JPH0964691A - アクティブフィルタ - Google Patents
アクティブフィルタInfo
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- JPH0964691A JPH0964691A JP21622395A JP21622395A JPH0964691A JP H0964691 A JPH0964691 A JP H0964691A JP 21622395 A JP21622395 A JP 21622395A JP 21622395 A JP21622395 A JP 21622395A JP H0964691 A JPH0964691 A JP H0964691A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＩＣに内蔵しても寄生容量の影響を受けない
アクティブフィルタを実現する。 【解決手段】 入力信号をＭＯＳ型のコンデンサＣ１を
介して増幅器１で増幅する。増幅器１の出力は、ＭＯＳ
型のコンデンサＣ２と抵抗Ｒ２で分圧し、ここで分圧さ
れた信号を、増幅器２を介して増幅して出力信号する。
抵抗Ｒ１を用いて増幅器２の出力と増幅器１の入力間に
正帰還を掛ける。寄生容量の大きいコンデンサのＰ１点
とＰ２点の間に増幅器１があり、コンデンサＣ２を増幅
器１とコンデンサＣ２の直列回路に置換した形になって
いる。そのため、Ｐ２点のインピーダンスが下がり、コ
ンデンサＣ２の寄生容量Ｃ２ＰによってＰ２点の電位が
変化しないので、寄生容量Ｃ２Ｐによって特性がずれる
ことがない。
アクティブフィルタを実現する。 【解決手段】 入力信号をＭＯＳ型のコンデンサＣ１を
介して増幅器１で増幅する。増幅器１の出力は、ＭＯＳ
型のコンデンサＣ２と抵抗Ｒ２で分圧し、ここで分圧さ
れた信号を、増幅器２を介して増幅して出力信号する。
抵抗Ｒ１を用いて増幅器２の出力と増幅器１の入力間に
正帰還を掛ける。寄生容量の大きいコンデンサのＰ１点
とＰ２点の間に増幅器１があり、コンデンサＣ２を増幅
器１とコンデンサＣ２の直列回路に置換した形になって
いる。そのため、Ｐ２点のインピーダンスが下がり、コ
ンデンサＣ２の寄生容量Ｃ２ＰによってＰ２点の電位が
変化しないので、寄生容量Ｃ２Ｐによって特性がずれる
ことがない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、フィルタを構成
する素子を、集積回路化するのに適したハイパス型ある
いは伝送零点を持つアクティブフィルタに関する。
する素子を、集積回路化するのに適したハイパス型ある
いは伝送零点を持つアクティブフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、フィルタをＩＣ（集積回路）に内
蔵する場合、ＩＣで実現可能なＲＣ素子の精度が悪く、
ＲＣ素子の絶対値が重要となるサレンキータイプのアク
ティブフィルタはＩＣで使用されることはなかった。し
かし、最近、トリミング技術の向上によってＲＣ素子の
精度が向上し、サレンキータイプのフィルタをＩＣに内
蔵することが可能になってきた。
蔵する場合、ＩＣで実現可能なＲＣ素子の精度が悪く、
ＲＣ素子の絶対値が重要となるサレンキータイプのアク
ティブフィルタはＩＣで使用されることはなかった。し
かし、最近、トリミング技術の向上によってＲＣ素子の
精度が向上し、サレンキータイプのフィルタをＩＣに内
蔵することが可能になってきた。
【０００３】従来のサレンキータイプの２次ハイパスフ
ィルタについて図３を用い、２次の伝送零点を持つフィ
ルタについて図４を用いてそれぞれ説明する。この２つ
のタイプのフィルタをＩＣに内蔵して使用する場合は問
題がある。なお、ＩＣに使用するコンデンサとしては、
ＭＯＳコンデンサが一般的である。
ィルタについて図３を用い、２次の伝送零点を持つフィ
ルタについて図４を用いてそれぞれ説明する。この２つ
のタイプのフィルタをＩＣに内蔵して使用する場合は問
題がある。なお、ＩＣに使用するコンデンサとしては、
ＭＯＳコンデンサが一般的である。
【０００４】まず、図５を用いてＭＯＳコンデンサにつ
いて説明する。図５（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図で
ある。ＭＯＳコンデンサは、金属パターンＭａに結合さ
れた一方の電極を高濃度半導体ｎ+ とし、他の電極を金
属パターンＭｂとし、これら電極間に酸化膜ＳｉＯ2 を
挟んで構成する。金属パターンＭｂ側につく寄生容量
は、無視できる程度の大きさだが、高濃度半導体ｎ+ と
サブストレートＰ間にＰＮ接合が存在するため、この部
分に接合容量が生じ、図６のようにＭＯＳコンデンサの
電極間の容量値の約３０％程度の寄生容量が半導体側の
電極と接地との間につく。
