JPH0879013A - パイロット信号検出用のスイッチドキャパシタ帯域通過フィルタ - Google Patents
パイロット信号検出用のスイッチドキャパシタ帯域通過フィルタInfo
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- Signal Processing (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
- Filters That Use Time-Delay Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 工程変数によるエラーを自体調整を通じて除
去することのできるスイッチドキャパシタ帯域通過フィ
ルタを提供する。 【構成】 フィルタ要素１００と、該フィルタ要素１１
の出力信号を入力し、前記フィルタ要素１００の極点周
波数の整数倍となる周波数を有するクロック信号を前記
フィルタ要素１００のクロック信号に印加するための位
相同期ループ２００とを備えることを特徴とするスイッ
チドキャパシタ帯域通過フィルタ。
去することのできるスイッチドキャパシタ帯域通過フィ
ルタを提供する。 【構成】 フィルタ要素１００と、該フィルタ要素１１
の出力信号を入力し、前記フィルタ要素１００の極点周
波数の整数倍となる周波数を有するクロック信号を前記
フィルタ要素１００のクロック信号に印加するための位
相同期ループ２００とを備えることを特徴とするスイッ
チドキャパシタ帯域通過フィルタ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、帯域通過フィルタに係
り、特に２キャリア音声多重放送受信機の放送状態識別
信号検出用のスイッチドキャパシタ帯域通過フィルタに
関する。
り、特に２キャリア音声多重放送受信機の放送状態識別
信号検出用のスイッチドキャパシタ帯域通過フィルタに
関する。
【０００２】
【従来の技術】２キャリア音声多重放送では副搬送波に
放送状態（モノ／ステレオ／二カ国語(bilingual) ）を
表示する放送状態識別信号、すなわちパイロット信号を
載せて放送する。したがって、テレビジョン又はビデオ
テープレコーダなどではパイロット信号を検出して放送
状態を判別する。ところが、パイロット信号は音声信号
に比べて大きさが非常に小さいので、音声信号や各種の
雑音により激しく歪曲される。それで、パイロット信号
を検出するためには、通過帯域の狭い帯域通過フィルタ
が必要である。
放送状態（モノ／ステレオ／二カ国語(bilingual) ）を
表示する放送状態識別信号、すなわちパイロット信号を
載せて放送する。したがって、テレビジョン又はビデオ
テープレコーダなどではパイロット信号を検出して放送
状態を判別する。ところが、パイロット信号は音声信号
に比べて大きさが非常に小さいので、音声信号や各種の
雑音により激しく歪曲される。それで、パイロット信号
を検出するためには、通過帯域の狭い帯域通過フィルタ
が必要である。
【０００３】通過帯域の狭いスイッチドキャパシタ帯域
通過フィルタを具現するには下記のような３つの方法が
ある。
通過フィルタを具現するには下記のような３つの方法が
ある。
【０００４】第１に、動作相互コンダクタンス増幅器
（ＯＴＡ：Operational Transconductance Amplifier）
を利用する方法である。該方法はフィルタを内蔵するこ
とにより、外部部品数と集積回路（ＩＣ：Integrated C
ircuit）の端子数を減らす。これはコストを低められる
ようにする。しかしながら、動作相互コンダクタンス増
幅器フィルタの極点は集積回路の内部抵抗およびキャパ
シターの絶対値により決定され、その絶対値は工程変数
に応じて変換するので、実際の集積回路で製作する場
合、工程変数の影響のために正確な極点を有するフィル
タは具現され得ない。
（ＯＴＡ：Operational Transconductance Amplifier）
を利用する方法である。該方法はフィルタを内蔵するこ
とにより、外部部品数と集積回路（ＩＣ：Integrated C
ircuit）の端子数を減らす。これはコストを低められる
ようにする。しかしながら、動作相互コンダクタンス増
幅器フィルタの極点は集積回路の内部抵抗およびキャパ
シターの絶対値により決定され、その絶対値は工程変数
