JPH0279610A - Active filter - Google Patents

Active filter

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JPH0279610A
JPH0279610A JP23208588A JP23208588A JPH0279610A JP H0279610 A JPH0279610 A JP H0279610A JP 23208588 A JP23208588 A JP 23208588A JP 23208588 A JP23208588 A JP 23208588A JP H0279610 A JPH0279610 A JP H0279610A
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JP
Japan
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amplifier
circuit
output
gain
rectifier
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Pending
Application number
JP23208588A
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Japanese (ja)
Inventor
Haruhiko Kato
加藤 治彦
Takashi Ohira
孝 大平
Hideo Suwaki
洲脇 秀男
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NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPH0279610A publication Critical patent/JPH0279610A/en
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Abstract

PURPOSE:To realize a stable operation up to a high frequency by controlling the gain of the amplifier of an active filter in which a positive feedback circuit with frequency selectivity is connected between the output and input of the amplifier by applying DC negative feedback. CONSTITUTION:The title device is equipped with a high frequency amplifier A and the positive feedback circuit F with frequency selectivity connected between the output and input of the amplifier A, and the amplifier of DC control type controllable an amplification gain by a DC control signal supplied to a control terminal C is used as the amplifier A. Resistance division circuits R1 and R2 are provided at the output circuit of the amplifier. A first rectifier circuit D1 to rectify the output voltage of the resistance division circuit, a second rectifier circuit D2 to rectify the input voltage of the amplifier A, and a circuit B to supply a DC signal corresponding to the difference of the output of the rectifier circuits D1 and D2 to the control terminal C as a negative feedback control signal are provided. In such a way, it is possible to stabilize the gain of the amplifier A with high accuracy almost equal to the division ratio of the resistance division circuit, and to realize the stable operation even at high frequency.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子回路素子として利用する。本発明は高周波
帯(VHF帯またはUHF帯)で利用できるアクティブ
フィルタに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention is used as an electronic circuit element. The present invention relates to an active filter that can be used in a high frequency band (VHF band or UHF band).

本発明は、増幅器の出力と入力との間に周波数選択性の
正帰還回路を接続したアクティブフィルタにおいて、そ
の増幅器の利得を直流負帰還により制御することにより
、高い周波数まで安定に動作するアクティブフィルタを
得るものである。
The present invention provides an active filter in which a frequency-selective positive feedback circuit is connected between the output and input of an amplifier, and the active filter operates stably up to high frequencies by controlling the gain of the amplifier by direct current negative feedback. This is what you get.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

古くから知られたフィルタは、インダクタンスや容量を
組み合わせたものであるがインダクタンスを含むものは
集積回路化が困難である。このため、比較的低い周波数
帯(IMHz以下)では、トランジスタ、容量、抵抗等
で構成されインダクタンスを使用しないアクティブフィ
ルタが実用化され非常に広範囲に使用されるようになっ
た。
Filters that have been known for a long time are combinations of inductance and capacitance, but it is difficult to integrate inductance into an integrated circuit. For this reason, in a relatively low frequency band (IMHz or less), active filters that are composed of transistors, capacitors, resistors, etc. and do not use inductance have been put into practical use and have come to be used very widely.

アクティブフィルタは大別して、(1〕正帰還型、(2
)負帰還型、(3)演算型がある。正帰還型は増幅器に
帰還ループを設け、特定の周波数で正帰還となるように
この帰還ループを設定して、その周波数で選択的に利得
を得る回路である。負帰還型は同様に帰還ループを特定
の周波数で負帰還となるように設定して周波数選択性を
得るものである。演算型はフィルタとしての伝達関数を
微分方程式で表現し、これをアナログ計算機の原理によ
り演算回路を構成するもので、多数の積分回路および微
分回路の組合せにより構成されるものである。
Active filters can be roughly divided into (1) positive feedback type, (2)
) negative feedback type, and (3) calculation type. A positive feedback type is a circuit in which a feedback loop is provided in the amplifier, and the feedback loop is set to provide positive feedback at a specific frequency, thereby selectively obtaining gain at that frequency. Similarly, the negative feedback type obtains frequency selectivity by setting the feedback loop to provide negative feedback at a specific frequency. In the arithmetic type, the transfer function as a filter is expressed by a differential equation, and an arithmetic circuit is constructed based on the principle of an analog computer, and is constructed by a combination of a large number of integrating circuits and differentiating circuits.

