JP2007006402A - Feedback signal processing circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a feedback signal processing circuit having a transfer function with a modified loop gain so that the transmission gain in a passing frequency region becomes negative feedback no greater than a forward gain, so as to obtain a low noise characteristic. <P>SOLUTION: The feedback signal processing circuit includes a forward circuit for applying a predetermined transfer characteristic to an input signal, so as to output with a predetermined gain, and a feedback circuit for negative feedbacking a portion of the output of the forward circuit to the input signal. The forward circuit is a current-controlled voltage output circuit, including a base-grounded transistor to which the input signal is input, a circuit having a transfer impedance characteristic, and an emitter-follower transistor for outputting voltage. The above current-controlled voltage output circuit may also be configured by use of an operational amplifier. The transfer impedance characteristic is achieved by a variety of types of high-pass, low-pass and band pass filters. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、帰還形信号処理回路に関し、特に、フォワード回路に周波数依存性の伝達特性を持たせ、通過周波数域で負帰還させて利得を減衰することにより、ハイパスフィルタ、或いは、ローパスフィルタとなる伝達インピーダンス特性を得る帰還形信号処理回路に関する。   The present invention relates to a feedback signal processing circuit, and more particularly, a high-pass filter or a low-pass filter is obtained by giving a frequency-dependent transfer characteristic to a forward circuit and attenuating gain by negatively feeding back in a pass frequency range. The present invention relates to a feedback signal processing circuit that obtains transfer impedance characteristics.

近年のエレクトロニクス技術の進歩は目覚しく、電子回路を集積化され、信号処理が、ディジタル化されることは常識になってきている。この中で、アナログ信号処理に不可欠な連続時間系フィルタの小型化・集積化は、能動RCフィルタの形式で進展してきた。最近のディジタル化に伴って、高周波域の利用が進んでいるが、その高周波化への対応は難しく、高周波域での信号処理のため、能動RCフィルタの高周波化・高集積化に向けて開発されていきている。また、中間周波数、低周波数帯においても、雑音が問題となる信号処理では、連続時間系フィルタは優位であり、そのための能動RCフィルタの活用と集積化の開発も行われてきている。   Recent advances in electronics technology are remarkable, and it has become common knowledge that electronic circuits are integrated and signal processing is digitized. Among them, downsizing and integration of continuous-time filters essential for analog signal processing have progressed in the form of active RC filters. With the recent digitalization, the use of the high frequency region is progressing, but it is difficult to cope with the high frequency region, and it has been developed to increase the frequency and integration of active RC filters for signal processing in the high frequency region. It has been done. In addition, continuous-time filters are superior in signal processing where noise is a problem even in intermediate and low frequency bands, and active RC filters and integration have been developed for this purpose.

このような能動RCフィルタの基本となる能動2次回路には、正相増幅器を用いたサレン・キー回路、単一増幅器形式による回路、ジャイレータを用いた回路等がある。ところが、サレン・キー回路は、極周波数(中心周波数)において正帰還に近づき、しかも、Q素子感度が極めて大きい。多重帰還方式による単一増幅器形回路では、安定な高Qは実現可能であるが、極周波数においてオペアンプの開放利得を含むフォワード利得となる。また、トランジスタによるジャイレータの場合には、高周波域での安定な高Qを得ることは容易であるが、極周波数においてループ利得が正帰還に接近することになるため、低雑音化が困難である。   The active secondary circuit which is the basis of such an active RC filter includes a salen key circuit using a positive phase amplifier, a single amplifier type circuit, a circuit using a gyrator, and the like. However, the Salen-Key circuit approaches a positive feedback at the pole frequency (center frequency), and the Q element sensitivity is extremely high. In a single-amplifier type circuit using a multiple feedback system, a stable high Q can be realized, but a forward gain including an open-circuit gain of an operational amplifier is obtained at a pole frequency. In the case of a gyrator using a transistor, it is easy to obtain a stable high Q in a high frequency range, but it is difficult to reduce noise because the loop gain approaches positive feedback at a pole frequency. .

このように、正相増幅器を用いたサレン・キー回路、単一増幅器形式による回路、ジャイレータを用いた回路等の能動2次回路を基本とするフィルタ回路を構成した場合には、いずれの場合も、高Qを得るうえでは都合が良いものの、その回路の極周波数において負帰還状態にならないため、雑音を低く抑えることが困難であり、この雑音問題が解決されていない。   In this way, when a filter circuit based on an active secondary circuit such as a Salen-Key circuit using a positive phase amplifier, a circuit using a single amplifier, or a circuit using a gyrator is configured, in either case Although it is convenient for obtaining a high Q, it is difficult to keep the noise low because the negative feedback state does not occur at the pole frequency of the circuit, and this noise problem has not been solved.

高周波域での安定な高Qを得ることと、低雑音化を図ることとが解決されていないため、現状では、高周波域における能動RCフィルタは実用されていない。実際には、高周波域でのフィルタ回路形成には、受動コイル(チップインダクタ)を用いざるを得ず、この受動コイルを外付けにしている。これによって、特に高周波域での各種フィルタ回路の小型化・モノリシックIC化が問題となっている。   Obtaining a stable high Q in the high frequency range and achieving low noise have not been solved. Therefore, at present, an active RC filter in the high frequency range has not been put into practical use. Actually, a passive coil (chip inductor) must be used to form a filter circuit in a high frequency region, and this passive coil is externally attached. As a result, miniaturization and monolithic IC of various filter circuits, particularly in the high frequency range, has become a problem.

そこで、広範なインダクタンスを含む各種フィルタ回路について、他の回路と共に集積化を図り易くし、回路構成の小型化が必要であるが、これまでに、低雑音特性の実現のために、全周波数域での伝送利得がフォワード利得以下の負帰還となるように、ループ利得を変更する伝達関数を有する帰還形信号処理回路が開発されている(例えば、特許文献1、非特許文献1及び2を参照)。   Therefore, various filter circuits including a wide range of inductances must be easily integrated with other circuits, and the circuit configuration must be downsized. To date, in order to achieve low noise characteristics, A feedback type signal processing circuit having a transfer function for changing the loop gain has been developed so that the transmission gain at the center is a negative feedback less than the forward gain (see, for example, Patent Document 1, Non-Patent Documents 1 and 2). ).

以上で開発された帰還形信号処理回路において、全周波数域での伝送利得がフォワード利得以下の負帰還とした基本的原理を、図17に基づいて説明する。その信号処理回路では、能動RCフィルタ回路として帰還形式を採用している。その帰還形式による信号処理回路のブロックダイヤグラムを図17にした。   In the feedback type signal processing circuit developed above, the basic principle that the transmission gain in the entire frequency range is negative feedback with a forward gain or less will be described with reference to FIG. In the signal processing circuit, a feedback type is adopted as an active RC filter circuit. A block diagram of the signal processing circuit in the feedback format is shown in FIG.

図17において、Iiは、入力電流を、Ioは、出力電流を示し、そして、フォワード回路部の伝達関数を、T1(s)、また帰還回路部の伝達関数を、T2(s)としている。そこで、図17に示した帰還形回路における入出力伝達関数T(s)は次のように表される。
T(s)=Io/Ii
=T1(s)/{1−T1(s)・T2(s)} …(1)
In FIG. 17, I i represents an input current, I o represents an output current, and the transfer function of the forward circuit unit is T 1 (s) and the transfer function of the feedback circuit unit is T 2 (s ). Therefore, the input / output transfer function T (s) in the feedback circuit shown in FIG. 17 is expressed as follows.
T (s) = I o / I i
= T 1 (s) / {1-T 1 (s) · T 2 (s)} (1)

ここで、図17に示された帰還形信号処理回路の特性を、全周波数域において伝送利得がフォワード利得以下の負帰還となるようにするためには、式(1)の入出力伝達関数T(s)に基づくと、
|T(s)|≦|T1(s)| …(2)
の条件を満足する必要がある。そこで、この式(2)で表される条件を満足するような伝達関数T1(s)及びT2(s)を選択することによって、目標のフィルタ特性を実現する。
Here, in order to make the characteristics of the feedback signal processing circuit shown in FIG. 17 negative feedback whose transmission gain is equal to or less than the forward gain in the entire frequency range, the input / output transfer function T in Expression (1) is used. Based on (s),
| T (s) | ≦ | T 1 (s) | (2)
It is necessary to satisfy the conditions. Therefore, the target filter characteristics are realized by selecting transfer functions T 1 (s) and T 2 (s) that satisfy the condition expressed by the equation (2).

しかし、図17の回路構成では、極周波数を含めて全周波数域で式(2)の条件を満足させることは困難であるので、a>1である定数aを式(1)の入出力伝達関数T(s)の分母に導入して、該関数を変形する。そうすると、式(1)で示される入出力伝達関数T(s)は、次のように変形できる。
T(s)=T1(s)/a{1−T1(s)・T2(s)}
=T1(s)/{1+a−1−aT1(s)・T2(s)} …(3)
However, in the circuit configuration of FIG. 17, it is difficult to satisfy the condition of the expression (2) in the entire frequency range including the pole frequency, and therefore the constant a where a> 1 is set to the input / output transmission of the expression (1). The function is transformed by introducing it into the denominator of the function T (s). Then, the input / output transfer function T (s) represented by the equation (1) can be modified as follows.
T (s) = T 1 (s) / a {1-T 1 (s) · T 2 (s)}
= T 1 (s) / {1 + a-1-aT 1 (s) · T 2 (s)} (3)

ここで、式(1)と式(3)の入出力伝達関数T(s)を比較すると、式(1)の帰還回路部の伝達関数T2(s)を、
(1−a)/T1(s)+aT2(s)
に修正すれば、式(2)の条件を満足させることができる入出力伝達関数T(s)を得ることができる。
Here, when the input / output transfer function T (s) of the expression (1) and the expression (3) is compared, the transfer function T 2 (s) of the feedback circuit section of the expression (1) is
(1-a) / T 1 (s) + aT 2 (s)
If corrected to (2), an input / output transfer function T (s) that can satisfy the condition of equation (2) can be obtained.

