JP2007142755A - フィルタ調整方法及びフィルタ調整装置並びにフィルタ回路 - Google Patents

フィルタ調整方法及びフィルタ調整装置並びにフィルタ回路 Download PDF

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Abstract

【課題】アナログフィルタの特性を調整するためのフィルタ調整方法及びフィルタ調整装置並びにフィルタ回路に関し、簡単な構成で自動調整が行なえるフィルタ調整方法及びフィルタ調整装置並びにフィルタ回路を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、アナログフィルタ(111)の特性を調整するフィルタ調整方法において、アナログフィルタ(111)に擬似ランダムビットパターンを供給し、アナログフィルタ(111)の出力と擬似ランダムパターンとの相互相関値を算出し、算出した相互相関値に基づいてアナログフィルタの特性を調整することを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明はフィルタ調整方法及びフィルタ調整装置並びにフィルタ回路に係り、特に、アナログフィルタの特性を調整するためのフィルタ調整方法及びフィルタ調整装置並びにフィルタ回路に関する。
通信などの電子装置では、所望の周波数帯域の信号を通過させためにアナログフィルタが多用されている。近年、装置の小型化などの要求に伴って、アナログフィルタを半導体チップ上に搭載する必要に迫られている。
従来、アナログフィルタには、構成部品のパラメータのばらつきなどによって、調整作業が必要となる。アナログフィルタの周波数特性などの調整は外付け部品などによって調整されるのが通常であった。外付けキャパシタンスなどによってアナログフィルタの調整を行なう場合、調整用キャパシタンスを接続するための端子を設ける必要があり、チップが大型になる。このため、アナログフィルタと同一半導体チップ上にフィルタの周波数特性を自動調整する自動調整回路を搭載する要求がある。
一方、従来、自動調整作業は、例えば、基準信号をフィルタに入力し、基準信号とフィルタの出力とを位相比較し、位相比較結果に基づいてフィルタの伝達関数の制御することにより行なわれていた(例えば、特許文献1参照)。
特開平3−114391号公報
しかるに、従来のフィルタの調整方法では、位相比較、ループフィルタ、DCアンプなどが全てアナログ回路であり、回路自体のばらつきがフィルタの周波数特性に影響するなどの課題があった。調整の精度を向上させるためには、調整処理をディジタル化する方法が考えられる。しかしながら、ディジタル化した場合に、AD変換器、DA変換器が必要となるとともに、精度を上げるにはビット数を多くする必要がある。このため、回路規模が大きくなり、フィルタと同一チップ上に調整回路を搭載するとチップが大型化するため、採用できなかった。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、簡単な構成で自動調整が行なえるフィルタ調整方法及びフィルタ調整装置並びにフィルタ回路を提供することを目的とする。
本発明は、アナログフィルタ(111)の特性を調整するフィルタ調整方法において、アナログフィルタ(111)に擬似ランダムビットパターンを供給し、アナログフィルタ(111)の出力と擬似ランダムパターンとの相互相関値を算出し、算出した相互相関値に基づいてアナログフィルタの特性を調整することを特徴とする。相互相関値は、アナログフィルタ(111)の出力と擬似ランダムパターンと排他的論理和の出力であることを特徴とする。
