JP3080723B2 - フィルタ回路及びフィルタ集積回路 - Google Patents
フィルタ回路及びフィルタ集積回路Info
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- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H11/00—Networks using active elements
- H03H11/02—Multiple-port networks
- H03H11/04—Frequency selective two-port networks
- H03H11/12—Frequency selective two-port networks using amplifiers with feedback
- H03H11/1213—Frequency selective two-port networks using amplifiers with feedback using transistor amplifiers
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、トランジスタを用いた
フィルタ回路及び集積回路上に形成されるフィルタ集積
回路に関する。
フィルタ回路及び集積回路上に形成されるフィルタ集積
回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】光通信システム、無線通信システムなど
の数Ｇb ／ｓ以上の高速信号を取り扱うシステムでは、
数ＧHz以上の高周波領域で動作するハイパス、ローパ
ス、バンドパスフィルタ等が必要となる場合が多々あ
る。例えば、３Ｒ式光中継器のタイミング回路用リミタ
アンプでは、回路雑音に起因するジッタの抑圧や、出力
波形のリンギング防止の為に同調回路等を用いたパンド
パスアンプなどが利用されている。
の数Ｇb ／ｓ以上の高速信号を取り扱うシステムでは、
数ＧHz以上の高周波領域で動作するハイパス、ローパ
ス、バンドパスフィルタ等が必要となる場合が多々あ
る。例えば、３Ｒ式光中継器のタイミング回路用リミタ
アンプでは、回路雑音に起因するジッタの抑圧や、出力
波形のリンギング防止の為に同調回路等を用いたパンド
パスアンプなどが利用されている。
【０００３】一般にフィルタ回路を構成する場合には、
抵抗、コンデンサに加えインダクタンスを必要とする
が、集積回路（ＩＣ）上でインダクタンスを作成するこ
とは困難なので、コイルを外付けしてフィルタ回路を構
成すること、あるいはフィルタ回路全体を外付部品とす
ることが行われている。
抵抗、コンデンサに加えインダクタンスを必要とする
が、集積回路（ＩＣ）上でインダクタンスを作成するこ
とは困難なので、コイルを外付けしてフィルタ回路を構
成すること、あるいはフィルタ回路全体を外付部品とす
ることが行われている。
【０００４】しかしながら、インダクタンスを外付けす
ると、取り扱う信号の周波数が高くなるにつれて、実装
時の浮遊容量、浮遊インダクタンス等が増大し、高周波
領域でのフィルタの特性が劣化するという問題点があっ
た。
ると、取り扱う信号の周波数が高くなるにつれて、実装
時の浮遊容量、浮遊インダクタンス等が増大し、高周波
領域でのフィルタの特性が劣化するという問題点があっ
た。
【０００５】そこで、インダクタンスを用いず、ＯＰア
ンプ、コンデンサ、抵抗等のＩＣ内部に作成可能な部品
でＩＣ内部にフィルタを作成することが行われている。
このようなフィルタをアクティブフィルタと呼んでい
る。
ンプ、コンデンサ、抵抗等のＩＣ内部に作成可能な部品
でＩＣ内部にフィルタを作成することが行われている。
このようなフィルタをアクティブフィルタと呼んでい
る。
【０００６】図１０(a) 、(b) は、ブリッジＴ型の回路
図であり、図１１は、ブリッジＴ型回路とＯＰアンプで
構成したバンドパスフィルタの回路図である。また、図
１２は、ＯＰアンプを用いたアクティブハイパスフィル
タの回路図であり、図１３は、サレンキー回路（Ｓａｌ
ｌｅｎ−Ｋｅｙ回路）と呼ばれるアクティブローパスフ
ィルタの回路図である。
図であり、図１１は、ブリッジＴ型回路とＯＰアンプで
構成したバンドパスフィルタの回路図である。また、図
１２は、ＯＰアンプを用いたアクティブハイパスフィル
タの回路図であり、図１３は、サレンキー回路（Ｓａｌ
ｌｅｎ−Ｋｅｙ回路）と呼ばれるアクティブローパスフ
ィルタの回路図である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなＯＰアン
プを用いたアクティブフィルタは、フィルタの特性がＯ
Ｐアンプの周波数特性に依存するので、数ＭHz程度まで
しか使用できず、数ＧHz以上の高周波領域には使用でき
ないという問題点があった。
プを用いたアクティブフィルタは、フィルタの特性がＯ
Ｐアンプの周波数特性に依存するので、数ＭHz程度まで
しか使用できず、数ＧHz以上の高周波領域には使用でき
ないという問題点があった。
【０００８】そこで、ＯＰアンプの替わりに通常の広帯
域アンプを使用することが考えられるが、広帯域アンプ
であっても高周波領域では位相特性が変化するので、所
望のフィルタ特性が得られなかったり、発振したりする
可能性が高い。
域アンプを使用することが考えられるが、広帯域アンプ
であっても高周波領域では位相特性が変化するので、所
望のフィルタ特性が得られなかったり、発振したりする
可能性が高い。
【０００９】図１１のバンドパスフィルタのようにＯＰ
アンプの負帰還回路を積極的に利用したものには適用で
