JPH06101663B2

JPH06101663B2 - フイルタ調整装置

Info

Publication number: JPH06101663B2
Application number: JP31505486A
Authority: JP
Inventors: 喜寛山本; 勉久米; 信雄山崎; 文治橋本; 晃一大谷
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1986-12-27
Filing date: 1986-12-27
Publication date: 1994-12-12
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: JPS63167513A

Description

【発明の詳細な説明】以下の順序で本発明を説明する。

A.産業上の利用分野 B.発明の概要 C.従来の技術 D.発明が解決しようとする問題点 E.問題点を解決するための手段 F.作用 G.実施例Ｇ−1.一実施例の構成（第１図）Ｇ−2.動作説明（第２図、第３図）Ｇ−3.バイクォッド・フィルタの説明（第４図、第５
図）Ｇ−4.他の実施例 H.発明の効果 A.産業上の利用分野本発明は、フィルタ調整装置に関し、特に、LPF（ロー
パス・フィルタ）やHPF（ハイパス・フィルタ）のカッ
トオフ周波数等を自動調整するフィルタ調整装置に関す
る。

B.発明の概要本発明は、カットオフ周波数等が調整可能なフィルタ回
路を所定の最適特性に調整するフィルタ調整装置におい
て、フィルタ特性曲線を規定できる第１、第２の周波数
の入力信号を切り換えてフィルタに供給し、この周波数
切換に連動してフィルタ出力のレベルをシフトさせて所
定の基準レベルと比較し、その比較結果に基づいて最適
のフィルタ調整データを求めることにより、フィルタ調
整の時間短縮、高精度化を簡単な構成で実現するととも
に、フィルタ特性の自動調整化を可能とするものであ
る。

C.従来の技術一般に、電子回路のチェック工程等において、フィルタ
回路のピーク周波数やディップ周波数あるいはカットオ
フ周波数等を所定の目標値に調整することが必要とされ
る。特に、アナログ集積回路（IC）内に形成された回路
においては、トランジスタ、抵抗、コンデンサ等の定格
値の相対比は精度を比較的高くとれるが、絶対値はIC毎
にばらつくため、精度を要求されるフィルタ回路では上
記調整が不可欠なものとされている。

従来のフィルタ調整においては、フィルタへの入力信号
の周波数を連続的に変化（所謂スウィープ）させながら
フィルタ出力を検出して、フィルタ特性曲線のピークや
ディップの周波数、あるいは所謂カットオフ周波数等を
所定のものに調整することが一般的である。この場合、
得られた特性曲線を人間が観測してカットオフ周波数あ
るいはピークやディップの周波数を読み取り、この周波
数が所定の周波数となるように手作業でフィルタ特性を
調整することが多く行われている。

D.発明が解決しようとする問題点ところで、このようなフィルタ調整を自動化しようとす
る際に、周波数特性曲線から上記ピークやディップある
いはカットオフ・ポイント等を機械的に判別させて読み
取らせることは比較的困難であり、調整精度が低下する
虞れがある。また、入力信号の周波数をスウィープさせ
るための構成が複雑化し、フィルタ特性を徐々に変えな
がら上記周波数スウィープを繰り返すことは煩雑であり
調整に時間がかかる。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであ
り、簡単な構成で調整精度が高くとれ、調整時間も短く
て済むようなフィルタ調整装置の提供を目的とする。

E.問題点を解決するための手段本発明に係るフィルタ調整装置は、上述の問題点を解決
するために、フィルタ調整データに応じてフィルタ特性
が変化するフィルタ回路と、このフィルタ回路に第１、
第２の周波数の信号を供給する信号源と、上記フィルタ
回路からの出力をレベル・シフトするレベル・シフト手
段と、上記フィルタ回路からの出力あるいは上記レベル
・シフト手段からの出力のいずれか一方を切換選択する
切換手段と、この切換手段からの出力をレベル検波する
レベル検波手段と、このレベル検波手段からの出力を所
定の基準レベルと比較し弁別する比較手段と、上記信号
源の周波数切換と上記切換手段とを連動させて切換制御
するとともに、上記比較手段からの出力に基づき最適の
フィルタ調整データを決定するコントロール手段とを少
なくとも有し、このコントロール手段は、フィルタ回路
に上記第１の周波数の信号を供給したと信号源からの信
号レベルと上記比較手段の基準レベルとの整合をとり、
フィルタ回路に上記第２の周波数の信号を供給したとき
のフィルタ出力をレベル・シフトして上記比較手段に供
給し、上記フィルタ調整データを変化させて上記レベル
・シフト出力が上記基準レベルに一致するときのフィル
タ調整データを最適のフィルタ調整データとすることを
特徴としている。

