JP2003198326A - Complex band-pass filter - Google Patents

Complex band-pass filter

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JP2003198326A
JP2003198326A JP2001393362A JP2001393362A JP2003198326A JP 2003198326 A JP2003198326 A JP 2003198326A JP 2001393362 A JP2001393362 A JP 2001393362A JP 2001393362 A JP2001393362 A JP 2001393362A JP 2003198326 A JP2003198326 A JP 2003198326A
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transconductance
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ota
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve a distortion in a filter pass band which is caused by a frequency characteristic in OTA. <P>SOLUTION: A complex band-pass filter includes trans-conductance elements for respectively shifting the central frequency of the pass band. At least two or more trans-conductance elements are connected in parallel with little trans- conductance in each element. Besides, trans-conductance is made to be same in the whole trans-conductance elements. Thus, deterioration in the whole higher harmonic distortion of an output signal with respect to an input signal is improved. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する分野】本発明は複素バンドパスフィル
タ、特にLow−IF方式の受信機等に使用され、イメ
ージ信号の抑圧ならびにチャネル選択を行うための複素
バンドパスフィルタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a complex bandpass filter, and more particularly to a complex bandpass filter used in a Low-IF type receiver or the like for suppressing an image signal and performing channel selection.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年では、携帯無線端末の普及に伴い、
従来の受信方式であるスーパーヘテロダイン方式の代わ
りに、中間周波数(IF)を数MHz以下に設定するL
ow−IF方式が注目されている。このLow−IF方
式を採用すれば、上記スーパーヘテロダイン方式で必要
となっていた外形寸法が大きな外付けIFフィルタを取
り除くことができ、受信部をワンチップ化、低価格化で
きるという利点が得られる。
2. Description of the Related Art In recent years, with the spread of portable wireless terminals,
Instead of the conventional super-heterodyne receiving method, L which sets the intermediate frequency (IF) to several MHz or less
The ow-IF method is drawing attention. If this Low-IF system is adopted, an external IF filter having a large external dimension, which is required in the above-mentioned super-heterodyne system, can be removed, and the advantage that the receiving unit can be made into one chip and the cost can be reduced can be obtained. .

【0003】しかし、このLow−IF方式では、受信
周波数(RF)と局所発振器の周波数が近いためにイメ
ージ信号の抑圧が必須となる。このイメージ信号を抑圧
する手段の一種として、オペレーショナル・トランスコ
ンダクタンス・アンプ(以下OTAとする)を用いたも
のがあり、これは例えばIEICE TRANS. FUNDAMENTALS,Vo
l. E80-A, No.9, 1997年9月、1721頁から17
24頁に掲載されたXiaoxing ZHANGの論文、"Implement
ation of Active Complex Filter with Variable Param
eter Using OTAs" 等に記載されている。
However, in this Low-IF system, suppression of an image signal is essential because the reception frequency (RF) and the frequency of the local oscillator are close to each other. As a kind of means for suppressing this image signal, there is one using an operational transconductance amplifier (hereinafter referred to as OTA), which is, for example, IEICE TRANS. FUNDAMENTALS, Vo.
l. E80-A, No. 9, September 1997, pages 1721-17
Xiaoxing ZHANG's paper, "Implement," published on page 24
ation of Active Complex Filter with Variable Param
eter Using OTAs "etc.

【0004】OTAは通常、図3に示すシンボルで表さ
れ、入力及び出力インピーダンス共に理想的には無限大
であり、出力電流Ioutは、次式によって与えられる。
The OTA is usually represented by the symbol shown in FIG. 3, and both the input and output impedances are ideally infinite, and the output current I out is given by the following equation.

【0005】Iout=gm・Vin ・・・式(1) ここでVinは差動入力電圧であり、gmは出力電流I
outに対するトランスコンダクタンスであり、理想的に
は入力電圧に対して常に一定である。
I out = gm · V in (1) where V in is the differential input voltage and gm is the output current I
It is the transconductance for out , and ideally it is always constant with respect to the input voltage.

【0006】図4に、上記論文に記載されている1次の
複素バンドパスフィルタの構成を示す。このフィルタで
は、直交変調の同相成分の入力信号XRが入力され、g
m3aのトランスコンダクタンスを持つ第1OTA1、
この第1OTA1の出力側が接続され、gm1aのトラ
ンスコンダクタンスを持つ第3OTA3が設けられてお
り、この第3OTA3から同相成分の出力信号YRが出
力される。一方、直交変調の直交成分の入力信号XI
入力され、gm3bのトランスコンダクタンスを持つ第
2OTA2、この第2OTA2の出力側が接続され、g
m1bのトランスコンダクタンスを持つ第4OTA4が
設けられ、この第4OTA4から直交成分の出力信号Y
Iが出力される。
FIG. 4 shows the structure of the first-order complex bandpass filter described in the above paper. In this filter, the input signal X R of the in-phase component of quadrature modulation is input, and g
a first OTA1 having a transconductance of m3a,
The output side of the first OTA1 is connected, and a third OTA3 having a transconductance of gm1a is provided. The third OTA3 outputs the output signal Y R of the in- phase component. On the other hand, the input signal X I of the quadrature component of quadrature modulation is input, the second OTA2 having the transconductance of gm3b and the output side of this second OTA2 are connected, and g
A fourth OTA4 having a transconductance of m1b is provided, and an output signal Y of an orthogonal component is output from the fourth OTA4.
I is output.

