JP2002064361A - トランスバーサルフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複雑な制御回路を用いずに連続的に周波数特
性を変更する。 【解決手段】 ｎ個の全域通過ｇｍフィルタ１２〜１５
における前段のｇｍフィルタの出力端子を後段のｇｍフ
ィルタの入力端子に接続してトランスバーサルフィルタ
用の遅延回路を構成する。各フィルタ１２〜１５の夫々
を構成する２つのｇｍアンプに、バイアス電流供給回路
２３によって、連続的に可変なバイアス電流ａ,ｂを供
給する。こうして、バイアス電流供給回路２３から各フ
ィルタ１２〜１５の第１,第２ｇｍアンプに供給するバ
イアス電流ａ,ｂを連続的に可変することによって、上
記遅延回路の周波数特性を連続的に変更し、複雑な制御
回路を用いることなくトランスバーサルフィルタの周波
数特性を連続可変する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、波形等化回路に
用いられるデジタルフィルタの一種であるトランスバー
サルフィルタの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】デジタル信号を扱うシステムにおいて
は、媒体や伝送経路による特性劣化を補償する波形等化
回路が必要であり、この波形等化回路としてはデジタル
フィルタの一種であるトランスバーサルフィルタがよく
用いられる。このトランスバーサルフィルタでは遅延素
子を有している。そして、上記システムにおけるデジタ
ル信号の転送レートが決まれば、その転送レートによっ
て信号の周波数帯域が決まり、上記トランスバーサルフ
ィルタは、上記遅延素子の遅延時間と重み付けアンプの
係数とを調整して目的の周波数特性に合せ込むのであ
る。したがって、上記システムの転送レートが固定であ
れば上記遅延素子の遅延時間は一定で良いのであるが、
上記転送レートが変化する場合には、それに応じて上記
遅延素子の遅延時間を設定する必要がある。

【０００３】例えば、線速度が一定のディスクメモリシ
ステムにおいて、データの読み取り時間を縮めるため
に、ディスクの回転速度が所定の速度に達する前にデー
タの先読みを行う場合、転送レートが一定ではなく変化
して行くことになる。そして、上記トランスバーサルフ
ィルタの周波数特性をこれに追随させるためには、上記
遅延回路の遅延時間を動的に連続可変にする必要があ
る。

【０００４】図４は、上記トランスバーサルフィルタの
ブロック図である。このトランスバーサルフィルタにお
いては、上記遅延回路としてメモリ回路を使用してい
る。図４に示すように、フィルタの入力端子ＩＮは第１
メモリ回路Ｍ１の入力端子に接続され、第１メモリ回路
Ｍ１の出力端子は第２メモリ回路Ｍ２の入力端子に接続
されている。さらに、第２メモリ回路Ｍ２の出力端子は
第３メモリ回路Ｍ３の入力端子に接続されている。以下
同様に、前段のメモリ回路Ｍの出力端子が後段のメモリ
回路Ｍの入力端子に接続されている。こうして、ｎ個の
メモリ回路Ｍ１〜Ｍｎで上記遅延回路を構成するのであ
る。

【０００５】また、上記入力端子ＩＮには重み付け回路
Ｋ０の入力端子が接続されている。さらに、各メモリ回
路Ｍ１〜Ｍｎの出力端子の夫々には重み付け回路Ｋ１〜
Ｋｎの入力端子が接続されている。そして、各重み付け
回路Ｋ０〜Ｋｎの出力端子は加算器１に接続されてお
り、加算器１の出力端子にはフィルタの出力端子ＯＵＴ
が接続されている。また、各メモリ回路Ｍ１〜Ｍｎのク
ロック入力端子ＣＬＫには、クロックジェネレータ２か
ら出力されたクロック信号が入力される。

