JP2000165199A - Filter circuit and waveform generator - Google Patents

Filter circuit and waveform generator

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JP2000165199A
JP2000165199A JP10337039A JP33703998A JP2000165199A JP 2000165199 A JP2000165199 A JP 2000165199A JP 10337039 A JP10337039 A JP 10337039A JP 33703998 A JP33703998 A JP 33703998A JP 2000165199 A JP2000165199 A JP 2000165199A
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JP
Japan
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circuit
filter
low
circuits
waveform
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JP10337039A
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Inventor
Hiroshi Yamazaki
浩 山嵜
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Hioki EE Corp
Original Assignee
Hioki EE Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a filter circuit that has a step response characteristic without an overshoot, is small in size at a low cost where a DC offset voltage is reduced and a multi-stage switching for a cut-off frequency is attained. SOLUTION: In the low pass or high pass filter circuit 6 that is configured by connecting a plurality of primary filter circuits 17 in series each including a variable resistance circuit and a capacitive element and whose cut-off frequency is variable by varying a resistance of the variable resistance circuit, a buffer circuit 15 is provided between among a plurality of the primary filter circuits 17, 17, and capacitive elements 13, 14 in a plurality of the primary filter circuits 17, 17 have nearly the same capacitance and variable resistance circuits 11, 12 in a plurality of the primary filter circuits 17, 17 are controlled to have the same resistance electrically respectively.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、オーバーシュート
のないステップ応答特性を有しカットオフ周波数を可変
可能なフィルタ回路、およびそのフィルタ回路をスムー
ジングフィルタとして備えて正弦波や矩形波などの各種
の波形を生成可能に構成された波形生成装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a filter circuit having a step response characteristic with no overshoot and capable of varying a cutoff frequency, and a filter circuit provided with the filter circuit as a smoothing filter for various types of sine waves and rectangular waves. The present invention relates to a waveform generation device configured to generate a waveform.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、モータやABSセンサなどの特
性を検査する際に、特性検査用の任意波形を生成するた
めの波形生成装置が用いられている。この種の波形生成
装置では、一般的に、まず、波形読出用クロック信号に
同期して波形データメモリから波形データを読み出し、
その読み出した波形データをD/A変換回路がディジタ
ル−アナログ変換することによりアナログ信号を生成す
る。次いで、アナログ信号をカットオフ周波数可変型の
スムージングフィルタに入力することにより、そのアナ
ログ信号に含まれている波形読出用クロック信号成分を
除去してS/N比の良いアナログ信号を生成している。
この場合、スムージングフィルタのQが高いと、いわゆ
るオーバーシュートが発生する。このため、スムージン
グフィルタとしては、Qの値が0.5以下のローパスフ
ィルタ、またはオーバーシュートのないステップ応答特
性、言い替えれば平坦な位相特性を有するベッセル型の
ローパスフィルタが用いられている。
2. Description of the Related Art For example, when inspecting characteristics of a motor, an ABS sensor, and the like, a waveform generating apparatus for generating an arbitrary waveform for characteristic inspection is used. In this type of waveform generating apparatus, generally, first, waveform data is read from a waveform data memory in synchronization with a waveform read clock signal,
An analog signal is generated by digital-to-analog conversion of the read waveform data by a D / A conversion circuit. Next, by inputting the analog signal to a smoothing filter of a variable cutoff frequency type, a clock signal component for waveform reading contained in the analog signal is removed to generate an analog signal having a good S / N ratio. .
In this case, if the Q of the smoothing filter is high, so-called overshoot occurs. Therefore, as the smoothing filter, a low-pass filter having a Q value of 0.5 or less, or a Bessel-type low-pass filter having a step response characteristic without overshoot, in other words, a flat phase characteristic is used.