F.作用第１の周波数の入力信号によりフィルタ出力の基準レベ
ルと信号源レベルとの整合をとり、次に第２の周波数に
切り換えてフィルタ出力をレベル・シフトさせるととも
に、フィルタ特性を変化させながらフィルタ出力レベル
が基準レベルに一致する点のフィルタ調整データに基づ
き最適データを求めているため、簡単な構成にかかわら
ず、調整時間を短縮でき、調整精度も向上する。

G.実施例Ｇ−1.一実施例（第１図及び第２図）第１図は本発明の一実施例となるフィルタ調整装置を示
すブロック回路図であり、例えばテレビジョン受像機に
用いられる音声多重復調用IC等のアナログ集積回路１内
部に、調整対象となるフィルタ２が設けられている例を
示している。

この第１図において、調整対象となるフィルタ２には、
アナログ集積回路（IC）１の外部接続端子（所謂ICのピ
ン）３を介して、信号源４から第１の周波数ｆ₁、第２
の周波数ｆ₂の信号が供給されている。ここでフィルタ
２は、フィルタ調整データに応じて回路定数等が変化
し、フィルタ特性が変化するように構成されている。こ
のフィルタ２の周波数特性の一例として、本実施例にお
いては、第２図に示すような所謂LPF（ローパス・フィ
ルタ）特性を想定しており、このLPF特性の充分に低域
側の平坦な通過帯域内の周波数に上記第１の周波数ｆ₁
を設定し、カットオフ周波数ｆ_cの調整目標値に上記第
２の周波数ｆ₂を設定している。すなわち本実施例にお
いては、カットオフ周波数ｆ_cが最終的に上記第２の周
波数ｆ₂となるようにローパス・フィルタ２を調整する
わけである。

フィルタ２からの出力は、レベル・シフト回路８を介し
て切換スイッチ９の被選択端子ｂに供給されている。切
換スイッチ９の被選択端子ａには、フィルタ２からの出
力がそのまま供給されている。この切換スイッチ９から
の出力は、所謂AM検波器等のレベル検波器５に送られて
信号のレベル（振幅）の検出がなされ、このレベル検波
出力は、レベル弁別のための比較器６の一方の入力端
子、例えば非反転入力端子に送られる。この比較器６の
他方の入力端子（反転入力端子）には、基準入力端子７
を介して所定の基準レベルV_refが供給されるようになっ
ている。比較器６は、この基準レベルV_refに対して上記
レベル検波出力が高いか低いかをレベル弁別する。

比較器６からの比較出力（あるいはレベル弁別出力）
は、IC1内の内部バス10に送られる。IC内部バス10に接
続されたバス・デコーダ11は、外部接続端子12を介して
外部バス20とも接続されており、この外部バス20上のデ
ータと内部バス10上のデータとを相互に変換するインタ
ーフェース回路として用いられている。外部バス20から
バス・デコーダ11を介し内部バス10に転送されたデータ
は、ラッチ回路12に一旦記憶され、このデータがDA変換
器14でアナログ信号に変換され、回路定数制御信号ある
いはフィルタ特性調整信号としてフィルタ２に送られて
いる。上記外部バス20には、所謂マイクロ・プロセッサ
等のCPU21、プログラムやデータ等が予め書き込まれたR
OM（リード・オンリ・メモリ）22、データ等が一時的に
書き込まれるRAM（ランダム・アクセス・メモリ）23、
及び後述するフィルタ調整用データ等を電源のオン・オ
フにかかわらず記憶しておくための不揮発性メモリ24が
接続されている。また、外部バス20には、上記信号源４
を制御するためのインターフェース回路25が接続されて
いる。これらのCPU21、ROM22、RAM23、不揮発性メモリ2
4及びインターフェース回路25等から成るコンピュータ
・システムにより、信号源４の周波数ｆ₁、ｆ₂や切換ス
イッチ９の切換制御や信号源４の出力レベル調整を行
い、フィルタ調整データを変化させたときの上記比較器
６からの出力に基づき最適のフィルタ調整データを決定
するような一連のコントロール動作が実行される。