【０００６】上記構成を有するトランスバーサルフィル
タは、次のように動作する。すなわち、入力端子ＩＮか
ら第１メモリ回路Ｍ１の入力端子に入力されたデジタル
信号は、クロックジェネレータ２から各メモリ回路Ｍ１
〜Ｍｎに入力されるクロック信号のタイミングで、第１
メモリ回路Ｍ１から第ｎメモリ回路Ｍｎに向ってパイプ
ライン的に転送される。これによって、１つのメモリ回
路Ｍがクロック１周期分の遅延素子となり、各メモリ回
路Ｍ１〜Ｍｎからの種々の遅延時間だけ遅延されたデジ
タル信号が、重み付け回路Ｋ０〜Ｋｎによって指定され
た夫々の増幅率で加算器１で加算されて出力端子ＯＵＴ
から出力されるのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のｎ個のメモリ回路Ｍ１〜Ｍｎを遅延回路として使用
したトランスバーサルフィルタには、以下のような問題
がある。すなわち、周波数特性の連続可変は、クロック
ジェネレータ２から各メモリ回路Ｍ１〜Ｍｎへのクロッ
ク周波数を連続的に可変させることによって実現でき
る。しかしながら、そのためには、他のロジック系のク
ロックジェネレータとは独立して、尚且つ、出力周波数
を連続可変することが可能なクロックジェネレータを用
意する必要があり、複雑な制御回路が必要になるという
問題がある。

【０００８】また、各メモリ回路Ｍ１〜Ｍｎに入力され
るクロック信号を単純に逓倍させる回路だけを付加する
ことによっても、周波数特性可変のトランスバーサルフ
ィルタを構成することはできる。ところが、その場合に
は、周波数特性の変化が離散的になり、連続可変させる
ことができないという問題がある。

【０００９】そこで、この発明の目的は、複雑な制御回
路を用いることなく連続的に周波数特性を可変できるト
ランスバーサルフィルタを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明のトランスバーサルフィルタは、遅延回路
と重み付け回路と加算回路を有するトランスバーサルフ
ィルタにおいて、上記遅延回路は、バイアス電流を連続
的に変化させることによって周波数特性が連続的に変化
するトランスコンダクタンスフィルタ(以下、ｇｍフィ
ルタと略称する)で構成されていることを特徴としてい
る。

【００１１】上記構成によれば、遅延回路を構成するｇ
ｍフィルタに供給されるバイアス電流が連続的に可変さ
れることによって周波数特性が連続的に変化し、上記遅
延回路の周波数特性が連続的に変更される。こうして、
トランスバーサルフィルタの周波数特性が連続的に可変
となる。

【００１２】また、この発明のトランスバーサルフィル
タは、上記ｇｍフィルタを全域通過フィルタで成すこと
が望ましい。

【００１３】上記構成によれば、上記ｇｍフィルタは全
域通過フィルタで構成されているため、低域通過フィル
タで構成した場合のように、ゲイン特性の減衰領域がト
ランスバーサルフィルタの周波数帯域と重なることはな
く、減衰分を補償する回路等が必要なくなる。したがっ
て、回路構成が簡単になる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態のトラ
ンスバーサルフィルタにおけるブロック図である。本ト
ランスバーサルフィルタは、遅延回路にｎ個の全域通過
型のｇｍフィルタ１２〜１５を使用している。すなわ
ち、トランスバーサルフィルタの入力端子１１は第１ｇ
ｍフィルタ１２の入力端子に接続され、第１ｇｍフィル
タ１２の出力端子は第２ｇｍフィルタ１３の入力端子に
接続されている。また、第２ｇｍフィルタ１３の出力端
子は第３ｇｍフィルタ１４の入力端子に接続される。以
下同様に、前段のｇｍフィルタの出力端子が後段のｇｍ
フィルタの入力端子に接続されている。

