JP3396333B2 - 複合的フィルタ回路 - Google Patents

複合的フィルタ回路

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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

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複合的フィルタ回路に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、演算増幅器に入力インピーダンス
および帰還インピーダンスを接続したアクティブフィル
タが知られているが、一般に演算増幅器は作動アンプを
用いた電流駆動型のデバイスであり、その消費電力は大
である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような従
来の問題点を解消すべく創案されたもので、消費電力の
極めて少ない複合的フィルタ回路を提供することを目的
とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る複合的フィ
ルタ回路は、奇数段の直列なＭＯＳインバータよりなる
反転増幅部と、この反転増幅部の出力とグランドとの間
に接続された接地キャパシタンスと、最終段のＭＯＳイ
ンバータより前段においてＭＯＳインバータの出力を電
源電圧およびグランドに接続する１対のレジスタンスよ
りなる平衡レジスタンスと、前記増幅部の出力を入力に
接続する帰還インピーダンスとによって、線形インバー
タを構成し、この線形インバータの入力に容量結合を接
続し、この容量結合の入力に複数のフィルタ回路を接続
したものである。
【０００５】
【作用】本発明に係る複合的フィルタ回路によれば、増
幅部はＭＯＳインバータを直列してなるので電圧駆動型
の増幅が行われ、消費電力を節減し得る。
【０００６】
【実施例】次に本発明に係る複合的フィルタ回路の第１
実施例を図面に基づいて説明する。
【０００７】図１において、複合的フィルタ回路はロー
パスフィルタＬＰＦおよびハイパスフィルタＨＰＦを並
列に接続してなり、これらフィルタ回路の出力を容量結
合ＣＰにより加算して反転増幅器ＩＮＶ１に入力してい
る。
【０００８】反転増幅器ＩＮＶ１は、奇数段の直列なＭ
ＯＳインバータＩ１、Ｉ２、Ｉ３と、最終段インバータ
Ｉ３の出力とグランドとの間に接続され接地キャパシタ
ンスＣ４と、最終段のＭＯＳインバータより前段におい
てＭＯＳインバータの出力を電源電圧およびグランドに
接続する１対のレジスタンスＲ２、Ｒ３よりなる平衡レ
ジスタンスと、前記増幅部の出力を入力に接続する帰還
キャパシタンスＣ３とよりなり、３段インバータＩ１、
Ｉ２、Ｉ３の高いゲインにより、ＣＰの出力をそのまま
出力電圧Ｖｏｕｔとして出力する。
【０００９】図２は以上のフィルタ回路の周波数特性を
示すものであり、ハイパスフィルタＨＰＦおよびローパ
スフィルタＬＰＦ両者によって遮断された周波数帯域
（図２では１０Ｈｚ〜１ＫＨｚの範囲に存在する。）に
おいてゲインが低下し、いわゆるバンドエリミネーショ
ンフィルタが構成されている。
【００１０】ローパスフィルタＬＰＦは入力電圧Ｖｉｎ
に接続されたレジスタンスＲ１と、このレジスタンスの
出力側とグランドとの間に接続されたキャパシタンスＣ
１とよりなり、その伝達関数Ｔ（ｓ）は、
【数１】 となる。
【００１１】ハイパスフィルタＨＰＦは入力電圧Ｖｉｎ
に接続されたキャパシタンスＣ５と、このキャパシタン
スの出力側とグランドとの間に接続されたレジスタンス
Ｒ４とよりなり、その伝達関数Ｔ（ｓ）は、
【数２】 となる。
【００１２】フィルタ回路全体の伝達関数は、式（３）
のように、これら伝達関数の和として得られる。
【数３】 以上のように、ＭＯＳインバータよりなる増幅回路を用
いて、バンドエリミネーションフィルタを構成すれば、
従来に比較して消費電力を大幅に抑えることが可能であ
り、また容量結合により複数のフィルタ回路を統合する
ことにより多様な周波数特性を実現し得る。
【００１３】図３は、複数のローパスフィルタＬＰＦ、
バンドパスフィルタＢＰＦ１、ＢＰＦ２、．．．、ＢＰ
Ｆｎ、およびハイパスフィルタＨＰＦを容量結合ＣＣに
並列接続し、容量結合の出力を反転増幅器ＡＭＰに入力
している。容量結合ＣＣは複数のキャパシタンスＣＣ１
〜ＣＣｎ＋２を並列接続してなり、また反転増幅器ＡＭ
Ｐは図１と同様の構成を有し、発信防止機能を持つ３段
インバータＩＮＶ１にフィードバックキャパシタンスＣ
８を接続してなる。
【００１４】容量結合ＣＣは各フィルタの出力の総和を
ＡＭＰに入力するものであり、ＡＭＰは入力された電圧
をそのままＶｏｕｔとして出力する。図３のフィルタ回
路の周波数特性は図４に示すとおりであり、各フィルタ
ＬＰＦ、ＢＰＦ１〜ＢＰＦｎ、ＨＰＦの通過域が順次現
れる特性が得られている。
【００１５】ここに、ＬＰＦ、ＨＰＦの伝達関数をＴ１
（ｓ）、Ｔｎ＋２（ｓ）、バンドパスフィルタＢＰＦ１
〜ＢＰＦｎの伝達関数をＴ２（ｓ）〜Ｔｎ＋１（ｓ）と
すると、図３のフィルタ回路の全体としての伝達関数Ｔ
ｔ（ｓ）は、
【数４】 となる。
【００１６】
【発明の効果】本発明に係る複合的フィルタ回路は、奇
数段の直列なＭＯＳインバータよりなる反転増幅部と、
この反転増幅部の出力とグランドとの間に接続された接
地キャパシタンスと、最終段のＭＯＳインバータより前
段においてＭＯＳインバータの出力を電源電圧およびグ
ランドに接続する１対のレジスタンスよりなる平衡レジ
スタンスと、前記増幅部の出力を入力に接続する帰還イ
ンピーダンスとによって、線形インバータを構成し、こ
の線形インバータの入力に容量結合を接続し、この容量
結合の入力に複数のフィルタ回路を接続したので、消費
電力を節減しつつ多様な周波数特性を実現し得るという
優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフィルタ回路の第１実施例を示す
回路図である。
【図２】第１実施例の周波数特性を示すグラフである。
【図３】本発明に係るフィルタ回路の第２実施例を示す
ブロック図である。
【図４】第２実施例の周波数特性を示すグラフである。
【符号の説明】
ＡＭＰ ．．．増幅部 ＩＮＶ１、ＩＮＶ２、ＩＮＶ３ ．．．反転増幅部 ＬＰＦ ．．．ローパスフィルタ ＨＰＦ ．．．ハイパスフィルタ ＢＰＦ１、ＢＰＦ２、．．．、ＢＰＦｎ ．．．バンド
パスフィルタ ＣＰ ．．．容量結合 Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３ ．．．インバータ Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８
．．．キャパシタンス ＣＣ１、ＣＣ２、ＣＣ３、ＣＣｎ＋１、ＣＣｎ＋２
．．．キャパシタンス Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４ ．．．レジスタンス Ｖｉｎ ．．．入力電圧 Ｖｏｕｔ ．．．出力電圧。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高取 直 東京都世田谷区北沢３−５−18 鷹山ビ ル 株式会社鷹山内 (72)発明者 山本 誠 東京都世田谷区北沢３−５−18 鷹山ビ ル 株式会社鷹山内 (56)参考文献 特開 平１−200812（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−300614（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−142247（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−94957（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−45839（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−203188（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−105928（ＪＰ，Ｕ) 特表 昭55−500648（ＪＰ，Ａ) 米国特許4135590（ＵＳ，Ａ) 米国特許3887881（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03H 11/04

