JP2002064359A - Compositing method for electronic filter - Google Patents

Compositing method for electronic filter

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JP2002064359A
JP2002064359A JP2000250469A JP2000250469A JP2002064359A JP 2002064359 A JP2002064359 A JP 2002064359A JP 2000250469 A JP2000250469 A JP 2000250469A JP 2000250469 A JP2000250469 A JP 2000250469A JP 2002064359 A JP2002064359 A JP 2002064359A
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filter
electronic filter
transconductance amplifier
coil
electronic
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Application number
JP2000250469A
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Shiro Michimasa
志郎 道正
Takashi Morie
隆史 森江
Hirokuni Fujiyama
博邦 藤山
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compositing method for an electronic filter, with which the electronic filter of less distortion can be provided even when a transconductance amplifier has considerably distorted input voltage/output current characteristics. SOLUTION: The transmission function of the electronic filter is temporarily provided with a one-side terminated ladder filter composed of a coil, a capacitor and a resistor and afterwards, the coil and the resistor are equivalently converted while using the transconductance amplifier. Thus, the electronic filter is composited by transconductance amplifiers 31a-31g and capacitors 32a-32g respectively having the adverse distortion characteristics of about 30 dB.

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、通信、記録システ
ムのフロントエンドに用いられる電子フィルタの低電圧
化及び高性能化に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low-voltage and high-performance electronic filter used for a front end of a communication and recording system.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSI上に電子フィルタを合成する試み
は、LSIが実現されて以来、活発に研究されてきた。
LSI上に電子フィルタを合成する技術は、オペアンプ
を用いるものや、スイッチトキャパシタ回路を用いるも
の等、様々挙げられる。
2. Description of the Related Art Attempts to synthesize an electronic filter on an LSI have been actively studied since the realization of the LSI.
There are various techniques for synthesizing an electronic filter on an LSI, such as a technique using an operational amplifier and a technique using a switched capacitor circuit.

【0003】近年、通信、記録システムの高速化に伴
い、トランスコンダクタンスアンプと呼ばれる電圧電流
変換回路を用いて電子フィルタをLSI上に実現しよう
とする試みが盛んである。その理由は、トランスコンダ
クタンスアンプが比較的簡単に低消費電力で広帯域化が
可能であり高速信号処理に適しているためである。
In recent years, with an increase in the speed of communication and recording systems, attempts have been made to realize an electronic filter on an LSI using a voltage-current conversion circuit called a transconductance amplifier. The reason for this is that the transconductance amplifier can relatively easily reduce the power consumption and widen the bandwidth, and is suitable for high-speed signal processing.

【0004】一般に、電子フィルタ(アナログフィル
タ)をLSI上に実現する方法は大きく分けて2つ存在
する。1つは、図6(a)及び(b)に示すように、電
子フィルタの伝達関数を2次以下の分数多項式に分解
し、その1つ1つの分数多項式をトランスコンダクタン
スアンプで実現し、それらを直列接続する方法であっ
て、直接合成法と呼ばれる方法である。もう1つは、電
子フィルタの伝達関数をコイル、容量、抵抗からなる梯
子型フィルタと呼ばれる回路形式で一旦実現し、その後
コイルと抵抗をトランスコンダクタンスアンプを用いて
等価変換する方法である。
In general, there are roughly two methods for implementing an electronic filter (analog filter) on an LSI. First, as shown in FIGS. 6A and 6B, the transfer function of the electronic filter is decomposed into fractional polynomials of second order or less, and each of the fractional polynomials is realized by a transconductance amplifier. Are connected in series, and is a method called a direct synthesis method. The other is a method in which a transfer function of an electronic filter is once realized in a circuit form called a ladder filter including a coil, a capacitance, and a resistance, and then the coil and the resistance are equivalently converted using a transconductance amplifier.

