JPH09199988A - アクティブフィルタ回路 - Google Patents

アクティブフィルタ回路

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JPH09199988A
JPH09199988A JP8304210A JP30421096A JPH09199988A JP H09199988 A JPH09199988 A JP H09199988A JP 8304210 A JP8304210 A JP 8304210A JP 30421096 A JP30421096 A JP 30421096A JP H09199988 A JPH09199988 A JP H09199988A
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JP
Japan
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stage
transistors
filter circuit
stages
active filter
Prior art date
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Application number
JP8304210A
Other languages
English (en)
Inventor
Mihailovits Nicholas
ミハイロウヴィッツ ニコラス
Trevor Peter Beatson
ピーター ビートソン トレヴァー
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Plessey Semiconductors Ltd
Original Assignee
Plessey Semiconductors Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H11/00Networks using active elements
    • H03H11/02Multiple-port networks
    • H03H11/04Frequency selective two-port networks
    • H03H11/12Frequency selective two-port networks using amplifiers with feedback
    • H03H11/1213Frequency selective two-port networks using amplifiers with feedback using transistor amplifiers

Landscapes

  • Networks Using Active Elements (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波数での操作が可能で、画一的な実施に
適した、低価格で簡単な構成のアクティブフィルタ回路
を得る。 【解決手段】 アクティブフィルタ回路1は、電圧供給
とアース電位との間でカスコードされた5個のフィルタ
・ステージを有する。回路は、2個の主要な電流路を有
し、第1電流はトランジスタ31、33、35、37、
39のコレクタ−エミッタ経路を通り、第2電流はトラ
ンジスタ32、34、36、38、40を通る。各主電
流路は、電源61、62により駆動される。操作上、差
動入力信号はトランジスタ31、32のベース電極に適
用され、差動出力信号はトランジスタ39、40のエミ
ッタから取られる。ステージ71のトランジスタ33、
34は、それらのコレクタとベース電極を相互連結させ
る。ステージ72から74のトランジスタ35から40
は、同様に接続される。他の実施例(図3、図示なし)
においてカットオフ周波数は制御可能な電源の制御の下
で変化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブフィル
タに関し、特に、差動的入出力を伴うアクティブフィル
タ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の技術におけるアクティブフィルタ
回路は、通常、演算増幅器または相互コンダクタンス増
幅器のような複合的回路素子の使用を必要とする。差動
フィルタにおけるこのような複合的素子の使用により、
フィルタの周波数変動幅における重度な制限が課される
ことはもちろん、付加的共通モードの安定回路の使用を
も必要とすることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】高周波数での操作が可
能で、画一的な実施に適した、低価格で簡単な構成のア
クティブフィルタ回路が必要とされていた。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、各ステ
ージが第1及び第2トランジスタを含む複数個のステー
ジを有するアクティブフィルタ回路が提供される。前記
複数個のステージの各々の第1のトランジスタは、第1
の直列経路に接続された主電流路を有し、各々の第2の