そこで、この式(2)による原理に従って、全周波数域において伝送利得がフォワード利得以下の負帰還となるように、伝達関数T1(s)及びT2(s)を選択して、所望の周波数特性を有する低雑音能動RC信号処理回路を構成することができる。この低雑音能動RC信号処理回路の各種回路について、フォワード回路部に、バイポーラトランジスタによる電流制御電圧源(CCVS)を用いた例が、図18に、そして、オペアンプによる逆相CCVSを用いた例が、図19に示されている。 Therefore, according to the principle of the equation (2), the transfer functions T 1 (s) and T 2 (s) are selected so that the transmission gain is negative feedback less than the forward gain in the entire frequency range, and the desired frequency is selected. A low noise active RC signal processing circuit having characteristics can be configured. As for various circuits of this low noise active RC signal processing circuit, an example using a current control voltage source (CCVS) by a bipolar transistor in the forward circuit section is shown in FIG. 18, and an example using an anti-phase CCVS by an operational amplifier. This is shown in FIG.

従来のサレン・キー回路、多重帰還形回路、ジャイレータによる回路等では、上述した式(2)の条件を満足させる回路構成を実現することはできないので、図18に示した低雑音能動RC信号処理回路では、バイポーラトランジスタによるCCVSをフォワード回路部に採用している。このトランジスタCCVSは、入力側に、ベース接地・トランジスタを、出力側にエミッタホロアのトランジスタを有し、これらのトランジスタの間には抵抗R1が接続されている。このCCVSの入力電流をIi、出力電圧をVoとすると、Vo=R1iの関係が成立し、このCCVSの伝達インピーダンスは、R1となる。 The conventional salen-key circuit, multiple feedback circuit, gyrator circuit, and the like cannot realize a circuit configuration that satisfies the condition of the above formula (2), so the low-noise active RC signal processing shown in FIG. In the circuit, CCVS using a bipolar transistor is adopted for the forward circuit section. This transistor CCVS has a grounded base / transistor on the input side and an emitter follower transistor on the output side, and a resistor R 1 is connected between these transistors. When the CCVS input current is I i and the output voltage is V o , the relationship of V o = R 1 I i is established, and the transfer impedance of this CCVS is R 1 .

このような構成となっているトランジスタCCVSは、広帯域特性を得易いので、全周波数域の伝送利得を得る高周波信号処理回路に適用するのに好都合である。そして、伝達インピーダンスが抵抗となるため、入出力伝達関数の分子であるT1(s)を定数とすることができ、これにより、上述の式(2)の条件を満足でき、しかも、分母部分の伝達関数を選択することで所望する周波数特性を得ることができる。 The transistor CCVS having such a configuration is easy to obtain a wideband characteristic, and therefore is convenient for application to a high-frequency signal processing circuit that obtains a transmission gain in the entire frequency range. Since the transfer impedance becomes a resistance, T 1 (s), which is the numerator of the input / output transfer function, can be set as a constant, thereby satisfying the condition of the above equation (2) and the denominator part. By selecting the transfer function, it is possible to obtain a desired frequency characteristic.

そこで、図18の能動RC信号処理回路では、入出力伝達関数T(s)を有する図17の帰還形信号処理回路に、フォワード回路としてトランジスタCCVSを用いたフィルタ回路を基本構成としている。ここで、ベース接地のバイポーラトランジスタQ1と、エミッタホロアのバイポーラトランジスタQ2と、抵抗R1とでトランジスタCCVSを形成し、帰還形能動RCフィルタ回路のフォワード回路を形成している。そのCCVSの入出力間に帰還回路部が接続されている。なお、図18の基本回路構成では、交流成分に対する接続関係のみを示しており、トランジスタを駆動するための直流バイアスを省略している。以降に説明する基本回路構成についても同様である。 Therefore, the active RC signal processing circuit of FIG. 18 has a basic configuration of a filter circuit using a transistor CCVS as a forward circuit in addition to the feedback signal processing circuit of FIG. 17 having the input / output transfer function T (s). Here, the base-base bipolar transistor Q 1 , the emitter follower bipolar transistor Q 2, and the resistor R 1 form a transistor CCVS, which forms a forward circuit of a feedback active RC filter circuit. A feedback circuit unit is connected between the input and output of the CCVS. Note that, in the basic circuit configuration of FIG. 18, only the connection relationship with respect to the AC component is shown, and the DC bias for driving the transistor is omitted. The same applies to the basic circuit configuration described below.

以上に説明した図18の低雑音能動RC信号処理回路では、フォワード回路部と帰還回路部からなるフィルタ回路において、そのフォワード回路部にトランジスタCCVSを採用し、フィルタ回路の伝達関数が式(2)を満足するような帰還回路部の伝達インピーダンス関数を選択し、全周波数域での伝送利得が、フォワード利得以下の負帰還となるようにループ利得を変更した。   In the low noise active RC signal processing circuit of FIG. 18 described above, in the filter circuit composed of the forward circuit portion and the feedback circuit portion, the transistor CCVS is employed in the forward circuit portion, and the transfer function of the filter circuit is expressed by the equation (2). The transfer gain function of the feedback circuit unit that satisfies the above is selected, and the loop gain is changed so that the transmission gain in the entire frequency range is a negative feedback equal to or less than the forward gain.

そこで、図19に示した帰還形信号処理回路では、トランジスタCCVSの代わりに、オペアンプによる逆相CCVSを用いて、全周波数域での伝送利得が、フォワード利得以下の負帰還となるようにループ利得を変更している。そして、全周波数域に対するループ利得を大きくすることにより、信号処理回路の低雑音化を図っている。   Therefore, in the feedback signal processing circuit shown in FIG. 19, a loop gain is used so that the transmission gain in the entire frequency range is a negative feedback equal to or less than the forward gain by using an anti-phase CCVS by an operational amplifier instead of the transistor CCVS. Has changed. And the noise of the signal processing circuit is reduced by increasing the loop gain for the entire frequency range.

図19に示されるように、オペアンプによる逆相CCVSは、基本的には、オペアンプOP1と抵抗R1とで構成され、抵抗R1がオペアンプOP1の反転入力と、その出力との間に接続されている。オペアンプOP1の反転入力に入力信号が供給されるので、その出力は入力に対して逆相となり、電流電圧変換インピーダンスは、R1となる。なお、オペアンプは、MOSトランジスタで構成できる。 As shown in FIG. 19, the reverse phase CCVS operational amplifier is basically composed of an operational amplifier OP1 and the resistor R 1, resistor R 1 is connected between the inverting input of the operational amplifier OP1, and the output ing. Since the input signal to the inverting input of the operational amplifier OP1 is supplied, the output becomes a reversed phase with respect to the input, the current-voltage conversion impedance becomes R 1. The operational amplifier can be composed of a MOS transistor.

図19に示した信号処理回路では、フォワード回路部にオペアンプによる逆相CCVSを用い、上述の式(2)を満足するように、帰還回路部について、伝送利得を全周波数域にわたってフォワード利得以下に減衰する伝達関数に変更し、所望の周波数特性を有する能動RCフィルタ回路を実現している。   In the signal processing circuit shown in FIG. 19, an anti-phase CCVS using an operational amplifier is used for the forward circuit unit, and the transmission gain of the feedback circuit unit is set to be equal to or less than the forward gain over the entire frequency range so as to satisfy the above-described equation (2). An active RC filter circuit having a desired frequency characteristic is realized by changing to a transfer function that attenuates.

国際公開第2003/003575号パンフレットInternational Publication No. 2003/003575 Pamphlet 「2次帯域通過形能動RCフィルタの負帰還形式による構成」、電子情報通信学会、2001年総合大会講演論文集A−1−20“Configuration of secondary bandpass type active RC filter by negative feedback”, IEICE, 2001 General Conference Proceedings A-1-20 「トランジスタCCVSに基づいた低域通過形能動RCフィルタ」 電子情報通信学会、2001年総合大会講演論文集A−1−21"Low-pass active RC filter based on transistor CCVS" IEICE 2001 Annual Conference Proceedings A-1-21

従来のサレン・キー回路は、極周波数(中心周波数)において正帰還に近づき、しかも、Q素子感度が極めて大きい。多重帰還方式による単一増幅器形回路では、安定な高Qは実現可能であるが、極周波数においてオペアンプの開放利得を含むフォワード利得となる。また、トランジスタによるジャイレータの場合には、高周波域での安定な高Qを得ることは容易であるが、極周波数においてループ利得が正帰還に接近するため、低雑音化が困難であった。   The conventional salen key circuit approaches a positive feedback at the pole frequency (center frequency), and the Q element sensitivity is extremely high. In a single-amplifier type circuit using a multiple feedback system, a stable high Q can be realized, but a forward gain including an open-circuit gain of an operational amplifier is obtained at a pole frequency. In the case of a gyrator using a transistor, it is easy to obtain a stable high Q in a high frequency range, but it is difficult to reduce noise because a loop gain approaches a positive feedback at a pole frequency.

この様に、正相増幅器を用いたサレン・キー回路、単一増幅器形式による回路、ジャイレータを用いた回路等の能動2次回路を基本とするフィルタ回路を構成した場合には、いずれの場合も、高Qを得るうえでは都合が良いが、その回路の極周波数において負帰還状態にならないため、雑音を低く抑えることが困難であり、この雑音問題が解決されない。   As described above, when a filter circuit based on an active secondary circuit such as a salen key circuit using a positive phase amplifier, a circuit using a single amplifier, or a circuit using a gyrator is configured, in either case, Although it is convenient for obtaining a high Q, it is difficult to keep the noise low because the negative feedback state does not occur at the pole frequency of the circuit, and this noise problem cannot be solved.

高周波域での安定な高Qを得ることと、低雑音化を図ることとが解決されていないため、現状では、高周波域における能動RCフィルタは実用されていない。実際には、高周波域でのフィルタ回路形成には、受動コイル(チップインダクタ)を用いざるを得ず、この受動コイルを外付けにしている。これによって、特に高周波域での各種フィルタ回路の小型化・モノリシックIC化が問題となった。   Obtaining a stable high Q in the high frequency range and achieving low noise have not been solved. Therefore, at present, an active RC filter in the high frequency range has not been put into practical use. Actually, a passive coil (chip inductor) must be used to form a filter circuit in a high frequency region, and this passive coil is externally attached. As a result, miniaturization and monolithic IC of various filter circuits, especially in the high frequency range, has become a problem.