【0005】図7(a)はコイルLからトランスコンダ
クタンスアンプ回路への一般的な等価変換方法を、図7
(b)は抵抗Rからトランスコンダクタンスアンプ回路
への一般的な等価変換方法をそれぞれ示している。6
1、62、64はトランスコンダクタンスアンプを、6
3は容量をそれぞれ表している。トランスコンダクタン
スアンプを用いれば、簡単にコイルと抵抗の等価回路を
実現できる。したがって、コイル、容量、抵抗で受動フ
ィルタ回路をまず合成し、このうちコイルと抵抗をトラ
ンスコンダクタンスアンプ回路を用いて等価回路で実現
すれば、コイルを用いずに電子フィルタを合成できる。
容量や抵抗、トランスコンダクタンスアンプは容易にL
SI上に集積可能であるから、トランスコンダクタンス
アンプを用いて等価回路で実現された電子フィルタは、
容易にLSI上に実現されるわけである。
FIG. 7A shows a general equivalent conversion method from the coil L to the transconductance amplifier circuit.
(B) shows a general equivalent conversion method from the resistor R to the transconductance amplifier circuit. 6
1, 62 and 64 are transconductance amplifiers, 6
Reference numeral 3 denotes a capacity. If a transconductance amplifier is used, an equivalent circuit of a coil and a resistor can be easily realized. Therefore, if a passive filter circuit is first synthesized using a coil, a capacitance, and a resistance, and the coil and the resistance are realized by an equivalent circuit using a transconductance amplifier circuit, an electronic filter can be synthesized without using a coil.
Capacitance, resistance and transconductance amplifier can be easily set to L
Since it can be integrated on SI, an electronic filter realized by an equivalent circuit using a transconductance amplifier is:
It is easily realized on an LSI.

【0006】上記電子フィルタの合成方法で鍵を握るの
は、トランスコンダクタンスアンプの特性である。トラ
ンスコンダクタンスアンプに用いられるトランジスタ素
子は本来、入力電圧対出力電流特性が強い非線形性を示
すため、それを用いて設計されるトランスコンダクタン
スアンプは十分にその非線形性を排除し入力電圧対出力
電流特性が線形化されている必要性があった。図5
(b)に、その線形化されたトランスコンダクタンスア
ンプの回路例を示す。51は第1入力端子、52は第2
入力端子、53a〜53dはNMOSトランジスタ、5
4a〜54bはPMOSトランジスタ、55は電流バイ
アス電圧入力端子、56は第1出力端子、57は第2出
力端子を示す。
What is key in the method of synthesizing the electronic filter is the characteristics of the transconductance amplifier. Transistor elements used in transconductance amplifiers inherently exhibit strong nonlinearity in input voltage vs. output current characteristics, so transconductance amplifiers designed using such transistors sufficiently eliminate the nonlinearity and provide input voltage vs. output current characteristics. Had to be linearized. FIG.
(B) shows a circuit example of the linearized transconductance amplifier. 51 is a first input terminal, and 52 is a second input terminal.
Input terminals, 53a to 53d are NMOS transistors, 5
4a to 54b are PMOS transistors, 55 is a current bias voltage input terminal, 56 is a first output terminal, and 57 is a second output terminal.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記のとおり、現在ま
でに用いられているトランスコンダクタンスアンプはそ
の歪み特性をできるだけ良好にするため、回路的に様々
な工夫を凝らしてきた。その結果、トランスコンダクタ
ンスアンプは複雑化し、信号入力端子から信号出力端子
までに複数のトランジスタを通過する結果となった。図
5(b)の例に即して説明すると、第1入力端子51か
ら第1出力端子56までの経路上に2個のトランジスタ
53a,53cが、第2入力端子52から第2出力端子
57までの経路上に2個のトランジスタ53b,53d
がそれぞれ介在する。一般にトランスコンダクタンスア
ンプの内部を通過する時間が増せば増すほど、そのトラ
ンスコンダクタンスアンプを用いて合成される電子フィ
ルタの帯域は低くなってしまう。したがって、歪みを抑
えようとすると電子フィルタの帯域が低くなってしまう
結果となっていた。また、複数のトランジスタを縦方向
に積み重ねて合成されるこれら低歪みを目指したトラン
スコンダクタンスアンプでは、電源の低電圧化が困難で
あるといった問題点もあった。
As described above, the transconductance amplifier used so far has been devised in various circuits in order to make the distortion characteristics as good as possible. As a result, the transconductance amplifier became complicated, resulting in passing through a plurality of transistors from the signal input terminal to the signal output terminal. 5B, two transistors 53a and 53c are provided on the path from the first input terminal 51 to the first output terminal 56, and the two transistors 53a and 53c are connected from the second input terminal 52 to the second output terminal 57. Two transistors 53b and 53d on the path to
Respectively intervene. In general, the longer the time it takes to pass through a transconductance amplifier, the lower the bandwidth of an electronic filter synthesized using the transconductance amplifier. Therefore, when trying to suppress the distortion, the band of the electronic filter is reduced. Further, in the transconductance amplifier aiming at low distortion, which is composed by stacking a plurality of transistors in the vertical direction, there is a problem that it is difficult to reduce the voltage of the power supply.

