JPH0537295A - アクテイブ・フイルタ回路 - Google Patents

アクテイブ・フイルタ回路

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JPH0537295A
JPH0537295A JP21477391A JP21477391A JPH0537295A JP H0537295 A JPH0537295 A JP H0537295A JP 21477391 A JP21477391 A JP 21477391A JP 21477391 A JP21477391 A JP 21477391A JP H0537295 A JPH0537295 A JP H0537295A
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diode
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Juichi Hayashi
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 遮断周波数を無調整で所定の値に正確に設定
できると共に、遮断周波数の温度特性が良好である、I
C化に適したアクティブ・フィルタ回路を得る。 【構成】 信号が第1の信号入力端子1または第2の信
号入力端子18から入力され、信号出力端子16から出
力される。フィルタの遮断周波数fC が電圧制御電流源
15の伝達コンダクタンスgm の関数である。gmが第1
の制御端子10と第2の制御端子12の間に印加される
電位差VC により変化する。制御回路31中の第1のダ
イオード34のカソードと第2のダイオード35のカソ
ード間の電位差がVC となる。制御回路31により、こ
のアクティブ・フィルタ回路の遮断周波数fC は式(2
5)となり、遮断周波数が所定の値に精度よく設定でき
るとともに、温度特性がよくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、IC化に適するとと
もに、遮断周波数を可変設定できるアクティブ・フィル
タ回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図7は特開平1−151312号公報に
開示された従来のアクティブ・フィルタ回路を示す回路
図である。図7において、1は第1の信号入力端子、2
は第1のトランジスタ、3,4は抵抗、5は第2のトラ
ンジスタ、6は定電流源、7は電源と接続された電源端
子、8は第3のトランジスタ、9は第4のトランジス
タ、10は第1の制御端子、11,13は直流電圧源、
12は第2の制御端子、14は電流源、15は電圧制御
電流源、16は信号出力端子、17はリアクタンス回路
のコンデンサ、19はトランジスタ、20はダイオー
ド、21は定電流源である。第1の信号入力端子1には
第1のトランジスタ2のベースが接続され、その第1の
トランジスタ2のエミッタは抵抗回路を構成する抵抗3
および抵抗4を介して第2のトランジスタ5のエミッタ
に接続されている。抵抗3と抵抗4との間の接続点は定
電流源6の一端に接続され、その定電流源6の他端は接
地されている。また、第1のトランジスタ2のコレクタ
は電源端子7に接続されている。
【0003】第2のトランジスタ5のコレクタは第3の
トランジスタ8のエミッタと第4のトランジスタ9のエ
ミッタとの共通接続点に接続され、第3のトランジスタ
8のベースは第1の制御端子10を介して第1の直流電
圧源11に、第4のトランジスタ9のベースは第2の制
御端子12を介して第2の直流電圧源13にそれぞれ接
続されている。そして、第3のトランジスタ8のコレク
タは電源端子7に接続され、また第4のトランジスタ9
のコレクタ,電流源14を介して電源端子7に接続され
ている。電圧制御電流源15は、第1,第2,第3,第
4のトランジスタ2,5,8,9と、抵抗3,4と、定
電流源6と、電源端子7および電流源14により可変で
きる伝達コンダクタンスとなっている。
【0004】第4のトランジスタ9と電流源14との接
続点は信号出力端子16に接続され、この信号出力端子
16にはリアクタンス回路を構成するコンデンサ17の
一端が接続され、そのコンデンサ17の他端には第2の
信号入力端子18が接続されている。そして、第2の信
号入力端子18は接地されている。また、信号出力端子
16にはトランジスタ19のベースが接続され、このト
ランジスタ19のエミッタはダイオード20を介して第
2のトランジスタ5のベースに接続され、トランジスタ
19のコレクタは電源端子7に接続されている。定電流
源21は、その一端が第2のトランジスタ5のベースと
ダイオード20のカソードの共通接続点に接続され、他
端は接地されている。
【0005】次に動作について説明する。図8は図7の
動作原理を説明するためにその回路を簡略化して示した
等価回路である。図8において、1,15,16,1
7,18は図7と同一部分を示しており、22は図7に
おけるトランジスタ19とダイオード20と定電流源2
1とからなるレベルシフト回路に相当するバッファ増幅
器で、図7の構成ではその電圧利得AはA=1となる。
なお、図7の構成では第2の信号入力端子18は接地さ
れている。
【0006】次に、図7の回路の動作原理を図8の等価
回路を参照して説明する。説明を簡略化するために、図
7の回路における各トランジスタ2,5,8,9,19
のベース電流は十分小さく無視できるものとする。
【0007】いま、第1の信号入力端子1の入力信号電
圧をVi1、第2の信号入力端子18の入力信号電圧をV
i2、電圧制御電流源15の伝達コンダクタンスをgm
電圧制御電流源15の出力信号電流をio 、コンデンサ
17の容量をC、信号出力端子16の出力信号電圧をV
o、その角周波数をωとすると、図8において、
【0008】
【数1】
【0009】
【数2】
【0010】が成り立つ。式(1),(2)から図8の
回路の出力信号電圧Voを導くと、
【0011】
【数3】
【0012】となる。一方、図7において、定電流源6
の電流値を2・I1 、抵抗3,4の抵抗値を共にRE
すると、第2のトランジスタ5のコレクタ電流iC2は、
【0013】
【数4】
【0014】ただし
【0015】
【数5】
【0016】となる。また、第3のトランジスタ8のコ
レクタ電流をiC3、第4のトランジスタ9のコレクタ電
流をiC4、iC2に対するiC4の比をαとすると、
【0017】
【数6】
【0018】
【数7】
【0019】となり、図7において、第1の直流電圧源
11の電圧値をVC1、第2の直流電圧源13の電圧値を
C2、第2の制御端子12に対する第1の制御端子10
の電位差をVC(=VC1−VC2)とすると、
【0020】
【数8】
【0021】となる。したがって、式(4),(6)よ
【0022】
【数9】
【0023】となり、また、式(6)〜(8)より
【0024】
【数10】
【0025】が得られる。そこで、電流源14が定電流
源であるとして、その電流値をα・I1とすると、電圧
制御電流源15の伝達コンダクタンスgmは、
【0026】
【数11】
【0027】となる。また図7ではA=1,Vi2=0で
あるから、図7の回路の伝達関数G(ω)=Vo/Vi1
は、式(3),(11)より
【0028】
【数12】
【0029】
【数13】
【0030】となる。式(13)では、図7の回路の通
過帯域電圧利得Go,遮断周波数fCを、
【0031】
【数14】
【0032】
【数15】
【0033】の一次のローパスフィルタ回路で構成して
おり、第2の制御端子12に対する第1の制御端子10
の電位差VCを変えることにより遮断周波数fCを変化さ
せることができることを示している。
【0034】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図7に示す
回路をIC化する際には、抵抗値RE を精度よく形成す
ることが困難であり、抵抗値REのばらつきに対して遮
断周波数fCの値を所定の値にするために電圧VC=VC1
−VC2 の値を調整する必要がある。また、たとえ抵抗
値REのばらつきに対して電圧VC1−VC2の値を調整し
ても、抵抗値REの温度特性が悪く、かつ、式(15)
に含まれる項eqVc/kTの中に温度Tが含まれているの
で、遮断周波数fC が回路動作温度によって変化すると
いう問題点がある。さらに、回路をIC化せず、抵抗値
E の精度および温度特性が良く、遮断周波数fC の式
が式(15)で表わせる場合であっても、式(15)に
含まれる項eqVc/kTの中に温度Tが含まれているため、
遮断周波数fC が回路動作温度により変化するという問
題点がある。
