JPS63276312A - グラフィックイコライザ回路 - Google Patents

グラフィックイコライザ回路

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JPS63276312A
JPS63276312A JP62110452A JP11045287A JPS63276312A JP S63276312 A JPS63276312 A JP S63276312A JP 62110452 A JP62110452 A JP 62110452A JP 11045287 A JP11045287 A JP 11045287A JP S63276312 A JPS63276312 A JP S63276312A
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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〕 この発明は、オーディオ信号帯域を数分割し、各帯域の
信号成分を独立に強調又は減衰させることができるグラ
フィックイコライザ回路に関するものである。。
〔発明の概要〕
本発明のグラフィックイコライザ回路は、負帰還をかけ
ている演算増幅器の非反転入力端子に抵抗を介して入力
信号を供給すると共に、この非反転入力端子に、帯域分
割した中心周波数に対して通過特性となる複数のバンド
パスフィルタを接続し、このバンドパスフィルタの各々
には出力信号を電流出力に変換するような一対の電圧−
電流変換回路を設ける。そして、一対の電圧−電流変換
回路のうち第1の電圧−電流変換回路は前記非反転入力
端子から電流を引き出すように接続し、第2の電圧−電
流変換回路は前記演算増幅器の反転入力端子から゛1流
を引き出すように接続しているので、第1、及び第2の
電圧−電流変換器の変換コンダクタンスが互いに差動的
に制御されると、オーディオ信号の選択された任意の帯
域の信号成分を強調し、又は減衰するようなグラフィッ
クイコライザ回路とすることができる。
〔従来の技術〕
音源や再生音場の状況、あるいはは聴取者の好みに応じ
て、低音、又は高音を任意に強調又は減衰するトーンコ
ントロール回路は、オーディオ装置には必要不可欠の回
路部品とされている。
このようなトーンコントロールに対し、オーディオ帯域
をさらに細かく分割し、分割された各々の帯域を任意に
減衰、または強調するような装置を通称グラフィックイ
コライザ回路と呼び、トーンコントロール回路では調整
ができないような複雑な音場の補正を可能とすることが
できる。
このグラフィックイコライザによる分割帯域はオーディ
オ機器の機種によっても異なるが、最低3分割から、一
般には5〜7分割とされており、さらに高級なものでは
9分割とするものもある。
そして、従来は一般的に高級機種のみに採用されていた
が、近年IC化の技術によって家庭用のポータプルヘッ
ドホーンプレーヤ等にも使用されるようになりつつある
。この背景にはオーディオ装置の高品質化、高機能化の
要求があり、IC化により比較的ローコストのグラフィ
ックイコライザ回路が容易に得られるようになったこと
が挙げられる。
第6図は従来技術におけるグラフィックイコライザ回路
の回路構成の一例を示したもので、簡単な例として3分
割グラフィックイコライザ回路が示されている。
この回路で入力信号v1は入力端子lより抵抗R4を介
して演算増幅器2の非反転入力に加えちれており、演算
増幅器2の出力は出力端子3から出力されるが、一部は
帰還抵抗Roを介して反転入力端子に帰還されている。
演算増幅器2の反転入力端子と非反転入力端子間には、
3個のポIJ、−ムVR+、VR2,VR3が接続され
、さらに、このボリュームVRI、VR2゜VH2の可
動片には一端が接地されたLCrからなる直列共振回路
4,5.6が接続されている。
第7図は、この回路の動作を説明するために一つの帯域
のみを取り出した回路図である。
ボリュームで分割された抵抗をa・RV及び(1−a)