【００１５】また、上記入力端子１１には重み付け回路
１６の入力端子が接続されている。さらに、各ｇｍフィ
ルタ１２〜１５の出力端子の夫々には、重み付け回路１
７〜２０の入力端子が接続されている。そして、重み付
け回路１６〜２０の出力端子は加算器２１に接続されて
おり、加算器２１の出力端子には本トランスバーサルフ
ィルタの出力端子２２が接続されている。また、上記バ
イアス電流供給回路２３は、各ｇｍフィルタ１２〜１５
の夫々を構成する前段の第１トランスコンダクタンスア
ンプ(以下、ｇｍアンプと略称する)と後段の第２ｇｍア
ンプとにバイアス電流を供給する。

【００１６】図２は、上記全域通過型の第１ｇｍフィル
タ１２の内部ブロック図である。他のｇｍフィルタ１３
〜１５も同様の構造を有している。第１ｇｍフィルタ１
２には、上述したように前段の第１ｇｍアンプ２５と後
段の第２ｇｍアンプ２６とが設けられている。そして、
第１ｇｍアンプ２５の電流出力端子は第１非反転バッフ
ァ２７の入力端子に接続され、第１非反転バッファ２７
の出力端子は第２ｇｍアンプ２６の正電圧入力端子に接
続されている。さらに、第２ｇｍアンプ２６の電流出力
端子は第２非反転バッファ２８の入力端子に接続されて
いる。また、この第２非反転バッファ２８の出力端子
は、次段の第２ｇｍフィルタ１３の入力端子と、第２重
み付け回路１７の入力端子と、第１ｇｍアンプ２５およ
び第２ｇｍアンプ２６の負電圧入力端子に接続されてい
る。

【００１７】上記第１ｇｍアンプ２５の正電圧入力端子
には、本トランスバーサルフィルタの入力端子１１が接
続され、入力端子１１は、更に反転バッファ２９の入力
端子と第２容量２０の一方の端子に接続されている。ま
た、反転バッファ２９の出力端子は第１容量３１の一方
の端子に接続され、第１容量３１の他方の端子は第１ｇ
ｍアンプ２５の電流出力端子に接続されている。さら
に、第２容量３０の他方の端子は第２ｇｍアンプ２６の
電流出力端子に接続されている。

【００１８】上記構成において、上記第１ｇｍアンプ２
５および第２ｇｍアンプ２６のトランスコンダクタンス
を「ｇｍ1」および「ｇｍ2」とし、第１容量３１および第２
容量３０の容量値を「Ｃ1」および「Ｃ2」とすると、この第
１ｇｍフィルタ１２の伝達関数Ｔ(s)は次式の様にな
る。 Ｔ(s) ＝ (ｓ＊ｓ−ｇｍ2/Ｃ2＊ｓ＋ｇｍ1＊ｇｍ2/Ｃ1/
Ｃ2)/(ｓ＊ｓ＋ｇｍ2/Ｃ2＊ｓ＋ｇｍ1＊ｇｍ2/Ｃ1/Ｃ2)

【００１９】この伝達関数Ｔ(s)よりゲイン特性は１と
なり(|Ｔ(s)|＝１)、位相特性や群遅延特性が第１ｇｍ
アンプ２５および第２ｇｍアンプ２６のトランスコンダ
クタンスｇｍ1,ｇｍ2で制御可能となる。ここで、上記
トランスコンダクタンスｇｍ1,ｇｍ2は、第１,第２ｇｍ
アンプ２５,２６のバイアス電流ａ,ｂで変化し、このバ
イアス電流ａ,ｂを制御することによって、所定の遅延
時間を有する遅延回路を実現できる。

【００２０】そこで、上記バイアス電流供給回路２３に
よって、各ｇｍフィルタ１２〜１５の第１,第２ｇｍア
ンプに供給するバイアス電流ａ,ｂを連続的に変化させ
ることによって、各ｇｍフィルタ１２〜１５で構成され
る上記遅延回路の周波数特性を連続的に変更でき、周波
数特性が連続可変なトランスバーサルフィルタが得られ
るのである。

