JPH0795666B2 - ローパスフィルター - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はローパスフィルターに関
する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】コンパ
クトディスクプレーヤー（以下、ＣＤプレーヤーとも略
称する。）では、コンパクトディスクから読み取られた
デジタル信号は、信号処理回路により、パルス整形、Ｅ
ＦＭ復調、エラー処理等の処理を施した後、Ｄ／Ａコン
バーターを介してアナログ信号に変換される。この場
合、Ｄ／Ａコンバーターの前にデジタルフィルターを介
さずに、アナログ信号に変換すると、ローパスフィルタ
ーとして、ロールオフ特性が急峻なものを使用する必要
があり、音質の低下を招来する。

【０００３】そこで、図５に示すように、信号処理回路
１からのデジタル信号を、デジタルフィルター２により
処理して、再生域外の折り返し雑音を抑圧し（例えば、
デジタルフィルター２が、８倍オーバーサンプリングタ
イプの場合には、２４．１ｋＨｚから３３２．８ｋＨｚ
の周波数で生じる折り返し雑音を抑圧できる）、Ｄ／Ａ
コンバーター３により、Ｄ／Ａ変換した後、ローパスフ
ィルター４により、アナログ信号に変換して、ローパス
フィルター４として、ロールオフ特性が緩慢なものを使
用できるようにしている。

【０００４】ところで、ローパスフィルター４として、
ロールオフ特性がなるべく緩慢なものを使用できるよう
に、上記デジタルフィルター２としては、ロールオフ特
性が急峻なシャープロールオフ型が従来使用されてき
た。このフィルターの利得特性は、図６のイで示すよう
に、２０ｋＨｚまでは平坦で、それ以上の周波数では急
峻に減衰する。

【０００５】又、上記ローパスフィルター４としては、
具体的には、図７に示すようなものが使用されており、
ローパスフィルター４は、縦続接続されたプリフィルタ
ー６とポストフィルター７とから成る。プリフィルター
６としては、ロールオフ特性を緩慢にして、音質の低下
を防止するために、比較的低次、例えば、１〜２次でカ
ットオフ周波数が１００ｋＨｚ以上のフィルターが使用
されている。又、ポストフィルター７としては、ローパ
スフィルター４全体のロールオフ特性を考慮して、比較
的高次、例えば、２〜３次でカットオフ周波数が３０〜
５０ｋＨｚ以上のフィルターが使用されている。

【０００６】図例では、プリフィルター６は、一次のア
クティブ・ＣＲフィルターとされて、電圧電流変換を兼
ねたオペアンプＯＰ１を有する。オペアンプＯＰ１の反
転入力端子には、Ｄ／Ａコンバーター３の出力端子から
の電流信号が入力されると共に、オペアンプＯＰ１の出
力端子が、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１を並列接続した帰
還回路９を介して、反転入力端子に接続されている。
又、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子は接地されてい
る。

【０００７】又、ポストフィルター７は、３次のアクテ
ィブ・ＣＲフィルターとされて、オペアンプＯＰ２を有
する。オペアンプＯＰ２の非反転入力端子には、直列接
続された抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４を介して、プリフィルタ
ー６が接続されている。両抵抗Ｒ２，Ｒ３の接続点は、
コンデンサＣ２を介して、接地され、両抵抗Ｒ３，Ｒ４
の接続点は、コンデンサＣ３を介して、オペアンプＯＰ
２の反転入力端子に接続されている。抵抗Ｒ４とオペア
ンプＯＰ２の非反転入力端子間は、コンデンサＣ４を介
して、接地されている。オペアンプＯＰ２の出力端子は
反転入力端子と接続されている。尚、抵抗Ｒ２，Ｒ３，
Ｒ４の抵抗値は同一とされている。

