DE69508634T2

DE69508634T2 - Filterschaltung

Info

Publication number: DE69508634T2
Application number: DE69508634T
Authority: DE
Inventors: Nobukazu Hosoya
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1994-01-26
Filing date: 1995-01-25
Publication date: 1999-10-28
Anticipated expiration: 2015-01-26
Also published as: DE69508634D1; EP0665646B1; ES2129681T3; EP0665646A1; US5610551A; JPH07212188A; JP3005413B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Filterschaltung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Filterschaltung mit einem ersten Integrator, in den eine erste Eingabe und eine rückgekoppelte Eingabe eingegeben werden, und einem zweiten Integrator, in den eine Ausgabe des ersten Integrators und eine rückgekoppelte Eingabe eingegeben werden.

Beschreibung des Stands der Technik

In Fig. 17 enthält eine herkömmliche Filterschaltung 1 einen Ausgangsanschluß 3, von dem ein Signal ausgegeben wird, das durch einen Filterungsvorgang eines von einem Eingangsanschluß 2a oder 2b eingegeben Signals gewonnen wird. Unter der Annahme, daß Eingaben von den Eingangsanschlüssen 2a und 2b mit V&sub1; bzw. V&sub2; bezeichnet werden und eine Ausgabe des Ausgangsanschlusses 3 mit V&sub4; bezeichnet wird und ein Gegenleitwert (Steilheit) eines Differenzverstärkers 4a mit gm1 bezeichnet wird, läßt sich die Ausgabe V&sub4; durch die folgende Gleichung 1 darstellen. Außerdem ist in einer dem Differenzverstärker 4a nachgeschalteten Stufe ein Puffer 5a angeordnet.
Desweiteren kann angesichts der oben beschriebenen Gleichung 1 die Resonanzfrequenz ωθ durch die folgende Gleichung 2 dargestellt werden:
Desweiteren ist in Fig. 18 eine weitere herkömmliche Filterschaltung 1 gezeigt. Die in Fig. 18 gezeigte Filterschaltung 1 ist ein Filter, bei dem ein Differenzverstärker 4b mit einem Gegenleitwert gm2 und ein Puffer 5b zwischen dem Eingangsanschluß 2a und dem Differenzverstärker 4a der in Fig. 17 gezeigten Filterschaltung 1 eingefügt ist, und eine Ausgabe des Puffers 5a wird in den Differenzverstärker 4b rückgekoppelt, und ein Eingangsanschluß 2c ist mit einem Verbindungspunkt des Differenzverstärkers 4b und dem Puffer 5b über einen Kondensator C&sub2; verbunden. Wenn in diesem Fall eine Eingabe von dem Eingangsanschluß 2c den Wert V&sub3; hat, kann die Ausgabe V&sub4; durch die folgende Gleichung 3 dargestellt werden:
Außerdem werden die Resonanzfrequenz Wθ und der Gütefaktor Q durch die folgende Gleichung 4 bzw. 5 dargestellt:
Um in der in Fig. 17 gezeigten Filterschaltung 1 die Resonanzfrequenz niedrig zu machen, ist es, wie man aus Gleichung 2 sieht, notwendig, den Gegenleitwert gm1 klein und die Kapazität des Kondensators C&sub1; groß zu machen. Wenn jedoch der Gegenleitwert gm1 klein gemacht wird, ist es notwendig, einen in dem Differenzverstärker 4a enthaltenen Transistor in einem Bereich zu betreiben, bei dem ein Strombetrag des Transistors klein ist, weshalb eine Frequenzkenngröße des Transistors schlecht wird und es schwierig wird, den Transistor in einem Bereich zu betreiben, bei dem das Signal/Rausch-Verhältnis groß ist. Wenn außerdem die Kapazität des Kondensators C&sub1; groß gemacht wird, wird die Chip-Fläche einer integrierten Schaltung groß. Daher war es schwierig, die Resonanzfrequenz in der integrierten Schaltung niedrig einzustellen. Ein derartiges Problem tritt auch in der in Fig. 18 gezeigten Filterschaltung 1 auf.
Eine Filterschaltung mit Differenzverstärkern und Kondensatoren, bei der das durch Verwendung kleiner Kondensatoren verursachte Problem großer Zeitkonstanten angegangen wird, ist bekannt aus Patent Abstracts of Japan, Band 13, Nr. 243 (E-768) und JP-A-1044615.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Filterschaltung bereitzustellen, bei der die Resonanzfrequenz klein gemacht wird, ohne daß man die Kapazität eines Kondensators groß macht.
Eine Filterschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung wird in dem beigefügten Anspruch 1 bestimmt, wobei vorteilhafte Ausführungsbeispiele in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 7 bestimmt werden.
Durch Anordnen eines Transistors, der einen Strom auf das 1/β-fache abschwächt (β ist ein Stromverstärkungsfaktor), bei einer Stufe, die einem Differenzverstärker nachgeschaltet ist, wird z. B. ein Term gm1, der im Nennereiner eine Resonanzfrequenz ωθ darstellenden Gleichung enthalten ist, auf das 1/β-fache verringert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es durch ledigliches Anordnen des Stromabschwächungmittels selbst dann, wenn die Kapazität des Kondensators nicht groß gemacht wird, möglich, die Resonanzfrequenz der Filterschaltung niedrig zu machen. Mit anderen Worten ist es bei derselben Frequenz möglich, die Kapazität des Kondensators klein zu machen.
Die oben beschriebenen Aufgaben sowie andere Aufgaben, Merkmale, Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung an Hand der begleitenden Zeichnung.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist ein Schaltbild, welches das Ausführungsbeispiel von Fig. 1 zeigt;
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 ist ein Schaltbild, welches das Ausführungsbeispiel von Fig. 3 zeigt;
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das eines weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6 ist ein Schaltbild, welches das Ausführungsbeispiel von Fig. 5 zeigt;
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8 ist ein Schaltbild, welches das Ausführungsbeispiel von Fig. 7 zeigt;
Fig. 9 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 10 ist ein Schaltbild, welches das Ausführungsbeispiel von Fig. 9 zeigt;
Fig. 11 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 12 ist ein Schaltbild, welches das Ausführungsbeispiel von Fig. 11 zeigt;
Fig. 13 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 14 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 15 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 16 ist ein Blockdiagramm, das ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 17 ist ein Blockdiagramm, das einen Stand der Technik zeigt; und
Fig. 18 ist ein Blockdiagramm, das einen weiteren Stand der Technik zeigt.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