そこで、上述した既に開発されている帰還形信号処理回路によれば、広範なインダクタンスを含む各種フィルタ回路について、他の回路と共に集積化を図り易くし、回路構成の小型化を図るとともに、全周波数域での伝送利得がフォワード利得以下の負帰還となるように構成して、ループ利得を変更する伝達関数を有する能動RC信号処理回路を提供でき、低雑音特性を実現した。   Therefore, according to the feedback signal processing circuit already developed, the various filter circuits including a wide range of inductances can be easily integrated with other circuits, the circuit configuration can be reduced, and the entire frequency can be reduced. An active RC signal processing circuit having a transfer function for changing the loop gain can be provided by configuring the transmission gain in the band to be negative feedback equal to or less than the forward gain, thereby realizing low noise characteristics.

例えば、図19の帰還形信号処理回路において、オペアンプOP1、2が理想形であるとすると、その伝達インピーダンスZT(s)は、次の式(4)で与えられる。
T(s)=R1/{1+R1/R0T(s)} …(4)
ここで、|ZT(s)|<R1の関係を満足させることが可能なことから、図19の帰還形信号処理回路を負帰還構成とすることができる。そして、オペアンプOP2の帰還伝達関数T(s)の部分にRCはしご形回路を用いると、帰還形信号処理回路が、ローパスフィルタ回路、或いは、ハイパスフィルタ回路を構成できる。
For example, in the feedback signal processing circuit of FIG. 19, if the operational amplifiers OP1 and OP2 are ideal, the transfer impedance Z T (s) is given by the following equation (4).
Z T (s) = R 1 / {1 + R 1 / R 0 T (s)} (4)
Here, since it is possible to satisfy the relationship of | Z T (s) | <R 1 , the feedback signal processing circuit of FIG. 19 can have a negative feedback configuration. When an RC ladder circuit is used for the feedback transfer function T (s) of the operational amplifier OP2, the feedback signal processing circuit can constitute a low-pass filter circuit or a high-pass filter circuit.

しかしながら、帰還形信号処理回路の目標伝達インピーダンスZT(s)は、上述した|ZT(s)|<R1の関係を満足させるように、ハイパスフィルタ回路を構成すると、帰還回路部にハイパスフィルタ特性を必要とする。この場合、オペアンプOP2と伝達関数T(s)の帰還回路とによるループに安定な高域特性を得ることができないという問題があった。 However, if the high-pass filter circuit is configured so that the target transfer impedance Z T (s) of the feedback signal processing circuit satisfies the above-described | Z T (s) | <R 1 relationship, Requires filter characteristics. In this case, there is a problem that a stable high frequency characteristic cannot be obtained in the loop formed by the operational amplifier OP2 and the feedback circuit of the transfer function T (s).

そこで、本発明は、フォワード回路部で周波数依存性の伝達特性を持たせ、通過周波数域で負帰還させて利得を減衰するようにして、他の回路と共に集積化、回路構成の小型化を図り、低雑音特性を実現させながら、ハイパスフィルタ、或いは、ローパスフィルタとなる伝達インピーダンス特性を得る帰還形信号処理回路を提供することを目的とする。   In view of this, the present invention provides a frequency-dependent transfer characteristic in the forward circuit section, and negatively feeds back in the pass frequency range to attenuate the gain, thereby integrating with other circuits and reducing the circuit configuration. Another object of the present invention is to provide a feedback signal processing circuit that obtains transfer impedance characteristics that can be a high-pass filter or a low-pass filter while realizing low noise characteristics.

以上の課題を解決するため、本発明では、帰還形信号処理回路において、入力信号に所定の伝達特性を与えて所定利得で出力するフォワード回路と、前記フォワード回路の出力から前記入力信号に負帰還する帰還回路と、を備え、前記フォワード回路の出力が所定周波数域において前記所定利得以下となる伝達インピーダンス特性となるようにし、さらに、前記フォワード回路は、電流電圧変換出力回路であることとした。   In order to solve the above problems, in the present invention, in a feedback signal processing circuit, a forward circuit that gives a predetermined transfer characteristic to an input signal and outputs it with a predetermined gain, and a negative feedback from the output of the forward circuit to the input signal And a feedback circuit that has a transfer impedance characteristic in which the output of the forward circuit is less than or equal to the predetermined gain in a predetermined frequency range, and the forward circuit is a current-voltage conversion output circuit.

前記電流電圧変換出力回路が、前記入力信号が入力されるベース接地トランジスタと、電圧出力するエミッタホロアトランジスタとを備え、前記所定利得を決める伝達インピーダンスを有することとし、或いは、前記入力信号を反転入力とし、前記所定利得を決める伝達インピーダンスで帰還された第1オペアンプと、前記所定伝達特性を与えられた信号を非反転入力として電圧出力する第2オペアンプとを有することとした。   The current-voltage conversion output circuit includes a grounded base transistor to which the input signal is input and an emitter follower transistor that outputs a voltage, and has a transfer impedance that determines the predetermined gain, or inverts the input signal The first operational amplifier fed back with the transfer impedance that determines the predetermined gain and the second operational amplifier that outputs the voltage given the signal having the predetermined transfer characteristic as a non-inverting input are provided.

前記フォワード回路の前記伝達インピーダンス特性が、ハイパスフィルタの所定周波数特性であり、又は、前記伝達インピーダンス特性が、ローパスフィルタの所定周波数特性であることとした。   The transfer impedance characteristic of the forward circuit is a predetermined frequency characteristic of a high-pass filter, or the transfer impedance characteristic is a predetermined frequency characteristic of a low-pass filter.

以上の様に、本発明では、帰還形信号処理回路をフォワード回路部と帰還回路部とで構成し、フォワード回路部で、入力信号に対して周波数依存性の伝達特性を付与し、所定利得で出力し、そして、帰還回路部により、その出力の一部を通過周波数域で負帰還させて利得を減衰するようにしたので、高Q、低Q素子感度に加えて、安定な高周波化の性能向上を容易に図ることができる能動RCフィルタ回路を構成することができる。   As described above, in the present invention, the feedback signal processing circuit is configured by the forward circuit unit and the feedback circuit unit, and the forward circuit unit provides the frequency-dependent transfer characteristic to the input signal, and at a predetermined gain. Since the output is negatively fed back in the pass frequency range by the feedback circuit unit, the gain is attenuated. In addition to high Q and low Q element sensitivity, stable high frequency performance An active RC filter circuit that can be easily improved can be configured.

また、処理回路の伝達特性をほぼコンデンサと抵抗の値により決めることができるようになり、インダクタンスを用いることなく、信号処理回路を設計することが容易となり、しかも、処理回路の小型化、高集積化を図ることができる。   In addition, the transfer characteristics of the processing circuit can be determined almost by the values of the capacitor and the resistance, which makes it easy to design the signal processing circuit without using the inductance. Can be achieved.

次に、本発明の帰還形信号処理回路の実施形態について、図を参照しながら、以下に説明する。先ず、本発明の実施形態を説明する前に、本発明の帰還形信号処理回路の構成の仕方に関する基本について説明する。   Next, embodiments of the feedback signal processing circuit of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, before describing the embodiments of the present invention, the basics regarding the configuration of the feedback signal processing circuit of the present invention will be described.

図19に示された帰還形信号処理回路の目標伝達インピーダンスZT(s)は、上述の式(4)で表される。ここで、|ZT(s)|<R1の関係を満足させて、この帰還形信号処理回路を負帰還構成とすることができる。そして、オペアンプOP2の帰還伝達関数T(s)の部分に、RCはしご形回路を用いれば、帰還形信号処理回路が、ローパスフィルタ回路、或いは、ハイパスフィルタ回路となる。しかしながら、帰還回路部にハイパスフィルタ特性を必要とするため、オペアンプOP2と伝達関数T(s)の帰還回路とによるループに安定な高域特性を得ることができなかった。 The target transfer impedance Z T (s) of the feedback signal processing circuit shown in FIG. 19 is expressed by the above equation (4). Here, by satisfying the relationship of | Z T (s) | <R 1 , the feedback signal processing circuit can have a negative feedback configuration. If an RC ladder circuit is used for the feedback transfer function T (s) of the operational amplifier OP2, the feedback signal processing circuit becomes a low-pass filter circuit or a high-pass filter circuit. However, since a high-pass filter characteristic is required for the feedback circuit section, a stable high-frequency characteristic cannot be obtained in the loop formed by the operational amplifier OP2 and the feedback circuit of the transfer function T (s).

そこで、本発明の実施形態では、式(4)で示される帰還形信号処理回路の目標伝達インピーダンスZT(s)を変形修正し、R0・T(s)を、Z(s)にすると、目標伝達インピーダンスZT(s)は、次の式(5)のように表される。
T(s)=Z(s)/{1+Z(s)/R1} …(5)
Therefore, in the embodiment of the present invention, if the target transfer impedance Z T (s) of the feedback signal processing circuit represented by the equation (4) is modified and corrected, and R 0 · T (s) is set to Z (s). The target transfer impedance Z T (s) is expressed as the following equation (5).
Z T (s) = Z (s) / {1 + Z (s) / R 1 } (5)

式(5)で示される目標伝達インピーダンスZT(s)を見ると、式の分子がZ(s)になっており、このことは、フィードフォワード回路部に周波数依存性の特性を有する伝達関数Z(s)を設ければ良いことを意味し、分子部分の伝達関数を選択することで所望する周波数特性を得ることができる。ここで、Z(s)が、目標伝達関数と同種の関数であれば、例えば、ローパスフィルタならば、ローパスフィルタ特性関数とし、ハイパスフィルタならば、ハイパスフィルタ特性関数とすることができる。 Looking at the target transfer impedance Z T (s) expressed by equation (5), the numerator of the equation is Z (s), which is a transfer function having a frequency-dependent characteristic in the feedforward circuit section. This means that Z (s) should be provided, and a desired frequency characteristic can be obtained by selecting the transfer function of the molecular part. Here, if Z (s) is a function of the same type as the target transfer function, for example, a low-pass filter can be a low-pass filter characteristic function, and a high-pass filter can be a high-pass filter characteristic function.