きないが、図１２、図１３の回路のようにボルテーフォ
ロワを用いて構成されたアクティブフィルタでは、この
ボルテージフォロアをトランジスタのエミッタホロワ回
路で構成して広帯域なフィルタを実現することができ
る。
アンプの負帰還回路を積極的に利用したものには適用で
きないが、図１２、図１３の回路のようにボルテーフォ
ロワを用いて構成されたアクティブフィルタでは、この
ボルテージフォロアをトランジスタのエミッタホロワ回
路で構成して広帯域なフィルタを実現することができ
る。
【００１０】図１４及び図１５は、エミッタホロワを用
いたハイパスフィルタ、ローパスフィルタであり、それ
ぞれ図１２及び図１３のオペアンプをトランジスタのエ
ミッタホロワ回路で置き換えたものである。
いたハイパスフィルタ、ローパスフィルタであり、それ
ぞれ図１２及び図１３のオペアンプをトランジスタのエ
ミッタホロワ回路で置き換えたものである。
【００１１】しかしながら、図１５のエミッタホロワを
用いたサレンキーローパスフィルタでは、使用周波数が
ＧHz以上の高周波領域になるとトランジスタ内部の容量
及び抵抗の影響で設計通りのフィルタ特性が得られない
という問題点があった。
用いたサレンキーローパスフィルタでは、使用周波数が
ＧHz以上の高周波領域になるとトランジスタ内部の容量
及び抵抗の影響で設計通りのフィルタ特性が得られない
という問題点があった。
【００１２】図１６は、図１５のエミッタホロワを用い
た従来のローパスフィルタの周波数特性を示す図であ
り、実線が理想特性計算値、破線が実際のトランジスタ
パラメータを用いたシミュレーション結果を示してい
る。
た従来のローパスフィルタの周波数特性を示す図であ
り、実線が理想特性計算値、破線が実際のトランジスタ
パラメータを用いたシミュレーション結果を示してい
る。
【００１３】図１６からも分かるようにトランジスタの
ベース・コレクタ間容量Ｃbcとベース抵抗Ｒb との影響
で遮断周波数に達する以前に６ＧHz付近でフィルタの出
力が一旦低下し、その後エミッタ抵抗Ｒe の影響で遮断
領域の阻止特性が劣化しており、エミッタホロアを用い
たローパスフィルタは数ＧHz以上の高周波領域で使用で
きない。
ベース・コレクタ間容量Ｃbcとベース抵抗Ｒb との影響
で遮断周波数に達する以前に６ＧHz付近でフィルタの出
力が一旦低下し、その後エミッタ抵抗Ｒe の影響で遮断
領域の阻止特性が劣化しており、エミッタホロアを用い
たローパスフィルタは数ＧHz以上の高周波領域で使用で
きない。
【００１４】上記の問題と別に、回路の集積回路化は、
コスト、信頼性などの点から必然的な傾向となってお
り、特に高周波領域では取り扱う信号の波長が短くなる
につれて、回路の分布定数的な解析が必要となってくる
ので、フィルタをＩＣ上に集積する必要が生じている。
コスト、信頼性などの点から必然的な傾向となってお
り、特に高周波領域では取り扱う信号の波長が短くなる
につれて、回路の分布定数的な解析が必要となってくる
ので、フィルタをＩＣ上に集積する必要が生じている。
【００１５】ところで、ＩＣ上にフィルタを形成する場
合、フィルタの周波数帯域を変更したり、ＩＣ化したと
きの素子の製造ばらつきを吸収する為にフィルタの周波
数特性を制御できるようにすることが必要となる。
合、フィルタの周波数帯域を変更したり、ＩＣ化したと
きの素子の製造ばらつきを吸収する為にフィルタの周波
数特性を制御できるようにすることが必要となる。
【００１６】このような問題を解決するものとして、例
えば特開昭59-215111 号公報には、サレンキー形フィル
タの抵抗をダイオードに置き換え、そのダイオードの抵
抗値を調整することでフィルタの動作特性を調節できる
ようにする技術について述べられている。
えば特開昭59-215111 号公報には、サレンキー形フィル
タの抵抗をダイオードに置き換え、そのダイオードの抵
抗値を調整することでフィルタの動作特性を調節できる
ようにする技術について述べられている。
【００１７】しかしながら、上記の提案は、単にサレン
キーローパスフィルタにおいてフィルタの特性を調整で
きるようにしたものであり、数ＧHz以上の高周波領域で
使用可能なフィルタの周波数特性を調整できるようにす
ることを目的としたものではない。
キーローパスフィルタにおいてフィルタの特性を調整で
きるようにしたものであり、数ＧHz以上の高周波領域で
使用可能なフィルタの周波数特性を調整できるようにす
ることを目的としたものではない。
【００１８】本発明の目的は、数ＧHz以上の高周波領域
で使用できるフィルタ回路及びフィルタ集積回路を提供
することである。また、高周波領域において周波数特性
を制御できるアクティブフィルタ回路を提供することで
ある。
で使用できるフィルタ回路及びフィルタ集積回路を提供
することである。また、高周波領域において周波数特性
を制御できるアクティブフィルタ回路を提供することで
ある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明の１つのアクティ
ブローパスフィルタは、例えば実施例の図１に示すよう
に、入力信号源とベース接地トランジスタＴＲ1 のエミ
ッタとの間に接続された第１の抵抗Ｒ1 と、入力信号源
と基準電位点（接地面）との間に接続された第１のコン
デンサＣ1 と、入力信号源とベース接地トランジスタＴ
Ｒ1 のコレクタとの間に接続された第２のコンデンサＣ
2 と、ベース接地トランジスタＴＲ1 のコレクタと基準
電位点との間に接続された第２の抵抗Ｒ2 とで構成され
ている。
ブローパスフィルタは、例えば実施例の図１に示すよう