【0007】また、上記第1OTA1と第3OTA3の
接続点Aと、上記第2OTA2と第4OTA4の接続点
Bとの間に、周波数シフト機能を果たすために、第5O
TA5及び第6OTA6が設けられ、この第5OTA5
はgm2aのトランスコンダクタンスを持ち、第6OT
A6はgm2bのトランスコンダクタンスを持つ。さら
に、上記接続点Aとアースとの間に、容量Caの第1キ
ャパシタ7が接続され、上記接続点Bとアースとの間
に、容量Cbの第2キャパシタ8が接続される。
Further, between the connection point A of the first OTA1 and the third OTA3 and the connection point B of the second OTA2 and the fourth OTA4, the fifth Oth is provided to perform a frequency shift function.
TA5 and sixth OTA6 are provided, and the fifth OTA5
Has a transconductance of gm2a, and the 6th OT
A6 has a transconductance of gm2b. Further, the first capacitor 7 having the capacitance Ca is connected between the connection point A and the ground, and the second capacitor 8 having the capacitance Cb is connected between the connection point B and the ground.

【0008】そして、このような1次の複素バンドパス
フィルタの伝達関数H(s)[s:複素変数]は、上記ト
ランスコンダクタンスにおいて、gm1a=gm1b=
gm1、gm2a=gm2b=gm2、gm3a=gm
3b=gm3で、またCa=Cb=Cとした時、次式に
よって与えられる。
The transfer function H (s) [s: complex variable] of such a first-order complex bandpass filter is gm1a = gm1b = in the above transconductance.
gm1, gm2a = gm2b = gm2, gm3a = gm
When 3b = gm3 and Ca = Cb = C, it is given by the following equation.

【0009】[0009]

【数1】 なお、jは虚数単位で、j2=−1である。[Equation 1] In addition, j is an imaginary unit and j 2 = −1.

【0010】このような複素バンドパスフィルタによれ
ば、同相成分の入力信号XRについては、トランスコン
ダクタンスgm3aで決定されるゲインで、かつ容量C
aとトランスコンダクタンスgm1aで決定される通過
帯域幅の出力信号YRが得られ、また直交成分の入力信
号XIについては、トランスコンダクタンスgm3bで
決定されるゲインで、かつ容量Cbとトランスコンダク
タンスgm1bで決定される通過帯域幅の出力信号YI
が得られる。そして上記容量Ca、Cbと、第5OTA
5及び第6OTA6のトランスコンダクタンスgm2a
及びgm2bで決定される量だけ周波数が正方向へシフ
トされる。
According to such a complex bandpass filter, the input signal X R of the in-phase component has a gain determined by the transconductance gm3a and a capacitance C.
a and a transconductance gm1a, the output signal Y R of the passband width is obtained, and the input signal X I of the quadrature component is the gain determined by the transconductance gm3b and the capacitance Cb and the transconductance gm1b. Output signal Y I of determined pass bandwidth
Is obtained. Then, the capacitors Ca and Cb and the fifth OTA
Transconductance gm2a of the fifth and sixth OTA6
And the frequency is shifted in the positive direction by an amount determined by gm2b.

【0011】図5には、角周波数ωを横軸に取った周波
数特性が示されており、上記の複素バンドパスフィルタ
によれば、例えば−ω0から+ω0の帯域幅の周波数特性
100から、周波数特性101のように中心周波数をω
cだけシフトさせることができ、これによって正の周波
数は通すが負の周波数は通さないフィルタが得られる。
そして、このような1次の複素バンドパスフィルタを縦
続接続することにより、高次の複素バンドパスフィルタ
が形成される。
FIG. 5 shows a frequency characteristic in which the horizontal axis represents the angular frequency ω. According to the above complex bandpass filter, for example, the frequency characteristic 100 having a bandwidth of −ω 0 to + ω 0 is shown. From the center frequency ω
It can be shifted by c , which results in a filter that passes positive frequencies but not negative frequencies.
Then, a high-order complex bandpass filter is formed by cascading such first-order complex bandpass filters.

