JPH09167940A - ハイパスフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外付け素子のないＬＰＦのＩＣ回路を提供す
る。 【解決手段】 入力信号が入力抵抗１を介して印加され
る正入力端子、それ自身の出力信号が帰還される負入力
端子及び第２抵抗４にそれ自身の出力信号を印加する出
力端子とを備える差動増幅回路２と、入力抵抗１と入力
信号を減衰する減衰回路を構成する第１抵抗３と、差動
増幅回路２はＳＥＰＰ接続された出力段トランジスタ２
ａ及び２ｂを含み、ミラー比がＮ：１に設定されると共
に、出力段トランジスタ２ａ及び２ｂに流れる電流をそ
れぞれ反転し、反転された電流を混合して出力電流を得
る第１及び第２電流ミラー回路５及び６と、入力端子Ｉ
Ｎと出力端子ＯＵＴとの間に接続されるコンデンサー７
と、出力端子０ＵＴに接続される出力抵抗８とを備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オーディオ信号の
周波数帯に使用でき、ＩＣ化に好適なハイパスフィルタ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ハイパスフィルター回路として
は、抵抗ＲとコンデンサーＣとにより構成されるＣＲ型
ハイパスフィルタや、抵抗Ｒの代わりにオペアンプを用
いてＨＰＦ特性を得るアクティブ型のハイパスフィルタ
が知られている。前記ＣＲ型のハイパスフィルタにおい
て、遮断周波数ｆｃは、ｆｃ＝１／（２π・Ｃ・Ｒ）と
なる。また、アクティブフィルタの場合、オペアンプの
コンダクタンスｇｍを抵抗として用いているので、遮断
周波数ｆｃ’は、ｆｃ’＝ｇｍ／（２π・Ｃ）となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ハイパ
スフィルターをオーディオ信号の周波数帯（２０〜２０
ＫＨｚ）で用いると、抵抗ＲまたはコンデンサーＣのい
ずれか一方がＩＣ化をすることができない値となり、抵
抗ＲまたはコンデンサーＣが外付け素子となっていた。
その為、ＩＣ化の際、ＩＣの外付けピンが余計に増える
という問題があった。特に、オーディオ信号帯では、

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の点に鑑み
成されたものであり、入力信号が印加される入力端子
と、ハイパスフィルタ特性が得られる出力端子と、正入
力端子、負入力端子及び出力端を備え、正入力端子に入
力信号が入力抵抗を介して印加され、出力端からの出力
信号が第２抵抗に印加されると共に負入力端子に帰還さ
れる増幅回路と、前記入力抵抗とともに、前記入力信号
を減衰する減衰回路を構成する第１抵抗と、前記差動増
幅器の出力電流を減衰させる電流減衰回路と、前記入力
端子と前記出力端子との間に接続されるコンデンサー
と、一端が出力端子に接続される出力抵抗とを備えるこ
とを特徴とする。

【０００５】また、前記増幅回路は互いに相補的な２つ
の出力信号を発生し、前記電流減衰回路は、ミラー比が
Ｎ：１に設定されると共に、前記増幅回路の出力電流を
それぞれ反転し、反転された電流を混合する第１及び第
２電流ミラー回路から成ることを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態を示す
図であり、（１）は入力信号が印加される入力抵抗、
（２）はＳＥＰＰ（シングルエンドプッシュプル）接続
された出力段トランジスタ（２ａ）及び（２ｂ）を含む
増幅回路、（３）は入力抵抗（１）とともに減衰回路を
構成する第１抵抗、（４）は増幅回路の出力端に接続さ
れた第２抵抗、（５）はミラー比がＮ：１に設定され、
出力段トランジスタ（２ａ）のコレクタ電流を反転する
第１電流ミラー回路、（６）はミラー比がＮ：１に設定
され、出力段トランジスタ（２ｂ）のコレクタ電流を反
転する第２電流ミラー回路、（７）は入力端子ＩＮと出
力端子ＯＵＴとの間に接続されたコンデンサー、（８）
は一端が出力端子ＯＵＴに接続された出力抵抗である。

