JPH0661785A - アクティブフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カットオフ周波数を無限大まで設定でき、ダ
イナミックレンジを大きくとれるアクティブフィルタを
得ることを目的とする。 【構成】 トランジスタ５，６、抵抗７，８及び定電流
源９，１０より構成された差動増幅回路の出力をトラン
ジスタ１６と定電流源１８よりなるバッファ回路を通し
て出力する。また、出力信号を差動増幅回路の一方の入
力であるトランジスタ６のベースに帰還する。差動増幅
回路の出力端に接続したコンデンサ１９の他方端に増幅
回路２０により出力信号を増幅して入力する。 【効果】 増幅回路２０のゲインを変化させてコンデン
サ１９の他方端に与える電圧を変化させると、カットオ
フ周波数を変えることができる。

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、特にアクティブフィルタのカットオフ周波数が
設定できる範囲を広域化する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のアクティブフィルタについて図２
を用いて説明する。図２は従来のアクティブフィルタの
構成を示す回路図である。図２において、１は入力信号
が入力される入力端子、２はアクティブフィルタの出力
信号が出力される出力端子、３は電源、４は接地、５は
入力端子１にベースを接続し、電源３にコレクタを接続
したＮＰＮトランジスタ、６は出力端子２にベースを接
続したＮＰＮトランジスタ、７は一方端をトランジスタ
５のエミッタに接続し、他方端を定電流源１０を介して
接地４に接続した抵抗、８は一方端をトランジスタ６の
エミッタに接続し、他方端を定電流源１０を介して接地
した抵抗である。１１は電源３にコレクタを接続し、ト
ランジスタ６のコレクタにエミッタを接続したＮＰＮト
ランジスタ、１２は電源３に定電流源９を介してコレク
タを接続し、トランジスタ６のコレクタにエミッタを接
続したＮＰＮトランジスタ、１４はトランジスタ１１の
ベースに電圧Ｖ₂ を供給する定電圧源、１５はトランジ
スタ１２のベースに電圧Ｖ₃を供給する定電圧源であ
る。トランジスタ１１，１２と定電圧源１４，１５で構
成された部分はアクティブフィルタのカットオフ周波数
を電圧Ｖ₂ ，Ｖ₃ によって可変とするためのコントロー
ル回路Ｃ_r １である。これらコントロール回路Ｃ_r １を
含めてトランジスタ５，６、抵抗７，８及び定電流源１
０は差動増幅回路を構成している。１６は電源３にコレ
クタを接続し、ベースにトランジスタ１２のコレクタを
接続して差動増幅回路の出力を入力しているＮＰＮトラ
ンジスタ、１７はトランジスタ１６のエミッタにアノー
ドを接続し、出力端子２にカソードを接続したダイオー
ド、１８は出力端子２と接地４の間に接続された定電流
源である。トランジスタ１６及びダイオード１７はバッ
ファ回路を構成しており、差動増幅回路の出力をバッフ
ァして出力端子２より出力する。１９は、差動増幅回路
の出力を帰還する帰還ループのトランジスタ１２のコレ
クタに接続されたコンデンサである。

【０００３】この、図２に示したアクティブフィルタの
特徴は、定電圧源１４，１５によって与えられる電圧Ｖ
₂ ，Ｖ₃ により、カットオフ周波数を変化させることが
できる点にある。定電流源９が定電圧源１４，１５の電
圧Ｖ₂ ，Ｖ₃ の設定によって変化する電流源とすると、
Ｖ₂ ，Ｖ₃ の設定によりトランジスタ５のコレクタ電流
が決まる。トランジスタ５のコレクタ電流が決まるとト
ランジスタ５のエミッタ抵抗ｒｅが決まり、このときの
カットオフ周波数は次式で与えられる。但し、コンデン
サ１９の容量をＣ、抵抗８の抵抗値をＲ_E 、定数Ｖ_T ＝
ｋＴ／ｑとする。常温では、Ｖ_T の値はほぼ２６ｍＶに
なる。

【０００４】

【数１】

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のアクティブフィ
ルタは以上のように構成されているので、数１に示した
ように、定電圧源１４，１５より供給される電圧Ｖ₂ ，
Ｖ₃ を変化させてもｅｘｐ｛（Ｖ₂ −Ｖ₃ ）／Ｖ_T ｝の
値が０から無限大までのいずれかの値をとり、カットオ
フ周波数ｆ_c の設定範囲は０≦ｆ_c ≦１／（４・π・Ｃ
・Ｒ_E ）である。従って、カットオフ周波数ｆ_c は１／
（４・π・Ｃ・Ｒ_E ）より高くすることができないとい
う問題点があった。また、カットオフ周波数ｆ_c を電圧
Ｖ₂ ，Ｖ₃で可変にするコントロール回路が必要なた
め、ダイナミックレンジを小さくしかとれないという問
題点があった。

