JP2573081Y2 - オールパス・フィルタ - Google Patents

オールパス・フィルタ

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JP2573081Y2
JP2573081Y2 JP1991064181U JP6418191U JP2573081Y2 JP 2573081 Y2 JP2573081 Y2 JP 2573081Y2 JP 1991064181 U JP1991064181 U JP 1991064181U JP 6418191 U JP6418191 U JP 6418191U JP 2573081 Y2 JP2573081 Y2 JP 2573081Y2
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    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H11/00Networks using active elements
    • H03H11/02Multiple-port networks
    • H03H11/16Networks for phase shifting
    • H03H11/18Two-port phase shifters providing a predetermined phase shift, e.g. "all-pass" filters

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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、群遅延特性が一定に保
持された状態で、その振幅特性の平坦化が図れるオール
パス・フィルタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は、従来のオールパス・フィルタの
一例を示している。自己負帰還型の可変コンダクタンス
増幅器A1 とコンデンサC1 からなる積分器3と可変コ
ンダクタンス増幅器A2 とコンデンサC2 からなる積分
器4と加算器6から構成されている。このオールパス・
フィルタ(以下、APFと称する。)は、その構成要素
である積分器の高域の極とω0 の比が小さい場合、振幅
特性を表す図4に示されるように遮断周波数領域の高域
にピークをもつ特徴を有し、振幅特性が平坦とならない
場合がある。これは、アクティ・フィルタを構成する
素子の増幅率,遮断周波数等のパラメータが悪い程著し
く特性が悪化する。
【0003】
【考案が解決しようとする課題】従来のAPFの振幅特
性は、フィルタを構成する素子の増幅率,遮断周波数等
のパラメータのバラツキによって、遮断周波数領域の高
域が持ち上がる欠点があり、本考案の目的は、APFを
構成する素子のパラメータが悪い場合であっても、群遅
延特性を一定に保持した状態で振幅特性の平坦化が図れ
るAPFを提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本考案のAPFは、バン
ドパス・フィルタからの出力と入力信号とを加算する加
算器からなるAPFであり、該加算器が可変コンダクタ
ンス増幅器で構成され、該可変コンダクタンス増幅器の
出力端子にコンデンサが接続されたものである。
【0005】
【作用】本考案のAPFは、高域の周波数遮断領域に発
生する振幅特性のピークを解消する手段として加算器を
可変コンダンタンス増幅器で構成すると共に積分機能を
持たせ、その積分器の持つ極をその動作電流を調整して
その可変コンダクタンス増幅器の利得を調整して群遅延
特性を一定に保持した状態で振幅特性を平坦な特性とす
るものである。
【0006】
【実施例】図1は、本考案に係るAPFの一実施例であ
り、2次のバンドパス・フィルタと1次の低域通過フィ
ルタ(以下、LPFと称する。)で構成された2次のA
PFである。図に於いて、入力端子1は、自己負帰還型
の可変コンダクタンス増幅器A1 の正転入力端子に接続
され、他方の正転入力端子は接地されており、可変コン
ダクタンス増幅器A1 の出力端子にコンデンサC1 が接
続されて積分器3を構成している。積分器3の出力端子
は、可変コンダクタンス増幅器A2 の正転入力端子に接
続され、可変コンダクタンス増幅器A2 の出力端子にコ
ンデンサC2 が接続されて積分器4を形成している。積
分器4の出力端子は、自己負帰還回路を構成する可変コ
ンダタンス増幅器A1 の反転入力端子に接続されてい
る。この反転入力端子は、自己負帰還回路を構成するた
めに用いられる反転入力端子とは別のものである。又、
積分器3の出力端子は、自己負帰還型の可変コンダ
ンス増幅器A3 の二つの転入力端子に接続され、可変
コンダクタンス増幅器A 3 の出力端子にコンデンサC3
が接続され、入力端子1が可変コンダクタス増幅器A
3の反転入力端子に接続されており、その出力端子が出
力端子2に接続されている。入力端子1が接続する反転
入力端子は、負帰還回路を構成するために用いられる反
転入力端子とは別のものである。可変コンダタンス増
幅器A3 は、その出力端子にコンデンサC3 が接続され
た加算器5であり、加算器5は利得調整型であると共に
積分器の機能を兼ね備えたものとなっている。なお、積
分器3、積分器4はバンドパス・フィルタを構成する。
【0007】図1のAPFは図2のようなブロック図で
表されるので、図2のブロック図に基づいて次に説明す
る。 理解を容易にするために、コンデンサC 3 が可変コ
ンダクタンス増幅器A 3 よりなる加算器5に接続されて
いない場合を最初に説明する。図2に於いて、入力電圧
をV1 とし、積分器3の伝達関数A(s) をP1 /sと
し、その出力電圧をV2 とする。積分器4の伝達関数B
(s) をP2 /sとし、加算器5の伝達関数C(s) を1と
する(但し、s=jω)。加算器5の出力電圧をV0
する。尚、P1 は、ω0 /Qであり、P2 は、Qω0
ある(但し、ω0は中心周波数,Qは性能指数であ
る。)。更に、P1 ,P2 は、夫々gm1 /C1 ,gm
