JP3372743B2 - ローパスフィルタ - Google Patents

ローパスフィルタ

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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、単電源で使用され
る演算増幅器を含み、信号源以外の電圧源により出力電
圧を可変できるアクティブローパスフィルタを備えたロ
ーパスフィルタに関する。 【0002】 【従来の技術】従来、単電源で動作する演算増幅器を含
み、信号源以外の電圧源により出力電圧を可変できるア
クティブローパスフィルタを備えたローパスフィルタと
して、図4に示すような回路構成のものが知られてい
る。 【0003】同図において、かかる従来のローパスフィ
ルタは、たとえば+24Vの単電源で使用される演算増
幅器IC1を含み、入力信号の低域成分のみを透過させ
るアクティブローパスフィルタ101と、該アクティブ
ローパスフィルタ101への入力信号の振幅を可変制御
するための可変抵抗VR1と、この入力信号の下限値を
設定するための抵抗R3およびR4とにより構成されて
いる。 【0004】アクティブローパスフィルタ101におい
て、演算増幅器IC1の非反転(+)入力端は、抵抗R
7およびコンデンサC1を介してその出力端と接続され
るとともに、抵抗R7およびコンデンサC2を介して負
電源端と接続され、さらに、演算増幅器IC1の反転
(−)入力端は抵抗R9を介して負電源端と接続され、
演算増幅器IC1の出力端は抵抗R10を介して負電源
端と接続されている。 【0005】アクティブローパスフィルタ101の信号
入力端(すなわち抵抗R5の入力側)には、入力信号の
振幅を可変制御するための可変抵抗VR1が抵抗R3を
介して接続されるとともに、抵抗R4も接続されてい
る。この抵抗R3およびR4により、アクティブローパ
スフィルタ101への入力信号の下限値が設定される。 【0006】また、同図には、アクティブローパスフィ
ルタ101への入力信号である矩形波を出力する信号源
PULSE、この矩形波を増幅するトランジスタQ1、
ローパスフィルタ101からの出力信号のDC分をカッ
トするコンデンサC3、および負荷Zも図示されてい
る。 【0007】前記可変抵抗VR1は、上述のように、ア
クティブローパスフィルタ101への入力信号の振幅を
可変制御するものであり、換言すれば、出力振幅制御用
の電圧源として働くものである。信号源PULSEから
出力された矩形波は、可変抵抗VR1から出力される電
位に応じてそのレベルが変換されて、アクティブローパ
スフィルタ101の入力端(抵抗R5)に入力される。
このアクティブローパスフィルタ101の出力はコンデ
ンサC3によりDC(直流)分がカットされ、負荷Zに
入力される。このとき、演算増幅器IC1の0V付近の
出力が出ないことを考慮し、抵抗R3およびR4によ
り、抵抗R5に入力される矩形波の下限値を設定する。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のローパスフィルタでは、抵抗R3およびR4により
アクティブローパスフィルタ101(抵抗R5)に入力
される下限値が決定されるので、可変抵抗VR1の出力
電圧を上昇させた場合には、演算増幅器IC1の出力電
圧の下限値も上昇してしまうという問題があった。 【0009】図5は、抵抗R5への入力波形と演算増幅
器IC1からの出力波形との関係を示す図であり、同図
から、抵抗R5への入力電圧の上昇に応じて演算増幅器
IC1からの出力波形の下限値が上昇していることが分
かる。 【0010】したがって、上記従来のローパスフィルタ
では、演算増幅器IC1の能力を100%発揮させるこ
とができず、負荷Zに印加される波形の振幅のダイナミ
ックレンジを広く取ることができなかった。 【0011】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、単電源で使用される演算増幅器を含むアクティブロ
ーパスフィルタを備えたローパスフィルタにおいて、演
算増幅器の能力を最大限に発揮させ、これにより出力信
号のダイナミックレンジを広く取ることが可能なローパ
スフィルタを提供することを目的とする。 【0012】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、単電源で使用される演算増幅器を含み、該演
算増幅器の非反転入力端と該演算増幅器の出力端とを第
1の抵抗および第1のコンデンサを介して接続し、前記
非反転入力端と該演算増幅器の負電源端とを第2のコン
デンサを介して接続するとともに、前記演算増幅器の反
転入力端と前記出力端とを第2の抵抗を介して接続し、
前記反転入力端と前記負電源端とを第3の抵抗を介して
接続したアクティブローパスフィルタを備えたローパス
フィルタにおいて、前記アクティブローパスフィルタの
入力端および前記演算増幅器の反転入力端に、それぞれ
第4および5の抵抗を介して出力電圧が可変な電圧源を
接続することを特徴とする。 【0013】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。 【0014】図1は、本発明の実施の形態に係るローパ
スフィルタの構成を示す電気回路図である。本実施の形
態のローパスフィルタは、前記図4の従来のローパスフ
ィルタに対し、抵抗R4およびR5の接続状態と抵抗R
6およびR8を新たに追加した点が異なるのみであるの
で、図1中、前記図4に対応する構成要素には同一符号
を付し、その説明を省略する。 【0015】図1において、可変抵抗VR1の電圧出力
側は、抵抗R8を介して演算増幅器IC1の反転(−)
入力端に接続され、抵抗R4の出力端は、抵抗R5を介
して負電源端に接続されるとともに、抵抗R6を介して
電源電圧+24Vが印加される。 【0016】信号源PULSEから出力された矩形波
