JPS6363211A - アクテイブフイルタ - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、オペアンプを使用したアクティブフィルタに
関するもので、特にＩＣ（集積回路）化に適したアクテ
ィブフィルタに関する。

（ロ）従来の技術 オペアンプを使用することによりローパス出力、バイパ
ス出力及びバンドパス出力が得られるアクティブフィル
りが、１９８１年８月１日イ寸でＣＱ出版社から発行さ
れた雑誌１トランジスタ技術」昭和５６年８月号第２９
２頁に記載芒れている。第２図は、前記アクティブフィ
ルタを示す回路図で、（１）は入力端子、（２）はバイ
パス出力端子、（３）はバンドパス出力端子及び、（４
）はローパス出力端子である。入力端子（１）は抵抗（
５）を介して第１オペアンプ（６）の反転入力端子に接
続される。第１オペアンプ＜６）は反転増幅回路を構成
し、その出力端子は抵抗（７）を介して第２オペアンプ
（８）の反転入力端子に接続される。第２オペアンプ（
８）は積分回路を構成するもので、その出力は、抵抗（
９）及び（１０）により分圧されて第１オペアンプ（６
）の非反転入力端子に帰還されるとともに、抵抗（１１
）を介して第３オペアンプ（１２）の反転入力端子に印
加される。第３オペアンプ（１２）　モ第２オペアンプ
（８）と同様に積分回路を構成するもので、第２オペア
ンプ（８〉の出力を更に積分し、抵抗＜１３〉を介して
第１オペアンプ（６）の反転入力端子に帰還する構成と
なっている。

上述の様な構成によって、第１オペアンプ（６〉のバイ
パス出力端子（２）、第２オペアンプ（８）のバンドパ
ス出力端子（３）及び、第３オペアンプ（１２）のロー
パス出力端子（４）には各々フィルタ出力が得られる。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 ところで、第２図の回路において、入力端子（１〉に対
して各出力端子に発生する信号の利得（Ｈｏ）を求める
と全ての出力端子について等しくなり、例えば抵抗（９
）　、　（１０）　、　（１３）及び（１４）の値を等
しくＲ１抵抗（５）の値をＲ６、抵抗（７）及び（１１
）の値を等しく設定すれば利得（Ｈ，）はＨ０＝−ｌ−
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・　（１）Ｇ となる。

第（１）式から明らかな様に利得Ｈ０は、抵抗Ｒ及び抵
抗Ｒ６の比によって定まる。その為、第２図の回路をＩ
Ｃ化し、高い利得を得ようとすると、抵抗の比を大きく
しなければならない。しかしながら、ＩＣ化に際しては
抵抗のバラツキがあるので、抵抗比を所定値以上大きく
することが出来ない、その為、第２図の如き回路はＩＣ
化した場合に利得を大きくする事が出来ないという問題
がある。

（ニ）問題点を解決するための手段 本発明は、上述の点に鑑み成されたもので、非反転入力
端子に入力信号が印加される第１積分回路と、非反転入
力端子に前記第１積分回路の出力信号が印加訟れる第２
積分回路と、該第２積分回路の出力信号が得られる出力
端子と前記第１積分回路の反転入力端子との間に接続さ
れる第１帰還回路と、前記出力端子と前記第２積分回路
の反転入力端子との間に接続される第２帰還回路とから
成るアクティブフィルタにおいて、前記第２帰還回路を
、一端が基準電位に、他端が前記第２積分回路の反転入
力端子に接続された第１抵抗と、一端が前記第２積分回
路の反転入力端子に、他端が前記出力端子に接続諮れた
第２抵抗とによって構成し、前記第２抵抗の値を前記第
１抵抗の値よりも大とすることにより、前記第１積分回
路の出力端にバンドパス出力を得る様にしたことを特徴
とする。