【0003】このようなスムージングフィルタとして、
従来の波形生成装置では、図3に示すスムージングフィ
ルタ21や、図4に示すスムージングフィルタ31が用
いられている。スムージングフィルタ21は、複数のロ
ーパスフィルタ22a,22b,・・22n(以下、単
に「ローパスフィルタ22」ともいう)と、複数のロー
パスフィルタ22を切り替えるためのマルチプレクサな
どの電子式スイッチ23とを備えて構成されている。こ
の場合、各ローパスフィルタ22は、複数のRC型一次
ローパスフィルタの直列接続、またはLC型二次ローパ
スフィルタで構成されると共にカットオフ周波数が互い
に異なるようにそれぞれ規定されている。なお、各ロー
パスフィルタ22におけるQの値は0.5以下であるこ
とが望ましい。このスムージングフィルタ21では、電
子式スイッチ23が図外の制御部よって切替制御される
ことにより、D/A変換回路によって生成されたアナロ
グ信号SINの周波数に応じたカットオフ周波数のローパ
スフィルタ22が選択され、これにより、アナログ信号
SINに含まれている読出用クロック信号成分や不要スプ
リアス成分が除去されて、S/N比の良いアナログ出力
信号SO が生成される。
As such a smoothing filter,
In the conventional waveform generator, a smoothing filter 21 shown in FIG. 3 and a smoothing filter 31 shown in FIG. 4 are used. The smoothing filter 21 includes a plurality of low-pass filters 22a, 22b,... 22n (hereinafter, also simply referred to as “low-pass filter 22”), and an electronic switch 23 such as a multiplexer for switching the plurality of low-pass filters 22. It is configured. In this case, each low-pass filter 22 is formed of a series connection of a plurality of RC-type primary low-pass filters or an LC-type secondary low-pass filter, and is defined to have different cutoff frequencies. It is desirable that the value of Q in each low-pass filter 22 is 0.5 or less. In the smoothing filter 21, the electronic switch 23 is switched and controlled by a control unit (not shown), so that the low-pass filter 22 having a cutoff frequency corresponding to the frequency of the analog signal SIN generated by the D / A conversion circuit is selected. As a result, the read clock signal component and unnecessary spurious components contained in the analog signal SIN are removed, and an analog output signal SO having a good S / N ratio is generated.

【0004】一方、スムージングフィルタ31は、少な
くとも、反転増幅器と、2つの積分器とを直流結合接続
して構成された状態変数型のローパスフィルタで構成さ
れている。このスムージングフィルタ31では、Qの値
が例えば0.5以下の所定値に予め規定されており、入
力されたディジタル制御信号に従って内部定数が可変制
御されることにより、Qの値を変化させずにカットオフ
周波数を可変する。このスムージングフィルタ31で
も、アナログ信号SINに含まれている読出用クロック信
号成分や不要スプリアス成分が除去されて、S/N比の
良いアナログ出力信号SO が生成される。
On the other hand, the smoothing filter 31 is composed of a state-variable low-pass filter formed by connecting at least an inverting amplifier and two integrators by DC coupling. In the smoothing filter 31, the value of Q is predefined to a predetermined value of, for example, 0.5 or less, and the internal constant is variably controlled in accordance with the input digital control signal, so that the value of Q is not changed. Vary the cutoff frequency. The smoothing filter 31 also removes the read clock signal component and unnecessary spurious components contained in the analog signal SIN, and generates an analog output signal S0 having a good S / N ratio.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のスム
ージングフィルタ21,31には、以下の問題点があ
る。すなわち、スムージングフィルタ21では、能動素
子を使用せずに、抵抗(またはインダクタ)およびコン
デンサの受動素子のみから構成できるため、容易に高周
波化を図ることができる。しかし、その反面、カットオ
フ周波数を多段階で切り替るためには、数多くのローパ
スフィルタ22a〜22nを必要不可欠とする。このた
め、装置のコストアップを招くと共に、回路の大型化を
招いているという問題点がある。
However, the conventional smoothing filters 21 and 31 have the following problems. That is, since the smoothing filter 21 can be constituted only by passive elements such as a resistor (or an inductor) and a capacitor without using an active element, it is possible to easily increase the frequency. However, on the other hand, in order to switch the cutoff frequency in multiple stages, many low-pass filters 22a to 22n are indispensable. For this reason, there is a problem that the cost of the device is increased and the circuit is enlarged.

【0006】一方、スムージングフィルタ31では、カ
ットオフ周波数を容易に多段階で切り替えることが可能
である反面、少なくとも反転増幅器および2つの積分器
を必要とするため、回路のコストアップを招いていると
いう問題点がある。また、スムージングフィルタ31で
は、反転増幅器および積分器としての3つの演算増幅器
を直列に直流結合接続しているため、各演算増幅器のオ
フセット電圧が加算されてアナログ出力信号SO に重畳
される。この場合、波形生成装置では、オフセット電圧
は、生成する波形の直流的精度を低下させる要因とな
る。このため、スムージングフィルタ31には、生成波
形の直流的精度を高めるが困難であるという問題点もあ
る。
On the other hand, the smoothing filter 31 allows the cutoff frequency to be easily switched in multiple stages, but requires at least an inverting amplifier and two integrators, which leads to an increase in circuit cost. There is a problem. Further, in the smoothing filter 31, since the three operational amplifiers as inverting amplifiers and integrators are DC-coupled in series, the offset voltages of the operational amplifiers are added and superimposed on the analog output signal So. In this case, in the waveform generation device, the offset voltage causes a decrease in DC accuracy of a generated waveform. For this reason, the smoothing filter 31 has a problem that it is difficult to increase the DC accuracy of the generated waveform.