また、本発明は、アナログフィルタ(111)の特性を調整するフィルタ調整装置において、アナログフィルタ(111)に擬似ランダムビットパターンを供給する擬似ランダムビットパターン生成部(131)と、アナログフィルタ(111)の出力と擬似ランダムパターンとの相互相関値を算出する相互相関値算出回路(132、133、134)と、前記相互相関値に基づいて前記アナログフィルタの特性を調整する調整部(135)とを有することを特徴とする。相互相関値算出回路(132、133、134)は、アナログフィルタの出力と擬似ランダムビットパターン生成部(131)で生成された擬似ランダムビットパターンを論理演算する論理回路(132、133)と、論理回路(132、133)の出力をカウントするカウンタ(134)とを有し、調整部(135)はカウンタ(134)のカウント値に基づいてアナログフィルタの特性を調整することを特徴とする。相互相関値算出回路(132、133、134)は、アナログフィルタの出力と擬似ランダムパターンと排他的論理和を演算することを特徴とする。
さらに、本発明は、入力端(Tin)に供給された入力信号のうち所望の周波数成分を除去又は通過させて出力端(Tout)より出力するアナログフィルタ(111)と、アナログフィルタ(111)の入力端(Tin)に擬似ランダムビットパターンを供給する擬似ランダムビットパターン生成部(131)と、アナログフィルタ(111)の出力端(Tout)から出力される出力信号と擬似ランダムパターンとの相互相関値を算出する相互相関値算出回路(132、133、134)と、相互相関値に基づいてアナログフィルタ(111)の特性を調整する調整部(135)とを有することを特徴とする。相互相関値算出回路(132、133、134)は、アナログフィルタの出力と擬似ランダムビットパターン生成部(131)で生成された擬似ランダムビットパターンを論理演算する論理回路(132、133)と、論理回路(132、133)の出力をカウントするカウンタ(134)とを有し、調整部(135)はカウンタ(134)のカウント値に基づいてアナログフィルタの特性を調整することを特徴とする。
論理回路(132、133)は、アナログフィルタ(111)の出力と擬似ランダムビットパターンと排他的論理和を演算することを特徴とする。
なお、上記参照符号はあくまでも参考であり、これによって特許請求の範囲を限定しようとするものではない。
本発明によれば、アナログフィルタの出力と擬似ランダムパターンとの相互相関値を算出し、算出した相互相関値に基づいてアナログフィルタの特性を調整することにより、アナログフィルタの出力をディジタル化することなく、アナログフィルタの特性を評価し、調整することができる。このため、アナログフィルタと同一の半導体チップ上に調整回路を搭載することが可能となる。
〔システム構成〕
図1は本発明の一実施例のシステム構成図を示す。
本実施例のフィルタ回路100は、アナログフィルタ111及び自動調整回路112から構成されている。
アナログフィルタ111は、入力端Tinに供給された入力信号のうち所望の周波数成分を除去又は通過させて出力端Toutより出力する。
自動調整回路112は、アナログフィルタ111の特性を自動調整するための回路であり、アナログフィルタ111の出力と擬似ランダムパターンとの相互相関値を算出し、算出した相互相関値に基づいてアナログフィルタの特性を調整する。自動調整回路112は擬似ランダムビットパターン生成部131、インバータ132、論理回路133、カウンタ134、調整部135、スイッチ136、137、制御部138から構成される。
擬似ランダムコード生成部131は、アナログフィルタ111の入力端Tinに擬似ランダムコードを供給する。擬似ランダムコード生成部131で生成される擬似ランダムコードは、例えば、Barker系列コード、M系列コード、Gold系列コード、Kasami系列コードなどである。なお、擬似ランダムコード生成部131で生成される擬似ランダムコードは、種々の周波数成分を含むコードであれば、これらの系列のコードに限定されるものではない。
擬似ランダムコード生成部131で生成された擬似ランダムコードは、スイッチ136を介してアナログフィルタ111の入力端子Tinに供給されるとともに、インバータ132に供給される。インバータ132は、擬似ランダムコード生成部131で生成された擬似ランダムコードの論理を反転して論理回路133に供給する。
論理回路133は、排他的論理和回路(EXOR)から構成されており、アナログフィルタ111の出力端Toutから出力される出力信号と擬似ランダムコード生成部131で生成された擬似ランダムコードとの排他的論理和を出力する。