Rv とすると、最初にa=1の状態ではLCr回路は
演算増幅器2の反転入力に接続されることになる。演算
増幅器2の開ループ利得が充分に大きいと、反転入力と
非反転入力端子の電位は共にVl となり、抵抗値aR
yに流れる電流工、はOとなり、入力信号Vl =Vl
 とすることができる。
したがって、この状態の回路でLCr直列回路のインピ
ーダンスが、反転入力端子に接続されたことになり、L
Crによる直列共振周波数fO付近で利得が上昇′し、
第8図に示すように共振周波数fO付近の信号成分を強
調する特性11を示すことになる。
又、a=0のときは、後述するように直列共振回路LC
rが非反転入力端子側に接続され、共振周波数foで減
衰する利得を与えるから、その特性は第8図で示すよう
に共振周波数foで減衰する特性12となる。
この強調特性と減衰特性が対称となるためには入力抵抗
R1と、帰還抵抗R,が等しくなることが必要である。
今、R=Ri =ROとしてa=1の場合の回路の周波
数特性をT(S)(S=jω:複素角周波数)とすると
、 ココで、Z(S) はLc r回路のインピーダンスで
である。したがって、 (L)O= 1 / Frテ、  Q :ωOL/ r
と定義すると、 この式は、低域(S(<00)及び高域(S >>00
)では利得が1となりS二00では利得が(1+R/r
)になることを示している。
次にa=Oの場合の回路の周波数特性を説明する。
この場合はボリュームの抵抗値(1−a)Rvに流れる
電流IOはOとなるから、演算増幅器2は電圧ホロワ−
として動作し、共振周波数fo付近で減衰する周波数特
性を示す。すなわち、・・・・・(5) と表わされ、前述したω0とQを代入するとこの式は、
前記第(4)式と全つく対称的となっており、結局、第
7図の強調特性と減衰特性がデシベル表示で完全に対称
となることを意味する。
次に、a=0.5.すなわち、ボリュームの中点につい
て考察すると、この場合も演算増幅器2の開ループ利得
が充分大きいとすれば、ボリュームの両端の電位差はO
となる。
しかし、中点にLCr回路が接続されているため、l1
=IOとなり、この回路では次式が成立する。
Vi  ”Vl  +Ri  ・Ii       ・
・・・・(7)Vo =vl +Ro IIIo   
   ・・・・・(8)R,=Ro  、Ii =Io
 であルカラ、Vi=VQとなり、この回路の伝達特性
T (S)は1である。
そして例えば1>a>0.5の領域では第7図の特性1
1より小さい強調特性となり、0.5>a>Oでは特性
12より小さい減衰特性を示す。
第9図はかかるグラフィックイコライザ回路を5分割、
すなわち共振周波数(R2)が100゜300、IK、
3に、IOKに設定されたときの周波数特性を示したも
ので、5個のボリュームによって、各帯域の強調及び減
衰が独立して調整できることを示している。
〔発明が解決しようとする問題□点〕
以上のように、従来のグラフィックイコライザ回路は、
−個の演算増幅器によって任意の周波数帯域を強調又は
減衰させることができるが、以下に示すような問題点が
ある。
l) インダクタンス(L)が必要になり、高価になる
2)分割数が多くなると、インダクタンス値が増大し、
作り難い(特に、Qが高くなると共に中心周波数が低い
方まで拡大されるため) 3)ボリュームに信号成分が流入するため、誘導ノイズ
を拾い、S/Nを劣化する。
4)小型化が困難になる。
ところで、インダクタンス素子を具体化する回路として
は、例えばシュミレートインダクタンス回路を使用する
ことができる。
第1O図はかかるシュミレートインダクタンス回路を使
用した直列共振回路を示したもので、演算回路21と、
抵抗R1,R2コンデンサC2がシュミレートインダク
タンス回路を構成し、端子22より左側をみたインピー
ダンスが等測的にインダクタンスを示す。すなわち、端
子22より左側をみたインピーダンスZ L (S)は
、・・・・・・(9) Z L (S)はS→0のときR1,S+(1)のとき
R2となるから、第1.1図の点線で囲った等価回路と
