JPS6367912A - 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、特にトラップ出力を得るに当たり素子数
の削減が計れるアクティブフィルタに関する。

（ロ）従来の技術 バンドパス出力、ローパス出力及びトラップ出力（バン
ドエリミネート出力）が得られるアクティブフィルタが
昭和５７年３月１日付でＣＱ出版社から発行された雑誌
１トランジスタ技術」１９８２年３月号第３３２頁に記
載きれている。第２図は前記アクティブフィルタを示す
回路図で、入力端子（１）は抵抗（２）を介して第１オ
ペアンプ（３）の反転入力端子に接続される。第１オペ
アンプ（３）は抵抗（２）及び（４）と共に反転増幅回
路を構成し、その出力信号は第２オペアンプ（５）の反
転入力端子に印加される。第２オペアンプ（５）も第１
オペアンプ（３）と同様に反転増幅回路を構成し、その
出力信号は抵抗（６）を介して第３オペアンプ（７）の
反転入力端子に印加跡れる。第３オペアンプ（７）は抵
抗（６）及びコンデンサ（８）と共に積分回路を構成し
、その出力信号は、抵抗（９）を介して第４オペアンプ
（１０）の反転入力端子に印加されると共に、抵抗（１
１）を介して第１オペアンプ（３〉の反転入力端子に帰
還される。第４オペアンプ（１０）は第３オペアンプ（
７〉と同様に、抵抗（９〉及びコンデンサ（１２）と共
に積分回路を構成し、その出力信号は抵抗（１３）を介
して第２オペアンプ（５）の反転入力端子に帰還される
。以上の様な構成により、第１オペアンプ（３）の出力
端子（１４）にはトラップ出力、第３オペアンプ（７）
の出力端子（１５）にはバンドパス出力、及び第４オペ
アンプ（１０）の出力端子（１６）にはローパス出力が
得られる。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 ところで、一般にトラップ出力を含まない３つのフィル
タ出力を得る場合、オペアンプは３つで済む。しかしな
がら、トラップ出力を含む３つのフィルタ出力を得る場
合には第２図の如く、オペアンプは最低４つ必要とする
。その為、前記トラップ出力を必要とする場合には素子
数が増加するという問題があった。

（二〉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される第２
積分回路と、非反転入力端子に前記第２積分回路の出力
信号と前記入力信号とが印加妨れるオペアンプと、該オ
ペアンプ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きれる第１帰還回路と
、前記出力端子と前記第１積分回路の反転入力端子との
間に接続きれる第２帰還回路と、前記出力端子と前記オ
ペアンプの反転入力端子との間に接続きれる第３帰還回
路とから成ることを特徴とする。

（ネ）作用 本発明に依れば、第１積分回路、第２積分回路及び、オ
ペアンプを順次縦続接続し、前記オペアンプの出力信号
を、前記第１及び第２積分回路と前記オペアンプの反転
入力端子に帰還きせるとともに、入力信号を前記第２積
分回路の出力信号と加算させて、前記オペアンプの非反
転入力端子に一３＝ 印加させているので、前記オペアンプの出力端子からト
ラップ出力が得られる。

（へ）実施例 第１図は、本発明の一実施例を示す回路図で、（１７）
は入力端子、（坪）は第１オペアンプ（１９〉及び第１
コンデンザ（２０）で構成される第１積分回路、（２１
）は第１バツフア増幅回路、（η）は第２オペアンプ（
２３）及び第２コンデンサ（２４）で構成され、第１バ
ツフア増幅回路（２１）の出力信号を更に積分する第２
積分回路、（２５）は非反転入力端子に第２積分回路（
η）の出力信号及び入力端子（１７）からの入力信号が
印加される第３オペアンプ、（２６）は第３オペアンプ
＜２５）の出力端子と第１オペアンプ（１９）の反転入
力端子との間に接続される第１帰還回路、（２７）は前
記出力端子と第２オペアンプ（２３）の反転入力端子と
の間に接続される抵抗（２８）及び（２９）から成る第
２帰還回路、（和）は前記出力端子と第３オペアンプ（
２５）の反転入力端子との間に接続される抵抗（３１）
及び（３２）から成る第３帰還回路、（３３）はバンド
パス出力が発生する第１出力端子、（３４）はトラップ
出力が発生する第２出力端子、及び（３５）はローパス
出力が発生する第３出力端子である。

今、入力端子り１７〉に印加される入力信号を■５、第
１出力端子（３３）に発生する出力信号を■２、第２出
力端子（３４）に発生する出力信号をｖ３、第３出力端
子（３５）に発生する出力信号をｖ４、抵抗（２８）及
び（２９）の抵抗値をＲ８及びＲ７、抵抗（３６）の抵
抗値をＲｓ、抵抗（３７）の抵抗値をＲ４、抵抗（３１
）及び（３２）の抵抗値をＲ６及びＲ６、第１及び第２
コンデンサ（２０）及び（２４）の容量をＣ８及びＣ３
、又、第１及び第２オペアンプ（１９）及び（２３）の
相互コンダクタンスをｇｍとすると、第３出力端子（３
５）に発生する出力信号ｖ４は Ｖａ　＝　（Ｖ＋　　Ｖｓ　）ｇｍ　５（、・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（１）となり、第１出力端
子（３３）に発生する出力信号ｖ２は Ｖａ　＝　（Ｖａ　　ＲＩＶ＄／（Ｒ１＋Ｒ２）　）　
ｇｍ／ＳＣａ　　・・・−（２）となる。ただし、Ｓは
ｊω（ω：角周波数）を示す。そして、第３オペアンプ
（２５）は負帰還増幅回路を構成している為、その両入
力端子の電圧は等しくなり、 が成り立つ。