Ｇ−2.動作説明（第２図及び第３図）次に、このような最適フィルタ調整データを求める動作
について以下説明する。

先ず、CPU21等のコンピュータ・システムより成るコン
トロール手段が、切換スイッチ９を被選択端子ａに切換
制御するとともに、上記信号源４の周波数を上記ｆ₁に
切換制御する。この周波数ｆ₁は、第２図から明らかな
ように、充分に低域側で特性の平坦な信号通過帯域内の
周波数である。このとき上記コントロール手段は、レベ
ル検波器５からの出力が上記所定の基準レベルV_refに一
致するように、例えば信号源の出力レベルを調整して整
合をとる。これは、信号源４の出力レベルを調整しなが
ら比較器６からの出力をモニタし、比較出力（弁別出
力）が反転する時点で信号源４の出力レベルを固定する
ことで容易に行える。なお、基準レベルV_refの方を調整
してレベル検波器５からの出力レベルに一致させてもよ
い。

このような基準レベルV_refと信号源４の出力レベルとの
整合がとられた後に、上記コントロール手段は、切換ス
イッチ９を被選択端子ｂに切換制御し、上記信号源４の
周波数を上記ｆ₂に切換制御する。この周波数ｆ₂は、第
２図のローパス・フィルタ特性におけるカットオフ周波
数ｆ_cの目標値に予め設定されており、フィルタ出力は
上記基準レベルV_refから3dB下回ったレベルに表れるは
ずである。そこで、レベル・シフト回路８によりフィル
タ出力を上記3dB上昇させ、この3dBアップした周波数特
性曲線（第２図破線参照）における上記基準レベルV_ref
となる点を検出するようにしている。すなわち、被選択
端子ｂに切換接続された切換スイッチ９からの出力は、
レベル検波器５でレベル検波されて比較器６に送られ、
上記基準レベルV_refと比較される。

このときCPU21等のコンピュータ・システムより成るコ
ントロール手段は、バス・デコーダ11及びIC内部バス10
を介し、ラッチ回路13及びAD変換器14を介して、フィル
タ２の回路定数制御端子にフィルタ調整データを送る。
この調整データは、第２図の周波数特性グラフ上のLPF
特性曲線を、周波数軸上で一方向に（例えば図中の矢印
方向に）移動させてゆくような一連のデータである。こ
のようにフィルタ特性を略々連続的に周波数軸方向に変
化させることは、従来における入力信号の周波数を変化
（スウィープ）させることに対応するものである。

これに対して、入力信号周波数は一定値ｆ₂に固定され
ているから、レベル検波器５にてレベル検波して得られ
た出力が上記基準レベルV_refに一致したとき、すなわ
ち、周波数特性の変化に応じて比較器６の出力が反転し
た時点で、フィルタ２のLPF特性のカットオフ周波数ｆ_c
が上記目標値ｆ₂に一致していることになる。従って、
このときのフィルタ調整データが最適調整データとなる
わけである。この最適調整データは、上記第１図の不揮
発性メモリ24に書き込まれ、電源がオフしても該調整デ
ータが保存される。通常使用時には、電源オン直後等の
初期設定動作の一つとして、不揮発性メモリ24からの上
記最適調整データをラッチ回路13に送り、フィルタ２を
最適の調整状態に設定するわけである。

ここで、上記レベル・シフト回路８及び切換スイッチ９
の具体例としては、例えば第３図に示すように構成すれ
ばよい。この第３図においては、互いに並列的に接続さ
れた２組の差動トランジスタ対61、62の各共通エミッタ
と定電流源63との間を、切換スイッチ64を介して接続
し、２組の差動トランジスタ対61、62のいずれか一方を
選択的に動作状態に切換制御することにより、上記フィ
ルタ出力をそのままあるいはレベル・シフトして、次段
のレベル検波器５に送るようにしている。

