JPH09214286A - アクティブフィルタ - Google Patents

アクティブフィルタ

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JPH09214286A
JPH09214286A JP8304209A JP30420996A JPH09214286A JP H09214286 A JPH09214286 A JP H09214286A JP 8304209 A JP8304209 A JP 8304209A JP 30420996 A JP30420996 A JP 30420996A JP H09214286 A JPH09214286 A JP H09214286A
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JP
Japan
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stage
active filter
differential
filter
transistors
Prior art date
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Application number
JP8304209A
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English (en)
Inventor
Mihailovits Nicholas
ミハイロウヴィッツ ニコラス
Trevor Peter Beatson
ピーター ビートソン トレヴァー
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Plessey Semiconductors Ltd
Original Assignee
Plessey Semiconductors Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H11/00Networks using active elements
    • H03H11/02Multiple-port networks
    • H03H11/04Frequency selective two-port networks
    • H03H11/12Frequency selective two-port networks using amplifiers with feedback
    • H03H11/1213Frequency selective two-port networks using amplifiers with feedback using transistor amplifiers

Landscapes

  • Networks Using Active Elements (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 低域電圧源からの操作が可能であるアクティ
ブフィルタ回路を得る。 【解決手段】 1個のフィルタ回路は3個のステージ2
60、270、280を有し、各ステージは差動入力及
び差動出力を有する。ステージ260(270)の出力
は、ステージ270(280)の入力として提供され
る。ステージ260は、201と202及び203と2
04の2対のトランジスタを有する。入力信号は、トラ
ンジスタ201、204のベース電極に印加され電流の
変化をもたらす。トランジスタ202、203のコレク
タ電極は、ステージ260の出力を構成する。ステージ
270、280はステージ260と本質的には同一の構
造を有する。この配列は、低域供給電圧からの高周波数
の性能を提供する。他の実施例においてカットオフ周波
数は制御可能な電流源の制御の下で変化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアクティブフィルタ
回路に関し、特に、折り重ね型アクティブフィルタ回路
に関する。
【0002】
【従来の技術】本願は、優先権として英国特許出願95
22366.5を主張している出願に記載され請求され
ているフィルタスタック回路の改良に関する。
【0003】前記出願では、アクティブフィルタが、相
互連結されたトランジスタの対のスタックとしてどのよ
うに実施され得るかが記載されている。レジスタ、コン
デンサ及びトランジスタを使用する、このようなフィル
タの例は、図6に示されている。
【0004】図6は、3段の低域通過スタックドフィル
タ回路を示す。フィルタ回路は3個のカスケードされた
ステージ140、150、160を有する。1個のステ
ージの差動出力は、後続のステージの差動入力として使
用される。2個の主要な電流路があり、第1の主電流路
は、トランジスタ101、103、105のコレクタ−
エミッタ経路を通り、第2の主電流路は、トランジスタ
102、104、106のコレクタ−エミッタ経路を通
る。
【0005】フィルタ回路の第1ステージ140は、n
pnトランジスタ101、102、抵抗110、11
1、コンデンサ120を有する。フィルタ回路入力は、
電圧フォロアとして作動するトランジスタ101と10