に応じて変換するので、実際の集積回路で製作する場
合、工程変数の影響のために正確な極点を有するフィル
タは具現され得ない。
【０００５】第２に、スイッチドキャパシタフィルタ
（ＳＣＦ:Switched Capacitor Filter) を利用する方法
である。該方法においてキャパシタフィルタの極点は、
キャパシタの絶対値とは関係なくキャパシタの比とスイ
ッチを駆動するために印加されるクロックの周波数によ
ってのみ決定される。したがって、集積回路でフィルタ
を製作する時に、工程変数によりキャパシタの絶対値が
変化してもキャパシタの相対的な比はほぼ変化しないの
で、正確が特性が得られる。反面、スイッチドキャパシ
タフィルタは正確なクロック信号を要するので、高価の
部品を使用して外部からクロック信号を印加せねばなら
ない。図１にスイッチドキャパシタフィルタを利用した
従来の帯域通過フィルタの構成を示した。
（ＳＣＦ:Switched Capacitor Filter) を利用する方法
である。該方法においてキャパシタフィルタの極点は、
キャパシタの絶対値とは関係なくキャパシタの比とスイ
ッチを駆動するために印加されるクロックの周波数によ
ってのみ決定される。したがって、集積回路でフィルタ
を製作する時に、工程変数によりキャパシタの絶対値が
変化してもキャパシタの相対的な比はほぼ変化しないの
で、正確が特性が得られる。反面、スイッチドキャパシ
タフィルタは正確なクロック信号を要するので、高価の
部品を使用して外部からクロック信号を印加せねばなら
ない。図１にスイッチドキャパシタフィルタを利用した
従来の帯域通過フィルタの構成を示した。
【０００６】第３に、外部フィルタを使用する方法であ
る。単品で販売されるフィルタを使用すれば、特性上前
記の方法に比べて著しく優れるが、単品フィルタが高価
の部品なので、コストが高くなる短所がある。
る。単品で販売されるフィルタを使用すれば、特性上前
記の方法に比べて著しく優れるが、単品フィルタが高価
の部品なので、コストが高くなる短所がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前記の問題点を解決す
るために本発明の目的は、外部から印加されるクロック
信号なく極点を正確に調整できるスイッチドキャパシタ
帯域通過フィルタを提供することである。
るために本発明の目的は、外部から印加されるクロック
信号なく極点を正確に調整できるスイッチドキャパシタ
帯域通過フィルタを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、フィルタ要素と、前記フィルタ要素の出力
信号を入力し、前記フィルタ要素の極点周波数の整数倍
となる周波数を有するクロック信号を前記フィルタ要素
のクロック信号に印加するための位相同期ループと、を
備えることを特徴とするスイッチドキャパシタ帯域通過
フィルタである。
の本発明は、フィルタ要素と、前記フィルタ要素の出力
信号を入力し、前記フィルタ要素の極点周波数の整数倍
となる周波数を有するクロック信号を前記フィルタ要素
のクロック信号に印加するための位相同期ループと、を
備えることを特徴とするスイッチドキャパシタ帯域通過
フィルタである。
【０００９】又、本発明のスイッチドキャパシタ帯域通
過フィルタにおいて、前記位相同期ループは、前記フィ
ルタ要素の出力信号を入力して位相を検出するための位
相検出手段と、前記位相検出手段の出力信号を低域通過
フィルタリングするための低域通過フィルタと、前記低
域通過フィルタの出力信号に応答して周波数を可変する
ための電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器の出力信
号を入力して１／Ｎ倍に分周して前記位相検出手段に印
加するための１／Ｎ分周器と、を備えることを特徴とす
る又、本発明の前記スイッチドキャパシタ帯域通過フィ
ルタは限定された周波数帯域内の複数個の入力信号のう
ち最も大きい信号を検出することを特徴とする。
過フィルタにおいて、前記位相同期ループは、前記フィ
ルタ要素の出力信号を入力して位相を検出するための位
相検出手段と、前記位相検出手段の出力信号を低域通過
フィルタリングするための低域通過フィルタと、前記低
域通過フィルタの出力信号に応答して周波数を可変する
ための電圧制御発振器と、前記電圧制御発振器の出力信
号を入力して１／Ｎ倍に分周して前記位相検出手段に印
加するための１／Ｎ分周器と、を備えることを特徴とす
