JP3444864B2

JP3444864B2 - 超低周波信号処理回路

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Publication number: JP3444864B2
Application number: JP2001085807A
Authority: JP
Inventors: 正孝中村; 憲秋吉; 貴之玄場
Original assignee: 学校法人鶴学園
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2003-09-08
Anticipated expiration: 2021-03-23
Also published as: JP2002290208A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超低周波信号に対
応できる出力容量拡大回路と、その回路を適用した超低
周波信号処理回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来において、コンピュータ技術、通信
技術等の急速な進歩に伴い、能動ＲＣフィルタに関し
て、その高周波化の技術は大いに進展することとなっ
た。しかし、その一方において、超低周波帯のための能
動ＲＣフィルタはあまり開発されていない。

【０００３】近年、人の耳には聞き取り難いような低い
周波数の音が、低周波騒音として問題になってきてい
る。人の可聴域より低い周波数、例えば、１〜２０Ｈｚ
程度の音が、家のガラス窓や戸、障子等に振動を与え、
この物理的影響の他に、圧迫感、振動感等の心理的影
響、頭痛等の生理的影響、睡眠妨害といった被害が出て
いる。

【０００４】そこで、これらへの対応策を検討するため
に、低周波音に関する測定方法が、ＩＳＯで定められ、
また低周波音専用の測定機器が販売されている。また、
従来、超低周波帯の電波は、一般にはほとんど電波とし
て認識されていない。しかし、ラジオやテレビの電波帯
では、減衰が大きく実用にならない海中や地中でも、超
低周波の磁場成分は存在できることから、海底通信、資
源探査、海中物体探査、地震予知、地質調査等につい
て、超低周波帯の電波の利用分野が広がりつつある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ただ、超低周波帯の信
号を利用するには、超低周波数の信号処理をしようとし
た場合、大きなＲＣ時定数を必要とする回路構成とせざ
るをえない。ここで、例えば、図１６に示されるよう
な、オペアンプを用いたミラー積分回路を例にして超低
周波化を説明する。

【０００６】図１６の積分回路では、オペアンプＯＰの
入力端子１に入力される入力電圧Ｖ _iを積分した出力電
圧Ｖ_Oを出力端子２から出力する。そのために、入力端
子１とオペアンプＯＰの反転端子との間に抵抗Ｒ₁を接
続し、オペアンプＯＰの反転端子と出力端子２との間に
コンデンサＣを接続している。帰還抵抗Ｒ₂は、積分回
路の直流バイアスを安定にするためのものである。

【０００７】この回路構成によると、その伝達関数Ｔ
（ｓ）はＴ（ｓ）＝−（Ｒ₂／Ｒ₁）／（１＋ｓＣＲ₂）となり、その積分特性の周波数下限となる折点周波数ω
_Lは、 ω_L＝１／ＣＲ₂ である。ここで、この積分回路において、超低周波動作
を行わせようとすると、周波数ω_Lを低くするために大
きなＣＲ₂と、大きな積分定数のために大きなＣＲ ₁とを
必要とすることが分かる。

【０００８】それ故、コンデンサＣの容量値、そして、
抵抗Ｒ₁及びＲ₂の抵抗値のいずれも大きくした方がより
超低周波化になる。そこで、抵抗の抵抗値を大きくする
手段として、出力抵抗値の拡大を目指した高出力抵抗回
路が提案されている。この回路構成を、図１７（ａ）に
示す。この高出力抵抗回路では、入力端子１と出力端子
２との間に抵抗Ｒ₁と抵抗Ｒ₃の直列体を接続し、この直
列体の中間接続点に抵抗Ｒ₂の一端を接続する。そし
て、抵抗Ｒ₂の他端をオペアンプＯＰの反転入力と出力
に接続し、オペアンプＯＰの非反転入力に出力端子２を
接続する。