【０００６】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、カットオフ周波数を無限大まで
高く設定することができるとともにダイナミックレンジ
を大きくとることのできるアクティブフィルタを得るこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係るアクテ
ィブフィルタは、差動対を成す第１及び第２のトランジ
スタを有し、前記第１のトランジスタの制御電極に入力
信号が与えられ、前記第２のトランジスタの制御電極の
電位と前記入力信号の電位との差を増幅して前記第２の
トランジスタの一方電極より出力する差動増幅回路と、
前記第２のトランジスタの前記一方電極及び制御電極に
入力端及び出力端を接続され、前記差動増幅回路の出力
を帰還する帰還回路と、前記帰還回路の前記出力端に入
力端を接続され、前記帰還回路の出力を増幅する増幅回
路と、前記増幅回路の出力端と前記帰還回路の前記入力
端との間に設けられた容量手段とを備えて構成されてい
る。

【０００８】第２の発明に係るアクティブフィルタの前
記増幅回路は、外部より与える電圧によってゲインを変
化するように構成されている。

【０００９】

【作用】第１の発明における増幅回路は、容量手段の一
方端に対してアクティブフィルタの出力を定数倍に増幅
して与えるため、容量手段の一方端を接地した場合と比
較してそのみかけの容量を変化させることができる。そ
のため増幅回路のゲインを設定することにより、容量手
段に依存するアクティブフィルタのカットオフ周波数を
無限大まで高く設定することができる。

【００１０】第２の発明における増幅回路は、外部より
与える電圧によってゲインを変化させて、容量手段の一
方端に対してアクティブフィルタの出力を外部より与え
られる電圧に応じて任意の定数倍に増幅して与えるた
め、容量手段の一方端を接地した場合と比較してそのみ
かけの容量を自由に変化させることができる。そのため
増幅回路のゲインを変化させることにより、容量手段に
依存するアクティブフィルタのカットオフ周波数を変化
させることができる。

【００１１】

【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はこの発明の一実施例によるアクティブフィ
ルタの構成を示す回路図である。図１において、１は入
力信号が入力される入力端子、２はアクティブフィルタ
の出力信号が出力される出力端子、３は電源、４は接
地、５は入力端子１にベースを接続し、電源３にコレク
タを接続したＮＰＮトランジスタ、６は出力端子２にベ
ースを接続し、定電流源９を介して電源にコレクタを接
続したＮＰＮトランジスタ、７は一方端をトランジスタ
５のエミッタに接続し、他方端を定電流源１０を介して
接地４に接続した抵抗、８は一方端をトランジスタ６の
エミッタに接続し、他方端を定電流源１０を介して接地
した抵抗である。これらトランジスタ５，６、抵抗７，
８及び定電流源９，１０は差動増幅回路を構成してい
る。１６は電源３にコレクタを接続し、ベースにトラン
ジスタ６のコレクタを接続し、定電流源１８を介してエ
ミッタを接地４及び出力端子２に接続したＮＰＮトラン
ジスタである。トランジスタ１６は差動増幅回路の出力
を入力して出力端子２より出力信号を出力するバッファ
回路を構成するとともにトランジスタ６のベースに対し
て差動増幅回路の出力を帰還する帰還回路を構成してい
る。２０はトランジスタ１６のエミッタに入力端を接続
し、外部から入力されたコントロール電圧Ｖ₁ に応じた
ゲインを有する増幅回路、１９は増幅回路２０の出力端
とトランジスタ１６のベースとの間に接続されたコンデ
ンサである。

【００１２】次に動作について説明する。まず、外部か
ら与えるコントロール電圧Ｖ₁ により増幅回路２０のゲ
インＡを設定する。例えばゲインＡを０にするとコンデ
ンサ１９は増幅回路２０に接続された一方端を接地され
たと同じ状態となる。このときのカットオフ周波数ｆ_c
は次式で与えられる。但し、コンデンサ１９の容量を
Ｃ、トランジスタ５のエミッタ抵抗と抵抗７の抵抗値を
合せてＲ_E 、同様にトランジスタ６のエミッタ抵抗と抵
抗７の抵抗値を合せてＲ_E とする。

