JPS58161413A - 多目的フイルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は種々のフィルタ特性を得ることのできる多目的
フィルタに関する。

多目的フィルタとしてはたとえば第１図に示すものが提
供されている。この第１ｗＡにおいて、（１）は入力端
、子を示し、（２）は出力端子を示す。入力端子（１）
は抵抗器（３）を介して初段のオペアンプ（４）の反転
入力端子に接続される。このオペアンプ（４）は積分回
路をなすものであり、それ自体の特性は帰還抵抗をなす
抵抗器（５）とツンデンサ（６）とにより決定される。

このオペアンプ（４の出力端子は抵抗器（７）を介し【
次段のオペアンプ（８）の反転入力端子に接続される、
このオペアンプ（８）も積分回路をなすものであり、そ
れ自体の４１性は入力抵抗をなす抵抗器（７）および；
ンデンナ（９）から決定される。そして、このオペアン
プ（８）の出力が反転増幅４１（１１）で増幅されたの
ち抵抗器（υを介し【初段のオペアンプ（４）の反転入
力端子に帰還される。反転増幅器軸はオペアンプＱりに
より構成される。

この場合、オペアンプ（４）の出力端子からはバンドメ
ス出力が得られ、他方オペアンプ輪の出力端子からは一
一パス出力が得られる。

オペアンプ輪は加算器をなすものであり、このオペアン
プ輪の反転入力端子（加算器の入力端子）に上述バンド
パス出力および四−バス出力が供給され５るようＫなっ
ている。また、入力端子（１）からの入力信号もこの反
転入力端子に供給し５るようになっている。

オペアンプ（４）の出力信号すなわちバンドパス出力の
みをオペアンプａ３に供給すれば出力端子（２）にバン
ドパス出力を得ることができる。オペアンプ（Ｉ３の出
力信号すなわちローパス出力のみをオペアンプ（１３に
供給すれば、出力端子（２）に−一パス出力を得ること
ができる。

また、入力信号およびバンドパス出力の双方をオペアン
プ峙に供給すれば、両信勺の位相が逆相であるので、出
力端子（２）にトラップ出力を得ることができる。入力
信号およびローパス出力の双方をオペアンプ峙に供給す
れば同様にして出力端子（２）Ｋバイパス出力を得る。

ところで、このような多目的フィルタでは、４個の高利
得オペアンプを要する。すなわち、オペアンプ（４）　
、　（８）劃３．ａ３）である。そして、これらオペア
ンプ（４）　、　（ａ）　、　ａｓ　、　Ｑａを抵抗器
やコンデ／ｌでディスクリートに接続する必要がある。

このため構成が複雑となる。また、この多目的フィルタ
の４Ｉ性は、オペアンプ（４）　、　（８）がそれぞれ
構成する積分回路の特性および帰量用の抵抗器Ｉの値に
より決定される。

具体的には抵抗器（５）　、　（７）　、収１）および
＝ンデンサ（６）、　（９）の定数により決定される。

そし【、これら定数の温度係数が大きいと、無視できな
い１度の温１特性をフィルタが持つよ５になってしまう
。したかつ【、抵抗器（５）　、　（７）　ｅ　Ｑｉ）
やコンデンサ（６）　、　（９）として温度係数の小さ
なもの、すなわち高価なものが必要となる。

本発明はとのよ５な事情を考慮し【なされたものであり
、構成が簡易であり、かつフィルタ特性の温度依存が少
ない多目的フィルタを提供することを目的としている。

以下、本発明多目的フィルタの一実施例につい【第２図
および第３図を参照しながら説明しよう。

第ｚｗＡはこの実施例で用いる積分回路（２）を示すも
ので、この図において、入力端子（２）をｎｐｎ　Ｗ　
）ツンジスタＱ１のベースに接続する。そして、このト
ランジスタＱ１を他のｎｐｎ　ＩＩ　）ツンジスタＱｚ
　Ｋ差動接続する。すなわち、等価な抵抗器（ハ）、０
４１を介してトランジスタＱｌ−Ｑ意のそれぞれのエイ
ツタを共通接続し、この接続点をｎｐｎ型トランジスタ
Ｑｓ・　のコレクタに接続する。なお、トランジスＩＱ
！のベースには基準電圧源（ハ）を接続する。