そして、|ZT(s)|<|Z(s)|の関係を満足させれば、帰還形信号処理回路において、通過周波数域で負帰還を安定して掛けられることが分かる。即ち、帰還形信号処理回路におけるフォワード回路部が周波数依存特性を有する場合であっても、安定した負帰還となって、低雑音性を確保することができる。先ず、本発明による帰還形信号処理回路において、所定周波数域での伝送利得がフォワード利得以下の負帰還とした基本的原理を図1に基づいて説明する。 If the relationship | Z T (s) | <| Z (s) | is satisfied, it can be seen that the feedback signal processing circuit can stably apply negative feedback in the pass frequency range. That is, even when the forward circuit portion in the feedback signal processing circuit has frequency-dependent characteristics, stable negative feedback is achieved, and low noise characteristics can be ensured. First, in the feedback signal processing circuit according to the present invention, the basic principle that the transmission gain in a predetermined frequency region is negative feedback with a forward gain or less will be described with reference to FIG.

本発明の帰還形信号処理回路では、フォワード回路部に、所定伝達特性を有する周波数依存性の能動RCフィルタ回路を挿入する形式を採用している。その信号処理回路の基本構成が図1に示されている。図1の帰還形信号処理回路では、電流制御電圧源(CCVS)が採用されており、フォワード回路部は、バイポーラトランジスタを例にしたトランジスタCCVSで構成されている。そして、出力側のトランジスタが入力側のトランジスタに接続されることによって、帰還回路部が形成される。   The feedback signal processing circuit of the present invention employs a form in which a frequency-dependent active RC filter circuit having a predetermined transfer characteristic is inserted in the forward circuit section. The basic configuration of the signal processing circuit is shown in FIG. In the feedback signal processing circuit of FIG. 1, a current control voltage source (CCVS) is employed, and the forward circuit unit is configured by a transistor CCVS taking a bipolar transistor as an example. The output side transistor is connected to the input side transistor to form a feedback circuit section.

このトランジスタCCVSは、入力側に、ベース接地のトランジスタQ1を、出力側にエミッタホロアのトランジスタQ2を有し、これらのトランジスタの間には、伝達インピーダンスZ(s)を有するRCフィルタ回路が接続されている。この帰還形信号処理回路の出力は、トランジスタQ2に接続された抵抗REから取り出される。なお、トランジスタQ2のコレクタ端子がトランジスタQ1のエミッタ端子に接続され、帰還回路部が形成される。そこで、伝達インピーダンスZT(s)は、このCCVSの入力電流をIi、出力電圧をVoとすると、Vo=R1iの関係から、ZT(s)=Vo/Iiとでき、伝達インピーダンスZT(s)と伝達インピーダンスZ(s)の関係は、上述の式(5)で表される。 The transistor CCVS has a grounded transistor Q 1 on the input side and an emitter follower transistor Q 2 on the output side, and an RC filter circuit having a transfer impedance Z (s) is connected between these transistors. Has been. The output of the feedback type signal processing circuit is taken from the resistor R E, which is connected to the transistor Q 2. The collector terminal of the transistor Q 2 is connected to the emitter terminal of the transistor Q 1 to form a feedback circuit section. Therefore, transfer impedance Z T (s) is the input current of the CCVS I i, and the output voltage is V o, V o = the relationship R 1 I i, Z T ( s) = V o / I i The relationship between the transfer impedance Z T (s) and the transfer impedance Z (s) is expressed by the above equation (5).

このような構成となっているトランジスタCCVSは、広帯域特性を得易いので、全周波数域の伝送利得を得る本発明の高周波信号処理回路に適用するのに好都合である。そして、図17に示された帰還形信号処理回路の入出力伝達関数の分母であるT2(s)を定数とすることができ、これにより、上述の式(2)の条件を容易に満足でき、しかも、分子部分の伝達関数を選択することで所望する周波数特性を得ることができる。 The transistor CCVS having such a configuration is easy to obtain a wideband characteristic, and is therefore convenient for application to the high-frequency signal processing circuit of the present invention that obtains transmission gain in the entire frequency range. Then, T 2 (s), which is the denominator of the input / output transfer function of the feedback signal processing circuit shown in FIG. 17, can be set as a constant, thereby satisfying the condition of the above formula (2) easily. In addition, a desired frequency characteristic can be obtained by selecting the transfer function of the molecular part.

本発明では、上述した式(5)による原理に従って、所定周波数域において伝送利得がフォワード利得以下の負帰還となるように、伝達関数T1(s)及びT2(s)を選択して、所望の周波数特性を有する帰還形信号処理回路を構成するものとし、次に、帰還形信号処理回路に関する各種回路について、フォワード回路部に、バイポーラトランジスタによる電流制御電圧源(CCVS)を用いた第1の実施形態と、オペアンプによる逆相CCVSを用いた第2の実施形態とに分けて、それぞれに、種々の具体例を示しながら説明する。 In the present invention, the transfer functions T 1 (s) and T 2 (s) are selected according to the principle according to the above equation (5) so that the transmission gain is a negative feedback equal to or less than the forward gain in the predetermined frequency range. A feedback type signal processing circuit having a desired frequency characteristic is configured. Next, with respect to various circuits related to the feedback type signal processing circuit, a first current control voltage source (CCVS) using a bipolar transistor is used as a forward circuit unit. This embodiment is divided into the second embodiment using the anti-phase CCVS by the operational amplifier, and each will be described while showing various specific examples.

〔第1の実施形態〕
第1の実施形態による帰還形信号処理回路では、フォワード回路部に、バイポーラトランジスタによる電流制御電圧源(CCVS)を用いており、その帰還形信号処理回路において、ハイパスフィルタ特性を有するRCフィルタ回路がフォワード回路部に接続された構成回路例が、図2に示される。図2に示された帰還形信号処理回路は、図1の信号処理回路を基本としており、同じ部分には、同じ符号が付されている。
[First Embodiment]
In the feedback signal processing circuit according to the first embodiment, a current control voltage source (CCVS) using a bipolar transistor is used in the forward circuit section. In the feedback signal processing circuit, an RC filter circuit having a high-pass filter characteristic is provided. An example of a configuration circuit connected to the forward circuit section is shown in FIG. The feedback signal processing circuit shown in FIG. 2 is based on the signal processing circuit of FIG. 1, and the same parts are denoted by the same reference numerals.

ここで、図2の帰還形信号処理回路では、フォワード回路部のCCVSを構成するトランジスタQ1とトランジスタQ2との間に、RCフィルタ回路が接続されており、抵抗R0、R1、R2と、コンデンサC1、C2とで、2次のはしご形ハイパスフィルタ回路が形成されている。なお、図2の回路構成では、交流成分に対する接続関係のみを示しており、トランジスタを駆動するための直流バイアスは省略されている。 Here, in the feedback signal processing circuit of FIG. 2, an RC filter circuit is connected between the transistor Q 1 and the transistor Q 2 constituting the CCVS of the forward circuit section, and the resistors R 0 , R 1 , R 2 and capacitors C 1 and C 2 form a secondary ladder-type high-pass filter circuit. In the circuit configuration of FIG. 2, only the connection relationship with respect to the AC component is shown, and the DC bias for driving the transistor is omitted.

ここで、図2の帰還形信号処理回路におけるトランジスタが理想形であるとすると、図2に示された2次ハイパス能動RCフィルタ回路の伝達インピーダンスZT(s)を求めると、次の式(6)のようになる。
T(s)=Vo/Ii
=1/〔1/RE+1/R0+1/R1+1/R2
+{(1/R0+1/R1)/sC22
+(1/R1+1/R2)/sC10}
+1/s211220
=s211220/〔1+s{C1(R1+R0
+C2(R1+R2)}+s212{R12+R10
+R20(1+R1/RE)}〕 …(6)
Here, assuming that the transistor in the feedback signal processing circuit of FIG. 2 is an ideal type, the transfer impedance Z T (s) of the secondary high-pass active RC filter circuit shown in FIG. It becomes like 6).
Z T (s) = V o / I i
= 1 / [1 / R E + 1 / R 0 + 1 / R 1 + 1 / R 2
+ {(1 / R 0 + 1 / R 1 ) / sC 2 R 2
+ (1 / R 1 + 1 / R 2 ) / sC 1 R 0 }
+ 1 / s 2 C 1 R 1 C 2 R 2 R 0 ]
= S 2 C 1 R 1 C 2 R 2 R 0 / [1 + s {C 1 (R 1 + R 0 )
+ C 2 (R 1 + R 2 )} + s 2 C 1 C 2 {R 1 R 2 + R 1 R 0
+ R 2 R 0 (1 + R 1 / R E )}] (6)

さらに、当該ハイパスフィルタ回路に関する極角周波数ω0と、Qとについて求めると、次の式(7)及び(8)のようになる。
ωp=〔C12{R12+R10+R20(1+R1/RE)}〕-1/2 …(7)
Q=(1/ωp)/{C1(R1+R0)+C2(R1+R2)}
=〔C12{R12+R10+R20(1+R1E)}〕-1/2
/{C1(R1+R0)+C2(R1+R2)} …(8)
Further, when the polar angular frequency ω 0 and Q relating to the high-pass filter circuit are obtained, the following equations (7) and (8) are obtained.
ω p = [C 1 C 2 {R 1 R 2 + R 1 R 0 + R 2 R 0 (1 + R 1 / R E )}] −1/2 (7)
Q = (1 / ω p ) / {C 1 (R 1 + R 0 ) + C 2 (R 1 + R 2 )}
= [C 1 C 2 {R 1 R 2 + R 1 R 0 + R 2 R 0 (1 + R 1 R E )}] −1/2
/ {C 1 (R 1 + R 0 ) + C 2 (R 1 + R 2 )} (8)

ここで、角周波数ωを無限大にしたとき、伝達インピーダンスZT(s)を求めると、次の式(9)のようになる。
T(s)=Vo/Ii
=R120/{R12+R10+R20(1+R1/RE)}
=(1/R0+1/R1+1/R2+1/RE-1 …(9)
そこで、この式(9)からは、通過周波数域での伝達インピーダンスZT(s)は、フォワード回路部の伝達インピーダンス1/(1/R0+1/R1+1/R2)よりも小さくなることが分かり、負帰還構成を実現できることが示された。
Here, when the angular frequency ω is infinite, the transfer impedance Z T (s) is obtained as shown in the following equation (9).
Z T (s) = V o / I i
= R 1 R 2 R 0 / {R 1 R 2 + R 1 R 0 + R 2 R 0 (1 + R 1 / R E )}
= (1 / R 0 + 1 / R 1 + 1 / R 2 + 1 / R E ) −1 (9)
Therefore, from this equation (9), the transfer impedance Z T (s) in the pass frequency region is smaller than the transfer impedance 1 / (1 / R 0 + 1 / R 1 + 1 / R 2 ) of the forward circuit section. This shows that a negative feedback configuration can be realized.