【0008】一方、ハードディスクドライブに代表され
る磁気記録デバイスの近年の大幅な信号処理速度の向上
により、これら電子フィルタの広帯域化は現在のところ
限界に近づいており、電子フィルタの広帯域化に即した
新たな電子フィルタの合成方法が希求されている。
On the other hand, due to the recent remarkable improvement in signal processing speed of magnetic recording devices represented by hard disk drives, the bandwidth of these electronic filters has been approaching the limit at present and has been adapted to the bandwidth of the electronic filters. There is a need for a new electronic filter synthesis method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、トラン
スコンダクタンスアンプが大きく歪んだ入力電圧対出力
電流特性を有する場合でも、歪みの少ない電子フィルタ
を実現できる電子フィルタの合成方法を提供することに
ある。つまり、本願発明者は、合成方法の着眼点を従来
とは別の角度からとらえ、トランスコンダクタンスアン
プの歪み特性が非常に悪い場合において、どのような電
子フィルタの合成方法が最も良好な歪み特性をもたらす
かを検討し、本発明における電子フィルタの合成方法を
着想したものである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of synthesizing an electronic filter capable of realizing an electronic filter with less distortion even when the transconductance amplifier has greatly distorted input voltage-output current characteristics. It is in. In other words, the inventor of the present application views the viewpoint of the synthesis method from a different angle from the conventional one, and when the distortion characteristics of the transconductance amplifier are extremely poor, which electronic filter synthesis method has the best distortion characteristics. The present invention has been studied to determine whether or not it will bring about, and a method for synthesizing an electronic filter according to the present invention is conceived.

【0010】具体的に説明すると、請求項1の発明は、
入力電圧を所望の変換率で出力電流に変換するトランス
コンダクタンスアンプを用いた電子フィルタの合成方法
において、電子フィルタの伝達関数をコイル、容量、抵
抗からなる片側終端梯子型フィルタで実現するステップ
と、前記片側終端梯子型フィルタのコイルと抵抗とを、
各々出力電流に含まれる2次以上の全高調波による2乗
平均値の信号強度に比べて0次の主信号の信号強度の割
合が100倍以下となる特性を持つトランスコンダクタ
ンスアンプを用いて等価変換するステップとを備えた合
成方法を採用したものである。
More specifically, the invention of claim 1 is:
In a method for synthesizing an electronic filter using a transconductance amplifier that converts an input voltage to an output current at a desired conversion rate, a step of realizing a transfer function of the electronic filter with a one-sided terminal ladder-type filter including a coil, a capacitor, and a resistor. The coil and the resistor of the one-sided terminal ladder type filter,
Equivalent using a transconductance amplifier having a characteristic that the ratio of the signal intensity of the 0th-order main signal is 100 times or less as compared with the signal intensity of the root mean square due to the second and higher harmonics included in the output current. And a converting step.

【0011】請求項2の発明は、入力電圧を所望の変換
率で出力電流に変換するトランスコンダクタンスアンプ
を用いた電子フィルタの合成方法において、電子フィル
タの伝達関数をコイル、容量、抵抗からなる片側終端梯
子型フィルタで実現するステップと、前記片側終端梯子
型フィルタのコイルと抵抗とを、各々信号入力端子から
信号出力端子までの経路上に単一のトランジスタのみが
介在した構成を持つトランスコンダクタンスアンプを用
いて等価変換するステップとを備えた合成方法を採用し
たものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for synthesizing an electronic filter using a transconductance amplifier for converting an input voltage to an output current at a desired conversion rate, wherein the transfer function of the electronic filter is a one-sided circuit comprising a coil, a capacitor, and a resistor. A transconductance amplifier having a configuration in which the step of realizing the terminal ladder type filter and the coil and the resistance of the one-sided terminal ladder filter each include only a single transistor on a path from a signal input terminal to a signal output terminal. And a step of performing equivalent conversion by using the following.