トランジスタＱ＄は定電流口ｌＩ（第３図Ｋ（４１Ａ）
　ｅ（４１Ｂ）で示す）をなすものである、すなわち、
電源端子（２）を抵抗器（財）を介してダイオード（２
）のアノードに接続し、そのカソードな抵抗器（２）を
介して接地する。そして、ダイオード（至）のアノード
をトランジスタＱ・のベースに接続し、そあエイツタを
抵抗器（至）を介して接地するものである。この定電流
回路の定電流を■！とする。

差動接続したトランジスタＱｌ、Ｑ！のそれぞれのコレ
クタにはｎｐｎ型トランジスタＱｓ　＊　Ｑａのエイツ
タを接続する。これらトランジスタＱｓ　＝　Ｑ４のそ
れぞれの；レクタな電源端子弼に接続し、それぞれのエ
ミッタを電圧源ｔ３１）に接続する。これらトランジス
タＱｍ　、　Ｑ４ではｐｎ接合の順方向特性を利用して
電流を電圧に変換する。そしてそれぞれのエイツタにト
ランジスタＱ１．（ｈのプレフタ電流に応じた電圧を得
る。

これらトランジスタＱｌ　、　Ｑ４のそれぞれのエイツ
タをｎｐｍ　ｍ　）ランジスタＱｉ　、　Ｑａのそれぞ
れのベースに接続する。トランジスタＱｓ　、　Ｑ・も
差動接続する。すなわち、トランジスタＱｓ　、　Ｑｓ
のそれぞれのエイツタを共通接続し、この接続点をｎｐ
ｍ　ｍｌ　）ランジスタＱ９のツレタタエミツタパスお
よび抵抗器（２）の直列回路を介して接地する。

このトランジスタＱｌも定電流回路（第３１＠ｌに（４
２Ａ）　、　（４２Ｂ）で示す）をなす。すなわち、電
源端子四を可変抵抗器（至）を介してダイオード（財）
のアノードＫｌｌ続し、このダイオード（２）のカソー
ドな抵抗器（至）を介して接地する。そして、このダイ
オード（財）のアノードをトランジスタＱ９のベースＫ
ｌｌ絖するのである。この定電ＲＷｊＪ路の定電流をＩ
、とする。

のちに述べるよ５に、この定電流Ｉ、と前述の定電流１
１との比によってこの積分回路の利得が制御される。こ
の積分回路はＩＣ（集積回路）によって構成されるけれ
ど、可変−抵抗器（至）を外付けとし【これを調整し、
これによって定電流■意換言すれば積分回路の利得を制
御しうる。

前述のトランジスタＱｉ　ｅ　Ｑ−は、前段のトランジ
スタＱｓ　ｅ　Ｑ４のエンツタに得られた差動出力を増
幅するものであり、この増幅出力をカレント建う−回路
によってプンデン？（至）に供給している。すなわち、
トランジスタＱｓのコレクタな順方向接続のダイオード
（財）を介して電源端子（２）Ｋ接続し、このダイオー
ド（財）のカソードをｐｍｐｍトランジスタＱｙのベー
スに接続する。このトランジスタＱ？の工（ツタを電源
端子（ハ）に接続し、そのコレクタをコンデンサ（至）
の一端に接続し、この接続点から出力端子（至）を導出
する。そして、このコンデンサ（至）の他端を接地する
のである。

との′：１／デンサ（至）には定電流源（至）を並列に
接続か、ら、コンデンサ（２）にはトランジスタＱ・の
信号電流のみが供給される。

とのよ５な積分回路では、資するに入力信号Ｖｉｍに応
じた電流が；ンデンｔＯＩＫ供給され、その両端電圧と
して入力信号Ｖ１朧の積分出力を得る。

このことを以下説−する。なお、以下の説明に用いる電
流値、電圧値部は籐２図に示すとおりである。

すなわち、トランジスタＱｌ　、　Ｑｍの；レタタ電流
Ｉｃｌ　ｅ　ｔｃｓは であり、トランジスタＱｓ　ｅ　Ｑ４のベースエ電ツタ
間である。ただし、ＩＯは逆方向飽和電流、ｋはポルツ
マ／定数、Ｔは絶対温度、ｑは電子の電荷である。

