JPS62253207A - 状態変数型帯域通過フイルタ− - Google Patents

状態変数型帯域通過フイルタ−

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JPS62253207A
JPS62253207A JP9764286A JP9764286A JPS62253207A JP S62253207 A JPS62253207 A JP S62253207A JP 9764286 A JP9764286 A JP 9764286A JP 9764286 A JP9764286 A JP 9764286A JP S62253207 A JPS62253207 A JP S62253207A
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JP
Japan
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resistor
input
operational amplifier
capacitor
value
Prior art date
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Pending
Application number
JP9764286A
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English (en)
Inventor
Keiichiro Sumikawa
澄川 惠一郎
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高い尖鋭度(以下Qと称する)を有し、個別
周波数の判別を行う個別選択呼出しシステム等に供され
る状態変数型帯域通過フィルターに関するものである。
〔従来技術〕
帯域通過フィルター(以下BPFと称する)の周波数振
幅特性は通常、第4図の如くであり、その伝達関数は次
式で表される。
H・ □ S Q ここで、T(s) :伝達関数、H:通過帯域利得、Q
:尖鋭度(−ω。/ω、)、ω。:中心角周波数(=2
πf0)、fo:中心周波数、ω11:3dB帯域幅、
S−jω、ω=2πfである。上記の中心角周波数ω。
、尖鋭度Q、及び通過帯域利得Hは、BPFの特性を決
定する要素となっている。この(1)式の特性は、一般
的な単一演算増幅器型回路でも実現可能であるが、主に
安定性の面からQが高くなると多重帰還回路を使用する
必要がある。
この回路を使用したBPFの中でも優れた特性を有する
ものとして、第3図に示すような状態変数型BPFが一
般に知られている。このBPFは3個の演算増幅器OP
、1・OP、2・0P33、抵抗R31〜R36、及び
コンデンサCa1l  ・C3□を有している。
これら各演算増幅器の特性は理想的なものとする。
同図においてVH%I%VL及びv五の関係は次式で表
される。
R:++R:+z    R33 ■ 5C31R3S VL −Vs・・・・・・・・・(4)SCxzRsb (2)、(3)、(4)式よりV、 / V、の関係を
求めると下記の(5)式となる。
Vr    C+tRss  R31+RIZ   R
33RollCi+Ihs  R31+RIZ   R
3:1(5)式においてR23=R’J4、Cff1R
15・C32Rzb・CRとすると、 ・・・・・・・・・(6) となる。上記(6)式と(1)式との係数比較により、
ω。、Q、Hは次のように求められる。
・・・・・・・・・(7) CR ところが、上記従来の構成では、(7)、(8)及び(
9)式から明らかなように、ω。はCRの定数によりQ
、Hとは独立して可変可能であるのに対し、QとHは相
関間係にあり、Qを高くすると[Iも高くなり、電源レ
ベル(V c c)でクリップして所定の特性が得られ
なくなるという欠点がある。従って、ω。、Q、Hの各
々異なる多種類のBPFが必要とされるシステムには対
応できないこともあるという不都合を有していた。
〔発明の目的〕
本発明は、上記従来の問題点を考慮してなされたもので
あって、中心角周波数ω。、尖鋭度Q、通過帯域利得H
をそれぞれ独立に可変可能として設定自由度を高め、多
数のシステムに対応することができる状態変数型帯域通
過フィルターの提供を目的とするものである。
〔発明の構成〕
本発明の状態変数型帯域通過フィルターは、上記の目的
