JP2012175278A - バンドパスフィルタ及びバンドパスフィルタのキャリブレーション方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バンドパスフィルタは,入力信号が入力されるハイパスフィルタ(14)と,ハイパスフィルタの出力が反転入力端子に入力され,反転入力端子と非反転入力端子間の入力電圧を増幅して出力信号を出力端子に出力するアンプ(10)と,アンプの非反転出力端子と反転入力端子との間に接続された第1抵抗(R2)と,反転入力端子に第1端子が接続された第1キャパシタ(C2)と,アンプの非反転出力端子の出力信号の極性を反転し,当該反転した信号をキャパシタの第2端子に出力する反転アンプ(12)とを有する。
【選択図】 図1
Description
入力信号が入力されるハイパスフィルタと,
前記ハイパスフィルタの出力が反転入力端子に入力され,前記反転入力端子と非反転入力端子間の入力電圧を増幅して出力信号を出力端子に出力するアンプと,
前記アンプの非反転出力端子と前記反転入力端子との間に接続された第1抵抗と,
前記反転入力端子に第1端子が接続された第1キャパシタと,
前記アンプの前記非反転出力端子の出力信号の極性を反転し,当該反転した信号を前記キャパシタの第2端子に出力する反転アンプとを有する。
図1は,第1の実施の形態におけるバンドパスフィルタの回路図である。このバンドパスフィルタは,入力信号Vinが入力されるハイパスフィルタ14と,ハイパスフィルタ14の出力が反転入力端子INmに入力されるアンプ10とを有する。図1は単相構成であるのでアンプ10の非反転入力端子INpには基準電圧(グランド)Vssが印加されている。アンプ10は,例えばGm RC OTAなどのオペレーションアンプであり,反転入力端子INmに入力される入力信号の電圧を増幅し,増幅された電圧を有する出力信号Voutを出力端子OUT(非反転出力端子)に出力する。さらに,アンプの非反転出力端子OUTと反転入力端子INmとの間に接続された第1抵抗R2と,反転入力端子INmに第1端子が接続された第1キャパシタC2と,アンプの非反転出力端子OUTの出力信号の極性を反転し,当該反転した信号を前記キャパシタの第2端子に出力する反転アンプ12とを有する。
図6は,第2の実施の形態におけるバンドパスフィルタの回路図である。このバンドパスフィルタも,ハイパスフィルタ14と,アンプ10と第2抵抗R2と第2キャパシタC2と反転オペアンプ12とからなるローパスフィルタ16とを有する。さらに,このバンドパスフィルタは,アンプ10の反転入力端子(負極入力)と基準電圧Vssとの間に容量を可変できる容量値可変キャパシタC3を有する。
図8は,第3の実施の形態におけるバンドパスフィルタの回路図である。このバンドパスフィルタも,ハイパスフィルタ14と,アンプ10と第2抵抗R2と第2キャパシタC2と反転アンプ12とからなるローパスフィルタ16とを有する。さらに,このバンドパスフィルタは,ハイパスフィルタ14の第2抵抗R1をアンプ10の非反転入力端子(負極入力)とコモンモード電圧Vcmとの間に設けている。このコモンモード電圧Vcmに接続している構成は,図1,6と異なる。
図10は,第4の実施の形態におけるバンドパスフィルタの回路図である。第4の実施の形態は,図6の第2の実施の形態に設けられた調整用の容量可変キャパシタC3を使用して,バンドパスフィルタの中心周波数を調整する場合に適した回路である。中心周波数を測定しながら容量可変キャパシタC3の容量値を調整することは必ずしも効率的ではない。それに対して,第4の実施の形態では,容量値可変キャパシタC3の容量値の調整を容易にする。
Ys=sC1
Yx=1/R1
YP=sC2
YN=1/R2
YL=sCL