In Fig. 1 enthält eine Filterschaltung 10 dieses gezeigten Ausführungsbeispiels Eingangsanschlüsse 12a und 12b, wobei der Eingangsanschluß 12a mit einem nicht-invertierten Eingangsanschluß eines Differenzverstärkers 14a verbunden ist, der einen Gegenleitwert gm1 hat. Ein Ausgangsanschluß des Differenzverstärkers 14a ist mit einem Ausgangsanschluß 18 über einen Transistor T&sub1;, der einen Abschwächungsfaktor 1/β hat, und einen Puffer 16a verbunden, und der Eingangsanschluß 12b ist mit einem Ausgangsanschluß des Transistors T&sub1; über einen Kondensator C&sub1; verbunden. Desweiteren ist ein Ausgangsanschluß des Puffers 16a mit einem invertierten Eingangsanschluß des Differenzverstärkers 14a verbunden. Es wird dann ein Signal von einem der Eingangsanschlüsse 12a und 12b eingegeben, und ein Signal, das einem Filterungsvorgang ausgesetzt wird, wird von dem Ausgangsanschluß 18 ausgegeben.
Es wird nun ein Ersatzschaltbild der in Fig. 1 gezeigten Filterschaltung 10 in Fig. 2 gezeigt. Eine Eingabe von dem Eingangsanschluß 12a wird einer Basis eines Transistors T&sub2; zugeführt, der im einem Differenzverstärker 14a enthalten ist, und eine Ausgabe von dem Puffer 16a wird an eine Basis eines Transistors T&sub3; rückgekoppelt. Es wird daher ein Strom im Verhältnis zu einer Differenz zwischen Basiseingaben der Transistoren T&sub2; und T&sub3; von dem Differenzverstärkers 14a ausgegeben, und der Strom fließt zwischen einem Kollektor und einem Emitter des Transistors T&sub1;. Daher wird ein Strom von 1/β eines Ausgangsstroms von dem Differenzverstärker 14a von einer Basis des Transistors T&sub1; ausgegeben, der wiederum in den Puffer 16a eingegeben wird. Desweiteren wird auch eine Eingabe von dem Eingangsanschluß 12b dem Puffer 16a über den Kondensator C&sub1; zugeführt. Die Ausgabe des Puffers 16a wird dann von dem Ausgangsanschluß 18 ausgegeben und an die Basis des Transistors T&sub3; rückgekoppelt.
Nimmt man an, daß die Eingaben von den Eingangsanschlüssen 12a und 12b den Wert V&sub1; bzw. V&sub2; haben und die Ausgabe von dem Ausgangsanschluß 18 den Wert V&sub4; hat, läßt sich eine Übertragungsfunktion der Filterschaltung 10 durch die folgende Gleichung 6 darstellen:
Desweiteren kann unter Verwendung von Gleichung 6 die Resonanzfrequenz ωθ durch die folgende Gleichung 7 dargestellt werden:
Indem man den Transistor T&sub1; an einer dem Differenzverstärker 14a nachgeschalteten Stufe anordnet, ist es möglich, wie man aus Gleichung 7 sieht, die Resonanzfrequenz ωθ auf das 1/β-fache einer Resonanzfrequenz zu einem Zeitpunkt, bei dem kein Transistor T&sub1; vorhanden ist, zu verringern. Wenn daher der Resonanzfrequenz ωθ derselbe Wert gegeben wird wie der Resonanzfrequenz zu dem Zeitpunkt, bei dem kein Transistor vorhanden ist, kann ein Kondensator der Kapazität C&sub1; auf das 1/β-fache verringert werden.
In Fig. 3 enthält eine Filterschaltung 10 eines anderen Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung die Eingangsanschlüsse 12a, 12b und 12c, und der Eingangsanschluß 12a ist mit einem nicht-invertierten Eingangsanschluß eines Differenzverstärkers 14b verbunden, der einen Gegenleitwert gm2 hat. Ein Ausgangsanschluß des Differenzverstärkers 14b ist mit einem nicht-invertierten Eingangsanschluß eines Differenzverstärkers 14a, der einen Gegenleitwert gm1 hat, über einen Puffer 16b verbunden. An den Ausgangsanschluß des Differenzverstärkers 14b ist auch der Eingangsanschluß 12c über einen Kondensator