JPH0834404B2 - フィルタの自動調整回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、フィルタ回路の特性の変化を補正する為の
フィルタの自動調整回路に関するものである。

（ロ）従来の技術 フィルタ回路をIC化する際などにコンデンサの値がバ
ラツキを有してしまい、フィルタ回路の周波数特性が期
待したものからずれてしまうことが知られている。そこ
で、フィルタ回路の周波数特性の変動を自動的に調整す
るようにした第２図の如きフィルタの自動調整回路が提
案されている。第２図において、フィルタ（１）は、ず
れを補正したいものであり、フィルタ（１）と同型式の
基準フィルタ（２）が設けられている。発振器（３）
は、０度の位相の第１発振出力信号φ_１と90度の位相の
第２発振出力信号φ_２とを発生している。前記第１発振
出力信号φ_１は、前記基準フィルタ（２）を介して位相
検波器（４）に印加される。又、前記第２発振出力信号
φ_２は、直接位相検波器（４）に印加される。ここで、
基準フィルタ（２）をバンドパスフィルタであるとし、
その周波数特性が第３図の如く、中心周波数がf₀の時、
位相変化が０度の信号を通過させるものであるとする。
又、位相検波器（４）は両入力信号（φ_１及びφ_２）の
位相差が90度で検波出力が零になるとする。位相検波器
（４）の検波出力は、基準フィルタ（２）とフィルタ
（１）に同時に印加され、そのフィルタ特性を変化させ
る。その為、第２図の基準フィルタ（２）の特性が位相
遅れを有さず、期待通りのものであるならば、位相検波
器（４）の出力は零となり、何ら制御は行なわれない。
又、基準フィルタ（２）の特性が位相遅れを有し、中心
周波数が周波数f₀からずれたとすると、そのずれ量に応
じた位相検波出力が発生し基準フィルタ（２）の特性を
変化させる。その結果、基準フィルタ（２）の特性は、
期待された特性、即ち、位相遅れが０度となり、中心周
波数f₀に補正される。

従って、フィルタ（１）も同様にフィルタ特性が補正
される。

（ハ）発明が解決しようとする課題 ところで、第２図のバンドパスフィルタとしての基準
フィルタ（２）は、その先鋭度Ｑの値に応じて、調整の
引き込みの応答性及び範囲に影響を与える。第４図は、
その関係を示すもので、先鋭度Ｑが低い場合には周波数
の変化に対する位相の変化が小さく応答性が悪い。しか
しながら、周波数引き込み範囲が広いという利点を有す
る。逆に先鋭度Ｑが高いと、前述の場合と全く逆にな
る。

この様に、先鋭度Ｑは、２つの条件をなるべく満足出
来る値に設定させることしか出来なかった。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、上述の点に鑑み成されたもので、一定の位
相差を有する第１及び第２発振出力信号を発生する発振
器と、差動増幅器の相互コンダクタンスgm₁と該差動増
幅器に接続されたコンデンサC₁の容量とによって周波数
特性が決定される第１のフィルタと、差動増幅器の相互
コンダクタンスgm₂と該差動増幅器に接続されたコンデ
ンサC₂の容量とによって周波数特性が決定される第２の
フィルタとから構成され、前記発振器の第１発振出力信
号が印加されるフィルタ回路と、該フィルタ回路の出力
信号と前記発振器の第２発振出力信号との位相検波を行
なう位相検波回路と、該位相検波回路の出力信号が基準
値からずれた場合のずれた値の絶対値を検出する検出回
路と、前記位相検波回路の検波出力信号と前記検出回路
の検出出力信号とが印加され、前記相互コンダクタンス
gm₁とgm₂との積を一定に保ったままで、前記相互コンダ
クタンスgm₁とgm₂との比を変化させるために、前記相互
コンダクタンスgm₁を変化させる第１電流i₁と前記相互
コンダクタンスgm₂を変化させる第２電流i₂とを発生す
る制御回路と、から成り、前記フィルタ回路の先鋭度Ｑ
を変化させたことを特徴とする。

（ホ）作用 本発明に依れば、検出回路に依って位相ずれの量を検
出し、その検出出力によって中心周波数付近ではＱを増
加させ、それ以外の場合はＱを低下させているので、周
波数引き込み範囲が広く、一旦引き込んだならば、応答
性が高くなりフィルタ特性が安定する。