カウンタ134は、論理回路133の論理出力「1」をカウントする。調整部135は、カウンタ134のカウント値に基づいてアナログフィルタ111の特性を調整する。
スイッチ136は、擬似ランダムコード生成部131及び入力ポートPinとアナログフィルタ111の入力端子Tinとの間に設けられており、制御部138により調整時には実線で示されるように入力ポートPinとの接続を切断して、アナログフィルタ111の入力端子Tinに擬似ランダムコード生成部131で生成された擬似ランダムコードが供給されるようにスイッチングされ、通常動作時に破線で示されるようにアナログフィルタ111の入力端子Tinと擬似ランダムコード生成部131との接続を切断し、アナログフィルタ111の入力端子Tinと入力ポートPinとが接続されるようにスイッチングされる。
スイッチ137は、出力ポートPoutとアナログフィルタ111の出力端子Toutとの間に設けられており、制御部138により調整時にアナログフィルタ111の出力端子Toutを出力ポートPoutから切り離し、論理回路133と接続し、通常動作時にアナログフィルタ111の出力端子Toutを出力ポートPoutに接続するようにスイッチングされる。
また、制御部138は、制御ポートPcntに供給される調整制御信号に応じてスイッチ136、137、及び、調整部135の動作を制御する。
〔調整部135〕
調整部135は、引算部141、基準値供給部142、パラメータ変換テーブル143、パラメータレジスタ144から構成される。
引算部141は、カウンタ134から供給されるカウント値から基準値供給部142から供給される基準値を引算する。なお、引算部141の引算結果は、基準値からの誤差値である。引算部141の出力値は、パラメータ変換テーブル143及び制御部138に供給される。
パラメータ変換テーブル143には、基準値からの誤差値に対応したパラメータ値が予め格納されている。パラメータ値は、例えば、6ビットのビット列から構成とされている。パラメータ変換テーブル143は、引算部141の出力値に対応したパラメータ値をパラメータレジスタ144に出力する。
パラメータレジスタ144は、パラメータ変換テーブル143から供給されたパラメータ値を格納する。パラメータレジスタ144に格納されたパラメータ値は、アナログフィルタ111にパラレルに出力される。
〔アナログフィルタ111〕
図2はアナログフィルタ111のブロック構成図を示す。
アナログフィルタ111は、第1〜第3アクティブフィルタ回路部151〜153を直列接続した構成とされており、ローパスフィルタを構成している。第1アクティブフィルタ回路部151には可変容量回路C11、C12、第2アクティブフィルタ回路部152には可変容量回路C21、C22、第3アクティブフィルタ回路部153には可変容量回路C31、C32から構成されている。
アナログフィルタ111は、可変容量回路C11、C12、C21、C22、C31、C32の容量を制御することにより周波数特性が調整可能とされている。
図3は可変容量回路C11の回路構成図を示す。
可変容量回路C11は、例えば、7つのキャパシタC110〜C116、スイッチ171〜176から構成されている。
キャパシタC111はその容量が例えば32pFであり、スイッチ171に直列に接続され、キャパシタC112はその容量が例えば16pFであり、スイッチ172に直列に接続され、キャパシタC113はその容量が例えば8pFであり、スイッチ173に直列に接続され、キャパシタC114はその容量が例えば4pFであり、スイッチ174に直列に接続され、キャパシタC115はその容量が例えば2pFであり、スイッチ175に直列に接続され、キャパシタC116はその容量が例えば1pFであり、スイッチ176に直列に接続されている。
キャパシタC110は、例えば、容量が36pFであり、キャパシタC111とスイッチ171との直列回路、キャパシタC112とスイッチ172との直列回路、キャパシタC113とスイッチ173との直列回路、キャパシタC114とスイッチ174との直列回路、キャパシタC115とスイッチ175との直列回路、キャパシタC116とスイッチ176との直列回路の並列に接続されている。