次に、図2に示された帰還形信号処理回路は、2次ハイパス能動RCフィルタ回路を実現する基本構成で示されたが、その具体的回路構成の例を、図3に示した。図の具体的回路構成には、バイポーラトランジスタを駆動するための直流バイアス回路も示されている。   Next, the feedback signal processing circuit shown in FIG. 2 is shown in a basic configuration for realizing a secondary high-pass active RC filter circuit. An example of a specific circuit configuration is shown in FIG. The specific circuit configuration in the figure also shows a DC bias circuit for driving the bipolar transistor.

図3の2次ハイパス能動RCフィルタ回路では、トランジスタCCVSを構成するnpnバイポーラトランジスタQ1に2SC1845を、pnpバイポーラトランジスタQ2に、2SA992を使用し、コンデンサ及び抵抗の値を次のようにした。
1=120、C2=120(単位、pF)
0=1.5、R1=14、R2a=20、R2b=10、R3=1.2(単位、kΩ)
なお、抵抗R2a及びR2bは、高周波数域では、並列接続と同等になり、図2の帰還形信号処理回路における抵抗R2に対応し、R2=6.7kΩとなっている。
In the secondary high-pass active RC filter circuit of FIG. 3, 2SC1845 is used for the npn bipolar transistor Q 1 constituting the transistor CCVS, and 2SA992 is used for the pnp bipolar transistor Q 2 , and the values of capacitors and resistors are as follows.
C 1 = 120, C 2 = 120 (unit, pF)
R 0 = 1.5, R 1 = 14, R 2a = 20, R 2b = 10, R 3 = 1.2 (unit, kΩ)
The resistors R 2a and R 2b are equivalent to the parallel connection in the high frequency range, and correspond to the resistor R 2 in the feedback signal processing circuit of FIG. 2, and R 2 = 6.7 kΩ.

ここで、図4に、図3の2次ハイパス能動RCフィルタ回路のシミュレーション結果を示した。同図において、横軸は周波数を、そして、縦軸は伝達インピーダンスZTを示しており、遮断周波数f0=約180kHzという結果が得られた。これによると、簡単な回路構成で、背景光の除去可能な光電気変換回路にも適用することができるようになる。抵抗、コンデンサなどの回路素子の値を適宜設定し、さらに、高周波トランジスタの2個を使用するだけで、低雑音性と、GHz帯における十分な高周波特性とを有する帰還形信号処理回路を実現できる。 Here, FIG. 4 shows a simulation result of the secondary high-pass active RC filter circuit of FIG. In the figure, the horizontal axis indicates the frequency, the vertical axis indicates the transfer impedance Z T , and the result that the cut-off frequency f 0 = about 180 kHz was obtained. According to this, the present invention can be applied to a photoelectric conversion circuit capable of removing background light with a simple circuit configuration. By simply setting the values of circuit elements such as resistors and capacitors, and using only two high-frequency transistors, a feedback signal processing circuit having low noise and sufficient high-frequency characteristics in the GHz band can be realized. .

図5は、図2に示された2次ハイパス能動RCフィルタ回路の他の具体的回路構成を示す図である。図2では、フォワード回路のトランジスタCCVSをバイポーラトランジスタで構成されたが、図5の帰還形信号処理回路では、基本的には、図2の帰還形信号処理回路と同様であるが、そのトランジスタCCVSをMOS型電界効果トランジスタで構成した点で異なっている。   FIG. 5 is a diagram showing another specific circuit configuration of the secondary high-pass active RC filter circuit shown in FIG. In FIG. 2, the transistor CCVS of the forward circuit is composed of bipolar transistors. However, the feedback signal processing circuit of FIG. 5 is basically the same as the feedback signal processing circuit of FIG. Is different from that of a MOS field effect transistor.

図5の2次ハイパス能動RCフィルタ回路では、コンデンサ及び抵抗の値を次のようにした。
1=120、C2=120(単位、pF)
1=1.5、R2=0.5、R3=14、R4=10、R5=20、R5=0.58(単位、kΩ)
なお、抵抗R4及びR5は、高周波数域では、並列接続と同等になり、図2の帰還形信号処理回路における抵抗R2に対応する。
In the secondary high-pass active RC filter circuit of FIG. 5, the values of the capacitor and the resistor are as follows.
C 1 = 120, C 2 = 120 (unit, pF)
R 1 = 1.5, R 2 = 0.5, R 3 = 14, R 4 = 10, R 5 = 20, R 5 = 0.58 (unit, kΩ)
The resistors R 4 and R 5 are equivalent to the parallel connection in the high frequency region, and correspond to the resistor R 2 in the feedback signal processing circuit of FIG.

ここで、図6に、図5の2次ハイパス能動RCフィルタ回路のシミュレーション結果を示した。同図において、横軸は周波数を、そして、縦軸は伝達インピーダンスZTを示しており、遮断周波数f0=約180kHzという結果が得られた。これによると、簡単な回路構成で、抵抗、コンデンサなどの回路素子の値を適宜設定し、さらに、高周波トランジスタを使用することにより、GHz帯における十分な高周波特性を有する帰還形信号処理回路を実現できる。 Here, FIG. 6 shows a simulation result of the secondary high-pass active RC filter circuit of FIG. In the figure, the horizontal axis indicates the frequency, the vertical axis indicates the transfer impedance Z T , and the result that the cut-off frequency f 0 = about 180 kHz was obtained. According to this, with a simple circuit configuration, values of circuit elements such as resistors and capacitors are set as appropriate, and by using high-frequency transistors, a feedback signal processing circuit having sufficient high-frequency characteristics in the GHz band is realized. it can.

〔第2の実施形態〕
上述した第1の実施形態の帰還形信号処理回路では、フォワード回路部に、バイポーラトランジスタによる電流制御電圧源(CCVS)を用い、ハイパスフィルタ特性を有する能動RCフィルタ回路がフォワード回路部に接続された回路構成であったが、第2の実施形態による基幹形信号処理回路では、第1の実施形態と同様に、フォワード回路部に、バイポーラトランジスタによるCCVSを用いるが、ローパス能動RCフィルタ回路が接続されている点で異なっている。その回路構成例が、図7に示される。図7に示された帰還形信号処理回路は、図1の信号処理回路を基本としており、同じ部分には、同じ符号が付されている。
[Second Embodiment]
In the feedback signal processing circuit of the first embodiment described above, a current control voltage source (CCVS) using a bipolar transistor is used in the forward circuit section, and an active RC filter circuit having high-pass filter characteristics is connected to the forward circuit section. Although the circuit configuration is the same as in the first embodiment, the basic signal processing circuit according to the second embodiment uses CCVS with bipolar transistors in the forward circuit section, but a low-pass active RC filter circuit is connected. Is different. An example of the circuit configuration is shown in FIG. The feedback signal processing circuit shown in FIG. 7 is based on the signal processing circuit of FIG. 1, and the same parts are denoted by the same reference numerals.

ここで、図7の帰還形信号処理回路において、フォワード回路部のCCVSを構成するトランジスタQ1とトランジスタQ2との間に、抵抗R0、R1、R2と、コンデンサC1、C2とによる2次のはしご形ローパスフィルタ回路が形成されている。この帰還形信号処理回路の出力は、トランジスタQ2に接続された抵抗REから取り出され、トランジスタQ2のコレクタ端子がトランジスタQ1のエミッタ端子に接続され、帰還回路部が形成されている。なお、図7の回路構成においても、交流成分に対する接続関係のみを示しており、トランジスタを駆動するための直流バイアスは省略されている。 Here, in the feedback signal processing circuit of FIG. 7, resistors R 0 , R 1 , R 2 and capacitors C 1 , C 2 are placed between the transistors Q 1 and Q 2 constituting the CCVS of the forward circuit section. A second-order ladder-type low-pass filter circuit is formed. The output of the feedback type signal processing circuit is removed from the resistor R E, which is connected to the transistor Q 2, the collector terminal of the transistor Q 2 is connected to the emitter terminal of the transistor Q 1, the feedback circuit portion is formed. In the circuit configuration of FIG. 7 as well, only the connection relationship with respect to the AC component is shown, and the DC bias for driving the transistor is omitted.

ここで、図7の帰還形信号処理回路におけるトランジスタが理想形であるとすると、図7に示された2次ローパス能動RCフィルタ回路の伝達インピーダンスZT(s)を求めると、次の式(10)のようになる。
T(s)=Vo/Ii
=R0/〔1+R0/RE+s{C1(R1+R0
+C2(R1+R2+R0)}+s2122(R1+R0)〕 …(10)
Here, assuming that the transistor in the feedback signal processing circuit of FIG. 7 is an ideal type, the transfer impedance Z T (s) of the secondary low-pass active RC filter circuit shown in FIG. It becomes like 10).
Z T (s) = V o / I i
= R 0 / [1 + R 0 / R E + s {C 1 (R 1 + R 0 )
+ C 2 (R 1 + R 2 + R 0 )} + s 2 C 1 C 2 R 2 (R 1 + R 0 )] (10)

さらに、当該ローパスフィルタ回路に関する極角周波数ω0と、Qとについて求めると、次の式(11)及び(12)のようになる。
ωp={(1+R0/RE)/C122(R1+R0)}-1/2 …(11)
Q=(1/ωp)(1+R0/RE)/{C1(R1+R0
+C2(R1+R2+R0)}
={C122(R1+R0)(1+R0E)}-1/2
/{C1(R1+R0)+C2(R1+R2+R0)} …(12)
Further, when the polar angular frequency ω 0 and Q relating to the low-pass filter circuit are obtained, the following equations (11) and (12) are obtained.
ω p = {(1 + R 0 / R E ) / C 1 C 2 R 2 (R 1 + R 0 )} −1/2 (11)
Q = (1 / ω p ) (1 + R 0 / R E ) / {C 1 (R 1 + R 0 )
+ C 2 (R 1 + R 2 + R 0 )}
= {C 1 C 2 R 2 (R 1 + R 0 ) (1 + R 0 R E )} -1/2
/ {C 1 (R 1 + R 0 ) + C 2 (R 1 + R 2 + R 0 )} (12)

上記の式(10)によれば、通過周波数域での伝達インピーダンスZT(s)は、フォワード回路部の伝達インピーダンスであるR0よりも小さくなることから、負帰還を実現できることが分かる。なお、図7に示された2次ローパス能動RCフィルタ回路における構成では、抵抗R1を必須とするものではなく、その抵抗値をR1=0にしてもよい。 According to the above equation (10), the transfer impedance Z T (s) in the pass frequency range is smaller than R 0 which is the transfer impedance of the forward circuit unit, and thus it can be understood that negative feedback can be realized. In the configuration of the secondary low-pass active RC filter circuit shown in FIG. 7, the resistor R 1 is not essential, and the resistance value may be R 1 = 0.