いて説明する。図５（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図で
ある。ＭＯＳコンデンサは、金属パターンＭａに結合さ
れた一方の電極を高濃度半導体ｎ+ とし、他の電極を金
属パターンＭｂとし、これら電極間に酸化膜ＳｉＯ2 を
挟んで構成する。金属パターンＭｂ側につく寄生容量
は、無視できる程度の大きさだが、高濃度半導体ｎ+ と
サブストレートＰ間にＰＮ接合が存在するため、この部
分に接合容量が生じ、図６のようにＭＯＳコンデンサの
電極間の容量値の約３０％程度の寄生容量が半導体側の
電極と接地との間につく。
【０００５】このようなＭＯＳコンデンサを使用して上
述のサレンキータイプの２次バイパスフィルタおよび伝
送零点を持つフィルタを構成すると、各容量の半導体側
の電極とＧＮＤ間に寄生容量がつき、実際は図７、図８
に示すような回路になる。図７、図８では、ＭＯＳコン
デンサの金属側電極にＭの符号を付してある。以下の図
も同様にＭＯＳコンデンサの金属側電極にはＭを付す。
述のサレンキータイプの２次バイパスフィルタおよび伝
送零点を持つフィルタを構成すると、各容量の半導体側
の電極とＧＮＤ間に寄生容量がつき、実際は図７、図８
に示すような回路になる。図７、図８では、ＭＯＳコン
デンサの金属側電極にＭの符号を付してある。以下の図
も同様にＭＯＳコンデンサの金属側電極にはＭを付す。
【０００６】この半導体側の電極が接続されている端子
が高インピーダンスであると、寄生容量の影響で端子の
電位が変動し、フィルタの特性が理想特性からずれてし
まう。このずれを避けるためには、ＭＯＳコンデンサの
半導体側電極を電圧源、増幅器出力等の低インピーダン
ス端子に接続すればよい。増幅器が入力インピーダンス
無限大、出力インピーダンス０の理想的なものであり、
入力端子に接続する信号源の出力インピーダンスが０、
出力端子に接続する負荷抵抗が無限大であるとすると、
図７のコンデンサＣ１、図８のコンデンサＣ１，Ｃ３，
Ｃ４はコンデンサを接続するどちらかの端子がインピー
ダンスが低くなっているため、半導体側電極を低インピ
ーダンス端子に接続することができる。
が高インピーダンスであると、寄生容量の影響で端子の
電位が変動し、フィルタの特性が理想特性からずれてし
まう。このずれを避けるためには、ＭＯＳコンデンサの
半導体側電極を電圧源、増幅器出力等の低インピーダン
ス端子に接続すればよい。増幅器が入力インピーダンス
無限大、出力インピーダンス０の理想的なものであり、
入力端子に接続する信号源の出力インピーダンスが０、
出力端子に接続する負荷抵抗が無限大であるとすると、
図７のコンデンサＣ１、図８のコンデンサＣ１，Ｃ３，
Ｃ４はコンデンサを接続するどちらかの端子がインピー
ダンスが低くなっているため、半導体側電極を低インピ
ーダンス端子に接続することができる。
【０００７】しかし、図７のコンデンサＣ２、図８のコ
ンデンサＣ２はどちらの端子もインピーダンスが高くな
っている。そのため、ＭＯＳコンデンサの半導体側電極
のインピーダンスを下げることができない。その結果、
寄生容量Ｃ２Ｐの影響でフィルタの特性が理想の特性か
らずれてしまう、という問題がある。
ンデンサＣ２はどちらの端子もインピーダンスが高くな
っている。そのため、ＭＯＳコンデンサの半導体側電極
のインピーダンスを下げることができない。その結果、
寄生容量Ｃ２Ｐの影響でフィルタの特性が理想の特性か
らずれてしまう、という問題がある。
【０００８】２次ハイパスフィルタ、２次の伝送零点を
持つフィルタそれぞれの場合の特性ずれについてさらに
詳しく説明する。
持つフィルタそれぞれの場合の特性ずれについてさらに
詳しく説明する。
【０００９】サレンキータイプの２次ハイパスフィルタ
の構成は上述のとおり図３に示すようになっている。寄
生容量を無視し、入力電圧をＶ１、出力電圧をＶ２、増
幅器１の利得をＫとし、増幅器１が入力インピーダンス
無限大、出力インピーダンス０の理想的なものであり、
入力端子に接続する信号源の出力インピーダンスが０、
出力端子に接続する負荷抵抗が無限大であるとすると、
Ｐ点の電位をＶｐとし、Ｐ点、Ｑ点の節点方程式、 SC1(V1-Vp)+SC2[(V2/K)-Vp]+(V2-Vp)/R1=0 SC2[Vp-(V2/K)]+(-V2/K)/R2=0 を解くと、この回路の伝達関数は、
の構成は上述のとおり図３に示すようになっている。寄
生容量を無視し、入力電圧をＶ１、出力電圧をＶ２、増
幅器１の利得をＫとし、増幅器１が入力インピーダンス
無限大、出力インピーダンス０の理想的なものであり、
入力端子に接続する信号源の出力インピーダンスが０、
出力端子に接続する負荷抵抗が無限大であるとすると、
Ｐ点の電位をＶｐとし、Ｐ点、Ｑ点の節点方程式、 SC1(V1-Vp)+SC2[(V2/K)-Vp]+(V2-Vp)/R1=0 SC2[Vp-(V2/K)]+(-V2/K)/R2=0 を解くと、この回路の伝達関数は、