【0035】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、無調整で遮断周波数を所定の
値に正確に設定でき、かつ、温度特性が良好な、IC化
に適したアクティブ・フィルタ回路を得ることを目的と
する。
【0036】
【課題を解決するための手段】この第1の発明に係るア
クティブ・フィルタ回路は、図1で示すように、第1お
よび第2制御端子10,12と電源(電源端子7)とに
接続された制御手段(制御回路31)を設け、上記制御
手段は、上記電源と接続された第1のバイアス電圧供給
端子33と、一端が接地されて設けられた直流電圧源3
9と、この直流電圧源の他端に接続された第3のバイア
ス電圧供給端子38と、上記第1のバイアス電圧供給端
子と第2のバイアス電圧供給端子37との間に直列に接
続された抵抗32,第1のダイオード34,定電流源3
6と、上記抵抗と上記第3のバイアス供給端子との間に
接続された第2のダイオード35とを備え、上記第1の
ダイオードと上記定電流源との相互接続点または上記第
3のバイアス電圧供給端子のいずれか一方が上記第1の
制御端子に接続され、他方が上記第2の制御端子に接続
されている。この第2の発明に係るアクティブ・フィル
タ回路は、図2で示すように、第1のバイアス電圧供給
端子33が接地され、第2のバイアス電圧供給端子37
が電源端子7に接続されている。この第3の発明に係る
アクティブ・フィルタ回路は、図3で示すように、図1
の上記定電流源の代わりに、第2の抵抗40を用いた。
この第4の発明に係るアクティブ・フィルタ回路は、図
4で示すように、図1の上記第2のダイオードの代わり
に第5のトランジスタ41を用い、上記第5のトランジ
スタの制御電極が第3のバイアス電圧供給端子38およ
び第2の制御端子12と接続されるとともに、上記第5
のトランジスタの一方の電極が抵抗32と第1のダイオ
ード(トランジスタ34)との相互接続点に接続されて
いる。この第5の発明に係るアクティブ・フィルタ回路
は、図5で示すように、図1〜図4の直流電圧源39
を、少なくとも1個以上の、ダイオードまたはトランジ
スタと、抵抗とで構成した。この第6の発明に係るアク
ティブ・フィルタ回路は、図6で示すように、図1,図
2,図4,図5の定電流源36を、1個以上のダイオー
ド51と第3の抵抗52とで構成した。
【0037】
【作用】この第1の発明におけるアクティブ・フィルタ
回路は、遮断周波数が後述する式(25)で表される。
この第2の発明におけるアクティブ・フィルタ回路は、
遮断周波数が後述する式(28)で表される。この第3
の発明におけるアクティブ・フィルタ回路は、遮断周波
数が後述する式(30)で表される。この第4の発明に
おけるアクティブ・フィルタ回路は、遮断周波数が後述
する式(32)で表される。この第5の発明におけるア
クティブ・フィルタ回路は、遮断周波数が後述する式
(35)で表される。この第6の発明におけるアクティ
ブ・フィルタ回路は、遮断周波数が後述する式(43)
で表される。したがって、遮断周波数が所定の値に精度
良く設定できると共に、回路動作温度によって変化しな
いため、温度特性が良好となる。
【0038】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1はこの第1の発明の一実施例を示すアクティ
ブ・フィルタ回路の回路図である。図1において、1は
第1の信号入力端子、2は第1のトランジスタ、3,4
は抵抗回路の抵抗、5は第2のトランジスタ、6は定電
流源、7は電源端子、8は第3のトランジスタ、9は第
4のトランジスタ、10は第1の制御端子、12は第2
の制御端子、14は電流源、16は信号出力端子、17
はリアクタンス回路(コンデンサ)、18は第2の信号
入力端子、19はトランジスタ、20はダイオード、2
1は定電流源、31は制御手段としての制御回路、32
は抵抗、33は第1のバイアス電圧供給端子、34は第
1のダイオード、35は第2のダイオード、36は定電
流源、37は第2のバイアス電圧供給端子、38は第3
のバイアス供給端子、39は直流電圧源である。ここ
で、19〜21は帰還回路となっており、制御回路31
は、抵抗32と、第1のダイオード34と、第2のダイ
オード35と、定電流源36と、直流電圧源39とから
構成されている。なお、このアクティブ・フィルタ回路
では、従来例のアクティブ・フィルタ回路(図7)の直
流電源11,13の代わりに制御回路31が設けられて
おり、同じ機能のものには同符号を付している。また、
この制御回路31を除く回路の接続関係、構成は同じで
あるので、構成の説明を省略する。抵抗32の一端は、
第1のバイアス電圧供給端子33に接続され、この抵抗
32の他端は第1のダイオード34のアノードおよび第
2のダイオード35アノードに接続されている。また、
第1のダイオード34のカソードは、第1の制御端子1
0に接続されると共に、定電流源36を介して第2のバ
イアス電圧供給端子37に接続されている。一方、第2
のダイオード35のカソードは、第2の制御端子12に
接続されると共に、第3のバイアス電圧供給端子38を
介して第3の直流電圧源39に接続されている。また、
第1のバイアス電圧供給端子33は電源端子7に接続さ
れ、第2のバイアス電圧供給端子37は接地されてい
る。
【0039】次にこの第1の発明のアクティブ・フィル
タ回路の動作を説明する。この場合も図7の従来の回路
の場合と同様、説明を簡略化するために、図1の各トラ
ンジスタ2,5,8,9,19のベース電流は十分小さ
く無視できるものとする。また、信号などの記号は、図
7の従来の回路および図8の回路の動作説明で用いた記
号と同じ記号を用いるものとする。
【0040】さらに、第3の直流電圧源39の電圧値を
B1、電源端子7に接続される直流電圧源の電圧値をV
CC、第1のダイオード34のアノード・カソード間電圧
(順方向を正とする)をVD1、第2のダイオード35の
アノード・カソード間電圧(順方向を正とする)を
D2、第1の抵抗32の抵抗値をR1 、定電流源36の
電流値をIoとする。
【0041】第1のダイオード34を流れる電流iD1
よび第2のダイオード35を流れる電流iD2は次式(1
6),(17)で表せる。
【0042】
【数16】
【0043】
【数17】
【0044】また各値iD1,iD2,VD1,VD2,VB1
C3,iC4には、次式(18),(19)に示すような
関係が成り立つ。
【0045】
【数18】
【0046】
【数19】
【0047】式(18),(19)より、各値iC3,i
C4,iD1,iD2の関係は、次式(20)で表せる。
【0048】
【数20】
【0049】式(20)に、先に導出した式(6),
(7)および式(16),(17)を代入すると、iC2
に対するiC4の比αが次式(21),(22)のように
得られる。
【0050】
【数21】
【0051】
【数22】
【0052】図1の回路の伝達関数G(ω)=Vo /V
i1は、先に導出した式(12)のαとして式(21)を
代入することにより、次式(23)のように求められ
る。
【0053】
【数23】
【0054】したがって、式(23)より、従来例(図
7)の遮断周波数fC の式である式(14)に対して、
図1の第1の発明の実施例の遮断周波数fC の式は式
(24)のように導出される。
【0055】
【数24】
【0056】さらに、RE>>reとすると、次式(25)
が得られる。
【0057】
【数25】
【0058】式(25)中のβ1については、β1の値の
ばらつき量や温度変動量が十分無視できるような大きな
値にβ1の値を設定すれば、β1はほぼ一定と見なすこと
ができる。
【0059】したがって、式(25)からわかるよう
に、図1のアクティブ・フィルタ回路をIC化した場
合、定電流源36を外付けの定電流源として、その電流
値Io の精度が高く温度特性の良い定電流源を用いれ
ば、IC内部の抵抗比RE/R1の値は精度良く設定でき
温度特性も良いので、遮断周波数fCを無調整で正確に
所定の値に設定できると共に、その温度特性を良好にす
ることができる。
【0060】また、電流値IoやIC内部の抵抗比RE
1 の精度が悪く調整を必要とする場合でも、温度特性
の良い定電流源36を外付けの定電流源とし、その電流
値Ioを調整することにより、遮断周波数fCをいったん
設定すれば、IC内部の抵抗比RE/R1の温度特性は良
好なので、遮断周波数fCの温度特性を良好にすること
ができる。
【0061】また、図1のアクティブ・フィルタ回路を
IC化しない場合でも、抵抗3,4,32および定電流
源36として温度特性の良いものを用いれば、遮断周波
数fCの温度特性を良好にすることができる。そして、
さらに抵抗3,4,32および定電流源36として精度
が高いものを用いれば、遮断周波数fCを無調整で所定