【００２１】本実施の形態においては、トランスバーサ
ルフィルタの遅延回路としてｇｍフィルタ１２〜１５を
用いている。ｇｍフィルタとは図２のごとくｇｍアンプ
２５,２６を使用したアナログのアクティブフィルタの
ことであり、バイアス電流供給回路２３から出力される
バイアス電流を連続的に変えることでその周波数特性を
連続的に可変させることができる。このｇｍフィルタ１
２〜１５における群遅延特性が平坦な周波数帯域におい
ては、このｇｍフィルタ１２〜１５そのものをある遅延
時間を有する遅延回路として使用することができる。こ
のｇｍフィルタ１２〜１５は群遅延特性を含む周波数特
性を連続的に変化させることができるため、上述したよ
うに、連続的に遅延時間を制御可能な遅延回路を構成す
ることができるのである。

【００２２】上記トランスバーサルフィルタにおいて要
求される周波数帯域が高くなればなる程、遅延回路で必
要となる遅延時間も短くなる。一方において、図３に示
すように、低域通過フィルタで構成された上記ｇｍフィ
ルタの特性も、周波数特性を高く設定すると、ゲイン特
性が平坦な領域Ａ'および群遅延特性が平坦な領域Ｂ'を
高い周波数領域まで得ることができる。また、その場合
の群遅延特性の平坦な領域Ｂ'で遅延時間は３０nsecで
あり、より周波数特性が低い低域通過フィルタにおける
群遅延特性の平坦な領域Ｂでの遅延時間３００nsecより
も短くなる。つまり、上記ｇｍフィルタは、設定周波数
帯域を高くすれば遅延時間が短くなり、トランスバーサ
ルフィルタの遅延回路として用いるのに良好な特性を示
すのである。

【００２３】尚、図３において、上記低域通過フィルタ
のゲイン特性が平坦な領域Ａ'と群遅延特性が平坦な領
域Ｂ'とを比較すると、ゲイン特性の方がより低い周波
数から減衰し始めてしまう。そして、減衰している領域
がトランスバーサルフィルタの周波数帯域と重なる場合
には、低域通過フィルタで構成されたｇｍフィルタを用
いた遅延回路は減衰器を含む遅延素子となってしまい、
例えば減衰分を重み付け回路で補償する等の対策をとら
ないとトランスバーサルフィルタの特性がずれてしまう
ことになる。しかしながら、この問題は、ｇｍフィルタ
を全域通過フィルタで構成することで解決することがで
きるのである。

【００２４】ここで、上記全域通過フィルタとは、図３
に示すように、ゲイン特性が常に一定であり、位相特性
が変化(つまり群遅延特性が変化)するフィルタである。
そして、全域通過フィルタで構成したｇｍフィルタ(全
域通過型ｇｍフィルタ)は、図２に示すように、ｇｍア
ンプを２個使用する二次のフィルタで構成することがで
きるのである。

【００２５】上記構成を有するトランスバーサルフィル
タは次のように動作する。上記遅延回路を構成する最前
段の第１ｇｍフィルタ１２に入力端子１１からデジタル
信号が入力される。そうすると、バイアス電流供給回路
２３から各フィルタ１２〜１５の第１,第２ｇｍアンプ
２５,２６に供給された連続的に可変なバイアス電流ａ,
ｂによって設定されたトランスコンダクタンスｇｍ1,ｇ
ｍ2に基づくタイミングで、上記ディジタル信号が最終
段の第ｎｇｍフィルタ１５に向ってパイプライン的に転
送される。これによって、１つのｇｍフィルタがトラン
スコンダクタンスｇｍ1,ｇｍ2に基づく群遅延時間分の
遅延素子となり、各ｇｍフィルタ１２〜１５からの種々
の遅延時間だけ遅延されたデジタル信号が、重み付け回
路１６〜２０によって指定された夫々の増幅率で加算器
２１で加算されて出力端子２２から出力されるのであ
る。

