JPH1127095A

JPH1127095A - ローパスフィルタ回路

Info

Publication number: JPH1127095A
Application number: JP17977497A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Kusano; 孝博草野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-07-04
Filing date: 1997-07-04
Publication date: 1999-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】特性（ω０およびＱ）を可変可能にする。【解決手段】入力信号Ｘが、抵抗Ｒ１を介してバッフ
ァ５に供給される。バッファ５からの出力信号は、抵抗
Ｒ２を介してバッファ１１に供給される。バッファ１１
からの出力信号Ｙは、出力端子１５に供給されるととも
に、コンデンサＣ１を介してバッファ５の入力端子に帰
還される。バッファ１１の入力端子側とアースの間に、
コンデンサＣ２が接続されている。バッファ１１の入力
端子側に、コンデンサＣ３の一端が接続され、コンデン
サＣ３の他端は、スイッチ回路９の選択子９ａに接続さ
れる。スイッチ回路９の選択子９ａが、オープン用端子
９ａかアース接続用端子かを選択することにより、この
サレンキー型方式の２次ローパスフィルタ回路の特性
（ω０およびＱ）は変化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ローパスフィルタ
回路、特にサレンキー型方式のローパスフィルタ回路に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、集積回路内蔵のローパスフィルタ
回路は、主にコンダクタンスアンプ方式とサレンキー型
方式の２種類があるが、素子数の削減、チップサイズの
削減の目的で、サレンキー型方式のローパスフィルタ回
路が多用されつつある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、サレンキー型
方式のローパスフィルタ回路は、従来のコンダクタンス
アンプ方式に比べ、特性を可変にすることが困難である
という問題点があった。

【０００４】そこで、本発明は、特性（ω０およびＱ）
を可変可能なサレンキー型方式のローパスフィルタ回路
を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

（第１の構成例）一端が、ローパスフィルタ回路の入力
端子に接続されている第１の抵抗と、前記第１の抵抗の
他端に、入力端子が接続されている第１のバッファ手段
と、前記第１のバッファ手段の出力端子に、一端が接続
されている第２の抵抗と、一端が、前記第２の抵抗の他
端に接続されており、他端が、基準電圧源に接続されて
いる第１のコンデンサと、一端が、前記第１のコンデン
サの前記一端に接続されている第２のコンデンサと、前
記第２のコンデンサの他端に選択子が接続されており、
前記選択子で選択されるオープン用端子および基準電圧
源接続用端子を有するスイッチ手段と、入力端子が、前
記第２のコンデンサの前記一端に接続されており、出力
端子が前記ローパスフィルタ回路の出力端子に接続され
ている第２のバッファ手段と、前記第２のバッファ手段
の前記出力端子と前記第１のバッファ手段の前記入力端
子の間に接続されている第３のコンデンサとを具備し、
前記スイッチ手段の前記選択子が、前記オープン用端子
または前基準電圧源接続用端子を選択することにより、
前記ローパスフィルタ回路の特性が変化することを特徴
とする。

【０００６】（第２の構成例）一端が、ローパスフィル
タ回路の入力端子に接続されている第１の抵抗と、前記
第１の抵抗の他端に、入力端子が接続されている第１の
バッファ手段と、前記第１のバッファ手段の出力端子
に、一端が接続されている第２の抵抗と、一端が、前記
第２の抵抗の他端に接続されており、他端が、基準電圧
源に接続されている第１のコンデンサと、入力端子が、
前記第１のコンデンサの前記一端に接続されており、出
力端子が前記ローパスフィルタ回路の出力端子に接続さ
れている第２のバッファ手段と、前記第２のバッファ手
段の前記出力端子と前記第１のバッファ手段の前記入力
端子の間に接続されている第２のコンデンサと、一端
が、前記第１の抵抗の前記他端に接続されている第３の
コンデンサと、前記第３のコンデンサの他端に選択子が
接続されており、前記選択子で選択されるオープン用端
子および基準電圧源接続用端子および前記第２のバッフ
ァ手段の前記出力端子に接続されている帰還用端子を有
するスイッチ手段とを具備し、前記スイッチ手段の前記
選択子が、前記オープン用端子または前記基準電圧源接
続用端子または前記帰還用端子を選択することにより、
前記ローパスフィルタ回路の特性が変化することを特徴
とする。