を達成するために、少なくとも4段の演算増幅器を直列
に設け、第1と第2の演算増幅器は各々反転増幅回路を
構成し、第3と第4の演算増幅器は各々積分器を構成す
る状態変数型帯域通過フィルターであって、上記第1の
演算増幅器には第1帰還抵抗と第1入力抵抗とが接続さ
れ、第2の演算増幅器には第2帰還抵抗と第2入力抵抗
とが接続され、第3の演算増幅器には第3入力抵抗、及
び反転入力端子と出力端子との間に第1コンデンサが接
続され、第4の演算増幅器には第4入力抵抗、及び反転
入力端子と出力端子との間に第2コンデンサが接続され
、第1演算増幅器の反転入力端子と第3演算増幅器の出
力端子との間には第3帰還抵抗が接続され、第2演算増
幅器の反転入力端子と第4演算増幅器の出力端子との間
には第4帰還抵抗が接続され、上記第3入力抵抗の値と
第1コンデンサの値との積、及び第4入力抵抗の値と第
2コンデンサの値との積を各々等しく設定し、かつ第2
入力抵抗、第2帰還抵抗及び第4帰還抵抗の各個を等し
く設定すると共に、第1入力抵抗の値、第1帰還抵抗の
値、及び第3入力抵抗の値、及び第3入力抵抗の値と第
1コンデンサの値との積を可変可能に設定し、中心角周
波数ω。、尖鋭度Q、通過帯域利得Hをそれぞれ独立し
て設定することができるように構成したことを特徴とす
るものである。
〔実施例〕
本発明の一実施例を第1図に基づいて以下に説明する。
本発明に係る状態変数型帯域通過フィルターは、第1乃
至第4の4個の演算増幅器OPz・oP1□・OI’+
ff・0PI4を有しており、各演算増幅HoP、1〜
OP、4の特性は理想的なものとする。第1の演算増幅
g3apHの反転入力端子と出力端子との間には第1帰
還抵抗である負帰還用の抵抗1?tzが接続され、また
、反転入力端子には第1入力抵抗である抵抗R11を介
して電圧viが印加されている。以上の部品により反転
増幅回路が構成されており、この回路の次段には、同様
に、第2の演算増幅器op、。
、第2入力抵抗である抵抗RI4 、及び第2帰還抵抗
である抵抗RISからなる反転増幅回路が設けられてい
る。上記演算増幅器0Plzの出力端子からは電圧V1
1が取り出されている。また、演算増幅器Op、□の次
段には、第3の演算増幅器0P13、第3入力抵抗であ
る抵抗R1?及び第1コンデンサであるコンデンサC1
1からなる積分器が設けられており、この積分器の後段
には、第4の演算増幅器0PIa、第4入力抵抗である
抵抗R13、及び第2コンデンサであるコンデンサC1
□からなる積分器が設けられている。そして、上記演算
増幅器op、ffの出力端子からは電圧V、が取り出さ
れており、演算増幅器op、4の出力端子からは電圧v
Lが取り出されている。さらに、上記演算増幅器OP+
+の反転入力端子と演算増幅器op、ffの出力端子と
の間には第3帰還抵抗である抵抗R13が接続され、ま
た演算増幅器OP1□の反転入力端子と演算増幅器op
、、の出力端子との間には第4帰還抵抗である抵抗RI
6が接続されている。
上記の構成において、各電圧L+、V8、vL及びV、
の関係は以下の式で表される。
vL R14R11RI4  R1:l    RI&・・・
・・・・・・(10) (10)、(11)、(12)式より Vll/ V。
の関係を求めると、 l ν五 ・・・・・・ (13) (13)式において RI S =Rl & ” Rl
 4、C++R+t = C,□RIm =CHとする
と〔以下余白〕 1    R12R13 となる。上記(14)式と前記(1)式との係数比較に
より、ω。、Q、Hは次のように求められる。
■ ω。−□・・・・・・・・・(15) C12 I2 R口 (15)、(16)、(17)式から明らかなように、
CR(= CIIRI? = C+□R48)が変化す
ることにより、ω。はQとHに影響されることなく独立
に可変となる。またQはR1□が変化することによりω
とHに影響されることなく独立に可変となり、さらに、
■(はR1が変化することよりω。とHに影響されるこ
となく独立に可変となる。つまりω。、Q、11は互い
に独立して可変可能であり、またその手段も抵抗を1本
(ω。のときは2本)変更するだけの簡単なものである
ため、設計自由度が高められる。
また、第2図は第1図に示した状態変数型帯域通過フィ
ルターに、単一電源を用いた場合の例であって、演算増
幅器OPz〜OP+a、抵抗R11−R2□、コンデン