みなすこ−とができ、 L=C2・R1(R2−R1)      ・・・・・
・(lO)となる、この回路でR,2>)R1となるよ
うに選ぶと、 L二=c2・R1−R2・・・・・・(11)となり、
コンデンサC1と共に高いQの直列共振回路を形成する
ことになる。このときに共振周波数00とQは次式で与
えられる。
ωo=1/ヒ2・1−R2・・・・・・(12)しかし
ながら、このようなシュミレートインダクタンス回路を
使用したときにも、IC化する際にさらに次のような問
題点がある。
1) シュミレートインダクタンス回路を使用しても、
1チヤンネルl帯域を構成するために、両端が接地され
ていない2個の外付は容量と、1個のボリュームが必要
になり、分割帯域数が増加するとICのビン数が多くな
るため、小型化が困難になり、実装上のメリットも少な
い。
2)IC内蔵の抵抗と、外付は容量で共振周波数が設定
されるが、IC内部の抵抗値の精度が悪いため、イコラ
イザの特性のバラツキが大きい。
3)ボリュームに信号電流が流れることになるためノイ
ズを拾い易い、又、直流制御方式にすることが困難であ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、かかる問題点を解消することを目的としてな
されたもので、入力信号が第1の抵抗を介して非反転入
力に接続され、出力信号が第2の抵抗を介して反転入力
端子に帰還されている演算増幅器と、この演算増幅器の
非反転入力端子(又は反転入力端子)に接続されている
N個のバンドパスフィルタと、各バンドパスフィルタの
出力電圧をそれぞれ電流出力に変換する1対の電圧−電
流変換器によりグラフィックイコライザ回路を構成した
ものである。
〔作用〕
オーディオ帯域をN分割した各帯域の中心周波数を通過
する各バンドパスフィルタの出力は、それぞれ1対の電
圧−電流変換器によって演算増幅器の非反転入力端子、
及び反転入力端子の電流値を制御するから、前記1対の
電圧−電流変換器の変換コンダクタンス(g、)を互い
に差動的に変化するように制御することによって、分割
された各周波数帯域の信号を個別に強調し、又は減衰さ
せることができる。
又、直流制御方式が採用できるので、IC化されたグラ
フィックイコライザ回路が容易に実現でき、S/Nを向
上させることができる。
〔実施例〕
第1図は本発明のグラフィックイコライザ回路の原理図
を示すブロック図であって、1は入力信号V1の入力端
子、3は出力信号■0の出力端子、2は反転入力と非反
転入力を備えている演算増幅器である。
31Aは後述するようにオーディオ帯域をN分割したと
きの中心周波数(ωG)を通過する特性を持ったバンド
パスフィルタを示し、32A。
33Aは前記バンドパスフィルタの出力信号を電流変換
する1対の電圧−電流変換器である。
そして、第1の電圧−電流変換器32Aの変換コンダク
タンスは(l  a) gm 、第2の電圧−電流変換
器33の変換コンダクタンス33Aはa舎g−とされて
おり、aはl<a<−1とする。
なお、このようなバンドパスフィルタ31A及び1対の
電圧−電流変換器32A、33AはN分割のときは点線
で示すように8個バンドパスフィルタ31B、31C・
・・・・・とされ、それぞれN対の電圧−電流変換器3
2B、33B、32C。
33C・・・・・・によって形成されることになるが、
以下の説明はバンドパスフィルタ31A及び1対の電圧
−電流変換器32A 、33Aについて説明する。
バンドパスフィルタ31の中心周波数をω0共振特性を
Qとすると、その伝達特性H(S)は、・・・・・・(
14) で表わされる。
又、演算増幅器2の入力端子の電圧をvl とすると、 Vl =Vt   R11+       =・・・・
(15)xl=v+(1−a)gs−H(S)    
・−・−・・ClF3)Vo  −V1+ Ro  I
 o       ・・・・・・(17)が成立する。
上式を整理すると、 ・・・・・・(18) ・・・・・・(19) また、Ioは、 ・・・・・・(20) 減衰特性と強調特性が対称となるためには、従来技術と