【０００７】（第３の構成例）一端が、ローパスフィル
タ回路の入力端子に接続されている第１の抵抗と、前記
第１の抵抗の他端に、入力端子が接続されている第１の
バッファ手段と、前記第１のバッファ手段の出力端子
に、一端が接続されている第２の抵抗と、入力端子が、
前記第２の抵抗の他端に接続されており、出力端子が、
前記ローパスフィルタ回路の出力端子に接続されている
第２のバッファ手段と、入力端子が、前記第２のバッフ
ァ手段の前記出力端子に接続されている第１の可変係数
手段と、前記第１の可変係数手段の出力端子と前記第２
のバッファ手段の前記入力端子の間に接続されている第
１のコンデンサと、入力端子が、前記第２のバッファ手
段の前記出力端子に接続されている第２の可変係数手段
と、前記第２の可変係数手段の出力端子と前記第１のバ
ッファ手段の前記入力端子の間に接続されている第２の
コンデンサとを具備し、前記第１または第２の可変係数
手段の係数を変えることにより、前記ローパスフィルタ
回路の特性が変化することを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１に、本発明のサレンキー型方
式のローパスフィルタ回路の第１の実施の形態であるサ
レンキー型方式の２次ローパスフィルタ回路の構成を示
す。

【０００９】入力端子１に、Ｘ信号（このＸ信号の電圧
値を、Ｘとする）が入力される。入力端子１は、抵抗Ｒ
１（この抵抗の抵抗値を、Ｒ１とする）の一端に接続さ
れている。

【００１０】抵抗Ｒ１の他端は、バッファ５の入力端子
に接続されている。バッファ５の出力端子は、抵抗Ｒ２
（この抵抗の抵抗値を、Ｒ２とする）の一端に接続され
ている。抵抗Ｒ２の他端は、バッファ１１の入力端子に
接続されている。

【００１１】抵抗Ｒ２の他端に、コンデンサＣ２（この
コンデンサの容量を、Ｃ２とする）の一端が接続されて
いる。コンデンサＣ２の他端は、基準電圧源、本実施の
形態ではアースに接続されている。

【００１２】抵抗Ｒ２の他端に、コンデンサＣ３の一端
が接続されている。コンデンサＣ３の他端は、スイッチ
回路９の選択子９ａに接続されている。スイッチ回路９
の選択子９ａが選択する端子としては、オープン用端子
９ｂと、基準電圧源、本実施の形態ではアースに接続さ
れたアース接地用端子９ｃを具備する。

【００１３】抵抗Ｒ２の他端とコンデンサＣ３の一端の
接続点７の信号を、Ｙ（このＹ信号の電圧値を、Ｙとす
る）で示す。

【００１４】バッファ１１の出力端子１３は、２次ロー
パスフィルタ回路の出力端子１５に接続させている。ま
た、バッファ１１の出力端子１３における信号は、Ｙで
あり、このＹ信号は、コンデンサＣ１を介して、バッフ
ァ１３の入力端子に帰還される。

【００１５】コンデンサＣ１と抵抗Ｒ１の接続点３にお
ける信号を、Ｚ（このＺ信号の電圧値を、Ｚとする）で
示す。

【００１６】本実施の形態のサレンキー型方式の２次ロ
ーパスフィルタ回路では、ω０とＱを、２段階に変化出
来る。

【００１７】次に、ω０およびＱが、２段階（ω０１お
よびＱ１、ω０２およびＱ２）に出来ることを説明す
る。これは、スイッチ回路６の選択子９ａが、オープン
用端子９ｂとアース接続用端子９ｃを選択することで可
能になる。

【００１８】スイッチ回路９の選択子９ａが、オープン
用端子９ｂを選択した場合のω０１およびＱ１を求める
経過の計算式を、図２に示し、スイッチ回路９の選択子
９ａが、アース接続用端子９ｃを選択した場合のω０２
おゆびＱ２を求める経過の計算式を、図３に示す。