C&sub2; angeschlossen. Ein Ausgangsanschluß des Differenzverstärkers 14a ist mit einem Ausgangsanschluß 18 über einen Transistor T&sub1;, der einen Abschwächungsfaktor 1/β hat, und einen Puffer 16a verbunden, und mit einem Ausgangsanschluß des Transistors T&sub1; ist der Eingangsanschluß 12b über den Kondensator C&sub1; verbunden. Desweiteren ist ein Ausgangsanschluß des Puffers 16a mit den invertierten Eingangsanschlüssen der Differenzverstärker 14a und 14b verbunden. Es wird dann ein Signal in jeden der Eingangsanschlüsse 12a, 12b und 12c eingegeben, und ein Signal, das einem Filterungsvorgang ausgesetzt wird, wird von dem Ausgangsanschluß 18 ausgegeben.
Es wird nun ein Ersatzschaltbild der in Fig. 3 gezeigten Filterschaltung 10 in Fig. 4 gezeigt. Eine Eingabe von dem Eingangsanschluß 12a wird einem Transistor T&sub4; zugeführt, der in dem Differenzverstärker 14b enthalten ist, und die Ausgabe von dem Puffer 16a wird an einen Transistor T&sub5; rückgekoppelt, der in dem Differenzverstärker 14b enthalten ist. Es wird dann eine Ausgabe im Verhältnis zu einer Differenz zwischen diesen Eingaben einer Basis eines Transistors T&sub6; zugeführt, der in dem Puffer 16b enthalten ist. Der Basis des Transistors T&sub6; wird auch eine Eingabe von dem Eingangsanschluß 12c über den Kondensator C&sub2; zugeführt. Dann wird ein Teil eines Emitterstroms des Transistors T&sub6; in eine Basis des Transistors T&sub2; eingegeben, der in dem Differenzverstärker 14b enthalten ist, und die Ausgabe des Puffers 16a wird zu einer Basis des Transistors T&sub3; rückgekoppelt, der in dem Differenzverstärker 14a enthalten ist. Daher wird ein Strom im Verhältnis zu einer Differenz zwischen diesen Basiseingaben der Transistoren T&sub2; und T&sub3; von dem Differenzverstärker 14a ausgegeben. Der Ausgangsstrom fließt zwischen einem Kollektor und einem Emitter des Transistors T&sub1;, wodurch ein Strom des 1/β-fachen des Ausgangsstroms von der Basis des Transistors T&sub1; ausgegeben wird. Der Basisstrom wird in dem Puffer 16a eingegeben. Desweiteren wird auch eine Eingabe von dem Eingangsanschluß 12b dem Puffer 16a über den Kondensator C&sub2; zugeführt. Die Ausgabe von dem Puffer 16a wird dann von dem Ausgangsanschluß 18 ausgegeben, und sie wird an die Basisanschlüsse T&sub3; und T&sub5; rückgekoppelt.
Nimmt man an, daß die Eingaben von den Eingangsanschlüssen 12a, 12b und 12c die Werte V&sub1;, V&sub2; bzw. V&sub3; haben und die Ausgabe von dem Ausgangsanschluß 18 den Wert V&sub4; hat, so kann eine Übertragungsfunktion der Filterschaltung 10 durch die folgende Gleichung 8 dargestellt werden:
Desweiteren werden unter Verwendung der Gleichung 8 die Resonanzfrequenz ωθ und der Gütefaktor Q durch die folgenden Gleichungen 9 bzw. 10 dargestellt:
Indem man den Transistor T&sub1; in einer nachgeschalteten Stufe des Differenzverstärkers 14a anordnet, ist es möglich, wie man aus Gleichung 9 sieht, die Resonanzfrequenz ωθ auf das 1/β-fache einer Resonanzfrequenz zu einem Zeitpunkt, bei dem kein Transistor T&sub1; vorhanden ist, zu verringern. Desweiteren kann man, wie man aus Gleichung 10 sieht, den Gütefaktor Q auf das β-fache erhöhen. Wenn die Kapazität des Kondensators C&sub2; um das 1/β-fache verringert wird, so daß der Resonanzfrequenz ωθ derselbe Wert verliehen wird wie der Resonanzfrequenz zu dem Zeitpunkt, bei dem kein Transistor vorhanden ist, ist es desweiteren möglich, die Kapazität zu verringern und den Gütefaktor Q auf das β-fache zu erhöhen.
