JP4141166B2 - フィルタ回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、差動アンプを使用したアクティブ型のフィルタ回路に関するもので、特に容量と素子数が削減されIC化に適したフィルタ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
TV受像機のクロマ信号や輝度信号処理では様々なフィルタ回路が必要となる。例えばLPF(ロウパスフィルタ)やAPF(オールパスフィルタ)である。APFは周波数特性はフラットであるが位相特性が周波数に応じて変化するもので、その位相変化を他のフィルタとの位相補償などに利用されている。そのようなフィルタはICでは差動アンプとコンデンサとを使用したアクティブ型のフィルタ回路が多く用いられる。差動アンプの相互コンダクタンスを用いて周波数特性を調整できるのでIC化に適している。
【0003】
図2に、係るアクティブ型のLPFの回路構成例を示す。入力端子1からの入力信号は、第1のオペアンプ2の正入力端子に印加される。第1のオペアンプ2の出力端子に第1のコンデンサ3が接続され、この第1のコンデンサ3と第1のオペアンプ2との組み合わせで第1のLPF4が構成される。
【0004】
第1のLPF4の出力信号は、バッファ5を介して第2のオペアンプ6に印加される。第2のオペアンプ6も第2のコンデンサ7との組み合わせで第2のLPF8が構成される。バッファ9の出力信号は、第1のオペアンプ2と第2のオペアンプ6の負入力端子に印加される。その結果、出力端子10には2次のLPF出力信号が得られる。
【0005】
図3に、アクティブ型のAPFの回路構成例を示す。入力端子20からの入力信号は、第1のオペアンプ21の正入力端子に印加される。第1のオペアンプ21の正出力端子には第1のコンデンサ22が接続され、この第1のコンデンサ22と第1のオペアンプ21との組み合わせでLPF23が構成される。LPF23の出力信号は、バッファ24を介して第2のオペアンプ25に印加される。
【0006】
第2のオペアンプ25は第2のコンデンサ26との組み合わせで入力端子20から見てHPF27が構成される。バッファ28の出力信号は、第1のオペアンプ21と第2のオペアンプ25の負入力端子に帰還される。
【0007】
更に、第2のオペアンプ25の出力端子は第1のオペアンプ21の負出力端子に信号路30で接続される。その結果、出力端子29にはAPF出力信号が得られる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図2に示したLPFと図3に示したAPFを同時に一つのICに設ける場合には全体の素子数が非常に多くなってしまう。差動増幅器が4ヶ、コンデンサが4ヶ必要となる。コンデンサはIC化されている場合、チップのパターン面積を広く使うのでチップの小型化に障害となる。
【0009】
また、差動増幅器は、消費電流が大きいので、待機状態などには4個も差動増幅器があると消費電力が増加してしまうという問題がある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述した従来技術の課題に鑑みなされたものであり、コンデンサと差動増幅器を共用してAPFとLPFを構成できるフィルタ回路であり、入力信号が一方の入力端子に印加され一方の出力端子に第1のコンデンサが接続されAPFを構成する時に動作を行う第1のオペアンプと、前記入力信号が一方の入力端子に印加され出力端子が前記第1のコンデンサに接続されLPFを構成する時に動作を行う第2のオペアンプと、前記第1のコンデンサの出力信号が一方の入力端子に印加され出力端子の出力信号が自らの他方の入力端子、前記第1及び第2のオペアンプの他方の入力端子に負帰還される第3のオペアンプと、この第3のオペアンプの出力端子と前記第1のオペアンプの他方の出力端子との間を結ぶ信号路と、一端が前記第3のオペアンプの出力端子に接続され他端が前記第1のオペアンプの一方の入力端子又は交流的グランド点に接続される第2のコンデンサとを備え前記第3のオペアンプの出力端子よりフィルタ出力を得ることを特徴とする。
【0011】
また、本発明はコンデンサと差動増幅器を共用してAPFとLPFを構成できるフィルタ回路であり、入力信号が正入力端子に印加され正出力端子に第1のコンデンサが接続されAPFを構成する時に動作を行う第1のオペアンプと、前記入力信号が正入力端子に印加され出力端子が前記第1のコンデンサに接続されLPFを構成する時に動作を行う第2のオペアンプと、前記第1のコンデンサの出力信号が正入力端子に印加され出力端子の出力信号が自らの負入力端子、前記第1及び第2のオペアンプの負入力端子に帰還される第3のオペアンプと、この第3のオペアンプの出力端子と前記第1のオペアンプの負出力端子との間を結ぶ信号路と、一端が前記第3のオペアンプの出力端子に接続され他端が前記第1のオペアンプの正入力端子又は交流的グランド点に接続される第2のコンデンサとを備え前記第3のオペアンプの出力端子よりフィルタ出力を得ることを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