【数１】 利得Ｈは、 Ｈ＝Ｋ 極周波数ωo およびＱは、
【数２】 となり、増幅器の利得およびＲＣ素子値を適当に選んで
任意の利得Ｈ、極周波数ω0 およびＱを持つハイパスフ
ィルタを実現できる。
任意の利得Ｈ、極周波数ω0 およびＱを持つハイパスフ
ィルタを実現できる。
【００１０】次に、寄生容量を考慮した図７の回路の場
合の伝達関数を求める。Ｐ点の電位をＶｐとし、Ｐ点、
Ｑ点の節点方程式、 SC1(V1-Vp)+SC2[(V2/K)-Vp]+(V2-Vp)/R1=0 SC2[Vp-(V2/K)]+[SC2P+(1/R2)](-V2/K)=0 を解くと、この回路の伝達関数は、
合の伝達関数を求める。Ｐ点の電位をＶｐとし、Ｐ点、
Ｑ点の節点方程式、 SC1(V1-Vp)+SC2[(V2/K)-Vp]+(V2-Vp)/R1=0 SC2[Vp-(V2/K)]+[SC2P+(1/R2)](-V2/K)=0 を解くと、この回路の伝達関数は、
【数３】 利得Ｈ１は、 H1=K/[1+(C2P/C1)+(C2P/C2)] 極周波数ω１0 およびＱ１は、
【数４】 となり、利得，極周波数ω１0 およびＱが寄生容量Ｃ２
Ｐの影響を受け、ずれを生じる。例えば、Ｃ１＝Ｃ２、
Ｒ１＝Ｒ２、Ｃ２Ｐ＝０．３・Ｃ２と仮定すると、利得
Ｈ１は、Ｈ１＝０．６２５Ｈ、極周波数ω１0 ，Ｑ１は
それぞれ、ω１0 ＝０．７９ω0 、Ｑ１＝［（３−Ｋ）
／（３．３−Ｋ）］・Ｑという理想特性からのずれを生
じる。
Ｐの影響を受け、ずれを生じる。例えば、Ｃ１＝Ｃ２、
Ｒ１＝Ｒ２、Ｃ２Ｐ＝０．３・Ｃ２と仮定すると、利得
Ｈ１は、Ｈ１＝０．６２５Ｈ、極周波数ω１0 ，Ｑ１は
それぞれ、ω１0 ＝０．７９ω0 、Ｑ１＝［（３−Ｋ）
／（３．３−Ｋ）］・Ｑという理想特性からのずれを生
じる。
【００１１】これは、図７のＰ点のインピーダンスが高
いためにコンデンサＣ２の寄生容量Ｃ２Ｐの影響でＰ点
の電位が変動することが直接の原因である。コンデンサ
Ｃ２の電極を入れ替えると寄生容量の位置が変わるが、
今度は、Ｑ点の電位が寄生容量Ｃ２Ｐによって変動して
しまい、理想特性からずれてしまう。
いためにコンデンサＣ２の寄生容量Ｃ２Ｐの影響でＰ点
の電位が変動することが直接の原因である。コンデンサ
Ｃ２の電極を入れ替えると寄生容量の位置が変わるが、
今度は、Ｑ点の電位が寄生容量Ｃ２Ｐによって変動して
しまい、理想特性からずれてしまう。
【００１２】次に図４に示す伝送零点を持つフィルタの
場合を考えてみる。寄生容量を無視し、入力電圧をＶ
１、出力電圧をＶ２、増幅器１の利得をＫとし、増幅器
が入力インピーダンス無限大、出力インピーダンス０の
理想的なものであり、入力端子に接続する信号源の出力
インピーダンスが０、出力端子に接続する負荷抵抗が無
限大であるとすると、Ｑ点の電位をＶｑ、Ｒ点の電位を
Ｖｒとし、Ｐ点、Ｑ点、Ｒ点の節点方程式、 (V1-Vr)/R1+[(V2/K)-Vr]/R2+SC3(V2-Vr)=0 SC1(V1-Vq)+SC2[(V2/K)-Vq]+(V2-Vq)/R3=0 [Vr-(V2/K)]/R2+SC2[Vq-(V2/K)]+[(1/R4)+SC4](-V2/K)=
0 を解くと、この回路の寄生容量を無視した場合の伝達関
数は、 V1/V2=[H(s2 + ωN 2 )]／[s2 +(ω0 ／Q)s+ω0 2 ] 利得Ｈは、 H=KC1C2/[C1C2+C4(C1+C2)] 極周波数ω0 は、
場合を考えてみる。寄生容量を無視し、入力電圧をＶ
１、出力電圧をＶ２、増幅器１の利得をＫとし、増幅器
が入力インピーダンス無限大、出力インピーダンス０の
理想的なものであり、入力端子に接続する信号源の出力
インピーダンスが０、出力端子に接続する負荷抵抗が無
限大であるとすると、Ｑ点の電位をＶｑ、Ｒ点の電位を
Ｖｒとし、Ｐ点、Ｑ点、Ｒ点の節点方程式、 (V1-Vr)/R1+[(V2/K)-Vr]/R2+SC3(V2-Vr)=0 SC1(V1-Vq)+SC2[(V2/K)-Vq]+(V2-Vq)/R3=0 [Vr-(V2/K)]/R2+SC2[Vq-(V2/K)]+[(1/R4)+SC4](-V2/K)=
0 を解くと、この回路の寄生容量を無視した場合の伝達関
数は、 V1/V2=[H(s2 + ωN 2 )]／[s2 +(ω0 ／Q)s+ω0 2 ] 利得Ｈは、 H=KC1C2/[C1C2+C4(C1+C2)] 極周波数ω0 は、
【数５】 伝送零点周波数ωN およびＱは、
【数６】 となる。ただし、 R3(R1+R2)/(R1R2)=C3/(C1+C2) であり、増幅器の利得およびＲＣ素子値を適当に選んで
任意の利得Ｈ，極周波数ω０、伝送零点周波数ωN およ
びＱを持つ伝送零点を持つフィルタを実現できる。