【0007】さらに、スムージングフィルタ31では、
ローパスフィルタとしての性能は、積分器の性能に依存
される。この場合、演算増幅回路で構成された積分器
は、演算増幅器の位相遅れの影響があるため、通常、ユ
ニティゲイン周波数の1/100程度までしか理論的に
作動しない。このため、積分器が理論的に作動しない周
波数領域では、ローパスフィルタとして機能しないた
め、スムージングフィルタ31には、高周波化が極めて
困難であるという問題点がある。一方、高ユニティゲイ
ン周波数の演算増幅器を用いることによって高周波化を
図ることもできるが、かかる場合には、演算増幅器が高
額であるため、回路のコストアップを招くことになる。
さらに、スムージングフィルタ31には、積分器によっ
て帰還回路が形成されているため、ローパスフィルタ全
体としての系が不安定であるという問題点もある。
Further, in the smoothing filter 31,
The performance as a low-pass filter depends on the performance of the integrator. In this case, the integrator constituted by the operational amplifier circuit is generally theoretically operated only up to about 1/100 of the unity gain frequency because of the influence of the phase delay of the operational amplifier. For this reason, in a frequency range where the integrator does not theoretically operate, the integrator does not function as a low-pass filter, and thus the smoothing filter 31 has a problem that it is extremely difficult to increase the frequency. On the other hand, it is possible to increase the frequency by using an operational amplifier having a high unity gain frequency. However, in such a case, the cost of the circuit is increased because the operational amplifier is expensive.
Further, since the smoothing filter 31 has a feedback circuit formed by an integrator, there is a problem that the system as the whole low-pass filter is unstable.

【0008】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
ものであり、オーバーシュートのないステップ応答特性
を有し小形かつローコストで、しかも直流オフセット電
圧の低減およびカットオフ周波数の多段階の切替えが可
能なフィルタ回路、および小形かつローコストで直流的
精度の高い波形生成装置を提供することを主目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has a step response characteristic without overshoot, is small in size and low in cost, and is capable of reducing a DC offset voltage and switching a cutoff frequency in multiple steps. It is a primary object of the present invention to provide a filter circuit that can be used, and a small-sized, low-cost, and highly accurate DC generator.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく請
求項1記載のフィルタ回路は、可変抵抗回路および容量
性素子を含んで形成される一次フィルタ回路を複数直列
接続して構成されると共に可変抵抗回路の抵抗値を可変
することによりカットオフ周波数を可変可能なローパス
型またはハイパス型のフィルタ回路において、複数の一
次フィルタ回路の間に配設されるバッファ回路をさらに
備え、複数の一次フィルタ回路における各容量性素子
は、互いにほぼ同一容量値にそれぞれ規定され、複数の
一次フィルタ回路における各可変抵抗回路は、互いにほ
ぼ同一抵抗値となるようにそれぞれ電気的に制御される
ことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a filter circuit including a plurality of primary filter circuits including a variable resistor circuit and a capacitive element connected in series. A low-pass or high-pass filter circuit capable of varying a cutoff frequency by varying a resistance value of a variable resistor circuit, further comprising a buffer circuit disposed between the plurality of primary filter circuits, Each of the capacitive elements in the circuit is defined to have substantially the same capacitance value, and each of the variable resistance circuits in the plurality of primary filter circuits is electrically controlled so as to have substantially the same resistance value to each other. I do.

【0010】請求項2記載のフィルタ回路は、請求項1
記載のフィルタ回路において、可変抵抗回路は、ディジ
タル−アナログ変換回路で構成されていることを特徴と
する。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a filter circuit.
In the above-described filter circuit, the variable resistor circuit is constituted by a digital-analog conversion circuit.

【0011】請求項3記載の波形生成装置は、請求項1
または2記載のローパス型のフィルタ回路をスムージン
グフィルタとして備え、波形データメモリから読み出し
た波形データをディジタル−アナログ変換することによ
り生成したアナログ信号をフィルタ回路を介して出力す
ることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a waveform generating apparatus according to the first aspect.
Alternatively, the low-pass type filter circuit described in 2 is provided as a smoothing filter, and an analog signal generated by performing digital-analog conversion of the waveform data read from the waveform data memory is output through the filter circuit.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明に係るフィルタ回路および波形生成装置の好適な実施
の形態について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a filter circuit and a waveform generator according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0013】波形生成装置1は、図外の操作部から入力
される波形生成命令に応じて、正弦波や矩形波などの標
準波形、または任意波形のアナログ出力信号SO を生成
可能に構成されている。具体的には、波形生成装置1
は、図1に示すように、CPU2、アドレスデータ生成
回路3、波形データメモリ4、D/A変換回路5、およ
び本発明におけるフィルタ回路に相当するスムージング
フィルタ6を備えている。
The waveform generator 1 is configured to generate an analog output signal SO of a standard waveform such as a sine wave or a rectangular wave or an arbitrary waveform in accordance with a waveform generation command input from an operation unit (not shown). I have. Specifically, the waveform generation device 1
1 includes a CPU 2, an address data generation circuit 3, a waveform data memory 4, a D / A conversion circuit 5, and a smoothing filter 6 corresponding to a filter circuit in the present invention, as shown in FIG.