In Fig. 5 enthält eine Filterschaltung 10 eines weiteren Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung einen Aufbau, der ungefähr ähnlich zu dem der Filterschaltung 10 ist, die in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, mit der Ausnahme, daß ein Transistor T&sub7; mit einem Abschwächungsfaktor 1/β in einer dem Differenzverstärker 14b nachgeschalteten Stufe angeordnet ist, weshalb im folgenden nur der sich unterscheidende Teil beschrieben wird und
die Beschreibung des ähnlichen Teils weggelassen wird. Ein Ersatzschaltbild der in Fig. 5 gezeigten Filterschaltung 10 ist in Fig. 6 gezeigt. Der Ausgangsstrom von dem Differenzverstärker 14b wird durch einen Kollektor und einen Emitter des Transistors T&sub7; geleitet, wodurch ein Strom des 1/β-fachen des Ausgangsstroms von dem Differenzverstärker 14b von einer Basis des Transistors T&sub7; ausgegeben wird. Der Basisstrom und die Eingabe von dem Eingangsanschluß 12c werden in den Puffer 16b eingegeben, und die Ausgabe von dem Puffer 16b wird dem Transistor T&sub2; zugeführt, der in dem Differenzverstärker 14a enthalten ist.
Die Übertragungsfunktion der in Fig. 5 gezeigten Filterschaltung 10 wird durch die folgende Gleichung 11 dargestellt:
Desweiteren können die Resonanzfrequenz ωθ und der Gütefaktor Q durch die folgende Gleichung 12 bzw. 13 dargestellt werden:
Durch Bereitstellen der Transistoren T&sub1; und T&sub7; ist es unmöglich, den Gütefaktor Q groß zu machen, wie man aus Gleichung 13 sieht; es ist es jedoch möglich, die Resonanzfrequenz ωθ auf das 1/β-fache zu verringern, wie man aus Gleichung 12 sieht. Wenn außerdem die Kapazität des Kondensators C&sub2; aus das 1/β-fache verringert wird, um der Resonanz frequenz ωθ denselben Wert zu verleihen wie der Resonanzfrequenz zu dem Zeitpunkt, bei dem keine Transistoren T&sub1; und T&sub7; vorhanden sind, kann nicht nur die Kapazität klein gemacht werden, sondern es kann auch der Gütefaktor Q auf das β-fache erhöht werden.
In Fig. 7 enthält eine Filterschaltung 10 eines weiteren Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung einen Aufbau, der gleich dem Aufbau der in Fig. 7 gezeigten Filterschaltung 10 ist, mit der Ausnahme, daß ein Kondensator C&sub3; zwischen einem Ende des Kondensators C&sub2; und dem Ausgangsanschluß 16a eingefügt ist, weshalb im folgenden nur der sich unterscheidende Teil beschrieben wird und eine Beschreibung des ähnlichen Teils ausgelassen wird.
Wie man aus einem in Fig. 8 gezeigten Ersatzschaltbild sieht, ist der Kondensator C&sub3; zwischen dem Ausgang des Differenzverstärkers 14b und dem Ausgang des Puffers 16a eingefügt.
Indem man den Kondensator C&sub3; hinzufügt, kann eine Übertragungsfunktion des in Fig. 7 gezeigten Filters durch die folgende Gleichung dargestellt werden:
Eine Resonanzfrequenz ωθ und ein Gütefaktor Q können durch die folgenden Gleichungen 15 bzw. 16 dargestellt werden:
Wie man aus Gleichung 15 sieht, ist es möglich, die Resonanzfrequenz ωθ auf das 1/ β-fache einer Resonanzfrequenz zu einem Zeitpunkt, bei dem kein Transistor T&sub1; vorhanden ist, zu verringern. Wie man aus Gleichung 16 sieht, ist es desweiteren möglich, den Gütefaktor Q auf das β-fache eines Gütefaktors zu einem Zeitpunkt, bei dem kein Transistor T&sub1; vorhanden ist, zu erhöhen. Wenn außerdem die Kapazitäten der Kondensatoren C&sub2; und C&sub3; auf das 1/β-fache verringert werden, um der Resonanzfrequenz ωθ denselben Wert wie der Resonanzfrequenz zum Zeitpunkt, wo kein Transistor T&sub1; vorhanden ist, zu verleiden, können nicht nur die Kapazitäten klein gemacht werden, sondern auch der Gütefaktor Q kann noch größer gemacht werden.