任意の利得Ｈ，極周波数ω０、伝送零点周波数ωN およ
びＱを持つ伝送零点を持つフィルタを実現できる。
【００１３】一方、寄生容量を考慮した図８の回路の場
合の伝達関数を求める。Ｑ点の電位をＶｑ、Ｒ点の電位
をＶｒとし、Ｐ点、Ｑ点、Ｒ点の節点方程式、 (V1-Vr)/R1+[(V2/K)-Vr]/R2+SC3(V2-Vr)=0 SC1(V1-Vq)+SC2[(V2/K)-Vq]+(V2-Vq)/R3=0 [Vr-(V2/K)]/R2+SC2[Vq-(V2/K)]+[(1/R4)+S(C4+C2P)](-
V2/K)=0 を解くと、この回路の寄生容量を考慮した場合の伝達関
数は、
合の伝達関数を求める。Ｑ点の電位をＶｑ、Ｒ点の電位
をＶｒとし、Ｐ点、Ｑ点、Ｒ点の節点方程式、 (V1-Vr)/R1+[(V2/K)-Vr]/R2+SC3(V2-Vr)=0 SC1(V1-Vq)+SC2[(V2/K)-Vq]+(V2-Vq)/R3=0 [Vr-(V2/K)]/R2+SC2[Vq-(V2/K)]+[(1/R4)+S(C4+C2P)](-
V2/K)=0 を解くと、この回路の寄生容量を考慮した場合の伝達関
数は、
【数７】 利得Ｈは、
【数８】 極周波数ω２0 は、
【数９】 伝送零点周波数ω２N およびＱ２は、
【数１０】 ただし、 [R3(R1+R2)]/(R1R2)=C3/[C1+C2] となり、利得、極周波数およびＱが寄生容量Ｃ２Ｐの影
響を受けて、ずれを生じる。
響を受けて、ずれを生じる。
【００１４】例えば、Ｒ１＝Ｒ２＝２Ｒ３＝Ｒ４，Ｃ１
＝Ｃ２＝０．５・Ｃ３＝Ｃ４，Ｃ２Ｐ＝０．３・Ｃ２と
仮定すると、利得Ｈ２＝０．８３３Ｈ、極周波数
＝Ｃ２＝０．５・Ｃ３＝Ｃ４，Ｃ２Ｐ＝０．３・Ｃ２と
仮定すると、利得Ｈ２＝０．８３３Ｈ、極周波数
【数１１】 という理想特性からのずれを生じる。これは、図８のＰ
点のインピーダンスが高いためにコンデンサＣ２の寄生
容量Ｃ２Ｐの影響でＰ点の電位が変動することが直接の
原因である。コンデンサＣ２の電極を入れ替えると寄生
容量の位置が変わるが、今度は、Ｑ点の電位が寄生容量
Ｃ２Ｐによって変動してしまい、理想特性からずれてし
まう。
点のインピーダンスが高いためにコンデンサＣ２の寄生
容量Ｃ２Ｐの影響でＰ点の電位が変動することが直接の
原因である。コンデンサＣ２の電極を入れ替えると寄生
容量の位置が変わるが、今度は、Ｑ点の電位が寄生容量
Ｃ２Ｐによって変動してしまい、理想特性からずれてし
まう。
【００１５】なお、ここまで、ＩＣ用コンデンサとし
て、ＭＯＳコンデンサを使用した例について説明した
が、ＩＣで使用するコンデンサにはＭＯＳコンデンサ以
外にも、ＭＩＳコンデンサ、ＰＮ接合コンデンサ等があ
り、いずれのコンデンサの場合もどちらかの電極に無視
できない大きさの寄生容量がついてしまい、同様の問題
が発生する。
て、ＭＯＳコンデンサを使用した例について説明した
が、ＩＣで使用するコンデンサにはＭＯＳコンデンサ以
外にも、ＭＩＳコンデンサ、ＰＮ接合コンデンサ等があ
り、いずれのコンデンサの場合もどちらかの電極に無視
できない大きさの寄生容量がついてしまい、同様の問題
が発生する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたようにサレ
ンキータイプのアクティブフィルタのうち、ハイパスフ
ィルタと伝送零点を持つフィルタをＩＣに内蔵する場
合、コンデンサの寄生容量の影響でフィルタの特性が理
想特性からずれてしまうという問題があった。この寄生
容量の影響分を考慮してＲＣ素子の定数を所望の特性に
なるように選択すれば、この特性ずれは対策可能である
が、寄生容量はばらつきが大きく正確な値を得られない
ため、寄生容量の影響分を正確に補正することができな
い。この発明は、ＩＣに内蔵しても寄生容量の影響を受
けないアクティブフィルタを実現する。
ンキータイプのアクティブフィルタのうち、ハイパスフ
ィルタと伝送零点を持つフィルタをＩＣに内蔵する場
合、コンデンサの寄生容量の影響でフィルタの特性が理
想特性からずれてしまうという問題があった。この寄生
容量の影響分を考慮してＲＣ素子の定数を所望の特性に
なるように選択すれば、この特性ずれは対策可能である
が、寄生容量はばらつきが大きく正確な値を得られない
ため、寄生容量の影響分を正確に補正することができな
い。この発明は、ＩＣに内蔵しても寄生容量の影響を受
けないアクティブフィルタを実現する。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、この発明のアクティブフィルタは、コンデンサ
両電極のうち寄生容量が大きい電極のインピーダンスが
十分低くなるように配置し、さらに、両電極がどちらも
高インピーダンスの端子に接続しているコンデンサを、
増幅器とその増幅器出力に寄生容量が大きい電極を接続
したコンデンサの直列回路に置換したことを特徴とす