【0012】請求項3の発明は、請求項1、2のいずれ
かの発明に係る電子フィルタの合成方法において、前記
電子フィルタに用いられるトランスコンダクタンスアン
プは全て等しい入力電圧対出力電流特性を持つこととし
たものである。
According to a third aspect of the present invention, in the electronic filter synthesizing method according to any one of the first and second aspects of the present invention, all the transconductance amplifiers used in the electronic filter have the same input voltage to output current characteristics. It is what it was.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明に係る電子フィルタの合成
方法によれば、電子フィルタの伝達関数をコイル、容
量、抵抗からなる片側終端梯子型フィルタで一旦実現
し、その後コイルと抵抗をトランスコンダクタンスアン
プを用いて等価変換する。
According to the method of synthesizing an electronic filter according to the present invention, the transfer function of the electronic filter is once realized by a one-sided terminal ladder filter composed of a coil, a capacitor and a resistor, and then the coil and the resistor are transconducted. Equivalent conversion is performed using an amplifier.

【0014】図1(a)は本発明に係る電子フィルタの
合成方法で用いる片側終端梯子型フィルタの一例を、図
1(b)はその比較例である両側終端梯子型フィルタを
それぞれ示している。図中、Lはコイルを、Cは容量
を、Rは抵抗をそれぞれ表している。すなわち、本発明
で用いる片側終端梯子型フィルタは出力端のみを抵抗終
端したフィルタである。
FIG. 1A shows an example of a one-sided terminal ladder type filter used in the method of synthesizing an electronic filter according to the present invention, and FIG. 1B shows a double-sided terminal ladder type filter as a comparative example. . In the figure, L represents a coil, C represents a capacitance, and R represents a resistance. That is, the one-sided terminal ladder type filter used in the present invention is a filter in which only the output end is resistance-terminated.

【0015】図2(a)は片側終端梯子型フィルタの各
電圧ノードの周波数特性を、図2(b)は両側終端梯子
型フィルタの各電圧ノードの周波数特性をそれぞれ示し
ている。片側終端梯子型フィルタは、図2(a)に示す
ように、全ての電圧ノードがほぼ同様の周波数特性を有
する特徴がある。したがって、電子フィルタの合成に片
側終端梯子型フィルタを採用すれば、全てのトランスコ
ンダクタンスアンプの入出力ゲインを1に近くできる。
FIG. 2A shows the frequency characteristics of each voltage node of the one-sided terminal ladder filter, and FIG. 2B shows the frequency characteristics of each voltage node of the two-sided terminal ladder filter. As shown in FIG. 2A, the one-sided terminal ladder filter has a feature that all voltage nodes have substantially the same frequency characteristics. Therefore, if a one-sided terminal ladder type filter is employed in the synthesis of the electronic filter, the input / output gains of all the transconductance amplifiers can be made close to one.

【0016】この際、トランスコンダクタンスアンプの
出力電流特性が歪んでいたとしても、出力電圧端に接続
されたトランスコンダクタンスアンプを用いた等価抵抗
が同様に歪むため、その歪み特性は打ち消されて電圧出
力される。その結果、歪みの大きいトランスコンダクタ
ンスアンプを用いても良好な歪み特性を得ることができ
る。
At this time, even if the output current characteristic of the transconductance amplifier is distorted, the equivalent resistance using the transconductance amplifier connected to the output voltage terminal is similarly distorted. Is done. As a result, good distortion characteristics can be obtained even when a transconductance amplifier having large distortion is used.

