JPH02283115A - アクティブフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アクティブフィルタに関し、特に抵抗器、コ
ンデンサ、演算増幅器等で構成されるモノリシックＬＳ
Ｉ内蔵のＲＣ型のアクティブフィルタに関する。

〔従来の技術〕

モノリシックＬＳＩ内部にＲＣ型のアクティブフィルタ
を内蔵させる場合の最大の問題点は、コンデンサや抵抗
器の素子値の誤差が、ディスクリートな素子に比べて２
０％〜４０％と、桁外れに大きいことである。これに対
して、同一チップ内での抵抗器、コンデンサの相対的な
誤差は、１％以下であり、絶対値の誤差に対して無視で
きる値である。

従って、これらの抵抗器やコンデンサを使ってアクティ
ブフィルタを構成すると、カットオフ周波数が、大きく
ばらつくので、精度の要求されるフィルタの実現は非常
に困難である。例えば、素子値のばらつきを±３′０％
とすると、カットオフ周波数のばらつきは、−４０％〜
＋１００％にも達する。

以上のことから、モノリシックＬＳＩ内蔵するフィルタ
は、近年では、殆どスイッチトキャパシ型の回路で構成
される場合が多い。しかしながら、スイッチトキャパシ
タ型の回路は、サンプル値系で有するため、その前後に
、必ず、エイリアジング防止フィルタとスムージングフ
ィルタが必要である。これらのフィルタだけは、どうし
ても、ＲＣ型のアクティブフィルタで構成せざるを得す
、やはり、カットオフ周波数のばらつきが、設計上の問
題となっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のアクティブフィルタは、抵抗器やコンデ
ンサを備えた構成となっているので、モノリシックＬＳ
Ｉに内蔵する場合には、これら抵抗器やコンデンサの素
子値のばらつきにより、カットオフ周波数の誤差が非常
に大きくなるという欠点がある。

本発明の目的は、カットオフ周波数の誤差を低減するこ
とができるアクティブフィルタを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕 本発明のアクティブフィルタは、切換信号が第１のレベ
ルのとき入力信号を伝達し第２のレベルのときパルス信
号を伝達する切換回路と、抵抗制御信号の値に応じて抵
抗値を切換える抵抗回路を備え、前記切換回路の出力信
号に対して所定のフィルタ処理を行うフィルタ部と、こ
のフィルタ部の出力信号のレベルを基準電圧と比較しこ
の比較結果を判定信号として出力するレベル判定部と、
所定の振幅、パルス幅及び周期の前記パルス信号を発生
するパルス信号発生器と、前記切換信号が第２のレベル
のとき前記判定信号に応じて値を変更する前記抵抗制御
信号を出力し第１のレベルのとき前記抵抗制御信号の値
を保持する抵抗制御回路とを有している。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図である
。

この実施例は、切換信号■ｓが低レベルのとき入力信号
■ｌを伝達し高レベルのときパルス信号ＶＰを伝達する
切換回路１と、抵抗制御信号Ｖ、。

の値に応じて抵抗値を切換える抵抗回路２１、演算増幅
器２２、及びコンデンサＣ１を備え、切換回路１の出力
信号に対して所定のフィルタ処理を行うフィルタ部２と
、比較器３１及びＤ−フリップフロップ３２を備え、こ
のフィルタ部２の出力信号のレベルを基準電圧ｖＲと比
較しこの比較結果を判定信号ＶＪとして出力するレベル
判定部３と、所定の振幅、パルス幅及び周期のパルス信
号ＶＰを発生するパルス信号発生器４と、ＡＮＤゲート
５１及びアップダウンカウンタ５２を備え、切換信号ｖ
ｓが高レベルのとき判定信号■Ｊに応じて値を変更する
抵抗制御信号ｖＲｃを出力し低レベルのとき抵抗制御信
号ＶＲＣの値を保持する抵抗制御回路５とを有する構成
となっている。

次に、この実施例の動作について説明する。

ＬＳＩの電源がオンになった直後や、スタンバイ状態で
フィルタとしての動作が不要な間は、外部からの切換信
号■ｓが高レベルとなり、フィルタ部２には、パルス信
号発生器４からのパルス信号ＶＰが入力される。

レベル判定部３は、パルス信号ＶＰの各パルスの立上が
りから一定時間経過ｆ＆　＜この実施例ではパルスの立
下り）のフィルタ部２の出力波形を基準電圧ＶＲと比較
し、大小の判定結果を判定信号ＶＪとして出力する。

第２図にフィルタ部２のパルス信号ＶＰに対する応答特
性を示す。

パルス信号ＶＰの立上りから一定時間後（Ｔ秒）のフィ
ルタ部２の出力信号ＶＯの波高値Ｖｔはフィルタ２の利
得を「ＩＪとして、 Ｖｔ＝Ｖｒ　（１−ｅｖｐ　（−Ｔ／Ｒ−Ｃ））・・・
　　　く１） 但し、Ｖｒ：パルス信号ＶＰの波高値 Ｒ：抵抗回路２１の抵抗値 Ｃ：コンデンサＣ１の容量値 で表される。