次に、図7に示された帰還形信号処理回路は、2次ローパス能動RCフィルタ回路を実現する基本構成で示されたが、その具体的回路構成の例を、図8に示した。図の具体的回路構成には、バイポーラトランジスタを駆動するための直流バイアス回路も示されている。   Next, the feedback signal processing circuit shown in FIG. 7 is shown in a basic configuration for realizing a secondary low-pass active RC filter circuit. An example of a specific circuit configuration is shown in FIG. The specific circuit configuration in the figure also shows a DC bias circuit for driving the bipolar transistor.

図8の2次ローパス能動RCフィルタ回路では、トランジスタCCVSを構成するnpnバイポーラトランジスタQ1に2SC1845を、pnpバイポーラトランジスタQ2に、2SA992を使用し、コンデンサ及び抵抗の値を次のようにした。
1=30、C2=30(単位、pF)
0=1.5、R2=2.0、R3=1.2、RE=0.45(単位、kΩ)
なお、図7の2次ローパス能動RCフィルタ回路における抵抗R1を、抵抗値0とし、また、抵抗R0は、高周波数域では、コンデンサC1に対して並列に接続されることになる。
In the secondary low-pass active RC filter circuit of FIG. 8, 2SC1845 is used for the npn bipolar transistor Q 1 and 2SA992 are used for the pnp bipolar transistor Q 2 constituting the transistor CCVS, and the values of capacitors and resistors are as follows.
C 1 = 30, C 2 = 30 (unit, pF)
R 0 = 1.5, R 2 = 2.0, R 3 = 1.2, R E = 0.45 (unit, kΩ)
Note that the resistance R 1 in the secondary low-pass active RC filter circuit of FIG. 7 has a resistance value of 0, and the resistance R 0 is connected in parallel to the capacitor C 1 in the high frequency range.

ここで、図9に、図8の2次ローパス能動RCフィルタ回路のシミュレーション結果を示した。同図において、横軸は周波数を、そして、縦軸は伝達インピーダンスZTを示しており、遮断周波数f0=約5MHzという結果が得られ、良好な2次ローパス能動RCフィルタ回路結果を実現している。これによると、簡単な回路構成で、高周波回路用のローパスフィルタ回路に適用することができる。抵抗R0と抵抗REとの比の値を調整して、最大平坦特性を得ることができる。さらに、高周波トランジスタの2個を使用するだけで、低雑音性と、十分な高周波特性とを有する帰還形信号処理回路を実現できる。 Here, FIG. 9 shows a simulation result of the secondary low-pass active RC filter circuit of FIG. In the figure, the horizontal axis indicates the frequency and the vertical axis indicates the transfer impedance Z T , and the result that the cut-off frequency f 0 = about 5 MHz is obtained, and a satisfactory second-order low-pass active RC filter circuit result is realized. ing. According to this, it can be applied to a low-pass filter circuit for a high-frequency circuit with a simple circuit configuration. The maximum flat characteristic can be obtained by adjusting the value of the ratio between the resistor R 0 and the resistor R E. Further, a feedback signal processing circuit having low noise and sufficient high frequency characteristics can be realized by using only two high frequency transistors.

図10は、図7に示された2次ローパス能動RCフィルタ回路の他の具体的回路構成を示す図である。図7では、フォワード回路のトランジスタCCVSをバイポーラトランジスタで構成されたが、図10の帰還形信号処理回路では、基本的には、図7の帰還形信号処理回路と同様であるが、そのトランジスタCCVSをMOS型電界効果トランジスタで構成した点で異なっている。   FIG. 10 is a diagram showing another specific circuit configuration of the secondary low-pass active RC filter circuit shown in FIG. In FIG. 7, the transistor CCVS of the forward circuit is composed of bipolar transistors. However, the feedback signal processing circuit of FIG. 10 is basically the same as the feedback signal processing circuit of FIG. Is different from that of a MOS field effect transistor.

図10の2次ローパス能動RCフィルタ回路では、コンデンサ及び抵抗の値を次のようにした。
1=30、C2=30(単位、pF)
1=1.5、R2=2.0、R3=0.5、RE=0.58(単位、kΩ)
なお、この場合にも、抵抗R1は、高周波数域では、コンデンサC1に対して並列に接続されることになり、また、図7の2次ローパス能動RCフィルタ回路における抵抗R1を、抵抗値0としている。
In the secondary low-pass active RC filter circuit of FIG. 10, the values of the capacitor and the resistor are set as follows.
C 1 = 30, C 2 = 30 (unit, pF)
R 1 = 1.5, R 2 = 2.0, R 3 = 0.5, R E = 0.58 (unit, kΩ)
Also in this case, the resistor R 1 is in the high frequency range, would be connected in parallel with the capacitor C 1, also a resistance R 1 in the secondary low-pass active RC filter circuit of FIG. 7, The resistance value is 0.

ここで、図11に、図10の2次ローパス能動RCフィルタ回路のシミュレーション結果を示した。同図において、横軸は周波数を、そして、縦軸は伝達インピーダンスZTを示しており、遮断周波数f0=約2.72MHzという結果が得られた。これによると、簡単な回路構成で、抵抗、コンデンサなどの回路素子の値を適宜設定し、さらに、高周波トランジスタを使用することにより、GHz帯における十分な高周波特性を有する帰還形信号処理回路を実現できる。 Here, FIG. 11 shows a simulation result of the second-order low-pass active RC filter circuit of FIG. In the figure, the horizontal axis indicates the frequency, the vertical axis indicates the transfer impedance Z T , and the result that the cutoff frequency f 0 = about 2.72 MHz was obtained. According to this, with a simple circuit configuration, values of circuit elements such as resistors and capacitors are set as appropriate, and by using a high-frequency transistor, a feedback signal processing circuit having sufficient high-frequency characteristics in the GHz band is realized. it can.

また、図8に示された2次ローパス能動RCフィルタ回路において、フォワード回路部のCCVSを構成するトランジスタQ1とトランジスタQ2との間に、RCフィルタ回路が接続されており、抵抗R0、R2、R3と、コンデンサC1、C2とで、2次のはしご形ローパスフィルタ回路が形成されている。このローパスフィルタ回路を、完全積分回路で形成することができる。 In the secondary low-pass active RC filter circuit shown in FIG. 8, an RC filter circuit is connected between the transistor Q 1 and the transistor Q 2 constituting the CCVS of the forward circuit section, and the resistors R 0 , A secondary ladder-type low-pass filter circuit is formed by R 2 and R 3 and capacitors C 1 and C 2 . This low-pass filter circuit can be formed by a complete integration circuit.

図12は、完全積分回路をローパスフィルタ回路に組み込んだ帰還形信号処理回路を示している。図12の帰還形信号処理回路は、図8の2次はしご形能動RCフィルタ回路を基礎にしており、同じ部分には、同じ符号が付されている。フォワード回路部には、トランジスタCCVSが構成され、RCフィルタ回路が接続されている。   FIG. 12 shows a feedback signal processing circuit in which a complete integration circuit is incorporated in a low-pass filter circuit. The feedback signal processing circuit of FIG. 12 is based on the secondary ladder type active RC filter circuit of FIG. 8, and the same parts are denoted by the same reference numerals. In the forward circuit section, a transistor CCVS is configured and an RC filter circuit is connected.

そこで、図12の帰還形信号処理回路におけるRCフィルタ回路には、図8に示されたRCフィルタ回路を構成する後段のRC回路、つまり、抵抗R2及びコンデンサC2によるフィルタ回路の代わりに、コンデンサC2を含む完全積分回路が組み込まれている。この完全積分回路は、図12に示されるように、コンデンサC2の他に、バイポーラトランジスタQ11、Q12、Q13と、抵抗R11、R12、R13によって形成されている。そして、トランジスタQ13と抵抗R13が電圧源に接続されて、コンデンサC2に対する電流源となる。 Therefore, in the RC filter circuit in the feedback signal processing circuit of FIG. 12, instead of the subsequent RC circuit constituting the RC filter circuit shown in FIG. 8, that is, the filter circuit by the resistor R 2 and the capacitor C 2 , A complete integration circuit including a capacitor C 2 is incorporated. As shown in FIG. 12, this complete integration circuit is formed by bipolar transistors Q 11 , Q 12 , Q 13 and resistors R 11 , R 12 , R 13 in addition to the capacitor C 2 . The transistor Q 13 and the resistor R 13 are connected to the voltage source and become a current source for the capacitor C 2 .

この完全積分回路においては、コンデンサC1の端電圧であるトランジスタQ11のベース電圧をVとすると、コンデンサC2の端電圧VC2は、
C2=V/sC2E
と表すことができ、高周波数域における利得を高くすることができる。
In this complete integration circuit, assuming that the base voltage of the transistor Q 11 , which is the end voltage of the capacitor C 1 , is V, the end voltage V C2 of the capacitor C 2 is
V C2 = V / sC 2 R E
The gain in the high frequency range can be increased.

この完全積分回路を用いたローパス能動RCフィルタ回路によると、3個のトランジスタ、3個の抵抗を追加する必要があるものの、それでも、簡単な回路構成で済み、抵抗、コンデンサなどの回路素子の値を適宜設定し、さらに、高周波トランジスタを使用することにより、低雑音性を改善でき、かつGHz帯における十分な高周波特性を有する帰還形信号処理回路を実現できる。   According to the low-pass active RC filter circuit using this complete integration circuit, although it is necessary to add three transistors and three resistors, a simple circuit configuration is still possible, and values of circuit elements such as resistors and capacitors are sufficient. By using a high-frequency transistor, a low-noise property can be improved and a feedback signal processing circuit having sufficient high-frequency characteristics in the GHz band can be realized.