る又、本発明の前記スイッチドキャパシタ帯域通過フィ
ルタは限定された周波数帯域内の複数個の入力信号のう
ち最も大きい信号を検出することを特徴とする。
【００１０】又、本発明の前記スイッチドキャパシタ帯
域通過フィルタは限定された周波数帯域内の複数個の入
力信号のうち最も先に入力される信号を検出することを
特徴とする。
域通過フィルタは限定された周波数帯域内の複数個の入
力信号のうち最も先に入力される信号を検出することを
特徴とする。
【００１１】
【作用】上述のように構成された請求項１〜４記載の本
発明は、外部クロックを必要としないフィルタ要素を使
用することにより、工程変数によるエラーを自体調整を
通じて除去することができる。
発明は、外部クロックを必要としないフィルタ要素を使
用することにより、工程変数によるエラーを自体調整を
通じて除去することができる。
【００１２】
【実施例】以下、添付した図面に基づき本発明の実施例
を詳細に説明する。
を詳細に説明する。
【００１３】図２は本発明のスイッチドキャパシタを利
用した帯域通過フィルタのブロック図である。
用した帯域通過フィルタのブロック図である。
【００１４】図２において、スイッチドキャパシタ帯域
通過フィルタは、フィルタ要素１００および位相同期ル
ープ２００からなる。
通過フィルタは、フィルタ要素１００および位相同期ル
ープ２００からなる。
【００１５】位相同期ループ２００は、１／Ｎ分周器１
０，位相検出器２０，低域通過フィルタ３０および電圧
制御発振器４０からなる。
０，位相検出器２０，低域通過フィルタ３０および電圧
制御発振器４０からなる。
【００１６】位相同期ループ２００の電圧制御発振器４
０は、入力信号の周波数と同一の周波数を発振させ、電
圧制御発振器４０の出力信号はフィルタ要素１００のク
ロック信号として使用する。
０は、入力信号の周波数と同一の周波数を発振させ、電
圧制御発振器４０の出力信号はフィルタ要素１００のク
ロック信号として使用する。
【００１７】図３は図２に示したフィルタ要素の回路図
である。図３において、フィルタ要素１００は比較器
１，２、キャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ
６およびクロック信号ＣＫと反転クロック信号ＣＫＢに
より制御される数個のスイッチからなる。
である。図３において、フィルタ要素１００は比較器
１，２、キャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ
６およびクロック信号ＣＫと反転クロック信号ＣＫＢに
より制御される数個のスイッチからなる。
【００１８】図３に示したフィルタ要素の伝達関数、す
なわちＨ（Ｓ）は次の式（１）の通りである。
なわちＨ（Ｓ）は次の式（１）の通りである。
【００１９】
【数１】
【００２０】前記式（１）からフィルタ要素の極点ｆC
を求めると、下記の式（２）の通りである。
を求めると、下記の式（２）の通りである。
【００２１】
【数２】
【００２２】前記式でαはフィルタ要素の定数（２次帯
域通過フィルタの場合、この定数は１／２πである）。
ｆCKはフィルタ要素のクロック周波数、ルート値はフィ
ルタ要素のキャパシタ比をそれぞれ示す。
域通過フィルタの場合、この定数は１／２πである）。
ｆCKはフィルタ要素のクロック周波数、ルート値はフィ
ルタ要素のキャパシタ比をそれぞれ示す。
【００２３】前記式（２）から分かるように、フィルタ
要素の極点は、キャパシタの比とクロック周波数ｆCKに
よって決定される。キャパシタの比が一定する場合は、
極点はクロック周波数に比例する値を有する。それで、
クロック周波数ｆCKがフィルタ要素の極点の整数倍Ｎと
なるように、キャパシタの比を決定する。そして、電圧
制御発振器のフリーランニング周波数ｆf がこのクロッ
ク周波数と同様であるように設定する。電圧制御発振器
の出力周波数ｆvco を１／Ｎ分周器１０により１／Ｎ分
周して位相検出器２０に帰還させれば、１／Ｎ分周器１
０の出力周波数ｆ2 は、位相同期ループ２００がロッキ
ング状態にある場合、位相検出器２０に入力される信号
の周波数ｆ1 と同様である。位相同期ループの周波数範
囲はシステムの誤動作を最小化するために出来る限り狭
く設定する。
要素の極点は、キャパシタの比とクロック周波数ｆCKに
よって決定される。キャパシタの比が一定する場合は、
極点はクロック周波数に比例する値を有する。それで、