そして、トランジスタＱｌ　＊　Ｑ＠のベース電位■ｂ
ｓ−ｖｂ・は であり、この結果、トランジスタＱｓ　ｅ　Ｑ＠のベー
スである。

他方、トランジスタＱｓ　＊　Ｑ＠のプレタタミ流の信
号成分を＋１ｏｕｔ　Ｉ　　ｔｏｕｔとすると、トラン
ジスタＱｓ　ｅ　Ｑ番のペースエンツタ間電圧はであり
、この点からトランジスタＱ＊　＊　Ｑ＠のベース間電
圧Ｖｌｅｂを求めると。

となる。

以上の式■、■から であり、この結果 となり、このことから出力端子（至）から積分出方が得
られることがわかる。

なお、上述の式Ｏにおいて、ｒ、ｒ’をＩＣの内部抵抗
により構成すれば１０項の温度特性を相殺することかで
きる。この場合、単にコンデンサ（至）の容量Ｃと可変
抵抗器（至）の抵抗値孔との温度特性を向上させるだけ
で、積分回路ｏ力の温ｌｌ！特性を向上させることがで
きる。

つぎに、このような積分回路Ｑ公を用いた本発明多目的
フィルタの一実施例について第３ＷＯを参照しながら説
明する。本例は第２図の積分回路な１）ｉｋ：２段縦続
接続するものであり、第３図において第２ＷＡと対応す
る箇所”には対応する符号を付してそれぞれの詳細説明
を省略する。具体的には、初段の積分回路（２１Ａ）に
関連し′ｃＡのサフィックスを付し、後段の積分回路（
２１Ｂ）に関連してＢのサフィックスを付す。なお、こ
の第３図では第２図のトランジスタＱ＄が構成する定電
流回路を（４１Ａ入（４１Ｂ）で表わし、トランジスタ
Ｑｓが構成すゐ定電流回路を（４２Ａ）　、　（４２Ｂ
）で表わす。

第３図において、（ハ）〜−は端子を示し、これら端子
器〜員から入力端子、出力端子を選定するこＥＫより、
所望のフィルタ特性を得る。このフィルタ特性はローパ
スフィルタ、バイパスフィルタ。

バンドパスフィルタおよびトラップの各特性である。

本例では、端子−１＠４を抵抗器６υ、ｒ５３を介して
初゛段の積分回路（２１Ａ）のトランジスタＱ１ム、Ｑ
８ムのペースにそれぞれ接続する。この初段の積分回路
（！ＩＡ）のコンデンサ（３６Ａ）の両端にはそれぞれ
端子−９−を接続する。そして、このコンデンサ（３ａ
Ａ）のホットがわ一端にｓｐａ　Ｉｔ　）フンジスタ岐
のペースを接続し、この）ツンジヌタ（至）のコレクタ
を電源端子（２）に接続し、その工２ツタを定電流回路
−を介して接地する。このトランジメタ關はニオツタフ
ォロワ回路をなすもので、そのニヤツタを抵抗器−を介
してトランジスタＱｘムのペースに帰還するとともに抵
抗器（至）を介して次段の積分回路（２１Ｂ）の）ラン
ジスタＱＩＢのペースに接続する。

次段の積分回路（２１Ｂ）のトランジスタＱｔＢＫは抵
抗器−を介して端子＠ηをも接続する。トランジスタＱ
１１Ｋは他の端子−を接続する。また、次段の積分回路
（２１Ｂ）のコンデンサ（３６Ｂ）の両端から端子−２
輪をそれぞれ導出し、そのホットがわ一端に工Ｚツタフ
ォ■ワ回路をなすトランジスタ６つのペースを接続する
。このトランジスタ６′ｒＩのコレクタを電源端子ｏａ
Ｋ接続する。そして、その工建ツタを定電流回路−を介
して接地するとともに抵抗ａ輪を介して初段の積分回路
（！ＩＡ）のトランジスタＱ１ムのペースに接続する。