【０００７】図１において、入力信号は、入力抵抗
（１）及び第１抵抗（３）で減衰された後、増幅回路
（２）の正入力端子に印加され、増幅される。増幅回路
（２）の出力信号は第２抵抗（４）に印加され、電圧変
換される。第２抵抗（４）からの出力電圧は増幅回路
（２）の負入力端子に帰還される。また、増幅回路
（２）を構成する出力段トランジスタ（２ａ）及び（２
ｂ）のコレクタ電流はそれぞれ第１及び第２電流ミラー
回路（５）及び（６）に供給され、入力信号をミラー比
Ｎ：１で反転するので、第１及び第２電流ミラー回路
（５）及び（６）の出力電流は入力信号の１／Ｎ倍の電
流となる。第１及び第２電流ミラー回路（５）及び
（６）の出力電流は混合された後、さらにコンデンサー
（７）に流れる電流と混合される。出力段トランジスタ
（２ａ）及び（２ｂ）のコレクタ電流の大きさは入力信
号の正または負の振幅に応じて変化するので、第１及び
第２電流ミラー回路（５）及び（６）の差電流は変化
し、前記差電流に応じてコンデンサー（７）に流れる電
流の一部が供給または吸引される。

【０００８】入力信号の振幅が正の時、コンデンサー
（７）に流れる電流は入力端子ＩＮから出力抵抗（８）
の方向に流れる。また、出力段トランジスタ（２ａ）に
流れる電流が大きくなるので、第１電流ミラー回路
（５）の出力電流は第２電流ミラー回路（６）の出力電
流より大きくなり、コンデンサー（３）に流れる電流と
第１及び第２電流ミラー回路（５）及び（６）の差電流
とが加算されて、出力抵抗（８）に供給される。

【０００９】逆に、入力信号の振幅が負の時、コンデン
サー（７）に流れる電流は出力抵抗（８）から入力端子
ＩＮに流れる。また、出力段トランジスタ（２ｂ）に流
れる電流が大きくなるので、第２電流ミラー回路（６）
の出力電流が第１電流ミラー回路（５）の出力電流より
大きくなるので、出力抵抗（８）に流れる電流がコンデ
ンサー（７）と第２電流ミラー回路（６）とに分流され
る。以上の動作により、コンデンサー（７）に流れる電
流を少なくすることにより、時定数を大きくすることが
できるので、コンデンサー（７）の容量値を見かけ上大
きくすることができる。その為、同一の遮断周波数を得
るためにコンデンサー（７）の実際の容量を小さくする
ことができる。

【００１０】次に、図１の動作を式を用いて説明する。
入力信号の交流電圧をＶｉｎとし、出力信号の交流電圧
をＶｏｕｔとし、コンデンサー（７）の容量値をＣとす
ると、コンデンサー（７）に流れる電流ｉ１は、

【００１１】

【数１】

【００１２】となる。但し、ωは角周波数である。ま
た、差動増幅回路（２）の正入力端子の入力電圧Ｖｘ
は、第２抵抗（４）の抵抗値をＲ１とし、第２抵抗
（４）に流れる電流をｉ２とすると、増幅回路（２）の
出力信号は全帰還されていると共に、増幅回路（２）の
正及び負入力端子が仮想短絡されているので、

【００１３】

【数２】

【００１４】となる。一方、出力抵抗（８）に流れる電
流ｉ３は、コンデンサー（７）に流れる電流ｉ１と第１
及び第２電流ミラー回路（５）及び（６）の差電流ｉ４
と加算したものであるので、

【００１５】

【数３】

【００１６】となる。前記差電流ｉ４は、出力トランジ
スタ（２ａ）及び（２ｂ）に流れる電流をそれぞれ電流
ミラー回路（５）及び（６）で反転して得られるものな
ので、

【００１７】

【数４】

【００１８】となる。また、出力電圧Ｖｏｕｔは、出力
抵抗（８）の抵抗値Ｒ２と出力抵抗（８）に流れる電流
ｉ２とに応じて定まるので、

【００１９】

【数５】

【００２０】となる。式（３）に式（１）、（２）、
（４）及び（５）を代入すると、

【００２１】

【数６】

【００２２】となる。ここで、入力信号Ｖｉｎは入力抵
抗（１）及び第１抵抗（３）により減衰されるので、差
動増幅回路（２）の負入力端子の入力電圧Ｖｘは、入力
抵抗（１）及び第１抵抗（３）の抵抗値をそれぞれＲ３
及びＲ４とすると、