In Fig. 9 enthält eine Filterschaltung 10 eines weiteren Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung einen Aufbau, der ungefähr ähnlich dem Aufbau der in Fig. 7 gezeigten Filterschaltung 10 ist, weshalb im folgenden nur der unterschiedliche Teil beschrieben wird, wobei die Beschreibung des ähnlichen Teils weggelassen wird. Der unterschiedliche Teil besteht darin, daß ein Transistor T&sub7; mit einem Abschwächungsfaktor 1/β bei einer dem Differenzverstärker 14b nachgeschalteten Stufe angeordnet ist, und wie man aus dem Ersatzschaltbild der in Fig. 10 gezeigten Filterschaltung 10 sieht, ist der Transistor T&sub7; mit dem Kollektor des Transistors T&sub5; verbunden, der in dem Differenzverstärker 14b enthalten ist.
Indem man einen solchen Transistor T&sub7; hinzufügt, kann die Übertragungsfunktion der in Fig. 3 gezeigten Filterschaltung 10 durch die folgende Gleichung 17 dargestellt werden:
Die Resonanzfrequenz ωθ und der Gütefaktor Q können durch die folgenden Gleichungen 18 bzw. 19 dargestellt werden:
Wie man aus Gleichung 19 sieht, nimmt der Gütefaktor Q denselben Wert an wie ein Gütefaktor zu einem Zeitpunkt, bei dem keine Transistoren T&sub1; und T&sub7; vorhanden sind; wie man aus Gleichung 18 sieht, nimmt jedoch die Resonanzfrequenz ωθ den Wert 1/β eines Gütefaktors zu dem Zeitpunkt an, bei dem keine Transistoren T&sub1; und T&sub7; vorhanden sind. Wenn den Kapazitäten der Kondensatoren C&sub2; und C&sub3; der 1/β-fachen Wert verliehen wird, um der Resonanzfrequenz ωθ denselben Wert zu geben wie der Resonanzfrequenz zu dem Zeitpunkt, bei dem keine Transistoren T&sub1; und T&sub7; vorhanden sind, ist es außerdem möglich, die Kapazitäten klein und den Gütefaktor Q groß zu machen.
In Fig. 11 enthält eine Filterschaltung 10 eines weiteren Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung Eingangsanschlüsse 12a, 12b und 12c, und der Eingangsanschluß 12a ist mit einem nicht-invertierten Eingangsanschluß eines Differenzverstärkers 14b verbunden, der einen Gegenleitwert gm2 hat. Desweiteren ist ein Ausgangsanschluß 14b mit einem nicht-invertierten Eingangsanschluß eines Differenzverstärkers 14a, der einen Gegenleitwert gm1 hat, über einen Puffer 16b verbunden, und ein Ausgangsanschluß 14a ist mit einem Ausgangsanschluß 18 über einen Transistor T&sub1;, der einen Abschwächungsfaktor 1/β hat, und einen Puffer 16a verbunden. Desweiteren ist ein Ausgangsanschluß des Püffers 16a unmittelbar mit einem invertierten Eingangsanschluß des Differenzverstärkers 14b verbunden und mit dem nichtinvertierten Eingangsanschluß des Differenzverstärkers 14a über einen Widerstand R&sub2; verbunden. Eine Gleichspannungsquelle V&sub5; ist ebenfalls mit den invertierten Eingangsanschluß des Differenzverstärkers 14a über einen Widerstand R&sub1; verbunden. Desweiteren ist der Eingangsanschluß 12c mit einem Ausgangsanschluß des Differenzverstärkers 14b über einen Kondensator C&sub2; verbunden, und der Eingangsanschluß 12b ist mit einem Ausgangsanschluß des Transistorstroms T&sub1; über einen Kondensator C&sub1; verbunden. Es wird dann ein Signal von einem der Eingangsanschlüsse 12a, 12b und 12c eingegeben, und ein Signal, das einem Filterungsvorgang ausgesetzt wird, wird von dem Ausgangsanschluß 18 ausgegeben.