トランジスタは、第2の直列経路に接続された主電流路
を有する。また、前記複数個のステージの少なくとも1
個のステージにおける第1及び第2トランジスタは、相
互に連結したそれらのベース及びコレクタ電極を有す
る。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明の実施例について添付図面
を参照して以下に述べる。
【0006】図面を参照すると、図1は本発明におけ
る、スタックされた5個配列の低域通過フィルタ回路を
示す。フィルタ回路1は、5個のカスコードされたステ
ージを有し、1個のステージの差動出力は、後続ステー
ジの差動入力として使用される。2個の主電流路があ
り、第1の主要電流路は、トランジスタ31、33、3
5、37、39のコレクタ−エミッタ経路を通り、第2
の主電流路は、トランジスタ32、34、36、38、
40のコレクタ−エミッタ経路を通る。
【0007】フィルタ回路の第1ステージ70は、np
nトランジスタ31、32と、抵抗13、14と、コン
デンサ51とを有する。第1ステージ70は、抵抗11
と12によってフィルタ回路の電圧供給から分離されて
いる。フィルタ回路入力はトランジスタ31と32のベ
ース電極に作用され、フィルタ回路の第1ステージ70
との相互連結はない。第1ステージ70の差動出力は、
コンデンサ51における電圧となり、この第1ステージ
の出力は、第2ステージ71の差動入力を形成する。第
2ステージ71の各入力信号は、他の主電流路を制御す
るnpnトランジスタ33または34のベース電極に相
互に連結している。トランジスタ33及び34は、多く
の従来型アクティブフィルタ回路により操作されうるよ
りも高い周波数信号の使用を可能にする、電圧フォロア
として作動する。
【0008】コンデンサ53、54、55においてそれ
ぞれ終結する、フィルタ回路の第3、第4、最終ステー
ジ72、73、74は、第2ステージ71のそれと同様
の構造を有する。最終ステージ74の出力は、電源61
と62を経由してアースに接続される。フィルタ回路の
低域通過出力は、最終ステージ74におけるコンデンサ
55を通して取られる。必要であれば、広域通過出力
は、トランジスタ31と32のコレクタを通して取られ
うる。
【0009】回路の各ステージ70−74は、第1番目
の伝達関数を有する。5個のステージ回路1は、従っ
て、5番目の伝達関数を有するだろう。このことから、
フィルタの周波数と位相の特徴が計算されうる。
【0010】以下に述べるネットワーク変換によって、
本発明におけるフィルタ回路の素子の値が、従来型LR
Cフィルタ回路の素子の値から得られうる。このこと
は、図4、5、6、7の参照とともに、本発明の理解の
助けとなるものである。
【0011】図4は、電源ドライブ41と、1オームの
端末抵抗42を有する基本LRCフィルタを示す。1オ
ームの抵抗同士が平行に接続されたものの結合された抵
抗が無限でないならば、各コイルL2、L4の末端から
アースまでのこのような平行な抵抗の付加は、フィルタ
における応答の全体について何ら効果を有さないように
思われれる。これらの抵抗43−48の装入から生じる
回路は、図4のaに示される。この回路のコイルL2、
L4は、今や、三角星形変換を用いるコンデンサと交換
されうる。この変換は、図4のbにおけるラプラス領域
に示される。図4のaにおける端末部分での抵抗48と
49は、同等の開放回路端末により交換されうる。電源
41と平行抵抗43は、図4のcにおける直列抵抗40
2とともに同等の電圧源401により交換されうる。図
4のcにおける、生じた回路が正負の値の抵抗とコンデ
ンサのみを有するということが認められることとなる。
【0012】このような変換において、負の値の構成部
分への要求は、ネガティブ・インピーダンス変換器(N
ICs)の使用により取り除かれうる。これらは理想的
な回路素子であり、入力から見られる出力における現在
のネガティブなインピーダンスを効果的に提供する。図
4のcにおけるネットワークを通してNICsを装入す
ることにより、負の値の構成部分は取り除かれうる。こ
れは、図4のdに示される。
【0013】図4のdにおけるNICs411−414
の各々は、図5における回路で生じた、電流フィードバ
ックを感知するロードを伴う、単一の増大電圧フォロア
により交換されうる。電流バイアスバイポーラトランジ
スタを伴うこれらの電圧フォロア415−418の実施
は、図1におけるフィルタ回路を生じさせ、そこでは、
相互に連結した差動的構造が、電圧フォロアのため、必
要な負電流のフィードバックを提供する。この構造は、
2個の半回路という見地で考えることができる。1個は
+Vinにより、他の1個は−Vinにより駆動させられ
る。1個の半回路における電流と電圧は、他の半回路に
おける電流と電圧の逆となろう。これらの半回路は、そ
れぞれエミッタ電極からアース、直列抵抗、コンデンサ
への一定の電源を有する、エミッタ・フォロア回路に相
当しうる。この直列抵抗はエミッタ電極からそれぞれの
出力へのもので、コンデンサは出力からアースへのもの
である。これら2個の半回路は、図6に示される必要な
フィードバックを提供するために相互連結させられる。
【0014】図7に示される、スタックしているこのタ
