JP3563204B2

JP3563204B2 - フィルタ

Info

Publication number: JP3563204B2
Application number: JP15819796A
Authority: JP
Inventors: 正経橘
Original assignee: Renesas Technology Corp
Current assignee: Renesas Technology Corp
Priority date: 1996-06-19
Filing date: 1996-06-19
Publication date: 2004-09-08
Anticipated expiration: 2016-06-19
Also published as: JPH1013188A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、フィルタの周波数特性を所定状態に保つためのフィルタの自動調整回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
種々の信号の中から目的の信号だけを弁別するため、ローパスフィルタやバンドパスフィルタなどの回路がよく用いられる。
半導体集積回路においても、抵抗とコンデンサで構成されるフィルタや、コンデンサとトランジスタのコンダクタンスを利用したアクティブフィルタなどが多く用いられている。
しかし、半導体集積回路で用いられるアクティブフィルタでは、抵抗やコンデンサの絶対値が、製造上、ばらついたり温度変化が大きいため、変動要因に対してトランジスタのコンダクタンスを電気的に制御し、常にフィルタの周波数を一定に保つことができるように自動調整回路が設けてある。
【０００３】
従来のフィルタの自動調整回路を図５に示す。
フィルタの自動調整回路は、フィルタ１２に準じる回路構成で、かつ、基準信号の周波数において９０deg 移相するように設計された参照フィルタ１１と、位相検波回路１３と、コンダクタンス制御回路５とで、構成されている。
【０００４】
まず、基準信号が参照フィルタ１１において、９０deg 移相される。
次に、基準信号と移相した信号とを位相検波回路１３にて検波する。位相検波回路１３の出力は、基準信号と参照フィルタ１１において移相した信号との位相差が、丁度９０deg のときに０で、変動要因などによって位相差が９０deg よりずれてくると誤差成分が出力されるようになる。その誤差成分をコンダクタンス制御回路５へ加え、参照フィルタの特性を制御することにより、自動調整回路の閉ループにおいて、常に、基準信号と参照フィルタ１１で移相した信号との位相差が、常に、丁度９０deg となるように、帰還がかかる。
【０００５】
一方、フィルタ１２は、参照フィルタ１１の回路構成に準じており、半導体集積回路のチップ内での素子の相対的なばらつき、変動は小さいため、フィルタ１２に対しても同様に上記の自動調整の帰還がかかり、常にフィルタ１２の特性が保つことができる。
【０００６】
以上のように、従来のフィルタの自動調整回路では、参照フィルタの９０deg 移相に対して帰還をかけているため、たとえばトラップフィルタのディップ周波数など位相関係に対して敏感なものの場合、自動調整点とディップ周波数とがずれてしまうことがある。
このため、参照フィルタの９０deg 移相に対して帰還をかけるのではなく、トラップフィルタのディップ周波数そのものに対して帰還をかけ、管理しなければならない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
第１の発明は、自動調整用の参照フィルタおよびトラップフィルタを各々ローパスフィルタおよびハイパスフィルタで構成し、それぞれのフィルタの出力振幅によって帰還をかけて、煩雑な設計なしに精度よく自動調整できるフィルタを得ようとするものである。
【０００８】
第２の発明は、ローパスフィルタおよびハイパスフィルタで構成されたフィルタ本体で処理される入力信号の所定期間を基準信号として帰還をかけて、煩雑な設計なしに簡潔な構成で精度よく自動調整できるフィルタを得ようとするものである。
【０００９】
第３の発明は、所定期間以外における状態保持をサンプルホールド回路により行うようにして、煩雑な設計なしに簡潔な構成で精度よく自動調整できるフィルタを得ようとするものである。
【００１０】
第４の発明は、ビデオ信号のバースト信号部分を基準信号として用い、煩雑な設計なしに簡潔な構成で精度よく自動調整できるフィルタを得ようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明のフィルタでは、カットオフ周波数がディップ周波数と等しい第１のローパスフィルタと、カットオフ周波数とＱが前記第１のローパスフィルタと等しい第１のハイパスフィルタより構成され基準信号が入力される参照フィルタと、前記第１のローパスフィルタと同じ回路構成の第２のローパスフィルタと前記第１のハイパスフィルタと同じ回路構成の第２のハイパスフィルタより構成され入力信号が入力されるトラップフィルタを備え、前記トラップフィルタの第２のローパスフィルタおよび第２のハイパスフィルタの出力を出力信号として導出するとともに、前記第１のローパスフィルタの出力振幅が前記第１のハイパスフィルタの出力振幅と等しくなるように帰還をかけることを特徴とする。
【００１２】
第２の発明のフィルタでは、カットオフ周波数がディップ周波数と等しいローパスフィルタと、カットオフ周波数とＱが前記ローパスフィルタと等しいハイパスフィルタを備え、それぞれ入力信号を入力される前記ローパスフィルタおよびハイパスフィルタの出力を出力信号として導出するとともに、入力信号の所定期間を基準信号として前記ローパスフィルタの出力振幅と前記ハイパスフィルタの出力振幅が等しくなるように前記ローパスフィルタおよびハイパスフィルタに帰還をかけることを特徴とする。
【００１３】
第３の発明のフィルタでは、第２の発明において、所定期間以外における状態保持のためのサンプルホールド回路を設けたことを特徴とする。
【００１４】
第４の発明のフィルタでは、第３の発明において、前記入力信号はビデオ信号で、前記所定期間は前記ビデオ信号のバースト期間であることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１に、この発明の一実施形態を示す。
この実施の形態においても、フィルタの自動調整は、基本的には従来と同様で、フィルタの部分と参照フィルタの部分から構成されているが、従来の技術と異なる点は参照フィルタの９０deg 移相に対して帰還をかけるのではなく、参照フィルタの出力信号の振幅に対して帰還をかけることである。
【００１６】
図１のフィルタの自動調整回路において、参照フィルタはカットオフ周波数が基準信号の周波数ｆ0 となるように設計された二次のローパスフィルタ１ａ・カットオフ周波数およびＱがローパスフィルタ１ａと全く等しくなるように設計された二次のハイパスフィルタ２ａ・振幅検波回路３ａおよび３ｂ・差動増幅回路４、コンダクタンス制御回路５とで構成されている。
【００１７】
また、トラップフィルタ部分のローパスフィルタ１ｂおよびハイパスフィルタ２ｂは、それぞれローパスフィルタ１ａ・ハイパスフィルタ２ａと全く同じ回路で構成してある。ここで、ローパスフィルタ１ａおよびハイパスフィルタ２ａの伝達関数はそれぞれ次式にて表される。
【００１８】
【数１】

