回路10
と同じである。しかしながら、演算増幅器12a
に対するフイードバツク回路網に於いて、フイー
ドバツクリード線36aに於いて通常の保持コン
デンサ40aに付け加えて別のコンデンサ48が
設けられている。この付加的なコンデンサは一端
側が接地接続されており他端側が2個の
MOSFETスイツチ52と54との間のリード線
50に接続されており、これらのスイツチは並列
フイードバツクリード線42aと直列接続されて
いる。これら後者のスイツチ要素52及び54の
ゲートは、それぞれ、クロツクフエーズ2(φ2)
及びクロツクフエーズ1(φ1)によつて制御され
る。
第2図の回路の動作に於いては、コンデンサ4
0aと48とは同一の値(C)を有する。最初のクロ
ツク周期に於いて、入力信号(Vin)は一番めの
入力コンデンサ34aを充電する。同時に、本回
路の出力(Vo)がフイードバツクコンデンサ4
8によつてサンプルされる。次いで、フエーズ2
(φ2)クロツク周期に於いて、入力コンデンサ3
4aの下側プレートが入力信号に充電され、上側
プレートが演算増幅器12aの反転(−)入力端
に接続される。従つて、入力コンデンサ34aに
於ける電圧の全電荷は隣接するクロツク半周期に
於ける入力電圧の和であつて、ここまでの動作は
第1図の回路に於ける動作と同じである。しかし
ながら、コンデンサ48が接地接続されているの
でスイツチング用フイードバツクコンデンサ40
aは接地電位に放電される。従つて各クロツク周
期に於いて、固定コンデンサ40aに於ける従前
の電荷はスイツチングフイードバツクコンデンサ
48によつて相殺され、新しい現時点に於ける値
が入力コンデンサ34aからの電荷によつて決定
される。従つて、この余弦フイルタ10aは“独
立”である。何故ならば、入力をサンプルしてい
る各半クロツク周期の間に於いて、余弦フイルタ
の出力端は尚且つ従前のサンプル値を保持してい
るからである。従つて、本回路は隣接して接続さ
れる回路が別個のスイツチトキヤパシタを有する
フイルタとしての能力を有するものでない場合に
好適なものである。
本発明が関与する当該技術に於ける当業者等に
とつて、本発明の構成に於ける種々の変更や著し
く異なつた実施例や適用例が本発明の精神及び範
囲を逸脱することなしに容易に想到可能なもので
ある。本明細書に於ける開示及び記載は単に例示
的なものであつて、何等限定的な意図をもつて成
されたものでない。
JP56501996A 1980-05-29 1981-05-21 Expired JPH0211172B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/154,573 US4329599A (en) 1980-05-29 1980-05-29 Switched-capacitor cosine filter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS57501105A JPS57501105A (ja) 1982-06-24
JPH0211172B2 true JPH0211172B2 (ja) 1990-03-13

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ID=22551864

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JP56501996A Expired JPH0211172B2 (ja) 1980-05-29 1981-05-21

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US (1) US4329599A (ja)
EP (1) EP0055260B1 (ja)
JP (1) JPH0211172B2 (ja)
CA (1) CA1159910A (ja)
WO (1) WO1981003587A1 (ja)

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