〔第3の実施形態〕
以上に説明した第1及び第2の実施形態では、図1に示されたように、その帰還形信号処理回路に、電流制御電圧源(CCVS)が採用されており、信号処理回路のフォワード回路部は、バイポーラトランジスタ又は電界効果トランジスタによるトランジスタCCVSで構成され、そして、出力側のトランジスタが入力側のトランジスタに接続されることによって、帰還回路部が形成されていた。
[Third Embodiment]
In the first and second embodiments described above, as shown in FIG. 1, a current control voltage source (CCVS) is employed in the feedback signal processing circuit, and a forward circuit of the signal processing circuit. The part is composed of a transistor CCVS by a bipolar transistor or a field effect transistor, and the output side transistor is connected to the input side transistor to form a feedback circuit part.

そこで、第3の実施形態では、CCVSを構成する2個のトランジスタの代わりに、オペアンプを用いて、フォワード回路部の通過周波数域での伝送利得が、負帰還となるようにループ利得を変更するようにした。そして、通過周波数域に対するループ利得を大きくすることにより、信号処理回路の低雑音化を図ることとした。   Therefore, in the third embodiment, an operational amplifier is used in place of the two transistors constituting the CCVS, and the loop gain is changed so that the transmission gain in the pass frequency region of the forward circuit section becomes negative feedback. I did it. Then, the noise of the signal processing circuit is reduced by increasing the loop gain for the pass frequency range.

オペアンプによる逆相CCVSの構成は、従来から用いられているが、逆相CCVSは、基本的には、オペアンプOPと抵抗Rとで構成され、この抵抗RがオペアンプOPの反転入力と、その出力との間に接続される。そこで、オペアンプOPの有限GB積を無視すると、オペアンプOPの反転入力に入力信号が供給されるので、その出力は入力に対して逆相となり、電流電圧変換インピーダンスは、Rとなる。なお、オペアンプOPは、MOS電界効果トランジスタで構成できる。   Although the configuration of the anti-phase CCVS by the operational amplifier has been conventionally used, the anti-phase CCVS is basically composed of an operational amplifier OP and a resistor R, and this resistor R is an inverting input of the operational amplifier OP and its output. Connected between. Therefore, ignoring the finite GB product of the operational amplifier OP, an input signal is supplied to the inverting input of the operational amplifier OP, so that the output is in reverse phase with respect to the input, and the current-voltage conversion impedance is R. The operational amplifier OP can be composed of a MOS field effect transistor.

次に、オペアンプによる逆相CCVSを用いて、上述の式(2)を満足するように、伝送利得を通過周波数域にわたってフォワード利得以下に減衰する伝達関数に変更し、所望の周波数特性を有する能動RCフィルタ回路の実現について、ハイパス及びローパスの各フィルタ回路に分けて、説明する。   Next, using the anti-phase CCVS by the operational amplifier, the transmission gain is changed to a transfer function that attenuates below the forward gain over the pass frequency range so as to satisfy the above equation (2), and the active function having the desired frequency characteristic is obtained. The implementation of the RC filter circuit will be described separately for each of the high-pass and low-pass filter circuits.

(ハイパス能動RCフィルタ回路)
オペアンプによる逆相CCVSを用いた2次ハイパス能動RCフィルタ回路の具体例を、図13に示した。そのフィルタ回路においては、図2のトランジスタQ1の代わりに、反転入力端子と出力端子との間に抵抗R0が接続されたオペアンプOP1を配置し、トランジスタQ2の代わりに、反転入力端子と出力端子とが接続されたオペアンプOP2を配置している。
(High-pass active RC filter circuit)
A specific example of the secondary high-pass active RC filter circuit using the anti-phase CCVS by the operational amplifier is shown in FIG. In the filter circuit, instead of the transistor Q 1 in FIG. 2, an operational amplifier OP 1 having a resistor R 0 connected between the inverting input terminal and the output terminal is arranged, and instead of the transistor Q 2 , an inverting input terminal and An operational amplifier OP2 connected to the output terminal is arranged.

そして、オペアンプOP1の出力端子と、オペアンプOP2の非反転端子との間に、図2に示された2次はしご形RCフィルタ回路と同様の構成によるハイパスRCフィルタ回路が接続されている。オペアンプOP1、RCフィルタ回路及びオペアンプOP2によって、帰還形信号処理回路のフォワード回路部が形成される。さらに、オペアンプOP2の出力端子とオペアンプOP1の反転入力端子との間に、抵抗R3とコンデンサC3との並列回路が接続されて、帰還回路部が形成される。 A high pass RC filter circuit having the same configuration as the secondary ladder RC filter circuit shown in FIG. 2 is connected between the output terminal of the operational amplifier OP1 and the non-inverting terminal of the operational amplifier OP2. The operational amplifier OP1, the RC filter circuit, and the operational amplifier OP2 form a forward circuit portion of the feedback signal processing circuit. Further, a parallel circuit of a resistor R 3 and a capacitor C 3 is connected between the output terminal of the operational amplifier OP2 and the inverting input terminal of the operational amplifier OP1, thereby forming a feedback circuit section.

図13の2次ハイパス能動RCフィルタ回路の伝達インピーダンス関数ZT(s)は、各オペアンプを理想形と仮定すると、次の式(13)ようになる。
T(s)=Vo/Ii
=−s212120/{1+s(C11+C22+C21
+s21212(1+R0/R3)} …(13)
The transfer impedance function Z T (s) of the secondary high-pass active RC filter circuit of FIG. 13 is expressed by the following equation (13) assuming that each operational amplifier is an ideal type.
Z T (s) = V o / I i
= −s 2 C 1 C 2 R 1 R 2 R 0 / {1 + s (C 1 R 1 + C 2 R 2 + C 2 R 1 )
+ S 2 C 1 C 2 R 1 R 2 (1 + R 0 / R 3 )} (13)

図13の2次ハイパス能動RCフィルタ回路では、コンデンサ及び抵抗の値を次のようにした。
1=50、C2=50(単位、pF)
0=20、R1=20、R2=20、R3=5(単位、kΩ)
In the secondary high-pass active RC filter circuit of FIG. 13, the values of the capacitor and the resistor are as follows.
C 1 = 50, C 2 = 50 (unit, pF)
R 0 = 20, R 1 = 20, R 2 = 20, R 3 = 5 (unit, kΩ)

ここで、図14に、図13のオペアンプによるハイパス能動RCフィルタ回路のシミュレーション結果を示した。同図において、横軸は周波数を、そして、縦軸は伝達インピーダンスZTを示しており、遮断周波数f0=70kHzという結果が得られた。これによると、簡単な回路構成で、ハイパス能動RCフィルタ回路を実現できることが分かる。抵抗、コンデンサなどの回路素子の値を適宜設定し、さらに、2個のオペアンプを使用するだけで、図2のハイパス能動RCフィルタ回路に比較して、高周波数域で安定な特性とすることができる。 FIG. 14 shows a simulation result of the high-pass active RC filter circuit using the operational amplifier of FIG. In the figure, the horizontal axis indicates the frequency and the vertical axis indicates the transfer impedance Z T , and the result that the cutoff frequency f 0 = 70 kHz was obtained. This shows that a high-pass active RC filter circuit can be realized with a simple circuit configuration. By appropriately setting the values of circuit elements such as resistors and capacitors, and using only two operational amplifiers, stable characteristics can be obtained in a high frequency range as compared with the high-pass active RC filter circuit of FIG. it can.

(ローパス能動RCフィルタ回路)
オペアンプによる逆相CCVSを用いた2次ローパス能動RCフィルタ回路の具体例を、図15に示した。そのフィルタ回路においては、図7のトランジスタQ1の代わりに、反転入力端子と出力端子との間に抵抗R0が接続されたオペアンプOP1を配置し、トランジスタQ2の代わりに、反転入力端子と出力端子とが接続されたオペアンプOP2を配置している。
(Low-pass active RC filter circuit)
A specific example of a secondary low-pass active RC filter circuit using an anti-phase CCVS by an operational amplifier is shown in FIG. In the filter circuit, instead of the transistor Q 1 in FIG. 7, an operational amplifier OP 1 having a resistor R 0 connected between the inverting input terminal and the output terminal is arranged, and instead of the transistor Q 2 , an inverting input terminal and An operational amplifier OP2 connected to the output terminal is arranged.

そして、オペアンプOP1の出力端子と、オペアンプOP2の非反転端子との間に、図7に示された2次はしご形RCフィルタ回路と同様の構成によるローパスRCフィルタ回路が接続されている。オペアンプOP1、RCフィルタ回路及びオペアンプOP2によって、帰還形信号処理回路のフォワード回路部が形成される。さらに、オペアンプOP2の出力端子とオペアンプOP1の反転入力端子との間に、抵抗R3が接続されて、帰還回路部が形成される。 A low-pass RC filter circuit having the same configuration as the secondary ladder RC filter circuit shown in FIG. 7 is connected between the output terminal of the operational amplifier OP1 and the non-inverting terminal of the operational amplifier OP2. The operational amplifier OP1, the RC filter circuit, and the operational amplifier OP2 form a forward circuit portion of the feedback signal processing circuit. Furthermore, between the inverting input terminal of the output terminal and the operational amplifier OP1 of the operational amplifier OP2, a resistor R 3 is connected, the feedback circuit portion is formed.

図15の2次ローパス能動RCフィルタ回路の伝達インピーダンス関数ZT(s)は、各オペアンプを理想形と仮定すると、次の式(14)ようになる。
T(s)=Vo/Ii
=−R0/{1+R0/R3+s(C11+C22+C21
+s21212} …(14)
The transfer impedance function Z T (s) of the secondary low-pass active RC filter circuit of FIG. 15 is expressed by the following equation (14) assuming that each operational amplifier is an ideal type.
Z T (s) = V o / I i
= −R 0 / {1 + R 0 / R 3 + s (C 1 R 1 + C 2 R 2 + C 2 R 1 )
+ S 2 C 1 C 2 R 1 R 2 } (14)

図15の2次ローパス能動RCフィルタ回路では、コンデンサ及び抵抗の値を次のようにした。
1=120、C2=120(単位、pF)
0=20、R1=20、R2=20、R3=5(単位、kΩ)
In the secondary low-pass active RC filter circuit of FIG. 15, the values of the capacitor and the resistor are as follows.
C 1 = 120, C 2 = 120 (unit, pF)
R 0 = 20, R 1 = 20, R 2 = 20, R 3 = 5 (unit, kΩ)

ここで、図16に、図15のオペアンプによるローパス能動RCフィルタ回路のシミュレーション結果を示した。同図において、横軸は周波数を、そして、縦軸は伝達インピーダンスZTを示しており、遮断周波数f0=約160kHzという結果が得られた。これによると、簡単な回路構成で、ローパス能動RCフィルタ回路を実現できることが分かる。抵抗、コンデンサなどの回路素子の値を適宜設定し、さらに、2個のオペアンプを使用するだけで、107Hzから109Hzまでの高周波数域でも、確かな減衰特性が得られた。 FIG. 16 shows a simulation result of the low-pass active RC filter circuit using the operational amplifier of FIG. In the figure, the horizontal axis indicates the frequency, the vertical axis indicates the transfer impedance Z T , and the result that the cutoff frequency f 0 = about 160 kHz was obtained. This shows that a low-pass active RC filter circuit can be realized with a simple circuit configuration. By appropriately setting the values of circuit elements such as resistors and capacitors, and using only two operational amplifiers, reliable attenuation characteristics were obtained even in a high frequency range from 10 7 Hz to 10 9 Hz.