【００２３】

【数７】

【００２４】となる。この式（７）を式（６）に代入す
ると、

【００２５】

【数８】

【００２６】となる。よって、図１のハイパスフィルタ
の伝達特性は、

【００２７】

【数９】

【００２８】となる。そして、式（９）より、図１のロ
ーパスフィルタの高域側の遮断周波数ｆｃ１は、

【００２９】

【数１０】

【００３０】となり、低域側の遮断周波数ｆｃ２は、

【００３１】

【数１１】

【００３２】となり、このハイパスフィルタの周波数特
性は図２の如くなる。尚、ハイパスフィルタの減衰量Ｇ
は、

【００３３】

【数１２】となる。従って、遮断周波数ｆｃ１の時定数
は、コンデンサー（７）の容量値と出力抵抗（８）の抵
抗値Ｒ２とで定まる。遮断周波数ｆｃ２の時定数は所定
の値となり、前記時定数はコンデンサー（７）の容量値
と第２抵抗（４）の抵抗値とにより定まる時定数に、入
力抵抗（１）及び第１抵抗の抵抗値とミラー比（１／
Ｎ）とにより定まる定数を乗算した値となる。よって、
同一の遮断周波数ｆｃ２を得る場合、Ｎ×（（Ｒ３＋Ｒ
４）／Ｒ４）＞０とすれば、コンデンサー（７）の容量
値及び第２抵抗（４）の抵抗値を小さくすることができ
る。

【００３４】

【実施例】遮断周波数ｆｃ１＝７５ＫＨｚ、ｆｃ２＝７
５Ｈｚに設定しようとする場合、Ｒ１＝１００ＫΩ、Ｒ
２＝２０ＫΩ、Ｒ３＝２０ＫΩ、Ｒ４＝１ＫΩ、Ｃ＝１
００ｐＦ、Ｎ＝１０にすることができる。このような値
であれば、ハイパスフィルタのそれぞれの抵抗及びコン
デンサーをＩＣ化することができる。

【００３５】尚、出力トランジスタ（２ａ）及び（２
ｂ）の出力電流を減少させるために、電流ミラー回路を
用いているので、簡単な回路構成にすることができる。
また、ミラー比Ｎは簡単に設定できるので、遮断周波数
を簡単に設定することができるという効果も奏する。

【００３６】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、ハイ
パスフィルタを構成するコンデンサーに流れる電流の一
部を、差動増幅回路の出力信号を減少させた信号に変え
ることによって、コンデンサーの容量値を見かけ上大き
くすることができるので、コンデンサーの値を小さくす
ることができ、オーディオ信号の周波数帯で外付け素子
のない集積化したＬＰＦを構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す回路図である。

【図２】本発明の動作を説明するための特性図である。

【符号の説明】

１ 入力抵抗 ２ 差動増幅回路 ２ａ、２ｂ 出力段トランジスタ ３ 第１抵抗 ４ 第２抵抗 ５ 第１電流ミラー回路 ６ 第２電流ミラー回路 ７ コンデンサー ８ 出力抵抗

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力信号が印加される入力端子と、 ハイパスフィルタ特性が得られる出力端子と、 正入力端子、負入力端子及び出力端を備え、正入力端子
   に入力信号が入力抵抗を介して印加され、出力端からの
   出力信号が第２抵抗に印加されると共に負入力端子に帰
   還される増幅回路と、 前記入力抵抗とともに、前記入力信号を減衰する減衰回
   路を構成する第１抵抗と、 前記差動増幅器の出力電流を減衰させる電流減衰回路と
   前記入力端子と前記出力端子との間に接続されるコンデ
   ンサーと、 一端が出力端子に接続される出力抵抗とを備えることを
   特徴とするハイパスフィルタ。
2. 【請求項２】前記増幅回路は互いに相補的な２つの出力
   信号を発生し、 前記電流減衰回路は、ミラー比がＮ：１に設定されると
   共に、前記増幅回路の出力電流をそれぞれ反転し、反転
   された電流を混合する第１及び第２電流ミラー回路から
   成ることを特徴とする請求項１記載のハイパスフィル
   タ。