Ein Ersatzschaltbild der Filterschaltung 10 ist in Fig. 12 gezeigt. Eine Eingabe von dem Eingangsanschluß 12a wird einem Transistor T&sub4; zugeführt, der in den Differenzverstärker 14b enthalten ist, und eine Rückkopplungsausgabe 16a wird in einem Transistor T&sub5; eingegeben, der in dem Differenzverstärker 14b enthalten ist. Daher wird eine Ausgabe im Verhältnis zur Differenz zwischen den beiden Eingaben in einen Transistor T&sub6; eingegeben, der in dem Puffer 16b enthalten ist. Dem Transistor T&sub6; wird auch ein Eingabesignal von dem Eingangsanschluß 12c durch den Kondensator C&sub2; zugeführt. Die Ausgabe von dem Puffer 16b gemäß dieser Eingaben wird in den Transistor T&sub2; eingegeben, der in dem Differenzverstärker 14a enthalten ist die Rückkopplungsausgabe von dem Puffer 16a und eine Ausgabe von der Gleichspannungsquelle V&sub5; werden in den Transistor T&sub3;, der in dem Differenzverstärker 14a enthalten ist, durch die Widerstände R&sub1; bzw. R&sub2; eingegeben, und eine Ausgabe im Verhältnis zu einer Differenz zwischen diesen Eingaben wird in den Transistor T&sub1; eingegeben. D. h., ein Ausgangsstrom des Differenzverstärker 14a fließt zwischen einem Kollektor und einem Emitter eines Transistors T&sub1;, wodurch ein Strom mit den 1/β-fachen Wert des Ausgangsstroms von dem Differenzverstärkers 14a von einer Basis des Transistors T&sub1; ausgegeben wird, der wiederum in den Puffer 16a eingegeben wird. Eine Eingabe von dem Eingangsanschluß 12b wird auch dem Puffer 16a durch den Kondensator C&sub1; zugeführt. Daraufhin wird die Ausgabe von dem Puffer 16a und dem Ausgangsanschluß 18 ausgegeben und an die Differenzverstärker 14a und 14b rückgekoppelt.
Nimmt man an, daß die Eingaben von den Eingangsanschlüssen 12a, 12b und 12c die Werte (R&sub1; + R&sub2;) V&sub1;/R&sub2;, (R&sub1; + R&sub2;) V&sub1;/R&sub2; bzw. V&sub3; haben und die Ausgabe von den Ausgangsanschluß 18 den Wert V&sub4; hat, so kann eine Übertragungsfunktion der Filterschaltung 10 dieses gezeigten Ausführungsbeispiels durch die folgende Gleichung 20 dargestellt werden:
Desweiteren können die Resonanzfrequenz θω und der Gütefaktor Q auch durch die folgenden Gleichungen 20 bzw. 21 dargestellt werden:
Wie man aus Gleichung 21 sieht, ist es durch Hinzufügen des Transistors T&sub1; möglich, die Resonanzfrequenz ωθ auf das 1/ β-fache einer Resonanzfrequenz zu einem Zeitpunkt, bei dem kein Transistor T&sub1; vorhanden ist, zu verringern. Desweiteren kann, wie man aus Gleichung 22 sieht, der Gütefaktor Q auf das β-fache eines Gütefaktors zum Zeitpunkt bei dem kein Transistor T&sub1; vorhanden ist, erhöht werden. Wenn darüber hinaus die Kapazität des Kondensators C&sub2; auf das 1/ β-fache verringert wird, um der Resonanzfrequenz ωθ denselben Wert zu geben wie einer Resonanzfrequenz zu einem Zeitpunkt, bei dem kein Transistor T&sub1; hinzugefügt ist, ist es möglich, den Gütefaktor Q auf das β-fache zu erhöhen.
In Fig. 13 ist eine Filterschaltung 10 eines weiteren Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung ungefähr ähnlich wie die in Fig. 11 gezeigte Filterschaltung 10, weshalb nur der unterschiedliche Teil beschrieben wird und die Beschreibung des ähnlichen Teils hier weggelassen wird. Ein Transistor T&sub7; mit einem Abschwächungsfaktor 1/β ist in einer dem Differenzverstärker 14b nachgeschalteten Stufe angeordnet, und wie man aus einem Ersatzschaltbild der in Fig. 14 gezeigten Filterschaltung 10 sieht, ist der Transistor an einem Kollektor des Transistors T&sub5; angeordnet, der in dem Differenzverstärker 14b enthalten ist. Daher wird der Ausgangsstrom des Differenzverstärker 14b durch den Transistor T&sub7; auf das 1/β-fache gebracht und ein Ausgangs strom von dem Transistor T&sub7; wird in den Puffer 16b eingegeben.