2のベース電極に印加される。このステージの差動出力
は、コンデンサ120を横切り、これにより、第2ステ
ージ150の作動入力を形成する。第2ステージ150
の各npnトランジスタ103、104におけるコレク
タ電極は、他の主電流路を制御するnpnトランジスタ
104、103におけるベース電極に相互連結される。
コンデンサ122に終結される、第3ステージ160
は、第2ステージ150におけるものと同一の構造を有
することがわかる。電流源130、131は、第3ステ
ージ160の各差動出力から一定の電流を引き出す。フ
ィルタ回路低域通過出力は、コンデンサ122を通して
取り入れられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この型の回路において
実現されるフィルタは、設計と構造の両方における低域
電流の用法及び単一性について利点を有する。
【0007】しかしながら、多数のステージがフィルタ
において使用される場合、各ベース−エミッタ分岐点を
通る際の電圧の降下が考慮に入れられ、高レベルの供給
電圧が必要とされる。シリコントランジスタを使用する
8個のステージフィルタにおいては、例えば、トランジ
スタがオンの状態を保つためには5.6ボルトは必要と
される。
【0008】本発明の目的は低域電圧源からの操作が可
能であるとともに、上述のフィルタと同様の効果を得る
ことができるアクティブフィルタ回路を提供することで
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明においては、カス
ケードに接続された複数個の差動ステージを有するアク
ティブフィルタが提供される。各ステージは、エミッタ
結合された2対として接続された4個のトランジスタを
有する。各対における1個のトランジスタは、相互に及
び各ステージの各差動出力に接続されたベース及びコレ
クタ電極を有する。また、各対における他のトランジス
タのベース電極は、ステージの各差動入力に接続され
る。前記複数個のステージの少なくとも1個のステージ
の差動入力は、直前のステージの差動出力に相互連結さ
れる。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の実施例について、添付図
面を参照して以下に説明する。
【0011】図6は前記出願に記載されているような、
スタックされたアクティブフィルタを示す。そこからわ
かるように、フィルタの両側面における抵抗を横切るベ
ース−エミッタ電圧の降下と静的な直流の降下によっ
て、電圧源からアースへと実質的な電圧降下が存在す
る。図1におけるアクティブフィルタ回路は、最小の供
給電圧で作動し得ると同時に、図6における回路の利点
を保持するものである。
【0012】図1は、本発明による3段の低域通過折り
畳み型フィルタ回路を示す。回路は、各ステージが1段
の伝達関数を有する、3個のステージ260、270、
280で構成される。1個のステージの差動出力は、後
続のステージの差動入力へとフィードされる。図1にお
ける3個のステージ回路は、従って、このような低域通
過のタイプで3段のフィルタを有する。
【0013】差動入力信号は、トランジスタ201と2
04のベース電極に各々印加される。差動入力信号の各
分岐は、従って、異なる差動トランジスタの1対、20
1と202及び203と204に印加される。これら2
対の差動トランジスタ201と202及び203と20
4は、フィルタ回路の第1ステージを構成する。このス
テージの差動出力は、トランジスタ202と203にお
けるコレクタから取り入れられる。ロードコンデンサ2
40はこの第1ステージの出力を通して接続される。フ
ィルタ回路の第2ステージ270は、本質的に同一の回
路のレイアウトを有する。ステージ270への差動入力
は、ステージ260の差動出力から得られる。これらの
入力は、差動トランジスタの対205と206及び20
7と208に印加される。各ステージ260、270、
280は、フィルタ出力と本質的には同様の方法で作動
する。フィルタ出力は最終ステージ280のトランジス
タ210と211のコレクタから取られる。
【0014】各ステージ260、270、280の入出
力レベルの電圧が一致することが認識され得る。図6の
スタックされたフィルタ回路に比較して、より低い供給
電圧が必要とされる。それは、単一のトランジスタの分
岐点を通る電圧の降下と、供給からアースへの単一の抵
抗のみがあるからである。
【0015】2対の差動トランジスタを有する、図1に
おける回路のフィルタステージが如何に作動するかとい
うことの理解を助けるために、同様なスタックされたフ
ィルタステージからの変換について、図2と図3を参照
して記述する。同様のフィルタ回路は、同一のフィルタ
リング機能を果たすと考えられ得る。
【0016】図2は、相互連結された、図6におけるエ
ミッタフォロアフィルタ回路のステージを示す。フィル
タ回路ステージの各分岐、トランジスタ301と抵抗3
03あるいはトランジスタ302と抵抗304は、単一
の電圧ゲインを有する、効率的なエミッタフォロアであ
る。このようなエミッタフォロアの1つが図3に示され
ている。
【0017】図3の回路による電圧出力は、入力電圧に
従う。しかし、トランジスタ401のベース−エミッタ