【0017】ここで、図3を用いて低歪み化の原理を説
明する。トランスコンダクタンスアンプの電圧電流変換
特性をI=g(v)とする。第1のトランスコンダクタ
ンスアンプ10は入力電圧Vinを出力電流I1に変換
するので、その関係はI1=g(Vin)である。そし
て、第2のトランスコンダクタンスアンプ20はI1を
出力するので、その電圧値Voutとの関係はVout
=g-1(I1)で表される。したがって、入出力電圧の
関係はVout=g-1(g(Vin))=Vinとなり
入出力電圧に歪みが生じないことがわかる。この関係
は、2つのトランスコンダクタンスアンプ10,20の
入出力特性が周波数特性を含めて等しくなる場合に成立
する。すなわち、電子フィルタを合成した場合に、全て
のノードが同様な周波数特性を有することが可能であれ
ば、たとえ入力電圧対出力電流特性が歪んでいたとして
も入出力電圧に歪みが生じないことが分かる。
Here, the principle of reducing distortion will be described with reference to FIG. Let the voltage-current conversion characteristic of the transconductance amplifier be I = g (v). Since the first transconductance amplifier 10 converts the input voltage Vin into the output current I1, the relationship is I1 = g (Vin). Then, since the second transconductance amplifier 20 outputs I1, the relationship with the voltage value Vout is Vout.
= G -1 (I1). Therefore, the relationship between the input and output voltages is Vout = g -1 (g (Vin)) = Vin, and it can be seen that no distortion occurs in the input and output voltages. This relationship is established when the input / output characteristics of the two transconductance amplifiers 10 and 20 are equal including the frequency characteristics. In other words, when the electronic filter is synthesized, if all nodes can have similar frequency characteristics, no distortion occurs in the input / output voltage even if the input voltage-output current characteristic is distorted. I understand.

【0018】従来の電子フィルタの合成方法では、直接
合成法かあるいは両側終端梯子型フィルタからの変換方
法かのどちらかが一般的に用いられていた。これは片側
終端梯子型フィルタより両側終端梯子型フィルタの方
が、素子感度が低いため周波数特性が製造ばらつきに左
右されにくいためであった。すなわち、片側終端梯子型
フィルタは全く関心がもたれなかった。ところが、片側
終端梯子型フィルタは先に説明したように図2(a)に
示すような全ての電圧ノードでの周波数特性が殆ど等し
くなるという特性を有する。これに対し、両側終端梯子
型フィルタの各ノードの周波数特性は、図2(b)に示
すように、各電圧ノードの周波数特性が等しくなりにく
い。直接合成法で電子フィルタを合成した場合でも同様
のことが言える。
In the conventional method of synthesizing an electronic filter, either a direct synthesis method or a conversion method from a double-ended ladder type filter has been generally used. This is because the frequency characteristics are less likely to be affected by manufacturing variations in the two-sided terminal ladder type filter than in the one-sided terminal ladder type filter because the element sensitivity is lower. That is, the one-sided terminal ladder filter was not of any interest. However, the one-sided terminal ladder filter has the characteristic that the frequency characteristics at all voltage nodes are almost equal as shown in FIG. 2A as described above. On the other hand, as shown in FIG. 2B, the frequency characteristics of each node of the double-sided terminal ladder filter are unlikely to be equal to each other. The same can be said for a case where an electronic filter is synthesized by a direct synthesis method.

【0019】本発明は、片側終端梯子型フィルタの上記
特性に着目した初めてのフィルタ合成方法である。ま
た、たとえ片側終端梯子型フィルタから電子フィルタを
合成した例があったとしても、それは歪み特性を軽減さ
せる目的で用いられたものではなかった。つまり、今ま
で、非常に歪み特性の悪いトランスコンダクタンスアン
プを用いて片側終端梯子型フィルタから低歪みの電子フ
ィルタを合成した例はない。本発明における電子フィル
タの合成方法の特徴を一言で言えば、用いられるトラン
スコンダクタンスアンプの歪み特性よりも、電子フィル
タそのものの歪み特性が良くなる点にある。
The present invention is the first filter synthesis method focusing on the above characteristics of a one-sided terminal ladder filter. Further, even if there is an example in which an electronic filter is synthesized from a one-sided terminal ladder type filter, it is not used for the purpose of reducing distortion characteristics. That is, until now, there is no example in which a low-distortion electronic filter is synthesized from a one-sided terminal ladder-type filter using a transconductance amplifier having extremely poor distortion characteristics. In short, the feature of the method for synthesizing an electronic filter in the present invention is that the distortion characteristics of the electronic filter itself are better than the distortion characteristics of the transconductance amplifier used.

【0020】図4は、本発明に係る合成方法によって得
られた電子フィルタの一例を示している。31a〜31
gはトランスコンダクタンスアンプ、32a〜32gは
容量を示す。
FIG. 4 shows an example of an electronic filter obtained by the synthesizing method according to the present invention. 31a-31
g denotes a transconductance amplifier, and 32a to 32g denote capacitances.