【0012】図6には、4次バタワース型複素バンドパ
スフィルタの構成が示されており、これは、例えば中心
周波数を2MHz、通過帯域幅を1MHzとしたもので
ある。即ち、図示の第1フィルタ11は、gm1a=g
m1b=29μS(ジーメンス)、gm2a=gm2b
=113.6μS、gm3a=gm3b=31.4μ
S、Ca=Cb=10pFの値に設定され、次段の第2
フィルタ12は、gm1a=gm1b=29μS、gm
2a=gm2b=137.7μS、gm3a=gm3b
=31.4μS、Ca=Cb=10pFの値に設定さ
れ、第3フィルタ13は、gm1a=gm1b=12μ
S、gm2a=gm2b=154.7μS、gm3a=
gm3b=31.4μS、Ca=Cb=10pFの値に
設定され、最終段の第4フィルタ14は、gm1a=g
m1b=12μS、gm2a=gm2b=96.6μ
S、gm3a=gm3b=31.4μS、Ca=Cb=
10pF、の値に設定される。
FIG. 6 shows the structure of a fourth-order Butterworth type complex bandpass filter, which has a center frequency of 2 MHz and a pass band width of 1 MHz, for example. That is, the illustrated first filter 11 has gm1a = g
m1b = 29 μS (Siemens), gm2a = gm2b
= 113.6 μS, gm3a = gm3b = 31.4 μ
S, Ca = Cb = 10 pF, and the second
The filter 12 has gm1a = gm1b = 29 μS, gm1
2a = gm2b = 137.7 μS, gm3a = gm3b
= 31.4 μS, Ca = Cb = 10 pF, and the third filter 13 has gm1a = gm1b = 12μ.
S, gm2a = gm2b = 154.7 μS, gm3a =
The values of gm3b = 31.4 μS and Ca = Cb = 10 pF are set, and the fourth filter 14 at the final stage has gm1a = g.
m1b = 12 μS, gm2a = gm2b = 96.6 μ
S, gm3a = gm3b = 31.4 μS, Ca = Cb =
The value is set to 10 pF.

【0013】図7には、図6の4次バタワース型複素バ
ンドパスフィルタの周波数特性が示されており、図示さ
れるように、2MHzを中心周波数とし、正の周波数を
通す帯域幅の特性が得られる。
FIG. 7 shows the frequency characteristics of the fourth-order Butterworth type complex bandpass filter shown in FIG. 6. As shown in the drawing, the characteristic of the bandwidth for passing a positive frequency with a center frequency of 2 MHz is shown. can get.

【0014】通常、入力電圧は数百mVの大きな値であ
り、この範囲内でOTAの出力電流と入力電圧はリニア
な関係でなければならない。即ち、図8に示されるよう
に、各OTAの持つトランスコンダクタンスは原点を通
る直線となる特性が要求される。
Usually, the input voltage has a large value of several hundred mV, and within this range, the output current of the OTA and the input voltage must have a linear relationship. That is, as shown in FIG. 8, the transconductance of each OTA is required to be a straight line passing through the origin.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
は上記第1OTA1から第6OTA6の持つトランスコ
ンダクタンスが大きな値になるにつれ、入力電圧―出力
電流特性の線形領域が狭くなり、さらに、入力電圧の振
幅が大きくなるにつれ、理想的な入力電圧―出力電流特
性からのずれが大きくなる。特に、第5OTA5及び第
6OTA6のトランスコンダクタンスは、第1OTA1
から第4OTA4の持つトランスコンダクタンスと比較
して、一般的に大きな値となるため線形領域が狭くな
り、入力信号に対する出力信号の全高調波歪特性を劣化
させるという問題点があった。
However, in reality, as the transconductance of the first OTA1 to the sixth OTA6 becomes larger, the linear region of the input voltage-output current characteristic becomes narrower, and further, the amplitude of the input voltage becomes smaller. As becomes larger, the deviation from the ideal input voltage-output current characteristic becomes larger. In particular, the transconductances of the fifth OTA5 and the sixth OTA6 are
Therefore, as compared with the transconductance of the fourth OTA4, the value generally has a large value, so that the linear region becomes narrow and the total harmonic distortion characteristic of the output signal with respect to the input signal deteriorates.

【0016】図9には、図6の4次バタワース型複素バ
ンドパスフィルタに含まれる、gm2aのトランスコン
ダクタンスを持つ第5OTA5及びgm2bのトランス
コンダクタンスを持つ第6OTA6の実際の入力電圧―
出力電流特性と、理想的な入力電圧―出力電流特性との
比較が示されており、トランスコンダクタンスが大きな
値となると線形領域が狭くなり、さらに、入力電圧の振
幅が大きくなるにつれ、トランスコンダクタンスは理想
的な入力電圧―出力電流特性からのずれが大きくなって
いる。
FIG. 9 shows the actual input voltage of the fifth OTA5 having the transconductance of gm2a and the sixth OTA6 having the transconductance of gm2b included in the fourth-order Butterworth type complex bandpass filter of FIG.
A comparison between the output current characteristic and the ideal input voltage-output current characteristic is shown. The linear region becomes narrower as the transconductance becomes larger, and the transconductance becomes larger as the input voltage amplitude becomes larger. The deviation from the ideal input voltage-output current characteristics is large.