る。このような構成を取ることにより、コンデンサの寄
生容量が大きい電極のインピーダンスが下がり、寄生容
量が大きい電極の寄生容量による電圧変動が防げる。こ
れによって、コンデンサの寄生容量の影響でフィルタの
特性が理想特性からずれてしまうという問題を解決でき
る。
ために、この発明のアクティブフィルタは、コンデンサ
両電極のうち寄生容量が大きい電極のインピーダンスが
十分低くなるように配置し、さらに、両電極がどちらも
高インピーダンスの端子に接続しているコンデンサを、
増幅器とその増幅器出力に寄生容量が大きい電極を接続
したコンデンサの直列回路に置換したことを特徴とす
る。このような構成を取ることにより、コンデンサの寄
生容量が大きい電極のインピーダンスが下がり、寄生容
量が大きい電極の寄生容量による電圧変動が防げる。こ
れによって、コンデンサの寄生容量の影響でフィルタの
特性が理想特性からずれてしまうという問題を解決でき
る。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いながらこの発明
の実施例について詳細に説明する。図１は、この発明の
一実施例を説明するための回路構成図であり、２次のハ
イパスフィルタを実現する構成である。入力信号は、Ｍ
ＯＳ型のコンデンサＣ１を介して増幅器１で増幅する。
増幅器１の出力は、ＭＯＳ型のコンデンサＣ２と抵抗Ｒ
２で分圧し、ここで分圧された信号を、増幅器２を介し
て増幅し、出力信号とする。この増幅器２の出力と増幅
器１の入力間に、抵抗Ｒ１による正帰還がかかってい
る。
の実施例について詳細に説明する。図１は、この発明の
一実施例を説明するための回路構成図であり、２次のハ
イパスフィルタを実現する構成である。入力信号は、Ｍ
ＯＳ型のコンデンサＣ１を介して増幅器１で増幅する。
増幅器１の出力は、ＭＯＳ型のコンデンサＣ２と抵抗Ｒ
２で分圧し、ここで分圧された信号を、増幅器２を介し
て増幅し、出力信号とする。この増幅器２の出力と増幅
器１の入力間に、抵抗Ｒ１による正帰還がかかってい
る。
【００１９】図１では、コンデンサＣ１，Ｃ２のそれぞ
れの両電極のうち、寄生容量が大きい方の電極にＰの符
号を付してある。以下、各図も同様にコンデンサの両電
極のうち寄生容量が大きい方の電極にＰを付してある。
なお、コンデンサＣ１，Ｃ２はＭＯＳコンデンサとした
が、これに限らず、ＩＣで構成可能なコンデンサ全般が
その対象である。
れの両電極のうち、寄生容量が大きい方の電極にＰの符
号を付してある。以下、各図も同様にコンデンサの両電
極のうち寄生容量が大きい方の電極にＰを付してある。
なお、コンデンサＣ１，Ｃ２はＭＯＳコンデンサとした
が、これに限らず、ＩＣで構成可能なコンデンサ全般が
その対象である。
【００２０】この回路が寄生容量の影響がない、２次の
ハイパスフィルタを実現していることを以下に説明す
る。ここで、従来での説明と同様に増幅器が入力インピ
ーダンス無限大、出力インピーダンス０の理想的なもの
であり、入力端子に接続する信号源の出力インピーダン
スが０、出力端子に接続する負荷抵抗が無限大であると
する。
ハイパスフィルタを実現していることを以下に説明す
る。ここで、従来での説明と同様に増幅器が入力インピ
ーダンス無限大、出力インピーダンス０の理想的なもの
であり、入力端子に接続する信号源の出力インピーダン
スが０、出力端子に接続する負荷抵抗が無限大であると
する。
【００２１】従来のハイパスフィルタでは、コンデンサ
Ｃ２の寄生容量Ｃ２Ｐの影響で図７のＰ点の電位が変化
することによって特性が理想的特性からずれていた。し
かし、この実施例では、Ｐ１点とＰ２点の間に増幅器１
があり、コンデンサＣ２を増幅器１とコンデンサＣ２の
直列回路に置換した形になっている。そのため、Ｐ２点
のインピーダンスが下がり、コンデンサＣ２の寄生容量
Ｃ２ＰによってＰ２点の電位が変化しないので、寄生容
量Ｃ２Ｐによって特性がずれることがない。
Ｃ２の寄生容量Ｃ２Ｐの影響で図７のＰ点の電位が変化
することによって特性が理想的特性からずれていた。し
かし、この実施例では、Ｐ１点とＰ２点の間に増幅器１
があり、コンデンサＣ２を増幅器１とコンデンサＣ２の
直列回路に置換した形になっている。そのため、Ｐ２点
のインピーダンスが下がり、コンデンサＣ２の寄生容量
Ｃ２ＰによってＰ２点の電位が変化しないので、寄生容
量Ｃ２Ｐによって特性がずれることがない。
【００２２】以上のように、コンデンサＣ２を増幅器１
とコンデンサＣ２の直列回路に置換することによって寄
生容量による特性ずれは防げるが、この増幅器１の挿入
によって伝達関数が従来回路の伝達関数とは異なるもの
になってしまう。
とコンデンサＣ２の直列回路に置換することによって寄
生容量による特性ずれは防げるが、この増幅器１の挿入
によって伝達関数が従来回路の伝達関数とは異なるもの