イプの2個のフィルタ・ステージにおいて、電流はセー
ブされる。これは、後続のフィルタ・ステージが最低域
フィルタ・ステージを駆動するために用いられるバイア
ス電流において操作するからである。この電流の能率的
な設計は最も重要である。そこでは電力の供給は制限さ
れる。例えば、固定的及び流動的な適用の動力の供給が
されるバッテリー等である。
【0015】図7におけるコンデンサを差動的に接続す
ることにより、単一末端配列が示される代わりに、さら
に多くのコンパクト・フィルタ回路が得られうる。
【0016】以上の結果は、図1に示される5個のステ
ージ・フィルタ回路のうちの2個のステージに平等に表
れる。
【0017】認められるように、コンデンサは差動的に
接続される必要はない。しかし、図7に示されるよう
に、スタックの各側面上の一端がアースに接続される必
要はある。これは画一的な実施には特に有益であり、そ
こでは完全にフロートしているコンデンサは支援されな
いのである。
【0018】回路設計においてエミッタ・フォロアのみ
を伴うこと、また、演算増幅器及び相互コンダクタンス
増幅器のような装置の使用を避けることによって、より
高い操作上の周波数が可能である。
【0019】回路内部で交流フィードバック機構のみが
作動することにより、フィルタは従来の技術におけるフ
ィルタに比べて、直流オフセットに対する感度がかなり
悪くなっている。
【0020】相互コンダクタンス増幅器またはそのよう
なものを使用することよりもむしろ、電圧フォロアとし
てのトランジスタの使用は、低域通過出力において見ら
れるようなフィルタの直流ゲインが単一となることを確
実にする。
【0021】各ノードでの共通電圧が明確であるという
事実は、相互コンダクタ/コンデンサのフィルタの実施
の存在に対比して、付加的共通モードの安定回路の必要
を除去する。
【0022】従来のLCRフィルタと本発明のそれとの
間に互換性があることにより、フィルタの実施に要求さ
れる構成部分の値は容易に計算できる。
【0023】本発明におけるアクティブフィルタの積層
的配列は、図1に示されるように、高低域通過フィルタ
における使用に限定されるものではなく、他の全てのフ
ィルタの型に等しく適用できるものである。
【0024】図2は、相互連結されたバイポーラトラン
ジスタとともに実施される、3番目の楕円形フィルタの
例である。回路の素子は、コンデンサ101と102の
追加を除けば、本質的に同様であり、フィルタが有限の
周波数においてゼロを得ることを示すために接続されて
いる。
【0025】図3は、如何に三番目の全域通過フィルタ
が構成されるか、という例を示す。コンデンサ201、
202、203、204はフィルタにその周波数につい
て従属位相調整の特徴を与える。
【0026】図3はまた、npnバイポーラトランジス
タ以外のセミコンダクタ装置がフィルタの実施において
使用されうることを示してきた。電界効果トランジスタ
211−216はnpnトランジスタの位置において使
用される。電圧フォロアの制御の下で同じように操作さ
れ、接続された電源とドレン電極がバイポーラトランジ
スタのベース電極、エミッタ電極、コレクタ電極に調和
する。
【0027】図3はまた、本発明において構成されたフ
ィルタのカットオフ周波数が制御されうる方法を示す。
図1と図2におけるフィルタに現れる装着された抵抗は
取り除かれ、回路はトランジスタの動的出力インピーダ
ンスの使用のために、自身が操作する。このインピーダ
ンスが直流バイアス電流の関数であるから、フィルタの
カットオフ周波数は、電源221と222の制御の下で
変動する。
【0028】
【発明の効果】技術に熟練した人間により認識されうる
ことだが、回路の差動性は、増加したノイズの免疫性と
線型性を提供する。本発明におけるフィルタ回路は、不
連続で画一的な実施に等しく適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明におけるスタックされた低域通過フィル
タを示す図である。
【図2】本発明におけるスタックされた楕円形フィルタ
を示す図である。
【図3】本発明における同調可能な全域通過のスタック
されたフィルタを示す図である。
【図4】ネットワーク変換についての工程を示す図であ
る。
【図5】ネットワーク変換についての工程を示す図であ
る。
【図6】ネットワーク変換についての工程を示す図であ
る。
【図7】ネットワーク変換についての工程を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 5個ステージ回路 11、12、13、14 抵抗 31、32 トランジスタ 33、34 npnトランジスタ 35、36、37、38、39、40 トランジスタ 41 電源ドライブ 42 端末抵抗 43 平行抵抗 44、45、46、47、48、49 抵抗 51、53、54、55 コンデンサ 61、62 電源 70 第1ステージ 71 第2ステージ 72 第3ステージ 73 第4ステージ 74 最終ステージ 101、102、201、202、203、204 コ
ンデンサ 211、212、213、214、215、216 ト
ランジスタ 221、222 電源 401 電圧源 402 直列抵抗 411、412、413、414 NICs 415、416、417、418 電圧フォロア