【００１９】本実施の形態のサレンキー型方式の２次ロ
ーパスフィルタ回路の伝達関数Ｈ（ｓ）は、（数１）で
表現される。

【００２０】

【数１】また、Ｚは、（数２）で表せる。

【００２１】

【数２】まず、スイッチ回路９の選択子９ａが、オープン用端子
９ｂを選択した場合のω０１およびＱ１を、図２に従っ
て、求める。

【００２２】Ｙは、図２の式（１）で表せる。伝達関数
Ｈ（ｓ）は、図２の式（２）で表せる。

【００２３】その結果、ω０１は、図２の式（３）に示
すごとく、（数３）となる。

【００２４】

【数３】 ω０１／Ｑ１は、図２の式（４）で表せるので、Ｑ１
は、図２の式（５）で示すごとく、（数４）となる。

【００２５】

【数４】次に、スイッチ回路９の選択子９ａが、アース接続用端
子９ｃを選択した場合のω０２およびＱ２を、図３に従
って求める。

【００２６】この場合の伝達関数Ｈ（ｓ）は、図３の式
（１）で表せる。

【００２７】その結果、ω０２は、図３の式（２）に示
すごとく、（数５）となる。

【００２８】

【数５】 ω０２／Ｑ２は、図３の式（３）で表せるので、Ｑ２
は、図３の式（４）で示すごとく、（数６）となる。

【００２９】

【数６】なお、ω０１とω０２の関係、Ｑ１とＱ２の関係は、
（数７）で表せる。

【００３０】

【数７】図４に、本発明のサレンキー型方式のローパスフィルタ
回路の第２の実施の形態であるサレンキー型方式の２次
ローパスフィルタ回路の構成を示す。

【００３１】入力端子１に、Ｘ信号（このＸ信号の電圧
値を、Ｘとする）が入力される。入力端子１は、抵抗Ｒ
１（この抵抗の抵抗値を、Ｒ１とする）の一端に接続さ
れている。

【００３２】抵抗Ｒ１の他端に、コンデンサＣ３（この
コンデンサの容量を、Ｃ３とする）の一端が接続されて
いる。コンデンサＣ３の他端は、スイッチ回路９の選択
子９ａに接続されている。

【００３３】スイッチ回路９の選択子９ａで選択される
端子としては、オープン用端子９ｂ、基準電圧源、本実
施の形態ではアースに接続されたアース接続用端子９
ｃ、後述するバッファ１１の出力端子に接続されている
帰還用端子９ｄを具備する。

【００３４】抵抗Ｒ１とコンデンサＣ３の接続点３での
信号を、Ｚ（このＺ信号の電圧値を、Ｚとする）で示
す。

【００３５】抵抗Ｒ１の他端は、バッファ５の入力端子
に接続されている。バッファ５の出力端子は、抵抗Ｒ２
（この抵抗の抵抗値を、Ｒ２とする）の一端に接続され
ている。抵抗Ｒ２の他端に、コンデンサＣ２（このコン
デンサの容量を、Ｃ２とする）の一端が接続されてい
る。コンデンサＣ２の他端は、基準電圧源、本実施の形
態ではアースに接続されている。

【００３６】抵抗Ｒ２とコンデンサＣ２の接続点７での
信号を、Ｙ（このＹ信号の電圧値を、Ｙとする）で示
す。

【００３７】抵抗Ｒ２の他端は、バッファ１１の入力端
子に接続されている。バッファ１１の出力端子１３は、
２次ローパスフィルタ回路の出力端子１５に接続されて
いる。また、バッファ１１の出力端子１３における信号
は、Ｙであり、このＹ信号は、コンデンサＣ１（このコ
ンデンサの容量は、Ｃ１とする）を介して、バッファ５
の入力端子に帰還されている。更に、このＹ信号は、ス
イッチ回路９の帰還用端子９ｄに供給されている。