【０００９】このような回路構成による図１７（ａ）に
示された高出力抵抗回路の等価回路を図１７（ｂ）に示
す。ここにおいて、出力端子２から見た出力インピーダ
ンスＺ_Oは、Ｚ_O＝Ｒ₁＋Ｒ₂＋Ｒ₁Ｒ₃／Ｒ₂ と表せる。この出力インピーダンスＺ_Oを表す式から分
かるように、高出力抵抗回路の出力インピーダンスを高
くするには、抵抗Ｒ₁、Ｒ₂及びＲ₃の抵抗値を、Ｒ₁＞Ｒ
₂、Ｒ₃＞Ｒ₂とすればよい。

【００１０】しかしながら、積分回路の定数を大きくす
るために、図１６に示したミラー積分回路における抵抗
Ｒ₁及びＲ₂を図１７（ｂ）の高出力抵抗回路で置き換
え、各抵抗の抵抗値を拡大して該抵抗Ｒ₁及びＲ₂を大き
な抵抗値としただけでは、超低周波化には対応すること
ができない。そのため、積分回路のもう一つの要素であ
るコンデンサＣの容量値も大きくせざるを得ない。

【００１１】ところが、積分回路の構成を小型化する
際、オペアンプＯＰと抵抗については集積化が容易であ
るが、コンデンサＣについては集積回路に組み込むこと
に限界がある。コンデンサの容量値を大きくすること
は、コンデンサ本体の大きさが増すことを意味し、大き
な形状のコンデンサを集積回路に外付けすることにな
る。このように、超低周波に対応できる積分回路の小型
化・集積化には問題がある。

【００１２】これまで、ミラー積分回路を例にして説明
したが、コンデンサを含む信号処理回路、例えば、フィ
ルタ、発振回路等でも、同様に、超低周波化においてコ
ンデンサ本体の大きさが増し、小型化・集積化を図るこ
とに問題が生じている。そのため、本発明は、超低周波
信号処理回路に合うコンデンサの大きさとなるように、
コンデンサの容量値をできるだけ小さなものを用いて、
実質的に出力容量を拡大できる出力容量拡大回路を提供
し、該出力容量拡大回路を適用して超低周波信号処理回
路の小型化・集積化を図ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明では、入力端子と出力端子とが備えられ、前
記出力端子と、帰還抵抗を有するオペアンプの出力との
間に接続されたコンデンサと、前記出力端子と、前記オ
ペアンプの入力との間に接続された利得を有するバッフ
ァアンプとを含む出力容量拡大回路において、前記バッ
ファアンプと前記オペアンプの反転入力との間に第１抵
抗を挿入し、前記オペアンプの反転入力に第２抵抗を介
して前記入力端子を接続し、前記オペアンプの非反転入
力を接地するようにして、前記出力端子において前記コ
ンデンサの容量を拡大した出力容量とするようにした。

【００１４】また、出力容量拡大回路を複数多重化する
ものとして、入力端子と出力端子とが備え、前記入力端
子に非反転入力が接続され、第１帰還抵抗を有する第１
オペアンプと、前記第１オペアンプの出力に非反転入力
が接続され、第２帰還抵抗を有する第２オペアンプと、
前記第２オペアンプの出力と前記出力端子との間に接続
されたコンデンサと、前記出力端子と、前記第１オペア
ンプの反転入力に接続され、利得を有する第１バッファ
アンプと、前記出力端子と、前記第２オペアンプの反転
入力に接続され、利得を有する第２バッファアンプとを
有し、前記第１バッファアンプと前記第１オペアンプの
反転入力との間に第１抵抗を挿入し、前記第２バッファ
アンプと前記第２オペアンプの反転入力との間に第２抵
抗を挿入するようにした。そして、前記第１バッファア
ンプと前記第２バッファアンプとを共通にした。