に、入力信号源とベース接地トランジスタＴＲ1 のエミ
ッタとの間に接続された第１の抵抗Ｒ1 と、入力信号源
と基準電位点（接地面）との間に接続された第１のコン
デンサＣ1 と、入力信号源とベース接地トランジスタＴ
Ｒ1 のコレクタとの間に接続された第２のコンデンサＣ
2 と、ベース接地トランジスタＴＲ1 のコレクタと基準
電位点との間に接続された第２の抵抗Ｒ2 とで構成され
ている。
【００２０】また、本発明の１つのアクティブハイパス
フィルタは、例えば実施例の図６に示すように、入力信
号源とエミッタフォロワトランジスタＴＲ3のベースと
の間に直列に接続された第１及び第２のコンデンサ
Ｃ3 、Ｃ4 と、エミッタフォロワトランジスタＴＲ5 の
ベースと基準電位点との間に接続された第１のダイオー
ドＤ3 と、エミッタフォロワトランジスタＴＲ5 のエミ
ッタと第１及び第２のコンデンサＣ3 、Ｃ4 の接続点と
の間に接続された第２のダイオードＤ4 と、第１のダイ
オードのカソード及び第２のダイオードのアノードと基
準電位点との間にそれぞれ接続された第１及び第２の電
流源Ｉ2 、Ｉ3 とで構成されている。
フィルタは、例えば実施例の図６に示すように、入力信
号源とエミッタフォロワトランジスタＴＲ3のベースと
の間に直列に接続された第１及び第２のコンデンサ
Ｃ3 、Ｃ4 と、エミッタフォロワトランジスタＴＲ5 の
ベースと基準電位点との間に接続された第１のダイオー
ドＤ3 と、エミッタフォロワトランジスタＴＲ5 のエミ
ッタと第１及び第２のコンデンサＣ3 、Ｃ4 の接続点と
の間に接続された第２のダイオードＤ4 と、第１のダイ
オードのカソード及び第２のダイオードのアノードと基
準電位点との間にそれぞれ接続された第１及び第２の電
流源Ｉ2 、Ｉ3 とで構成されている。
【００２１】
【作用】上記構成のローパスフィルタの入出力の電流伝
達特性は次式で表せる。 Ｉout ／Ｉin＝（１＋ｓＲ1 Ｃ1 ）／〔ｓ2 Ｃ1 Ｒ1 Ｃ2 Ｒ2 ＋ｓＲ1 （Ｃ1 ＋Ｃ2 ）＋１〕 このときの極角周波数ωは、ω＝（Ｃ1 Ｒ1 Ｃ2 Ｒ2 ）
-1/2で表せるので、Ｒ 2 ＞Ｒ1 とすると、極付近では上
記の式の分子はほぼ「１」と見なせるので、上記の式は
ローパスフィルタの特性を示している。
達特性は次式で表せる。 Ｉout ／Ｉin＝（１＋ｓＲ1 Ｃ1 ）／〔ｓ2 Ｃ1 Ｒ1 Ｃ2 Ｒ2 ＋ｓＲ1 （Ｃ1 ＋Ｃ2 ）＋１〕 このときの極角周波数ωは、ω＝（Ｃ1 Ｒ1 Ｃ2 Ｒ2 ）
-1/2で表せるので、Ｒ 2 ＞Ｒ1 とすると、極付近では上
記の式の分子はほぼ「１」と見なせるので、上記の式は
ローパスフィルタの特性を示している。
【００２２】ベース接地トランジスタを用いてローパス
フィルタを構成することで、トランジスタの入力電圧変
化を小さくし、トランジスタ内部の容量などの影響を抑
えて、高周波領域でも充分使用できるフィルタを実現で
きる。
フィルタを構成することで、トランジスタの入力電圧変
化を小さくし、トランジスタ内部の容量などの影響を抑
えて、高周波領域でも充分使用できるフィルタを実現で
きる。
【００２３】また、上記構成のハイパスフィルタでは、
電流源Ｉ1 、Ｉ2 の出力電流を変化させてダイオードＤ
3 、Ｄ4 の抵抗値を制御することで、フィルタの周波数
特性を任意に調整することができる。
電流源Ｉ1 、Ｉ2 の出力電流を変化させてダイオードＤ
3 、Ｄ4 の抵抗値を制御することで、フィルタの周波数
特性を任意に調整することができる。
【００２４】これによりフィルタをＩＣ化したときに、
使用用途による周波数帯域を変更したり、ＩＣ内部の素
子のばらつきを補正することができる。
使用用途による周波数帯域を変更したり、ＩＣ内部の素
子のばらつきを補正することができる。
【００２５】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図１は、本発明の第１実施例のアクティブロ
ーパスフィルタの回路構成図である。
説明する。図１は、本発明の第１実施例のアクティブロ
ーパスフィルタの回路構成図である。
【００２６】図１において、入力信号源とベース接地ト
ランジスタＴＲ1 のエミッタとの間には抵抗Ｒ1 が接続
され、入力信号源と接地面（基準電位点）との間にコン
デンサＣ1 が接続されている。また、トランジスタＴＲ
1 のコレクタと入力信号源との間にコンデンサＣ2 が接
続され、トランジスタＴＲ1 のコレクタと接地面との間
に抵抗Ｒ2 が接続されている。
ランジスタＴＲ1 のエミッタとの間には抵抗Ｒ1 が接続
され、入力信号源と接地面（基準電位点）との間にコン
デンサＣ1 が接続されている。また、トランジスタＴＲ
1 のコレクタと入力信号源との間にコンデンサＣ2 が接
続され、トランジスタＴＲ1 のコレクタと接地面との間
に抵抗Ｒ2 が接続されている。
【００２７】今、上記の回路において、信号源から入力
する信号電流をＩin、抵抗Ｒ2 を流れる出力電流をＩou
t 、コンデンサＣ1 の電圧をＶin、抵抗Ｒ1 を流れるエ
ミッタ電流をＩe とする。
する信号電流をＩin、抵抗Ｒ2 を流れる出力電流をＩou
t 、コンデンサＣ1 の電圧をＶin、抵抗Ｒ1 を流れるエ
ミッタ電流をＩe とする。
【００２８】ベース接地なのでトランジスタＴＲ1 のエ
ミッタ電流Ｉe とコレクタ電流はほぼ等しいので、コン
デンサＣ2 を流れる電流Ｉc2は、Ｉc2 ＝Ｉout −Ｉe
、でありまた、Ｉc2 ＝Ｉin−（Ｉe ＋ｊωＣ1 Ｖi
n）である。これらの式から、 Ｉout −Ｉe ＝Ｉin−（Ｉe ＋ｊωＣ1 Ｖin） となり、この式から次式が得られる。
ミッタ電流Ｉe とコレクタ電流はほぼ等しいので、コン
