JP3178180B2 - バンドパスフィルタおよびこれを用いた発振回路 - Google Patents

バンドパスフィルタおよびこれを用いた発振回路

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JP3178180B2 JP21414893A JP21414893A JP3178180B2 JP 3178180 B2 JP3178180 B2 JP 3178180B2 JP 21414893 A JP21414893 A JP 21414893A JP 21414893 A JP21414893 A JP 21414893A JP 3178180 B2 JP3178180 B2 JP 3178180B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はバンドパスフィルタお
よびこれを用いた発振回路に関し、特に、アクティブフ
ィルタを用いたようなバンドパスフィルタおよびこれを
用いた発振回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、10MHz以上のバンドパス
フィルタを構成するために、LCフィルタ,セラミック
フィルタ,水晶フィルタなどのパッシブ素子を用いる例
が多かった。ところが、LCフィルタは非線形であり、
損失も多く、コイルがアンテナとなってしまい、ノイズ
を拾いやすいという欠点がある。
【0003】一方、調整の容易さおよび小型化の利点を
出すために、最近では半導体素子を用いたアクティブフ
ィルタが多用されている。アクティブフィルタは容易に
利得を得ることができ、周辺回路との組合せが容易であ
るという利点がある反面、電源が必要になるという不利
な点もある。
【0004】図4はアクティブフィルタの一例のSal
len & Key回路の回路図である。図4におい
て、入力信号Vinが抵抗R1からコンデンサC1を介し
てバッファアンプOP1の入力に与えられる。バッファ
アンプOP1の入力と接地間には抵抗R3とコンデンサ
C2の並列回路が挿入されており、コンデンサC1によ
って帯域成分の通過が阻止され、コンデンサC2によっ
て高域成分が減衰され、バッファアンプOP1の出力か
ら帯域成分がVoutとして出力される。なお、バッフ
ァアンプOP1の出力と抵抗R1およびコンデンサC1
の接続点に抵抗R2が接続され、バッファアンプOP1
の出力から入力にフィードバックがかけられている。
【0005】図4に示したアクティブフィルタの伝達関
数は次の第(1)式で表わされ、中心周波数ω0 は第
(2)式で表わされ、尖鋭度Qは第(3)式で表わさ
れ、利得Hは第(4)式で表わされる。
【0006】
【数1】
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述のSallen
& Key回路では、実用上尖鋭度Qは4〜5程度の回
路しか実現できないという欠点がある。その他に、マル
チフィードバック回路でバンドパスフィルタを構成する
ことも考えられるが、反転増幅器を必要とし、トランジ
スタで構成すると部品点数が増えるという欠点がある。
【0008】それゆえに、この発明の主たる目的は、回
路構成を簡単にでき、しかもQを大きくとれるようなバ
ンドパスフィルタおよびこれを用いた発振回路を提供す
ることである。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
入力信号を受ける第1のバッファアンプと、第1のバッ
ファアンプの出力に接続されるハイパスフィルタと、ハ
イパスフィルタの出力に接続されるローパスフィルタ
と、ローパスフィルタの出力に接続される第2のバッフ
ァアンプと、第2のバッファアンプの出力を第1のバッ
ファアンプにフィードバックするフィードバック回路を
備え、ハイパスフィルタは、その一端が第1のバッファ
アンプの出力に接続される第1のコンデンサと、第1の
コンデンサの他端と接地間に接続される第1の抵抗とを
含んでバンドパスフィルタが構成される。
【0010】請求項2に係る発明は、請求項1のローパ
スフィルタが、その一端がローパスフィルタの出力に直
列接続される第2の抵抗と、第2の抵抗の他端と接地間
に接続される第2のコンデンサとを含んで構成される。
【0011】請求項3に係る発明は、入力信号を受ける
第1のバッファアンプと、第1のバッファアンプの出力
に接続されるハイパスフィルタと、ハイパスフィルタの
出力に接続されるローパスフィルタと、ローパスフィル
タの出力に接続される第2のバッファアンプと、第2の
バッファアンプの出力を第1のバッファアンプにフィー
ドバックするフィードバック回路を備え、ハイパスフィ
ルタは、その一端が第1のバッファアンプの出力に接続
される第1のコンデンサと、第1のコンデンサの他端と