一方,図7のバンドパスフィルタの場合は,上記の第1〜第5のアドミッタンスは,以下の式になる。
Ys=sC1
Yx=(R1+sC3)/(R1・sC3)
YP=sC2
YN=1/R2
YL=sCL
以上説明したとおり,第1〜第3の実施の形態のバンドパスフィルタは,ハイパスフィルタとローパスフィルタとを組み合わせた構成を有する。そして,後段のローパスフィルタ16のユニティゲイン周波数fuを中心周波数fcentの2〜3倍程度に低くして消費電流を抑制している。しかし,ローパスフィルタのフィードバックキャパシタとOTAなどのアンプの出力との間に,極性を反転する回路,例えば,反転アンプや,アンプの正極出力端子と負極出力端子とを反転してフィードバックキャパシタ対に接続する構成を設けることで,バンドパスフィルタのQ値を高くして,ローパスフィルタのユニティゲイン周波数fuを低くしても中心周波数でのゲインを高くでき,バンド幅を狭くすることができる。
入力信号が入力されるハイパスフィルタと,
前記ハイパスフィルタの出力が反転入力端子に入力され,前記反転入力端子と非反転入力端子間の入力電圧を増幅して出力信号を出力端子に出力するアンプと,
前記アンプの非反転出力端子と前記反転入力端子との間に接続された第1抵抗と,
前記反転入力端子に第1端子が接続された第1キャパシタと,
前記アンプの前記非反転出力端子の出力信号の極性を反転し,当該反転した信号を前記キャパシタの第2端子に出力する反転アンプとを有するバンドパスフィルタ。
付記1において,
さらに,前記アンプの非反転入力端子と基準電圧との間に設けられ,容量値が可変可能な容量値可変キャパシタを有し,
前記容量値可変キャパシタの容量値が,前記バンドパスフィルタの中心周波数が所望の周波数になるように可変設定されるバンドパスフィルタ。
付記2において,
前記ハイパスフィルタは,前記入力信号が第1端子に入力される第2キャパシタと,前記第2キャパシタの第2端子と基準電位との間に設けられた第2抵抗とを有し,前記第2端子が前記アンプの反転入力端子に接続され,
さらに,前記第2キャパシタと入替可能な第3抵抗を有し,
前記第3抵抗を前記第2キャパシタと入れ替え,前記第2抵抗を前記反転入力端子から切り離し,前記第1キャパシタのフィードバックループをオープンにしたバンドパスフィルタを2個直列に接続して構成されたリングオシレータの発振周波数が,前記所望の中心周波数と一致するように,前記容量値可変キャパシタの容量値が設定されたバンドパスフィルタ。
付記1において,
前記ハイパスフィルタは,前記入力信号が第1端子に入力される第2キャパシタと,前記第2キャパシタの第2端子と基準電位との間に設けられた第2抵抗とを有し,前記第2端子が前記アンプの反転入力端子に接続されるバンドパスフィルタ。
付記1において,
前記ハイパスフィルタは,前記入力信号が第1端子に入力される第2キャパシタと,前記第2キャパシタの第2端子と差動信号のコモンモード電圧との間に設けられた第2抵抗とを有し,前記第2端子が前記アンプの反転入力端子に接続されるバンドパスフィルタ。
差動入力信号が入力されるハイパスフィルタと,
前記ハイパスフィルタの差動出力信号が非反転入力端子と反転入力端子に入力され,前記差動入力信号を増幅して差動出力信号を反転出力端子と非反転出力端子に出力するアンプと,
前記アンプの反転出力端子と非反転入力端子との間に接続された第1の正側抵抗と,
前記アンプの非反転出力端子と反転入力端子との間に接続された第1の負側抵抗と,
前記アンプの非反転出力端子と非反転入力端子との間に接続された第1の正側キャパシタと,
前記アンプの反転出力端子と反転入力端子との間に接続された第1の負側キャパシタとを有するバンドパスフィルタ。
付記6において,