【0014】CPU2は、制御部として機能し、波形生
成命令に従ってアドレスデータ生成回路3およびスムー
ジングフィルタ6の動作を制御する。アドレスデータ生
成回路3は、基準クロック生成回路と、基準クロック生
成回路によって生成された基準クロック信号に同期して
波形データDW を生成するアドレス生成器とを備え、波
形データメモリ4から波形データDW を読み出す際のア
ドレスデータDA を生成する。このアドレスデータ生成
回路3では、CPU2から出力される制御信号SC に基
づいて波形データDW の読出開始時における初期アドレ
ス値を決定すると共に、基準クロック信号に同期して初
期アドレス値をインクリメントすることによりアドレス
データDA を順次生成する。
The CPU 2 functions as a control unit, and controls operations of the address data generation circuit 3 and the smoothing filter 6 according to a waveform generation command. The address data generation circuit 3 includes a reference clock generation circuit and an address generator for generating waveform data DW in synchronization with the reference clock signal generated by the reference clock generation circuit. Generate address data DA for reading. The address data generation circuit 3 determines an initial address value at the start of reading of the waveform data DW based on a control signal SC output from the CPU 2 and increments the initial address value in synchronization with the reference clock signal. The address data DA is sequentially generated.

【0015】波形データメモリ4は、標準波形や任意波
形についての波形データDW を予め決められた所定のア
ドレスに記憶しており、アドレスデータDA の入力の際
には、そのアドレスに記憶している波形データDW を順
次出力する。D/A変換回路5は、波形データメモリ4
から出力された波形データDW をディジタル−アナログ
変換することによりアナログ信号SINを生成してスムー
ジングフィルタ6に出力する。
The waveform data memory 4 stores waveform data DW for a standard waveform and an arbitrary waveform at a predetermined address, and stores the address data at the address when the address data DA is input. The waveform data DW is sequentially output. The D / A conversion circuit 5 includes a waveform data memory 4
The analog signal SIN is generated by digital-to-analog conversion of the waveform data DW output from, and is output to the smoothing filter 6.

【0016】スムージングフィルタ6は、カットオフ周
波数可変型の二次ローパスフィルタであって、入力した
アナログ信号SINに含まれている基準クロック信号成分
やノイズ成分を除去する。具体的には、スムージングフ
ィルタ6は、D/A変換回路11,12、コンデンサ1
3,14およびバッファ回路15,16を備えて構成さ
れている。D/A変換回路11,12は、いわゆるR−
2Rラダー抵抗型のディジタル−アナログ変換器で構成
されており、CPU2から出力される制御データDC に
応じてラダー抵抗による分圧比を可変することにより等
価的に可変抵抗回路をそれぞれ構成する。この場合、D
/A変換回路11,12は、制御データDC によって互
いに同一の抵抗値に制御される。また、コンデンサ1
3,14は、互いに同一かつ固定の所定容量値をそれぞ
れ有している。このため、D/A変換回路11およびコ
ンデンサ13によってRC型の一次ローパスフィルタ1
7が形成されると共に、D/A変換回路12およびコン
デンサ14によってRC型の一次ローパスフィルタ17
が形成される。この場合、両一次ローパスフィルタ1
7,17は、カットオフ周波数が互いに同一にそれぞれ
規定されると共に、両者が相俟って二次ローパスフィル
タを形成する。一方、バッファ回路15は、本発明にお
けるバッファ回路に相当し、演算増幅器による高入力イ
ンピーダンスかつ低出力インピーダンスのボルテージフ
ォロアで構成されて、その利得が値1に規定されてい
る。また、バッファ回路16は、演算増幅器で構成さ
れ、高入力インピーダンスかつ低出力インピーダンス
で、その利得が例えば値1に規定されている。なお、バ
ッファ回路16については、値1以上の利得を有する増
幅回路で構成することもできる。
The smoothing filter 6 is a secondary low-pass filter of a variable cutoff frequency, and removes a reference clock signal component and a noise component contained in the input analog signal SIN. Specifically, the smoothing filter 6 includes the D / A conversion circuits 11 and 12, the capacitor 1
3 and 14 and buffer circuits 15 and 16. The D / A conversion circuits 11 and 12 use a so-called R-
It is composed of a 2R ladder resistance type digital-analog converter, and equivalently configures variable resistance circuits by varying the voltage dividing ratio by the ladder resistance according to the control data DC output from the CPU 2. In this case, D
The / A conversion circuits 11 and 12 are controlled to have the same resistance value by the control data DC. In addition, capacitor 1
Reference numerals 3 and 14 have the same and fixed predetermined capacitance values, respectively. Therefore, the first-order low-pass filter 1 of the RC type is formed by the D / A conversion circuit 11 and the capacitor 13.
7 is formed, and the D / A conversion circuit 12 and the capacitor 14 form an RC primary low-pass filter 17.
Is formed. In this case, both primary low-pass filters 1
The cutoff frequencies 7 and 17 are defined to be the same as each other, and together form a secondary low-pass filter. On the other hand, the buffer circuit 15 corresponds to the buffer circuit of the present invention, and is configured by a voltage follower having a high input impedance and a low output impedance by an operational amplifier, and the gain thereof is defined to a value of 1. The buffer circuit 16 is composed of an operational amplifier, has a high input impedance and a low output impedance, and has a gain specified to, for example, a value of 1. Note that the buffer circuit 16 may be configured by an amplifier circuit having a gain of 1 or more.