の値に正確に設定できる。
【0062】なお、式(24)から式(25)を導くに
あたって与えた条件であるRE>>re、およびβ1 はほぼ
一定という条件は充分実現することが可能であり、遮断
周波数fCの精度や温度特性を十分に良好にすることが
できる。
【0063】図2はこの第2の発明の一実施例によるア
クティブ・フィルタ回路の回路図である。図2におい
て、このアクティブ・フィルタ回路では、図7の直流電
圧源11,13の代わりに制御回路31aが設けられて
いる。制御回路31aは、抵抗32、第1,第2のダイ
オード34,35、第1,第2,第3のバイアス電圧供
給端子33,37,38、定電流源36、直流電圧源3
9により構成されている。第1の抵抗32の一端は第1
のバイアス電圧供給端子33に接続され、この第1の抵
抗32の他端は第1のダイオード34のカソードおよび
第2のダイオード35のカソードに接続されている。ま
た、第1のダイオード34のアノードは、第2の制御端
子12に接続されると共に、定電流源36を介して第2
のバイアス電圧供給端子37に接続されている。一方、
第2のダイオード35のアノードは、第1の制御端子1
0に接続されると共に、第3のバイアス電圧供給端子3
8を介して直流電圧源39に接続されている。なお、こ
の図2では、第1のバイアス電圧供給端子33は接地さ
れ、第2のバイアス電圧供給端子37は電源端子7に接
続されている。
【0064】第1,第2の制御端子10,12から後段
の信号入力端子1,18、信号出力端子16、電圧制御
電流源15、電源端子7、リアクタンス回路を構成する
コンデンサ17、トランジスタ19、ダイオード20お
よび定電流源21の構成および相互の接続関係は、前述
した図7のアクティブ・フィルタ回路と同様である。
【0065】次にこの図2のアクティブ・フィルタ回路
の動作を説明する。この場合も図7の従来の回路の場合
と同様、説明を簡略化するために、図2の各トランジス
タ2,5,8,9,19のベース電流は十分小さく無視
できるものとする。また、信号などの記号は、図7の従
来の回路および図8の回路の動作説明で用いた記号と同
じ記号を用いるものとする。
【0066】さらに直流電圧源39の電圧値をVB1、第
1のダイオード34のアノード・カソード間電圧(順方
向を正とする)をVD1、第2のダイオード35のアノー
ド・カソード間電圧(順方向を正とする)をVD2、第1
の抵抗32の抵抗値をR1 、定電流源36の電流値をI
oとすると、図1の回路と同様にして、遮断周波数f
Cは、下記式(26),(27)で与えられる。
【0067】
【数26】
【0068】ただし
【0069】
【数27】
【0070】さらに、RE>>reとすると、次式(28)
が得られる。
【0071】
【数28】
【0072】式(28)中のβ2については、β2の値の
ばらつき量や温度変動量が十分無視できるような大きな
値にβ2の値を設定すれば、β2はほぼ一定と見なすこと
ができる。したがって、式(28)中のβ2を式(2
5)中のβ1と対比させるとわかるように、図2の回路
も図1と同一の効果がある。
【0073】図3はこの第3の発明の一実施例によるア
クティブ・フィルタ回路の回路図である。このアクティ
ブ・フィルタ回路は、図1の第1の発明の実施例におけ
る定電流源36が第2の抵抗40で置き換えられている
点が第1の実施例と異なるのみで、その他の構成は第1
の発明の実施例と同じである。
【0074】この図3のアクティブ・フィルタ回路にお
いて、第2の抵抗40の抵抗値をR2とすると、第2の
抵抗40を流れる電流値IR2は次式(29)で表せる。
【0075】
【数29】
【0076】図3の回路のIR2は図1の回路のIoに相
当するので、式(25)のIoの代わりに式(29)で
表せるIR2を用いることにより、図3の遮断周波数fC
の式が式(30),(31)のように導出される。
【0077】
【数30】
【0078】ただし
【0079】
【数31】
【0080】式(31)中のβ3については、β3の値の
ばらつき量や温度変動量が十分無視できるような大きな
値にβ3の値を設定すれば、β3はほぼ一定と見なすこと
ができる。
【0081】したがって、式(30)からわかるよう
に、図3のアクティブ・フィルタ回路をIC化した場
合、第2の抵抗40を外付けの抵抗とし、その抵抗値R
2 の精度が高く温度特性の良い抵抗を用いれば、IC内
部の抵抗比RE/R1の値は精度良く設定でき温度特性も
良いので、遮断周波数fC を無調整で正確に所定の値に
設定できると共に、その温度特性を良好にすることがで
きる。
【0082】また、抵抗値R2やIC内部の抵抗比RE
/R1の精度の悪い調整が必要となる場合でも、温度特
性の良い抵抗40を外付けの抵抗とし、その抵抗値R2
を調整することにより、遮断周波数fCをいったん設定
すれば、IC内部の抵抗比RE/R1の温度特性は良好な
ので、遮断周波数fCの温度特性を良好にすることがで
きる。
【0083】また、図3のアクティブ・フィルタ回路を
IC化しない場合でも、抵抗3,4,32,40として
温度特性の良いものを用いれば、遮断周波数fC の温度
特性を良好にすることができる。そして、さらに抵抗
3,4,32,40として精度が高いものを用いれば、
遮断周波数fC を無調整で所定の値に正確に設定でき
る。
【0084】なお、式(30)を導くにあたって与えた
条件であるRE>>re、およびβ3 はほぼ一定という条件
は充分実現することが可能であり、遮断周波数fC の精
度や温度特性を十分に良好にすることができる。
【0085】また、図2の実施例においても、定電流源
36を図3の実施例と同様に第2の抵抗40で置き換え
ることができる。
【0086】図4はこの第4の発明の一実施例における
アクティブ・フィルタ回路の回路図である。このアクテ
ィブ・フィルタ回路は、図1の第1の実施例における第
2のダイオード35の代わりに第5のトランジスタ41
を用いると共に、第1のダイオード34として第1のダ
イオード34のアノード・カソード間電圧VD1の対電流
依存特性を第5のトランジスタ41のベース・エミッタ
間電圧の対電流依存特性に合わせるために第5のトラン
ジスタ41と同一特性のトランジスタのベース・コレク
タ間を短絡したものを用いている点が図1の第1の発明
の実施例と異なるのみで、その他の構成は図1の実施例
と同じである。図4において、第5のトランジスタ41
のエミッタは第1の抵抗32と第1のダイオード34と
の相互接続点に接続され、そのベースは第3のバイアス
電圧供給端子38に接続され、さらにそのコレクタは接
地されている。
【0087】この図4のアクティブ・フィルタ回路にお
いて、説明を簡略化するために、トランジスタ41およ
びダイオード34として動作するトランジスタのベース
電流は十分小さく無視できるものとし、トランジスタ4
1およびダイオード34として動作するトランジスタの
コレクタ電流をそれぞれiC5,iC6,トランジスタ41
およびダイオード34として動作するトランジスタのベ
ース・エミッタ間電圧(順方向を正とする)をそれぞれ
BE5,VBE6とすると、図4のVBE6,VBE5,iC6,i
C5はそれぞれ図1のVD1,VD2,iD1,iD2に相当する
ので、結局式(25)中のβ1として式(22)中のV
D2をVBE5で置き換えたものを用いることにより、図4
の遮断周波数fC の式が次式(32),(33)のよう
に導出される。
【0088】
【数32】
【0089】ただし
【0090】
【数33】
【0091】図3の回路の効果は図1の回路と同様であ
る。なお、図2,図3の実施例においても、第1,第2
のダイオード34,35を図4の実施例と同様の構成で
置き換えることができる。
【0092】図5はこの第5の発明の一実施例における
アクティブ・フィルタ回路の回路図である。このアクテ
ィブ・フィルタ回路は、図1の第1の実施例における第
3の直流電圧源39をトランジスタ42,抵抗43,4
4,45により構成すると共に、第1および第2のダイ
オード34,35としてそのアノード・カソード間電圧
の対電流依存特性をトランジスタ42のベース・エミッ
タ間電圧の対電流依存特性に合わせるためにトランジス
タ42と同一特性のトランジスタのベース・コレクタ間
を短絡したものを用いている点が図1の実施例と異なる
のみで、その他の構成は図1の発明の実施例と同じであ
る。
【0093】この図5のアクティブ・フィルタ回路にお
いて、説明を簡略化するために、トランジスタ43およ
びダイオード34,35として動作するトランジスタの
ベース電流は十分小さく無視できるものとし、トランジ
スタ42およびダイオード34,35として動作するト
ランジスタのコレクタ電流をそれぞれiC7,iC8
C9、トランジスタ42およびダイオード34,35と