になってしまう。
【００２３】入力電圧をＶ１、出力電圧をＶ２、増幅器
１の利得をＫ１、増幅器２の利得をＫ２、Ｐ２点の電位
をＶｐ２とし、次式よりＰ１点、Ｑ点の節点方程式 SC1[V1-(Vp2/K1)]+(V2-VP2/K1)/R1=0 SC2[Vp2-(V2/K2)]+(-V2/K2)/R2=0 を解くと、この実施例の伝達関数は、
１の利得をＫ１、増幅器２の利得をＫ２、Ｐ２点の電位
をＶｐ２とし、次式よりＰ１点、Ｑ点の節点方程式 SC1[V1-(Vp2/K1)]+(V2-VP2/K1)/R1=0 SC2[Vp2-(V2/K2)]+(-V2/K2)/R2=0 を解くと、この実施例の伝達関数は、
【数１２】 となり、利得Ｈは、 H=K1K2 となる。また、極周波数ω0 およびＱは、
【数１３】 となり、伝達関数は従来例と異なるが、特性は２次のハ
イパスフィルタのままである。
イパスフィルタのままである。
【００２４】このように、この実施例では、増幅器１，
２の利得と抵抗Ｒ１，Ｒ２、コンデンサＣ１，Ｃ２の値
を所望の値に設定することにより、任意の利得Ｈ，極周
波数ω0 およびＱを持つハイパスフィルタを実現でき
る。しかも、寄生容量Ｃ１ＰやＣ２Ｐの影響を受けるこ
とはない。
２の利得と抵抗Ｒ１，Ｒ２、コンデンサＣ１，Ｃ２の値
を所望の値に設定することにより、任意の利得Ｈ，極周
波数ω0 およびＱを持つハイパスフィルタを実現でき
る。しかも、寄生容量Ｃ１ＰやＣ２Ｐの影響を受けるこ
とはない。
【００２５】図２は、この発明の他の実施例を説明する
ための回路図である。この実施例は、２次の伝送零点を
持つフィルタを実現する構成である。入力信号は、コン
デンサＣ１を介して増幅器１で増幅する。増幅器１の出
力は、コンデンサＣ２を介して、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の
直列回路を介した入力信号と加算する。加算された信号
は、抵抗Ｒ４とコンデンサＣ４の並列回路が対接地に接
続されている増幅器２入力に入力し、ここで増幅して出
力信号となる。この増幅器２の出力とＱ１点間に、抵抗
Ｒ１による正帰還が増幅器２の出力とＲ点間に、コンデ
ンサＣ３による正帰還がかかっている。
ための回路図である。この実施例は、２次の伝送零点を
持つフィルタを実現する構成である。入力信号は、コン
デンサＣ１を介して増幅器１で増幅する。増幅器１の出
力は、コンデンサＣ２を介して、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の
直列回路を介した入力信号と加算する。加算された信号
は、抵抗Ｒ４とコンデンサＣ４の並列回路が対接地に接
続されている増幅器２入力に入力し、ここで増幅して出
力信号となる。この増幅器２の出力とＱ１点間に、抵抗
Ｒ１による正帰還が増幅器２の出力とＲ点間に、コンデ
ンサＣ３による正帰還がかかっている。
【００２６】この回路が寄生容量の影響がない２次の伝
送零点を持つフィルタを実現していることを以下に説明
する。この場合も増幅器が入力インピーダンス無限大、
出力インピーダンス０の理想的なものであり、入力端子
に接続する信号源の出力インピーダンスが０、出力端子
に接続する負荷抵抗が無限大であるとする。
送零点を持つフィルタを実現していることを以下に説明
する。この場合も増幅器が入力インピーダンス無限大、
出力インピーダンス０の理想的なものであり、入力端子
に接続する信号源の出力インピーダンスが０、出力端子
に接続する負荷抵抗が無限大であるとする。
【００２７】この実施例では、Ｑ１点とＱ２点の間に増
幅器１があってコンデンサＣ２を増幅器１とコンデンサ
Ｃ２の直列回路に置換した形になっている。そのため、
Ｑ２点のインピーダンスが下がり、Ｑ２点につくコンデ
ンサＣ２の寄生容量Ｃ２ＰによってＱ２点の電位が変化
しないので、寄生容量Ｃ２Ｐによる特性のずれをなくす
ことができる。
幅器１があってコンデンサＣ２を増幅器１とコンデンサ
Ｃ２の直列回路に置換した形になっている。そのため、
Ｑ２点のインピーダンスが下がり、Ｑ２点につくコンデ
ンサＣ２の寄生容量Ｃ２ＰによってＱ２点の電位が変化
しないので、寄生容量Ｃ２Ｐによる特性のずれをなくす
ことができる。
【００２８】以上のように、コンデンサＣ２を増幅器と
コンデンサＣ２の直列回路に置換することによって寄生
容量による特性ずれは防げるが、この増幅器の挿入によ
って伝達関数が、従来回路の伝達関数とは異なるものに
なってしまう。
コンデンサＣ２の直列回路に置換することによって寄生
容量による特性ずれは防げるが、この増幅器の挿入によ
って伝達関数が、従来回路の伝達関数とは異なるものに
なってしまう。
【００２９】入力電圧をＶ１、出力電圧をＶ２、増幅器
１の利得をＫ１、増幅器２の利得をＫ２、Ｑ１点の電位
をＶｑ１、Ｒ点の電位をＶｒとし、Ｐ３点、Ｑ１点、Ｒ