【０００８】上記ローパスフィルター４では、プリフィ
ルターのカットオフ周波数を１００ｋＨｚ付近に設定し
ているが、一次という低次のフィルターであるので、図
８に示すように、プリフィルター６の出力点であるＡ点
の利得が、通過域（０〜２０ｋＨｚ）における高域周波
数領域（１０ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ）では、０ｄＢよりも
少し減衰する。そこで、ポストフィルター７の利得を、
通過域におけるカットオフ周波数側領域では、僅かに０
ｄＢよりも大として、これにより、ポストフィルター７
の出力点、即ち、ローパスフィルター４全体の出力点で
あるＢ点の利得特性が、通過域全体でほぼ平坦になるよ
うにしている。

【０００９】具体的には、図７に示すポストフィルター
７では、Ｒ２＝Ｒ３＝Ｒ４＝３．６ｋΩ、Ｃ２＝１５０
０ｐＦ、Ｃ３＝３９００ｐＦ、Ｃ４＝２２０ｐＦに設定
すると、ポストフィルター７自体としては、カットオフ
周波数が４０ｋＨｚのバターワース（最大利得平坦）特
性が得られる。そして、ポストフィルター７により、プ
リフィルター６の利得の減衰分を補正するため、図８に
示す場合には、Ｃ３＝４５００ｐＦとして、Ｃ３の容量
値を上記３９００ｐＦよりも大としている。ところで、
シャープロールオフ型のデジタルフィルター２では、急
峻なロールオフ特性を得られるので、上記のように、ロ
ーパスフィルター４として、緩慢なロールオフ特性を有
するものを使用できるという利点はある。

【００１０】然しながら、シャープロールオフ型のデジ
タルフィルター２では、図９及び図１０に示すように、
出力波形に、リンギング現象９が著しく表れ、これが音
質の低下を招来するという問題がある。そこで、最近に
おいては、音質の改善を目的として、スローロールオフ
型のデジタルフィルター２が使用されている。このデジ
タルフィルター２では、図１１及び図１２に示すよう
に、リンギング現象９が少なく、音質を改善できる利点
がある。

【００１１】然しながら、このデジタルフィルター２で
は、図６のロで示すように、ロールオフ特性が緩慢で、
２０ｋＨｚよりもかなり低い１５ｋＨｚの周波数付近か
ら減衰するため、図１３に示すプリフィルター６の出力
点であるＡ点の利得が、シャープロールオフ型の場合よ
りも、かなり減衰する。このため、図７に示すポストフ
ィルター７のＣ２の容量値を大としても、ポストフィル
ター７により、通過域における高域周波数領域を十分に
補正できない。即ち、ポストフィルター７により、上記
補正を行うとすれば、ポストフィルター７では、例え
ば、Ｃ３の容量値を５４００ｐＦという大きな容量値に
設定して、ポストフィルター７の利得を、通過域におけ
る高域周波数領域では、０ｄＢよりも大とする必要があ
る。

【００１２】ところが、ポストフィルター７の利得を、
通過域における高域周波数領域で、０ｄＢよりも大とし
た場合には、ポストフィルター７の利得が、通過域にお
いて、高域周波数領域だけではなく、より低い周波数領
域でも、０ｄＢよりも大となる。その結果、補正の必要
のない周波数領域をも補正するため、図１３に示すよう
に、ポストフィルター７の出力点であるＢ点の利得特性
が、通過域で、平坦とならないという問題が生じてい
た。これは、デジタルフィルターの減衰特性を補正する
ための逆特性をポストフィルターだけで実現するのが非
常に困難であることを示している。本発明は、上記問題
を解決できるローパスフィルターを提供することを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の特徴とするところは、プリフィルターと、
ポストフィルターと、これらプリフィルター及びポスト
フィルター間に介装される利得補正回路とにより構成さ
れ、上記利得補正回路が、非反転入力端子にのみ入力信
号が入力されるオペアンプと、該オペアンプの出力端子
と反転入力端子間にのみ介装される帰還回路とからのみ
構成され、上記帰還回路が、帰還フィルターと第１帰還
抵抗を有する直列回路と、該直列回路に並列に接続され
た第２帰還抵抗とを有する点にある。