【００３８】本実施の形態のサレンキー型方式の２次ロ
ーパスフィルタ回路では、ω０とＱを、３段階に変化出
来る。

【００３９】次に、ω０およびＱが、３段階（ω０１お
よびＱ１、ω０２およびＱ２、ω０３およびＱ３）に出
来ることを説明する。これは、スイッチ回路６の選択子
９ａが、オープン用端子９ｂとアース接続用端子９ｃと
帰還用端子９ｄを選択することで可能になる。

【００４０】スイッチ回路９の選択子９ａが、オープン
用端子９ｂを選択した場合のω０１およびＱ１を求める
経過の計算式は、図２と同じであり、その結果、ω０１
およびＱ１は、（数８）で表せる。

【００４１】

【数８】スイッチ回路９の選択子９ａが、アース接続端子９ｃを
選択した場合のω０２およびＱ２を求める経過の計算式
を、図５に示し、スイッチ回路９の選択子９ａが、帰還
用端子９ｄを選択した場合のω０３およびＱ３を求める
経過の計算式を、図６に示す。

【００４２】スイッチ回路９の選択子９ａが、アース接
続用端子９ｃを選択した場合のω０２およびＱ２を、図
５に従って求める。

【００４３】Ｚは、図５の式（１）で、Ｙは、図５の式
（２）で表せる。伝達関数Ｈ（ｓ）は、図５の式（３）
で表せる。

【００４４】その結果、ω０２は、図５の式（４）に示
すごとく、数（９）となる。

【００４５】

【数９】 ω０２／Ｑ２は、図５の式（５）で表せるので、Ｑ２
は、図５の式（６）で示すごとく、（数１０）となる。

【００４６】

【数１０】スイッチ回路９の選択子９ａが、帰還用端子９ｄを選択
した場合のω０３およびＱ３を、図６に従って求める。

【００４７】Ｚは、図６の式（１）で、Ｙは、図６の式
（２）で表せる。伝達関数Ｈ（ｓ）は、図６の式（３）
で表せる。

【００４８】その結果、ω０３は、図６の式（４）に示
すごとく、（数１１）となる。

【００４９】

【数１１】 ω０３／Ｑ３は、図６の式（５）で表せるので、Ｑ３
は、図６の式（６）に示すごとく、（数１２）となる。

【００５０】

【数１２】図７に、本発明のサレンキー型方式のローパスフィルタ
回路の第３の実施の形態であるサレンキー型方式の２次
ローパスフィルタ回路の構成を示す。

【００５１】入力端子１に、Ｘ信号（このＸ信号の電圧
値を、Ｘとする）が入力される。入力端子１は、抵抗Ｒ
１（この抵抗の抵抗値を、Ｒ１とする）の一端に接続さ
れている。抵抗Ｒ１の他端は、バッファ５の入力端子に
接続されている。

【００５２】バッファ５の出力端子は、抵抗Ｒ２（この
抵抗の抵抗値を、Ｒ２とする）の一端に接続されてい
る。抵抗Ｒ２の他端は、バッファ１１の入力端子に接続
されている。

【００５３】バッファ１１の出力端子１３は、２次ロー
パスフィルタ回路の出力端子１５に接続されている。バ
ッファ１１の出力端子１３における信号を、Ｙ信号（こ
のＹ信号の電圧値を、Ｙとする）で示す。

【００５４】バッファ１１の出力端子１３からのＹ信号
は、帰還用の可変係数回路、本実施の形態では帰還用の
可変増幅回路１７（この可変増幅回路１７のゲインをＡ
とする）の入力端子に供給される。可変増幅回路１７で
増幅されたＹ信号は、コンデンサＣ２（このコンデンサ
の容量を、Ｃ２とする）を介して、バッファ１１の入力
端子に帰還される。

【００５５】バッファ１１の出力端子１３からのＹ信号
は、帰還用の可変係数回路、本実施の形態では帰還用の
可変増幅回路１９（この可変増幅回路１９のゲインを、
Ｂとする）の入力端子に供給される。可変増幅回路１９
で増幅されたＹ信号は、コンデンサＣ１（このコンデン
サの容量を、Ｃ１とする）を介して、バッファ５の入力
端子に帰還される。コンデンサＣ１とバッファ５の入力
端子の接続点３での信号を、Ｚ（このＺ信号の電圧値
を、Ｚとする）で示す。