負帰還型は十分な周波数選択性を得るため、増幅器には
十分利得の高いものが必要である。一般に、利得が高く
なると高周波帯域外で増幅器の位相推移が大きくなり安
定な負帰還ループを構成することが困難となる。これは
特に利用周波数が高い場合に顕著である。演算型につい
ても高い周波数帯までの動作には限度がある。このよう
に、負帰還型や演算型は高い周波数帯のものには適しな
い。
In order to obtain sufficient frequency selectivity in the negative feedback type, an amplifier with sufficiently high gain is required. Generally, as the gain increases, the phase shift of the amplifier increases outside the high frequency band, making it difficult to construct a stable negative feedback loop. This is particularly noticeable when the frequency used is high. There are also limits to the operation of the arithmetic type up to high frequency bands. In this way, the negative feedback type and calculation type are not suitable for high frequency bands.

一方、正帰還型は増幅器の利得として十数dBはどで十
分であり、また現在のモノリシック技術によってこの程
度の利得は容易に得られるようになっており、小形のフ
ィルタとしては最も実用性が高い。
On the other hand, for the positive feedback type, a gain of ten or more dB is sufficient for the amplifier, and current monolithic technology makes it easy to obtain this level of gain, making it the most practical of small filters. expensive.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかし、正帰還型アクティブフィルタにおいては、動作
の安定度について以下のような問題点があり、従来は高
い周波数では実用化されていなかった。すなわち、第2
図に従来例の2次帯域通過フィルタを正帰還型で実現し
た場合の構成を示す。
However, positive feedback active filters have the following problems regarding operational stability, and have not been put to practical use at high frequencies. That is, the second
The figure shows the configuration of a conventional secondary bandpass filter implemented as a positive feedback type.

この正帰還型アクティブフィルタでの良好度Qは次式が
示される。
The quality Q of this positive feedback active filter is expressed by the following equation.

ただし、R,=R2=R3=R,C2=C,=C。However, R,=R2=R3=R, C2=C,=C.

であり、Kは増幅器の利得である。and K is the gain of the amplifier.

上記(1)式により、高いQ値を得ようとすると増幅器
の利得Kを5に近付ける必要がある。またこの場合には
、利得にの若干の変動にQ値が大きく影響を受ける。ま
た、極端な場合は増幅器Kが5より大きくなると回路が
発振をおこすなど不安定である。
According to the above equation (1), it is necessary to bring the gain K of the amplifier close to 5 in order to obtain a high Q value. Furthermore, in this case, the Q value is greatly affected by slight variations in gain. In extreme cases, if the amplifier K becomes larger than 5, the circuit may oscillate or become unstable.

これを改善するために増幅器自体に十分大きな負帰還を
かけその利得の変動を小さくする方法が採られているが
、この場合には、前に述べた負帰還型のフィルタの場合
と同様の問題が生じて、実用的には100 MHz以上
の高周波帯で安定な増幅器を得ることが困難であった。
In order to improve this, a method has been adopted to apply a sufficiently large negative feedback to the amplifier itself to reduce fluctuations in its gain, but in this case, the problem is similar to that of the negative feedback type filter mentioned earlier. As a result, it has been practically difficult to obtain a stable amplifier in a high frequency band of 100 MHz or higher.

