JPH04329015A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はアクティブフィルタに
関し、特にたとえば８ｍｍＶＴＲ等のＩＣ（集積回路）
に組み込まれる４次のバンドパスフィルタのような、ア
クティブフィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のアクティブフィルタの一例とし
て、ＩＥＥＥ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆ
ｅｒｅｎｃｅ　ｏｎ　Ｃｏｎｓｕｍｅｒ　Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎｉｃｓ　（１９８８年６月１８日）の“Ｎｅｗ　Ｖ
ｉｄｅｏ　Ｓｉｇｎａｌ−Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ＬＳ
Ｉｓ　ｆｏｒ　８ｍｍ　ＶＣＲｓ　”に開示されている
バイクワッド型フィルタがある。

【０００３】図３の点線で囲んだブロックＡが基本の２
次フィルタ回路を示し、この２次フィルタ回路Ａは、２
つのオペアンプ６および７を用いる。そして、オペアン
プ６の＋入力が端子３に接続され、オペアンプ７の＋入
力がオペアンプ６の出力に接続されるとともに、コンデ
ンサ８を介して端子１に接続される。オペアンプ６の−
端子がオペアンプ７の−端子およびオペアンプ７の出力
とともに、コンデンサ１０を通して端子２に接続される
。オペアンプ７の出力がコンデンサ９を介してオペアン
プ７の＋入力に帰還される。そして、オペアンプ７の出
力がアンプ１１を経て端子４に接続される。なお、トラ
ンジスタ１３および１４は電流ミラー回路を構成し、そ
のベースが端子１２に接続される。トランジスタ１３お
よび１４のそれぞれのエミッタは抵抗１５および１６を
介して接地される。

【０００４】このような２次フィルタ回路Ａにおいて、
端子１，２，３，４および接続点５における電圧をｖ１
　，ｖ２　，ｖ３　，ｖ４　およびｖ５　とし、コンデ
ンサ８，９および１０の値をＣ１　，Ｃ２　およびＣ３
　とし、トランジスタ１３および１４によってオペアン
プ６および７にそれぞれ定電流Ｉ１　およびＩ２　が供
給されているとすると、各点の電圧の関係は数１〜数４
で示される。

【０００５】

【数１】

【０００６】

【数２】

【０００７】

【数３】

【０００８】

【数４】

【０００９】ただし、数３および数４においてｑは電子
の電荷であり、ｋはボルツマン定数であり、Ｔは絶対温
度である。そして、数１および数２から電圧ｖ５　を消
去し、電圧ｖ４　を求めると、数５が得られ、したがっ
て、中心角周波数ω０　およびクォリティファクタＱが
それぞれ数６および数７で表される。

【００１０】

【数５】

【００１１】

【数６】

【００１２】

【数７】

【００１３】数５からｖ４　＝ｖｏｕｔ　として、各点
の電圧をそれぞれ設定すると、数８〜数１２で示される
ように、各種のフィルタが構成できる。

【００１４】

【数８】

【００１５】

【数９】

【００１６】

【数１０】

【００１７】

【数１１】

【００１８】

【数１２】

【００１９】すなわち、数８の条件ではバンドパスフィ
ルタが構成され、数９の条件ではトラップフィルタが構
成され、数１０の条件ではオールパスフィルタが構成さ
れ、数１１の条件ではローパスフィルタが構成され、そ
して数１２の条件ではハイパスフィルタが構成される。 そして、数６から明らかなように、これらの中心周波数
ω０　は相互コンダクタンスｇｍすなわち図２における
定電流Ｉ１　およびＩ２　の電流値によって決定される
。

【００２０】このような基本の２次フィルタ回路Ａを用
いて４次のバンドパスフィルタを構成するには、そのバ
ンドパスフィルタの中心周波数をｆ０　としかつ帯域幅
を２Δｆとすると、それぞれの２次フィルタ回路の中心
周波数ｆ１　およびｆ２　は、ｆ１　≒ｆ０　−０．７
Δｆおよびｆ２　≒ｆ０　＋０．７Δｆに設定すればよ
い。そこで、図４に示すように、基本の２次フィルタ回
路ＡおよびＡ´を直列に接続する。ただし、２次フィル
タ回路Ａ´は図３の２次フィルタ回路Ａと全く同じであ
るが、両者を区別するために「´」を付し、以下にはそ
の内部のエレメントに図３で示す符号に同様に「´」を
付して区別する。そして、図４の点線で囲んだブロック
Ｂに含まれる定電圧源１７から可変抵抗器１８によって
トランジスタ１９のコレクタに一定電流Ｉ０　を供給し
、トランジスタ１９および２次フィルタ回路Ａ内のトラ
ンジスタ１３および１４ならびに２次フィルタ回路Ａ´
内のトランジスタ１３´および１４´のエミッタサイズ
比や抵抗２１，１５，１６，１５´および１６´の抵抗
比によって決定される電流値Ｉ１　，Ｉ２　，Ｉ１　´
およびＩ２　´でオペアンプ６，７，６´および７´を
駆動する。このときの各電流値と角周波数ω１　および
ω２　との関係は数１３および数１４で与えられる。