次に、図1を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【0013】
31は第1のオペアンプであり、入力信号が正入力端子32に印加され正出力端子33に第1のコンデンサ34が接続されている。そして、APF選択時にスイッチ35が閉じて動作電流源36の電流が流れAPFの一部を構成する。
【0014】
また、37は第2のオペアンプであり、入力端子38からの前記入力信号が正入力端子39に印加され出力端子40が前記第1のコンデンサ34に接続されている。そして、LPFを構成する時にスイッチ41が閉じて動作電流源42の電流が流れLPFの一部を構成する。
【0015】
また、43は第1のオペアンプ31及び第2のオペアンプ37の出力信号が印加されたバッファである。
【0016】
また、44は第3のオペアンプであり、バッファ43の出力信号が正入力端子45に印加され出力端子46の出力信号がバッファ47を介して自らの負入力端子48、前記第1及び第2のオペアンプ31、37の負入力端子に帰還されている。
【0017】
また、49は第3のオペアンプ44に常時、動作電流を流す動作電流源である。50はAPF選択時にスイッチ51が閉じると第3のオペアンプ44に動作電流を流す動作電流源、52は第3のオペアンプ44の出力端子46と前記第1のオペアンプ31の負出力端子との間を結ぶ信号路である。
【0018】
また、53は一端が前記第3のオペアンプ44の出力端子46に接続され他端がスイッチ54により前記第1のオペアンプ31の正入力端子32又はグランドに接続される第2のコンデンサ、55はLPF又はAPFのフィルタ出力が得られる出力端子である。
【0019】
図1において、第3のオペアンプ44、第1のコンデンサ34、第2のコンデンサ53をLPFとAPFで共用しており、スイッチの切り替えによって、LPF又はAPFのいずれかを選択的に構成することができる。
【0020】
次に、図1に示したフィルタ回路でAPFを構成する場合について説明する。この場合にはスイッチ35が閉じて動作電流源36の電流を第1のオペアンプ31に供給する。動作電流源36の電流により第1のオペアンプ31は演算増幅器として動作する。
【0021】
また、スイッチ41を開き動作電流源42の電流が第2のオペアンプ37に流れないようにする。動作電流源42の電流が第2のオペアンプ37に流れないと、第2のオペアンプ37は演算増幅器として動作しない。
【0022】
一方、スイッチ54を端子a側に切り換え、第2のコンデンサ53の他端が前記第1のオペアンプ31の正入力端子32に接続されようにする。同時にスイッチ51を閉じて第3のオペアンプ44に動作電流源50の電流を流し、第3のオペアンプ44の動作電流を増加させる。
【0023】
以上のスイッチの切り替えにより図1の回路接続は図3の回路接続と等しくなる。従って、図1のフィルタ回路はAPFとして動作することが明らかである。
【0024】
次に、図1のフィルタ回路でLPFを構成する場合について説明する。この場合にはスイッチ35を開いて動作電流源36の電流を第1のオペアンプ31に供給しない。このため、第1のオペアンプ31は演算増幅器として動作しない。また、スイッチ41を閉じて動作電流源42の電流が第2のオペアンプ37に流れるようにする。動作電流源42の電流が第2のオペアンプ37に流れると、第2のオペアンプ37は演算増幅器として動作する。
【0025】
一方、スイッチ54を端子b側に切り換え、第2のコンデンサ53の他端がグランドに接続されようにする。同時にスイッチ51を開いて第3のオペアンプ44に動作電流源50の電流が流れないようにする。動作電流源49の電流は流れたままである。
【0026】
以上の各スイッチの切り替えにより図1の回路接続は図2の回路接続と等しくなる。従って、図1のフィルタ回路はLPFとして動作することが明らかである。
【0027】
以上説明したように、図1のフィルタ回路は、スイッチを切り換えるだけでLPF又はAPFのいずれかになり得る。その際に、第3のオペアンプ44、第1のコンデンサ34、第2のコンデンサ53をLPFとAPFで共用しているのでコンデンサと素子数の削減、更に消費電流の削減を達成できる。
【0028】
なお、第3のオペアンプ44において、動作電流源49は常に流れるが動作電流源50の電流はAPFの選択時のみに流すようにしている。この理由は、
APFの選択時は、第3オペアンプのコンダクタンスが第1オペアンプのコンダクタンスの2倍必要になるためである。
【0029】
図4は、図1の回路の具体的な例を示す。図4と図1で同じ符号については同じ番号を付与している。図4の動作は図1のそれと同じであり説明を省略する。図4では第3のオペアンプ44の負荷として電流源60を使用している。この電流源60は、APFでもLPFでも存在している。電流源60と並列に接続されている電流源61は、スイッチ62の切り替えによりAPFの選択時のみ用いられる。この理由は、APF選択時に電流源50に流れる電流の電流値を補償するためである。