して動作するトランジスタのベース・エミッタ間電圧
(順方向を正とする)をVBE7,VBE8,VBE9 、抵抗4
4,45の抵抗値をR01,R02とする。
【0094】まず、VB1の式は次式(34)で与えられ
る。
【0095】
【数34】
【0096】次に、図5のVBE8,VBE9,iC8,iC9
それぞれ図1のVD1,VD2,iD1,iD2に相当すること
を考慮すると、結局図5の遮断周波数fC の式は、式
(25)中のβ1として式(22)中のVD2をVBE9で置
き換え、VB1を式(34)で表されるVB1で置き換えた
ものを用いることにより、次式(35),(36)のよ
うに導出される。
【0097】
【数35】
【0098】ただし
【0099】
【数36】
【0100】さらに、iC7はほぼiC9となるように抵抗
43の値を設定すれば、VBE7 はほぼVBE9となるの
で、式(36)は次式(37)のようになる。
【0101】
【数37】
【0102】したがって、電源端子7に接続される直流
電圧源として、その電圧値VCCの精度が高く温度特性の
良い直流電圧源を用いれば、図5の回路をIC化した場
合にはIC内部の抵抗比R02/R01の値は精度高く設定
できると共に温度特性も良く、β5 はほぼ一定となる。
また、図5の回路をIC化しない場合でも、抵抗44,
45として精度が高く温度特性が良いものを用いれば、
β5 はほぼ一定となる。
【0103】図5の回路の効果は図1の回路と同様であ
る。なお、図2,図3の実施例においても、第1,第2
のダイオード34,35および第3の直流電圧源39を
図5の実施例と同様の構成で置き換えることができる。
【0104】図6はこの発明の第6の実施例におけるア
クティブ・フィルタ回路の回路図である。このアクティ
ブ・フィルタ回路は、図1の第1の実施例における第3
の直流電圧源39をトランジスタ46,47、抵抗4
8,49,50により構成すると共に、定電流源36の
代わりに、ダイオード51と第3の抵抗52とを直列接
続したものを用いている点が図1の第1の発明の実施例
と異なるのみで、その他の構成は図1の第1の発明の実
施例と同じである。
【0105】この図6のアクティブ・フィルタ回路にお
いて、説明を簡略化するために、トランジスタ46,4
7のベース電流は十分小さく無視できるものとし、トラ
ンジスタ46,47のコレクタ電流をiC10,iC11,ト
ランジスタ46,47のベース・エミッタ間電圧(順方
向を正とする)をVBE10,VBE11、ダイオード51を流
れる電流をiD3、ダイオードのアノード・カソード間電
圧(順方向を正とする)をVD3、抵抗49,50,52
の抵抗値をR03,R04,R3とする。
【0106】まず、VB1,iC11,iD1,iD2,iD3
式はそれぞれ次式(38)〜(41)で与えられる。
【0107】
【数38】
【0108】
【数39】
【0109】
【数40】
【0110】
【数41】
【0111】
【数42】
【0112】次に、図6のID3が図1のIo に相当する
ことを考慮すると、結局図6の遮断周波数fCの式は、
式(25)中のβ1として式(22)中のVB1を式(3
8)で表されるVB1で置き換えたものを用い、かつIo
の代わりに式(39)で与えられるID3を用いることに
より、次式(43),(44)のように導出される。
【0113】
【数43】
【0114】ただし
【0115】
【数44】
【0116】さらに、R03=R04と設定し、またiC10
はほぼiC11,iD2はほぼiD1(=iD3)となるように
抵抗32,48の値を設定すれば、VBE10はほぼ
BE11,VD1はほぼVD2はほぼVD3となるので、式(4
4)はβ6はほぼ1(一定)となる。
【0117】図6の回路の効果は、式(43)が式(3
0)と同一の形なので、図3の回路の効果と同様であ
る。なお、図2,図4の実施例においても、定電流源3
6,第3の直流電圧源39を図6の実施例と同様の構成
で置き換えることができる。
【0118】なお、上記各発明の実施例において、
(1)定電流源6の代わりに抵抗を用いた場合、(2)
抵抗3の抵抗値と抵抗4の抵抗値とが等しくない場合、
(3)第1および第2のトランジスタ2,5から成る差
動増幅回路として他の回路を用いた場合、(4)出力信
号を第2のトランジスタ5のベースに帰還させる手段と
して他の回路を用いた場合、(5)図面に示したのとは
異なる極性のトランジスタを用いた場合、(6)リアク
タンス回路17として他の回路を用いた場合、(7)第
1の信号入力端子1をバイアス電圧源などにより交流的
に接地し、第2の信号入力端子18から信号を入力する
ことによって1次のハイパスフィルタ回路を構成した場
合、(8)第1および第2の信号入力端子1,18のそ
れぞれに信号を入力することによって、第1の信号入力
端子1からの入力信号に対しては1次のローパスフィル
タ、第2の信号入力端子18からの入力信号に対して
は、1次のハイパスフィルタとした場合においても、こ
の発明は同様に適用でき、同一の効果がある。
【0119】さらに、アクティブ・フィルタ回路を縦続
接続すること等により、様々な伝達関数を有し、多様な
フィルタ特性を実現した回路においても、上記実施例中
で用いたこの発明による制御回路を適用でき、同一の効
果がある。
【0120】
【発明の効果】以上のようにこの第1の発明によれば、
抵抗と、2個のダイオードと、直流電圧源と、定電源か
ら構成される制御手段を、アクティブ・フィルタ回路に
設けたため、アクティブ・フィルタ回路の遮断周波数
は、精度良く設定できると共に温度特性が良好な、抵抗
回路の抵抗値と抵抗の抵抗値との相対比によって与えら
れる。このため、無調整で遮断周波数を所定の値に正確
に設定でき、かつ、温度特性が良好な、IC化に適した
アクティブ・フィルタ回路を得ることができる効果があ
る。第2の発明によれば、上記制御手段の第1のバイア
ス電圧供給端子が接地され、第2のバイアス電圧供給端
子が電源に接続されており、上記制御手段の内部部品の
位置を変えるだけで、第1の発明と同じ効果が得られ
る。第3の発明によれば、第1の発明の制御手段の定電
流源の代わりに第2の抵抗で構成するだけで、第1の発
明と同じ効果が得られる。第4の発明によれば、第1の
発明の制御手段の第2のダイオードの代わりに第5のト
ランジスタを用いることにより、第1の発明と同じ効果
が得られる。第5の発明によれば、第1〜第4の発明の
制御手段の直流電圧源をダイオードまたはトランジス
タ,抵抗とで構成し、構成を変えるだけで、第1の発明
と同じ効果が得られる。第6の発明によれば、第1,第
2,第4,第5の発明の制御手段の定電流源を、1個以
上のダイオードと、第3の抵抗とで構成することによ
り、構成を変えるだけで、第1の発明と同じ効果が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の発明の一実施例によるアクテ
ィブ・フィルタ回路の回路図である。
【図2】この発明の第2の発明の一実施例によるアクテ
ィブ・フィルタ回路の回路図である。
【図3】この発明の第3の発明の一実施例によるアクテ
ィブ・フィルタ回路の回路図である。
【図4】この発明の第4の発明の一実施例によるアクテ
ィブ・フィルタ回路の回路図である。
【図5】この発明の第5の発明の一実施例によるアクテ
ィブ・フィルタ回路の回路図である。
【図6】この発明の第6の発明の一実施例によるアクテ
ィブ・フィルタ回路の回路図である。
【図7】従来のアクティブ・フィルタ回路の回路図であ
る。
【図8】図7に示すアクティブ・フィルタ回路の等価回
路の回路図である。
【符号の説明】
1 第1の信号入力端子 2 第1のトランジスタ 3,4 抵抗回路の抵抗 5 第2のトランジスタ 8 第3のトランジスタ 9 第4のトランジスタ 10 第1の制御端子 12 第2の制御端子 14 電流源 17 リアクタンス回路 18 第2の信号入力端子 19〜21 帰還回路 31,31a 制御回路 32 抵抗 33 第1のバイアス電圧供給端子 34 第1のダイオード 35 第2のダイオード 36 定電流源 37 第2のバイアス電圧供給端子 38 第3のバイアス電圧供給端子 40 第2の抵抗 41 第5のトランジスタ 51 1個ないし複数個のダイオード 52 第3の抵抗
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年7月20日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 アクティブ・フィルタ回路
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、IC化に適するとと
もに、遮断周波数を可変設定できるアクティブ・フィル