クロック周波数ｆCKがフィルタ要素の極点の整数倍Ｎと
なるように、キャパシタの比を決定する。そして、電圧
制御発振器のフリーランニング周波数ｆf がこのクロッ
ク周波数と同様であるように設定する。電圧制御発振器
の出力周波数ｆvco を１／Ｎ分周器１０により１／Ｎ分
周して位相検出器２０に帰還させれば、１／Ｎ分周器１
０の出力周波数ｆ2 は、位相同期ループ２００がロッキ
ング状態にある場合、位相検出器２０に入力される信号
の周波数ｆ1 と同様である。位相同期ループの周波数範
囲はシステムの誤動作を最小化するために出来る限り狭
く設定する。
【００２４】本発明のスイッチドキャパシタ帯域通過フ
ィルタの動作を調べると、次の通りである。
ィルタの動作を調べると、次の通りである。
【００２５】初期状態、すなわち無入力時には電圧制御
発振器４０はフリーランニング状態にある。そして、フ
ィルタ要素の極点ｆC は電圧制御発振器４０のフリーラ
ンニング周波数ｆf によって決定される。フィルタ要素
に位相同期ループ２００の捕捉周波数範囲内に属する周
波数を有する入力信号が印加されれば、フィルタ要素１
００はこの信号をフィルタリングして周波数ｆ1 を有す
る信号を位相同期ループ２００に出力し、位相同期ルー
プ２００の電圧制御発振器４０はフィルタ要素の出力信
号に相応する周波数の信号、すなわち入力信号のＮ倍の
周波数を有する信号ｆvco を発振させる。ｆvco はフィ
ルタ要素１００のクロックに印加され周波数ｆC を再設
定し、又位相検出器２０に帰還され位相同期ループ２０
０はロッキング状態となる。位相同期ループ２００がロ
ッキング状態の間には入力信号の周波数の変化に応じて
電圧制御発振器４０の発振周波数が変わる。この時、フ
ィルタ要素１００の周波数ｆC もそれに応じて変化す
る。入力される信号の周波数が位相同期ループ２００の
ロッキング周波数範囲を逸すると、位相同期ループ２０
０はロッキング状態が解除され、電圧制御発振器４０は
フリーランニング状態となり周波数ｆC は初期状態に戻
る。
発振器４０はフリーランニング状態にある。そして、フ
ィルタ要素の極点ｆC は電圧制御発振器４０のフリーラ
ンニング周波数ｆf によって決定される。フィルタ要素
に位相同期ループ２００の捕捉周波数範囲内に属する周
波数を有する入力信号が印加されれば、フィルタ要素１
００はこの信号をフィルタリングして周波数ｆ1 を有す
る信号を位相同期ループ２００に出力し、位相同期ルー
プ２００の電圧制御発振器４０はフィルタ要素の出力信
号に相応する周波数の信号、すなわち入力信号のＮ倍の
周波数を有する信号ｆvco を発振させる。ｆvco はフィ
ルタ要素１００のクロックに印加され周波数ｆC を再設
定し、又位相検出器２０に帰還され位相同期ループ２０
０はロッキング状態となる。位相同期ループ２００がロ
ッキング状態の間には入力信号の周波数の変化に応じて
電圧制御発振器４０の発振周波数が変わる。この時、フ
ィルタ要素１００の周波数ｆC もそれに応じて変化す
る。入力される信号の周波数が位相同期ループ２００の
ロッキング周波数範囲を逸すると、位相同期ループ２０
０はロッキング状態が解除され、電圧制御発振器４０は
フリーランニング状態となり周波数ｆC は初期状態に戻
る。
【００２６】図２に示した回路は、集積化する場合に工
程変数の影響のために、電圧制御発振器４０のフリーラ
ンニング周波数ｆf はΔｆf ほど変化されることができ
る。すなわち、初期状態にフィルタ要素の極点も元々目
標とした周波数ｆC からｆC＋ΔｆC （又はｆC −Δｆ
C ）に変化され得る。この状態でフィルタに入力が印加
されれば、極点が設定した位置から逸しているので、通
過させようとする信号も減衰して位相同期ループ２００
に出力される。該減衰された信号の大きさが位相同期ル
ープ２００の位相検出器２０を駆動させ得る範囲内にあ
れば、位相同期ループ２００は動作してロッキング状態
となる。電圧制御発振器４０はこれに該当する周波数の
信号を発振させる。該電圧制御発振器４０の出力信号ｆ
vco がフィルタ要素を駆動して、フィルター要素の極点
はｆC ＋ΔｆC （又はｆC −ΔｆC ）から元々目標とし
た周波数であるｆC に移動する。すなわち、工程変数に
よってフィルタ要素の極点が変化しても全体システムは
自体調整を通じて正確な特性を示す。図４に図２に示し
た帯域通過フィルタの特性グラフを示す。