【００１９】
まず、基準信号はローパスフィルタ１ａおよびハイパスフィルタ２ａに入力される。ローパスフィルタ１ａおよびハイパスフィルタ２ａのカットオフ周波数は基準信号の周波数ｆ0 と等しいので、ローパスフィルタ１ａおよびハイパスフィルタ２ａの出力は、式１および式２のｓの項にｊ（２πｆ0 ）を代入することにより求められる。
【００２０】
【数２】

【００２１】
ここで、ローパスフィルタ１ａおよびハイパスフィルタ２ａのカットオフ周波数およびＱは等しく設計されているので、式３・式４からわかるように、それぞれの出力信号の振幅は等しく、お互いの位相差が１８０deg であることがわかる。
【００２２】
次に、ローパスフィルタ１ａおよびハイパスフィルタ２ａの出力信号を振幅検波回路３ａおよび３ｂにおいて振幅検波し、各々の信号の振幅値を直流電圧または直流電流に変換する。
式３・式４の結果から、振幅検波回路３ａおよび３ｂの出力信号は全く同値となる。ここで、種々の変動要因によりローパスフィルタ１ａおよびハイパスフィルタ２ａのカットオフ周波数がずれてくると、それらの出力信号の振幅が等しくなくなる。
すなわち、振幅検波回路３ａおよび３ｂの出力信号が同値でなくなる。この３ａおよび３ｂの出力信号の差分を差動増幅器４で検出し、その結果をコンダクタンス制御回路５へ加えてローパスフィルタ１ａおよびハイパスフィルタ２ａの特性を制御する。
【００２３】
このように構成された帰還ループでは、常に振幅検波回路３ａおよび３ｂの出力信号が等しくなるように帰還がかかる。
【００２４】
一方、トラップフィルタの部分においてもローパスフィルタ１ｂハイパスフィルタ２ｂについては、前記説明した参照フィルタのローパスフィルタ１ａ・ハイパスフィルタ２ａと全く同様に制御される。すなわち、種々の変動要因に対して、常にローパスフィルタ１ｂ、ハイパスフィルタ２ｂのカットオフ周波数がｆ0 に保たれる。
【００２５】
また、ローパスフィルタ１ｂ・ハイパスフィルタ２ｂの出力信号を加算回路６において加算すると、
【００２６】
【数３】

【００２７】
となり、これはトラップフィルタの伝達特性に等しい。すなわち、ローパスフィルタ１ｂ、ハイパスフィルタ２ｂおよび加算回路６でトラップフィルタが構成され、そのディップ周波数はｆ0 である。
【００２８】
以上、図１のように構成することによって、参照フィルタの９０deg 移相にて帰還をかけるような従来の自動調整と比較して、トラップフィルタなどのように敏感な特性フィルタを精度よく自動調整することができる。
【００２９】
図２および図３は、カットオフ周波数およびＱの全く等しいローパスフィルタ１ａとハイパスフィルタ２ａを実現方法について説明したものである。
これらのフィルタのカットオフ周波数およびＱは次式によって表される。
【００３０】
【数４】