さらに,前記アンプの非反転入力端子と基準電圧との間に設けられ,容量値が可変可能な正側容量値可変キャパシタと,
前記アンプの反転入力端子と前記基準電圧との間に設けられ,容量値が可変可能な負側容量値可変キャパシタとを有し,
前記正側,負側容量値可変キャパシタの容量値が,前記バンドパスキャパシタの中心周波数が所望の周波数になるように可変設定されるバンドパスフィルタ。
付記7において,
前記ハイパスフィルタは,前記差動入力信号が第1端子に入力される第2の正側及び負側キャパシタと,前記第2の正側及び負側キャパシタの第2端子と基準電位との間にそれぞれ設けられた第2の正側及び負側抵抗とを有し,前記第2の正側及び負側キャパシタの第2端子が前記アンプの非反転入力端子及び反転入力端子にそれぞれ接続され,
さらに,前記第2の正側及び負側キャパシタとそれぞれ入替可能な第3の正側及び負側抵抗を有し,
前記第3の正側及び負側抵抗を前記第2の正側及び負側キャパシタとそれぞれ入れ替え,前記第2の正側及び負側抵抗を前記反転及び非反転入力端子からそれぞれ切り離し,前記第1の正側及び負側キャパシタのフィードバックループをオープンにしたバンドパスフィルタを2個直列に接続して構成されたリングオシレータの発振周波数が,前記所望の中心周波数と一致するように,前記正側及び負側容量値可変キャパシタの容量値が設定されたバンドパスフィルタ。
付記6において,
前記ハイパスフィルタは,前記差動入力信号が第1端子に入力される第2の正側及び負側キャパシタと,前記第2の正側及び負側キャパシタの第2端子と基準電位との間にそれぞれ設けられた第2の正側及び負側抵抗とを有し,前記第2の正側及び負側キャパシタの第2端子が前記アンプの非反転入力端子及び反転入力端子にそれぞれ接続されるバンドパスフィルタ。
付記6において,
前記ハイパスフィルタは,前記差動入力信号が第1端子に入力される第2の正側及び負側キャパシタと,前記第2の正側及び負側キャパシタの第2端子と差動信号のコモンモード電圧との間にそれぞれ設けられた第2の正側及び負側抵抗とを有し,前記第2の正側及び負側キャパシタの第2端子が前記アンプの非反転入力端子及び反転入力端子にそれぞれ接続されるバンドパスフィルタ。
付記6に記載のバンドパスフィルタであって,さらに,前記アンプの非反転入力端子と基準電圧との間に設けられ,容量値が可変可能な正側容量値可変キャパシタと,前記アンプの反転入力端子と前記基準電圧との間に設けられ,容量値が可変可能な負側容量値可変キャパシタとを有し,
さらに,前記第2の正側及び負側キャパシタとそれぞれ入替可能な第3の正側及び負側抵抗を有し,
前記ハイパスフィルタは,前記差動入力信号が第1端子に入力される第2の正側及び負側キャパシタと,前記第2の正側及び負側キャパシタの第2端子と基準電位との間にそれぞれ設けられた第2の正側及び負側抵抗とを有し,前記第2の正側及び負側キャパシタの第2端子が前記アンプの非反転入力端子及び反転入力端子にそれぞれ接続され,
前記第3の正側及び負側抵抗を前記第2の正側及び負側キャパシタとそれぞれ入れ替え,前記第2の正側及び負側抵抗を前記反転及び非反転入力端子からそれぞれ切り離し,前記第1の正側及び負側キャパシタのフィードバックループをオープンにしたバンドパスフィルタを2個直列に接続してリング発振器を構築する工程と,
前記構築されたリング発振器の発振周波数が,所望の中心周波数と一致するように,前記正側及び負側容量値可変キャパシタの容量値を調整する工程とを有するバンドパスフィルタのキャリブレーション方法。
差動入力信号が入力される正極及び負極入力端子と,
前記正極及び負極入力端子にそれぞれ接続された1対の第1のアドミッタンスと,前記1対の第1のアドミッタンスにそれぞれ接続された1対の第2のアドミッタンスとを有するハイパスフィルタと,
