JP2575059Y2 - アクティブフィルタ回路 - Google Patents

アクティブフィルタ回路

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JP2575059Y2
JP2575059Y2 JP1991006266U JP626691U JP2575059Y2 JP 2575059 Y2 JP2575059 Y2 JP 2575059Y2 JP 1991006266 U JP1991006266 U JP 1991006266U JP 626691 U JP626691 U JP 626691U JP 2575059 Y2 JP2575059 Y2 JP 2575059Y2
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resistor
filter circuit
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operational amplifier
resistors
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康伸 森下
正実 岩原
昭一 藤田
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この考案はアクティブフィルタ回
路に関し、特にたとえばD/A変換により生じる折り返
しノイズを除去するために用いられる、アクティブフィ
ルタ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の従来のアクティブフィルタ回路
として、図6において一点鎖線で囲まれたローパス形の
アクティブフィルタ回路1がある。このアクティブフィ
ルタ回路1は、図7の実線Aで示す周波数特性を有し、
周波数の通過領域は振幅特性が平坦な領域(f1
2 )までである。
【0003】このようなアクティブフィルタ回路1で
は、D/A変換による出力の振幅は、アパーチャ効果に
より、角周波数ωにおいて以下の式で表される大きさで
減衰する。すなわち、周波数が高くなるにつれて振幅特
性が減衰するため、領域(f1+f2 )の周波数特性が
平坦でなくなり、所望の周波数特性が得られなかった。
【0004】
【数1】
【0005】したがって、所望の周波数特性を得るに
は、折り返しノイズの除去に加えて、以下の式に示すよ
うにアパーチャ効果を補正する必要があった。
【0006】
【数2】
【0007】この周波数特性は図7の点線Bに示すもの
である。従来では、このようなアパーチャ効果を補正す
るために、図6に示すように、アクティブフィルタ回路
1に点線で囲まれた付加回路2を接続してアクティブフ
ィルタ回路1´を形成していた。すなわち、アクティブ
フィルタ回路1の演算増幅器3の反転入力端子と出力端
との間に、コンデンサ4aおよび4bと抵抗5とからな
るT字型の付加回路2を接続し、さらに、シミュレーシ
ョン素子6a,6bおよび6cを構成するために用いら
れる抵抗やコンデンサの値を適当に設定することにより
アパーチャ補正を行っていた。なお、シミュレーション
素子については後に詳細に説明する。
【0008】
【考案が解決しようとする課題】しかし、図6に示す従
来のアクティブフィルタ回路1´では、コンデンサ4a
および4bならびに抵抗5の各素子を備える付加回路2
を設けるため、素子数が多くなる。したがって、小型化
が図れず、コストも高くなるという問題点があった。
【0009】それゆえに、この考案の主たる目的は、小
型化および低コスト化が図れる、アクティブフィルタ回
路を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】第1の考案は、出力端(1
4)に出力が接続された演算増幅器(24)と、演算増幅器の
一方入力とアースとの間に接続されるコンデンサ(22)
と、演算増幅器の他方入力とアースとの間に接続される
第1抵抗(26)と、演算増幅器の一方入力と入力端(12)と
の間に直列接続された複数の第2抵抗(16a,16b,16c,16
d) と、各第2抵抗間とアースとの間にそれぞれ直列接
続された第3抵抗(20a,20b,20c) およびFDNR素子(1
8a,18b,18c) とを含むアクティブフィルタ回路におい
て、初段の第3抵抗(20a) およびFDNR素子(18a) を
除く少なくとも1つの第3抵抗(20b,20c) およびFDN
素子(18b,18c) に、複数の第2抵抗のそれぞれの抵抗
値の総和の10〜20倍の抵抗値を有する第4抵抗(30)
を並列接続したことを特徴とする、アクティブフィルタ
回路である。
【0011】第2の考案は、出力端(14)に出力が接続さ
れた演算増幅器(24)と、演算増幅器の一方入力とアース
との間に接続されるコンデンサ(22)と、演算増幅器の他
方入力とアースとの間に接続される第1抵抗(26)と、演
算増幅器の一方入力と入力端(12)との間に直列接続され
た複数の第2抵抗(16a,16b,16c,16d) と、各第2抵抗間
とアースとの間に接続されたFDNR素子(18a,18b,18
c) とを含むアクティブフィルタ回路において、初段の
FDNR素子(18a) を除く少なくとも1つのFDNR
子(18b,18c) に、複数の第2抵抗のそれぞれの抵抗値の
総和の10〜20倍の抵抗値を有する第3抵抗(30)を並
列接続したことを特徴とする、アクティブフィルタ回路