【００１３】

【数２】

【００１４】そして、ゲインＡを徐々に増加していき、
Ａ＝１となったとき、コンデンサ１９は増幅回路２０の
出力端に接続された一方端が出力端子２に直接接続して
いるのと同じ状態になる。このとき、コンデンサ１９の
両端の電圧は等しく、従ってカットオフ周波数ｆ_c は存
在しない。つまり増幅回路２０とコンデンサ１９は増幅
回路２０のゲインＡが、−∞≦Ａ≦１のときには、図３
に示すように次式で与えられる容量Ｃ₀ を有するコンデ
ンサ２１と等価と見なすことができる。

【００１５】

【数３】

【００１６】従って、見かけ上の容量Ｃ₀ を用いて図１
のアクティブフィルタのカットオフ周波数ｆ_c を表すと
次式のようになり、Ｃ₀ ＝０となるよう増幅回路２０の
ゲインＡを１に設定すると、カットオフ周波数は無限大
に設定されることとなる。但し、図３は説明のための図
であり、増幅回路２０のゲインＡが１以上で使用しない
ということを意味するものではない。

【００１７】

【数４】

【００１８】上記のように増幅回路２０を接続すること
により、従来用いていたコントロール回路Ｃ_r １を用い
なくても、外部からの電圧Ｖ₁ によってカットオフ周波
数ｆ_c を変化させることができ、コントロール回路Ｃ_r
１を用いないのでダイナミックレンジを大きくすること
ができる。

【００１９】なお、上記実施例では、回路を構成するト
ランジスタにＮＰＮトランジスタを用いたが、用いるト
ランジスタは、ＮＰＮトランジスタに限らず他のトラン
ジスタであっても上記実施例と同様の効果を奏する。

【００２０】また、差動増幅回路の構成及びバッファ回
路の構成は他の構成であってもよく、上記実施例と同様
の効果を奏する。

【００２１】また、上記実施例では増幅回路２０のゲイ
ンを制御するのに電圧Ｖ₁ を用いたが、他の方法によっ
てゲインのコントロールを行ってもよく、上記実施例と
同様の効果を奏する。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明のア
クティブフィルタによれば、帰還回路の出力端に入力端
を接続され、帰還回路の出力を増幅する増幅回路と、前
記増幅回路の出力端と前記帰還回路の前記入力端との間
に設けられた容量手段とを備えて構成されているので、
カットオフ周波数を無限大まで高く設定することができ
るという効果がある。

【００２３】請求項２記載のアクティブフィルタによれ
ば、外部より与える電圧によってゲインを変化する増幅
回路を備えて構成されているので、コントロール回路を
付加して差動増幅回路の出力を変化させてカットオフ周
波数を変化させていた従来のアクティブフィルタと比較
して、ダイナミックレンジを大きくし、かつ外部よりカ
ットオフ周波数を変化させることができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるアクティブフィルタ
の構成を示す回路図である。

【図２】従来のアクティブフィルタの構成を示す回路図
である。

【図３】図１に示したアクティブフィルタの動作を説明
するための概念図である。

【符号の説明】

１ 入力端子 ２ 出力端子 ３ 電源 ４ 接地 ５，６，１１，１２，１６ ＮＰＮトランジスタ ７，８ 抵抗 ９，１０，１８ 定電流源 １４，１５ 定電圧源 １７ ダイオード １９ コンデンサ ２０ 増幅回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 差動対を成す第１及び第２のトランジス
   タを有し、前記第１のトランジスタの制御電極に入力信
   号が与えられ、前記第２のトランジスタの制御電極の電
   位と前記入力信号の電位との差を増幅して前記第２のト
   ランジスタの一方電極より出力する差動増幅回路と、 前記第２のトランジスタの前記一方電極及び制御電極に
   入力端及び出力端を接続され、前記差動増幅回路の出力
   を帰還する帰還回路と、 前記帰還回路の前記出力端に入力端を接続され、前記帰
   還回路の出力を増幅する増幅回路と、 前記増幅回路の出力端と前記帰還回路の前記入力端との
   間に設けられた容量手段と、 を備えたアクティブフィルタ。
2. 【請求項２】 前記増幅回路は、外部より与える電圧に
   よってゲインを変化する増幅回路を含む請求項１記載の
   アクティブフィルタ。