（ネ）作用 本発明に依れば第２積分回路の出力端子と反転入力端子
との間に挿入された第２帰還回路を構成する第２抵抗の
値を第１抵抗の値より大きくしているので、第１積分回
路の出力端子にバンドパス出力が得られる。

くへ）実施例 第１図は、本発明の一実施例を示す回路図で、（１５）
は交流信号源、（廷）は、第１オペアンプ（１７）、第
１コンデンサ（１８）、及び第１バツフア増幅回路（１
９）から成る第１積分回路、（２０）は第２オペアンプ
（２１）、第２コンデンサ（２２）、及び第２バツフア
増幅回路（２３）から成る第２積分回路、（２４）は前
記第２積分回路（翻）の出力信号を第１オペアンプ（１
７）の反転入力端子に帰還させるための伝送路を構成す
る第１帰還回路、（亜）は前記第２積分回路（輩）の出
力端子と反転入力端子との間に挿入され、第１及び第２
抵抗（２６）及び（２７）から成る第２帰還回路、（２
８）はバンドパス出力を得る為の第１出力端子、（２９
）はローパス出力を得る為の第２出力端子である。

今、交流信号源（１５〉からの入力信号をＶｌ、第１出
力端子（２８）に発生する出力信号を■３、第２出力端
子（２９）に発生する出力信号をＶ５、第１コンデンサ
（１８）の容量を０１、第２コンデンサ（２２）の容量
をＣ２、第１及び第２オペアンプ（１７）及び（２１）
の相互コンダクタンスをｇｍ、抵抗（２６）及び（２７
）の抵抗値をＲ１及びＲ２とすると、第１出力端子（２
８）に発生する出力信号ｖ２は Ｖ＊−（’／＋　　’／　ｓ）ｇ”　５（、・・・・・
・・・・・・・・・・（２）〔ただし、Ｓ＝ｊω（ωは
角周波数）〕となり、第２出力端子（２９）に発生する
出力信号Ｖ、は となる。そして、第（２）式及び第（３）式より交流信
号源（１５）と第２出力端子（２９〉との間の伝達関数
（ｖ　ｓ／　Ｖ　１　）は ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）と
なり、そのカットオフ周波数ｆｃｌ及び利得Ｈ、Ｉは ｆ　ｃｓ　＝　ｇｍ／２πｐ■Ｇ　・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・（５）Ｈｏ　ｔ　”　
！　　　　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・（６）となる、従って、第（４
）式より第２出力端子（２９）にローパス出力が得られ
る事が解かる。

又、第（２）式及び第（３）式より交流信号源（１５）
と第１出力端子（２８）との間の伝達関数（Ｖ　＊／　
Ｖ□）は となり、第（７）式の第１項及び第２項から交流信号源
り１５）と第１出力端子（２８）との間にはローパスフ
ィルタとバンドパスフィルタカ並列接続すした回路があ
ると見なせる。そして、その時のバンドパス出力のカッ
トオフ周波数ｒｃｘは第（７）式第１項より ｆ　ｃｓ　−ｇｍ／２πｐ■Ｇ　・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・（８）となり、その利得
Ｈｔｘは Ｈｏ　＊　−（１”Ｒ−／Ｒ１）Ｃｔ／Ｃｔ　　・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・（９）となる。

又、ローパス出力のカットオフ周波数ｆ’ｃｓは第（７
）式第２項より ｆ’　ｃｓ−ｇｍ／２π　、ｌＣＴて−−・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１０）となり
、その利得Ｈゆ、は Ｈ＠Ｂ−Ｒｔ／（Ｒ＋”Ｒｔ）　　・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１１）となる
。この状態でＲＩ＜　Ｒ＊とすれば、第り９）式及び第
（１１）式より、バンドパス出力の利得Ｈ，２は上昇し
、ローパス出力の利得ＨＯ３は低下する事が解かる。例
えば、Ｒ□＝１０にΩ、Ｒ，＝　１００にΩ、Ｃ，−１
００Ｆ、Ｃ，＝１０Ｆとすれば利得Ｈｏ、＝　１１０と
なり、利得Ｈｏ５＝　０　、０９となる。従って、第１
出力端子（２８）にはバンドパス出力が得られる。その
場合、抵抗比がＩＣ化に際してのバラツキ防止の為に、
高々１０倍程度に押きえられていても、バンドパス出力
の利得）（ａｔは抵抗の比とコンデンサの比を乗算した
値である為、コンデンサの比をわずかに高くするだけで
高い利得が得られる。