【0017】このスムージングフィルタ6では、両D/
A変換回路11,12の等価的な抵抗値をそれぞれ値R
とし、両コンデンサ13,14の容量値をそれぞれ値C
とすれば、両一次ローパスフィルタ17の各伝達関数T
(S)は、下記の式でそれぞれ表される。 T(S)=1/(sCR+1)・・・・・・・・・・・・式
In this smoothing filter 6, both D /
The equivalent resistance values of the A conversion circuits 11 and 12 are respectively represented by values R
And the capacitance values of both capacitors 13 and 14 are respectively set to a value C
Then, each transfer function T of both first-order low-pass filters 17
(S) is represented by the following equations. T (S) = 1 / (sCR + 1) ···

【0018】この場合、両一次ローパスフィルタ17,
17は、バッファ回路15によって互いに影響されるこ
となく独立して作動する。このため、両一次ローパスフ
ィルタ17,17の総合的な伝達関数T(S)は、下記
の式で表される。 T(S)=(1/(sCR+1))・・・・・・・・・式
In this case, both primary low-pass filters 17,
17 operate independently without being influenced by each other by the buffer circuit 15. Therefore, the overall transfer function T (S) of the first-order low-pass filters 17 is expressed by the following equation. T (S) = (1 / (sCR + 1)) 2 ... Formula

【0019】ここで、式におけるsにjωを代入すれ
ば、式の伝達関数T(S)は下記の式で表される。 T(jω)=1/(1−(ωCR)+j2ωCR)・・式
Here, if jω is substituted for s in the equation, the transfer function T (S) of the equation is expressed by the following equation. T (jω) = 1 / (1− (ωCR) 2 + j2ωCR) formula

【0020】また、式におけるQの値は、二次ローパ
スフィルタのカットオフ周波数の角速度をω0 とすれ
ば、ω=ω0 =1/CRが成立するときの式の絶対値
であるから、下記の式で表される。 Q=((1−(ω0 ・CR)+(2ωO ・CR)−0.5 =0.5・・・・・・・・式
The value of Q in the equation is the absolute value of the equation when ω = ω0 = 1 / CR, where ω0 is the angular velocity of the cutoff frequency of the secondary low-pass filter. It is expressed by an equation. Q = ((1− (ω0 · CR) 2 ) 2 + (2ωO · CR) 2 ) −0.5 = 0.5

【0021】式から明らかなように、両一次ローパス
フィルタ17,17によって構成されるスムージングフ
ィルタ6全体としてのQの値は0.5となる。一方、波
形生成装置1のスムージングフィルタには、オーバーシ
ュートを発生させないためのQの値として0.5以下で
あることが必要不可欠的に要求される。したがって、こ
のスムージングフィルタ6は、そのQの値が0.5であ
るため、この要求を満たしつつ、位相が平坦でかつ通過
損失が最小となる特性を有する。図2は、このスムージ
ングフィルタ6のステップレスポンスを示しているが、
オーバーシュートの発生が防止されていることを理解で
きる。
As is apparent from the equation, the value of Q as a whole of the smoothing filter 6 constituted by the two first-order low-pass filters 17 is 0.5. On the other hand, the smoothing filter of the waveform generating device 1 is indispensably required to have a Q value of 0.5 or less for preventing overshoot from occurring. Therefore, since the value of Q is 0.5, the smoothing filter 6 has such characteristics that the phase is flat and the passing loss is minimized while satisfying this requirement. FIG. 2 shows the step response of the smoothing filter 6,
It can be understood that the occurrence of overshoot is prevented.