スイッチ171は、制御端子Tcntに供給される6ビットのパラメータ値のうち第1ビット目の値が供給され、第1ビット目の値が「1」のときにオンし、第1ビット目の値が「0」のときにオフする。スイッチ172は、制御端子Tcntに供給される6ビットのパラメータ値のうち第2ビット目の値が供給され、第2ビット目の値が「1」のときにオンし、第2ビット目の値が「0」のときにオフする。
スイッチ173は、制御端子Tcntに供給される6ビットのパラメータ値のうち第3ビット目の値が供給され、第3ビット目の値が「1」のときにオンし、第3ビット目の値が「0」のときにオフする。スイッチ174は、制御端子Tcntに供給される6ビットのパラメータ値のうち第4ビット目の値が供給され、第4ビット目の値が「1」のときにオンし、第4ビット目の値が「0」のときにオフする。
スイッチ175は、制御端子Tcntに供給される6ビットのパラメータ値のうち第5ビット目の値が供給され、第5ビット目の値が「1」のときにオンし、第5ビット目の値が「0」のときにオフする。スイッチ176は、制御端子Tcntに供給される6ビットのパラメータ値のうち第6ビット目の値が供給され、第6ビット目の値が「1」のときにオンし、第4ビット目の値が「0」のときにオフする。
例えば、パラメータ値が「110011」のときには、スイッチ171、172、175、176がオンし、スイッチ173、174がオフする。これによって、可変容量回路C11の容量は、キャパシタC110、C111、C112、C115、C116が並列に接続された容量となる。また、パラメータ値が「101010」のときには、スイッチ171、173、175がオンし、スイッチ172、174、176がオフする。
以上により、パラメータレジスタ144に格納されたパラメータ値によりキャパシタC11の容量を変えることができる。なお、可変容量回路C12、C21、C22、C31、C32は上記可変容量回路C11と同様な構成とされており、パラメータレジスタ144に格納されたパラメータ値によりその容量を代えることができる構成とされている。
〔調整動作〕
次に調整動作について説明する。
図4は制御部138の調整動作フローチャート、図5は本発明の一実施例の動作波形図を示す。なお、図5(A)はBarker系列コード、図5(B)はBarker系列コードに対するアナログフィルタ111の出力波形、図5(C)は論理回路133の出力波形を示している。
制御部138はステップS1−1でパラメータ変換テーブル143を制御して、パラメータ変換テーブル143から初期値をパラメータレジスタ144にセットする。
制御部138は、ステップS1−2でスイッチ136を擬似ランダムコード生成部131の出力がアナログフィルタ111の入力端子Tinに供給されるように切り替えるとともに、スイッチ137をアナログフィルタ111の出力端子Toutが論理回路133に供給されるように切り替える。制御部138は、ステップS1−3でカウンタ134の出力を「0」にリセットする。
制御部138は、ステップS1−4で擬似ランダムコード生成部131を起動する。擬似ランダムコード生成部131は、制御部138に起動された擬似ランダムコードを発生する。擬似ランダムコード生成部131で生成された擬似ランダムコードは、スイッチ136を介してアナログフィルタ111の入力端子Tinに供給されるとともに、インバータ132で反転された後、論理回路133に供給される。アナログフィルタ111の入力端子Tinには、例えば、図5(A)に示すようなBarker系列コードが供給される。
アナログフィルタ111を通ったBarker系列コードは、アナログフィルタ111に設定された周波数特性によって例えば、図5(B)に示すような波形となる。
アナログフィルタ111を通った図5(B)に示すような波形は、論理回路133に供給される。論理回路133はBarker系列コードを反転した信号とアナログフィルタ111の出力信号との排他的論理を出力する。論理回路133の出力は、例えば、図5(C)に示すように所定のサンプリング周波数毎に「1」または「0」となる出力となる。カウンタ134は、図5(C)に示す論理回路133の出力論理「1」をカウントする。