【0017】これらの入力電圧−出力電流特性を持つO
TAを用いた、上記4次バタワース型複素バンドパスフ
ィルタの入力信号の周波数が2MHzの時の、出力信号
の全高調波歪率を図10に示す。図10から、全高調波
歪率が1%以下の入力信号電圧の最大値は440mVpp
であることがわかる。
O having these input voltage-output current characteristics
FIG. 10 shows the total harmonic distortion ratio of the output signal when the frequency of the input signal of the fourth-order Butterworth type complex bandpass filter using TA is 2 MHz. From FIG. 10, the maximum value of the input signal voltage with a total harmonic distortion ratio of 1% or less is 440 mV pp.
It can be seen that it is.

【0018】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、特に第5OTA5及び
第6OTA6の持つトランスコンダクタンスの入力電圧
―出力電流特性に起因する、入力信号に対する出力信号
の全高調波歪の劣化を良好に改善することができる複素
バンドパスフィルタを提供することにある。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and its purpose is to output an input signal due to the input voltage-output current characteristic of the transconductance of the fifth OTA5 and the sixth OTA6. It is an object of the present invention to provide a complex bandpass filter which can favorably improve the deterioration of the total harmonic distortion of a signal.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る発明は、直交変調の同相成分信号を
入力し、この同相成分信号の出力ゲインを定める第1ト
ランスコンダクタンス素子と、この第1トランスコンダ
クタンス素子の出力端子とアースとの間に接続され、同
相成分信号の通過帯域幅を定めるための第1キャパシタ
と、上記第1トランスコンダクタンス素子の出力を入力
し、上記第1キャパシタとの組み合せにより同相成分信
号の通過帯域幅定める同相成分出力側素子と、直交変調
の直交成分信号を受信し、この直交成分信号の出力ゲイ
ンを定める第2トランスコンダクタンス素子と、この第
2トランスコンダクタンス素子の出力端子とアースとの
間に接続され、直交成分信号の通過帯域幅を定めるため
の第2キャパシタと、上記第2トランスコンダクタンス
素子の出力を入力し、上記第2キャパシタとの組み合せ
により直交成分信号の通過帯域幅を定める直交成分出力
側素子と、上記第1トランスコンダクタンス素子と上記
同相成分出力側素子の接続点と上記第2トランスコンダ
クタンス素子と上記直交成分出力側の接続点との間に接
続され、通過帯域の中心周波数をシフトさせるための第
3トランスコンダクタンス素子、及び第4トランスコン
ダクタンス素子で構成される周波数シフト用素子と、を
設けた複素バンドパスフィルタにおいて、上記第3トラ
ンスコンダクタンス素子及び第4トランスコンダクタン
ス素子が、それぞれ少なくとも2つ以上のトランスコン
ダクタンス素子が並列に接続されて構成され、かつ上記
第3のトランスコンダクタンス素子を構成する少なくと
も2つ以上のトランスコンダクタンス素子のトランスコ
ンダクタンスの合計が、上記第4トランスコンダクタン
ス素子を構成する少なくとも2つ以上のトランスコンダ
クタンス素子のトランスコンダクタンスの合計と等しく
なるように構成したことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 provides a first transconductance element which receives an in-phase component signal of quadrature modulation and determines an output gain of the in-phase component signal. A first capacitor connected between the output terminal of the first transconductance element and ground, for inputting the output of the first transconductance element, and a first capacitor for determining the passband width of the in-phase component signal; An in-phase component output side element that determines the pass band width of the in-phase component signal by combination with a capacitor, a second transconductance element that receives the quadrature component signal of quadrature modulation and determines the output gain of this quadrature component signal, and this second transformer A second capacitor connected between the output terminal of the conductance element and the ground for determining the pass band width of the quadrature component signal. A quadrature component output side element for inputting the output of the second transconductance element and determining a pass band width of the quadrature component signal in combination with the second capacitor, the first transconductance element and the in-phase component output side element And a connection point between the second transconductance element and the connection point on the quadrature component output side, and includes a third transconductance element and a fourth transconductance element for shifting the center frequency of the pass band. In the complex bandpass filter provided with the frequency shifting element, each of the third transconductance element and the fourth transconductance element is configured by connecting at least two transconductance elements in parallel, and The third transconductance element It is characterized in that the total of the transconductances of at least two or more constituent transconductance elements is equal to the total of the transconductances of at least two or more transconductance elements forming the fourth transconductance element. To do.