本発明は、上記のような問題点を解決するもので非常に
利得安定性の高い増幅器を実現し、高い周波数において
十分Qの高いモノリシック化アクティブフィルタを提供
することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems, and aims to realize an amplifier with extremely high gain stability and provide a monolithic active filter with a sufficiently high Q at high frequencies.

〔作用〕[Effect]

アクティブフィルタを構成する増幅器の出力端に抵抗分
割回路を設け、この抵抗分割回路の出力端と入力端とに
それぞれレベル検出回路を設け、この検出回路の検出出
力で増幅器の利得を制御し増幅器の利得を安定化するこ
とができる。
A resistor divider circuit is provided at the output end of the amplifier constituting the active filter, a level detection circuit is provided at the output end and the input end of this resistor divider circuit, and the gain of the amplifier is controlled by the detection output of this detection circuit. Gain can be stabilized.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、高周波増幅器(A)と、この増幅器の出力と
入力との間に接続された周波数選択性の正帰還回路(F
)とを備えたアクティブフィルタにおいて、 前記増幅器として、制御端子(C)に与えられる直流制
御信号によりその増幅利得を制御できる直流制御形の増
幅器を用い、その増幅器の出力回路に抵抗分割回路(R
1、R2)を設け、この抵抗分割回路の出力電圧を整流
する第一の整流回路(DI )と、前記増幅器の入力電
圧を整流する第二の整流回路(D2)と、前記第一の整
流回路の出力および前記第二の整流回路の出力の差分に
対応する直流信号を負帰還直流制御信号として前記制御
端子(C)に与える回路(B)とを備えたことを特徴と
する。
The present invention comprises a high frequency amplifier (A) and a frequency selective positive feedback circuit (F) connected between the output and input of this amplifier.
), the amplifier is a DC control type amplifier whose amplification gain can be controlled by a DC control signal applied to the control terminal (C), and the output circuit of the amplifier is equipped with a resistance divider circuit (R
1, R2), a first rectifier circuit (DI) that rectifies the output voltage of this resistance divider circuit, a second rectifier circuit (D2) that rectifies the input voltage of the amplifier, and the first rectifier The present invention is characterized by comprising a circuit (B) that supplies a DC signal corresponding to the difference between the output of the circuit and the output of the second rectifier circuit to the control terminal (C) as a negative feedback DC control signal.

前記増幅器の設定利得をKとするとき、抵抗分割回路の
分割比はほぼKとすることがよい。
When the set gain of the amplifier is K, the division ratio of the resistor divider circuit is preferably approximately K.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明実施例回路の構成図である。この回路は
、高周波増幅器Aと、この増幅器Aの出力と入力との間
に接続された周波数選択性の正帰還回路Fとを備えたア
クティブフィルタである。
FIG. 1 is a block diagram of a circuit according to an embodiment of the present invention. This circuit is an active filter comprising a high frequency amplifier A and a frequency selective positive feedback circuit F connected between the output and input of the amplifier A.

増幅器Aは制御端子Cに与えられる直流制御信号により
その増幅利得を制御する手段を含む直流制御形の増幅器
である。
Amplifier A is a DC control type amplifier including means for controlling its amplification gain by a DC control signal applied to control terminal C.

増幅器Aの出力回路に二つの抵抗器R1およびR2によ
り構成された抵抗分割回路が接続され、この抵抗分割回
路の出力電圧を整流する第一の整流回路D1 と、増幅
器Aの入力電圧を整流する第二の整流回路D2と、第一
の整流回路の出力および第二の整流回路の出力の差分に
対応する直流信号を負帰還直流制御信号となる位相で前
記制御端子Cに与えるバッファ回路Bとを備える。
A resistor divider circuit composed of two resistors R1 and R2 is connected to the output circuit of amplifier A, and a first rectifier circuit D1 rectifies the output voltage of this resistor divider circuit, and a first rectifier circuit D1 rectifies the input voltage of amplifier A. a second rectifier circuit D2; a buffer circuit B that supplies a DC signal corresponding to the difference between the output of the first rectifier circuit and the output of the second rectifier circuit to the control terminal C at a phase that becomes a negative feedback DC control signal; Equipped with.