【００１５】また、本発明による出力容量拡大回路を、
超低周波信号処理回路を構成する超低周波ローパスフィ
ルタ回路、超低周波バンドパスフィルタ回路、超低周波
発振回路に含まれるコンデンサに適用した。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明による、超低周波信号処理
回路に適用できる出力容量拡大回路に関わる実施形態に
ついて図を参照しながら説明する。図１（ａ）に、出力
容量拡大回路の具体的な回路例を示した。同図の出力容
量拡大回路は、オペアンプＯＰ、正相バッファアンプ
Ｂ、コンデンサＣ₁、そして抵抗Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃で構成さ
れている。出力容量拡大回路の出力端子２とオペアンプ
ＯＰの出力との間にコンデンサＣ₁を接続し、該回路の
入力端子１とオペアンプＯＰの反転入力との間に抵抗Ｒ
₁を接続した。抵抗Ｒ₂は、オペアンプＯＰの出力と反転
入力との間に接続された帰還抵抗である。

【００１７】さらに、出力容量拡大回路の出力端子２と
オペアンプＯＰの反転入力との間に、バッファアンプＢ
と抵抗Ｒ₃とを直列にして接続した。ここでは、オペア
ンプＯＰの非反転入力は、接地される。この様な回路構
成にすることにより、出力電圧Ｖ_OがバッファアンプＢ
を通じて、オペアンプＯＰの反転入力に印加され、出力
端子２にオペアンプＯＰによって利得倍された信号が出
力される。よって、ミラー効果により、接地容量が拡大
されたものとなる。

【００１８】オペアンプＯＰとバッファアンプＢが理想
的なものと仮定する。そして、バッファアンプＢの利得
をＫとする。そこで、出力容量拡大回路の入力電流をＩ
_i、出力電流をＩ_Oとすると、出力容量拡大回路の入力電
圧Ｖ_iと出力電圧Ｖ_Oは、次のように表せる。Ｖ_i＝Ｒ₁・Ｉ_i Ｖ_O＝−Ｖ_i（Ｒ₂／Ｒ₁）／（１＋ＫＲ₂／Ｒ₃）＋Ｉ_O／
ｓＣ₁（１＋ＫＲ₂／Ｒ₃）図１（ａ）に示した出力容量拡大回路の等価回路を図１
（ｂ）に示した。これから、出力容量拡大回路の出力ア
ドミッタンスＹ_Oは、Ｙ_O＝ｊωＣ₁（１＋ＫＲ₂／Ｒ₃）となる。この様に、出力アドミッタンスＹ_Oは、コンデ
ンサの容量値Ｃ１の（１＋ＫＲ₂／Ｒ₃）倍となることを
示しており、ＫＲ₂の大きさをＲ₃の値より遥かに大きな
ものと設定すると、さらに大きな出力容量を得ることが
できる。

【００１９】図１６の積分回路におけるコンデンサＣの
代わりに、図１（ａ）の出力容量拡大回路を用いること
により、抵抗Ｒ₂、Ｒ₃の抵抗値と、バッファアンプの利
得Ｋの大きさを調整するだけで、該積分回路の時定数に
必要なコンデンサＣの容量値の大きさに比較して、出力
容量拡大回路におけるコンデンサＣ₁の容量値を、１／
（１＋ＫＲ₂／Ｒ₃）倍に小さくできる。

【００２０】出力容量拡大回路の抵抗Ｒ₂、Ｒ₃の抵抗値
と、バッファアンプの利得Ｋの大きさは、出力容量拡大
回路を集積化するときに調整できるものであり、外付け
のコンデンサは小さい容量のもので済むことから、出力
容量拡大回路自体の大きさを大幅に小さくすることがで
きる。次に、図１（ａ）に示された出力容量拡大回路を
超低周波信号処理回路に適用した具体例を説明する。