同様にRi =RO=Rである必要から、VOを求める
と、 ・・−・・・(21) 伝達関数T (S) = V o / V l を求め
ると、・・・・・・(22) を得る。
この式において、a=1とすると、 ・・・・・・(23) この第(23)式を前記第(4)式と対比すると、R/
rが2R−g@に置換えられたものである。
したがって、振幅特性は第7図の特性11のように共振
周波数00(ω0=2πfo)で強調されたものになり
このときの利得は(1+2R−gs)となる。
次に、a=−1の状態について第(22)式を再現する
と、 ・・・・・・(24) となり、この式はR/rを2・Rga とおいた前記第
(6)式と等しい。したがって、その振幅特性は第7図
の特性12にみられるようにfOにおいて利得がl/ 
(1+21φgm)となる減衰特性を示す。
又、中間a=OにおいてはT(S)=tとなり、フラッ
トな特性を示す。
以上の説明から明らかなように、本発明のグラフィック
イコライザ回路は、バンドパスフィルタと係数aによっ
て差動的にglが変化する2つの出力を有する電圧−電
流変換器から構成されるが、従来のLCRの直列共振素
子やインダクタンスを回路的に置換したシュミレートイ
ンダクタンス回路を用いる従来のグラフィックイコライ
ザと等価な動作を成すことがわかる。
次に、本発明の利点を明確にするために、より具体的な
構成について説明する。第2図は本発明に好適なバンド
パスフィルタの原理を示している。この方式は状態変数
型、あるいはパイクワッド型と称する能動フィルタ回路
で、加算器と積分器から構成される。
この回路で41が入力端子、42.43が加算器、44
.45が各々Q・ωo/S及び(1)O/(S @Q)
の伝達関数を有する積分器である。全体の伝達関数を求
めると、 ・・・・・・(25) を得る。上式を(14)式と対比すると、利得が92倍
である以外は同一である。
第3図は、第2図のバンドパスフィルタを更に詳細に示
した図である。
この図で、51は入力端子41に加えられた入力電圧V
1 と、帰還電圧V22の差電圧V11を求めgaの係
数をかけ出力電流Illを与える電圧−電流変換器であ
る。その出力には容量C11が接続され積分回路を形成
する。その電圧V21と帰還電圧V22との差電圧V1
2は電圧−電流変換器52によって電流に変換される。
その出力3個の電圧−電流変換器52によって、I 1
2 、 I 13 、 I +4の電流出力に変換され
、ga2.(1−a)・gao+(1+a)・gmoの
係数が乗ぜられる。I+2は容量CI2により積分され
帰還電圧V22となる。113゜114は各々出力端子
53.54を介して演算増幅器20反転入力及び非反転
入力に接続される。
第4図は、第3図の具体的な構成を示す図である。入力
端子41に加えられた入力信号は差動増幅器61により
電流に変換される。その電流はダイオード対62に流れ
込む。
ダイオード対62の両端の電圧はエミッタ結合差動対6
3のベース間に加えられ、更に電流ミラー64により出
力型Rl 1+とじて取り出される。
出力電流Il+は容量CI+により積分され、次段の差
動増幅器65により電流に変換される。その電流はダイ
オード対66に流れ込む。ダイオ・−ド対66の両端の
電圧はエミッタ結合差動対67のベース間に加えられ、
電流ミラー68により出力電流112として取り出され
る。電流112は容量C12により積分され、差動増幅
器61及び65に帰還される。
ダイオード対66の両端の電圧はエミッタ結合差動対6
9.70の各々のベース間にも加えられている。更にそ
の差動対のコレクタには電流ミラー71.72が接続さ
れ、出力電流113.+14が取り出されている。
エミッタ結合差動対69.70の共通エミッタには、電
流ミラー73.74が接続され、端子75.76より制
御電流ICX、ICが与えられる。端子77.78は各
々、正負の電源端子である。
79はバイアス電流を与えるためのバイアス電圧源であ
る。これは、まずR1+を介して電流ミラー80にバイ