デンサＣ2 を流れる電流Ｉc2は、Ｉc2 ＝Ｉout −Ｉe
、でありまた、Ｉc2 ＝Ｉin−（Ｉe ＋ｊωＣ1 Ｖi
n）である。これらの式から、 Ｉout −Ｉe ＝Ｉin−（Ｉe ＋ｊωＣ1 Ｖin） となり、この式から次式が得られる。
【００２９】 Ｖin＝（Ｉin−Ｉout ）／ｊωＣ1 ・・・（１） コンデンサＣ1 の電圧Ｖinは、 Ｖin＝（Ｉout −Ｉe ）／ｊωＣ2 ＋Ｒ2Ｉout 、であ
るのでこの式から Ｉout −Ｉe ＝（Ｖin−Ｒ2 Ｉout ）ｊωＣ2 上記の式にＩe ＝Ｖin／Ｒ1 を代入して次式を得る。
るのでこの式から Ｉout −Ｉe ＝（Ｖin−Ｒ2 Ｉout ）ｊωＣ2 上記の式にＩe ＝Ｖin／Ｒ1 を代入して次式を得る。
【００３０】 Ｉout −Ｖin／Ｒ1 ＝（Ｖin−Ｒ2 Ｉout ）ｊωＣ2 ・・・（２） （１）式を（２）式に代入して、 Ｉout −（Ｉin−Ｉout ）／ｊωＣ1 Ｒ1 ＝〔（Ｉin−Ｉout ）／ｊωＣ1 − Ｒ2 Ｉout 〕ｊωＣ2 この式を整理して、 ｊωＣ1 Ｒ1 Ｉout −（Ｉin−Ｉout ）＝ｊωＣ2 Ｒ1 （Ｉin−Ｉout ）−ｊ ωＣ1 Ｒ1 ｊωＣ2 Ｒ2 Ｉout となる、さらに、 （ｊωＣ1 Ｒ1 ｊωＣ2 Ｒ2 ＋ｊωＣ1 Ｒ1 ＋ｊωＣ2 Ｒ1 ＋１）Ｉout ＝（ １＋ｊωＣ2 Ｒ1 ）Ｉin 従って、入出力の電流伝達特性は次式で表せる。
【００３１】 Ｉout ／Ｉin＝（１＋ｊωＣ2 Ｒ1 ）／〔( ｊω)2Ｃ1 Ｒ1 Ｃ2 Ｒ2 ＋ｊω Ｒ1 （Ｃ1 ＋Ｃ2 ）＋１〕・・・・（３） また、上記の式を複素角周波数ｓで表すと次式のように
なる。
なる。
【００３２】 Ｉout ／Ｉin＝（１＋ｓＲ1 Ｃ2 ）／〔ｓ2 Ｃ1 Ｒ1 Ｃ2 Ｒ2 ＋ｓＲ1 （Ｃ1 ＋Ｃ2 ）＋１〕 ・・・（４） このときの極角周波数ωとフィルタのＱは、次式で表せ
る。
る。
【００３３】 ω＝（Ｃ1 Ｒ1 Ｃ2 Ｒ2 ）-1/2 Ｑ＝（Ｒ2 ／Ｒ1 ）1/2 ・（Ｃ1 Ｃ2 ）1/2 ／（Ｃ1 ＋Ｃ2 ） （４）式は、厳密にはローパスフィルタの伝達特性式と
はならないが、通常はフィルタのＱを高くする為にＲ2
＞Ｒ1 、Ｃ1 ≒Ｃ2 に設定しているので、極周波数付近
では（４）式の分子のｓＲ1 Ｃ2 は、Ｒ1 Ｃ2 ／（Ｃ1
Ｒ1 Ｃ2 Ｒ2 ） 1/2 となる。従って、Ｒ2 ＝ｎＲ1 とす
ると、ｓＲ1 Ｃ2 ≒（ｎ）-1/2となり、（４）式の分子
は、ほぼ「１」とみなすことができる。
はならないが、通常はフィルタのＱを高くする為にＲ2
＞Ｒ1 、Ｃ1 ≒Ｃ2 に設定しているので、極周波数付近
では（４）式の分子のｓＲ1 Ｃ2 は、Ｒ1 Ｃ2 ／（Ｃ1
Ｒ1 Ｃ2 Ｒ2 ） 1/2 となる。従って、Ｒ2 ＝ｎＲ1 とす
ると、ｓＲ1 Ｃ2 ≒（ｎ）-1/2となり、（４）式の分子
は、ほぼ「１」とみなすことができる。
【００３４】すなわち、（４）式はローパスフィルタの
伝達特性を示しており、ベース接地トランジスタを用い
てローパスフィルタを構成できることを示している。こ
のベース接地トランジスタを用いたローパスフィルタで
は、ベース接地トランジスタの入力インピーダンスが低
いことから、トランジスタの入力電圧変化が少なくな
り、トランジスタ内部の容量などによるフィルタの周波
数特性への影響を抑えることができる。
伝達特性を示しており、ベース接地トランジスタを用い
てローパスフィルタを構成できることを示している。こ
のベース接地トランジスタを用いたローパスフィルタで
は、ベース接地トランジスタの入力インピーダンスが低
いことから、トランジスタの入力電圧変化が少なくな
り、トランジスタ内部の容量などによるフィルタの周波
数特性への影響を抑えることができる。
【００３５】すなわち、ベース接地トランジスタを用い
てローパスフィルタを構成することで、数ＧHz以上の高
周波領域で使用できるローパスフィルタを実現できる。
次に、図２は、図１のベース接地トランジスタの出力に
エミッタホロワ回路を接続して出力信号を電圧信号とし
て取り出す第２実施例のローパスフィルタの回路図であ
る。
てローパスフィルタを構成することで、数ＧHz以上の高
周波領域で使用できるローパスフィルタを実現できる。
次に、図２は、図１のベース接地トランジスタの出力に
エミッタホロワ回路を接続して出力信号を電圧信号とし
て取り出す第２実施例のローパスフィルタの回路図であ
る。
【００３６】図２の回路では、ベース接地トランジスタ
ＴＲ1 のコレクタと接地面との間に抵抗Ｒ5 を接続し、
ベース接地トランジスタＴＲ1 のコレクタをエミッタホ
ロワトランジスタＴＲ2 のベースに接続している。
ＴＲ1 のコレクタと接地面との間に抵抗Ｒ5 を接続し、
ベース接地トランジスタＴＲ1 のコレクタをエミッタホ
ロワトランジスタＴＲ2 のベースに接続している。
【００３７】このフィルタ回路の入出力特性は次式で表
せる。 ＶOUT ／ＩIN＝R5／〔ｓ2 C1R1C2R2＋s(C1R1＋C2R1＋C2R2−C2R5) ＋１〕 また、この回路の極角周波数ωとフィルタのＱは次式で
表せる。
せる。 ＶOUT ／ＩIN＝R5／〔ｓ2 C1R1C2R2＋s(C1R1＋C2R1＋C2R2−C2R5) ＋１〕 また、この回路の極角周波数ωとフィルタのＱは次式で
表せる。
【００３８】 ω＝（C1R1C2R2）-1/2 Ｑ＝（C1R1C2R2）1/2 ／（C1R1＋C2R1＋C2R2−C2R5） ここで、抵抗Ｒ5 を以下の値とすると、バンドパスフィ
ルタとして扱うこともとできる。
ルタとして扱うこともとできる。