【0021】さて、本発明によれば、電子フィルタの合
成に用いるトランスコンダクタンスアンプの歪み特性を
従来のように気にかける必要がない。したがって、非常
に簡単な構成のトランスコンダクタンスアンプを用いる
ことが可能となり、結果として従来より広帯域な電子フ
ィルタを実現することができる。
According to the present invention, there is no need to pay attention to the distortion characteristics of the transconductance amplifier used for synthesizing the electronic filter as in the prior art. Therefore, it is possible to use a transconductance amplifier having a very simple configuration, and as a result, it is possible to realize an electronic filter having a wider band than before.

【0022】図5(a)に、本発明による電子フィルタ
の合成方法で用いるトランスコンダクタンスアンプの一
例を示す。41は第1入力端子、42は第2入力端子、
43a〜43bはNMOSトランジスタ、44a〜44
bはPMOSトランジスタ、45は第1出力端子、46
は第2出力端子、47は電流バイアス電圧入力端子を示
す。
FIG. 5A shows an example of a transconductance amplifier used in the method for synthesizing an electronic filter according to the present invention. 41 is a first input terminal, 42 is a second input terminal,
43a-43b are NMOS transistors, 44a-44
b is a PMOS transistor, 45 is a first output terminal, 46
Denotes a second output terminal, and 47 denotes a current bias voltage input terminal.

【0023】図5(a)に示すトランスコンダクタンス
アンプでは入出力端子間にたった1個のトランジスタし
か存在しない構成となっている。したがって、トランス
コンダクタンスアンプを信号が通過する時間は最小であ
る。電子フィルタを合成する際のフィルタ理論では、ト
ランスコンダクタンスアンプ内部を通過する時間が短け
れば短いほど広帯域の電子フィルタを実現することが可
能となる。したがって、図5(a)のようなトランスコ
ンダクタンスアンプを用いて合成される電子フィルタは
従来の電子フィルタより広帯域である。ただし、このよ
うなトランスコンダクタンスアンプでは入出力歪み特性
が非常に悪いため(約30dB程度)、従来までのフィ
ルタ合成方法では歪み特性を改善できないことから、こ
のトランスコンダクタンスアンプを用いたフィルタは実
現されることはなかった。しかるに本発明による電子フ
ィルタの合成方法を用いれば、歪み特性を改善できるた
め、図5(a)のようなトランスコンダクタンスアンプ
を用いることが可能となり、結果として従来よりも広帯
域のトランスコンダクタンスアンプを実現することが可
能である。
The transconductance amplifier shown in FIG. 5A has a configuration in which only one transistor exists between the input and output terminals. Therefore, the time that the signal passes through the transconductance amplifier is minimal. According to the filter theory when synthesizing an electronic filter, the shorter the time it takes to pass through the inside of the transconductance amplifier, the more it is possible to realize an electronic filter having a wider band. Therefore, an electronic filter synthesized using a transconductance amplifier as shown in FIG. 5A has a wider band than a conventional electronic filter. However, since such a transconductance amplifier has very poor input / output distortion characteristics (about 30 dB), the distortion characteristics cannot be improved by a conventional filter synthesis method. Therefore, a filter using this transconductance amplifier is realized. I never did. However, if the method for synthesizing an electronic filter according to the present invention is used, the distortion characteristics can be improved, so that a transconductance amplifier as shown in FIG. 5A can be used, and as a result, a transconductance amplifier having a wider band than before can be realized. It is possible to