タ回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図7は特開平1−151312号公報に
開示された従来のアクティブ・フィルタ回路を示す回路
図である。図7において、1は第1の信号入力端子、2
は第1のトランジスタ、3,4は抵抗、5は第2のトラ
ンジスタ、6は定電流源、7は電源と接続された電源端
子、8は第3のトランジスタ、9は第4のトランジス
タ、10は第1の制御端子、11,13は直流電圧源、
12は第2の制御端子、14は電流源、15は電圧制御
電流源、16は信号出力端子、17はリアクタンス回路
のコンデンサ、19はトランジスタ、20はダイオー
ド、21は定電流源である。第1の信号入力端子1には
第1のトランジスタ2のベースが接続され、その第1の
トランジスタ2のエミッタは抵抗回路を構成する抵抗3
および抵抗4を介して第2のトランジスタ5のエミッタ
に接続されている。抵抗3と抵抗4との間の接続点は定
電流源6の一端に接続され、その定電流源6の他端は接
地されている。また、第1のトランジスタ2のコレクタ
は電源端子7に接続されている。
【0003】第2のトランジスタ5のコレクタは第3の
トランジスタ8のエミッタと第4のトランジスタ9のエ
ミッタとの共通接続点に接続され、第3のトランジスタ
8のベースは第1の制御端子10を介して第1の直流電
圧源11に、第4のトランジスタ9のベースは第2の制
御端子12を介して第2の直流電圧源13にそれぞれ接
続されている。そして、第3のトランジスタ8のコレク
タは電源端子7に接続され、また第4のトランジスタ9
のコレクタ電流源14を介して電源端子7に接続され
ている。電圧制御電流源15は、第1,第2,第3,第
4のトランジスタ2,5,8,9と、抵抗3,4と、定
電流源6と、電源端子7および電流源14により可変で
きる伝達コンダクタンスとなっている。
【0004】第4のトランジスタ9と電流源14との接
続点は信号出力端子16に接続され、この信号出力端子
16にはリアクタンス回路を構成するコンデンサ17の
一端が接続され、そのコンデンサ17の他端には第2の
信号入力端子18が接続されている。そして、第2の信
号入力端子18は接地されている。また、信号出力端子
16にはトランジスタ19のベースが接続され、このト
ランジスタ19のエミッタはダイオード20を介して第
2のトランジスタ5のベースに接続され、トランジスタ
19のコレクタは電源端子7に接続されている。定電流
源21は、その一端が第2のトランジスタ5のベースと
ダイオード20のカソードの共通接続点に接続され、他
端は接地されている。
【0005】次に動作について説明する。図8は図7の
動作原理を説明するためにその回路を簡略化して示した
等価回路である。図8において、1,15,16,1
7,18は図7と同一部分を示しており、22は図7に
おけるトランジスタ19とダイオード20と定電流源2
1とからなるレベルシフト回路に相当するバッファ増幅
器で、図7の構成ではその電圧利得AはA=1となる。
なお、図7の構成では第2の信号入力端子18は接地さ
れている。
【0006】次に、図7の回路の動作原理を図8の等価
回路を参照して説明する。説明を簡略化するために、図
7の回路における各トランジスタ2,5,8,9,19
のベース電流は十分小さく無視できるものとする。
【0007】いま、第1の信号入力端子1の入力信号電
圧をVi1、第2の信号入力端子18の入力信号電圧をV
i2、電圧制御電流源15の伝達コンダクタンスをgm
電圧制御電流源15の出力信号電流をio 、コンデンサ
17の容量をC、信号出力端子16の出力信号電圧をV
o、その角周波数をωとすると、図8において、
【0008】
【数1】
【0009】
【数2】
【0010】が成り立つ。式(1),(2)から図8の
回路の出力信号電圧Voを導くと、
【0011】
【数3】
【0012】となる。一方、図7において、定電流源6
の電流値を2・I1 、抵抗3,4の抵抗値を共にRE
すると、第2のトランジスタ5のコレクタ電流iC2は、
【0013】
【数4】
【0014】ただし
【0015】
【数5】
【0016】となる。また、第3のトランジスタ8のコ
レクタ電流をiC3、第4のトランジスタ9のコレクタ電
流をiC4、iC2に対するiC4の比をαとすると、
【0017】
【数6】
【0018】
【数7】
【0019】となり、図7において、第1の直流電圧源
11の電圧値をVC1、第2の直流電圧源13の電圧値を
C2、第2の制御端子12に対する第1の制御端子10
の電位差をVC(=VC1−VC2)とすると、
【0020】
【数8】
【0021】となる。したがって、式(4),(6)よ
【0022】
【数9】
【0023】となり、また、式(6)〜(8)より
【0024】
【数10】
【0025】が得られる。そこで、電流源14が定電流
源であるとして、その電流値をα・I1とすると、電圧
制御電流源15の伝達コンダクタンスgmは、
【0026】
【数11】
【0027】となる。また図7ではA=1,Vi2=0で
あるから、図7の回路の伝達関数G(ω)=Vo/Vi1
は、式(3),(11)より
【0028】
【数12】
【0029】
【数13】
【0030】となる。式(13)では、図7の回路の通
過帯域電圧利得Go,遮断周波数fCを、
【0031】
【数14】
【0032】
【数15】
【0033】の一次のローパスフィルタ回路で構成して
おり、第2の制御端子12に対する第1の制御端子10
の電位差VCを変えることにより遮断周波数fCを変化さ
せることができることを示している。
【0034】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図7に示す
回路をIC化する際には、抵抗値RE を精度よく形成す
ることが困難であり、抵抗値REのばらつきに対して遮
断周波数fCの値を所定の値にするために電圧VC=VC1
−VC2 の値を調整する必要がある。また、たとえ抵抗
値REのばらつきに対して電圧VC1−VC2の値を調整し
ても、抵抗値REの温度特性が悪く、かつ、式(15)
に含まれる項eqVc/kTの中に温度Tが含まれているの
で、遮断周波数fC が回路動作温度によって変化すると
いう問題点がある。さらに、回路をIC化せず、抵抗値
E の精度および温度特性が良く、遮断周波数fC の式
が式(15)で表わせる場合であっても、式(15)に
含まれる項eqVc/kTの中に温度Tが含まれているため、
遮断周波数fC が回路動作温度により変化するという問
題点がある。
【0035】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、無調整で遮断周波数を所定の
値に正確に設定でき、かつ、温度特性が良好な、IC化
に適したアクティブ・フィルタ回路を得ることを目的と
する。
【0036】
【課題を解決するための手段】この第1,第2の発明に
係るアクティブ・フィルタ回路は、図1または図2で示
すように、第1および第2制御端子10,12接続さ
れた制御手段(制御回路31または31a)を設け、上
記制御手段は、第1のバイアス電圧供給端子33と、一
端が接地されて設けられた直流電圧源39と、この直流
電圧源の他端に接続された第3のバイアス電圧供給端子
38と、上記第1のバイアス電圧供給端子と第2のバイ
アス電圧供給端子37との間に直列に接続された抵抗3
2,第1のダイオード34,定電流源36と、上記抵抗
と上記第3のバイアス電圧供給端子との間に接続された
第2のダイオード35とを備え、上記第1のダイオード
と上記定電流源との相互接続点または上記第3のバイア
ス電圧供給端子のいずれか一方が上記第1の制御端子に
接続され、他方が上記第2の制御端子に接続されてい
る。この第3の発明に係るアクティブ・フィルタ回路
は、図3で示すように、図1,図2の上記定電流源の代
わりに、第2の抵抗40を用いた。この第4の発明に係
るアクティブ・フィルタ回路は、図4で示すように、図
〜図3の上記第2のダイオードの代わりに第5のトラ
ンジスタ41を用い、上記第5のトランジスタの制御電
極が第3のバイアス電圧供給端子38と接続されるとと
もに、上記第5のトランジスタの一方の電極が抵抗3
2と第1のダイオード(トランジスタ34)との相互接
続点に接続されている。この第5の発明に係るアクティ
ブ・フィルタ回路は、図5で示すように、図1〜図4の
直流電圧源39を、少なくとも1個以上の、ダイオード
またはトランジスタと、抵抗とで構成した。この第6の
発明に係るアクティブ・フィルタ回路は、図6で示すよ
うに、図1,図2,図4,図5の定電流源36を、1個
以上のダイオード51と第3の抵抗52とで構成した。
【0037】
【作用】この第1の発明におけるアクティブ・フィルタ
回路は、遮断周波数が後述する式(25)で表される。