【００２１】その信号処理回路の例として、図２に、バ
ッファアンプＢ１を付加した能動ＲＣバンドパスフィル
タ回路を示した。入力端子１と出力端子２との間で、オ
ペアンプＯＰ、バッファアンプＢ１、コンデンサＣ₁及
びＣ₂、そして抵抗Ｒ、Ｒ₁及びＲ₂により、該フィルタ
回路が構成されている。図２に示されるようなバンドパ
スフィルタ回路において、コンデンサＣ₁に図１（ａ）
図示の出力容量拡大回路を、そして、抵抗Ｒ₂につい
て、図１７に図示の高出力抵抗回路を適用することとし
た。図３に、出力容量拡大回路と高出力抵抗回路とを適
用したバンドパスフィルタ回路の構成を示した。

【００２２】図３のバンドパスフィルタ回路では、オペ
アンプＯＰ２が、図２のバッファアンプＢ１に、そして
オペアンプＯＰ３が、図２のオペアンプＯＰにそれぞれ
対応している。該バンドパスフィルタ回路における出力
容量拡大回路Ｙは、オペアンプＯＰ１とオペアンプＯＰ
２、コンデンサＣ₁、抵抗Ｒ₁〜Ｒ₃、Ｒ₆及びＲ₇で構成
されている。ここで、出力容量拡大回路Ｙのバッファア
ンプＢとバンドパスフィルタ回路のバッファアンプＢ１
とは、オペアンプＯＰ２で共通になっている。

【００２３】なお、抵抗Ｒは、直流バイアスの不安定
さ、直流バイアス設定に長時間を要することの改善のた
めに挿入されている。さらに、コンデンサＣ_S1及びＣ_S2
は、寄生発振を防止するために接続されている。ここ
で、図３に示されたバンドパスフィルタ回路の構成要素
を、例えば、抵抗について、Ｒ₁＝Ｒ_4a＝Ｒ_4c＝Ｒ_5a＝
Ｒ_5b＝１００ｋΩ、Ｒ₂＝１５０ｋΩ、Ｒ₃＝２．８ｋ
Ω、Ｒ_4b＝１ｋΩ、Ｒ₆＝１０ｋΩ、Ｒ₇＝５ｋΩ、そし
てＲ＝５００ｋΩとする。また、コンデンサについて
は、Ｃ₁＝１０ｎＦ、Ｃ₂＝１８ｎＦ、そしてＣ_S1＝Ｃ_S2
＝１５０ｐＦとする。

【００２４】このときのバンドパスフィルタ回路の周波
数特性を図４に示した。この様に構成要素の値を設定す
ると、中心周波数ｆ₀＝１．１Ｈｚ、Ｑ＝５が得られ、
極めて低い中心周波数ｆ₀の能動ＲＣバンドパスフィル
タ回路を構成することができ、極めて低い中心周波数ｆ
₀であるにも関わらず、コンデンサＣ₁の容量値を小さく
することができ、バンドパスフィルタ回路自体の小型化
を図ることができる。ここでは、出力容量拡大回路Ｙの
適用例をバンドパスフィルタ回路で説明したが、これに
限らず、他の超低周波信号処理回路にも適用できるもの
である。

【００２５】以上では、図１（ａ）に示された出力容量
拡大回路について説明してきたが、この出力容量拡大回
路では、図１（ｂ）の等価回路に示されるように、入力
に対して出力側の等価電源が逆相で表われる。この位相
反転があるため、この出力容量拡大回路を超低周波信号
処理回路に適用することができない場合が発生する。例
えば、ミラー積分回路のように、非接地のコンデンサを
通しての信号に位相反転があってはならない場合等であ
る。

【００２６】そこで、出力容量拡大回路を、このような
非接地のコンデンサ接続を含む超低周波信号処理回路に
も適用できるようにした。図５（ａ）に、出力容量拡大
回路の変形例を示した。図５（ａ）に示された出力容量
拡大回路は、図１（ａ）に示された出力容量拡大回路の
回路構成を基本としている。ただ、大きく異なるところ
は、図５（ａ）の出力容量拡大回路では、オペアンプＯ
Ｐの非反転入力に入力信号が印加されることである。