【００３９】Ｒ5 ＝(C1R1 ＋C2R1＋C2R2) ／C2 次に、図３は、ベース接地トランジスタを用いたアクテ
ィブローパスフィルタにおいて周波数特性を制御できる
ようにした第３実施例の回路図である。
ィブローパスフィルタにおいて周波数特性を制御できる
ようにした第３実施例の回路図である。
【００４０】図３の回路は、図１の回路の抵抗Ｒ1 の替
わりにベース接地トランジスタのエミッタ抵抗Ｒe を用
い、抵抗Ｒ2 の替わりに第２のベース接地トランジスタ
のエミッタ抵抗とダイオードＤ1 の抵抗とを直列に接続
したものを用いたものである。ダイオードＤ1 のアノー
ドは、第２のベース接地トランジスタＴＲ3 のエミッタ
に接続されており、この第２のベース接地トランジスタ
のコレクタから信号電流が取り出される。
わりにベース接地トランジスタのエミッタ抵抗Ｒe を用
い、抵抗Ｒ2 の替わりに第２のベース接地トランジスタ
のエミッタ抵抗とダイオードＤ1 の抵抗とを直列に接続
したものを用いたものである。ダイオードＤ1 のアノー
ドは、第２のベース接地トランジスタＴＲ3 のエミッタ
に接続されており、この第２のベース接地トランジスタ
のコレクタから信号電流が取り出される。
【００４１】さらに、ベース接地トランジスタＴＲ1 の
エミッタと接地面との間にエミッタ抵抗Ｒe とダイオー
ドＤ1 の抵抗値を制御する為の電流源Ｉ1 が接続されて
いる。
エミッタと接地面との間にエミッタ抵抗Ｒe とダイオー
ドＤ1 の抵抗値を制御する為の電流源Ｉ1 が接続されて
いる。
【００４２】このローパスフィルタでは、電流源Ｉ1 の
出力電流を変化させることにより、エミッタ抵抗Ｒe 、
ダイオードＤ1 の抵抗値を変化させ、遮断周波数を制御
することができる。これにより、フィルタの遮断周波数
を一定の範囲で変化させ、所望の周波数特性のフィルタ
得ること、あるいはＩＣの製造時の素子のばらつきなど
を補正することができる。
出力電流を変化させることにより、エミッタ抵抗Ｒe 、
ダイオードＤ1 の抵抗値を変化させ、遮断周波数を制御
することができる。これにより、フィルタの遮断周波数
を一定の範囲で変化させ、所望の周波数特性のフィルタ
得ること、あるいはＩＣの製造時の素子のばらつきなど
を補正することができる。
【００４３】図４は、上記ローパスフィルタ回路の周波
数特性の一例を示す図である。１０ＧHzの遮断周波数付
近でトランジスタの特性等の影響でフィルタの出力がや
や増加しているが、数ＧHz以上の高周波領域でほぼ所望
の周波数特性が得られている。
数特性の一例を示す図である。１０ＧHzの遮断周波数付
近でトランジスタの特性等の影響でフィルタの出力がや
や増加しているが、数ＧHz以上の高周波領域でほぼ所望
の周波数特性が得られている。
【００４４】また、同図に４本の破線で示されているフ
ィルタの特性は、電流源Ｉ1 の出力電流を変化させたと
きのフィルタの遮断特性を示しており、電流源Ｉ1 の出
力電流を変化させることでフィルタの遮断周波数を任意
に制御できることを示している。
ィルタの特性は、電流源Ｉ1 の出力電流を変化させたと
きのフィルタの遮断特性を示しており、電流源Ｉ1 の出
力電流を変化させることでフィルタの遮断周波数を任意
に制御できることを示している。
【００４５】次に、図５は、エミッタホロワ回路を用い
たハイパスフィルタＨＰと、図３のベース接地トランジ
スタを用いたローパスフィルタＬＰとを組み合わせた第
４実施例のバンドパスフィルタの回路図である。
たハイパスフィルタＨＰと、図３のベース接地トランジ
スタを用いたローパスフィルタＬＰとを組み合わせた第
４実施例のバンドパスフィルタの回路図である。
【００４６】同図のハイパスフィルタＨＰの構成は、図
１４に示した従来のエミッタホロア回路を用いたハイパ
スフィルタと基本的に同じであり、ローパスフィルタＬ
Ｐの構成は、図３に示したローパスフィルタと基本的に
同じである。ただし、図５では、図３のローパスフィル
タのエミッタ抵抗Ｒe 、ダイオードＤの替わりに抵抗Ｒ
1 、Ｒ2 を使用しており、フィルタの遮断周波数は固定
されている。
１４に示した従来のエミッタホロア回路を用いたハイパ
スフィルタと基本的に同じであり、ローパスフィルタＬ
Ｐの構成は、図３に示したローパスフィルタと基本的に
同じである。ただし、図５では、図３のローパスフィル
タのエミッタ抵抗Ｒe 、ダイオードＤの替わりに抵抗Ｒ
1 、Ｒ2 を使用しており、フィルタの遮断周波数は固定
されている。
【００４７】図５のハイパスフィルタＨＰの出力信号電
圧は、エミッタホロワのトランジスタＴＲ6 のベースに
入力し、そのトランジスタＴＲ6でインピーダンス変換
されて、差動増幅回路を構成する一方のトランジスタＴ
Ｒ7 のベースに入力する。このトランジスタＴＲ7 のコ
レクタは接地されており、エミッタは他方のトランジス
タＴＲ8 のエミッタと共通の電流源に接続されている。
圧は、エミッタホロワのトランジスタＴＲ6 のベースに
入力し、そのトランジスタＴＲ6でインピーダンス変換
されて、差動増幅回路を構成する一方のトランジスタＴ
Ｒ7 のベースに入力する。このトランジスタＴＲ7 のコ
レクタは接地されており、エミッタは他方のトランジス
タＴＲ8 のエミッタと共通の電流源に接続されている。
【００４８】差動増幅回路の他方のトランジスタＴＲ8
のコレクタには、ローパスフィルタＬＰの入力が接続さ
れており、ローパスフィルタの出力であるトランジスタ
ＴＲ 3 のコレクタと接地面との間には抵抗Ｒ6 が接続さ
れている。
のコレクタには、ローパスフィルタＬＰの入力が接続さ
れており、ローパスフィルタの出力であるトランジスタ