つぎにこの実施例の動作について説明しよう。

ここでは、まず第２図の積分回路＠ＵＫついて求めた式
■をこの第３図について適用しておく。なお、信号電圧
ｖ１〜Ｖ、および抵抗値’Ｉｓ　”＆＊　ｒｂ＊　’も
、「イｒＩＧは図示のとおりとする。

初段の積分回路（２１Ａ）におい【は、トランジスタＱ
１ムのペースがわの入力電圧ＶｂｓがＶｂｌ＝＝　　　
ｐ■ｓ　＋　’Ｓ’　＃　Ｖ＠ａ ｒａ十ｒａ　　　ｒａ＋ｒａ であり、トランジスタ（ｈｌのペースがゎの入力電圧■
ｂ！が である。これらは重ね合わせの埋から求められる。

そし【、入力信号ＶｉａはＶｉｎ　＝Ｖｂ１−ｖｂ＝で
ある。したがって、積分回路（２１Ａ）の出力電圧、す
なわちコンデン？　（３ｅＡ）の両端間電圧ＶＯＩはＩ Ｖ＠１　＝ｙ　・−Ｖｉａ ｒ　　２ｊ＊ＣＩＢ １ ＝７°２ｊ、ｃ１Ｂ　（■ｂ＊　−■ｂｓ）＝　−・（
ａＶｌ　　＋ａ’Ｖ畠−ｂＶ１−ｂ’Ｖｙ）　　　　　
　　　＝・・■１ とした。また、この場合 Ｖマ３ｖ・１＋ｖ３　　　　　　　　　　　・・−■で
ある。

同様ＫＬ、−Ｃ次段の積分回路（２１Ｂ）についてはＶ
＠！　−−（Ｖｉ　−ＣＶ４−　Ｃ’Ｖ７　）　　　　
　　””■ａ意 Ｖｓ”Ｖ＊ｓ＋Ｖ＠、、、、、、■ が成立する。ただし、■＠３はコンデンサ（３６Ｂ）の
両端間電圧であり、ｃ　ｗ７　、　ｃ’＝−シビーとし
。

Ｃ ’ｃ　”　’ｃ　　　　　ｒｃ　＋　ｒｃ’た。

つぎに、端子（ハ）〜−の選定によりどのようなフィル
タ特性を得られるかについて説明する。

（１）端子−を入力端子、端子（ハ）を出力端子とした
場合。

すなわち、Ｖ７　”　Ｖｏｕｔ　ｔ　Ｖｓ　＝　Ｖｌｍ
の場合である。

ｔｘ　オ、Ｖｌｅ　Ｖｓ　ｅ　Ｖｓ　＊　Ｖ４　ｔ　Ｖ
ｉ　＝　Ｏトシ”Ｃオ（。これらＶｉ−Ｖｙを式■、■
に代入して ＶＲ１＝　　’　　（ａ’Ｖｓ　−ｂ’Ｖｏｕｔ　）１ Ｖｏｕｔ＝ＶＯ１ を得、これから を得る。

同様に■１〜Ｖ丁を式■、■に代入するととＫより ＣＩ ＶＲ＝　　　　Ｖ６Ｈ＠　＋Ｖｉｎ　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　・・−・・■Ｓ！ を得る。そして、この式■を前の式０に代入しを得る。

このことから出力端子としての端子−からバンドパス出
力を得ることがわかる。

（２）　　端子＠、−を入力端子、端子−を出方端子と
した場合。

すなりチ、　Ｖｙ＝Ｖｏｗｌ　ｅ　ｖｓ＝−ｖ、　ｚＶ
ｌｍ　ｅＱ場４ｒ”ｅｈる・なおｓ　■＊　ｔ　ｖｌ　
＊　ｖ４νＶ・＝Ｏとしてお（。これらｖ１〜ｖ７を式
■、■に代入して Ｖｏｕｔ”Ｖ・ｔ＋Ｖｉｎ を得る。同様にして■１〜ｖ丁を式■、■に代入して を得、この式■を式０に代入して整理しを得る。このこ
とからこの場合には出力端子としての端子−からトラッ
プ出方を得ることがわかる。