この第2の発明におけるアクティブ・フィルタ回路は、
遮断周波数が後述する式(28)で表される。この第3
の発明におけるアクティブ・フィルタ回路は、遮断周波
数が後述する式(30)で表される。この第4の発明に
おけるアクティブ・フィルタ回路は、遮断周波数が後述
する式(32)で表される。この第5の発明におけるア
クティブ・フィルタ回路は、遮断周波数が後述する式
(35)で表される。この第6の発明におけるアクティ
ブ・フィルタ回路は、遮断周波数が後述する式(43)
で表される。したがって、遮断周波数が所定の値に精度
良く設定できると共に、回路動作温度によって変化しな
いため、温度特性が良好となる。
【0038】
【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図1はこの第1の発明の一実施例を示すアクティ
ブ・フィルタ回路の回路図である。図1において、1は
第1の信号入力端子、2は第1のトランジスタ、3,4
は抵抗回路の抵抗、5は第2のトランジスタ、6は定電
流源、7は電源端子、8は第3のトランジスタ、9は第
4のトランジスタ、10は第1の制御端子、12は第2
の制御端子、14は電流源、16は信号出力端子、17
はリアクタンス回路(コンデンサ)、18は第2の信号
入力端子、19はトランジスタ、20はダイオード、2
1は定電流源、31は制御手段としての制御回路、32
は抵抗、33は第1のバイアス電圧供給端子、34は第
1のダイオード、35は第2のダイオード、36は定電
流源、37は第2のバイアス電圧供給端子、38は第3
のバイアス電圧供給端子、39は直流電圧源である。こ
こで、19〜21は帰還回路となっており、制御回路3
1は、抵抗32と、第1のダイオード34と、第2のダ
イオード35と、定電流源36と、直流電圧源39とか
ら構成されている。なお、このアクティブ・フィルタ回
路では、従来例のアクティブ・フィルタ回路(図7)の
直流電圧源11,13の代わりに制御回路31が設けら
れており、同じ機能のものには同符号を付している。ま
た、この制御回路31を除く回路の接続関係、構成は同
じであるので、構成の説明を省略する。抵抗32の一端
は、第1のバイアス電圧供給端子33に接続され、この
抵抗32の他端は第1のダイオード34のアノードおよ
び第2のダイオード35アノードに接続されている。ま
た、第1のダイオード34のカソードは、第1の制御端
子10に接続されると共に、定電流源36を介して第2
のバイアス電圧供給端子37に接続されている。一方、
第2のダイオード35のカソードは、第2の制御端子1
2に接続されると共に、第3のバイアス電圧供給端子3
8を介して直流電圧源39に接続されている。また、第
1のバイアス電圧供給端子33は電源端子7に接続さ
れ、第2のバイアス電圧供給端子37は接地されてい
る。
【0039】次にこの第1の発明のアクティブ・フィル
タ回路の動作を説明する。この場合も図7の従来の回路
の場合と同様、説明を簡略化するために、図1の各トラ
ンジスタ2,5,8,9,19のベース電流は十分小さ
く無視できるものとする。また、信号などの記号は、図
7の従来の回路および図8の回路の動作説明で用いた記
号と同じ記号を用いるものとする。
【0040】さらに、直流電圧源39の電圧値をVB1
電源端子7に接続される直流電圧源の電圧値をVCC、第
1のダイオード34のアノード・カソード間電圧(順方
向を正とする)をVD1、第2のダイオード35のアノー
ド・カソード間電圧(順方向を正とする)をVD2 、抵
32の抵抗値をR1 、定電流源36の電流値をIoとす
る。
【0041】第1のダイオード34を流れる電流iD1
よび第2のダイオード35を流れる電流iD2は次式(1
6),(17)で表せる。
【0042】
【数16】
【0043】
【数17】
【0044】また各値iD1,iD2,VD1,VD2,VB1
C3,iC4には、次式(18),(19)に示すような
関係が成り立つ。
【0045】
【数18】
【0046】
【数19】
【0047】式(18),(19)より、各値iC3,i
C4,iD1,iD2の関係は、次式(20)で表せる。
【0048】
【数20】
【0049】式(20)に、先に導出した式(6),
(7)および式(16),(17)を代入すると、iC2
に対するiC4の比αが次式(21),(22)のように
得られる。
【0050】
【数21】
【0051】
【数22】
【0052】図1の回路の伝達関数G(ω)=Vo /V
i1は、先に導出した式(12)のαとして式(21)を
代入することにより、次式(23)のように求められ
る。
【0053】
【数23】
【0054】したがって、式(23)より、従来例(図
7)の遮断周波数fC の式である式(14)に対して、
図1の第1の発明の実施例の遮断周波数fC の式は式
(24)のように導出される。
【0055】
【数24】
【0056】さらに、RE>>reとすると、次式(25)
が得られる。
【0057】
【数25】
【0058】式(25)中のβ1については、β1の値の
ばらつき量や温度変動量が十分無視できるような大きな
値にβ1の値を設定すれば、β1はほぼ一定と見なすこと
ができる。
【0059】したがって、式(25)からわかるよう
に、図1のアクティブ・フィルタ回路をIC化した場
合、定電流源36を外付けの定電流源として、その電流
値Io の精度が高く温度特性の良い定電流源を用いれ
ば、IC内部の抵抗比RE/R1の値は精度良く設定でき
温度特性も良いので、遮断周波数fCを無調整で正確に
所定の値に設定できると共に、その温度特性を良好にす
ることができる。
【0060】また、電流値IoやIC内部の抵抗比RE
1 の精度が悪く調整を必要とする場合でも、温度特性
の良い定電流源36を外付けの定電流源とし、その電流
値Ioを調整することにより、遮断周波数fCをいったん
設定すれば、IC内部の抵抗比RE/R1の温度特性は良
好なので、遮断周波数fCの温度特性を良好にすること
ができる。
【0061】また、図1のアクティブ・フィルタ回路を
IC化しない場合でも、抵抗3,4,32および定電流
源36として温度特性の良いものを用いれば、遮断周波
数fCの温度特性を良好にすることができる。そして、
さらに抵抗3,4,32および定電流源36として精度
が高いものを用いれば、遮断周波数fCを無調整で所定
の値に正確に設定できる。
【0062】なお、式(24)から式(25)を導くに
あたって与えた条件であるRE>>re、およびβ1 はほぼ
一定という条件は充分実現することが可能であり、遮断
周波数fCの精度や温度特性を十分に良好にすることが
できる。
【0063】図2はこの第2の発明の一実施例によるア
クティブ・フィルタ回路の回路図である。図2におい
て、このアクティブ・フィルタ回路では、図7の直流電
圧源11,13の代わりに制御回路31aが設けられて
いる。制御回路31aは、抵抗32、第1,第2のダイ
オード34,35、第1,第2,第3のバイアス電圧供
給端子33,37,38、定電流源36、直流電圧源3
9により構成されている。抵抗32の一端は第1のバイ
アス電圧供給端子33に接続され、この抵抗32の他端
は第1のダイオード34のカソードおよび第2のダイオ
ード35のカソードに接続されている。また、第1のダ
イオード34のアノードは、第2の制御端子12に接続
されると共に、定電流源36を介して第2のバイアス電
圧供給端子37に接続されている。一方、第2のダイオ
ード35のアノードは、第1の制御端子10に接続され
ると共に、第3のバイアス電圧供給端子38を介して直
流電圧源39に接続されている。なお、この図2では、
第1のバイアス電圧供給端子33は接地され、第2のバ
イアス電圧供給端子37は電源端子7に接続されてい
る。
【0064】第1,第2の制御端子10,12から後段
の信号入力端子1,18、信号出力端子16、電圧制御
電流源15、電源端子7、リアクタンス回路を構成する
コンデンサ17、トランジスタ19、ダイオード20お
よび定電流源21の構成および相互の接続関係は、前述
した図7のアクティブ・フィルタ回路と同様である。
【0065】次にこの図2のアクティブ・フィルタ回路
の動作を説明する。この場合も図7の従来の回路の場合
と同様、説明を簡略化するために、図2の各トランジス
タ2,5,8,9,19のベース電流は十分小さく無視
できるものとする。また、信号などの記号は、図7の従
来の回路および図8の回路の動作説明で用いた記号と同
じ記号を用いるものとする。
【0066】さらに直流電圧源39の電圧値をVB1、第
1のダイオード34のアノード・カソード間電圧(順方
向を正とする)をVD1、第2のダイオード35のアノー
ド・カソード間電圧(順方向を正とする)をVD2 、抵