【0020】請求項2に係る発明は、並列に接続され
た、少なくとも2つ以上のトランスコンダクタンス素子
の持つトランスコンダクタンスが、全て同じであること
を特徴とする。
The invention according to claim 2 is characterized in that at least two or more transconductance elements connected in parallel have the same transconductance.

【0021】上記の構成によれば、周波数シフト用素子
を構成するトランスコンダクタンス素子の個々のトラン
スコンダクタンスを小さくすることができるため、入力
電圧―出力電流特性に起因する入力信号に対する全高調
波歪の劣化を抑えることが可能となる。そして、この入
力信号に対する全高調波歪は、上記請求項2に示される
値とすることにより、全高調波歪の劣化を大幅に抑える
ことが可能となる。
According to the above arrangement, the individual transconductances of the transconductance elements forming the frequency shifting element can be reduced, so that the total harmonic distortion of the input signal due to the input voltage-output current characteristic can be reduced. It is possible to suppress deterioration. Then, by setting the total harmonic distortion for this input signal to the value set forth in claim 2, the deterioration of the total harmonic distortion can be significantly suppressed.

【0022】[0022]

【発明の実施形態】図1には、本発明の実施例に係る複
素バンドパスフィルタの構成が示されており、このフィ
ルタは図4の場合と同様に、gm3aのトランスコンダ
クタンスを持ち、直交変調の同相成分の入力信号XR
入力する第1OTA31、gm1aのトランスコンダク
タンスを持ち、上記第1OTA31の後段に配置されて
同相成分の出力信号YRを出力する第3OTA33、g
m3bのトランスコンダクタンスを持ち、直交変調の直
交成分の入力信号XIを入力する第2OTA32、gm
1bのトランスコンダクタンスを持ち、上記第2OTA
32の後段に配置されて直交成分の出力信号YIを出力
する第4OTA34が設けられる。また、上記第1OT
A31と第3OTA33の接続点Aとアースとの間に、
容量Caの第1キャパシタ39が接続され、上記第2O
TA32と第4OTA34の接続点Bとアースとの間に
容量Cbの第2キャパシタ40が接続される。
1 shows the structure of a complex bandpass filter according to an embodiment of the present invention. This filter has a transconductance of gm3a and quadrature modulation as in the case of FIG. The third OTA 33, g having the transconductance of the first OTA 31, gm1a for inputting the input signal X R of the in-phase component, and for outputting the output signal Y R of the in-phase component, which is arranged after the first OTA 31.
A second OTA 32, gm, which has a transconductance of m3b and which inputs an input signal XI of a quadrature component of quadrature modulation
The second OTA with a transconductance of 1b
A fourth OTA 34, which is arranged in the subsequent stage of 32 and outputs the output signal YI of the orthogonal component, is provided. In addition, the first OT
Between the connection point A of A31 and the third OTA33 and the ground,
The first capacitor 39 having a capacitance Ca is connected to the second O
The second capacitor 40 having the capacitance Cb is connected between the connection point B of the TA 32 and the fourth OTA 34 and the ground.

【0023】さらに、上記接続点Aと上記接続点Bとの
間には、周波数シフト用素子として、gm2cのトラン
スコンダクタンスを持つ第7OTA35とgm2dのト
ランスコンダクタンスを持つ第8OTA36とが並列に
接続され、及びgm2eのトランスコンダクタンスを持
つ第9OTA37とgm2fのトランスコンダクタンス
を持つ第10OTA38とが並列に接続され、それぞれ
設けられている。
Furthermore, between the connection point A and the connection point B, a seventh OTA 35 having a transconductance of gm2c and an eighth OTA 36 having a transconductance of gm2d are connected in parallel as a frequency shift element, And a ninth OTA 37 having a transconductance of gm2e and a tenth OTA 38 having a transconductance of gm2f are connected in parallel and provided, respectively.

【0024】図11には、トランスコンダクタンスがそ
れぞれ違う値のOTA2つを並列に接続して構成した多
入力加算回路の例を示す。gm7のトランスコンダクタ
ンスを持つOTA21の非反転入力端子にVi1が、反転
入力端子にVi2がそれぞれ入力され、gm8のトランス
コンダクタンスを持つOTA22の非反転入力端子にV
i3が、反転入力端子にVi4がそれぞれ入力され、OTA
21の出力とOTA22が接続された場合、出力電流I
0は、次式で表される。
FIG. 11 shows an example of a multi-input adder circuit in which two OTAs having different transconductance values are connected in parallel. V i1 is input to the non-inverting input terminal of the OTA 21 having a transconductance of gm7, V i2 is input to the inverting input terminal thereof, and V i is input to the non-inverting input terminal of the OTA 22 having a transconductance of gm8.
i3 and V i4 are input to the inverting input terminal, respectively,
21 output and OTA22 are connected, output current I
0 is represented by the following equation.