ＴＲ 3 のコレクタと接地面との間には抵抗Ｒ6 が接続さ
れている。
【００４９】このバンドパスフィルタでは、ハイパスフ
ィルタＨＰを通過して入力信号Ｖinの遮断周波数以下の
低域周波数成分がカットされ、ハイパスフィルタＨＰを
通過した電圧信号が、トランジスタＴＲ６からなるエミ
ッタホロワ回路を経て、トランジスタＴＲ7 、ＴＲ8 か
らなる差動増幅回路で電流信号に変換される。さらに、
その電流信号が、ベース接地トランジスタを用いたロー
パスフィルタＬＰを通過して遮断周波数以上の高域周波
数成分がカットされ、出力抵抗Ｒ6 から出力信号Ｖout
として出力される。
ィルタＨＰを通過して入力信号Ｖinの遮断周波数以下の
低域周波数成分がカットされ、ハイパスフィルタＨＰを
通過した電圧信号が、トランジスタＴＲ６からなるエミ
ッタホロワ回路を経て、トランジスタＴＲ7 、ＴＲ8 か
らなる差動増幅回路で電流信号に変換される。さらに、
その電流信号が、ベース接地トランジスタを用いたロー
パスフィルタＬＰを通過して遮断周波数以上の高域周波
数成分がカットされ、出力抵抗Ｒ6 から出力信号Ｖout
として出力される。
【００５０】このバンドパスフィルタでは、ローパスフ
ィルタＬＰをベース接地トランジスタで構成すること
で、高周波領域での浮遊容量の影響を少なくし、数ＧHz
以上の高周波領域で使用できるバンドパスフィルタを実
現できる。
ィルタＬＰをベース接地トランジスタで構成すること
で、高周波領域での浮遊容量の影響を少なくし、数ＧHz
以上の高周波領域で使用できるバンドパスフィルタを実
現できる。
【００５１】なお、ハイパスフィルタからの電圧信号を
電流信号に変換する回路は、差動増幅回路に限らず他の
回路を用いても良い。さらに、バンドパスフィルタに限
らず、特定帯域の周波数成分をカットする帯域消去フィ
ルタにも適用できる。
電流信号に変換する回路は、差動増幅回路に限らず他の
回路を用いても良い。さらに、バンドパスフィルタに限
らず、特定帯域の周波数成分をカットする帯域消去フィ
ルタにも適用できる。
【００５２】次に、図６は、エミッタホロワ回路を用い
たハイパスフィルタにおいて遮断周波数を制御できるよ
うにした本発明の第５実施例のハイパスフィルタの回路
図である。
たハイパスフィルタにおいて遮断周波数を制御できるよ
うにした本発明の第５実施例のハイパスフィルタの回路
図である。
【００５３】図６のハイパスフィルタは、図１４の従来
のハイパスフィルタの抵抗Ｒ3 、Ｒ 4 の替わりにダイオ
ードＤ3 、Ｄ4 を用い、ダイオードＤ3 のカソードに直
流電流源Ｉ2 を、ダイオードＤ4 のカソードに直流電流
源Ｉ3を接続したものである。このハイパスフィルタ
は、直流電流源Ｉ2 、Ｉ3 の出力電流を変化させダイオ
ードＤ3 、Ｄ4の抵抗値を変化させることで、フィルタ
の遮断周波数を任意に制御できるようになっている。
のハイパスフィルタの抵抗Ｒ3 、Ｒ 4 の替わりにダイオ
ードＤ3 、Ｄ4 を用い、ダイオードＤ3 のカソードに直
流電流源Ｉ2 を、ダイオードＤ4 のカソードに直流電流
源Ｉ3を接続したものである。このハイパスフィルタ
は、直流電流源Ｉ2 、Ｉ3 の出力電流を変化させダイオ
ードＤ3 、Ｄ4の抵抗値を変化させることで、フィルタ
の遮断周波数を任意に制御できるようになっている。
【００５４】図７は、上記ハイパスフィルタの周波数特
性の実測値の一例を示す図である。同図に４本の破線で
示されている特性は、直流電流源Ｉ2 、Ｉ3 の出力電流
を変化させたときのフィルタの遮断特性をそれぞれ示し
ており、直流電流源Ｉ2 、Ｉ 3 の出力電流を変化させる
ことで、低域遮断周波数を任意に制御できる。
性の実測値の一例を示す図である。同図に４本の破線で
示されている特性は、直流電流源Ｉ2 、Ｉ3 の出力電流
を変化させたときのフィルタの遮断特性をそれぞれ示し
ており、直流電流源Ｉ2 、Ｉ 3 の出力電流を変化させる
ことで、低域遮断周波数を任意に制御できる。
【００５５】また、図８、図９は、高域遮断周波数を可
変制御できるようにした第５実施例のハイパスフィルタ
と低域遮断周波数を可変制御できるようにした第３実施
例のローパスフィルタとを組み合わせたバンドパスフィ
ルタの周波数特性を示す図である。
変制御できるようにした第５実施例のハイパスフィルタ
と低域遮断周波数を可変制御できるようにした第３実施
例のローパスフィルタとを組み合わせたバンドパスフィ
ルタの周波数特性を示す図である。
【００５６】図８は、上記のバンドパスフィルタのロー
パス側の周波数特性の実測値を示しており、４本の破線
で示される特性は直流電流源の出力電流を変化させたと
きのフィルタの遮断特性を示している。
パス側の周波数特性の実測値を示しており、４本の破線
で示される特性は直流電流源の出力電流を変化させたと
きのフィルタの遮断特性を示している。
【００５７】同様に、図９は、バンドパスフィルタのハ
イパス側の周波数特性の実測値を示しており、直流電流
源の出力電流を変化させたときのフィルタの遮断特性を
示している。
イパス側の周波数特性の実測値を示しており、直流電流
源の出力電流を変化させたときのフィルタの遮断特性を
示している。
【００５８】このように遮断周波数を制御できるように
したハイパスフィルタ、ローパスフィルタでバンドパス
フィルタを構成することで、高周波領域で使用でき、か
つ高域及び低域遮断周波数を任意に制御できるバンドパ
スフィルタを実現できる。
したハイパスフィルタ、ローパスフィルタでバンドパス
フィルタを構成することで、高周波領域で使用でき、か
つ高域及び低域遮断周波数を任意に制御できるバンドパ
スフィルタを実現できる。
【００５９】