この構成の回路では抵抗器R1およびR2による抵抗分
割回路の分割比をKとすると、増幅器Aの利得はほぼK
になるように制御される。
In a circuit with this configuration, if the division ratio of the resistor divider circuit formed by resistors R1 and R2 is K, then the gain of amplifier A is approximately K.
controlled so that

分割比1/には次式で表される。The division ratio 1/ is expressed by the following formula.

モノリシックICのように二つの抵抗が同一のプロセス
で製作される場合にはこの二つの抵抗の比は高精度で保
たれる。すなわち、(R2/R1)は一定に保たれるか
ら、1/にの値はプロセスの変動や使用時の環境変化に
対しても影響を受けない。また、二つの整流回路り、、
D2は例えばダイオードで構成できるが、この二つのダ
イオードはモノリシックICで製作された場合その特性
はほぼ同一のものが得られる。さらにほぼ同じレベルが
入力されるのであるから整流回路としてのリニアリティ
は問題とならない。したがって高い精度で二つの整流回
路の各入力レベルが等しくなるように制御される。
When two resistors are manufactured in the same process as in a monolithic IC, the ratio of the two resistors is maintained with high accuracy. That is, since (R2/R1) is kept constant, the value of 1/ is not affected by process variations or environmental changes during use. In addition, there are two rectifier circuits,
D2 can be composed of, for example, a diode, but if these two diodes are manufactured using a monolithic IC, their characteristics will be almost the same. Furthermore, since almost the same level is input, linearity as a rectifier circuit is not a problem. Therefore, the input levels of the two rectifier circuits are controlled to be equal with high precision.

以上により、増幅器Aの利得はほぼ抵抗分割回路の分割
比Kに等しく高精度で安定化することができる。したが
って、前述の説明のように回路が発振寸前で動作するこ
ととなる高いQを得る場合でも安定な動作が実現できる
。また、何らかの原因で増幅器への利得が異常に高くな
るような場合でも、本回路は増幅器Aの利得を低下する
ように動作させ、結果的に発振が抑圧される。
As a result of the above, the gain of the amplifier A can be stabilized with high precision, approximately equal to the division ratio K of the resistance divider circuit. Therefore, even when obtaining a high Q that causes the circuit to operate on the verge of oscillation as described above, stable operation can be achieved. Furthermore, even if the gain to the amplifier becomes abnormally high for some reason, this circuit operates to reduce the gain of amplifier A, and as a result, oscillation is suppressed.

第1図に示す回路では、第一の整流回路の出力および第
二の整流回路の出力の差分に対応する直流信号を負帰還
直流制御信号となる位相で前記制御端子Cに与える回路
をバッファ回路として説明したが、この回路は直流制御
ループを形成する回路であり、増幅器、濾波器、積分器
、レベル変換器その他を含む構成として、所望の制御特
性を実現することができる。
In the circuit shown in FIG. 1, a buffer circuit provides a DC signal corresponding to the difference between the output of the first rectifier circuit and the output of the second rectifier circuit to the control terminal C at a phase that becomes a negative feedback DC control signal. However, this circuit is a circuit that forms a DC control loop, and can realize desired control characteristics as a configuration including an amplifier, a filter, an integrator, a level converter, and the like.