【００３１】
図２と図３を比較すればわかるように、全く同じ素子で構成されたフィルタの入力する箇所を変更するだけで、容易にカットオフ周波数およびＱの全く等しいローパスフィルタとハイパスフィルタを構成することができる。このことは、既知の事実である。
【００３２】
実施の形態２．
図４は、この発明の他の実施形態を示したものである。
この実施の形態では、フィルタにおいて処理される信号とは別の基準信号と参照フィルタでフィルタの自動調整を行うのではなく、フィルタにおいて処理される信号そのものを基準信号として用いることにより、参照フィルタを設けることなくフィルタの自動調整を実現することができる。
【００３３】
例えば、ビデオ信号のバースト信号部分を基準信号として用い、バースト期間のみフィルタの自動調整を行ってそれ以外はホールドすることにより、参照フィルタを設けずにフィルタの自動調整を実現することができる。
【００３４】
動作原理は、先に説明した実施の形態１と同様であるが、先に説明した実施の形態１との相違点は、振幅検波回路３ａおよび３ｂの出力信号の差分の検出を、信号に含まれる基準信号の期間のみ行うことである。
さらに、基準信号の期間以外ではフィルタの自動調整を行わないので、その期間その状態を保持するためにサンプルホールド回路１０を設けてある。
【００３５】
このように構成することにより、フィルタそのもので自動調整を行うことができるので、さらに精度のよいフィルタの自動調整回路を実現することができる。
【００３６】
【発明の効果】
第１の発明によれば、自動調整用の参照フィルタおよびトラップフィルタを各々ローパスフィルタおよびハイパスフィルタで構成し、それぞれのフィルタの出力振幅によって帰還をかけて、煩雑な設計なしに精度よく自動調整できるフィルタを得ることができる。
【００３７】
第２の発明によれば、ローパスフィルタおよびハイパスフィルタで構成されたフィルタ本体で処理される入力信号の所定期間を基準信号として帰還をかけて、煩雑な設計なしに簡潔な構成で精度よく自動調整できるフィルタを得ることができる。
【００３８】
第３の発明によれば、所定期間以外における状態保持をサンプルホールド回路により行うようにして、煩雑な設計なしに簡潔な構成で精度よく自動調整できるフィルタを得ることができる。
【００３９】
第４の発明によれば、ビデオ信号のバースト信号部分を基準信号として用い、煩雑な設計なしに簡潔な構成で精度よく自動調整できるフィルタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態によるフィルタの自動調整回路を示す図である。
【図２】半導体集積回路において用いられるローパスフィルタの一例を示す図である。
【図３】半導体集積回路において用いられるハイパスフィルタの一例である。
【図４】この発明の他の実施形態によるフィルタの自動調整回路を示す図である。
【図５】従来のフィルタの自動調整回路を示す図である。
【符号の説明】
１ａ・１ｂカットオフ周波数が基準信号の周波数f0となるように設計された二次のローパスフィルタ、２ａ・２ｂカットオフ周波数が基準信号の周波数f0となるように設計された二次のハイパスフィルタ、３ａ・３ｂ振幅検波回路、４差動増幅回路、５フィルタ１ａ・１ｂ・２ａ・２ｂの周波数特性を電気的に制御する回路、６加算回路、７ａ・７ｂコンダクタンスがgm1・gm2である増幅回路、８緩衝増幅回路、９ａ・９ｂ容量値がＣ1・Ｃ2のコンデンサ、１０入力された信号をサンプルホールドする回路、１１基準信号の周波数ｆ0 において９０deg 移相するように設計された参照フィルタ、１２自動調整をされるべき主たるフィルタ、１３位相検波回路。

Claims

カットオフ周波数がディップ周波数と等しい第１のローパスフィルタとカットオフ周波数とＱが前記第１のローパスフィルタと等しい第１のハイパスフィルタより構成され基準信号が入力される参照フィルタと、前記第１のローパスフィルタと同じ回路構成の第２のローパスフィルタと前記第１のハイパスフィルタと同じ回路構成の第２のハイパスフィルタより構成され入力信号が入力されるトラップフィルタを備え、前記トラップフィルタの第２のローパスフィルタおよび第２のハイパスフィルタの出力を出力信号として導出するとともに、前記第１のローパスフィルタの出力振幅が前記第１のハイパスフィルタの出力振幅と等しくなるように前記参照フィルタおよび前記トラップフィルタに帰還をかけることを特徴とするフィルタ。
カットオフ周波数がディップ周波数と等しいローパスフィルタと、カットオフ周波数とＱが前記ローパスフィルタと等しいハイパスフィルタを備え、それぞれ入力信号を入力される前記ローパスフィルタおよびハイパスフィルタの出力を出力信号として導出するとともに、入力信号の所定期間を基準信号として前記ローパスフィルタの出力振幅と前記ハイパスフィルタの出力振幅が等しくなるように帰還をかけることを特徴とするフィルタ。
所定期間以外における状態保持のためのサンプルホールド回路を設けたことを特徴とする請求項２に記載のフィルタ。
前記入力信号はビデオ信号で、前記所定期間は前記ビデオ信号のバースト期間であることを特徴とする請求項３に記載のフィルタ。