【0022】また、このスムージングフィルタ6では、
D/A変換回路11,12として汎用D/A変換器が使
用され、かつCPU2から出力される制御データDC に
従ってその分圧比を可変することによりカットオフ周波
数を多段階に制御する。このため、電子式スイッチ23
や複数のフィルタ回路22を用いている従来のスムージ
ングフィルタ21とは異なり、安価に構成することがで
きると共に、生成波形の周波数に応じてカットオフ周波
数をきめ細やかに制御することができる。
Further, in this smoothing filter 6,
General-purpose D / A converters are used as the D / A conversion circuits 11 and 12, and the cutoff frequency is controlled in multiple stages by varying the voltage dividing ratio in accordance with control data DC output from the CPU 2. Therefore, the electronic switch 23
Unlike the conventional smoothing filter 21 using a plurality of filter circuits 22, the filter can be configured at low cost, and the cutoff frequency can be finely controlled according to the frequency of the generated waveform.

【0023】さらに、スムージングフィルタ6では、直
流的精度低下の要因となる誤差電圧としてのオフセット
電圧を発生する回路要素が、バッファ回路15,16に
限定されている。この場合、バッファ回路15,16の
利得が値1に規定されているため、アナログ出力信号S
O に重畳されるオフセット電圧は、バッファ回路15の
入力オフセット電圧に限られる。したがって、少なくと
も3つの演算増幅器を有する従来のスムージングフィル
タ31とは異なり、アナログ出力信号SO に重畳されて
直流的精度を低下させるオフセット電圧を低減すること
ができるため、直流的に高精度のアナログ出力信号SO
を生成することができる。また、このスムージングフィ
ルタ6では、D/A変換回路11、バッファ回路15、
D/A変換回路12およびバッファ回路16からなる無
帰還の直列接続回路で構成されているため、系の安定性
を高くすることができ、しかも、位相遅れを伴う積分器
などを使用しないため、ローコストでありながら、極め
て高周波数領域まで動作可能な二次ローパスフィルタを
構成することができる。
Further, in the smoothing filter 6, circuit elements for generating an offset voltage as an error voltage which causes a reduction in DC accuracy are limited to the buffer circuits 15 and 16. In this case, since the gains of the buffer circuits 15 and 16 are defined to a value of 1, the analog output signal S
The offset voltage superimposed on O 2 is limited to the input offset voltage of the buffer circuit 15. Therefore, unlike the conventional smoothing filter 31 having at least three operational amplifiers, it is possible to reduce the offset voltage superimposed on the analog output signal SO and deteriorating the DC accuracy. Signal SO
Can be generated. In the smoothing filter 6, the D / A conversion circuit 11, the buffer circuit 15,
Since it is composed of a non-feedback series connection circuit composed of the D / A conversion circuit 12 and the buffer circuit 16, it is possible to enhance the stability of the system and to use no integrator with a phase delay. It is possible to configure a second-order low-pass filter that can operate up to an extremely high frequency range while being low in cost.

【0024】次に、波形生成装置1の全体的な動作につ
いて説明する。
Next, the overall operation of the waveform generator 1 will be described.

【0025】まず、図外の操作部から波形生成命令がC
PU2に入力されると、CPU2は、制御信号SC を出
力する。これにより、アドレスデータ生成回路3が、所
定の初期アドレスデータ値をアドレスデータDA として
出力し、その後に、その初期アドレス値から順次インク
リメントすることにより、アドレスデータDA を波形デ
ータメモリ4に順次出力する。この結果、波形データメ
モリ4が、アドレスデータDA に対応するアドレスに記
憶している波形データDW を順次出力することにより、
波形生成命令に応じた波形および周波数に規定されたア
ナログ信号SINをスムージングフィルタ6に出力する。
First, when a waveform generation instruction is issued from an operation unit (not shown) to C
When input to PU2, CPU 2 outputs control signal SC. As a result, the address data generating circuit 3 outputs a predetermined initial address data value as the address data DA, and then sequentially increments the initial address value, thereby sequentially outputting the address data DA to the waveform data memory 4. . As a result, the waveform data memory 4 sequentially outputs the waveform data DW stored at the address corresponding to the address data DA, whereby
An analog signal SIN defined by the waveform and frequency according to the waveform generation command is output to the smoothing filter 6.