また第1図の回路では、正帰還回路Fには一例として第
2図従来例に対応するCR回路を示したが、この正帰還
回路Fは実現するアクティブフィルタの特性に対応して
任意に設計される性質のものである。
In addition, in the circuit shown in Fig. 1, the positive feedback circuit F is a CR circuit corresponding to the conventional example shown in Fig. 2 as an example, but this positive feedback circuit F can be arbitrarily designed according to the characteristics of the active filter to be realized. It is of the nature of being

また第1図の回路では二つの整流回路り、およ イびD
2をそれぞれ単一のダイオードとして図示したが、それ
ぞれピーク検出回路その他高度な回路として実現するこ
とができる。この場合に整流回路で直流利得を有するよ
うに設定することもできる。
Also, in the circuit of Fig. 1, there are two rectifier circuits, and
2 are each shown as a single diode, but each can be realized as a peak detection circuit or other advanced circuit. In this case, the rectifier circuit can also be set to have a DC gain.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明ではアクティブフィルタの
主増幅器となる増幅器に、利用周波数帯で大きい負帰還
を施す必要がなくなるから、利用周波数帯域より高い周
波数帯における位相推移を配慮する必要がなくなる。し
たがって従来回路に比べて同一の高周波特性の増幅器を
用いて高い利用周波数帯域のアクティブフィルタが実現
できる。
As explained above, in the present invention, there is no need to apply large negative feedback to the main amplifier of the active filter in the frequency band used, so there is no need to consider phase shifts in frequency bands higher than the frequency band used. Therefore, compared to conventional circuits, an active filter with a higher usable frequency band can be realized using an amplifier with the same high frequency characteristics.

また、増幅器を直流負帰還により安定に動作させるから
、発振に対する余裕を小さくすることができ、高いQ値
の回路を実現することができる。本発明の回路は直流負
帰還回路を含むのでモノリシック集積回路により実現す
るに適している。
Furthermore, since the amplifier is operated stably by direct current negative feedback, the margin for oscillation can be reduced, and a circuit with a high Q value can be realized. Since the circuit of the present invention includes a DC negative feedback circuit, it is suitable for implementation in a monolithic integrated circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明実施例回路の構成図。 第2図は従来例回路の構成図。 A・・・増幅器、F・・・正帰還回路、B・・・バッフ
ァ回路、C・・・増幅器の利得制御信号の入力端子、D
l、D2・・・整流回路。 特許出願人 日本電信電話株式会社 代理人 弁理士 井 出 直 孝 第2図 n
FIG. 1 is a configuration diagram of a circuit according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional circuit. A...Amplifier, F...Positive feedback circuit, B...Buffer circuit, C...Amplifier gain control signal input terminal, D
l, D2... Rectifier circuit. Patent Applicant Nippon Telegraph and Telephone Corporation Agent Patent Attorney Naotaka Ide Figure 2n

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、高周波増幅器(A)と、この増幅器の出力と入力と
の間に接続された周波数選択性の正帰還回路(F)とを
備えたアクティブフィルタにおいて、前記増幅器は制御
端子(C)に与えられる直流制御信号によりその増幅利
得を制御する手段を含み、 前記増幅器の出力回路に接続された抵抗分割回路(R_
1、R_2)と、 この抵抗分割回路の出力電圧を整流する第一の整流回路
(D_1)と、 前記増幅器の入力電圧を整流する第二の整流回路(D_
2)と、 前記第一の整流回路の出力および前記第二の整流回路の
出力の差分に対応する直流信号を負帰還直流制御信号と
して前記制御端子(C)に与える回路(B)と を備えたことを特徴とするアクティブフィルタ。
[Claims] 1. An active filter comprising a high-frequency amplifier (A) and a frequency-selective positive feedback circuit (F) connected between the output and input of this amplifier, wherein the amplifier is controlled A resistor divider circuit (R_
1, R_2), a first rectifier circuit (D_1) that rectifies the output voltage of this resistance divider circuit, and a second rectifier circuit (D_1) that rectifies the input voltage of the amplifier.
2); and a circuit (B) that supplies a DC signal corresponding to the difference between the output of the first rectifier circuit and the output of the second rectifier circuit to the control terminal (C) as a negative feedback DC control signal. An active filter characterized by:
JP23208588A 1988-09-16 1988-09-16 Active filter Pending JPH0279610A (en)

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