以上の様に、第1乃至第3の実施形態に係る2次はしご形能動RCフィルタ回路によれば、RCフィルタ回路を信号処理回路のフォワード回路部に組み込み、該フォワード回路部には、所定利得のCCVSを備え、そして、帰還回路部により、通過周波数域でフォワード回路出力を負帰還するようにしたので、容易に低雑音化を図ることができる。また、帰還形信号処理回路の伝達特性をほぼコンデンサと抵抗の値により決めることができるようになり、インダクタンスを用いることなく、信号処理回路を設計することが容易となり、しかも、処理回路の小型化、高集積化を図ることができる。   As described above, according to the secondary ladder type active RC filter circuit according to the first to third embodiments, the RC filter circuit is incorporated in the forward circuit portion of the signal processing circuit, and the forward circuit portion has a predetermined gain. The CCVS is provided, and the feedback circuit unit negatively feeds back the forward circuit output in the pass frequency range, so that the noise can be easily reduced. In addition, the transfer characteristics of the feedback signal processing circuit can be determined almost by the values of the capacitor and resistance, making it easy to design the signal processing circuit without using inductance, and reducing the size of the processing circuit. High integration can be achieved.

なお、上述の実施形態では、フォワード回路部に組み込まれるRCフィルタ回路は、2次のはしご形を例にして説明したが、この2次のはしご形に限られず、3次以上の多段形のフィルタ回路を組み込んで、本発明の帰還形信号処理回路を実現することができる。また、フォワード回路部に組み込まれるRCフィルタ回路については、はしご形に限られず、抵抗とコンデンサを適宜接続した他のRCフィルタ回路を採用することができ、ハイパスフィルタとローパスフィルタばかりでなく、バンドパスフィルタをも実現することができる。   In the above-described embodiment, the RC filter circuit incorporated in the forward circuit unit has been described by taking a second-order ladder shape as an example. However, the RC filter circuit is not limited to the second-order ladder shape, and is a multistage filter having a third or higher order. A feedback signal processing circuit of the present invention can be realized by incorporating a circuit. Further, the RC filter circuit incorporated in the forward circuit section is not limited to a ladder type, and other RC filter circuits in which a resistor and a capacitor are appropriately connected can be adopted, and not only a high pass filter and a low pass filter but also a band pass A filter can also be realized.

フォワード部に周波数依存性回路を接続した帰還形信号処理回路の基本構成を示す図である。It is a figure which shows the basic composition of the feedback type signal processing circuit which connected the frequency dependence circuit to the forward part. 第1実施形態による2次ハイパス能動RCフィルタ回路の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the secondary high-pass active RC filter circuit by 1st Embodiment. 図2の2次ハイパス能動RCフィルタ回路の具体的回路構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a specific circuit configuration of the secondary high-pass active RC filter circuit of FIG. 2. 図3の2次ハイパス能動RCフィルタ回路における周波数−伝達インピーダンス特性をシミュレーションした結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having simulated the frequency-transfer impedance characteristic in the secondary high-pass active RC filter circuit of FIG. 図2の2次ハイパス能動RCフィルタ回路の他の具体的回路構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing another specific circuit configuration of the secondary high-pass active RC filter circuit of FIG. 2. 図5の2次ハイパス能動RCフィルタ回路における周波数−伝達インピーダンス特性をシミュレーションした結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having simulated the frequency-transfer impedance characteristic in the secondary high-pass active RC filter circuit of FIG. 第2実施形態による2次ローパス能動RCフィルタ回路の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the secondary low-pass active RC filter circuit by 2nd Embodiment. 第2実施形態の2次ローパス能動RCフィルタ回路の具体的回路構成を示す図である。It is a figure which shows the specific circuit structure of the secondary low-pass active RC filter circuit of 2nd Embodiment. 図8の2次ローパス能動RCフィルタ回路における周波数−伝達インピーダンス特性をシミュレーションした結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having simulated the frequency-transfer impedance characteristic in the secondary low-pass active RC filter circuit of FIG. 第2実施形態の2次ローパス能動RCフィルタ回路の他の具体的回路構成を示す図である。It is a figure which shows the other specific circuit structure of the secondary low-pass active RC filter circuit of 2nd Embodiment. 図10の2次ローパス能動RCフィルタ回路における周波数−伝達インピーダンス特性をシミュレーションした結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having simulated the frequency-transfer impedance characteristic in the secondary low-pass active RC filter circuit of FIG. 第2実施形態の2次ローパス能動RCフィルタ回路において完全積分回路を適用した場合の具体的回路構成を示す図である。It is a figure which shows the specific circuit structure at the time of applying a perfect integration circuit in the secondary low-pass active RC filter circuit of 2nd Embodiment. オペアンプを用いた第3実施形態の2次ハイパスフィルタ電流電圧変換回路の具体的回路構成を示す図である。It is a figure which shows the specific circuit structure of the secondary high-pass filter current voltage converter circuit of 3rd Embodiment using an operational amplifier. 図13の2次ハイパスフィルタ電流電圧変換回路における周波数−伝達インピーダンス特性をシミュレーションした結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having simulated the frequency-transfer impedance characteristic in the secondary high pass filter current-voltage conversion circuit of FIG. オペアンプを用いた第4実施形態の2次ローパスフィルタ電流電圧変換回路の具体的回路構成を示す図である。It is a figure which shows the specific circuit structure of the secondary low-pass filter current-voltage conversion circuit of 4th Embodiment using an operational amplifier. 図15の2次ローパスフィルタ電流電圧変換回路における周波数−伝達インピーダンス特性をシミュレーションした結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having simulated the frequency-transfer impedance characteristic in the secondary low-pass filter current-voltage conversion circuit of FIG. 帰還形信号処理回路の基本的ブロックダイヤグラムを示す図である。It is a figure which shows the basic block diagram of a feedback type signal processing circuit. フォワード部にトランジスタ電流制御電圧源を用いた帰還形信号処理回路の基本回路構成を示す図である。It is a figure which shows the basic circuit structure of the feedback type signal processing circuit which used the transistor current control voltage source for the forward part. オペアンプを利用した帰還形信号処理回路の基本的ブロックダイヤグラムを示す図である。It is a figure which shows the basic block diagram of the feedback type signal processing circuit using an operational amplifier.

符号の説明Explanation of symbols

1、Q2、Q11〜Q13 バイポーラトランジスタ
1、M2 電界効果トランジスタ
0〜R6、R11〜R13、RE 抵抗
1〜C3 コンデンサ
OP1、OP2 オペアンプ
Q 1, Q 2, Q 11 ~Q 13 bipolar transistors M 1, M 2 field effect transistors R 0 ~R 6, R 11 ~R 13, R E resistance C 1 -C 3 capacitor OP1, OP2 operational amplifier

Claims (6)

入力信号に所定の伝達特性を与えて所定利得で出力するフォワード回路と、
前記フォワード回路の出力から前記入力信号に負帰還する帰還回路と、
を備え、
前記フォワード回路の出力が所定周波数域において前記所定利得以下となる伝達インピーダンス特性となることを特徴とする帰還形信号処理回路。
A forward circuit that gives a predetermined transfer characteristic to an input signal and outputs the input signal with a predetermined gain;
A feedback circuit for performing negative feedback from the output of the forward circuit to the input signal;
With
A feedback signal processing circuit characterized in that the output of the forward circuit has a transfer impedance characteristic that is less than or equal to the predetermined gain in a predetermined frequency range.
前記フォワード回路は、電流電圧変換出力回路であることを特徴とする請求項1に記載の帰還形信号処理回路。   The feedback signal processing circuit according to claim 1, wherein the forward circuit is a current-voltage conversion output circuit. 前記電流電圧変換出力回路が、前記入力信号が入力されるベース接地トランジスタと、電圧出力するエミッタホロアトランジスタとを備え、前記所定利得を決める伝達インピーダンスを有することを特徴とする請求項2に記載の帰還形信号処理回路。   3. The current-voltage conversion output circuit includes a grounded base transistor to which the input signal is input and an emitter follower transistor that outputs a voltage, and has a transfer impedance that determines the predetermined gain. Feedback type signal processing circuit. 前記電流電圧変換出力回路が、前記入力信号を反転入力とし、前記所定利得を決める伝達インピーダンスで帰還された第1オペアンプと、前記所定伝達特性を与えられた信号を非反転入力として電圧出力する第2オペアンプとを有することを特徴とする請求項2に記載の帰還形信号処理回路。   The current-voltage conversion output circuit uses the input signal as an inverting input, and outputs a voltage as a first operational amplifier fed back with a transfer impedance that determines the predetermined gain, and a signal given the predetermined transfer characteristic as a non-inverting input. The feedback signal processing circuit according to claim 2, further comprising two operational amplifiers. 前記伝達インピーダンス特性が、ハイパスフィルタの所定周波数特性になっていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の帰還形信号処理回路。   The feedback signal processing circuit according to claim 1, wherein the transfer impedance characteristic is a predetermined frequency characteristic of a high-pass filter. 前記伝達インピーダンス特性が、ローパスフィルタの所定周波数特性になっていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の帰還形信号処理回路。   The feedback signal processing circuit according to claim 1, wherein the transfer impedance characteristic is a predetermined frequency characteristic of a low-pass filter.
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