ここでカットオフ周波数をｆｃとすると、ｆｃ　＝　１
／Ｒ、Ｃ−（２＞ であるから、結局、 Ｖｔ＝Ｖｒ　（１−ｅｖｐ　（２π・ｆｃ　−Ｔ））　
　　　　　　　　　　　　・・・（３）となる。

即ち、Ｖｔを測定すればｆ。の値がわかる。

逆に、基準のカットオフ周波数をｆｃ　　とし、（３）
式にこれを第入して求めた値を■ｔ′とすると、 ｆ　ｃ　＞　ｆ　ｃ　’ならば、ｖｔ＞ｖｔ’ｆＣ＜ｆ
Ｃ’ならば、ｖｔ＜ｖｔ’ であることは明らかである。

レベル判定部３はこの原理を利用して、カットオフ周波
数の大小判定を行なう。この実施例の場合、Ｖｔが、基
準の電位ｖｔ’より高いときに「１」、低いときに「０
」の判定結果が判定信号ＶＪとして出力される。

抵抗制御回路５は、この実施例の場合、アップダウンカ
ウンタ５２で実現しており、フィルタ部２の出力信号■
ｏ波高値Ｖｔが高い場合（即ち、カットオフ周波数が高
い場合で判定信号ＶＪが「１」）には、アップカウント
し抵抗回路２１の抵抗値を上げ、低い場合（即ち、カッ
トオフ周波数が低い場合で、判定信号Ｖ、が「０」の場
合〉には、ダウンカウントして抵抗値をさげるように働
く。

カットオフ周波数ｆｃは、抵抗回路２１の抵抗値に反比
例するから、結局、カットオフ周波数ｆｃが基準の周波
数より低い時は周波数を上げるように、また高いときは
周波数を下げるように働くことが分かる。

抵抗回路２１の具体的な回路を第３図に示す。

この回路では、抵抗器Ｒｏ（抵抗値ｒｏ）に２進重み付
けされた抵抗器Ｒ＋（抵抗値ｒ）〜Ｒ６（抵抗値３２ｒ
）が直列に接続された形になっており、各抵抗器Ｒ１〜
Ｒ６にアナログスイッチＳＩ〜Ｓ６が並列に接続されて
いる。

抵抗制御回路５からの抵抗制御信号■Ｒｃでアナログス
イッチ８１〜Ｓ６を駆動することにより入力端・出力端
間の抵抗値を変えることが出来る。

ＡＮＤゲート５１は、切換信号■ｓが高レベルの間だけ
カットオフ周波数の調整が行われるように挿入され、通
常動作時はアップダウンカウンタ５２は停止して直前の
値を保持している。

第４図は本発明の第２の実施例を示すブロック図である
。

この実施例は、フィルタ部２Ａをサレン・キー型フィル
タとし、２つの抵抗回路２１Ａ、２１ａによりカットオ
フ周波数を調整するようにしたものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、切換信号によりフィルタ
部の抵抗回路の抵抗値を、このフィルタ部の出力信号の
レベルに応じて切換える構成とすることにより、自動的
にカットオフ周波数を所定の周波数にすることができる
ので、カットオフ周波数の誤差を低減することができる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図、第２
図は第１図に示された実施例の動作を説明するための各
部信号の波形図、第３図は第１図に示された実施例の抵
抗回路の具体例を示す回路図、第４図は本発明の第２の
実施例を示すブロック図である。 １・・・切換回路、２，２＾・・・フィルタ部、３・・
・レベル判定部、４・・・パルス信号発生器、５・・・
抵抗制御回路、２１．２１Ａ、２１Ｂ・・・抵抗回路、
２２・・・演算増幅器、３１・・・比較器、３２・・・
Ｄ−フリップフロップ、５１・・・ＡＮＤゲート、５２
・・・アップダウンカウンタ、Ｃ，、Ｃ２・・・コンデ
ンサ、Ｒｏ　、　Ｒ１〜Ｒ６・・・抵抗器、Ｓｌ〜ｓ６
・・・アナログスイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 切換信号が第１のレベルのとき入力信号を伝達し第２の
   レベルのときパルス信号を伝達する切換回路と、抵抗制
   御信号の値に応じて抵抗値を切換える抵抗回路を備え、
   前記切換回路の出力信号に対して所定のフィルタ処理を
   行うフィルタ部と、このフィルタ部の出力信号のレベル
   を基準電圧と比較しこの比較結果を判定信号として出力
   するレベル判定部と、所定の振幅、パルス幅及び周期の
   前記パルス信号を発生するパルス信号発生器と、前記切
   換信号が第２のレベルのとき前記判定信号に応じて値を
   変更する前記抵抗制御信号を出力し第１のレベルのとき
   前記抵抗制御信号の値を保持する抵抗制御回路とを有す
   ることを特徴とするアクティブフィルタ。