前記ハイパスフィルタの差動出力信号が入力され,前記差動入力信号を増幅して差動出力信号を出力する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,
前記OTAの正極出力端子と正極入力端子との間と前記OTAの負極出力端子と負極入力端子との間にそれぞれ設けられた第3のアドミッタンス(YP)と,
前記OTAの負極出力端子と正極入力端子との間と前記OTAの正極出力端子と負極入力端子との間にそれぞれ第4のアドミッタンス(YN)と,
前記正極出力端子と負極出力端子にそれぞれ接続された第5のアドミッタンス(YL)とを有するバンドパスフィルタ。
R2:第1抵抗 C2:第1キャパシタ
12:反転アンプ R1:第2抵抗
C1:第2キャパシタ C3:容量値可変キャパシタ
Claims (10)
- 入力信号が入力されるハイパスフィルタと,
前記ハイパスフィルタの出力が反転入力端子に入力され,前記反転入力端子と非反転入力端子間の入力電圧を増幅して出力信号を出力端子に出力するアンプと,
前記アンプの非反転出力端子と前記反転入力端子との間に接続された第1抵抗と,
前記反転入力端子に第1端子が接続された第1キャパシタと,
前記アンプの前記非反転出力端子の出力信号の極性を反転し,当該反転した信号を前記キャパシタの第2端子に出力する反転アンプとを有するバンドパスフィルタ。 - 請求項1において,
さらに,前記アンプの非反転入力端子と基準電圧との間に設けられ,容量値が可変可能な容量値可変キャパシタを有し,
前記容量値可変キャパシタの容量値が,前記バンドパスフィルタの中心周波数が所望の周波数になるように可変設定されるバンドパスフィルタ。 - 請求項2において,
前記ハイパスフィルタは,前記入力信号が第1端子に入力される第2キャパシタと,前記第2キャパシタの第2端子と基準電位との間に設けられた第2抵抗とを有し,前記第2端子が前記アンプの反転入力端子に接続され,
さらに,前記第2キャパシタと入替可能な第3抵抗を有し,
前記第3抵抗を前記第2キャパシタと入れ替え,前記第2抵抗を前記反転入力端子から切り離し,前記第1キャパシタのフィードバックループをオープンにしたバンドパスフィルタを2個直列に接続して構成されたリングオシレータの発振周波数が,前記所望の中心周波数と一致するように,前記容量値可変キャパシタの容量値が設定されたバンドパスフィルタ。 - 請求項1において,
前記ハイパスフィルタは,前記入力信号が第1端子に入力される第2キャパシタと,前記第2キャパシタの第2端子と差動信号のコモンモード電圧との間に設けられた第2抵抗とを有し,前記第2端子が前記アンプの反転入力端子に接続されるバンドパスフィルタ。 - 差動入力信号が入力されるハイパスフィルタと,
前記ハイパスフィルタの差動出力信号が非反転入力端子と反転入力端子に入力され,前記差動入力信号を増幅して差動出力信号を反転出力端子と非反転出力端子に出力するアンプと,
前記アンプの反転出力端子と非反転入力端子との間に接続された第1の正側抵抗と,
前記アンプの非反転出力端子と反転入力端子との間に接続された第1の負側抵抗と,
前記アンプの非反転出力端子と非反転入力端子との間に接続された第1の正側キャパシタと,
前記アンプの反転出力端子と反転入力端子との間に接続された第1の負側キャパシタとを有するバンドパスフィルタ。 - 請求項5において,
さらに,前記アンプの非反転入力端子と基準電圧との間に設けられ,容量値が可変可能な正側容量値可変キャパシタと,
前記アンプの反転入力端子と前記基準電圧との間に設けられ,容量値が可変可能な負側容量値可変キャパシタとを有し,
前記正側,負側容量値可変キャパシタの容量値が,前記バンドパスキャパシタの中心周波数が所望の周波数になるように可変設定されるバンドパスフィルタ。 - 請求項6において,