アス電流を与える。その電流はQ13 、 Qla 、
 Q25を介して差動増幅器61.65にバイアス電流
を与える。また、バイアス電圧源79は端子81に取り
出され、外付は抵抗R16を介して、端子82よりQ1
0に流れ込む。更に、Q24 、 Q34を介してエミ
ッタ共通トランジスタ対63.67にバイアス電流を与
える。
第4図の回路は第3図の方式を忠実に具現化したもので
ある。容量C1l 、 012は、IC内部に配置する
ことも可能であり、外付けとすることも可能である。一
般的には中高域の帯域は、IC内蔵とし、低域は容量値
が大きくなるので外付けとすることが望ましい。
この実施例以外の状態変数型バンドパスフィルタも使用
できるが、この方式の利点は容量が接地される形となる
ことで、容量を外付けする場合には好都合である。トラ
ンジスタQ19にバイアス電流を与える抵抗R16はI
C内蔵としてもよい。但し、外付けとすることにより中
心周波数の精度が高くなる。ダイオード対62とエミッ
タ結合差動対63及びダイオード対66とエミッタ結合
差動対67は乗算回路を形成する。その電流利得はQ2
4の電流とQlaの電流の比及びQ34の電流とQ25
の電流の比に比例する。一方差動増幅器61及び65の
電圧−電流変換器は、各々R12、R13及びR+a、
R+sによって定まる。RI21 R131R+a、R
+sはICの内蔵抵抗であり、その絶対値精度及び温度
特性は必ずしもよくない。
ところが、Q + a及びQ25の電流はR1+に依存
することから、前記乗算回路の電流利得はR11とR1
6の比に依存し、R11とR12、R13、R14、R
15。
R16の比が一定であれば、差動増幅器61.65の伝
達コンダクタンスのIC内蔵抵抗値への依存性と乗算回
路の電流利得のIC内蔵抵抗値への依存性が打ち消し合
い、その絶対値へは依存しなくなる。したがって、差動
増幅器61.65の入力からIII、I+2までの伝達
コンダクタンス精度が向上する。すなわち、各帯域の中
心周波数の精度が向上する。
→ ゛ なお、中心周波数の精度が重要でなければ、−Ri
bは内蔵をしてもよい。
次に端子75.76に供給する制御電流ICX、ICに
ついて第5図を用いて説明する。
第5図はX軸に制御電圧を取り、Y軸に制御電流IC,
ICXを取っている。
最も一般的な制御電流は91.92に示すように和が一
定となるような特性である。
しかし93.94のような特性でもよい。IC=ICX
となるところでその帯域は平坦特性を示し、IC>IC
Xでは強調特性、IC<ICXでは減衰特性となる。
なお、以上の実施例で、第1図に示した本発明の構成に
おいては、バンドパスフィルタ31A。
31B、3iC,・・・・・・の入力は演算増幅器の非
反転入力に接続されているが、反転入力にも同一信号が
発生することから反転入力側に接続されてもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明のグラフィックイコライザ
回路は、反転入力端子、及び非反転入力端子を有する演
算増幅器と、分割された帯域に対する複数個のバンドパ
スフィルタを使用し、このバンドパスフィルタの出力信
号を電流出力に変換して前記演算増幅器の反転入力端子
、及び非反転入力端子に供給することによって各帯域内
の信号成分に対して強調特性、及び減衰特性を与えるよ
うにしているから、強調特性及び減衰特性が直線的な制
御信号に対してリニヤに変化し、聴感的にも優れた音場
調整が行われる。
又、直流制御方式を採用することによって単一のボリュ
ームによりステレオ信号を制御することができるから小
型、簡易化が可能になり、ボリュームに信号成分が流れ
ないから誘導ノイズを少なくし、S/Nを向上するとい
う効果がある。
又、回路が接地された容量で形成できるため、IC化が
容易になり、周波数特性のバラツキが少なくなるという
利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のグラフィックイコライザ回路の原理図