【００１４】

【作用】カットオフ周波数付近では、帰還フィルターの
利得は０ｄＢ以下となり、利得補正回路の利得は０ｄＢ
より大きくなる。即ち、利得補正回路の利得は、帰還フ
ィルターの利得に対して逆特性となる。従って、利得補
正回路の利得を、通過域において、カットオフ周波数付
近で、０ｄＢより大きくできる。又、帰還フィルターの
次数を大きくすれば、利得補正回路の利得をより狭い周
波数範囲で急峻に大きくすることができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明をコンパクトディスクプレーヤ
ーにおけるローパスフィルターに適用した第１実施例を
図１乃至図３の図面に基づき説明する。図１において、
図７と同一符号は、同一回路、同一部品、同一点を示
す。１０は利得補正回路で、プリフィルター６とポスト
フィルター７間に介装されて、ローパスフィルター４の
一部を構成すると共に、利得補正回路１０は、オペアン
プＯＰ３と、帰還回路１１とからのみ構成される。プリ
フィルター６からの出力信号は、オペアンプＯＰ３の非
反転入力端子にのみ入力されると共に、帰還回路１１
は、オペアンプＯＰ３の出力端子と反転入力端子間にの
み介装されている。

【００１６】帰還回路１１は、帰還ローパスフィルター
１３と第１帰還抵抗Ｒ５を有する直列回路１５と、該直
列回路１５に並列に接続された第２帰還抵抗Ｒ６とから
成る。帰還ローパスフィルター１３は、３次のアクティ
ブ・ＣＲフィルター型とされて、オペアンプＯＰ４を有
する。オペアンプＯＰ４の非反転入力端子には、オペア
ンプＯＰ３の出力端子が、直列に接続された抵抗Ｒ７，
Ｒ８，Ｒ９を介して、接続されている。抵抗Ｒ７，Ｒ８
の接続点は、コンデンサＣ５を介して、接地され、抵抗
Ｒ８，Ｒ９の接続点は、コンデンサＣ６を介して、オペ
アンプＯＰ４の反転入力端子に接続されている。オペア
ンプＯＰ４の非反転入力端子は、コンデンサＣ７を介し
て、接地され、オペアンプＯＰ４の出力端子は反転入力
端子と接続されている。尚、抵抗Ｒ７，Ｒ８，Ｒ９の抵
抗値は同一とされている。

【００１７】上記のように構成した実施例によれば、利
得補正回路１０自体の利得特性、即ち、プリフィルター
６の出力点であるＡ点と利得補正回路１０の出力点であ
るＡ′点間の利得特性を考慮すると、入力信号が、帰還
ローパスフィルター１３のカットオフ周波数よりも十分
に低い周波数である場合には、帰還ローパスフィルター
１３の利得は、同相且つ０ｄＢであるので、第２帰還抵
抗Ｒ６の抵抗値に関係なく、利得補正回路１０の利得は
０ｄＢである。これに対し、入力信号が、帰還ローパス
フィルター１３のカットオフ周波数よりも十分に高い周
波数である場合には、帰還ローパスフィルター１３の利
得は、ほぼ０と考えられるので、利得補正回路１０の利
得は、（Ｒ５＋Ｒ６）／Ｒ５となる。

【００１８】そして、入力信号が、帰還ローパスフィル
ター１３のカットオフ周波数付近である場合には、帰還
ローパスフィルター１３の利得が０ｄＢ以下となり、利
得補正回路１０の利得が０ｄＢより大きくなる。入力信
号の周波数が高くなるにつれて、利得補正回路１０の利
得は大きくなっていくが、この利得は、抵抗Ｒ５及びＲ
６によって制限され、カットオフ周波数より十分に高い
周波数では、上記利得は、前述の（Ｒ５＋Ｒ６）／Ｒ５
となる。従って、デジタルフィルター２として、ロール
オフ特性が緩慢なスローロールオフ型を使用した場合に
も、利得補正回路１０とポストフィルター７との協働作
用により、デジタルフィルター２及びプリフィルター６
の減衰分を良好に補正でき、ポストフィルター７の出力
点であるＢ点の利得特性を、通過域内で、ほぼ平坦にで
きる。