（ヘ）実施例 第１図は、本発明の一実施例を示す回路図で、（5）
は第１差動増幅器（６）の相互コンダクタンスgm₁と容
量値C₁の第１コンデンサ（７）から成る第１のフィルタ
（8）と第２差動増幅器（９）の相互コンダクタンスgm₂
と容量値C₂の第２コンデンサ（10）から成る第２のフィ
ルタ（11）とから構成され、入力端子（12）に発振器
（３）からの第１発振出力信号φ_１が印加されるバンド
パスフィルタ、（13）は第１及び第２コンパレータ（1
4）及び（15）と定電流源（16）とから成り、位相検波
器（４）の検波出力が基準値からずれた場合のずれた値
の絶対値を検出する検出回路、及び（17）は位相検波器
（４）の検波出力信号と前記検出回路（13）の検出出力
信号とが印加され、前記第１及び第２差動増幅器（６）
及び（９）の相互コンダクタンスgm₁及びgm₂の積を一定
にしたままで、前記相互コンダクタンスgm₁及びgm₂の比
を変化させるために、前記相互コンダクタンスgm₁を変
化させる第１電流i₁と前記相互コンダクタンスgm₂を変
化させる第２電流i₂とを発生する制御回路である。

尚、第１図において、第２図と同一の回路素子につい
ては、同一の符号を付し、説明を省略する。

第１図において、第１及び第２差動増幅器（６）及び
（９）の相互コンダクタンスgm₁及びgm₂は、接続された
電流源（18）及び（19）の電流値に応じて定まる。その
為、電流源（18）及び（19）に流れる電流を制御回路
（17）から加わる電流i₁及びi₂と等しいものとする。バ
ンドパスフィルタ（5）は、一般的な構成であり、その
中心周波数f₀は、 となり、先鋭度Ｑは、 となる。第（２）式から明らかなように先鋭度Ｑは、相
互コンダクタンスgm₁とgm₂の比に応じて変化させられ
る。そこで、本発明では制御回路（17）から発生する電
流i₁及びi₂の比を変化させることで、先鋭度Ｑを可変に
している。

第１図において、位相検波器（４）の出力端にはバン
ドパスフィルタ（5）に起因する位相変化に応じた検波
出力が発生し、制御電流i₀として制御回路（17）に印加
される。すると、制御回路（17）は、前記制御電流i₀に
応じて、出力電流i₁又はi₂の値を変化させる。すると、
第１又は第２差動増幅器（６）又は（９）の相互コンダ
クタンスgm₁又はgm₂が変わり、第（１）式から明らかな
如く中心周波数f₀が変化する。前記制御電流i₀は、バン
ドパスフィルタ（5）の入出力間の位相差が零になるま
で変化し続け、その変化に応じて前記中心周波数f₀が変
化するので、該中心周波数f₀は本来の値（入出力間の位
相差が零）に補正される。

一方、位相検波器（４）の両入力信号（φ_１及び
φ_２）の位相差が正確に90度の時の検波出力電圧の値を
V₀とする。すると、検出回路（13）内の第１コンパレー
タ（14）の基準電源（20）の基準電圧Vref₁は、 Vref₁＝V₀−ΔＶ …………………（１） となり、第２コンパレータ（15）の基準電源（21）の基
準電圧Vref₂は、 Vref₂＝V₀＋ΔＶ …………………（２） となる。従って、前記電圧V₀の変化が±ΔＶ以内であれ
ば、即ちバンドパスフィルタ（5）を通過する信号の周
波数が中心周波数f₀付近であるならば第１及び第２コン
パレータ（14）及び（15）の判別出力は共に「Ｈ」とな
る。すると、第１及び第２コンパレータ（14）及び（1
5）は、一定電流を発生し、定電流源（16）の定電流と
加算されて制御回路（17）に印加される。すると、制御
回路（17）は、電流比i₁／i₂を増加させるように制御す
る。すると、相互コンダクタンス比gm₁／gm₂が増加し、
第（２）式から明らかな様にバンドパスフィルタ（5）
の先鋭度Ｑが高くなる。

従って、この場合のバンドパスフィルタ（5）は、応
答性が良くフィルタ特性が安定する。

尚、この時、第（１）式から明らかな様に相互コンダ
クタンスの比gm₁／gm₂を変化させた際に、相互コンダク
タンスの積gm₁・gm₂を変化させると、中心周波数f₀が変
化してしまい問題となる。そこで、本発明においては、
相互コンダクタンスgm₁をｎ倍にしたならば、相互コン
ダクタンスgm₂は1/n倍として、相互コンダクタンスの積
が常に一定となるようにしている。それについては後述
する。

次に前記電圧V₀の変化が大きく±ΔＶの範囲を超える
ようになると、第１及び第２コンパレータ（14）及び
（15）の出力電流が停止し、定電流源（16）からの定電
流のみが制御回路（17）に印加される。すると、制御回
路（17）は、電流比i₁／i₂を低下させるので、前述の場
合とは逆にバンドパスフィルタ（5）の先鋭度Ｑが低下
する。

従って、この場合のバンドパスフィルタ（5）は、周
波数引き込み範囲が拡大されている。この様に、バンド
パスフィルタ（5）の先鋭度Ｑは、２つの値を取ること
になり、第５図の如く示される。