ところで、コンデンサの値の変更は抵抗値と異なり、Ｉ
Ｃ製造後にもメタル変更によって簡単に行なう事が出来
る。そして、コンデンサはＩＣ化するとそのチップ面積
が抵抗に比べ大きいので、マスクずれによるバラツキの
影響を受けにくく、精度の良い比が得られる。

又、第（５）式及び第（８）式から明らかな様にカット
オフ周波数は２つのフィルタ出力について等しくオペア
ンプの相互コンダクタンスとコンデンサの容量に応じて
決まる。第１図の第１及び第２オペアンプ（１７）及び
（２１）は電流出力型のオペアンプであり、その相互コ
ンダクタンスｇｍはオペアンプに内蔵啓れる差動対の共
通エミッタに接続される定電流源の電流に応じて定まる
。そして、その電流量の調整を２つのオペアンプに対し
て同時に行なう事は容易である。例えば、前記定電流源
をトランジスタで構成すれば、そのトランジスタのベー
スを共通接続し、１つの端子で電流量を調整出来る。そ
の為、相互コンダクタンスｇｍを増減すれば、２つのフ
ィルタ出力のカットオフ周波数はｆ。を同時にしかも簡
単に調整出来る。又、例えば相互コンダクタンスｇｍを
減少させれば、第１及び第２コンデンサ（１８）及び（
２２）の容量を小きくすることが出来、ＩＣ化に際して
チップ面積の縮少を計る事が出来る。

（ト）発明の効果 以上述べた如く、本発明に依れば抵抗比の設定のみで正
しくバンドパス出力を得る事が出来る。

又、本発明に依れば、抵抗の比とコンデンサの比を乗算
したものが、利得となるので、前記抵抗の比を所定値以
内に押きえ、前記コンデンサの比によって利得を大とす
る事が出来、ＩＣ化に好適である。又、コンデンサの容
量値はメタル変更で簡単に変える事が出来、ＩＣ製造後
の利得変更にも簡単に対応することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す回路図、第２図は従
来のアクティブフィルタを示す回路図である。 （１５〉・・・交流信号源、　（炒）・・・第１積分回
路、（翻）・・・第２積分回路、　（２４）・・・第１
帰還回路、（２５り・・・第２帰還回路、　（２６）・
・・第１抵抗、　（２７）・・・第２抵抗。 出願人　三洋を機株式会社外１名 代理人　弁理士　西野卓嗣　外１名 １１２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）非反転入力端子に入力信号が印加される第１積分
   回路と、非反転入力端子に前記第１積分回路の出力信号
   が印加される第２積分回路と、該第２積分回路の出力信
   号が得られる出力端子と前記第１積分回路の反転入力端
   子との間に接続される第１帰還回路と、前記出力端子と
   前記第２積分回路の反転入力端子との間に接続される第
   ２帰還回路とから成るアクティブフィルタにおいて、前
   記第２帰還回路を、一端が基準電位に、他端が前記第２
   積分回路の反転入力端子に接続された第１抵抗と、一端
   が前記第２積分回路の反転入力端子に、他端が前記出力
   端子に接続された第２抵抗とによって構成し、前記第２
   抵抗の値を前記第１抵抗の値よりも大とすることにより
   、前記第１積分回路の出力端にバンドパス出力を得る様
   にしたことを特徴とするアクティブフィルタ。