制御部138は、ステップS1−5で擬似ランダムコードを予め設定された回数であるN回発生したか否かを判定する。制御部138は、ステップS1−5で擬似ランダムコードをN回発生すると、ステップS1−6で擬似ランダムコード生成部131を制御して、擬似ランダムコードの生成を停止する。
制御部138はステップS1−7でカウンタ134及び基準値供給部142を制御して、カウンタ134のカウント値と基準値供給部142の基準値とを差分である誤差値を算出する。制御部138はステップS1−8で誤差値が許容範囲内である場合には、ステップS1−9でアナログフィルタ111の調整は不要であると判断して、ステップS1−9でスイッチ136を入力ポートPinがアナログフィルタ111の入力端子Tinに接続されるように切り替えるとともに、アナログフィルタ111の出力端子Toutが出力ポートPoutに接続されるように切り替える。
また、制御部138は、ステップS1−8で誤差値が許容範囲外である場合には、ステップS1−10で誤差値をパラメータ変換テーブル143に供給し、誤差値に応じた6ビットのパラメータ値をパラメータレジスタ144にセットして、ステップS1−3に戻って再びアナログフィルタ111の周波数特性を調整する。
なお、パラメータ値がパラメータレジスタ144にセットされることにより、アナログフィルタ111の可変容量回路C11、C12、C21、C22、C31、C32の容量がパラメータレジスタ144にセットされたパラメータ値に応じた容量となる。これによって、アナログフィルタ111の周波数特性が変化する。
制御部138は、ステップS1−3〜S1−8を誤差値が許容範囲内となるまで繰り返す。
図6はアナログフィルタ111のカットオフ周波数とカウンタ134のカウント値との関係の一例を示す図である。
カウンタ134のカウント値が、例えば、図6に示すようにカットオフ周波数6.98MHz、6.99MHzで「319」、カットオフ周波数7.01MHz、7.02MHzで「351」となり、カットオフ周波数7.00MHzで「335」となるとする。
このとき、アナログフィルタ111のカットオフ周波数を7.00MHzに設定しようとする場合、基準値供給部142から引算部141に供給される基準値を「335」に設定する。カットオフ周波数が6.98MHz、6.99MHzの周波数特性であれば、カウント値が319となるので、引算部141の出力である誤差値は319−335=−14となる。また、7.01MHz、7.02MHzの周波数特性であれば、カウント値が351となるので、引算部141の出力である誤差値は351−335=16となる。
誤差値がマイナスであれば、アナログフィルタ111のカットオフ周波数が上がる方向に可変容量回路C11、C12、C21、C22、C31、C32の容量が変化するようにパラメータ値が選択され、誤差値がプラスであれば、アナログフィルタ111のカットオフ周波数が下がる方向に可変容量回路C11、C12、C21、C22、C31、C32の容量が変化するようにパラメータ値が選択される。
〔効果〕
本実施例によれば、アナログフィルタ111の出力をディジタル化することなく、アナログフィルタ111の周波数特性を評価でき、その結果に基づいてアナログフィルタ111のパラメータを調整することができる。このため、比較的簡単な構成で自動調整回路112を実現でき、よって、アナログフィルタ111と同一の半導体チップ上に自動調整回路112を搭載することが可能となる。
また、アナログフィルタ111と同一半導体チップ上に自動調整回路112を搭載することによって電源投入時、一定時間毎にアナログフィルタ111の調整を行なうことが可能となる。これによって回路の経時変化などによってパラメータが変わっても自動調整によって所望の周波数特性を得ることが可能となる。
〔その他〕
尚、本実施例では、アナログフィルタの出力信号と擬似ランダムコードとの論理演算出力をカウンタによってカウントし、カウンタのカウント値によってフィルタ調整を行う構成としたが、要はアナログフィルタと擬似ランダムコードとの相互相関値が算出できれば良く、種々の変形が適用されることは言うまでもない。例えば、CCD(電荷結合素子)等によってアナログフィルタ出力と擬似ランダムコードの相互相関値を算出するように構成してもよい。
