JP2005110187A - アクティブ・フィルタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 直列共振手段310の共振周波数以外の周波数成分の信号電流を電流ミラー手段320によって取り出して端子303において入力信号電流から減算する。その結果、入力信号電流から共振周波数の周波数成分の信号電流を取り出す。
【選択図】 図3
Description
入力信号電流は、端子101から入力され、直列共振手段110からなる岐路1と、電流ミラー手段120の入力すなわちダイオード接続されたトランジスタ121からなる岐路2、に分かれて流れる。直列共振手段110の共振周波数f0以外の周波数成分の信号電流に対しては直列共振手段110のインピーダンスは非常に大きいので、ほぼ全ての電流が岐路2へ流れる。共振周波数f0の周波数成分をもつ信号電流に対しては直列共振手段110のインピーダンスは0になるので、その電流成分はすべて岐路1に流れる。その結果、電流ミラー手段120の出力端子102から共振周波数f0の周波数成分の信号電流以外の信号電流が取り出される。よって、これは、共振周波数f0の周波数成分の信号電流だけを減衰させるフィルタとなる。共振周波数f0は、直列共振手段110のインダクタンスLとキャパシタンスCを用いて、f0=1/{2π(LC)1/2}となる。
入力信号電流は、端子201から入力され、直列共振手段210とダイオード接続されたトランジスタ231と電流源233から成る岐路1と、ダイオード接続されたトランジスタ221と電流源223から成る岐路2、に分かれて流れる。直列共振手段210の共振周波数f0以外の周波数成分の信号電流に対しては直列共振手段210のインピーダンスは非常に大きいので、ほぼ全ての電流が岐路2へ流れる。共振周波数f0の周波数成分をもつ信号電流に対しては直列共振手段210のインピーダンスは0になるので、信号電流は岐路1と岐路2に二分される。これらの結果、岐路2のダイオード接続されたトランジスタ221を電流ミラー対としたトランジスタ222の出力電流は、共振周波数f0以外のすべての周波数成分の信号電流と、共振周波数f0の周波数成分をもつ信号電流の半分、を含むものとなる。一方、岐路1のダイオード接続されたトランジスタ231を電流ミラー対としたトランジスタ232を岐路2と同様に設ければ、その出力電流は共振周波数f0付近の周波数成分をもつ信号電流の半分、となる。よって、岐路1の側から信号電流を取り出せば、共振周波数f0の周波数成分をもつ信号電流だけを取り出すフィルタとなる。岐路2の側から信号電流を取り出せば、共振周波数f0の周波数成分の信号電流だけを減衰させるフィルタとなる。つまり、互いに反対のフィルタ特性を得ることができる。
電流源233、223の役割は非常に重要である。これらの電流源はダイオード接続されたトランジスタ(またはダイオード)を深くバイアスすることによって、その抵抗成分を下げるとともに、信号電流の振幅レンジを広げ、直線性を改善する。ダイオード接続されたトランジスタ231、221を流れる直流電流が岐路1と岐路2で等しくなるように、信号電流の信号バイアス電流を考慮して電流源233、223の電流を設定する。また、電流源233、223のバイアス電流を変えることによりQを調整することもできる。
図3は、直列共振手段310の共振周波数f0の周波数成分をもつ信号電流だけを取り出す、バンドパスフィルタである。
入力信号電流を電流ミラー手段330の端子301に入力し、端子302と端子303へ入力信号電流を供給する。端子302の信号電流は、上述した基本形態1のフィルタ340に入力し、共振周波数f0の周波数成分の信号電流だけが減衰した信号電流を取り出す。それを端子303にて入力信号電流から減算すると、共振周波数f0以外の周波数成分の信号電流は相殺されてなくなり、端子303の信号電流は共振周波数f0の周波数成分をもつ信号電流だけが残ったものとなる。それを電流ミラー手段350によって、出力電流として端子304から取り出す。
図4は、形態3の電流ミラー手段350を、上述した基本形態2のフィルタで置換したものである。これも、形態3と同様に、共振周波数f0の周波数成分をもつ信号電流だけを取り出す、バンドパスフィルタである。
上記の形態3の説明と同様にして、端子403にて入力信号電流から共振周波数f0以外の周波数成分の信号電流を減算し、共振周波数f0の周波数成分の信号電流を得る。しかし、現実にはQはそれほど大きくはないので、共振周波数f0以外の周波数成分の信号電流も含まれている。そこで、さらに基本形態2のフィルタ450により、直列共振手段460の共振周波数f0の周波数成分の信号電流だけを取り出し、それを端子404へ出力する。この結果、形態4は形態3を2段カスケード接続したものよりもフィルタ全体のQは改善される。