【００２７】そのため、図１（ａ）の出力容量拡大回路
では、バッファアンプＢの出力を抵抗Ｒ₃経由でオペア
ンプＯＰの反転入力に印加していたが、図５（ａ）の出
力容量拡大回路では、バッファアンプＢの出力を抵抗Ｒ
₁経由でオペアンプＯＰの反転入力に印加している。図
５（ａ）の出力容量拡大回路について、図１（ａ）の場
合と同様にして、その等価回路を作成すると、図５
（ｂ）に図示のようになる。

【００２８】出力電圧Ｖ_Oは、出力電流をＩ_Oとすると、Ｖ_O＝ｓＣ₁（１＋ＫＲ₂／Ｒ₁）Ｉ_O＋（１＋Ｒ₂／Ｒ₁）
Ｖ_i／（１＋ＫＲ₂／Ｒ₁）となる。よって、出力容量拡大回路の出力アドミッタン
スＹ_Oは、Ｙ_O＝ｊωＣ₁（１＋ＫＲ₂／Ｒ₁）となり、その出力容量は、コンデンサＣ₁の容量を（１
＋ＫＲ₂／Ｒ₁）倍したものになる。

【００２９】図５（ａ）の出力容量拡大回路は、電圧変
換が正相であるため、複数の出力容量拡大回路を用いて
多重化を図ることができる。２つの出力容量拡大回路を
多重化した場合を、図６に示した。各出力容量拡大回路
が有するコンデンサＣ₁は共通化され、第１出力容量拡
大回路のオペアンプＯＰ１の出力を、第２出力容量拡大
回路のオペアンプＯＰ２の非反転入力に印加するように
してある。

【００３０】ここで、この多重出力容量拡大回路の出力
電圧Ｖ_Oは、

【００３１】

【数１】

【００３２】となる。この式から分かるように、出力容
量拡大回路を多重化することにより、図６の２重化の場
合、その出力容量は、Ｒ₂／Ｒ₁とＲ₄／Ｒ₃の積の形で、
より大きく拡大される。図６の多重出力容量拡大回路で
は、出力容量拡大回路が有するバッファアンプＢ１及び
Ｂ２が、それぞれ個別に接続されていたが、これらのバ
ッファアンプを共通化することもできる。その多重出力
容量拡大回路の例を、図７に示した。

【００３３】図７の多重出力容量拡大回路は、バッファ
アンプＢ１及びＢ２を共通化してバッファアンプＢとし
た以外は図６の場合と同様であり、その出力容量の拡大
も同じである。次に、図１６に示された積分回路に、図
１７の高出力抵抗回路とともに、図５（ａ）の出力容量
拡大回路を適用した場合を図８に示した。

【００３４】ここでは、図１６の積分回路における抵抗
Ｒ₂を高出力抵抗回路に、そして該積分回路のコンデン
サＣを出力容量拡大回路に置き換えている。高出力抵抗
回路は、オペアンプＯＰ３、抵抗Ｒ₂₁、Ｒ₂₂、Ｒ₂₃で構
成されている。一方、出力容量拡大回路は、オペアンプ
ＯＰ２、コンデンサＣ₁、抵抗Ｒ₃及びＲ₄で構成され、
バッファアンプＢについては、高出力抵抗回路のオペア
ンプＯＰ３の非反転入力から出力までを利用し、アンプ
を共通化している。

【００３５】出力容量拡大回路を適用した図８の積分回
路において、例えば、抵抗をＲ_1a＝Ｒ_1b＝Ｒ₂₁＝Ｒ₂₂＝
Ｒ₃＝１００ｋΩ、Ｒ₄＝Ｒ_1c＝Ｒ₂₃＝１ｋΩに設定した
場合の周波数特性を、図９に示した。該周波数特性は、
コンデンサＣ₁の容量値が１５０ｐＦ、３００ｐＦ及び
１０００ｐＦである３ケースについて示しており、１Ｈ
ｚ以下のしゃ断周波数ｆ_Lを実現している。なお、高出
力抵抗回路の出力抵抗は、１０ＭΩとなっている。