Daher kann eine Übertragungsfunktion der Filterschaltung 10 dieses Ausführungsbeispiels durch die folgende Gleichung 23 dargestellt werden:
Unter Verwendung der Gleichung 23 können dann die Resonanzfrequenz ωθ und der Gütefaktor Q durch die Gleichungen 24 bzw. 25 dargestellt werden:
Wie man aus den Gleichungen 24 und 25 sieht, wird durch Hinzufügen der Transistoren T&sub1; und T&sub7; der Gütefaktor Q gegenüber einem Fall, bei dem die Transistoren T&sub1; und nicht hinzugefügt sind, nicht verändert; es ist allerdings möglich, die Resonanzfrequenz ωθ auf das 1/β-fache der Resonanzfrequenz des Falles, bei dem der Transistor T&sub1; und der Transistor T&sub7; nicht hinzugefügt sind, zu verringern. Wenn jedoch die Kapazität des Kondensators C&sub2; auf das 1/βfache verringert wird, so daß der Resonanzfrequenz ωθ derselbe Wert gegeben wird wie der Resonanzfrequenz zu einem Zeitpunkt, bei dem keine Transistoren T&sub1; und T&sub7; hinzugefügt sind, ist es möglich, den Gütefaktor Q auf das β-fache zu erhöhen.
Außerdem werden in den in Fig. 11 und Fig. 13 gezeigten Filterschaltungen 10 die Eingaben von den Eingangsanschlüssen 12a und 12b auf den Wert (R&sub1; + R&sub2;) / R&sub2; · V&sub1; und (R&sub1; + R&sub2;) / R&sub2; · V&sub2; gebracht, weshalb es nötig ist, den Verstärker (nicht gezeigt) in einer den Eingangsanschlüssen 12a und 12b vorgeschalteten Stufe anzuordnen. Um ein solches Problem zu lösen, kann die Filterschaltung wie in Fig. 15 und Fig. 16 gezeigt aufgebaut werden. D. h., die Widerstände R&sub3; und R&sub4; sind über den Puffer 16b an einem Ende des Kondensators C&sub2; parallel geschaltet, und der Widerstand R&sub3; und der Widerstand R&sub4; können an eine Gleichspannungsquelle V&sub6; bzw. den Eingangsanschluß 12c angeschlossen werden.
Wenn in der so aufgebauten Filterschaltung 10 die Eingaben von den Eingangsanschlüssen 12a, 12b und 12c die Werte V&sub1;, V&sub2; bzw. V&sub3; haben, läßt sich eine Übertragungsfunktion der in Fig. 13 gezeigten Filterschaltung 10 durch die folgende Gleichung 26 darstellen:
Wenn nun R&sub2; / (R&sub1; + R&sub2;) = R&sub3; / (R&sub3; + R&sub4;), kann die Gleichung 26 durch die folgende Gleichung 27 dargestellt werden, und mit der Gleichung 27 lassen sich die Resonanzfrequenz ωθ und der Gütefaktor Q durch die folgenden Gleichungen 28 bzw. 29 darstellen:
Es zeigt sich somit, daß die Gleichungen 28 und 29 dieselben Gleichungen wie die Gleichungen 21 und 22 sind.
Wenn darüber hinaus bei der in Fig. 14 gezeigten Filterschaltung 10 der Term R&sub2;/(R&sub1; + R&sub2;) = R&sub3;/(R&sub3; + R&sub4;), kann die Übertragungsfunktion durch die folgende Gleichung 30 dargestellt werden, und die Resonanzfrequenz ωθ und der Gütefaktor Q können durch die folgenden Gleichungen 31 und 32 dargestellt werden:
Somit zeigt sich, daß die Gleichungen 31 und 32 dieselben Gleichungen sind wie die Gleichungen 24 und 25.
Die vorliegende Erfindung wurde zwar ausführlich beschrieben und veranschaulicht, doch dient dies selbstverständlich nur der Veranschaulichung und als Beispiel und darf nicht einschränkend aufgefaßt werden, da der Umfang der vorliegenden Erfindung lediglich durch den Wortlaut der beigefügten Ansprüche begrenzt wird.