図3、図4の電流源391、491は、信号電流に信号直流バイアス電流を与えるための電流源である。
図4のバンドパスフィルタの全体としての通過利得(共振周波数f0の周波数成分の利得)は、すべてのトランジスタサイズが同じであるとすると基本形態2のフィルタ部分450で6dB減少する。通過利得を1(0dB)にするには、例えば、電流ミラーをなすトランジスタ対471と472のサイズ比率を1対2にして2倍の利得をもたせればよい。その場合、信号直流バイアス電流も2倍になるので、その増加分を電流源492で相殺する。
Qを調整するには、直列共振手段と直列に低抵抗を挿入したり、ダイオード接続されたトランジスタに与えるバイアス電流を変えることにより、可能である。
また、バンドパスフィルタの全体としてのQを大きくするには、形態3または形態4をカスケード接続すればよい。
また、形態3、形態4の中の基本形態1のフィルタ部分340、440を、基本形態2のフィルタで置換することができる。特に、形態4においてその置換を行い、基本形態2のフィルタ部分において反対のフィルタ特性を出力するようにしてやると、バンドエリミネーションフィルタとなる。
図3(形態3)と図4(形態4)のアクティブ・フィルタのシミュレーション特性例を図5に示す。
120、330、320、350、430、420 電流ミラー手段
233、223、391、491、492 電流源
Claims (4)
- 入力信号電流を入力する第一端子(101)と、前記第一端子に接続され電流を入力するインダクタンスとキャパシタンスからなる第一直列共振手段(110)と、前記第一端子に接続され電流を入力し出力信号電流を出力する電流ミラー手段(120)と、から構成され、
第一直列共振手段の共振周波数以外の周波数成分をもつ信号電流を取り出すことができるようにしたことを特徴とする、アクティブ・フィルタ。 - 入力信号電流を入力する第一端子(201)と、前記第一端子に接続され電流を入力するインダクタンスとキャパシタンスからなる第一直列共振手段(210)と、前記第一直列共振手段に接続された第一ダイオードもしくはダイオード接続された第一トランジスタ(231)と、前記第一ダイオードもしくは第一トランジスタにバイアス電流を与える第一電流源(233)と、前記第一端子に接続された第二ダイオードもしくはダイオード接続された第二トランジスタ(221)と、前記第二ダイオードもしくは第二トランジスタにバイアス電流を与える第二電流源(223)と、前記第一トランジスタまたは前記第二トランジスタと電流ミラー対をなす第三トランジスタ(232)もしくは第四トランジスタ(222)と、出力電流を出力をする第二端子(203)もしくは第三端子(202)と、から構成され、
第一直列共振手段の共振周波数付近の周波数成分をもつ信号電流、もしくは第一直列共振手段の共振周波数以外の周波数成分をもつ信号電流、もしくは両方の信号電流、を取り出すことができるようにしたことを特徴とする、アクティブ・フィルタ。 - 入力信号電流を入力する第一端子(301)と、前記第一端子から電流を入力し第二端子(302)と第三端子(303)へ電流を出力する第一電流ミラー手段(330)と、前記第二端子から電流を入力しインダクタンスとキャパシタンスからなる第一直列共振手段(310)と、前記第二端子から電流を入力し前記第三端子へ電流を出力する第二電流ミラー手段(320)と、前記第三端子から電流を入力し第四端子(304)へ電流を出力する第三電流ミラー手段(350)と、から構成され、
入力信号電流から前記第一直列共振手段の共振周波数以外の信号電流を前記第三端子にて減算することによって共振周波数付近の周波数成分をもつ信号電流を出力することができるようにしたことを特徴とする、アクティブ・フィルタ。 - 入力信号電流を入力する第一端子(401)と、前記第一端子から電流を入力し第二端子(402)と第三端子(403)へ電流を出力する第一電流ミラー手段(430)と、前記第二端子から電流を入力しインダクタンスとキャパシタンスからなる第一直列共振手段(410)と、前記第二端子から電流を入力し前記第三端子へ電流を出力する第二電流ミラー手段(420)と、前記第三端子から電流を入力し第四端子(404)へ電流を出力する前記請求項2記載の第一アクティブ・フィルタ手段(450)と、から構成され、
フィルタ効率を高めることができるようにしたことを特徴とする、アクティブ・フィルタ。
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