【００３６】次に、図５（ａ）の出力容量拡大回路を３
次ローパスフィルタ回路に適用した場合について説明す
る。ここで、３次ローパスフィルタ回路として、図１０
（ａ）に示されるような両側終端３次ＬＣローパスフィ
ルタ回路を取り上げる。この回路を構成する各要素の値
は、抵抗について、Ｒ₁＝Ｒ₂＝１００ｋΩ、コンデンサ
について、Ｃ₁＝Ｃ₂＝０．２８２３μＦ、インダクタン
スについて、Ｌ＝１．９３９ｋＨとなっている。

【００３７】そして、図１０（ａ）に示した両側終端Ｌ
Ｃローパスフィルタ回路をリープフロッグ構成で表す
と、図１０（ｂ）に示されるようになる。そこで、この
リープフロッグ構成で表せるローパスフィルタ回路に図
５（ａ）の出力容量拡大回路を適用して、超低周波３次
ローパスフィルタ回路を実現した。その超低周波３次ロ
ーパスフィルタ回路を図１１に示した。この回路におい
ては、図８に示した、出力容量拡大回路と高出力抵抗回
路によるミラー積分回路を基本とし、第１乃至第３積分
回路から構成されている。

【００３８】同図中において、例えば、第１積分回路
は、オペアンプＯＰ１で構成され、その帰還抵抗を、オ
ペアンプＯＰ３、抵抗Ｒ_2a、Ｒ_2b及びＲ_2cによる高出力
抵抗回路で構成し、また積分回路としてのコンデンサ
を、オペアンプＯＰ２、コンデンサＣ₁、抵抗Ｒ₃及びＲ
₄、さらに、高出力抵抗回路のオペアンプＯＰ３の非反
転入力から出力までを利用したバッファンプからなる出
力容量拡大回路で構成している。第２及び第３積分回路
も同様の構成になっている。

【００３９】図１１に示される超低周波３次ローパスフ
ィルタ回路の各構成要素について、例えば、抵抗につい
て、Ｒ₁＝Ｒ₅＝Ｒ₈＝Ｒ₁₂＝Ｒ₁₅＝５００ｋΩ、Ｒ_2a＝
Ｒ_16a＝６３ｋΩ、Ｒ_2b＝Ｒ_16b＝１０ｋΩ、Ｒ_2c＝Ｒ₃
＝Ｒ₁₇＝Ｒ_16c＝６０ｋΩ、Ｒ₄＝Ｒ₁₀＝Ｒ₁₈＝１ｋΩ、
Ｒ₆＝Ｒ₇＝Ｒ₁₃＝Ｒ₁₄＝１００ｋΩ、Ｒ_9a＝１５０ｋ
Ω、Ｒ_9c＝１６０ｋΩ、Ｒ_9b＝０．７ｋΩ、Ｒ₁₁＝５０
ｋΩとし、コンデンサについて、Ｃ₁＝Ｃ₃＝９４１ｐ
Ｆ、Ｃ₂＝７７５．６ｐＦとした。オペアンプＯＰ１、
ＯＰ２及びＯＰ３には、ＧＢ＝５ＭＨｚのものを使用し
た。

【００４０】そこで、この様に設定されたローパスフィ
ルタ回路の周波数特性は、図１２に示される。なお、同
図中において、特性の通過域の部分を特に拡大して表示
している。この周波数特性から、しゃ断周波数が１０Ｈ
ｚ以下であるローパスフィルタ回路を実現できたことを
示している。そして、コンデンサに着目してみると、プ
ロトタイプである図１０（ａ）に示した両側終端ＬＣロ
ーパスフィルタ回路の容量値が０．２８２３μＦである
のに対し、第１乃至第３積分回路のコンデンサの容量値
は、９４１ｐＦ及び７７５．６ｐＦであるので、使用す
るコンデンサの大きさを大幅に小型化できたことが分か
る。