電圧と抵抗402を通る電圧の降下の総計に等しい量に
より逓減される。これを避けるために、差動的1対は、
図4に見られるように、エミッタフォロアの位置で用い
られる。出力電圧が入力電圧と同値である点を除けば、
この配列は図3のエミッタフォロアに理想的な電圧フォ
ロアとして考えられ得る。トランジスタ451のコレク
タの電流は、同様のエミッタフォロアにおけるトランジ
スタ401のコレクタの電流と本質的に同一のままであ
る。
【0018】図3において見られる2個の回路を提供す
ることにより、1個は各差動入力のためであることが明
確にわかることだが、図2の単一ステージフィルタに等
しい回路が得られる。このような3個のステージを、後
続のステージの差動入力を形成する1個のステージの差
動出力と接続することにより、図1のフィルタ回路が得
られるように考え得る。
【0019】多くの場合、電子的に制御可能なカットオ
フ周波数を有するフィルタの提供が必要である。本発明
におけるフィルタ回路について、また、このような提供
があることについて、図3と図5を参照して記述する。
【0020】バイポーラトランジスタのために、装置の
動的なインピーダンスは、小信号のため、装置が操作さ
れる静的バイアス電流に反比例することが示され得る。
装置のインピーダンスが、装置が組み込まれたフィルタ
ステージの交流特性にとって重要であるから、そのステ
ージを組み込んでいるフィルタのカットオフ周波数は、
バイアス電流の変化により制御され得る。カットオフ周
波数は、一定のインピーダンスの除去により、また制御
可能な電流源の提供により、さらにトランジスタの動的
なインピーダンスによる回路の完全な操作により、大体
の仕方で制御され得る。しかしながら、同調可能なフィ
ルタがこの方法で作られるときは、支援され得る信号の
揺れの最大値についての限界が認識される。これは、ト
ランジスタを通る電流が信号の揺れに伴い変化するから
であり、これによりまたトランジスタの動的なインピー
ダンスが信号の揺れに伴い変化するのである。この、非
線形の動作は、調和のとれた歪みに帰着する。
【0021】本発明が好ましく高められるように、増大
した線形性が電子的に同調可能なアクティブフィルタに
おいて、図5におけるように、多重に正接したダブレッ
トの回路を使用することにより得られる。
【0022】図5におけるダブレット回路は2対のオフ
セット差動を有し、最初の1対におけるトランジスタ5
01と502は、反対の1対におけるトランジスタ50
4と503に一致するような同一のエミッタ領域以外の
異なるエミッタ領域を有する。エミッタ領域の割合は、
装置が作動すべきオフセット電圧を明確にするが、典型
的には4と5の間である。このことは、約40mvの電
圧の揺れを有する入力信号への線形的応答を認めるもの
である。図1に示される回路の差動的な各々の一対にこ
の回路を代わりに用いることで、変動可能な電流源の制
御の下で変化するカットオフ周波数を有する、同調可能
な低域通過フィルタ回路が得られる。必要ならば、異な
るフィルタステージを独立した変動可能な電流源により
制御できる。この回路から供給されるフィルタはまた高
度な線形性を有し得る。
【0023】認識されるように、コンデンサは差動的に
接続される必要はないが、スタックの各側面の一端でア
ースに接続され得る。このことは、完全にフロートして
いるコンデンサが支援されていない、画一的な実施に特
に有効である。
【0024】回路設計においてエミッタフォロアのみを
必要とし、演算増幅器及び相互コンダクタンス増幅器の
ような装置の使用を避けることで、より高い作動周波数
が可能となる。
【0025】交流フィードバック機構のみが回路内で作
動することから、当該フィルタは、従来技術のフィルタ
に比較すると、直流オフセットに対してかなり感度が鈍
くなっている。
【0026】相互コンダクタンス増幅器またはそのよう
なものの使用よりもむしろ、電圧フォロアとしてのトラ
ンジスタの使用は、低域通過出力において見られるよう
に、フィルタの直流ゲインが単一となることを確実にす
る。
【0027】各ノードにおける共通の電圧が明確である
という事実は、相互コンダクタ/コンデンサのフィルタ
の実施の存在に対比して、付加的共通モードの安定回路
の必要を除去する。
【0028】従来のLCRフィルタと本発明のそれとの
間に互換性があることにより、フィルタの実施に要求さ
れる成分の値は容易に計算できる。
【0029】
【発明の効果】上述した折り畳み型アクティブフィルタ
が、バイポーラトランジスタの位置で電界効果トランジ
スタを使用して実施され得ることが認められ得る。それ
には、上述したバイポーラトランジスタのベース、エミ
ッタ及びコレクタ電極と同様に接続された、制御、ソー
ス及びドレイン電極を伴うのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における折り畳まれたアクティブフィル
タを示す図である。
【図2】図6のスタックされたアクティブフィルタの単
一ステージを示す図である。
【図3】図2におけるフィルタステージの素子が、如何
にトランジスタの差動的1対に作られるか、を示す図で
ある。
【図4】図2におけるフィルタステージの素子が、如何
にトランジスタの差動的1対に作られるか、を示す図で