を示す回路図、第2図はバンドパスフィルタの一実施例
を示すブロック図、第3図は第2図のブロック図をさら
に具体化した回路図、第4図は第3図の回路をIC化し
た実施例を示す回路図、第5図は制御信号の変化例を示
すグラフ、第6図は従来のグラフィックイコライザ回路
の回路図、第7図は第6図の動作を説明するための回路
図、第8図は中心周波数fOに対する強調特性と減衰特
性のグラフ、第9図は5分割グラフィックイコライザ回
路の周波数特性を示すグラフ、第10図はシュミレート
インダクタンス回路図、第11図は第1θ図の等価回路
である。 図中、1は入力端子、2は演算増幅器、3は出力端子、
31A、31B、31C・・・・・・はバンドパスフィ
ルタ、32A、32B、32C・・・・・・は第1の電
圧−電流変換器、33A、33B、33木発・明りり”
y7r・ソクイコライサ°へ原ア里図第1図 5z h1*c1mt゛V111+2=gnvzv12h3=
(1−a)9mov12h4−(1*a)gmo・Vl
z 第3図 制#e、L 第5図 第6図 第8図 第9図 第11図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)入力信号が第1の抵抗を介して非反転入力端子に
    接続され、出力信号が第2の抵抗を介して反転入力端子
    にフィードバックされている増幅回路と、前記非反転入
    力端子に接続され、可聴帯域をN分割したときの中心周
    波数を通過特性とするN個のバンドパスフィルタ回路と
    、前記N個のバンドパスフィルタ回路の出力をそれぞれ
    電流出力に変換するN個の第1及び第2の電圧−電流変
    換器対とからなり、前記第1の電圧−電流変換器を前記
    増幅回路の非反転入力端子に接続すると共に、前記第2
    の電圧−電流変換器を前記増幅回路の反転入力端子に接
    続し、前記第1、及び第2の電圧−電流変換回路の伝達
    コンダクタンスがそれぞれ差動的に制御されるように構
    成したことを特徴とするグラフィックイコライザ回路。
  2. (2)N個のバンドパスフィルタが増幅回路の反転入力
    端子に接続されていることを特徴とする特許請求の範囲
    第(1)項記載のグラフィックイコライザ回路。
  3. (3)バンドパスフィルタ及び第1、第2の電圧−電流
    変換器は、エミッタ電極間に帰還抵抗を有する同一導電
    型の2個のトランジスタからなる第1、第2の差動増幅
    器と、この第1、第2の差動増幅器の出力電流が供給さ
    れている第1、第2のダイオード対と、前記第1のダイ
    オード対の電位差をベース電極間に印加した第1のエミ
    ッタ結合差動トランジスタ対と、前記第2の差動増幅器
    の電位差をベース電極間に印加した第2、第3、第4の
    エミッタ結合差動トランジスタ対と、前記第1、第2エ
    ミッタ結合差動トランジスタ対の出力側に設けた第1、
    第2の積分容量と、前記第3、第4のエミッタ結合トラ
    ンジスタ対の共通エミッタ電流を差動的に制御させる手
    段によって構成されていることを特徴とする特許請求の
    範囲第(1)項に記載のグラフィックイコライザ回路。
JP62110452A 1987-05-08 1987-05-08 グラフィックイコライザ回路 Expired - Fee Related JP2590877B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0451606A (ja) * 1990-06-19 1992-02-20 Rohm Co Ltd グラフィックイコライザ回路
US5530769A (en) * 1993-10-13 1996-06-25 Rohm Co., Ltd. Equalizer and audio device using the same

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