【００４１】図１０乃至図１２に示したローパスフィル
タ回路において、図１１に示すミラー積分回路に適用し
た出力容量拡大回路を更に図６、７のように多重化する
ことにより、使用するコンデンサの容量値を小さくで
き、超低周波ローパスフィルタ回路のさらなる小型化・
集積化を可能とする。以上では、図５（ａ）の出力容量
拡大回路を、フィルタ回路を形成する回路要素に適用し
た超低周波信号処理回路の例を説明したが、次に、その
出力容量拡大回路を超低周波発振回路にも適用できるこ
とを示す。

【００４２】発振回路には、移相形とターマン形とがあ
るが、ここでは、超低周波発振回路の例として、図１３
に示されるターマン形発振回路で説明する。ターマン形
発振回路は、オペアンプＯＰ、抵抗Ｒ₁乃至Ｒ₄、コンデ
ンサＣ₁及びＣ₂から構成され、オペアンプＯＰの出力に
接続された出力端子２から、発振出力信号Ｖ_Oが取り出
される。

【００４３】ターマン形発振回路を構成する要素のう
ち、コンデンサＣ₁及びＣ₂について、出力容量拡大回路
を適用した場合を図１４に示した。ただ、コンデンサＣ
₁は非接地形で接続されているので、コンデンサＣ₁に
は、図５（ａ）の出力容量拡大回路を採用し、コンデン
サＣ₂は接地形で接続されているので、コンデンサＣ₂に
は、図５（ａ）の出力容量拡大回路を採用し、接地形で
接続している。

【００４４】ここでの構成要素について、例えば、抵抗
について、Ｒ₁＝３０ＭΩ、Ｒ₂＝１０ＭΩ、Ｒ₃＝７ｋ
Ω、Ｒ₄＝Ｒ₅＝Ｒ₇＝１ｋΩ、Ｒ₆＝１００ｋΩ、Ｒ₈＝
５０ｋΩとし、コンデンサについて、Ｃ₁＝１００ｐ
Ｆ、Ｃ₂＝２００ｐＦとしている。この様に構成要素の
値を設定した場合について、図１４の超低周波発振回路
の発振状況を図１５に示した。ここで示された発振信号
は、周波数ｆ≒１．０８５Ｈｚとなっている。これか
ら、ターマン形発振回路に出力容量拡大回路を適用する
ことにより、超低周波発振回路におけるコンデンサを小
さい容量値のもので済み、超低周波発振回路自体の形状
を小型化することができる。

【００４５】本実施形態の出力容量拡大回路によれば、
小さい容量のコンデンサを組み込むだけで、出力容量を
大幅に拡大できるので、超低周波信号を処理する回路の
小型化・集積化を図ることができる。これまで説明して
きたように、フィルタ回路、発振回路を取り上げてきた
が、それ以外の信号処理回路においても、超低周波信号
のみならず、回路を小型化・集積化する際に、上述の出
力容量拡大回路を適用することができる。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、超低周波信号処理に合
うコンデンサの容量値となるように、コンデンサの容量
値をできるだけ小さなものを用いて、実質的に出力容量
を拡大できる出力容量拡大回路を提供でき、該出力容量
拡大回路を適用することにより超低周波信号処理回路の
小型化・集積化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態による容量拡大回路の構成とそ
の等価回路を示す図である。