【0025】 I0=(Vi1−Vi2)gm7+(Vi3−Vi4)gm8 ・・・式(3) ここで、OTA21およびOTA22の反転入力端子を
アースに接続し、OTA21およびOTA22の非反転
入力端子からVi1=Vi2=Viの信号を入力し、OTA
21およびOTA22のもつトランスコンダクタンスg
m7およびgm8がgm7=gm8=gm7’と等しけ
れば、上記式(3)は、 I0=(2・gm7′)・Vi ・・・式(4) となる。
I 0 = (V i1 −V i2 ) gm7 + (V i3 −V i4 ) gm8 (3) Here, the inverting input terminals of the OTA 21 and OTA 22 are connected to the ground, and the non-input terminals of the OTA 21 and OTA 22 are not connected. Input the signal of V i1 = V i2 = V i from the inverting input terminal, and
21 and OTA22 have transconductance g
If m7 and gm8 are equal to gm7 = gm8 = gm7 ′, the above formula (3) becomes I 0 = (2 · gm7 ′) · V i (4).

【0026】本発明では、図4に示した複素バンドパス
フィルタの通過帯域の中心周波数をシフトさせるための
第5OTA5及び第6OTA6を、それぞれ図11に示
すような2つのOTAが並列接続された構成に置き換え
て接続されている。
According to the present invention, the fifth OTA 5 and the sixth OTA 6 for shifting the center frequency of the pass band of the complex band pass filter shown in FIG. 4 are configured by connecting two OTAs in parallel as shown in FIG. Is replaced by and connected.

【0027】図1に示すような1次複素バンドパスフィ
ルタを図6と同様に縦続接続して形成し、4次バタワー
ス型複素バンドパスフィルタの中心周波数を2MHz、
通過帯域幅を1MHzとするためには、第1フィルタの
gm1a=gm1b=29μS(ジーメンス)、式
(3)より、gm2c+gm2d=113.6μS、g
m2e+gm2f=113.6μS、gm3a=gm3
b=31.4μS、Ca=Cb=10pFの値に設定さ
れ、次段の第2フィルタは、gm1a=gm1b=29
μS、式(3)より、gm2c+gm2d=137.7
μS、gm2e+gm2f=137.7μS、gm3a
=gm3b=31.4μS、Ca=Cb=10pFの値
に設定され、第3フィルタは、gm1a=gm1b=1
2μS、式(3)より、gm2c+gm2d=154.
7μS、gm2e+gm2f=154.7μS、gm3
a=gm3b=31.4μS、Ca=Cb=10pF、
最終段の第4フィルタは、gm1a=gm1b=12μ
S、式(3)より、gm2c+gm2d=96.6μ
S、gm2e+gm2f=96.6μS、gm3a=g
m3b=31.4μS、Ca=Cb=10pFの値に設
定される。
A first-order complex bandpass filter as shown in FIG. 1 is formed by cascade connection as in FIG. 6, and a center frequency of the fourth-order Butterworth type complex bandpass filter is 2 MHz.
In order to set the pass band width to 1 MHz, gm1a = gm1b = 29 μS (Siemens) of the first filter, and from the equation (3), gm2c + gm2d = 113.6 μS, g
m2e + gm2f = 113.6 μS, gm3a = gm3
b = 31.4 μS, Ca = Cb = 10 pF, and the second filter in the next stage has gm1a = gm1b = 29.
μS, from the formula (3), gm2c + gm2d = 137.7
μS, gm2e + gm2f = 137.7 μS, gm3a
= Gm3b = 31.4 μS, Ca = Cb = 10 pF, and the third filter has gm1a = gm1b = 1.
2 μS, and from the formula (3), gm2c + gm2d = 154.
7 μS, gm2e + gm2f = 154.7 μS, gm3
a = gm3b = 31.4 μS, Ca = Cb = 10 pF,
The fourth filter at the final stage has gm1a = gm1b = 12μ
S, from equation (3), gm2c + gm2d = 96.6μ
S, gm2e + gm2f = 96.6 μS, gm3a = g
The values of m3b = 31.4 μS and Ca = Cb = 10 pF are set.