すなわち、この第３図において、各差動トランジスタ対
61及び62のそれぞれ一方のトランジスタの各ベースに
は、入力端子65A及び65Bに入力された上記フィルタ２か
らの出力信号が、そのまま及び抵抗R₁を介して、それぞ
れ供給されている。また、各差動トランジスタ対61及び
62のコレクタ出力側には共通に能動負荷となるカレント
ミラー回路66が接続され、その出力はトランジスタ67を
介して出力端子68より取り出されて、上記レベル検波器
５に送られている。この出力は、上記差動トランジスタ
対61の他方のトランジスタのベースに帰還（負帰還）さ
れることにより、差動トランジスタ対61は単位利得１の
アンプとして動作する。また上記出力は、上記差動トラ
ンジスタ対62の一方のトランジスタのベースに抵抗R₂を
介して帰還されることにより、差動トランジスタ対61は
利得R₂/R₁のアンプとして動作する。この利得R₂/R₁は、
上記3dBアップのレベル・シフトが生ずるように設定さ
れることは勿論である。各差動トランジスタ対61、62の
各共通エミッタは、切換スイッチ64の各被選択端子ａ、
ｂにそれぞれ接続され、この切換スイッチ64は定電流源
63を介して接地されている。従って、切換スイッチ64を
端子ａ側に切換接続したときには、入力端子65Aからの
上記フィルタ出力がそのまま（利得１）出力端子68より
取り出されて上記レベル検波器５に送られ、また、切換
スイッチ64を端子ｂ側に切換接続したときには、入力端
子65Bからの上記フィルタ出力が上記利得R₂/R₁で増幅さ
れて（上記3dBレベル・アップされて）出力端子68を介
し上記レベル検波器５に送られる。

以上の説明からも明らかなように、フィルタ調整モード
時において、入力信号周波数がｆ₁のときには、切換ス
イッチ９あるいは切換スイッチ64を端子ａ側に切換接続
し、レベル検波出力と基準レベルV_refとを整合させ、次
に、入力信号周波数をｆ₂に切り換えると同時に切換ス
イッチ３あるいは切換スイッチ64を端子ｂ側に切換接続
して、フィルタ出力を上記3dBだけレベル・アップする
とともに、フィルタ２の周波数特性の方を、特性曲線が
周波数軸方向に平行移動するように略々連続的に変化さ
せているため、従来のような周波数スウィープのための
構成が不要となるとともに、フィルタ特性を調整しなが
ら何度もスウィープする必要が無くなって、調整に要す
る時間が短縮される。また、特性曲線を観測するための
構成が不要で、フィルタ出力レベルが基準レベルに一致
する点を比較器６で検出するだけの簡単な構成で、最適
のフィルタ調整データを精度良く求めることができ、し
かもバスラインを用いた自動調整への適用が容易に実現
できる。

Ｇ−3.バイクォッド・フィルタの説明（第４図及び第５
図）ところで、IC内部に組み込まれるフィルタ２の構成とし
ては、例えば第４図に示すような所謂バイクォッド・フ
ィルタ回路構成が一般に多く採用されている。このバイ
クォッド・フィルタは、演算増幅器（オペアンプ）31と
積分容量（コンデンサ）32とより成る第１の積分器と、
オペアンプ33とコンデンサ34とより成る第２の積分器と
を直列接続して構成されるアクティヴ・フィルタであ
り、オペアンプ31の出力がオペアンプ33の非反転入力端
子に供給され、オペアンプ33の出力がオペアンプ31の反
転入力端子に帰還され、またオペアンプ33の出力が帰還
率βの帰還回路35を介して該オペアンプ33の反転入力端
子に帰還されている。ここで、オペアンプ31の非反転入
力端子及び各コンデンサ32、34に対して、入力信号を供
給するか、接地するかを適宜に選択することにより、BP
F、LPF、HPF、トラップあるいは移相器等の特性を実現
できる。この第４図の例においては、オペアンプ31の非
反転入力端子に入力端子36を介して入力信号を供給し、
コンデンサ32及びコンデンサ34を接地するとともに、オ
ペアンプ33の出力端子37より出力信号を取り出すことに
より、ローパス・フィルタを実現している。

次に、上記バイクォッド・フィルタに用いられる一つの
積分器の具体例を第５図に示す。この第５図において、
上記演算増幅器（オペアンプ）の非反転入力端子41及び
反転入力端子42は、差動アンプを構成するトランジスタ
43、44の各ベースに接続されており、これらのトランジ
スタ43、44の各エミッタ間に接続された抵抗R_Eに、上記
各端子41、42間の入力電圧に応じた電流が流れる。この
電流と、トランジスタ43、44の各エミッタにそれぞれ接
続された定電流源の各電流I₁、I₁との和及び差の電流
が、トランジスタ43、44の各コレクタにそれぞれ接続さ
れたダイオード45、46を流れ、これらの各電流に応じて
表れる各ダイオード45、46の端子電圧が、エミッタ共通
差動トランジスタ対を構成する各トランジスタ47、48の
各ベースにそれぞれ供給される。これらのトランジスタ
47、48の共通エミッタは、２I₂の定電流源49を介して接
地されており、この差動トランジスタ対のコレクタ側を
流れる信号源は、I₂/I₁倍に増幅されることになる。ト
ランジスタ48のコレクタ出力は、カレントミラー回路50
を介して取り出され、上記積分容量となるコンデンサ52
を充電する。このコンデンサ52の一端の電圧はトランジ
スタ54で受けられて出力端子55から取り出される。コン
デンサ52の他端53に対しては、上述したように入力供給
あるいは接地がなされる。