【００２１】

【数１３】

【００２２】

【数１４】

【００２３】通常Ｃ１　＝Ｃ１　´、Ｃ２　＝Ｃ２　´
およびＣ３　＝Ｃ３　´に設定し、電流Ｉ１　およびＩ
２　またはＩ１　´およびＩ２　´によってのみ周波数
が決定されるようにする。４次のバンドパスフィルタの
別の例が図５に示される。この図５の従来例では、図４
に対して点線で囲んだブロックＣが追加されている。こ
のブロックＣは定電流源回路であり、トランジスタ２３
〜３１および抵抗３２〜４０を含み、トランジスタ２４
，２６および２９によって電流ミラー回路を構成する。 そして、図５における抵抗３３と３５との比および抵抗
３３と３８との比を変えて、図４の例と同様に、角周波
数ω１　およびω２　を決定する。すなわち、数８から
、数１５〜数１７が得られる。

【００２４】

【数１５】

【００２５】

【数１６】

【００２６】

【数１７】

【００２７】そして、ω１　／ω０　＝ＩＡ　／Ｉ０　
およびω２　／ω０　＝ＩＡ　´／Ｉ０　の関係が成立
するので、電流Ｉ０　（図４），ＩＡ　およびＩＡ　´
と抵抗３３，３５および３８との関係は、抵抗３３，３
５および３８の抵抗値をそれぞれＲ０　，ＲＡ　および
ＲＡ　´とすると、電流ミラー効果によって数１８およ
び数１９で示す関係に設定すればよい。

【００２８】

【数１８】

【００２９】

【数１９】

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】図３で示す基本の２次
フィルタ回路Ａを用いて、図４または図５で示す４次の
バンドパスフィルタを構成する場合、ＩＣ内部で自動調
整する場合あるいは外部から手動的に調整する場合のい
ずれにおいても、２次のバンドパスフィルタやトラップ
フィルタなどのような中心周波数がｆ０　であるモニタ
用フィルタを別に設ける必要がある。この場合、２次の
フィルタ回路ＡおよびＡ´の電流値は、このモニタ用フ
ィルタによって決定された電流Ｉ０　に基づいて先に示
した所定の比率で設定されることになる。

【００３１】一般的に、ＩＣ内部の各素子（トランジス
タ，抵抗あるいはコンデンサなど）の絶対値はディスク
リート部品に比べてばらつきは大きいが比精度はよい。 しかしながら、これはパターン精度に依存するので、図
４または図５に示す従来技術の場合、モニタ用フィルタ
の中心周波数ｆ０　に基づいて周波数ｆ１　およびｆ２
　に相当する電流値を電流ミラー回路で供給したとして
もばらつきが出る。しかも、この周波数ｆ１　およびｆ
２　はそれぞれ個別に設定されるため、４次のバンドパ
スフィルタ全体としての合成特性のばらつきは４通り考
えられる。 図６には、一方の周波数ｆ１　が最低または最高である
とき他方の周波数ｆ２　が最高または最低にばらついた
場合の周波数特性を示し、いずれの場合も、結果的にバ
ンドパスフィルタの中心周波数がｆ０　からずれてしま
う。

【００３２】それゆえに、この発明の主たる目的は、中
心周波数のずれのない、４次のバンドパスフィルタを提
供することである。

【００３３】

【課題を解決するための手段】この発明は、第１のオペ
アンプを含み、かつ第１のオペアンプの電流にその周波
数が依存する第１の２次フィルタ回路、第１の２次フィ
ルタ回路に縦続接続され、かつ第２のオペアンプを含み
、かつ第２のオペアンプの電流にその周波数が依存する
第２の２次フィルタ回路、および第１の２次フィルタ回
路に第１の電流を供給しかつ第１の電流と差動的な第２
の電流を第２の２次フィルタ回路に供給する電流供給回
路を備える、アクティブフィルタである。

【００３４】

【作用】第１および第２の２次フィルタの中心周波数ｆ
１　およびｆ２　は４次のバンドパスフィルタの中心周
波数ｆ０　に対してほぼ対称的になり、数２０で示す関
係にある。