Claims

1. Filterschaltung, welche aufweist:

einen ersten, einen zweiten und einen dritten Anschluß (12a, 12b, 18);

einen ersten Operationsverstärker (14a), bei dem ein erster Eingang und ein zweiter Eingang jeweils mit dem ersten (12a) und dem dritten Anschluß (18) verbunden ist und der einen Ausgangsstromweg hat; und

einen ersten Kondensator (C&sub1;), der zwischen dem Ausgangsstromweg und dem zweiten Anschluß (12b) geschaltet ist, und wobei, wenn ein Eingangssignal von mindestens einem der ersten und zweiten Anschlüsse zugeführt wird, ein Ausgangssignal von dem dritten Anschluß gewonnen wird, dadurch gekennzeichnet, daß

die Filterschaltung weiterhin eine erste Stromabschwächungseinrichtung (T&sub1;) aufweist, die zwischen dem Ausgangsstromweg und dem ersten Kondensator geschaltet ist, wobei die erste Stromabschwächungseinrichtung einen Strom, der kleiner als der Ausgangsstrom des ersten Operationsverstärkers ist, dem ersten Kondensator zuführt.

2. Filterschaltung nach Anspruch 1, welche weiterhin aufweist:

einen zweiten Operationsverstärker (14b), bei dem ein erster Eingang und ein zweiter Eingang jeweils mit dem ersten Anschluß (12a) und dem dritten Anschluß (18) verbunden ist und ein Ausgang mit der ersten Eingang des ersten Operationsverstärkers (14a) verbunden ist;

einen vierten Anschluß (12c); und

einen zweiten Kondensator (C&sub2;), der zwischen dem ersten Eingang des ersten Operationsverstärkers (14a) und dem vierten Anschluß geschaltet ist, wobei, wenn ein Eingangssignal von mindestens dem ersten Anschluß, dem zweiten Anschluß (12b) und/oder dem vierten Anschluß (12c) zugeführt wird, ein Ausgangssignal von dem dritten Anschluß (18) gewonnen wird.

3. Filterschaltung nach Anspruch 2, welche weiterhin eine zweite Stromabschwächungseinrichtung (T&sub7;) aufweist, die zwischen einem Ausgang des zweiten Operationsverstärkers (14b) und einem Verbindungspunkt des vierten Anschlusses und des ersten Eingangs des ersten Operationsverstärkers (14a) geschaltet ist und einen Ausgangsstrom des zweiten Operationsverstärkers abschwächt.

4. Filterschaltung nach Anspruch 2 oder 3, welche weiterhin einen dritten Kondensator (C&sub3;) aufweist, der zwischen dem dritten Anschluß (18) und dem Ausgang des zweiten Operationsverstärkers (14b) geschaltet ist.

5. Filterschaltung nach Anspruch 2 oder 3, welche weiterhin aufweist:

eine Gleichspannungsquelle (V&sub5;);

einen ersten Widerstand (R&sub1;), der zwischen der Gleichspannungsquelle und dem zweiten Eingang des ersten Operationsverstärkers (14a) geschaltet ist; und

einen zweiten Widerstand (R&sub2;), der zwischen dem dritten Anschluß (18) und dem zweiten Eingang des ersten Operationsverstärkers (14a) geschaltet ist.

6. Filterschaltung nach Anspruch 2 oder 3, welche weiterhin aufweist:

eine erste (V&sub5;) und eine zweite (V&sub6;) Gleichspannungsquelle;

einen ersten Widerstand, der zwischen der ersten Gleichspannungsquelle (V&sub5;) und dem zweiten Eingang des ersten Operationsverstärkers (14a) geschaltet ist;

einen zweiten Widerstand (R&sub2;), der zwischen dem dritten Anschluß (18) und dem zweiten Eingang des ersten Operationsverstärkers (14a) geschaltet ist;

einen dritten Widerstand (R&sub3;), der zwischen der zweiten Gleichspannungsquelle (V&sub6;) und dem zweiten Kondensator geschaltet ist; und

einen vierten Widerstand (R&sub4;), der zwischen dem vierten Anschluß (12c) und dem zweiten Kondensator (C&sub2;) geschaltet ist.

7. Filterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher mindestens eines von dem ersten Stromabschwächungsmittel (T&sub1;) und dem zweiten Stromabschwächungsmittel (T&sub7;) eine Transistorschaltung ist, die einen Eingangsstrom um 1/β abschwächt (β ist ein Stromverstärkungsfaktor).