【００１９】例えば、上記利得補正回路１０において、
Ｒ５＝４．７ｋΩ、Ｒ６＝１．２ｋΩ、Ｒ７＝Ｒ８＝Ｒ
９＝３．９ｋΩ、Ｃ５＝１５００ｐＦ、Ｃ６＝８８００
ｐＦ、Ｃ７＝２２０ｐＦに設定すると、利得特性を、図
２のようにでき、利得補正回路１０の利得を、通過域に
おいては、カットオフ周波数付近だけ、０ｄＢよりも大
きくできる。従って、図１３に示す場合の条件下で、利
得補正回路１０の抵抗値及び容量値を上記のように設定
すれば、利得特性は、図３に示すようになり、ポストフ
ィルター７の出力点であるＢ点の利得特性を、通過域内
でほぼ平坦にできる。

【００２０】図４は、本発明の第２実施例を示すもの
で、ポストフィルター７及び帰還ローパスフィルター１
３がＬＣフィルタータイプとされている。ポストフィル
ター７では、オペアンプＯＰ２の非反転入力端子に、直
列接続されたコイルＬ１，Ｌ２を介して、オペアンプＯ
Ｐ３の出力端子が接続されている。コイルＬ１，Ｌ２の
接続点は、コンデンサＣ８を介して、接地され、オペア
ンプＯＰ２の非反転入力端子は、抵抗Ｒ１０を介して、
接地されている。

【００２１】又、帰還ローパスフィルター１３では、オ
ペアンプＯＰ４の非反転入力端子に、直列接続されたコ
イルＬ３，Ｌ４を介して、オペアンプＯＰ３の出力端子
が接続されている。コイルＬ３，Ｌ４の接続点は、コン
デンサＣ９を介して、接地されている。又、オペアンプ
ＯＰ４の非反転入力端子は、抵抗Ｒ１１を介して、接地
されている。尚、実施例では、帰還ローパスフィルター
を３次のフィルターとしたが、補正すべき特性によって
は、帰還ローパスフィルターを、２次あるいは４次以上
のフィルターとすることもある。

【００２２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
利得特性を良好に補正できて、利得特性を通過域全体で
ほぼ平坦にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す回路図である。

【図２】本発明の第１実施例の利得特性を示すグラフで
ある。

【図３】本発明の第１実施例の利得特性を示すグラフで
ある。

【図４】本発明の第２実施例を示す回路図である。

【図５】ＣＤプレーヤーの信号処理系統を示すブロック
図である。

【図６】デジタルフィルターの利得特性を示すグラフで
ある。

【図７】従来例を示す回路図である。

【図８】従来例の利得特性を示すグラフである。

【図９】シャープロールオフ型のデジタルフィルターの
出力波形図である。

【図１０】図９の一部拡大図である。

【図１１】スローロールオフ型のデジタルフィルターの
出力波形図である。

【図１２】図１１の一部拡大図である。

【図１３】従来例の利得特性を示すグラフである。

【符号】

１…信号処理回路、２…デジタルフィルター、３…Ｄ／
Ａコンバーター、４…ローパスフィルター、６…プリフ
ィルター、７…ポストフィルター、１０…利得補正回
路、１１…帰還回路、１３…帰還ローパスフィルター、
１５…直列回路、Ｒ５，Ｒ６…第１・第２帰還抵抗、Ｏ
Ｐ３，ＯＰ４…オペアンプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プリフィルターと、ポストフィルター
   と、これらプリフィルター及びポストフィルター間に介
   装される利得補正回路とにより構成され、 上記利得補正回路が、 非反転入力端子にのみ入力信号が入力されるオペアンプ
   と、 該オペアンプの出力端子と反転入力端子間にのみ介装さ
   れる帰還回路とからのみ構成され、 上記帰還回路が、 帰還フィルターと第１帰還抵抗を有する直列回路と、 該直列回路に並列に接続された第２帰還抵抗とを有する
   ことを特徴とするローパスフィルター。