である。
【0012】
【作用】第1の考案では、第3抵抗およびFDNR素子
に第4抵抗を並列接続し、また、FDNR素子を構成す
るために用いられる抵抗やコンデンサ、特に第4抵抗の
値を第2抵抗の抵抗値の総和の10〜20倍に設定する
ことによって、通過領域の周波数特性を周波数が大きく
なるに従って減衰量が少なくなるように傾斜させて、ア
パーチャ補正する。
【0013】第2の考案では、FDNR素子に別の抵抗
を並列接続し、また、FDNR素子を構成するために用
いられる抵抗やコンデンサ、特に第3抵抗の値を第2抵
抗の抵抗値の総和の10〜20倍に設定することによっ
て、通過領域の周波数特性を周波数が大きくなるに従っ
て減衰量が少なくなるように傾斜させて、アパーチャ補
正する。
【0014】
【考案の効果】この考案によれば、従来の付加回路を設
けず、抵抗を付加するだけで、簡単に従来と同様のアパ
ーチャ補正を行えるとともに、従来に比べて素子数を減
少でき、小型化および低コスト化が図れる。この考案の
上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を
参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らか
となろう。
【0015】
【実施例】図1を参照して、この実施例のアクティブフ
ィルタ回路10は、シミュレーション素子を用いた有極
形ローパスフィルタとして形成されたものである。アク
ティブフィルタ回路10の入力端12と出力端14との
間には、複数の抵抗16a,16b,16cおよび16
dが直列接続される。そして、各抵抗16a,16b,
16cおよび16d間には、それぞれ、アースとの間
に、初段の抵抗20aおよびシミュレーション素子18
a,中間段の抵抗20bおよびシミュレーション素子1
8bならびに最終段の抵抗20cおよびシミュレーショ
ン素子18cが直列接続される。シミュレーション素子
18a〜18cには、たとえばFDNR(Frequency Dep
endent Negative Resistor) 素子などが用いられる。F
DNR素子18a〜18cとしては、たとえば図2,図
3または図4に示された回路などが適用され得る。ただ
し、このようなFDNR素子の具体的な構成や動作はす
でに周知であり(たとえば、特開昭60−247314
号公報参照)、ここでは簡単に説明する。すなわち、図
1実施例のアクティブフィルタ回路10は、元のLCフ
ィルタに対して1/S(S=jω)でインピーダンス変
換した「LCシミュレーション型」と呼ばれるものであ
る。1/S倍すると、抵抗RはR/S=1/{jω(1
/R)}でコンデンサに置き換えることができ、インダ
クタンスLはSL=Lとなり抵抗で置き換えることがで
き、コンデンサCは1/SC=1/S2 Cとなる。1/
2 Cは1/(jω)2 C=1/−ω2 Cとなり、周波
数に依存する負性抵抗となり、上述のFDNR素子であ
る。このようにコンデンサをインピーダンス変換したF
DNR素子は現実には存在しない素子であり、図2〜図
4に示すように、オペアンプ等を使って同じ特性になる
ようにシミュレーションするのである。したがって、こ
の明細書では、図2〜図4に示すFDNR素子を「シミ
ュレーション素子」と呼ぶこともある。
【0016】そして、出力端14側の抵抗16dの出力
側には、アースとの間にコンデンサ22が接続される。
また、その抵抗16dと出力端14との間には演算増幅
器24が介挿される。すなわち、演算増幅器24の非反
転入力端子が抵抗16dの出力側に接続され、演算増幅
器24の反転入力端子とアースとの間に抵抗26が接続
され、さらに、反転入力端子と出力端14との間に抵抗
28が接続される。
【0017】そして、最終段のシミュレーション素子1
8cおよび抵抗20cには、抵抗30が並列接続され
る。この抵抗30の値は、抵抗16a,16bおよび1
6cの各抵抗値の総和の10〜20倍にすることが望ま
しい。なぜなら、抵抗30の値が、抵抗16a〜16c
の各抵抗値の総和の20倍を越えると、図7に示す領域
1 の周波数特性がほぼ平坦な状態にとどまり、点線B
のように変更できない。また、抵抗30の値が、抵抗1
6a〜16cの各抵抗値の総和の10倍未満であれば、
領域f1 の周波数特性が点線Bよりもさらに傾斜してし
まう。
【0018】このように形成されるフィルタ回路10で
は、抵抗30をシミュレーション素子18cおよび抵抗
20cに並列接続することにより、図7に示す領域f1
の周波数特性を実線Aから点線Bに変更させることがで
きる。すなわち、図6に示す従来のアクティブフィルタ
回路1´のように付加回路2を接続することなしに、抵
抗30を接続するだけで、領域f1 の周波数特性を点線
Bのように傾斜させることができ、領域f1 のアパーチ
ャ補正を有効に行える。
【0019】また、シミュレーション素子18a〜18
cを構成するために用いられる抵抗やコンデンサ(図2
〜図4)の値を適当に設定することによって、図7の領
域f2 における周波数特性を点線Bのように変更でき、
領域f2 のアパーチャ補正を有効に行える。このよう
に、抵抗30とシミュレーション素子18a〜18cと
によって十分なアパーチャ補正を行える。
【0020】また、この実施例によれば、従来用いられ
た付加回路2が不要となるので、高域周波数の劣化を補
正するために用いられるディエンファシス回路を、アク
ティブフィルタ回路10内に組み込むことができる。し