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年12月24日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】
【図3】
【図1】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 各ステージが、第1及び第2のトランジ
    スタを含む複数個のステージを有し、 前記複数個のステージの前記各々の第1のトランジスタ
    は、第1の直列経路に接続された主電流路を有し、 前記複数個のステージの前記各々の第2のトランジスタ
    は、第2の直列経路に接続された主電流路を有し、 前記複数個のステージの少なくとも1個のステージにお
    ける前記第1及び第2トランジスタは、相互連結された
    それらのベース及びコレクタ電極を有するアクティブフ
    ィルタ回路。
  2. 【請求項2】 前記複数個のステージの第1ステージ
    は、前記フィルタ回路入力ステージを有し、 差動入力信号は、前記第1ステージの前記第1及び第2
    のトランジスタのベース電極に印加され、 前記第1ステージの前記第1及び第2のトランジスタに
    おける前記コレクタソース電極は、電圧源に接続される
    ことを特徴とする請求項1に記載のアクティブフィルタ
    回路。
  3. 【請求項3】 前記第1及び第2のトランジスタの前記
    コレクタ電極は、各抵抗素子を経由して前記電圧源に接
    続されることを特徴とする請求項2に記載のアクティブ
    フィルタ回路。
  4. 【請求項4】 前記複数個のステージの1個の最終ステ
    ージは、前記フィルタ回路出力ステージを有し、 前記最終ステージの前記第1及び第2のトランジスタに
    おける前記エミッタ電極は、各電源を経由して接地電位
    及び前記フィルタ回路の各出力端末に接続されることを
    特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のアクティ
    ブフィルタ回路。
  5. 【請求項5】 前記最終ステージの前記第1及び第2の
    トランジスタの前記エミッタ電極は、各抵抗素子を経由
    して前記電源及び前記フィルタ回路出力に接続されるこ
    とを特徴とする請求項4に記載のアクティブフィルタ回
    路。
  6. 【請求項6】 前記電源は電子的に制御可能な電流源で
    あり、前記フィルタの前記特徴を変化させるため変動さ
    れることを特徴とする請求項4に記載のアクティブフィ
    ルタ回路。
  7. 【請求項7】 前記フィルタの特徴の1つが前記カット
    オフ周波数であることを特徴とする請求項6に記載のア
    クティブフィルタ回路。
  8. 【請求項8】 前記フィルタステージの少なくとも1個
    のステージは、差動的に接続されたコンデンサに終結さ
    れることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載
    のアクティブフィルタ回路。
  9. 【請求項9】 前記フィルタステージの少なくとも1個
    のステージは、コンデンサにより接地電位に接続された
    第1及び第2の両トランジスタのエミッタ電極を有する
    ことを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載のア
    クティブフィルタ回路。
  10. 【請求項10】 前記ステージの少なくとも1個のステ
    ージは、それぞれ抵抗素子をさらに有し、 前記抵抗素子は、前記少なくとも1個のステージの前記
    第1及び第2のトランジスタの各々におけるエミッタ電
    極と前記コンデンサの間に接続されることを特徴とする
    請求項8または9のいずれかに記載のアクティブフィル
    タ。
JP8304210A 1995-11-01 1996-10-31 アクティブフィルタ回路 Pending JPH09199988A (ja)

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GBGB9522365.7A GB9522365D0 (en) 1995-11-01 1995-11-01 Folded active filter stack
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GB9522365.7 1995-11-01
GB9522366.5 1995-11-01

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EP (2) EP0772294B1 (ja)
JP (2) JPH09199988A (ja)
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DE (2) DE69613536T2 (ja)
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