接地間に接続される第1の抵抗とを含み、尖鋭度が0よ
り小さくなるように選ぶことによって発振回路が構成さ
れる。
【0012】請求項4に係る発明は、請求項3のローパ
スフィルタが、その一端がローパスフィルタの出力に直
列接続される第2の抵抗と、第2の抵抗の他端と接地間
に接続される第2のコンデンサとを含んで構成される。
【0013】
【作用】この発明に係るバンドパスフィルタは、第1の
バッファアンプと、第2のバッファアンプとの間にハイ
パスフィルタとローパスフィルタとを接続し、第2のバ
ッファアンプの出力を第1のバッファアンプの入力にフ
ィードバックし、することによって回路構成を簡単にし
て部品点数を少なくし、ハイパスフィルタは、その一端
が第1のバッファアンプの出力に接続される第1のコン
デンサと、第1のコンデンサの他端と接地間に接続され
る第1の抵抗とで構成することにより、Qを高くしたバ
ンドパスフィルタを構成できる。
【0014】さらに、Qを0より小さくすることによっ
て発振回路を実現できる。
【0015】
【実施例】図1は、この発明の一実施例の電気回路図で
ある。図1において、入力信号V inは抵抗R1を介して
バッファアンプOP2の入力に与えられ、バッファアン
プOP2の出力はコンデンサC1と抵抗R4との直列回
路を介してバッファアンプOP3の入力に与えられる。
コンデンサC1と抵抗R4の接続点は抵抗R3を介して
接地される。バッファアンプOP3の入力はコンデンサ
C2とC3の直列回路を介して接地される。コンデンサ
C2とC3の接続点とバッファアンプOP3の出力端と
の間には抵抗R5が接続され、バッファアンプOP3の
出力とバッファアンプOP2の入力との間には抵抗R2
が接続されてフィードバックがかけられている。
【0016】図1で示したバンドパスフィルタの伝達関
数Vout/Vinは次の第(5)式で表わされる。
【0017】
【数2】
【0018】第(5)式において、C2=C3=(1/
2)C1=C,g3=g4=(1/2)g5=1/Rと
すると、伝達関数Vout/Vinは次の第(6)式で
表わされる。
【0019】
【数3】
【0020】一方、通常バンドパスフィルタの伝達関数
(s) は、第(7)式で表わされる。
【0021】
【数4】
【0022】ここで、ω0 =中心周波数,Q=尖鋭度,
H=利得であり、第(6)式と第(7)式との係数を比
較すると、中心周波数ω0 ,尖鋭度Q,利得Hはそれぞ
れ第(8)式,第(9)式,第(10)式で表わされ
る。
【0023】
【数5】
【0024】なお、図1において、コンデンサC1と抵
抗R3とによってハイパスフィルタが構成され、抵抗R
4とコンデンサC2とC3とによってローパスフィルタ
を構成している。
【0025】ここで、中心周波数ω0 =1MHz,尖鋭
度Q=20,利得H=1とすると、C1=200pF、
C2=C3=100pFとしたとき、R3=R4=1.
59kΩ,R5=795Ω,R1/R2=39(たとえ
ば、R1=39kΩ,R2=1kΩ)となる。
【0026】図2はこの発明の一実施例のバンドパスフ
ィルタの具体的な電気回路図である。この図2に示した
バンドパスフィルタは、図1に示したバッファアンプO
P2,OP3としてトランジスタTr1,Tr2のエミ
ッタフォロア回路で構成したものである。すなわち、ト
ランジスタTr1のベースには、抵抗R1を介して入力
信号Vinが入力され、トランジスタTr1のコレクタ
は電源Vccに接続され、エミッタは抵抗R6を介して
接地されるとともに、ハイパスフィルタを構成するコン
デンサC1の一端に接続される。トランジスタTr2の
ベースはローパスフィルタを構成する抵抗R4の一端に
接続され、コレクタは電源Vccに接続され、エミッタ
は抵抗R8を介して接地されるとともに、抵抗R2を介
してトランジスタTr1のベースにフィードバックがか
けられる。さらに、トランジスタTr2のエミッタもコ
ンデンサC2およびC3の接続点には抵抗R5が接続さ
れ、コンデンサC1と抵抗R4の接続点と電源Vcc間
には抵抗R7が接続される。図1の抵抗R3と図2の抵
抗R3′,R7との関係は、R3=R3′//R7であ
り、R3′とR7の比はトランジスタTr2のベースに
与える電圧が適当になるように決められる。
【0027】図2に示したバンドパスフィルタはバッフ
ァアンプとして2個のトランジスタTr1,Tr2で構
成できるため、構成を簡単にできる。なお、トランジス
タTr1,Tr2はダーリントン回路またはインバーテ
ッドダーリントン回路に置換えるようにしてもよい。
【0028】ところで、前述の第(7)式において、Q
<0となるとき、発振回路となる。発振回路の発振条件
は、第(11)式のようになる。
【0029】
【数6】
【0030】たとえば、R1=0とすると、第(11)
式より4−2K2<0 ∴K2>2図3は上述の条件と