点の節点方程式、 (V1-Vr)/R1+(V2/K2-Vr)/R2+SC3(V2-Vr)=0 SC1(V1-Vq1)+(V2-Vq1)/R3=0 [Vr-(V2/K2)]/R2+SC2[K1Vq1-(V2/K2)]+[(1/R4)+SC4](-V
2/K2)=0 を解くと、この実施例の伝達関数は、 V2/V1=H( s2 + ωN 2 )/[s2 +(ω0 /Q)s＋ω0 2 ] 利得Ｈは、 H=(K1K2)C2/(C1+C2) 極周波数ω0 は、
１の利得をＫ１、増幅器２の利得をＫ２、Ｑ１点の電位
をＶｑ１、Ｒ点の電位をＶｒとし、Ｐ３点、Ｑ１点、Ｒ
点の節点方程式、 (V1-Vr)/R1+(V2/K2-Vr)/R2+SC3(V2-Vr)=0 SC1(V1-Vq1)+(V2-Vq1)/R3=0 [Vr-(V2/K2)]/R2+SC2[K1Vq1-(V2/K2)]+[(1/R4)+SC4](-V
2/K2)=0 を解くと、この実施例の伝達関数は、 V2/V1=H( s2 + ωN 2 )/[s2 +(ω0 /Q)s＋ω0 2 ] 利得Ｈは、 H=(K1K2)C2/(C1+C2) 極周波数ω0 は、
【数１４】 伝送零点周波数ωN およびＱは、
【数１５】 ただし、 R3(R1+R2)/(R1R2)=C3/C1 となり、伝達関数は従来例と異なるが、特性は２次の伝
送零点を持つフィルタのままである。
送零点を持つフィルタのままである。
【００３０】この実施例では、増幅器１，２の利得と抵
抗Ｒ１〜Ｒ４、コンデンサＣ１〜Ｃ４を所望の値に選定
すると任意の利得Ｈ，極周波数ω0 およびＱを持つ伝送
零点フィルタを実現できる。しかも、寄生容量Ｃ１Ｐや
Ｃ２Ｐの影響を受けることはない。
抗Ｒ１〜Ｒ４、コンデンサＣ１〜Ｃ４を所望の値に選定
すると任意の利得Ｈ，極周波数ω0 およびＱを持つ伝送
零点フィルタを実現できる。しかも、寄生容量Ｃ１Ｐや
Ｃ２Ｐの影響を受けることはない。
【００３１】この発明は、上記した実施例に限定される
ものではない。たとえば、図１と図２の実施例のそれぞ
れに、アクティブフィルタを構成する増幅器を、エミッ
タフォロア回路としてもよい。増幅器にエミッタフォロ
ア回路を使用すると、オペアンプ等を使用する場合より
回路規模が小さく、消費電力が少ないアクティブフィル
タを実現できる。
ものではない。たとえば、図１と図２の実施例のそれぞ
れに、アクティブフィルタを構成する増幅器を、エミッ
タフォロア回路としてもよい。増幅器にエミッタフォロ
ア回路を使用すると、オペアンプ等を使用する場合より
回路規模が小さく、消費電力が少ないアクティブフィル
タを実現できる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明のアクテ
ィブフィルタによれば、コンデンサをＩＣに内蔵して
も、寄生容量の影響を受けない回路を実現することがで
きる。
ィブフィルタによれば、コンデンサをＩＣに内蔵して
も、寄生容量の影響を受けない回路を実現することがで
きる。
【図１】この発明の一実施例を説明するための回路図。
【図２】この発明の他の実施例を説明するための回路
図。
図。
【図３】従来の２次のハイパスフィルタを説明するため
の説明図。
の説明図。
【図４】従来の２次の伝送零点を持つフィルタを説明す
るための説明図。
るための説明図。
【図５】一般のＭＯＳコンデンサの構成について説明す
るための説明図。
るための説明図。
【図６】図５のＭＯＳコンデンサの寄生容量について説
明するための説明図。
明するための説明図。
【図７】従来の寄生容量を考慮した場合の２次ハイパス
フィルタの構成について説明するための回路図。
フィルタの構成について説明するための回路図。
【図８】従来の寄生容量を考慮した場合の２次の伝送零
点を持つフィルタの構成について説明するための回路
図。
点を持つフィルタの構成について説明するための回路
図。
１，２…増幅器、Ｒ１〜Ｒ４…抵抗、Ｃ１〜Ｃ４…コン
デンサ、Ｃ１Ｐ〜Ｃ１４…寄生容量。
デンサ、Ｃ１Ｐ〜Ｃ１４…寄生容量。
Claims (7)
- 【請求項１】 少なくとも抵抗とコンデンサと増幅器に
よりフィルタを構成し、該フィルタを構成する素子を集
積回路化してなるハイパス型あるいは伝送零点を持つア
クティブフィルタにおいて、 両電極がどちらも高インピーダンス端子に接続されてい
る前記コンデンサを、前記増幅器の出力に前記コンデン
サが接続された前記増幅器と前記コンデンサの直列回路
に置換したことを特徴とするアクティブフィルタ。 - 【請求項２】 フィルタを構成する素子が集積回路化さ
れたハイパス型アクティブフィルタにおいて、 一方の電極を信号入力端子に接続した第１のコンデンサ
と、 前記第１のコンデンサの他方の電極に、入力端を接続し
た第１の増幅器と、 前記第１の増幅器の出力端に、一方電極を接続した第２