程変数の影響のために、電圧制御発振器４０のフリーラ
ンニング周波数ｆf はΔｆf ほど変化されることができ
る。すなわち、初期状態にフィルタ要素の極点も元々目
標とした周波数ｆC からｆC＋ΔｆC （又はｆC −Δｆ
C ）に変化され得る。この状態でフィルタに入力が印加
されれば、極点が設定した位置から逸しているので、通
過させようとする信号も減衰して位相同期ループ２００
に出力される。該減衰された信号の大きさが位相同期ル
ープ２００の位相検出器２０を駆動させ得る範囲内にあ
れば、位相同期ループ２００は動作してロッキング状態
となる。電圧制御発振器４０はこれに該当する周波数の
信号を発振させる。該電圧制御発振器４０の出力信号ｆ
vco がフィルタ要素を駆動して、フィルター要素の極点
はｆC ＋ΔｆC （又はｆC −ΔｆC ）から元々目標とし
た周波数であるｆC に移動する。すなわち、工程変数に
よってフィルタ要素の極点が変化しても全体システムは
自体調整を通じて正確な特性を示す。図４に図２に示し
た帯域通過フィルタの特性グラフを示す。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜４記載
の本発明の帯域通過フィルタは、外部クロックを必要と
しないフィルタ要素を利用した帯域通過フィルタにより
自体調整を通じて工程変数によるエラーを除去すること
ができる。また、位相同期ループの周波数範囲内に存在
する数個の信号が入力される場合には入力信号のうちで
最も大きい信号、あるいは最も先に入力される信号を追
跡する。
の本発明の帯域通過フィルタは、外部クロックを必要と
しないフィルタ要素を利用した帯域通過フィルタにより
自体調整を通じて工程変数によるエラーを除去すること
ができる。また、位相同期ループの周波数範囲内に存在
する数個の信号が入力される場合には入力信号のうちで
最も大きい信号、あるいは最も先に入力される信号を追
跡する。
【図１】 従来のスイッチドキャパシタ帯域通過フィル
タのブロック図である。
タのブロック図である。
【図２】 本発明のスイッチドキャパシタ帯域通過フィ
ルタのブロック図である。
ルタのブロック図である。
【図３】 図２に示したフィルタ要素の回路図である。
【図４】 図２に示したスイッチドキャパシタ帯域通過
フィルタの周波数対利得の関係を示すグラフである。
フィルタの周波数対利得の関係を示すグラフである。
１０ １／Ｎ分周器 ２０ 位相検出器 ３０ 低域通過フィルタ ４０ 電圧制御発振器 １００ フィルタ要素 ２００ 位相同期ループ
Claims (4)
- 【請求項１】 フィルタ要素と、 前記フィルタ要素の出力信号を入力し、前記フィルタ要
素の極点周波数の整数倍となる周波数を有するクロック
信号を前記フィルタ要素のクロック信号に印加するため
の位相同期ループと、を備えることを特徴とするスイッ
チドキャパシタ帯域通過フィルタ。 - 【請求項２】 前記位相同期ループは、 前記フィルタ要素の出力信号を入力して位相を検出する
ための位相検出手段と、 前記位相検出手段の出力信号を低域通過フィルタリング
するための低域通過フィルタと、 前記低域通過フィルタの出力信号に応答して周波数を可
変するための電圧制御発振器と、 前記電圧制御発振器の出力信号を入力して１／Ｎ倍に分
周して前記位相検出手段に印加するための１／Ｎ分周器
と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のスイッ
チドキャパシタ帯域通過フィルタ。 - 【請求項３】 前記スイッチドキャパシタ帯域通過フィ
ルタは限定された周波数帯域内の複数個の入力信号のう
ち最も大きい信号を検出することを特徴とする請求項１
に記載のスイッチドキャパシタ帯域通過フィルタ。 - 【請求項４】 前記スイッチドキャパシタ帯域通過フィ
ルタは限定された周波数帯域内の複数個の入力信号のう
ち最も先に入力される信号を検出することを特徴とする
請求項１に記載のスイッチドキャパシタ帯域通過フィル
タ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019940019947A KR970001313B1 (ko) | 1994-08-12 | 1994-08-12 | 방송 상태 식별신호 검출용 스위치드 캐패시터 대역 통과 필터 |
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