【００２６】上述のように、本実施の形態においては、
ｎ個の全域通過型ｇｍフィルタ１２〜１５における前段
のｇｍフィルタの出力端子を後段のｇｍフィルタの入力
端子に接続してトランスバーサルフィルタ用の遅延回路
を構成している。さらに、各フィルタ１２〜１５の夫々
を構成する２つのｇｍアンプ２５,２６には、バイアス
電流供給回路２３によって、連続的に可変なバイアス電
流ａ,ｂを供給するようにしている。その場合、各フィ
ルタ１２〜１５の具体的構成は図２に示すようであり、
そのゲイン特性は１となる。したがって、位相特性や群
遅延特性を第１,第２ｇｍアンプ２５,２６のトランスコ
ンダクタンスｇｍ1,ｇｍ2で制御可能となる。

【００２７】すなわち、本実施の形態によれば、上記バ
イアス電流供給回路２３から各フィルタ１２〜１５の第
１,第２ｇｍアンプ２５,２６に供給するバイアス電流
ａ,ｂを連続的に可変することによって、上記遅延回路
の周波数特性を連続的に変更でき、トランスバーサルフ
ィルタの周波数特性を連続可変できるのである。

【００２８】その場合に、上記バイアス電流供給回路２
３のみを付加すればよく、他のロジック系のクロックジ
ェネレータとは独立して、出力周波数を連続可変するこ
とが可能なクロックジェネレータを用意する場合のよう
に、複雑な制御回路は必要としないのである。

【００２９】

【発明の効果】以上より明らかなように、この発明のト
ランスバーサルフィルタは、遅延回路を、バイアス電流
を連続的に変化させることによって周波数特性が連続的
に変化するｇｍフィルタで構成したので、上記ｇｍフィ
ルタに供給するバイアス電流を連続的に可変することに
よって、上記遅延回路の周波数特性を連続的に変更する
ことができる。したがって、トランスバーサルフィルタ
の周波数特性を連続的に可変できるのである。

【００３０】その場合に、付加回路としては、上記ｇｍ
フィルタへのバイアス電流を連続的に変化できるバイア
ス電流供給回路のみでよく、他のロジック系のクロック
ジェネレータとは独立して出力周波数を連続可変するク
ロックジェネレータを用意する場合のように、複雑な制
御回路は必要としない。

【００３１】また、この発明のトランスバーサルフィル
タは、上記ｇｍフィルタを全域通過フィルタで構成すれ
ば、低域通過フィルタで構成する場合のように、ゲイン
特性の減衰領域がトランスバーサルフィルタの周波数帯
域と重なることはない。したがって、減衰分を補償する
回路等は必要とせず、回路構成を簡単にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明のトランスバーサルフィルタのブロ
ック図である。

【図２】 図１における第１ｇｍフィルタの内部ブロッ
ク図である。

【図３】 低域通過フィルタおよび全域通過フィルタの
ゲイン特性および群遅延特性を示す図である。

【図４】 従来のトランスバーサルフィルタのブロック
図である。

【符号の説明】

１１…入力端子、 １２〜１５…全域通過型ｇｍフィルタ、 １６〜２０…重み付け回路、 ２１…加算器、 ２２…出力端子、 ２３…バイアス電流供給回路、 ２５,２６…ｇｍアンプ、 ２７,２８…非反転バッファ、 ２９…反転バッファ、 ３０,３１…容量。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 遅延回路と重み付け回路と加算回路を有
   するトランスバーサルフィルタにおいて、 上記遅延回路は、バイアス電流を連続的に変化させるこ
   とによって周波数特性が連続的に変化するトランスコン
   ダクタンスフィルタで構成されていることを特徴とする
   トランスバーサルフィルタ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のトランスバーサルフィル
   タにおいて、 上記トランスコンダクタンスフィルタは、全域通過フィ
   ルタであることを特徴とするトランスバーサルフィル
   タ。