【0024】なお、従来よりも広帯域のトランスコンダ
クタンスアンプが実現できるということは、別の観点か
ら見れば最も電力効率の良い電子フィルタを合成するこ
とが可能であるということであるから、本発明を用いれ
ば、同様の帯域を持つ電子フィルタを合成した場合には
最も低消費電力な電子フィルタを実現することも可能で
ある。ただし、本発明による電子フィルタの合成方法に
用いられるトランスコンダクタンスアンプは図5(a)
に示す構成に限定されるものではなく、非常に悪い歪み
特性を有するどのようなトランスコンダクタンスアンプ
でも採用可能である。
The fact that a transconductance amplifier having a wider band than the conventional one can be realized means that it is possible to synthesize an electronic filter having the highest power efficiency from another point of view. If used, an electronic filter with the lowest power consumption can be realized when electronic filters having similar bands are combined. However, the transconductance amplifier used in the electronic filter synthesis method according to the present invention is shown in FIG.
However, the present invention is not limited to the configuration shown in FIG. 1, but any transconductance amplifier having a very bad distortion characteristic can be employed.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上説明してきたとおり、本発明では、
コイルと容量と抵抗より構成される片側終端梯子型フィ
ルタのコイルと抵抗をトランスコンダクタンスアンプを
用いて等価回路で置き換え、電子フィルタを提供する。
この際、変換された電子フィルタの全ての電圧ノードの
周波数特性はほぼ同一となるため、トランスコンダクタ
ンスアンプの出力電流特性が歪んでいたとしても、出力
電圧端に接続されたトランスコンダクタンスアンプを用
いた等価抵抗が同様に歪むため、その歪み特性は打ち消
されて電圧出力される。その結果、歪みの大きいトラン
スコンダクタンスアンプを用いても良好な歪み特性を得
ることができる。
As described above, according to the present invention,
An electronic filter is provided by replacing a coil and a resistance of a one-sided terminal ladder filter composed of a coil, a capacitance and a resistance with an equivalent circuit using a transconductance amplifier.
At this time, since the frequency characteristics of all the voltage nodes of the converted electronic filter are almost the same, the transconductance amplifier connected to the output voltage terminal was used even if the output current characteristics of the transconductance amplifier were distorted. Since the equivalent resistance is similarly distorted, the distortion characteristic is canceled and a voltage is output. As a result, good distortion characteristics can be obtained even when a transconductance amplifier having large distortion is used.

【0026】また、本発明によれば、入出力端子間にト
ランジスタがたかだか1つしか存在しないような非常に
簡単な構成を持つトランスコンダクタンスアンプを用い
て電子フィルタを合成することができ、従来より広帯域
な電子フィルタを合成することが可能となる。
According to the present invention, an electronic filter can be synthesized using a transconductance amplifier having a very simple structure in which at most one transistor exists between input and output terminals. It is possible to synthesize a broadband electronic filter.

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

【図1】(a)は本発明に係る電子フィルタの合成方法
で用いる片側終端梯子型フィルタの一例を、(b)はそ
の比較例である両側終端梯子型フィルタをそれぞれ示す
回路図である。
FIG. 1A is a circuit diagram illustrating an example of a one-sided terminal ladder type filter used in a method of synthesizing an electronic filter according to the present invention, and FIG.

【図2】(a)は片側終端梯子型フィルタの各電圧ノー
ドの周波数特性を、(b)は両側終端梯子型フィルタの
各電圧ノードの周波数特性をそれぞれ示す図である。
2A is a diagram illustrating frequency characteristics of each voltage node of a one-sided terminal ladder filter, and FIG. 2B is a diagram illustrating frequency characteristics of each voltage node of a two-sided terminal ladder filter.

【図3】本発明による低歪み化の原理を説明するための
ブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram for explaining the principle of distortion reduction according to the present invention.

【図4】本発明に係る合成方法によって得られた電子フ
ィルタの一例を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of an electronic filter obtained by a synthesis method according to the present invention.

【図5】(a)は本発明に係る電子フィルタの合成方法
で用いるトランスコンダクタンスアンプの一例を、
(b)は従来の電子フィルタの合成方法で用いられてい
たトランスコンダクタンスアンプの一例をそれぞれ示す
回路図である。
FIG. 5A shows an example of a transconductance amplifier used in the method for synthesizing an electronic filter according to the present invention;
FIG. 2B is a circuit diagram illustrating an example of a transconductance amplifier used in a conventional method of synthesizing an electronic filter.

【図6】(a)及び(b)は従来の直接合成法に基づく
電子フィルタの合成方法を説明するための概念図であ
る。
FIGS. 6A and 6B are conceptual diagrams for explaining a method of synthesizing an electronic filter based on a conventional direct synthesis method.