は、可変抵抗VR1から出力される電位に応じてそのレ
ベルが変換されて、アクティブローパスフィルタ1の入
力端(抵抗R4)に入力される。また、可変抵抗VR1
から出力される電位は抵抗R8を介して演算増幅器IC
1の反転入力端に供給され、抵抗R8,R9およびR1
0により決定される利得の中心値が変化する。このアク
ティブローパスフィルタ1の出力は、コンデンサC3に
よりDC分がカットされ、負荷Zに入力される。ここ
で、可変抵抗VR1により出力される電位に応じた矩形
波のレベルは、抵抗R5およびR6によりアクティブロ
ーパスフィルタ1に入力できる適正なレベルに変換され
る。 【0017】図2は、抵抗R4への入力波形と演算増幅
器IC1からの出力波形との関係を示す図であり、同図
から分かるように、出力振幅は、所定の電圧を中心に、
可変抵抗VR1の電位に応じて増減しており、各抵抗値
を適性値に設定すれば演算増幅器IC1の出力能力を1
00%引き出すことができる。 【0018】図3は、電子写真プロセスに用いられるロ
ーラー接触帯電方式の帯電AC(交流)出力を得るため
に、本実施の形態のローパスフィルタを適用した適用例
の電気回路図であり、帯電AC出力は数十〜数キロHz
の正弦波を用い、定電流制御を行う。 【0019】同図において、信号源PULSEは、所定
の周波数の矩形波を出力する。信号源PULSEは発振
器であってもよいし、マイコンの出力でもよい。 【0020】この出力された矩形波は、前記アクティブ
ローパスフィルタ1により正弦波に変換され、トランジ
スタQ2およびQ3から成るドライバを経てコンデンサ
C3によりDC分が除去され、トランスT1により昇圧
されて負荷Zに印加される。 【0021】負荷Zに流れる電流は、抵抗R11により
検知され、ダイオードD1により整流されて、エラーア
ンプである演算増幅器IC2の反転入力端に印加され
る。 【0022】演算増幅器IC2の非反転入力端には抵抗
R12およびR13により分圧された基準電圧が印加さ
れ、この電圧により負荷に流れる定電流値が決定され
る。すなわち、演算増幅器IC2の出力は前記実施の形
態で示した電圧源(すなわち前記可変抵抗VR1)とし
て動作し、負荷Zに流れる電流が抵抗R12およびR1
3により決定される所望の電流値となるように、演算増
幅器IC1から出力される正弦波の振幅が制御される。 【0023】このように、ローラー接触帯電方式の帯電
AC出力を得るために、本実施の形態のローパスフィル
タを適用すると、演算増幅器IC1の出力能力を充分に
生かすことができ、これにより、トランジスタQ2およ
びQ3の電力消費量を低減できるとともに、トランスT
1への入力電圧の振幅が大きくなるので、トランスT1
のドライブ電流を減少させることができ、電力効率の向
上、発熱量の低減、および消費電流の低減を図ることが
可能となる。 【0024】 【発明の効果】以上説明したように、本発明に依れば、
単電源で使用される演算増幅器を含み、該演算増幅器の
非反転入力端と該演算増幅器の出力端とを第1の抵抗お
よび第1のコンデンサを介して接続し、前記非反転入力
端と該演算増幅器の負電源端とを第2のコンデンサを介
して接続するとともに、前記演算増幅器の反転入力端と
前記出力端とを第2の抵抗を介して接続し、前記反転入
力端と前記負電源端とを第3の抵抗を介して接続したア
クティブローパスフィルタを備えたローパスフィルタに
おいて、前記アクティブローパスフィルタの入力端およ
び前記演算増幅器の反転入力端に、それぞれ第4および
5の抵抗を介して出力電圧が可変な電圧源を接続するの
で、単電源で使用される演算増幅器を含むアクティブロ
ーパスフィルタを備えたローパスフィルタにおいて、演
算増幅器の能力を最大限に発揮させ、これにより出力信
号のダイナミックレンジを広く取ることが可能となる効
果を奏する。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施の形態に係るローパスフィルタの
構成を示す電気回路図である。 【図2】図1の抵抗R4への入力波形と演算増幅器IC
1からの出力波形との関係を示す図である。 【図3】図1のローパスフィルタを電子写真プロセスに
用いられるローラー接触帯電方式の帯電AC出力に適用
した適用例の電気回路図である。 【図4】従来のローパスフィルタの構成を示す電気回路
図である。 【図5】図4の抵抗R4への入力波形と演算増幅器IC
1からの出力波形との関係を示す図である。 【符号の説明】 IC1 演算増幅器 C1 コンデンサ(第1のコンデンサ) C2 コンデンサ(第2のコンデンサ) R3 抵抗(第4の抵抗) R7 抵抗(第1の抵抗) R8 抵抗(第5の抵抗) R9 抵抗(第3の抵抗) R10 抵抗(第2の抵抗)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03H 11/12

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 単電源で使用される演算増幅器を含み、
    該演算増幅器の非反転入力端と該演算増幅器の出力端と
    を第1の抵抗および第1のコンデンサを介して接続し、
    前記非反転入力端と該演算増幅器の負電源端とを第2の
    コンデンサを介して接続するとともに、前記演算増幅器
    の反転入力端と前記出力端とを第2の抵抗を介して接続
    し、前記反転入力端と前記負電源端とを第3の抵抗を介
    して接続したアクティブローパスフィルタを備えたロー
    パスフィルタにおいて、 前記アクティブローパスフィルタの入力端および前記演
    算増幅器の反転入力端に、それぞれ第4および5の抵抗
    を介して出力電圧が可変な電圧源を接続することを特徴
    とするローパスフィルタ。
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