【００３５】

【数２０】

【００３６】したがって、この周波数と比例関係にある
電流を差動的に設定する。すなわち、一方の中心周波数
ｆ１　に対応した電流Ｉ１　を決定した場合、他方の中
心周波数ｆ２　に対応する電流Ｉ２　は、バンドパスフ
ィルタの中心周波数ｆ０　に対応する電流Ｉ０　の２倍
の電流２Ｉ０　から先の電流Ｉ１　を差し引いた電流（
２Ｉ０　−Ｉ１　）として設定する。この場合、もし電
流Ｉ１　が小さい方にばらついたとき電流Ｉ２　は大き
くなり、帯域幅は広くなるが中心周波数ｆ０　はほとん
ど変化しない。逆の場合についても同様である。

【００３７】

【発明の効果】この発明によれば、基本の２次フィルタ
回路を縦続接続し、それぞれに差動的な電流を供給する
ようにしているので、個々の２次フィルタ回路の電流比
のばらつきに対しても中心周波数のずれが少なく、周波
数精度のよい４次のバンドパスフィルタが得られる。

【００３８】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【００３９】

【実施例】図１に示すこの発明の一実施例では、図３に
示す基本の２次フィルタ回路ＡおよびＡ´を直列接続し
、図４で示すブロックＢを用いる。そして、図５の定電
流源回路Ｃに代えて、トランジスタ４１〜５２および抵
抗５３〜６４で構成される定電流源回路を用いる。トラ
ンジスタ４２，４３，４４および４７によって電流ミラ
ー回路を構成し、トランジスタ４７および４８によって
差動回路を構成し、トランジスタ４８とトランジスタ４
９とが電流ミラー回路を構成する。

【００４０】ブロックＢに含まれる抵抗２１（図４）と
抵抗５３との比を適当に選んで、トランジスタ４１のコ
レクタに、２次フィルタ回路Ａの中心周波数ｆ１　に対
応する電流Ｉ１　を流す。そして、トランジスタ４２，
４３および４４で構成される電流ミラー回路によって、
トランジスタ４４のコレクタにも同じ電流Ｉ１　が供給
される。この電流Ｉ１　が、さらに、トランジスタ４５
および４６で構成される電流ミラー回路によって、一方
の２次フィルタ回路Ａに含まれるオペアンプ６および７
に供給される。なお、トランジスタ４７のコレクタにも
同じ電流Ｉ１　が流れる。

【００４１】一方、ブロックＢのトランジスタ１９およ
び抵抗２１（図４）に対してトランジスタ５０のエミッ
タサイズを２倍としかつ抵抗６２を１／２にすることに
よって、トランジスタ５０は電流２Ｉ０　でトランジス
タ４７および４８の差動回路を駆動する。したがって、
トランジスタ４７には電流Ｉ１　が流れているので、ト
ランジスタ４８には電流（２Ｉ０　−Ｉ１　）が流れ、
この電流２Ｉ０　−Ｉ１　は、他方の２次フィルタ回路
Ａ´内のオペアンプ６´および７´を駆動する。

【００４２】このような構成において、２次フィルタ回
路Ａの中心周波数ｆ１　に対して、２次フィルタ回路Ａ
´の中心周波数ｆ２　は、ｆ２　＝２ｆ０　−ｆ１　に
なる。したがって、中心周波数ｆ１　およびｆ２　は、
数２１で示されるように、常にバンドパスフィルタの中
心周波数ｆ０　に固定される。

【００４３】

【数２１】

【００４４】したがって、図２に示すように、電流Ｉ１
　および／またはＩ２　がばらついても、帯域幅は変化
するものの、中心周波数ｆ０　は一定で変化しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す回路図である。

【図２】図１に示す実施例の周波数特性を示すグラフで
ある。

【図３】この発明の背景となりかつこの発明に用いられ
得る基本の２次フィルタ回路を示す回路図である。

【図４】４次のバンドパスフィルタの従来の一例を示す
回路図である。

【図５】４次のバンドパスフィルタの従来の他の例を示
す回路図である。

【図６】図４または図５で示す従来例における周波数特
性を示すグラフである。

【符号の説明】

Ａ，Ａ´　　　　…２次フィルタ回路 ４１〜５２　　…トランジスタ ５３〜６４　　…抵抗

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１のオペアンプを含み、かつ前記第１の
   オペアンプの電流にその周波数が依存する第１の２次フ
   ィルタ回路、前記第１の２次フィルタ回路に縦続接続さ
   れ、かつ第２のオペアンプを含み、かつ前記第２のオペ
   アンプの電流にその周波数が依存する第２の２次フィル
   タ回路、および前記第１の２次フィルタ回路に第１の電
   流を供給しかつ前記第１の電流と差動的な第２の電流を
   前記第２の２次フィルタ回路に供給する電流供給回路を
   備える、アクティブフィルタ。