【発明の効果】本発明によれば、ベース接地トランジス
タを用いてフィルタを構成することで、ＩＣ内部の浮遊
容量などの影響を抑え数ＧHz以上の高周波領域で使用で
きるローパスフィルタ、バンドパスフィルタ等を実現で
きる。また、エミッタホロワ回路を用いたハイパスフィ
ルタで抵抗の替わりにダイオードを使用し、ダイオード
に流れる電流を変化させることで、ハイパスフィルタの
周波数特性を任意に制御することができる。
タを用いてフィルタを構成することで、ＩＣ内部の浮遊
容量などの影響を抑え数ＧHz以上の高周波領域で使用で
きるローパスフィルタ、バンドパスフィルタ等を実現で
きる。また、エミッタホロワ回路を用いたハイパスフィ
ルタで抵抗の替わりにダイオードを使用し、ダイオード
に流れる電流を変化させることで、ハイパスフィルタの
周波数特性を任意に制御することができる。
【図１】第１実施例のローパスフィルタの回路図であ
る。
る。
【図２】第２実施例のローパスフィルタの回路図であ
る。
る。
【図３】第３実施例のローパスフィルタの回路図であ
る。
る。
【図４】第３実施例のローパスフィルタの周波数特性を
示す図である。
示す図である。
【図５】第４実施例のバンドパスフィルタの回路図であ
る。
る。
【図６】第５実施例のハイパスフィルタの回路図であ
る。
る。
【図７】第５実施例のハイパスフィルタの周波数特性を
示す図である。
示す図である。
【図８】バンドパスフィルタのローパス側の周波数特性
を示す図である。
を示す図である。
【図９】バンドパスフィルタのハイパス側の周波数特性
を示す図である。
を示す図である。
【図１０】ブリッジＴ形回路の回路図である。
【図１１】ＯＰアンプを用いた従来のバンドパスフィル
タの回路図である。
タの回路図である。
【図１２】従来のアクティブハイパスフィルタの回路図
である。
である。
【図１３】従来のアクティブローパスフィルタの回路図
である。
である。
【図１４】エミッタホロワを用いた従来のアクティブハ
イパスフィルタの回路図である。
イパスフィルタの回路図である。
【図１５】エミッタホロワを用いた従来のアクティブロ
ーパスフィルタの回路図である。
ーパスフィルタの回路図である。
【図１６】エミッタホロワを用いた従来のローパスフィ
ルタの周波数特性を示す図である。
ルタの周波数特性を示す図である。
Ｒ1 、Ｒ2 抵抗 Ｃ1 、Ｃ2 コンデンサ ＴＲ1 トランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 拓司 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 井原 毅 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 西澤 義徳 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−42959（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−81416（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4877979（ＵＳ，Ａ) 1990年電子情報通信学会秋季全国大会 講演論文集［分冊１］ｐ．１−29（Ａ− 29）「電流モードＳａｌｌｅｎ−Ｋｅｙ 回路」 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03H 11/04
Claims (8)
- 【請求項１】入力信号源とベース接地トランジスタのエ
ミッタとの間に接続された第１の抵抗と、 前記入力信号源と基準電位点との間に接続された第１の
コンデンサと、 前記入力信号源と前記ベース接地トランジスタのコレク
タとの間に接続された第２のコンデンサと、 前記ベース接地トランジスタのコレクタと基準電位点と
の間に接続された第２の抵抗とからなることを特徴とす
るアクティブローパスフィルタ回路。 - 【請求項２】入力信号源とベース接地トランジスタのエ
ミッタとの間に接続された第１の抵抗と、 前記入力信号源と基準電位点との間に接続された第１の
コンデンサと、 前記入力信号源と前記ベース接地トランジスタのコレク
タとの間に接続された第２のコンデンサと、 前記ベース接地トランジスタのコレクタと基準電位点と
の間に接続された第２の抵抗とからなることを特徴とす
るアクティブローパスフィルタ集積回路。 - 【請求項３】入力信号源とベース接地トランジスタのエ
ミッタとの間に接続された第１の抵抗と、 前記入力信号源と基準電位点との間に接続された第１の
コンデンサと、 前記入力信号源と前記ベース接地トランジスタのコレク
タとの間に接続された第２のコンデンサと、 前記ベース接地トランジスタのコレクタと第２のベース
接地トランジスタの入力端子との間に接続された第２の
抵抗とからなり、 前記第２のトランジスタの出力端子から出力信号を取り
出すことを特徴とするアクティブローパスフィルタ回
路。 - 【請求項４】入力信号源と第１のベース接地トランジス
タのエミッタとの間に接続された第１のダイオードと、 前記入力信号源と基準電位点との間に接続された第１の
コンデンサと、 前記入力信号源と第１のベース接地トランジスタのコレ
クタとの間に接続された第２のコンデンサと、 前記第１のベース接地トランジスタのコレクタと第２の
ベース接地トランジスタの入力端子との間に接続された
第２のダイオードと、 前記入力信号源と並列に接続された電流源とからなり、 前記電流源の出力電流を変化させて遮断周波数を制御
し、フィルタの出力信号を前記第２のトランジスタの出