【0026】また、CPU2は、カットオフ周波数が、
波形生成命令に応じたアナログ信号SINの周波数よりも
若干高い周波数となるように、スムージングフィルタ6
に制御データDC を出力する。これにより、スムージン
グフィルタ6内のD/A変換回路11,12が制御デー
タDC に従ってその分圧比を可変することにより、スム
ージングフィルタ6全体としてのカットオフ周波数が所
定周波数に規定される。次いで、スムージングフィルタ
6は、入力したアナログ信号SINをろ波することによ
り、アナログ信号SINに重畳されている基準クロック信
号成分、ノイズおよび不要スプリアス成分を除去するこ
とにより、S/N比の良いアナログ出力信号SO を生成
する。
The CPU 2 determines that the cutoff frequency is
The smoothing filter 6 has a frequency slightly higher than the frequency of the analog signal SIN corresponding to the waveform generation command.
Output the control data DC. As a result, the D / A conversion circuits 11 and 12 in the smoothing filter 6 change the voltage dividing ratio according to the control data DC, so that the cut-off frequency of the entire smoothing filter 6 is regulated to a predetermined frequency. Next, the smoothing filter 6 filters the input analog signal SIN to remove a reference clock signal component, noise, and unnecessary spurious components superimposed on the analog signal SIN, thereby obtaining an analog signal having a good S / N ratio. An output signal SO is generated.

【0027】以上のように、この波形生成装置1におけ
るスムージングフィルタ6によれば、オーバーシュート
のないステップ応答特性を有し、そのカットオフ周波数
を多段階で切り替えることができると共に、高い周波数
領域まで動作可能で、しかも直流的に高精度で小形のロ
ーパスフィルタを構成することができる。また、高精度
の高額回路部品を使用しないためローコストで構成する
ことができる。さらに、この波形生成装置1によれば、
安価かつ小形で直流的に高精度のスムージングフィルタ
6を採用したことにより、装置のコストダウンおよび小
形化を図ることができると共に、直流的精度の高いアナ
ログ出力信号SO を生成することができる。
As described above, according to the smoothing filter 6 in the waveform generator 1, the step response characteristic has no overshoot, the cutoff frequency can be switched in multiple stages, and the cutoff frequency can be changed to a high frequency range. An operable, high-precision DC-accurate small-sized low-pass filter can be constructed. Further, since high-precision and expensive circuit components are not used, the configuration can be made at low cost. Further, according to the waveform generation device 1,
The adoption of the inexpensive, small-sized, DC-accurate smoothing filter 6 can reduce the cost and size of the apparatus, and can generate an analog output signal SO with high DC-accuracy.

【0028】なお、本発明は、上記した実施の形態に限
定されない。例えば、本発明の実施の形態では、可変抵
抗回路としてD/A変換回路11,12を用いて構成し
たが、アナログフォトカップラやディジタルポテンショ
メータなどを用いることができる。ただし、D/A変換
回路11,12には、汎用のD/A変換器を採用するこ
とができるため、アナログフォトカップラなどを採用す
る場合と比較して、極めて安価に構成することができる
のは勿論である。さらに、本発明におけるフィルタ回路
は、本発明の実施の形態で示した二次ローパスフィルタ
に限らず、二次ハイパスフィルタを構成することができ
ると共に、多段に構成することにより、高次のローパス
フィルタや高次のハイパスフィルタを構成することもで
きる。
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the embodiment of the present invention, the D / A conversion circuits 11 and 12 are used as the variable resistance circuits, but an analog photocoupler or a digital potentiometer can be used. However, since a general-purpose D / A converter can be used for the D / A conversion circuits 11 and 12, the configuration can be made extremely inexpensive as compared with the case where an analog photocoupler or the like is used. Of course. Furthermore, the filter circuit according to the present invention is not limited to the secondary low-pass filter described in the embodiment of the present invention, and can be configured as a secondary high-pass filter. Alternatively, a high-order high-pass filter can be configured.