【0028】ここで、第7OTA35、第8OTA3
6、第9OTA37、第10OTA38は、トランスコ
ンダクタンスが小さい素子で形成することができるの
で、入力電圧−出力電流特性の線形領域範囲を広げるこ
とができる。その結果、全体として線形領域範囲を広げ
ることが可能となる。また、並列接続されるOTAの数
を3つ、4つと増やしていくと、並列接続されたOTA
それぞれの持つトランスコンダクタンスを、さらに小さ
くすることができ、さらに線形領域を拡大できる。
Here, the seventh OTA35 and the eighth OTA3
Since the sixth, ninth OTA 37, and tenth OTA 38 can be formed by elements having small transconductance, the linear region range of the input voltage-output current characteristic can be widened. As a result, it is possible to widen the linear region range as a whole. Also, if the number of OTAs connected in parallel is increased to three or four, the OTAs connected in parallel are
The transconductance of each can be further reduced, and the linear region can be further expanded.

【0029】さらに、並列接続されている第7OTA3
5、第8OTA36、第9OTA37、第10OTA3
8のトランスコンダクタンスを同じにすることで、線形
領域の範囲を最も大きくできる。そこで、第1フィルタ
のgm2c=gm2d=gm2e=gm2f=56.8
μS、第2フィルタのgm2c=gm2d=gm2e=
gm2f=68.9μS、第3フィルタのgm2c=g
m2d=gm2e=gm2f=77.4μS、第4フィ
ルタのgm2c=gm2d=gm2e=gm2f=4
8.3μSの値に設定した時の入力信号の周波数が2M
Hzの時の、出力信号の全高調波歪率を図2に示す。図
2において、点線が従来例、実線が本発明の実施例であ
る。図2から、全高調波歪率が1%以下の入力信号電圧
の最大値が約440mVppから約700mVppに拡大し
ており、線形領域が狭くなるといった問題点が解決され
ていることを確認できる。
Furthermore, the seventh OTA3 connected in parallel
5, 8th OTA36, 9th OTA37, 10th OTA3
By making the transconductances of 8 the same, the range of the linear region can be maximized. Therefore, gm2c = gm2d = gm2e = gm2f = 56.8 of the first filter.
μS, gm2c of the second filter = gm2d = gm2e =
gm2f = 68.9 μS, gm2c of the third filter = g
m2d = gm2e = gm2f = 77.4 μS, gm2c = gm2d = gm2e = gm2f = 4 of the fourth filter
The frequency of the input signal when set to a value of 8.3 μS is 2M
The total harmonic distortion of the output signal at Hz is shown in FIG. In FIG. 2, the dotted line is the conventional example and the solid line is the embodiment of the present invention. From Figure 2, confirm that the total harmonic distortion factor has increased from the maximum value of 1% or less of the input signal voltage is about 440 mV pp to about 700 mV pp, is a problem that a linear region is narrowed is resolved it can.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複素バンドパスフィルタにおいて、通過帯域の中心周波
数をシフトさせるため、少なくとも2つ以上のトランス
コンダクタンス素子が並列に構成された周波数シフト用
素子を設けたことで、周波数シフト用素子の持つトラン
スコンダクタンスの入力電圧―出力電流特性に起因す
る、入力信号に対する出力信号の全高調波歪の劣化を良
好に改善することができ、低歪の高次複素バンドパスフ
ィルタを得ることが可能になる。
As described above, according to the present invention,
In the complex bandpass filter, in order to shift the center frequency of the pass band, at least two or more transconductance elements are provided in parallel, so that the transconductance input of the frequency shift element is provided. It is possible to satisfactorily improve the deterioration of the total harmonic distortion of the output signal with respect to the input signal due to the voltage-output current characteristic, and it is possible to obtain a high-order complex bandpass filter with low distortion.

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

【図1】本発明の実施例に係る複素バンドパスフィルタ
の構成を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a complex bandpass filter according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例に係る複素バンドパスフィルタ
の全高調波歪率を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a total harmonic distortion rate of a complex bandpass filter according to an example of the present invention.

【図3】オペレーショナル・トランスコンダクタンス・
アンプのシンボル例を示す図である。
[Fig. 3] Operational transconductance
It is a figure which shows the symbol example of an amplifier.

【図4】従来の複素バンドパスフィルタの構成を示す回
路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional complex bandpass filter.

【図5】複素バンドパスフィルタにおける周波数シフト
を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing frequency shift in a complex bandpass filter.

【図6】複素バンドパスフィルタを縦続接続した4次バ
タワース型複素バンドパスフィルタの構成を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a fourth-order Butterworth type complex bandpass filter in which complex bandpass filters are cascade-connected.

【図7】図6の複素バンドパスフィルタでの周波数特性
を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing frequency characteristics in the complex bandpass filter of FIG.

【図8】複素バンドパスフィルタの理想的な入力電圧−
出力電流特性を示した図である。
FIG. 8 is an ideal input voltage of the complex bandpass filter −
It is the figure which showed the output current characteristic.

【図9】複素バンドパスフィルタで生じる入力電圧−出
力電流特性の理想からのずれを示した図である。
FIG. 9 is a diagram showing a deviation from an ideal of an input voltage-output current characteristic generated in a complex bandpass filter.