【図２】バッファアンプ付きバンドパスフィルタ回路の
基本構成を示す図である。

【図３】図１の出力容量拡大回路を適用した図２のバン
ドパスフィルタ回路の構成を示す図である。

【図４】図３のバンドパスフィルタ回路の周波数特性図
である。

【図５】第２の実施形態による出力容量拡大回路とその
等価回路を示す図である。

【図６】図５の出力容量拡大回路に関する変形例を示す
図である。

【図７】図５の出力容量拡大回路に関するの他の変形例
を示す図である。

【図８】図５の出力容量拡大回路を適用した超低周波積
分回路の構成を示す図である。

【図９】図８の超低周波積分回路の周波数特性を示す図
である。

【図１０】３次ローパスフィルタ回路のプロトタイプ構
成とリープフロッグ構成を示す図である。

【図１１】図５の出力容量拡大回路を適用した図１０
（ｂ）の３次ローパスフィルタ回路の構成を示す図であ
る。

【図１２】図１１の３次ローパスフィルタ回路の周波数
特性を示す図である。

【図１３】ターマン形発振回路の基本構成を示す図であ
る。

【図１４】図５の出力容量拡大回路を適用した図１３の
超低周波発振回路の構成を示す図である。

【図１５】図１４の超低周波発振回路の発振波形を示す
図である。

【図１６】従来のミラー積分回路の構成を示す図であ
る。

【図１７】高出力抵抗回路の構成とその等価回路を示す
図である。

【符号の説明】

１…入力端子２…出力端子Ｂ、Ｂ１、Ｂ２…バッファアンプＣ、Ｃ１〜Ｃ３…コンデンサＯＰ、ＯＰ１〜ＯＰ１０…オペアンプＲ１〜Ｒ１８…抵抗Ｖ_i…入力電圧Ｖ_O…出力電圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭53−95554（ＪＰ，Ａ) 特開平８−288793（ＪＰ，Ａ) 特開平５−335885（ＪＰ，Ａ) 実開平６−77333（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03H 11/48

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入力端子と出力端子とが備えられ、前記出力端子と、帰還抵抗を有するオペアンプの出力と
の間に接続されたコンデンサと、前記出力端子と、前記オペアンプの入力との間に接続さ
れた利得を有するバッファアンプとを含む出力容量拡大
回路において、前記バッファアンプと前記オペアンプの反転入力との間
に第１抵抗を挿入し、前記オペアンプの反転入力に第２抵抗を介して前記入力
端子を接続し、前記オペアンプの非反転入力を接地した
ことを特徴とする出力容量拡大回路。
【請求項２】入力端子と出力端子とが備えられた出力
容量拡大回路であって、前記入力端子に非反転入力が接続され、第１帰還抵抗を
有する第１オペアンプと、前記第１オペアンプの出力に非反転入力が接続され、第
２帰還抵抗を有する第２オペアンプと、前記第２オペアンプの出力と前記出力端子との間に接続
されたコンデンサと、前記出力端子と前記第１オペアンプの反転入力に接続さ
れ、利得を有する第１バッファアンプと、前記出力端子と前記第２オペアンプの反転入力に接続さ
れ、利得を有する第２バッファアンプとを有し、前記第１バッファアンプと前記第１オペアンプの反転入
力との間に第１抵抗を挿入し、前記第２バッファアンプと前記第２オペアンプの反転入
力との間に第２抵抗を挿入したことを特徴とする出力容
量拡大回路。
【請求項３】前記第１バッファアンプと前記第２バッ
ファアンプとを共通にしたことを特徴とする請求項２に
記載の出力容量拡大回路。
【請求項４】超低周波ローパスフィルタ回路を有する
超低周波信号処理回路であって、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の出力容量拡大回
路を前記超低周波ローパスフィルタ回路のコンデンサに
適用した超低周波信号処理回路。
【請求項５】超低周波バンドパスフィルタ回路を有す
る超低周波信号処理回路であって、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の出力容量拡大回
路を前記超低周波バンドパスフィルタ回路のコンデンサ
に適用した超低周波信号処理回路。
【請求項６】超低周波発振回路を有する超低周波信号
処理回路であって、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の出力容量拡大回
路を前記超低周波発振回路のコンデンサに適用した超低
周波信号処理回路。