【0030】
【発明の効果】
本発明のフィルタ回路は、スイッチを切り換えるだけでLPF又はAPFのいずれかを構成することができる。このスイッチは電流源のオンオフでよいので、簡単に切り替え可能である。
【0031】
また、本発明のフィルタ回路は、第3のオペアンプ、第1のコンデンサ、第2のコンデンサをLPFとAPFで共用できるのでコンデンサと素子数の削減、更に消費電流の削減を達成できる。特にコンデンサの削減によりICのパターン面積が減りIC化に適する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフィルタ回路のブロック図である。
【図2】従来のLPFを示す回路図である。
【図3】従来のAPFを示す回路図である。
【図4】本発明のフィルタ回路の具体的な回路図である。
【符号の説明】
31 第1のオペアンプ
34 第1のコンデンサ
35 スイッチ
36 動作電流源
37 第2のオペアンプ
38 入力端子
41 スイッチ
42 動作電流源
44 第3のオペアンプ
52 信号路
53 第2のコンデンサ
54 スイッチ
Claims (5)
- コンデンサと差動増幅器を共用してAPFとLPFを選択的に構成できるフィルタ回路であって、
入力信号が一方の入力端子に印加され一方の出力端子に第1のコンデンサが接続されAPFを構成する時に動作を行う第1のオペアンプと、
前記入力信号が一方の入力端子に印加され出力端子が前記第1のコンデンサに接続されLPFを構成する時に動作を行う第2のオペアンプと、
前記第1のコンデンサの出力信号が一方の入力端子に印加され出力端子の出力信号が自らの他方の入力端子、前記第1及び第2のオペアンプの他方の入力端子に負帰還される第3のオペアンプと、
この第3のオペアンプの出力端子と前記第1のオペアンプの他方の出力端子との間を結ぶ信号路と、
一端が前記第3のオペアンプの出力端子に接続され他端が前記第1のオペアンプの一方の入力端子又は交流的グランド点に接続される第2のコンデンサと、
前記第2のコンデンサの他端を前記第1のオペアンプの一方の入力端子又は交流的グランド点に切り換えて接続するスイッチ回路と、を備え、
APFとして動作させる時は第1のオペアンプをオンし、第2のオペアンプをオフさせ前記スイッチ回路が前記第1のオペアンプの一方の入力端子側を選択するようにし、LPFとして動作させる時は第1のオペアンプをオフし、第2のオペアンプをオンさせ前記スイッチ回路が交流的グランド点側を選択するようにし、
前記第3のオペアンプの出力端子よりフィルタ出力を得ることを特徴とするフィルタ回路。 - 前記第1のコンデンサと前記第3のオペアンプの一方の入力端子との間に第1のバッファを設けるとともに前記第3のオペアンプの出力信号は第2のバッファを介して前記第1乃至第3のオペアンプの他方の入力端子に負帰還されることを特徴とする請求項2記載のフィルタ回路。
- コンデンサと差動増幅器を共用してAPFとLPFを選択的に構成できるフィルタ回路であって、
入力信号が正入力端子に印加され正出力端子に第1のコンデンサが接続されAPFを構成する時に動作を行う第1のオペアンプと、
前記入力信号が正入力端子に印加され出力端子が前記第1のコンデンサに接続されLPFを構成する時に動作を行う第2のオペアンプと、
前記第1のコンデンサの出力信号が正入力端子に印加され出力端子の出力信号が自らの負入力端子、前記第1及び第2のオペアンプの負入力端子に帰還される第3のオペアンプと、
この第3のオペアンプの出力端子と前記第1のオペアンプの負出力端子との間を結ぶ信号路と、
一端が前記第3のオペアンプの出力端子に接続され他端が前記第1のオペアンプの正入力端子又は交流的グランド点に接続される第2のコンデンサと、
前記第2のコンデンサの他端を前記第1のオペアンプの正入力端子又は交流的グランド点に切り換えて接続するスイッチ回路と、を備え、
APFとして動作させる時は第1のオペアンプをオンし、第2のオペアンプをオフさせ前記スイッチ回路が前記第1のオペアンプの正入力端子側を選択するようにし、LPFとして動作させる時は第1のオペアンプをオフし、第2のオペアンプをオンさせ前記スイッチ回路が交流的グランド点側を選択するようにし、
前記第3のオペアンプの出力端子よりフィルタ出力を得ることを特徴とするフィルタ回路。 - 前記第3のオペアンプは動作電流源を有し、LPFの選択時に比べてAPFの選択時には動作電流が増加することを特徴とする請求項3記載のフィルタ回路。
- 前記第3のオペアンプは出力の負荷として電流源を有し、LPFの選択時に比べてAPFの選択時には前記電流源の電流値が増加することを特徴とする請求項3記載のフィルタ回路。
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