また、本実施例では、アナログフィルタ111としてアクティブローパスフィルタを例に説明を行なったが、アナログフィルタ111はローパスフィルタに限定されるものではなく、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、バンドエルミネートフィルタなど他の周波数特性のフィルタに適用することも可能である。
また、本実施例では、誤差値をパラメータ変換テーブル143によって変換したが、誤差値から計算によってパラメータ値を求めるようにしてもよい。
本発明の一実施例のシステム構成図である。 アナログフィルタ111のブロック構成図である。 可変容量回路C11の回路構成図である。 制御部138の調整動作フローチャートである。 本発明の一実施例の動作波形図である。 アナログフィルタ111のカットオフ周波数とカウンタ134のカウント値との関係の一例を示す図である。
符号の説明
100 フィルタ回路
111 アナログフィルタ、112 自動調整回路
131 擬似ランダムビットパターン生成部、132 インバータ、133 論理回路
134 カウンタ、135 調整部、136,137 スイッチ、138 制御部
141 引算部、142 基準値供給部、143 パラメータ変換テーブル
144 パラメータレジスタ

Claims (8)

  1. アナログフィルタの特性を調整するフィルタ調整方法において、
    前記アナログフィルタに擬似ランダムビットパターンを供給し、
    前記アナログフィルタの出力と前記擬似ランダムビットパターンとの相互相関値を算出し、
    前記相互相関値に基づいて前記アナログフィルタの特性を調整することを特徴とするフィルタ調整方法。
  2. 前記相互相関値は、前記アナログフィルタの出力と前記擬似ランダムパターンと排他的論理和の出力であることを特徴とする請求項1記載のフィルタ調整方法。
  3. アナログフィルタの特性を調整するフィルタ調整装置において、
    前記アナログフィルタに擬似ランダムビットパターンを供給する擬似ランダムビットパターン生成部と、
    前記アナログフィルタの出力と前記擬似ランダムビットパターン生成部で生成された擬似ランダムビットパターンとの相互相関値を算出する相互相関値算出回路と、
    前記相互相関値に基づいて前記アナログフィルタの特性を調整する調整部とを有することを特徴とするフィルタ調整装置。
  4. 前記相互相関値算出回路は、アナログフィルタの出力と前記擬似ランダムビットパターン生成部で生成された擬似ランダムビットパターンを論理演算する論理回路と、前記論理回路の出力をカウントするカウンタとを有し、
    前記調整部は、前記カウンタのカウント値に基づいて前記アナログフィルタの特性を調整することを特徴とする請求項3記載のフィルタ調整装置。
  5. 前記論理回路は、前記アナログフィルタの出力と前記擬似ランダムビットパターンと排他的論理和を演算することを特徴とする請求項4記載のフィルタ調整装置。
  6. 入力端に供給された入力信号のうち所望の周波数成分を除去又は通過させて出力端より出力するアナログフィルタと、
    前記アナログフィルタの入力端に擬似ランダムビットパターンを供給する擬似ランダムビットパターン生成部と、
    前記アナログフィルタの出力端から出力される出力信号と前記擬似ランダムビットパターンとの相互相関値を算出する相互相関値算出回路と、
    前記相互相関値に基づいて前記アナログフィルタの特性を調整する調整部とを有することを特徴とするフィルタ回路。
  7. 前記相互相関値算出回路は、アナログフィルタの出力と前記擬似ランダムビットパターン生成部で生成された擬似ランダムビットパターンを論理演算する論理回路と、前記論理回路の出力をカウントするカウンタとを有し、
    前記調整部は、前記カウンタのカウント値に基づいて前記アナログフィルタの特性を調整することを特徴とする請求項6記載のフィルタ回路。
  8. 前記論理回路は、前記アナログフィルタの出力と前記擬似ランダムビットパターンと排他的論理和を演算することを特徴とする請求項7記載のフィルタ回路。
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