（３）端子−を入力端子、端子−を出方端子とした場合
。

すなわち、■７　”　Ｖｏｕｔ　ｅ　ＶＩ＝　Ｖｉｍと
した場合である。なお、Ｖｂ　ｖ、　ｔ　ＶＲ＊　Ｖ４
　ｅ　ＶＲ＝　０としておく、これら■１〜■１を式■
、■に代入して ＶＯｕｔ−ＶＲ１ を得、これらから を得る。同様にしてＶｌｍｖ丁を弐〇、■に代入して を得る。このことから、この場合には出力端子としての
端子（ハ）からローパス出力を得ることがわかる。　　
゛ （４）端子−を入力端子、端子（ハ）を出方端子とした
場合。

すなわち、■？　”　Ｖｏｕｔ　、　Ｖｘ　＝　Ｖｌｍ
とした場合である。なお、ＶｌｔＶｍ　Ｉ　ｖ４ｔ　ｖ
ｊ　ｇ　ｖｓ　−０とし【オ＜。

これらｖ１〜■７を式■、■に代入してｌ　　。

■（Ｈ＝　　（ａＶｓ−ｂＶｉｍ−ｂ’Ｖｏｕｔ）ＶＯ
ｕｔ＝ＶＯ１ を得、これらから １　。

Ｖｏｕｔ＝　　（ａＶｓ−ｂＶｌｎ−ｂ’Ｖｏｕｔ）　
　　”・０を得る。同様にし”ＣＶｔ〜■７を式■、■
に代入して Ｃ′ ■ａ＝−Ｖｏｕｔ　　　　　　　　　　”０匂 を祷る。このことから、この場合には出方端子としての
端子−からバンドパス出方を得ることがわかる。

なお、この場合に出力端子とし【初段の積分回Ｍ　（２
１Ａ）のトランジスタＱ２ムのペースを選定すればトラ
ップ出方を得る。すなわち、この場合、Ｖｏｕｔ＝ｂ’
Ｖｙ＋ｂＶｘとなり、この式をＶｏｕｔ＝Ｖγのかわり
に上述の各式に代入すればを得る。このことから、この
場合にはトラップ出力をも得ることがわかる。

以上述べたように、本例によれば入力端子および出力端
子の選定により種々のフィルタ特性を得ることがで鯉る
。この場合、前述のようにオペアンプや各ｆｉｃＲ回路
網をディスタリートに接続する必要がなく、極めて構成
を簡略化し５る。また、各フィルタ特性における伝達関
数は積分回路（２１Ａ）　＊（２１Ｂ）の特性（ｓｔ＊
Ｉｚ）や’ａ　ｍ　’ａ；　ｒｂ　ｐ　’ｂ’ｔ　’″
Ｃｖ　’Ｃ’　Ｋよって決まり、このことは、これら伝
達関数の温度特性がＩＣ化により極めて向上することを
意味する。部品選定上は単にコンデンサ（３８Ａ）　ｅ
　（３ｓＢ）や可変抵抗ａＣＩ３に留意するのみでよい
。

なお、本発明は上述実施例に限定されるものではなく、
その要旨を逸脱しない範囲で極々変更が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す回路図、第２８！３は本発明の一
実施例に用いる積分回路ｃｌυを示す回路図、第３図は
本発明の一実施例を示す回路図である。 Ｑｔ　ｍ　Ｑｘ　（Ｑ１ム＊　Ｑｓ　ｉｓ　ｅ　Ｑ！ム
＊Ｑｓｍ）は差動増ｌＩ器をなすトツ／ジｘ７、＠１　
（（２１Ａ）　、　（２１Ｂ）　）　４１１ｊ　Ｇ　ｍ
ｌ　ｊ＆、（至）（（３６Ａ）　、　（３６Ｂ）　）は
コンデンサ、−〜−は端子である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 差動増幅器の出力電流によって＝ンデンナの充電を制御
   し【なる積分回路を少なくとも２段縦続接続し、初段の
   積分回路の入力がわに各段の積分回路の出力信号を帰還
   するとともに、上記差動増幅器の２人力ならびに上記ゴ
   ンデンナのツールドエンドおよびホットエンドがわから
   端子を導出し、上記複数の端子を運転出力端子として選
   定することにより所望のフィルタ特性を得るようＫした
   多目的フィルタ。