第６図は、第１図の制御回路（17）の具体回路例を示
すもので、第１入力端子（22）には第１図の電流i₀が供
給され、第２入力端子（23）には検出回路（13）の出力
電流が供給される。そして、第１出力端子（24）には電
流i₁が、第２出力端子（25）には電流i₂が流れる構成と
なっている。第６図の回路では、第２入力端子（23）と
第２出力端子（25）に流れる電流は、等しくなるので、
第２入力端子（23）の入力電流もi₂とする。第６図の回
路では、第１入力端子（22）の電流i₀を変化させた場
合、第２入力端子（23）の入力電流が一定であるなら
ば、トランジスタ（26）のベース電流が変化し、電流i₁
の値を変化させることが出来る。又、第６図の回路にお
いては、次の電流の関係が成立する。

i₁×i₂＝i₀ ² ……………………（３） その為、電流i₀を一定として、第２入力端子（23）の電
流i₂が変化すると、電流i₁は第（３）式の関係を保った
上で変化する。従って、電流i₁とi₂の積を一定のまま
で、電流の比i₁／i₂を変化させることが出来る。

次に第１図の検出回路（13）の別の実施例について説
明する。第１図の例では、電圧V₀に対して上下の基準電
圧Vref₁及びVref₂を設けることで、結果としてバンドパ
スフィルタ（5）の先鋭度Ｑを二値に切換えていた。し
かしながら、前記先鋭度Ｑは、周波数のずれに応じてリ
ニアに変化させても良い。その場合の検出回路の例を第
７図に示す。第７図において、入力端子（27）には第１
図の位相検波器（４）の出力電圧が印加され、基準電源
（28）の電圧は、前記位相検波器（４）の標準時の電圧
V₀に設定される。今、入力端子（27）に電圧V₀が印加さ
れたとすると、トランジスタ（29）及び（30）に流れる
各々の電流が最大となり、出力端子（31）の電圧には最
低となる。そして、入力端子（27）の電圧が正方向、又
は負方向に変化すると、それに応じてトランジスタ（2
9）又は（30）に流れる電流が低下し、出力端子（31）
の電圧は増加する。

従って、第７図の検出回路を利用すれば前記先鋭度Ｑ
をリニアに変化させることが出来る。

（ト）発明の効果 以上述べた如く、本発明に依ればフィルタの位相変動
などのバラツキを自動的に補正することの出来るフィル
タの自動調整回路を提供することが出来る。又、本発明
に依れば、補正されるフィルタの先鋭度Ｑを周波数（位
相）のずれ量に応じて可変しているので、周波数引き込
み範囲を広く出来るとともに応答性を良好に出来るとい
う利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す回路図、第２図は、
従来のフィルタの自動調整回路を示す回路図、第３図及
び第４図は第２図の説明に供する為の特性図、第５図
は、第１図の説明に供する為の特性図、第６図は第１図
の制御回路（17）の具体回路例を示す回路図、及び第７
図は第１図の検出回路（13）の別の実施例を示す回路図
である。 （３）……発振器、（４）……位相検波器、（5）……
バンドパスフィルタ、（13）……検出回路、（17）……
制御回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一定の位相差を有する第１及び第２発振出
   力信号を発生する発振器と、 差動増幅器の相互コンダクタンスgm₁と該差動増幅器に
   接続されたコンデンサC₁の容量とによって周波数特性が
   決定される第１のフィルタと、差動増幅器の相互コンダ
   クタンスgm₂と該差動増幅器に接続されたコンデンサC₂
   の容量とによって周波数特性が決定される第２のフィル
   タとから構成され、前記発振器の第１発振出力信号が印
   加されるフィルタ回路と、 該フィルタ回路の出力信号と前記発振器の第２発振出力
   信号との位相検波を行なう位相検波回路と、 該位相検波回路の出力信号が基準値からずれた場合のず
   れた値の絶対値を検出する検出回路と、 前記位相検波回路の検波出力信号と前記検出回路の検出
   出力信号とが印加され、前記相互コンダクタンスgm₁とg
   m₂との積を一定に保ったままで、前記相互コンダクタン
   スgm₁とgm₂との比を変化させるために、前記相互コンダ
   クタンスgm₁を変化させる第１電流i₁と前記相互コンダ
   クタンスgm₂を変化させる第２電流i₂とを発生する制御
   回路と、 から成り、前記フィルタ回路の先鋭度Ｑを変化させたこ
   とを特徴とするフィルタの自動調整回路。
2. 【請求項２】前記検出回路は、電流出力型のウインドコ
   ンパレータを備えることを特徴とする請求項第１項記載
   のフィルタの自動調整回路。