次に入力端子（１７）と各出力端子との間の伝達関数を
求める。第（１）乃至（３）式より、入力端子（１７）
と第１出力端子（３３）との間の伝達関数（Ｖ２／Ｖ１
）は となり、そのカットオフ周波数ｆｃい尖鋭度Ｑい及び利
得ＨＯＩは ｆｃＩ＝ｇｎＩ７２πｇ℃　・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・（５）Ｑ　＋　＝　（１／Ａ
）　ｆｚ砺、　・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・（６）Ｈ，＋＝１　　　　・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・（７）となる。

それ故、第１出力端子（３３）にはバンドパス出力が得
られる事が解かる。

同様に、入力端子（１７）と第２出力端子（３４）との
間の伝達関数（Ｖ　＝／　Ｖ　Ｉ）は となり、そのカットオフ周波数ｆｃ２、尖鋭度Ｑ２、及
び利得Ｈｏｔは ｆｃ２＝ｇｍ／２πム■Ｇ　・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・（９）Ｑ２＝（１／Ａ）ｆｆ
ｉで、・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・（１０）Ｈｏ＊＝１　　　　　・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１１）となる
。それ故、第２出力端子（３４）にはトラップ出力が得
られる事が解かる。又、入力端子（１７）と第３出力端
子（３５）との間の伝達関数（Ｖ４／Ｖｌ）は となり、そのカットオフ周波数ｆ’　ＣＩ尖鋭度Ｑ３、
及び利得Ｈｏ　ｓは ｆ　ｃｓ　”’　ｇｍ／２πムπＧ　　・・・・・・・
・・・・・・・・・・・（１３）Ｑ　ｓ　＝　（１／Ａ
）ｐ票で、　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・（１４〉Ｈｏ　ｓ　＝　Ａ　　　　　・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（
１５）となる。それ故、第３出力端子（３５）にはロー
パス出力が得られる事が解かる。その結果、第１乃至第
３出力端子（３３）　、　（３４）及び（３５）には所
望のフィルタ出力が得られる。

ところで、第（５）　、　（９）及び（１３）式から明
らかな様に、カットオフ周波数は３つのフィルタ出力に
ついて等しく、その値はオペアンプの相互コンダクタン
スｇｍとコンデンサＣ５及びＣ３の値に応じて決まる。

第１図の第１乃至第３オペアンプ（１９）　、　（２３
）及び（２５）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される差動
対の共通エミッタに接続き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３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、第１図
の回路をＩＣ化し、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（ピン）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、３つのフィルタ出力の
カットオフ周波数を同時にしかも簡単に調整出来る。又
、所定のカットオフ周波数を得る時、相互コンダクタン
スｇｍをノ」１とずれば、第１及び第２コンデンサ（２
０）及び（２４）の容量も小きくすることが可能で、Ｉ
Ｃ化に際してのチップ面積の縮小を計る事が出来る。更
に、コンデンサの値は抵抗値と異なり、ＩＣ製造後にも
メタル変更によって簡単に変更出来る。

又、第（６）　、　（１０）及び（１４）式から明らか
な様に尖鋭度Ｑは、３つのフィルタ出力について等しく
、その値は抵抗の比とコンデンサの比を乗算したものと
なる。そこで、ＩＣ化に際し、その値が比較的バラツキ
易い抵抗の比は所定値以下に押さえ、前記コンデンサの
比を高めに設定すれば、精度の高い尖鋭度Ｑを得ること
が出来る。

尚、実施例の如＜　Ｒｓ　＝Ｒ４、Ｒ６＝　Ｒ６と抵抗
の値を設定すれば、トラップ出力とバンドパス出力の利
得は等しく定数となり、素子のバラツキによる影響を受
けずに正しい利得を得ることが出来る。

（ト）発明の効果 以上述べた如く本発明に依れは、３つの才ペアンブで構
成きれるアクティブフィルタによって、トラップ出力を
含む３つのフィルタ出力を得る事が出来、素子数の大幅
な削減を計ることが出来る。又、本発明に依れば、３つ
のフィルタ出力のカットオフ周波数及び尖鋭度を等しく
することが出来るので調整を簡単かつ同時に行なう事が
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、及び第２図
は従来のアクティブフィルタを示す回路図である。 （１８）・・・第１積分回路、　（η）・・・第２積分
回路、（２５）・・・オペアンプ、（２６）・・・第１
帰還回路、（？７）・・・第２帰還回路、　（堕）・・
・第３帰還回路。 出願人　三洋電機株式会社外１名 代理人　弁理士　西野卓嗣　外１名 １ｌ− １Ｉ２　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、非反転入力端子に前記第
   ２積分回路の出力信号と前記入力信号とが印加されるオ
   ペアンプと、該オペアンプ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１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、前記
   出力端子と前記オペアンプの反転入力端子との間に接続
   される第３帰還回路とから成り、前記オペアンプの出力
   端にトラップ出力を発生させる様にしたことを特徴とす
   るアクティブフィルタ。