32の抵抗値をR1 、定電流源36の電流値をIoとす
ると、図1の回路と同様にして、遮断周波数fCは、下
記式(26),(27)で与えられる。
【0067】
【数26】
【0068】ただし
【0069】
【数27】
【0070】さらに、RE>>reとすると、次式(28)
が得られる。
【0071】
【数28】
【0072】式(28)中のβ2については、β2の値の
ばらつき量や温度変動量が十分無視できるような大きな
値にβ2の値を設定すれば、β2はほぼ一定と見なすこと
ができる。したがって、式(28)中のβ2を式(2
5)中のβ1と対比させるとわかるように、図2の回路
も図1と同一の効果がある。
【0073】図3はこの第3の発明の一実施例によるア
クティブ・フィルタ回路の回路図である。このアクティ
ブ・フィルタ回路は、図1の第1の発明の実施例におけ
る定電流源36が第2の抵抗40で置き換えられている
点が第1の実施例と異なるのみで、その他の構成は第1
の発明の実施例と同じである。
【0074】この図3のアクティブ・フィルタ回路にお
いて、第2の抵抗40の抵抗値をR2とすると、第2の
抵抗40を流れる電流値IR2は次式(29)で表せる。
【0075】
【数29】
【0076】図3の回路のIR2は図1の回路のIoに相
当するので、式(25)のIoの代わりに式(29)で
表せるIR2を用いることにより、図3の遮断周波数fC
の式が式(30),(31)のように導出される。
【0077】
【数30】
【0078】ただし
【0079】
【数31】
【0080】式(31)中のβ3については、β3の値の
ばらつき量や温度変動量が十分無視できるような大きな
値にβ3の値を設定すれば、β3はほぼ一定と見なすこと
ができる。
【0081】したがって、式(30)からわかるよう
に、図3のアクティブ・フィルタ回路をIC化した場
合、第2の抵抗40を外付けの抵抗とし、その抵抗値R
2 の精度が高く温度特性の良い抵抗を用いれば、IC内
部の抵抗比RE/R1の値は精度良く設定でき温度特性も
良いので、遮断周波数fC を無調整で正確に所定の値に
設定できると共に、その温度特性を良好にすることがで
きる。
【0082】また、抵抗値R2やIC内部の抵抗比RE
/R1の精度調整が必要となる場合でも、温度特
性の良い抵抗40を外付けの抵抗とし、その抵抗値R2
を調整することにより、遮断周波数fCをいったん設定
すれば、IC内部の抵抗比RE/R1の温度特性は良好な
ので、遮断周波数fCの温度特性を良好にすることがで
きる。
【0083】また、図3のアクティブ・フィルタ回路を
IC化しない場合でも、抵抗3,4,32,40として
温度特性の良いものを用いれば、遮断周波数fC の温度
特性を良好にすることができる。そして、さらに抵抗
3,4,32,40として精度が高いものを用いれば、
遮断周波数fC を無調整で所定の値に正確に設定でき
る。
【0084】なお、式(30)を導くにあたって与えた
条件であるRE>>re、およびβ3 はほぼ一定という条件
は充分実現することが可能であり、遮断周波数fC の精
度や温度特性を十分に良好にすることができる。
【0085】また、図2の実施例においても、定電流源
36を図3の実施例と同様に第2の抵抗40で置き換え
ることができる。
【0086】図4はこの第4の発明の一実施例における
アクティブ・フィルタ回路の回路図である。このアクテ
ィブ・フィルタ回路は、図1の第1の実施例における第
2のダイオード35の代わりに第5のトランジスタ41
を用いると共に、第1のダイオード34として第1のダ
イオード34のアノード・カソード間電圧VD1の対電流
依存特性を第5のトランジスタ41のベース・エミッタ
間電圧の対電流依存特性に合わせるために第5のトラン
ジスタ41と同一特性のトランジスタのベース・コレク
タ間を短絡したものを用いている点が図1の第1の発明
の実施例と異なるのみで、その他の構成は図1の実施例
と同じである。図4において、第5のトランジスタ41
のエミッタは抵抗32と第1のダイオード34との相互
接続点に接続され、そのベースは第3のバイアス電圧供
給端子38に接続され、さらにそのコレクタは接地され
ている。
【0087】この図4のアクティブ・フィルタ回路にお
いて、説明を簡略化するために、トランジスタ41およ
びダイオード34として動作するトランジスタのベース
電流は十分小さく無視できるものとし、トランジスタ4
1およびダイオード34として動作するトランジスタの
コレクタ電流をそれぞれiC5,iC6,トランジスタ41
およびダイオード34として動作するトランジスタのベ
ース・エミッタ間電圧(順方向を正とする)をそれぞれ
BE5,VBE6とすると、図4のVBE6,VBE5,iC6,i
C5はそれぞれ図1のVD1,VD2,iD1,iD2に相当する
ので、結局式(25)中のβ1として式(22)中のV
D2をVBE5で置き換えたものを用いることにより、図4
の遮断周波数fC の式が次式(32),(33)のよう
に導出される。
【0088】
【数32】
【0089】ただし
【0090】
【数33】
【0091】図の回路の効果は図1の回路と同様であ
る。なお、図2,図3の実施例においても、第1,第2
のダイオード34,35を図4の実施例と同様の構成で
置き換えることができる。
【0092】図5はこの第5の発明の一実施例における
アクティブ・フィルタ回路の回路図である。このアクテ
ィブ・フィルタ回路は、図1の第1の実施例における直
流電圧源39をトランジスタ42,抵抗43,44,4
5により構成すると共に、第1および第2のダイオード
34,35としてそのアノード・カソード間電圧の対電
流依存特性をトランジスタ42のベース・エミッタ間電
圧の対電流依存特性に合わせるためにトランジスタ42
と同一特性のトランジスタのベース・コレクタ間を短絡
したものを用いている点が図1の実施例と異なるのみ
で、その他の構成は図1の発明の実施例と同じである。
【0093】この図5のアクティブ・フィルタ回路にお
いて、説明を簡略化するために、トランジスタ43およ
びダイオード34,35として動作するトランジスタの
ベース電流は十分小さく無視できるものとし、トランジ
スタ42およびダイオード34,35として動作するト
ランジスタのコレクタ電流をそれぞれiC7,iC8
C9、トランジスタ42およびダイオード34,35と
して動作するトランジスタのベース・エミッタ間電圧
(順方向を正とする)をVBE7,VBE8,VBE9 、抵抗4
4,45の抵抗値をR01,R02とする。
【0094】まず、VB1の式は次式(34)で与えられ
る。
【0095】
【数34】
【0096】次に、図5のVBE8,VBE9,iC8,iC9
それぞれ図1のVD1,VD2,iD1,iD2に相当すること
を考慮すると、結局図5の遮断周波数fC の式は、式
(25)中のβ1として式(22)中のVD2をVBE9で置
き換え、VB1を式(34)で表されるVB1で置き換えた
ものを用いることにより、次式(35),(36)のよ
うに導出される。
【0097】
【数35】
【0098】ただし
【0099】
【数36】
【0100】さらに、iC7はほぼiC9となるように抵抗
43の値を設定すれば、VBE7 はほぼVBE9となるの
で、式(36)は次式(37)のようになる。
【0101】
【数37】
【0102】したがって、電源端子7に接続される直流
電圧源として、その電圧値VCCの精度が高く温度特性の
良い直流電圧源を用いれば、図5の回路をIC化した場
合にはIC内部の抵抗比R02/R01の値は精度高く設定
できると共に温度特性も良く、β5 はほぼ一定となる。
また、図5の回路をIC化しない場合でも、抵抗44,
45として精度が高く温度特性が良いものを用いれば、
β5 はほぼ一定となる。
【0103】図5の回路の効果は図1の回路と同様であ
る。なお、図2,図3の実施例においても、第1,第2
のダイオード34,35および直流電圧源39を図5の
実施例と同様の構成で置き換えることができる。
【0104】図6はこの発明の第6の実施例におけるア
クティブ・フィルタ回路の回路図である。このアクティ
ブ・フィルタ回路は、図1の第1の実施例における直
電圧源39をトランジスタ46,47、抵抗48,4
9,50により構成すると共に、定電流源36の代わり
に、ダイオード51と第3の抵抗52とを直列接続した
ものを用いている点が図1の第1の発明の実施例と異な
るのみで、その他の構成は図1の第1の発明の実施例と
同じである。
【0105】この図6のアクティブ・フィルタ回路にお
いて、説明を簡略化するために、トランジスタ46,4
7のベース電流は十分小さく無視できるものとし、トラ
ンジスタ46,47のコレクタ電流をiC10,iC11,ト
ランジスタ46,47のベース・エミッタ間電圧(順方
向を正とする)をVBE10,VBE11、ダイオード51を流