前記ハイパスフィルタは,前記差動入力信号が第1端子に入力される第2の正側及び負側キャパシタと,前記第2の正側及び負側キャパシタの第2端子と基準電位との間にそれぞれ設けられた第2の正側及び負側抵抗とを有し,前記第2の正側及び負側キャパシタの第2端子が前記アンプの非反転入力端子及び反転入力端子にそれぞれ接続され,
さらに,前記第2の正側及び負側キャパシタとそれぞれ入替可能な第3の正側及び負側抵抗を有し,
前記第3の正側及び負側抵抗を前記第2の正側及び負側キャパシタとそれぞれ入れ替え,前記第2の正側及び負側抵抗を前記反転及び非反転入力端子からそれぞれ切り離し,前記第1の正側及び負側キャパシタのフィードバックループをオープンにしたバンドパスフィルタを2個直列に接続して構成されたリングオシレータの発振周波数が,前記所望の中心周波数と一致するように,前記正側及び負側容量値可変キャパシタの容量値が設定されたバンドパスフィルタ。 - 請求項5において,
前記ハイパスフィルタは,前記差動入力信号が第1端子に入力される第2の正側及び負側キャパシタと,前記第2の正側及び負側キャパシタの第2端子と差動信号のコモンモード電圧との間にそれぞれ設けられた第2の正側及び負側抵抗とを有し,前記第2の正側及び負側キャパシタの第2端子が前記アンプの非反転入力端子及び反転入力端子にそれぞれ接続されるバンドパスフィルタ。 - 請求項5に記載のバンドパスフィルタであって,さらに,前記アンプの非反転入力端子と基準電圧との間に設けられ,容量値が可変可能な正側容量値可変キャパシタと,前記アンプの反転入力端子と前記基準電圧との間に設けられ,容量値が可変可能な負側容量値可変キャパシタとを有し,
さらに,前記第2の正側及び負側キャパシタとそれぞれ入替可能な第3の正側及び負側抵抗を有し,
前記ハイパスフィルタは,前記差動入力信号が第1端子に入力される第2の正側及び負側キャパシタと,前記第2の正側及び負側キャパシタの第2端子と基準電位との間にそれぞれ設けられた第2の正側及び負側抵抗とを有し,前記第2の正側及び負側キャパシタの第2端子が前記アンプの非反転入力端子及び反転入力端子にそれぞれ接続され,
前記第3の正側及び負側抵抗を前記第2の正側及び負側キャパシタとそれぞれ入れ替え,前記第2の正側及び負側抵抗を前記反転及び非反転入力端子からそれぞれ切り離し,前記第1の正側及び負側キャパシタのフィードバックループをオープンにしたバンドパスフィルタを2個直列に接続してリング発振器を構築する工程と,
前記構築されたリング発振器の発振周波数が,所望の中心周波数と一致するように,前記正側及び負側容量値可変キャパシタの容量値を調整する工程とを有するバンドパスフィルタのキャリブレーション方法。 - 差動入力信号が入力される正極及び負極入力端子と,
前記正極及び負極入力端子にそれぞれ接続された1対の第1のアドミッタンスと,前記1対の第1のアドミッタンスにそれぞれ接続された1対の第2のアドミッタンスとを有するハイパスフィルタと,
前記ハイパスフィルタの差動出力信号が入力され,前記差動入力信号を増幅して差動出力信号を出力する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,
前記OTAの正極出力端子と正極入力端子との間と前記OTAの負極出力端子と負極入力端子との間にそれぞれ設けられた第3のアドミッタンスと,
前記OTAの負極出力端子と正極入力端子との間と前記OTAの正極出力端子と負極入力端子との間にそれぞれ第4のアドミッタンスと,
前記正極出力端子と負極出力端子にそれぞれ接続された第5のアドミッタンスを有するバンドパスフィルタ。
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