力端子から取り出すことを特徴とするアクティブローパ
スフィルタ回路。 - 【請求項５】入力信号源と第１のベース接地トランジス
タのエミッタとの間に接続された第１のダイオードと、 前記入力信号源と基準電位点との間に接続された第１の
コンデンサと、 前記入力信号源と第１のベース接地トランジスタのコレ
クタとの間に接続された第２のコンデンサと、 前記第１のベース接地トランジスタのコレクタと第２の
ベース接地トランジスタの入力端子との間に接続された
第２のダイオードと、 前記第１のベース接地トランジスタのエミッタに接続さ
れた電流源とからなり、 前記電流源の出力電流を変化させ遮断周波数を制御する
ことを特徴とするアクティブローパスフィルタ集積回
路。 - 【請求項６】入力信号源とエミッタフォロワトランジス
タのベースとの間に直列に接続された第１及び第２のコ
ンデンサと、 前記エミッタフォロワトランジスタのベースと基準電位
点との間に接続された第１のダイオードと、 前記エミッタフォロワトランジスタのエミッタと前記第
１及び第２のコンデンサの接続点との間に接続された第
２のダイオードと、 前記第１のダイオードのカソード及び第２のダイオード
のアノードと基準電位点との間にそれぞれ接続された第
１及び第２の電流源とからなり、 前記第１及び第２の電流源の出力電流を変化させ遮断周
波数を制御するアクティブハイパスフィルタ回路と、 請求項４記載のアクティブローパスフィルタ回路とから
なることを特徴とするバンドパスフィルタ回路。 - 【請求項７】前記電流源の出力電流を変化させてバンド
パス特性を制御することを特徴とする請求項６記載のバ
ンドパスフィルタ回路。 - 【請求項８】入力信号源とベース接地トランジスタのエ
ミッタとの間に直列に接続された第１及び第２の抵抗
と、 前記第１及び第２の抵抗の接続点と基準電位点との間に
接続された第１のコンデンサと、 前記ベース接地トランジスタのコレクタと基準電位点と
の間に接続された第３の抵抗と、 前記ベース接地トランジスタのコレクタに入力端子が接
続された第２エミッタフォロワ回路を構成するトランジ
スタと、 前記第２エミッタフォロワ回路を構成するトランジスタ
の出力端子と前記入力信号源との間に接続された第２の
コンデンサとからなることを特徴とするアクティブロー
パスフィルタ回路。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03269772A JP3080723B2 (ja) | 1991-10-17 | 1991-10-17 | フィルタ回路及びフィルタ集積回路 |
| US07/963,574 US5293087A (en) | 1991-10-17 | 1992-10-19 | Filter circuit and filter integrated circuit |
| US08/152,838 US5506542A (en) | 1991-10-17 | 1993-11-12 | Filter circuit and filter integrated circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03269772A JP3080723B2 (ja) | 1991-10-17 | 1991-10-17 | フィルタ回路及びフィルタ集積回路 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH05110379A JPH05110379A (ja) | 1993-04-30 |
| JP3080723B2 true JP3080723B2 (ja) | 2000-08-28 |
Family
ID=17476942
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03269772A Expired - Fee Related JP3080723B2 (ja) | 1991-10-17 | 1991-10-17 | フィルタ回路及びフィルタ集積回路 |
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| US (2) | US5293087A (ja) |
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| US5751185A (en) * | 1993-07-27 | 1998-05-12 | Fujitsu Limited | Low pass filter circuit utilizing transistors as inductive elements |
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1992
- 1992-10-19 US US07/963,574 patent/US5293087A/en not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-11-12 US US08/152,838 patent/US5506542A/en not_active Expired - Fee Related
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|---|
| １９９０年電子情報通信学会秋季全国大会講演論文集［分冊１］ｐ．１−２９（Ａ−２９）「電流モードＳａｌｌｅｎ−Ｋｅｙ回路」 |
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