たがって、従来のようにアクティブフィルタ回路の外部
に、増幅器を含むディエンファシス回路を接続する必要
がなくなり、さらにコストダウンが図れる。
【0021】また、図5を参照して、他の実施例のアク
ティブフィルタ回路40は、図1のアクティブフィルタ
回路10における抵抗20a,20bおよび20cを除
いたいわゆる無極形ローパスフィルタであり、抵抗30
をシミュレーション素子18cのみに並列接続したもの
である。その他の構成は、アクティブフィルタ回路10
と同様であり、アクティブフィルタ回路40において
も、アクティブフィルタ回路10と同様の効果が得られ
る。
【0022】なお、シミュレーション素子の段数は任意
である。また、抵抗30は、図1の実施例のように、最
終段のシミュレーション素子18cおよび抵抗20cに
並列接続される場合に限定されず、中間段のシミュレー
ション素子18bおよび抵抗20bに並列接続されても
よい。また、抵抗30は、中間段のシミュレーション素
子18bおよび抵抗20b,最終段のシミュレーション
素子18cおよび抵抗20cのいずれかに並列接続され
ていれば、初段のシミュレーション素子18aおよび抵
抗20aにも並列接続され得る。図5の実施例の場合
も、抵抗20a,20bおよび20cが存在しないだけ
で、上記と同様のことがいえることは言うまでもない。
【0023】ただし、抵抗30を初段のシミュレーショ
ン素子18a(および抵抗20a)にのみ並列接続した
場合は、周波数特性が減衰するだけで、アパーチャ補正
できないため、抵抗30は初段のシミュレーション素子
18a(および抵抗20a)にのみ並列接続されること
はない。なお、抵抗30の抵抗値は、抵抗16a〜16
cの各抵抗値の10倍〜20倍にすることが望ましい
が、この範囲に限定されるものではなく、シミュレーシ
ョン素子18a〜18cを構成するコンデンサおよび抵
抗ならびにコンデンサ22を所定値に設定すれば所望の
アパーチャ補正が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この考案の一実施例を示す回路図である。
【図2】この考案に用いられるシミュレーション素子の
一例を示す回路図である。
【図3】この考案に用いられるシミュレーション素子の
他の例を示す回路図である。
【図4】この考案に用いられるシミュレーション素子の
さらに他の変形例を示す回路図である。
【図5】この考案の他の実施例を示す回路図である。
【図6】従来技術を示す回路図である。
【図7】アパーチャ補正した場合としない場合の周波数
特性を示すグラフである。
【符号の説明】
10,40 …アクティブフ
ィルタ回路 16a,16b,16c,16d,30…抵抗 18a,18b,18c …シミュレーシ
ョン素子 24 …演算増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−91720(JP,A) 特開 昭60−247314(JP,A) 特開 平2−149120(JP,A) 特開 昭61−107224(JP,A) 実開 昭60−192528(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H03H 11/04 - 11/14

Claims (2)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】出力端(14)に出力が接続された演算増幅器
    (24)と、前記演算増幅器の一方入力とアースとの間に接
    続されるコンデンサ(22)と、前記演算増幅器の他方入力
    とアースとの間に接続される第1抵抗(26)と、前記演算
    増幅器の前記一方入力と入力端(12)との間に直列接続さ
    れた複数の第2抵抗(16a,16b,16c,16d) と、前記各第2
    抵抗間とアースとの間にそれぞれ直列接続された第3抵
    抗(20a,20b,20c) およびFDNR素子(18a,18b,18c) と
    を含むアクティブフィルタ回路において、 初段の前記第3抵抗(20a) およびFDNR素子(18a) を
    除く少なくとも1つの前記第3抵抗(20b,20c) および
    DNR素子(18b,18c) に、前記複数の第2抵抗のそれぞ
    れの抵抗値の総和の10〜20倍の抵抗値を有する第4
    抵抗(30)を並列接続したことを特徴とする、アクティブ
    フィルタ回路。
  2. 【請求項2】出力端(14)に出力が接続された演算増幅器
    (24)と、前記演算増幅器の一方入力とアースとの間に接
    続されるコンデンサ(22)と、前記演算増幅器の他方入力
    とアースとの間に接続される第1抵抗(26)と、前記演算
    増幅器の前記一方入力と入力端(12)との間に直列接続さ
    れた複数の第2抵抗(16a,16b,16c,16d) と、前記各第2
    抵抗間とアースとの間に接続されたFDNR素子(18a,1
    8b,18c) とを含むアクティブフィルタ回路において、 初段の前記FDNR素子(18a) を除く少なくとも1つの
    前記FDNR素子(18b,18c) に、前記複数の第2抵抗の
    それぞれの抵抗値の総和の10〜20倍の抵抗値を有す
    る第3抵抗(30)を並列接続したことを特徴とする、アク
    ティブフィルタ回路。
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