【図10】従来の複素バンドパスフィルタの全高調波歪
率を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a total harmonic distortion rate of a conventional complex bandpass filter.

【図11】異なるトランスコンダクタンスを持つトラン
スコンダクタンス素子で構成される多入力加算回路を示
した図である。
FIG. 11 is a diagram showing a multi-input adder circuit including transconductance elements having different transconductances.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 31・・・第1OTA 2、32・・・第2OTA 3、 33・・・第3OTA 4、 34・・・第4OTA 5・・・第5OTA 6・・・第6OTA 7、 9・・・第1キャパシタ 8、40・・・第2キャパシタ 35・・・第7OTA 36・・・第8OTA 37・・・第9OTA 38・・・第10OTA 1 31 ... 1st OTA 2, 32 ... Second OTA 3, 33 ... 3rd OTA 4, 34 ... 4th OTA 5 ... Fifth OTA 6 ... 6th OTA 7, 9 ... First capacitor 8, 40 ... Second capacitor 35 ... 7th OTA 36 ... Eighth OTA 37 ... 9th OTA 38 ... 10th OTA

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直交変調の同相成分信号を入力し、この
同相成分信号の出力ゲインを定める第1トランスコンダ
クタンス素子と、この第1トランスコンダクタンス素子
の出力端子とアースとの間に接続され、同相成分信号の
通過帯域幅を定めるための第1キャパシタと、上記第1
トランスコンダクタンス素子の出力を入力し、上記第1
キャパシタとの組み合せにより同相成分信号の通過帯域
幅を定める同相成分出力側素子と、直交変調の直交成分
信号を受信し、この直交成分信号の出力ゲインを定める
第2トランスコンダクタンス素子と、この第2トランス
コンダクタンス素子の出力端子とアースとの間に接続さ
れ、直交成分信号の通過帯域幅を定めるための第2キャ
パシタと、上記第2トランスコンダクタンス素子の出力
を入力し、上記第2キャパシタとの組み合せにより直交
成分信号の通過帯域幅を定める直交成分出力側素子と、
上記第1トランスコンダクタンス素子と上記同相成分出
力側素子の接続点と上記第2トランスコンダクタンス素
子と上記直交成分出力側の接続点との間に接続され、通
過帯域の中心周波数をシフトさせるための第3トランス
コンダクタンス素子及び第4トランスコンダクタンス素
子で構成される周波数シフト用素子とを設けた複素バン
ドパスフィルタにおいて、上記第3トランスコンダクタ
ンス素子及び第4トランスコンダクタンス素子が、それ
ぞれ少なくとも2つ以上のトランスコンダクタンス素子
が並列に接続されて構成され、かつ上記第3のトランス
コンダクタンス素子を構成する少なくとも2つ以上のト
ランスコンダクタンス素子のトランスコンダクタンスの
合計が、上記第4トランスコンダクタンス素子を構成す
る少なくとも2つ以上のトランスコンダクタンス素子の
トランスコンダクタンスの合計と等しくなるように構成
したことを特徴とする複素バンドパスフィルタ。
1. A first transconductance element for inputting an in-phase component signal of quadrature modulation and determining an output gain of the in-phase component signal, and an output terminal of the first transconductance element and a ground are connected, A first capacitor for determining a pass band width of the component signal;
Input the output of the transconductance element,
An in-phase component output side element that determines the pass band width of the in-phase component signal by combination with a capacitor, a second transconductance element that receives the quadrature component signal of quadrature modulation and determines the output gain of this quadrature component signal, and the second transconductance element A combination of a second capacitor which is connected between the output terminal of the transconductance element and the ground and which determines the pass band width of the quadrature component signal, and the output of the second transconductance element which is input to the second capacitor. An element on the output side of the quadrature component that determines the pass band width of the quadrature component signal by
A first connecting point between the first transconductance element and the in-phase component output side element and a second connecting point between the second transconductance element and the quadrature component output side for shifting the center frequency of the pass band; In a complex bandpass filter provided with a frequency shifting element composed of a third transconductance element and a fourth transconductance element, each of the third transconductance element and the fourth transconductance element has at least two transconductances. The elements are connected in parallel, and the total transconductance of at least two transconductance elements forming the third transconductance element is at least two forming the fourth transconductance element. Complex band-pass filter characterized by being configured to be equal to the sum of the transconductance of the transconductance element of the above.
【請求項2】 上記並列に接続された、少なくとも2つ
以上のトランスコンダクタンス素子の持つトランスコン
ダクタンスが全て同じであることを特徴とする上記請求
項1記載の複素バンドパスフィルタ。
2. The complex bandpass filter according to claim 1, wherein at least two or more transconductance elements connected in parallel have the same transconductance.
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