サCI、 xCtsから構成されており、そのJa能は
同様である。
〔発明の効果〕
本発明の状態変数型帯域通過フィルターは、以上のよう
に、少なくとも4段の演算増幅器を直列に設け、第1と
第2の演算増幅器は各々反転増幅回路を構成し、第3と
第4の演算増幅器は各々積分器を構成する状態変数形帯
域通過フィルターであって、上記第1の演算増幅器には
第1帰還抵抗と第1入力抵抗とが接続され、第2の演算
増幅器には第2帰還抵抗と第2入力抵抗とが接続され、
第3の演算増幅器には第3入力抵抗、及び反転入力端子
と出力端子との間に第1コンデンサが接続され、第4の
演算増幅器には第4入力抵抗、及び反転入力端子と出力
端子との間に第2コンデンサが接続され、第1演算増幅
器の反転入力端子と第3演算増幅器の出力端子との間に
は第3帰還抵抗が接続され、第2演算増幅器の反転入力
端子と第4演算増幅器の出力端子との間には第4帰還抵
抗が接続され、上記第3入力抵抗の値と第1コンデンサ
の値との積、及び第4入力抵抗の値と第2コンデンサの
値との積を各々等しく設定し、かつ第2入力抵抗、第2
帰還抵抗及び第4帰還抵抗の各個を等しく設定すると共
に、第1入力抵抗の値、第1帰還抵抗の値、及び第3入
力抵抗の値、及び第3入力抵抗の値と第1コンデンサの
値との積を可変可能に設定した構成であるから、中心角
周波数ω。、尖鋭度Q及び通過帯域利得11がそれぞれ
独立に可変可能となっている。従って、中心角周波数ω
。、尖鋭度Q及び通過帯域利得Hに対する高い設定自由
度を備えることができ、多数のシステムに対応すること
ができる。また、上記の各特性を調節する際には、構成
部品である抵抗等を1個或いは2個変更するのみで済む
ため、例えば本フィルターをハイブリッドIC化する場
合には、変更する抵抗だけをチップ抵抗マウントにし、
他の抵抗は全て厚膜印刷にて形成することにより、少量
多品種生産のフィルター用ハイブリッドICにも対応で
きる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す基本的回路図、第2図
は本発明の他の実施例を示す回路図、第3図は従来例を
示す回路図、第4図はBPFの周波数振幅特性を示すグ
ラフである。 OP、〜OP+4は演算増幅器、R11は抵抗(第1入
力抵抗) 、R14は抵抗(第2入力抵抗) 、Rat
は抵抗(第3入力抵抗) 、R+sは抵抗(第4入力抵
抗)、R12は抵抗(第1帰還抵抗) 、R+sは抵抗
(第2帰還抵抗)、抵抗R1ffは抵抗(第3帰還抵抗
) 、R16は抵抗(第4帰還砥抗) 、Cz はコン
デンサ(第1コンデンサ)、C1□はコンデンサ(第2
コンデンサ)である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、少なくとも4段の演算増幅器を直列に設け、第1と
    第2の演算増幅器は各々反転増幅回路を成し、第3と第
    4の演算増幅器は各々積分器を成す状態変数型帯域通過
    フィルターであって、上記第1の演算増幅器には第1帰
    還抵抗と第1入力抵抗とが接続され、第2の演算増幅器
    には第2帰還抵抗と第2入力抵抗とが接続され、第3の
    演算増幅器には第3入力抵抗、及び反転入力端子と出力
    端子との間に第1コンデンサが接続され、第4の演算増
    幅器には第4入力抵抗、及び反転入力端子と出力端子と
    の間に第2コンデンサが接続され、第1演算増幅器の反
    転入力端子と第3演算増幅器の出力端子との間には第3
    帰還抵抗が接続され、第2演算増幅器の反転入力端子と
    第4演算増幅器の出力端子との間には第4帰還抵抗が接
    続され、上記第3入力抵抗の値と第1コンデンサの値と
    の積、及び第4入力抵抗の値と第2コンデンサの値との
    積を各々等しく設定し、かつ第2入力抵抗、第2帰還抵
    抗及び第4帰還抵抗の各値を等しく設定すると共に、第
    1入力抵抗の値、第1帰還抵抗の値、及び第3入力抵抗
    の値、及び第3入力抵抗の値と第1コンデンサの値との
    積を可変可能に設定したことを特徴とする状態変数型帯
    域通過フィルター。
JP9764286A 1986-04-25 1986-04-25 状態変数型帯域通過フイルタ− Pending JPS62253207A (ja)

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