【００５６】本実施の形態の２次ローパスフィルタ回路
のω０およびＱを求める経過の計算式を、図８と図９に
示す。

【００５７】Ｚは、図８の式（１）で表せる。Ｙは、図
８の式（２）で表せる。式（２）を書き換え、Ｚが、式
（１）であるから、図８の式（３）が成立する。式
（３）を書き換えると、図８の式（４）となる。

【００５８】伝達関数Ｈ（ｓ）は、Ｙ／Ｘであるから、
図９の式（５）で表せる。

【００５９】その結果、ω０は、図９の式（６）に示す
ごとく、（数１３）となる。

【００６０】

【数１３】 ω０／Ｑは、図９の式（７）で表せるので、Ｑは、図９
の式（８）で示すごとく、（数１４）となる。

【００６１】

【数１４】（数１４）から分かるように、ω０は、Ａの値によって
変化する。また、Ｑは、（数１５）から分かるように、
ＡとＢの値で変化する。

【００６２】そこで、特殊な６例におけるω０およびＱ
それぞれの値を、図１０に示す。

【００６３】Ｂ＝１の場合、Ａが０でないとき、ω０
は、図１０（ａ）の２１で示す値になる。Ｑは、図１０
（ａ）の２３で示す値になる。Ａ＝０のとき、ω０は、
図１０（ａ）の２５に示す値になる。Ｑは、図１０
（ａ）の２７に示す値になる。

【００６４】Ｂ＝Ａの場合、Ａが０でないとき、ω０
は、図１０（ｂ）の２９で示す値になる。Ｑは、図１０
（ｂ）の３１に示す値になる。Ａ＝０のとき、ω０は、
図１０（ｂ）の３３で示す値になる。Ｑは、図１０
（ｂ）の３５で示す値になる。

【００６５】Ｂ＝０の場合、Ａが０でないとき、ω０
は、図１０（ｃ）の３７に示す値になる。Ｑは、図１０
（ｃ）の３９で示す値になる。Ａ＝０のとき、ω０は、
図１０（ｃ）の４１に示す値になる。Ｑは、図１０
（ｃ）の４３で示す値になる。

【００６６】

【発明の効果】以上、本発明によれば、特性（ω０およ
びＱ）を可変可能に出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサレンキー型方式のローパスフィルタ
回路の第１の実施の形態であるサレンキー型方式の２次
ローパスフィルタ回路の回路図である。