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 奇数段の直列なＭＯＳインバータより
    なる反転増幅部と、この反転増幅部の出力とグランドと
    の間に接続された接地キャパシタンスと、最終段のＭＯ
    Ｓインバータより前段においてＭＯＳインバータの出力
    を電源電圧およびグランドに接続する１対のレジスタン
    スよりなる平衡レジスタンスと、前記反転増幅部の出力
    を入力に接続する帰還インピーダンスと、前記反転増幅
    部の入力に接続された容量結合と、この容量結合の入力
    に接続された複数のフィルタ回路とを備え、各フィルタ
    回路に入力電圧が接続されている複合的フィルタ回路。
  2. 【請求項２】 フィルタ回路は、１次ローパスフィルタ
    および１次ハイパスフィルタであることを特徴とする請
    求項１記載の複合的フィルタ回路。
  3. 【請求項３】 １次ローパスフィルタは入力電圧に接
    続されたレジスタンスと、このレジスタンスの出力を接
    地するキャパシタンスよりなることを特徴とする請求項
    ２記載の複合的フィルタ回路。
  4. 【請求項４】 １次ハイパスフィルタは入力電圧に接
    続されたキャパシタンスと、このキャパシタンスの出力
    を接地するレジスタンスよりなることを特徴とする請求
    項２記載の複合的フィルタ回路。
  5. 【請求項５】 フィルタ回路は段階的な周波数帯域を
    通過域とするバンドパスフィルタ、これらバンドパスフ
    ィルタよりも低い周波数を通過域とするローパスフィル
    タと、前記バンドパスフィルタよりも高い周波数を通過
    域とするハイパスフィルタとよりなることを特徴とする
    請求項１記載の複合的フィルタ回路。
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