【図7】(a)はコイルからトランスコンダクタンスア
ンプ回路への一般的な等価変換方法を、(b)は抵抗か
らトランスコンダクタンスアンプ回路への一般的な等価
変換方法をそれぞれ示す概念図である。
7A is a conceptual diagram illustrating a general equivalent conversion method from a coil to a transconductance amplifier circuit, and FIG. 7B is a conceptual diagram illustrating a general equivalent conversion method from a resistor to a transconductance amplifier circuit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,20 トランスコンダクタンスアンプ 31a〜31g トランスコンダクタンスアンプ 32a〜32g 容量 41 第1入力端子 42 第2入力端子 43a〜43b NMOSトランジスタ 44a〜44b PMOSトランジスタ 45 第1出力端子 46 第2出力端子 47 電流バイアス電圧入力端子 51 第1入力端子 52 第2入力端子 53a〜53d NMOSトランジスタ 54a〜54b PMOSトランジスタ 55 電流バイアス電圧入力端子 56 第1出力端子 57 第2出力端子 61,62,64 トランスコンダクタンスアンプ 63 容量 C 容量 L コイル R 抵抗 10, 20 transconductance amplifier 31a to 31g transconductance amplifier 32a to 32g capacitance 41 first input terminal 42 second input terminal 43a to 43b NMOS transistor 44a to 44b PMOS transistor 45 first output terminal 46 second output terminal 47 current bias voltage Input terminal 51 First input terminal 52 Second input terminal 53a to 53d NMOS transistor 54a to 54b PMOS transistor 55 Current bias voltage input terminal 56 First output terminal 57 Second output terminal 61, 62, 64 Transconductance amplifier 63 Capacity C capacity L coil R resistance

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤山 博邦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5J098 AA03 AA14 AB03 AD12 CA02 CB01 CB08  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Hirokuni Fujiyama 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. F term (reference) 5J098 AA03 AA14 AB03 AD12 CA02 CB01 CB08

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力電圧を所望の変換率で出力電流に変
換するトランスコンダクタンスアンプを用いた電子フィ
ルタの合成方法であって、 電子フィルタの伝達関数をコイル、容量、抵抗からなる
片側終端梯子型フィルタで実現するステップと、 前記片側終端梯子型フィルタのコイルと抵抗とを、各々
出力電流に含まれる2次以上の全高調波による2乗平均
値の信号強度に比べて0次の主信号の信号強度の割合が
100倍以下となる特性を持つトランスコンダクタンス
アンプを用いて等価変換するステップとを備えたことを
特徴とする電子フィルタの合成方法。
1. A method for synthesizing an electronic filter using a transconductance amplifier for converting an input voltage into an output current at a desired conversion rate, wherein a transfer function of the electronic filter is a one-sided terminal ladder comprising a coil, a capacitor, and a resistor. A filter realized by a filter, and a coil and a resistor of the one-sided terminal ladder type filter each having a zero-order main signal of a zero-order main signal compared with a signal intensity of a root-mean-square value of a second-order or higher total harmonic included in the output current. Performing equivalent conversion using a transconductance amplifier having a characteristic that a signal intensity ratio is 100 times or less.
【請求項2】 入力電圧を所望の変換率で出力電流に変
換するトランスコンダクタンスアンプを用いた電子フィ
ルタの合成方法であって、 電子フィルタの伝達関数をコイル、容量、抵抗からなる
片側終端梯子型フィルタで実現するステップと、 前記片側終端梯子型フィルタのコイルと抵抗とを、各々
信号入力端子から信号出力端子までの経路上に単一のト
ランジスタのみが介在した構成を持つトランスコンダク
タンスアンプを用いて等価変換するステップとを備えた
ことを特徴とする電子フィルタの合成方法。
2. A method for synthesizing an electronic filter using a transconductance amplifier for converting an input voltage to an output current at a desired conversion rate, wherein a transfer function of the electronic filter is a one-sided terminal ladder comprising a coil, a capacitor, and a resistor. A step of realizing the filter, the coil and the resistance of the one-sided terminal ladder filter, using a transconductance amplifier having a configuration in which only a single transistor is interposed on the path from the signal input terminal to the signal output terminal. Performing an equivalent conversion.
【請求項3】 請求項1、2のいずれか1項に記載の電
子フィルタの合成方法において、 前記電子フィルタに用いられるトランスコンダクタンス
アンプは全て等しい入力電圧対出力電流特性を持つこと
を特徴とする電子フィルタの合成方法。
3. The method for synthesizing an electronic filter according to claim 1, wherein all of the transconductance amplifiers used in the electronic filter have the same input voltage to output current characteristics. A method for synthesizing an electronic filter.
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