【図２】図１のスイッチ回路９の選択子が、オープン用
端子９ｂを選択した場合のω０１およびＱ１を求める経
過の計算式を示す図である。

【図３】図１のスイッチ回路９の選択子が、アース接続
用端子９ｃを選択した場合のω０２およびＱ２を求める
経過の計算式を示す図である。

【図４】本発明のサレンキー型方式のローパスフィルタ
回路の第２の実施の形態であるサレンキー型方式の２次
ローパスフィルタ回路の回路図である。

【図５】図４のスイッチ回路９の選択子が、アース接続
用端子９ｃを選択した場合のω０２およびＱ２を求める
経過の計算式を示す図である。

【図６】図４のスイッチ回路９の選択子が、帰還用端子
９ｄを選択した場合のω０３およびＱ３を求める経過の
計算式を示す図である。

【図７】本発明のサレンキー型方式のローパスフィルタ
回路の第３の実施の形態であるサレンキー型方式の２次
ローパスフィルタ回路の回路図である。

【図８】図７のサレンキー型方式の２次ローパスフィル
タ回路のω０およびＱを求める経過の計算式を示す図で
ある。

【図９】図８にひきづいて、図７のサレンキー型方式の
２次ローパスフィルタ回路のω０およびＱを求める経過
の計算式を示す図である。

【図１０】図７のサレンキー型方式の２次ローパスフィ
ルタ回路において、特殊な６例におけるω０およびＱそ
れぞれの値を示す図である。

【符号の説明】

Ｒ１、Ｒ２・・・抵抗、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３・・・コンデ
ンサ、５、１１・・・バッファ、９・・・スイッチ回
路、１７、１９・・・可変増幅回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一端が、ローパスフィルタ回路の入力端
子に接続されている第１の抵抗と、前記第１の抵抗の他端に、入力端子が接続されている第
１のバッファ手段と、前記第１のバッファ手段の出力端子に、一端が接続され
ている第２の抵抗と、一端が、前記第２の抵抗の他端に接続されており、他端
が、基準電圧源に接続されている第１のコンデンサと、一端が、前記第１のコンデンサの前記一端に接続されて
いる第２のコンデンサと、前記第２のコンデンサの他端に選択子が接続されてお
り、前記選択子で選択されるオープン用端子および基準
電圧源接続用端子を有するスイッチ手段と、入力端子が、前記第２のコンデンサの前記一端に接続さ
れており、出力端子が前記ローパスフィルタ回路の出力
端子に接続されている第２のバッファ手段と、前記第２のバッファ手段の前記出力端子と前記第１のバ
ッファ手段の前記入力端子の間に接続されている第３の
コンデンサとを具備し、前記スイッチ手段の前記選択子が、前記オープン用端子
または前基準電圧源接続用端子を選択することにより、
前記ローパスフィルタ回路の特性が変化することを特徴
とするローパスフィルタ回路。
【請求項２】一端が、ローパスフィルタ回路の入力端
子に接続されている第１の抵抗と、前記第１の抵抗の他端に、入力端子が接続されている第
１のバッファ手段と、前記第１のバッファ手段の出力端子に、一端が接続され
ている第２の抵抗と、一端が、前記第２の抵抗の他端に接続されており、他端
が、基準電圧源に接続されている第１のコンデンサと、入力端子が、前記第１のコンデンサの前記一端に接続さ
れており、出力端子が前記ローパスフィルタ回路の出力
端子に接続されている第２のバッファ手段と、前記第２のバッファ手段の前記出力端子と前記第１のバ
ッファ手段の前記入力端子の間に接続されている第２の
コンデンサと、一端が、前記第１の抵抗の前記他端に接続されている第
３のコンデンサと、前記第３のコンデンサの他端に選択子が接続されてお
り、前記選択子で選択されるオープン用端子および基準
電圧源接続用端子および前記第２のバッファ手段の前記
出力端子に接続されている帰還用端子を有するスイッチ
手段とを具備し、前記スイッチ手段の前記選択子が、前記オープン用端子
または前記基準電圧源接続用端子または前記帰還用端子
を選択することにより、前記ローパスフィルタ回路の特
性が変化することを特徴とするローパスフィルタ回路。
【請求項３】一端が、ローパスフィルタ回路の入力端
子に接続されている第１の抵抗と、前記第１の抵抗の他端に、入力端子が接続されている第
１のバッファ手段と、前記第１のバッファ手段の出力端子に、一端が接続され
ている第２の抵抗と、入力端子が、前記第２の抵抗の他端に接続されており、
出力端子が、前記ローパスフィルタ回路の出力端子に接
続されている第２のバッファ手段と、入力端子が、前記第２のバッファ手段の前記出力端子に
接続されている第１の可変係数手段と、前記第１の可変係数手段の出力端子と前記第２のバッフ
ァ手段の前記入力端子の間に接続されている第１のコン
デンサと、入力端子が、前記第２のバッファ手段の前記出力端子に
接続されている第２の可変係数手段と、前記第２の可変係数手段の出力端子と前記第１のバッフ
ァ手段の前記入力端子の間に接続されている第２のコン
デンサとを具備し、前記第１または第２の可変係数手段の係数を変えること
により、前記ローパスフィルタ回路の特性が変化するこ
とを特徴とするローパスフィルタ回路。
【請求項４】前記第１及び第２の可変係数手段の係数
を変えることにより、前記ローパスフィルタ回路の特性
が変化することを特徴とする請求項３に記載のローパス
フィルタ回路。