のコンデンサと、 前記第２のコンデンサの他方電極に入力端を、出力端を
信号出力端に接続した第２の増幅器と、 前記第１のコンデンサの他方電極と前記第２の増幅器の
出力端間に接続した第１の抵抗と、 前記第２のコンデンサの他方電極と基準電位点間に接続
した第２の抵抗とからなることを特徴とするアクティブ
フィルタ。 - 【請求項３】 フィルタを構成する素子が集積回路化さ
れた伝送零点を持つアクティブフィルタにおいて、 一方の電極を信号入力端子に接続した第１のコンデンサ
と、 前記第１のコンデンサの他方電極に、入力端を接続した
第１の増幅器と、 前記第１の増幅器の出力端に、一方電極を接続した第２
のコンデンサと、 前記信号入力端子に、一方端を接続した第１の抵抗と、 前記第１の抵抗の端子のうち、前記信号入力端子に接続
していない端子に、一方端を接続し、前記第２のコンデ
ンサの他方電極に、他方端を接続した第２の抵抗と、 前記第２のコンデンサの他方電極に入力端を、出力端を
信号出力端に接続した第２の増幅器と、 前記第２の増幅器の出力端と前記第１のコンデンサの他
方電極間に接続した第３の抵抗と、 前記第２の増幅器の出力端に一方電極を接続し、前記第
１の抵抗の端子のうち、前記信号入力端子に接続してい
ない端子に他方電極を接続した第３のコンデンサと、 前記第２のコンデンサの他方電極と基準電位点間に接続
した第４の抵抗と、 前記第２のコンデンサの他方電極に他方電極を接続し、
基準電位点に一方電極を接続した第４のコンデンサとか
らなることを特徴とするアクティブフィルタ。 - 【請求項４】 両電極がどちらも高インピーダンス端子
に接続されているコンデンサを、増幅器出力にコンデン
サが接続された増幅器とコンデンサの直列回路に置換す
る際に、増幅器出力をコンデンサの両電極のうち寄生容
量が大きい電極に接続することを特徴とする請求項１記
載のアクティブフィルタ。 - 【請求項５】 コンデンサの両電極のうち寄生容量が大
きい電極を、第１のコンデンサは信号入力端子に、第２
のコンデンサは第１の増幅器の出力端に接続したことを
特徴とする請求項２記載のアクティブフィルタ。 - 【請求項６】 コンデンサの両電極のうち、寄生容量が
大きい電極を第１のコンデンサは信号入力端子に接続
し、第２のコンデンサは第１の増幅器の出力端に、第３
のコンデンサは第２の増幅器の出力端に接続したことを
特徴とする請求項３記載のアクティブフィルタ。 - 【請求項７】 前記増幅器は、エミッタフォロア回路で
あることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の
アクティブフィルタ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21622395A JPH0964691A (ja) | 1995-08-24 | 1995-08-24 | アクティブフィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21622395A JPH0964691A (ja) | 1995-08-24 | 1995-08-24 | アクティブフィルタ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0964691A true JPH0964691A (ja) | 1997-03-07 |
Family
ID=16685213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21622395A Withdrawn JPH0964691A (ja) | 1995-08-24 | 1995-08-24 | アクティブフィルタ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0964691A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100702832B1 (ko) * | 2005-12-06 | 2007-04-03 | 한국전자통신연구원 | 기생 캐패시턴스 성분에 의한 필터의 동작특성 왜곡을제거할 수 있는 필터 및 그 제작방법 |
-
1995
- 1995-08-24 JP JP21622395A patent/JPH0964691A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100702832B1 (ko) * | 2005-12-06 | 2007-04-03 | 한국전자통신연구원 | 기생 캐패시턴스 성분에 의한 필터의 동작특성 왜곡을제거할 수 있는 필터 및 그 제작방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021105 |