ある。
【図5】本発明の実施例において使用される、多重正接
ダブレットを示す図である。
【図6】スタックされたアクティブフィルタを示す図で
ある。
【符号の説明】
101、102、103、104 npnトランジスタ 105、106 トランジスタ 110、111 抵抗 120、122 コンデンサ 130、131 電流源 140、150、160 ステージ 201、202、203、204 トランジスタ 205、206、207、208 差動トランジスタ 210、211 コレクタ 240 ロードコンデンサ 260、270、280 ステージ 301、302 トランジスタ 303、304 抵抗 401 トランジスタ 402 抵抗 451 トランジスタ 501、502、503、504 トランジスタ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カスケードに接続された複数個の差動ス
    テージを有し、 前記各ステージは、2対のエミッタ結合として接続され
    た4個のトランジスタを含み、 前記各対における1個のトランジスタは、相互に及び前
    記各ステージの各差動出力に接続されたベース及びコレ
    クタ電極を有し、 前記各対における他のトランジスタの前記ベース電極
    は、前記ステージの各差動入力に接続され、 前記複数個のステージの少なくとも1個のステージの差
    動入力は、前記直前のステージの前記差動出力に相互連
    結されるアクティブフィルタ。
  2. 【請求項2】 少なくとも1個のステージの前記差動出
    力は、コンデンサにより結合されることを特徴とする請
    求項1に記載のアクティブフィルタ。
  3. 【請求項3】 少なくとも1個のステージの前記差動出
    力は、コンデンサにより各々接地電位に結合されること
    を特徴とする請求項1または2のいずれかに記載のアク
    ティブフィルタ。
  4. 【請求項4】 少なくとも1個のステージの前記差動出
    力の各々は、電流源により電圧源に接続されることを特
    徴とする請求項1から3のいずれかに記載のアクティブ
    フィルタ。
  5. 【請求項5】 少なくとも1個のステージの各トランジ
    スタ対の前記トランジスタは、各々の抵抗素子により前
    記トランジスタの対に共通の電流源に接続されたエミッ
    タを有し、 前記電流源は、前記トランジスタを接地電位に接続する
    ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載のア
    クティブフィルタ。
  6. 【請求項6】 前記各ステージは、2個の多重正接ダブ
    レットを有することを特徴とする請求項1から4のいず
    れかに記載のアクティブフィルタ。
  7. 【請求項7】 電子的に制御可能な電流源が使用され、 前記電流源の制御が前記フィルタの特徴に変化をもたら
    すことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の
    アクティブフィルタ。
  8. 【請求項8】 前記特徴は、前記フィルタのカットオフ
    周波数であることを特徴とする請求項7に記載のアクテ
    ィブフィルタ。
JP8304209A 1995-11-01 1996-10-31 アクティブフィルタ Pending JPH09214286A (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB9522366.5 1995-11-01
GBGB9522365.7A GB9522365D0 (en) 1995-11-01 1995-11-01 Folded active filter stack
GB9522365.7 1995-11-01
GBGB9522366.5A GB9522366D0 (en) 1995-11-01 1995-11-01 Active filter stack

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JPH09214286A true JPH09214286A (ja) 1997-08-15

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8304210A Pending JPH09199988A (ja) 1995-11-01 1996-10-31 アクティブフィルタ回路
JP8304209A Pending JPH09214286A (ja) 1995-11-01 1996-10-31 アクティブフィルタ

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US (2) US5912587A (ja)
EP (2) EP0772294B1 (ja)
JP (2) JPH09199988A (ja)
AT (2) ATE202663T1 (ja)
DE (2) DE69613536T2 (ja)
ES (1) ES2154791T3 (ja)

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