2 /C2 に等しい。gm1 ,gm2 は、積分器3,4を
形成する可変コンダクタンス増幅器A1 ,A2 の相互コ
ンダクタンスであり、C1 ,C2 は、積分器3,4の容
量を示している。又、積分器3に負帰還される帰還電圧
を−V2B(s) とする。
【0008】一方、APFの伝達関数T(s) は、バンド
パス・フィルタの伝達関数をH(s)とすると、一般的に
次式のように表される。 T(s) =1−2H(s) …………(1) 尚、バンドパス・フィルタの伝達関数H(s) は、次式の
ように表される。 H(s) =(ω0 s/Q)/(s2 +ω0 s/Q+ω 0 2)…………(2) APFの伝達関数T(s) は、(2) 式を(1) 式に代入する
と、次式のように表される。 T(s) =1−2〔(ω0 s/Q)/(s2 +ω0 s/Q+ω2 )〕 =(s2 −sω0 /Q+ω0 2)/(s2 +sω0 /Q+ω0 2)…(3)
【0009】また、その伝達関数T(s) は図2から次式
のように求められる。 T(s) =C(s) ・[ 1−A(s) +A(s) B(s)]/[ 1+A(s) +A(s) B(s)] …………(4) 上記に記載されたように、積分器3,4及び加算器5の
伝達関数は、A(s) =ω 0 /(s/Q),B(s) =Qω
0 /s,C(s) =1の関係となっており、これらの関係
式を(1) 式に代入すると、次式のように表される。 T(s) =(s2 −sω0 /Q+ω0 2)/(s2 +sω0 /Q+ω0 2)…(5) その結果、(3) 式と同じ結果が得られことから、図1
の実施例においてコンデンサC 3 が可変コンダクタンス
増幅器A 3 よりなる加算器5に接続されていない場合で
も通常のAPFであることが確認される。
【0010】次に加算器5にコンデンサC 3 を接続した
場合を説明する。 積分器3,4及び加算器5の周波数特
性を実際の特性に近似させる為に一次近似を行うと、図
1のAPFを形成する夫々の伝達関数A(s) ,B(s) ,
C(s) は、次式のように表される。 A(s) =(ω0 /sQ)/(1+s/ωA ) =(jω0 /ωQ)/(1+jω/ωA ) …………(6) B(s) =(Qω0 /s)/(1+s/ωB ) =(jQω0 /ω)/(1+jω/ωB ) …………(7) C(s) =1/(1+s/ω C )=1/(1+jω/ω C )………(8) なお、ω C はコンデンサC 3 の接続と可変コンダクタン
ス増幅器A 3 の相互コンダクタンスgm 3 により新たに
設定された極である。 又、Ω=ω/ω0 ,ΩA =ω/ω
A ,ΩB =ω/ωB ,ΩC =ω/ωC とすると、(6) 式
乃至(8) 式は、次式のように表される。 A(s) =−(j/QΩ)/(1+jΩA ) …………(9) B(s) =−(jQ/Ω)/(1+jΩB ) …………(10) C(s) = 1/(1+jΩC ) …………(11)
【0011】(9) 乃至(11)式を(4) 式に代入すると、本
考案のAPFの伝達関数T(Ω)APF は、以下のように
表される。 T(Ω)APF =〔2(1−jΩC )/(1+ΩC 2 )(A2 +B2 )〕 ・〔(AΩB −B−QΩ(A2 +B2 )/2)−j(BΩB +A)〕 …………(12) ここで、 C=AΩB −B−QΩ(A2 +B2 )/2 D=BΩB +A とすると、 T(Ω)APF =2〔C−DΩC −j(CΩC +D)〕/〔QΩ(1+ΩC 2 ) (A2 +B2 )〕 …………(13) と表される。
【0012】従って、その絶対値振幅特性は、次式のよ
うに表される。 |T(Ω)APF |=2((C−DΩC 2 +(CΩC +D)2 1/2 /QΩ (1+Ωc 2 )(A2 +B2 ) …………(14) 一方、その位相推移量は、次式のように表される。 β(Ω)APF =tan-1(CΩC +D)/(C−DΩD ) …………(15) 又、群遅延時間は、次式のように表される。 TAPF =〔(CΩC +D)/(C−DΩD )〕/〔(CΩC +D)2 + (C−DΩD 2 〕 …………(16) と表される。
【0013】図3はこの結果をシミュレーションして示
した振幅特性と群遅延特性を示す図である。図3の
(イ)は、可変コンダクタンス増幅器A 3 の相互コンダ
クタンスgm 3 の値を変化させΩ C を変化させたもの、
つまり本考案のAPFの群遅延特性を示すものであり、
(ロ)がその振幅特性を示している。図3から明らかな
ように可変コンダクタンス増幅器A1 乃至 3 に供給さ
れている電流を調整することで、周波数特性を制御する
ことができる。即ち、可変コンダクタンス増幅器A1,
2,3 に供給されている電流を減衰させることによって
その振幅特性を平坦化させることができることを示して
いる。
【0014】
【考案の効果】本考案のAPFは、可変コンダクタンス
増幅器とコンデンサからなる積分器と加算器から構成さ
れたものであって、加算器を可変コンダクタンス増幅器
で構成すると共に、加算器に積分器の機能を持たせるこ
とによって、図3の振幅特性から明らかなように振幅特
性が周波数遮断領域の高周波帯域でピークを持つ特性で
あっても、可変コンダクタンス増幅器A1 乃至A3 の動
作電流を減衰する方向に制御することで、群遅延特性を
一定に保持した状態でAPFの振幅特性を平坦化するこ
とができる極めて有効なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案のAPFの一実施例を示す回路図であ
る。
【図2】図1のAPFを説明する為のブロック図であ
る。
【図3】本考案のAPFの振幅特性及び群遅延特性を示
す図である。
【図4】従来のAPFの振幅特性を示す図である。
【図5】従来のAPFの一例を示す回路図である。
【符号の説明】 3,4 積分器 5 加算器 A1 〜A3 可変コンダクタンス増幅器 C1 〜C3 コンデンサ
フロントページの続き (72)考案者 深井 功 埼玉県入間郡鶴ケ島町大字五味ケ谷18番 地 東光株式会社 埼玉事業所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H03H 11/04 - 11/22