なるように回路構成した発振回路の一例を示す電気回路
図である。この図3に示した発振回路は、図2のトラン
ジスタTr2にTr3をダーリントン接続したものであ
る。すなわち、トランジスタTr2のコレクタはトラン
ジスタTr3のベースに接続されるとともに、抵抗R1
0を介して電源Vccに接続される。トランジスタTr
3のコレクタはコンデンサC2とC3との接続点に接続
されるとともに、抵抗R2を介してトランジスタTr1
のベースにフィードバックされ、さらに、抵抗R9を介
してトランジスタTr2のエミッタに接続されている。
トランジスタTr3のエミッタは抵抗R11を介して電
源Vccに接続される。
【0031】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、第1
のバッファアンプと第2のバッファアンプとの間にハイ
パスフィルタとローパスフィルタとを接続し、第2のバ
ッファアンプの出力を第1のバッファアンプにフィード
バックし、ハイパスフィルタは、その一端が第1のバッ
ファアンプの出力に接続される第1のコンデンサと、第
1のコンデンサの他端と接地間に接続される第1の抵抗
とで構成することによってバンドパスフィルタの回路構
成を簡単にして部品点数を少なくし、Qを高くできる。
しかもQを0より小さくすることによって発振回路を構
成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の電気回路図である。
【図2】この発明の一実施例のバンドパスフィルタの具
体的な電気回路図である。
【図3】この発明の他の実施例の発振回路の電気回路図
である。
【図4】従来のSallen & Key回路の回路図
である。
【符号の説明】
R1〜R11 抵抗 C1〜C3 コンデンサ OP2,OP3 バッファアンプ Tr1〜Tr3 トランジスタ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号を受ける第1のバッファアン
    プ、 前記第1のバッファアンプの出力に接続されるハイパス
    フィルタ、 前記ハイパスフィルタの出力に接続されるローパスフィ
    ルタ、 前記ローパスフィルタの出力に接続される第2のバッフ
    ァアンプ、および前記第2のバッファアンプの出力を前
    記第1のバッファアンプにフィードバックするフィード
    バック回路を備え 前記ハイパスフィルタは、 その一端が前記第1のバッファアンプの出力に接続され
    る第1のコンデンサと、 前記第1のコンデンサの他端と接地間に接続される第1
    の抵抗とを含む 、バンドパスフィルタ。
  2. 【請求項2】 前記ローパスフィルタは、 その一端が前記ローパスフィルタの出力に直列接続され
    る第2の抵抗と、 前記第2の抵抗の他端と接地間に接続される第2のコン
    デンサ とを含む、請求項1のバンドパスフィルタ。
  3. 【請求項3】 入力信号を受ける第1のバッファアン
    プ、 前記第1のバッファアンプの出力に接続されるハイパス
    フィルタ、 前記ハイパスフィルタの出力に接続されるローパスフィ
    ルタ、 前記ローパスフィルタの出力に接続される第2のバッフ
    ァアンプ、および 前記第2のバッファアンプの出力を前
    記第1のバッファアンプにフィードバックするフィード
    バック回路を備え、 前記ハイパスフィルタは、 その一端が前記第1のバッファアンプの出力に接続され
    る第1のコンデンサと、 前記第1のコンデンサの他端と接地間に接続される第1
    の抵抗とを含み、 尖鋭度が0より小さくなるようにしたことを特徴とす
    る、発振回路。
  4. 【請求項4】 前記ローパスフィルタは、 その一端が前記ローパスフィルタの出力に直列接続され
    る第2の抵抗と、 前記第2の抵抗の他端と接地間に接続される第2のコン
    デンサとを含む、請求項3の 発振回路。
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WO2010038582A1 (en) 2008-09-30 2010-04-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Reset signal generation circuit and semiconductor device
AT510584B1 (de) * 2010-12-03 2012-05-15 Felix Dipl Ing Dr Himmelstoss Sinusoszillator mit geringem klirrfaktor

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