【0029】さらに、本発明における波形生成装置は、
本発明の実施の形態で示した構成に限らず、適宜変更が
可能である。また、本発明に係るフィルタ回路は、波形
生成装置みならず、各種の測定装置に適用が可能であ
る。
Further, the waveform generating apparatus according to the present invention comprises:
The configuration is not limited to the configuration shown in the embodiment of the present invention, and can be appropriately changed. Further, the filter circuit according to the present invention is applicable not only to a waveform generating device but also to various measuring devices.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上のように、請求項1記載のフィルタ
回路によれば、互いにほぼ同一容量値の容量性素子、お
よび互いにほぼ同一抵抗値となるように電気的に制御さ
れる可変抵抗回路でそれぞれ構成される複数の一次フィ
ルタ回路と、その複数の一次フィルタ回路の間に配設さ
れたバッファ回路とで構成したことにより、小形かつロ
ーコストで、直流オフセット電圧の低減を図りつつ、カ
ットオフ周波数を多段階で切り替えることができる。
As described above, according to the filter circuit of the first aspect, the capacitive elements having substantially the same capacitance value and the variable resistance circuits electrically controlled so as to have substantially the same resistance value. And a buffer circuit disposed between the primary filter circuits, thereby reducing the DC offset voltage while reducing the DC offset voltage in a small size and at low cost. The frequency can be switched in multiple stages.

【0031】また、請求項2記載のフィルタ回路によれ
ば、ディジタル−アナログ変換回路によって可変抵抗回
路を構成したことにより、極めて安価に構成することが
できる。
According to the filter circuit of the second aspect, since the variable resistor circuit is constituted by the digital-analog conversion circuit, it can be constructed at a very low cost.

【0032】さらに、請求項3記載の波形生成装置によ
れば、請求項1または2記載のローパス型のフィルタ回
路をスムージングフィルタとして備えたことにより、装
置の小形化およびコストダウンを図ることができると共
に、直流的精度の高い波形を生成することができる。
Further, according to the third aspect of the present invention, since the low-pass type filter circuit according to the first or second aspect is provided as a smoothing filter, the size and cost of the apparatus can be reduced. At the same time, it is possible to generate a waveform with high DC accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係る波形生成装置1のブ
ロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of a waveform generation device 1 according to an embodiment of the present invention.

【図2】スムージングフィルタ6のステップレスポンス
を示す特性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a step response of a smoothing filter 6;

【図3】従来のスムージングフィルタ21のブロック図
である。
FIG. 3 is a block diagram of a conventional smoothing filter 21.

【図4】従来のスムージングフィルタ31のブロック図
である。
FIG. 4 is a block diagram of a conventional smoothing filter 31.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 波形生成装置 2 CPU 6 スムージングフィルタ 11,12 D/A変換回路 13,14 コンデンサ 15,16 バッファ回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Waveform generator 2 CPU 6 Smoothing filter 11, 12 D / A conversion circuit 13, 14 Capacitor 15, 16 Buffer circuit

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 可変抵抗回路および容量性素子を含んで
形成される一次フィルタ回路を複数直列接続して構成さ
れると共に当該可変抵抗回路の抵抗値を可変することに
よりカットオフ周波数を可変可能なローパス型またはハ
イパス型のフィルタ回路において、 前記複数の一次フィルタ回路の間に配設されるバッファ
回路をさらに備え、前記複数の一次フィルタ回路におけ
る前記各容量性素子は、互いにほぼ同一容量値にそれぞ
れ規定され、前記複数の一次フィルタ回路における前記
各可変抵抗回路は、互いにほぼ同一抵抗値となるように
それぞれ電気的に制御されることを特徴とするフィルタ
回路。
1. A primary filter circuit including a variable resistance circuit and a capacitive element is configured by connecting a plurality of primary filter circuits in series, and a cutoff frequency can be varied by varying a resistance value of the variable resistance circuit. A low-pass or high-pass filter circuit, further comprising a buffer circuit disposed between the plurality of primary filter circuits, wherein each of the capacitive elements in the plurality of primary filter circuits has substantially the same capacitance value as each other A filter circuit, wherein each of the variable resistance circuits in the plurality of primary filter circuits is electrically controlled so as to have substantially the same resistance value.
【請求項2】 前記可変抵抗回路は、ディジタル−アナ
ログ変換回路で構成されていることを特徴とする請求項
1記載のフィルタ回路。
2. The filter circuit according to claim 1, wherein said variable resistance circuit is constituted by a digital-analog conversion circuit.
【請求項3】 請求項1または2記載のローパス型のフ
ィルタ回路をスムージングフィルタとして備え、波形デ
ータメモリから読み出した波形データをディジタル−ア
ナログ変換することにより生成したアナログ信号を前記
フィルタ回路を介して出力することを特徴とする波形生
成装置。
3. A low-pass type filter circuit according to claim 1, wherein said low-pass type filter circuit is provided as a smoothing filter, and an analog signal generated by digital-to-analog conversion of waveform data read from a waveform data memory is passed through said filter circuit. A waveform generator for outputting.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014527164A (en) * 2011-07-26 2014-10-09 マルティクス エスア Processing apparatus and method for spectroscopic measurement of photon flux

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