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自己負帰還型の第1の可変コンダクタン
    ス増幅器の出力端子に第1のコンデンサが接続された第
    1の積分器と、第2の可変コンダクタンス増幅器の出力
    端子に第2のコンデンサが接続された第2の積分器と、
    自己負帰還型の第3の可変コンダクタンス増幅器の出力
    端子に第3のコンデンサが接続された積分機能を有する
    加算器とからなり、第1の積分器は第1の可変コンダク
    タンス増幅器の正転入力端子に入力端子が接続され、第
    2の積分器は第2の可変コンダクタンス増幅器の正転入
    力端子が第1の積分器の出力端子に接続し、また出力端
    子が第1の可変コンダクタンス増幅器の自己負帰還回路
    を構成するために用いられる反転入力端子とは別の反転
    入力端子に接続され、加算器は前記入力端子が第3の可
    変コンダクタンス増幅器の自己負帰還回路を構成するた
    めに用いられる反転入力端子とは別の反転入力端子に接
    続され、また第1と第2の正転入力端子が第1の積分器
    の出力端子に接続され、第1乃至第3の可変コンダクタ
    ンス増幅器の動作電流を調整することにより振幅特性を
    制御することを特徴とするオールパス・フィルタ。
JP1991064181U 1991-07-19 1991-07-19 オールパス・フィルタ Expired - Lifetime JP2573081Y2 (ja)

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JPH0511545U JPH0511545U (ja) 1993-02-12
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