れる電流をiD3、ダイオードのアノード・カソード間電
圧(順方向を正とする)をVD3、抵抗49,50,52
の抵抗値をR03,R04,R3とする。
【0106】まず、VB1,iC11,iD1,iD2,iD3
式はそれぞれ次式(38)〜(41)で与えられる。
【0107】
【数38】
【0108】
【数39】
【0109】
【数40】
【0110】
【数41】
【0111】
【数42】
【0112】次に、図6のID3が図1のIo に相当する
ことを考慮すると、結局図6の遮断周波数fCの式は、
式(25)中のβ1として式(22)中のVB1を式(3
8)で表されるVB1で置き換えたものを用い、かつIo
の代わりに式(39)で与えられるID3を用いることに
より、次式(43),(44)のように導出される。
【0113】
【数43】
【0114】ただし
【0115】
【数44】
【0116】さらに、R03=R04と設定し、またiC10
はほぼiC11,iD2はほぼiD1(=iD3)となるように
抵抗32,48の値を設定すれば、VBE10はほぼ
BE11D2 はほぼVD1(=VD3となるので、β6
ほぼ1(一定)となる。
【0117】図6の回路の効果は、式(43)が式(3
0)と同一の形なので、図3の回路の効果と同様であ
る。なお、図2,図4の実施例においても、定電流源3
,直流電圧源39を図6の実施例と同様の構成で置き
換えることができる。
【0118】なお、上記各発明の実施例において、
(1)定電流源6の代わりに抵抗を用いた場合、(2)
抵抗3の抵抗値と抵抗4の抵抗値とが等しくない場合、
(3)第1および第2のトランジスタ2,5から成る差
動増幅回路として他の回路を用いた場合、(4)出力信
号を第2のトランジスタ5のベースに帰還させる手段と
して他の回路を用いた場合、(5)図面に示したのとは
異なる極性のトランジスタを用いた場合、(6)リアク
タンス回路17として他の回路を用いた場合、(7)第
1の信号入力端子1をバイアス電圧源などにより交流的
に接地し、第2の信号入力端子18から信号を入力する
ことによって1次のハイパスフィルタ回路を構成した場
合、(8)第1および第2の信号入力端子1,18のそ
れぞれに信号を入力することによって、第1の信号入力
端子1からの入力信号に対しては1次のローパスフィル
タ、第2の信号入力端子18からの入力信号に対して
は、1次のハイパスフィルタとした場合、(9)第1,
第2のバイアス電圧供給端子をそれぞれ電源端子に接続
または接地する代わりに、任意の電圧値を持った直流電
圧源に接続した場合、においても、この発明は同様に適
用でき、同一の効果がある。
【0119】さらに、アクティブ・フィルタ回路を縦続
接続すること等により、様々な伝達関数を有し、多様な
フィルタ特性を実現した回路においても、上記実施例中
で用いたこの発明による制御回路を適用でき、同一の効
果がある。
【0120】
【発明の効果】以上のようにこの第1,第2の発明によ
れば、抵抗と、2個のダイオードと、直流電圧源と、
電流源から構成される制御手段を、アクティブ・フィル
タ回路に設けたため、アクティブ・フィルタ回路の遮断
周波数は、精度良く設定できると共に温度特性が良好
な、抵抗回路の抵抗値と抵抗の抵抗値との相対比によっ
て与えられる。このため、無調整で遮断周波数を所定の
値に正確に設定でき、かつ、温度特性が良好な、IC化
に適したアクティブ・フィルタ回路を得ることができる
効果がある。第3の発明によれば、第1,第2の発明の
制御手段の定電流源の代わりに第2の抵抗で構成するだ
けで、第1の発明と同じ効果が得られる。第4の発明に
よれば、第1〜第3の発明の制御手段の第2のダイオー
ドの代わりに第5のトランジスタを用いることにより、
第1の発明と同じ効果が得られる。第5の発明によれ
ば、第1〜第4の発明の制御手段の直流電圧源を、少な
くとも1個以上の、ダイオードまたはトランジスタ,抵
抗とで構成し、構成を変えるだけで、第1の発明と同じ
効果が得られる。第6の発明によれば、第1,第2,第
4,第5の発明の制御手段の定電流源を、1個以上のダ
イオードと、第3の抵抗とで構成することにより、構成
を変えるだけで、第1の発明と同じ効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の発明の一実施例によるアクテ
ィブ・フィルタ回路の回路図である。
【図2】この発明の第2の発明の一実施例によるアクテ
ィブ・フィルタ回路の回路図である。
【図3】この発明の第3の発明の一実施例によるアクテ
ィブ・フィルタ回路の回路図である。
【図4】この発明の第4の発明の一実施例によるアクテ
ィブ・フィルタ回路の回路図である。
【図5】この発明の第5の発明の一実施例によるアクテ
ィブ・フィルタ回路の回路図である。
【図6】この発明の第6の発明の一実施例によるアクテ
ィブ・フィルタ回路の回路図である。
【図7】従来のアクティブ・フィルタ回路の回路図であ
る。
【図8】図7に示すアクティブ・フィルタ回路の等価回
路の回路図である。
【符号の説明】 1 第1の信号入力端子 2 第1のトランジスタ 3,4 抵抗回路の抵抗 5 第2のトランジスタ 8 第3のトランジスタ 9 第4のトランジスタ 10 第1の制御端子 12 第2の制御端子 14 電流源 17 リアクタンス回路 18 第2の信号入力端子 19〜21 帰還回路 31,31a 制御回路 32 抵抗 33 第1のバイアス電圧供給端子 34 第1のダイオード 35 第2のダイオード 36 定電流源 37 第2のバイアス電圧供給端子 38 第3のバイアス電圧供給端子 40 第2の抵抗 41 第5のトランジスタ 51 1個ないし複数個のダイオード 52 第3の抵抗
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1および第2の差動対のトランジスタ
    と、これらのトランジスタの間に直列に接続された抵抗
    回路とを有する第1のトランジスタ差動増幅回路と、第
    3および第4の差動対のトランジスタと、第3,第4の
    トランジスタの制御電極に接続された第1,第2の制御
    端子と、一端が上記第4のトランジスタの主電極に接続
    され、他端が電源と接続された電流源とを有し、上記第
    1のトランジスタの制御電極の入力に対する非反転出力
    に負荷として接続された第2のトランジスタ差動増幅回
    路とを備えるアクティブ・フィルタ回路において、上記
    第1および第2の制御端子と上記電源とに接続された制
    御手段を設け、上記制御手段は、上記電源と接続された
    第1のバイアス電圧供給端子と、一端が接地されて設け
    られた直流電圧源と、この直流電圧源の他端に接続され
    た第3のバイアス電圧供給端子と、上記第1のバイアス
    電圧供給端子と上記第2のバイアス電圧供給端子との間
    に直列に接続された抵抗,第1のダイオード,定電流源
    と、上記抵抗と上記第3のバイアス電圧供給端子との間
    に接続された第2のダイオードとを備え、上記第1のダ
    イオードと上記定電流源との相互接続点または上記第3
    のバイアス電圧供給端子のいずれか一方が上記第1の制
    御端子に接続され、他方が第2の制御端子に接続された
    ことを特徴とするアクティブ・フィルタ回路。
  2. 【請求項2】 上記第1のバイアス電圧供給端子が接地
    され、上記第2のバイアス電圧供給端子が上記電源と接
    続されたことを特徴とする請求項1記載のアクティブ・
    フィルタ回路。
  3. 【請求項3】 上記定電流源の代わりに、第2の抵抗を
    用いたことを特徴とする請求項1記載のアクティブ・フ
    ィルタ回路。
  4. 【請求項4】 上記第2のダイオードの代わりに、第5
    のトランジスタを用い、上記トランジスタの制御電極が
    上記第3のバイアス電圧供給端子および上記第2の制御
    端子と接続されるとともに、上記第5のトランジスタの
    一方の電極が上記抵抗と上記第1のダイオードとの相互
    接続点に接続されたことを特徴とする請求項1記載のア
    クティブ・フィルタ回路。
  5. 【請求項5】 上記直流電圧源を、少なくとも1個以上
    の、ダイオードまたはトランジスタと、抵抗とで構成し
    たことを特徴とする請求項1,2,3または4記載のア
    クティブ・フィルタ回路。
  6. 【請求項6】 上記定電流源を、1個以上のダイオード
    と第3の抵抗とで構成したことを特徴とする請求項1,
    2,4または5記載のアクティブ・フィルタ回路。
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