この第５図の積分回路構成において、上記定電流源49及
びカレントミラー回路50の出力側の電流源51の電流値I₂
を変化させることにより、第４図のバイクォッド・フィ
ルタの周波数特性、具体的にはローパス・フィルタのカ
ットオフ周波数が、前述した第２図の矢印方向に変化す
る。すなわち、前記第１図のCPU21等から成るコントロ
ール手段からのフィルタ調整データが、ラッチ回路13、
DA変換器14等を介してフィルタ２に供給されることによ
り、具体的には内部回路の定電流源の上記電流値I₂が制
御され、周波数特性曲線が周波数軸方向に平行移動する
ような特性変化が生ずるわけである。

Ｇ−4.他の実施例なお、本発明は、上記実施例のみに限定されるものでは
なく、例えば、HPF（ハイパスフィルタ）のカットオフ
周波数検出も同様に行える。この場合には、HPFの周波
数特性の充分高域側で曲線の平坦な通過帯域内に上記第
１の周波数ｆ₁を定め、調整目標とするカットオフ周波
数に上記第２の周波数ｆ₂を定めればよい。この他、本
発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能
である。

H.発明の効果本発明のフィルタ調整装置によれば、入力信号周波数を
ｆ₁、ｆ₂間で切り換えるとともに、周波数ｆ₁のときレ
ベル弁別のための基準レベルと信号源からの信号入力レ
ベルとの整合を行い、周波数ｆ₂のときフィルタ出力を
レベル・シフトさせるとともにフィルタ特性を変化させ
ながらフィルタ出力が上記基準レベルに一致する点のフ
ィルタ調整データに基づき最適データを求めているた
め、簡単な構成にもかかわらず、調整時間を短縮でき、
調整精度も向上する。しかも、フィルタ自動調整化への
対応が容易に実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例となるフィルタ調整装置を示
すブロック回路図、第２図はローパス・フィルタの周波
数特性及びフィルタ調整動作を説明するためのグラフ、
第３図はレベル・シフト回路及び切換スイッチの具体的
構成の一例を示す回路図、第４図はバイクォッド・フィ
ルタの一例を示すブロック回路図、第５図はこの第４図
のフィルタに用いられる積分器の具体例を示す回路図で
ある。１……アナログIC ２……フィルタ４……信号源５……レベル検波器６……比較器７……FM検波器８……レベル・シフト回路９……切換スイッチ 10……内部バス 13……ラッチ回路 14……DA変換器 20……外部バス 21……CPU 24……不揮発性メモリ 25……インターフェース回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者橋本文治東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者大谷晃一東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (56)参考文献特開昭50−140235（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−214617（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フィルタ調整データに応じてフィルタ特性
が変化するフィルタ回路と、このフィルタ回路に第１、第２の周波数の信号を供給す
る信号源と、上記フィルタ回路からの出力をレベル・シフトするレベ
ル・シフト手段と、上記フィルタ回路からの出力あるいは上記レベル・シフ
ト手段からの出力のいずれか一方を切換選択する切換手
段と、この切換手段からの出力をレベル検波するレベル検波す
るレベル検波手段と、このレベル検波手段からの出力を所定の基準レベルと比
較し弁別する比較手段と、上記信号源の周波数切換と上記切換手段とを連動させて
切換制御するとともに、上記比較手段からの出力に基づ
き最適のフィルタ調整データを決定するコントロール手
段とを少なくとも有し、このコントロール手段は、上記フィルタ回路に上記第１
の周波数の信号を供給したときの上記信号源の出力レベ
ルと上記比較手段の基準レベルとの整合をとり、フィル
タ回路に上記第２の周波数の信号を供給したときのフィ
ルタ出力を上記レベル・シフトして上記比較手段に供給
し、上記フィルタ調整データを変化させたときの上記比
較手段からの出力に応じて最適のフィルタ調整データを
決定することを特徴とするフィルタ調整装置。