JPS6386913A

JPS6386913A - アクテイブフイルタ回路

Info

Publication number: JPS6386913A
Application number: JP23184186A
Authority: JP
Inventors: Mitsukumo Kouno; 河野　光雲
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-09-30
Filing date: 1986-09-30
Publication date: 1988-04-18

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明はアクティブフィルタ回路に関し、特に回路を簡
素にして調整を容易に行なうことができる改善を行なっ
たアクティブフィルタ回路に関する。

（従来の技術）従来のアクティブフィルタ回路の一例を第６図に示す。

同図において、抵抗Ｒ，、Ｒ２を介して定電流源Ｉ２．
に接続されるエミッタを有する１対のＮＰＮ　）ランジ
スタＱ　　ＩＱ２２により差動対が形成され、夫々のコ
レクタはＮＰＮ　）ランジスタＱ２３゜Ｑ２４のエミッ
タ・コレクタ路を介して電源ラインに接続している。

トランジスタＱ　　、Ｑ　　のペースは定電圧源により
一定電位にバイアスされている。

更に、可変電流理工２２に接続されたエミッタを■する
ＮＰＮ　）ランジスタＱ２５　ｔ　Ｑ２６よシなる差動
対が形成され、夫々のベースがトランジスタＱ２．。

Ｑ２２のコレクタに接続されることによｐトランジスタ
Ｑ　　、Ｑ　　、Ｑ　　！ｑ　　でもりてギルバート・
セルを構成している。トランジスタＱ　　、Ｑ　　のコ
レクタにはＰＮＰ　）ランジスタＱ　　、Ｑ　　で形成
される能動負荷が接続され、トランジスタＱ２５のコレ
クタはコンデンサＣ１を介して基準電位点に接続される
と共に、バッファ回路Ｂに接続している。

そして、バッファ回路Ｂからの出力信号Ｖ。、ｔを分圧
回路Ａを介してトランジスタＱ２゜のベースへ帰還する
ように構成されている。

ここで、トランジスタＱ　　、Ｑ　　の夫々のコレクタ
電流がＩ　　／２＋ｓ　　、　Ｉ　　／２　　Ｉ２１な
らば、トランソスタＱ２５　＃　Ｑ２６の夫々のコレク
タ電流は工２２／２−（Ｉ２２／ｒ２．）・ゼ２．・Ｉ
　２２／２＋　（Ｉ２２／ｒ２．）・（２，となり、ト
ランジスタＱ２７　Ｉ　Ｑ２８のカレントミラー効果に
よりコンデンサＣ１には（２・工２２／”　２１　）・
讐２．の電流が供給される。そして、コンデンサＣ１の
両端間の電圧がバッファ回路Ｂを介して出力信：”ｊ”
；’ｏ１１ｔとして出力され、更に分圧比ｍの分圧回路
Ａで分圧されてトランジスタＱ２□のベースへ帰還され
る。

したがって、出力信号ヤ。、は、となシ、ここで、とおくと、となり、カットオフ角周波数ω。がｍＫ２１となる１次
のローフ４スフイルタの特性を示す。このカットオフ角
周波数ω。は可変電流源Ｉ２２の電流値分変えることで
調整可能であふ。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このような構成のアクティブフィルタ回
路にありては、高次のフィルタになるに従って素子数が
非常に多くなり回路が複雑となる欠点がある。また、半
導体集積回路技術により設計した場合、回路内部に形成
される抵抗やコンデンサ等の容量の絶対精度が良好でな
いため、所望の特性を得るためには外付は部品を外部に
設け、これにより調整しなければならないので、調整が
煩雑となる問題があった。

そこでこの発明は、簡単な構成であって、フィルタ部を
トランジスタの差動対とコンデンサの組合せで構成し、
これに接続する電流源を可変電流源とすることで、フィ
ルタ特性の調整を容易にし得るとともに、かつ自動調整
機能も容易に設けられるようにしたアクティブフィルタ
回路を提供することを目的とする。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明では、差動対に接続する電流源を可変電流源とし
、該差動対の出力端子にコンデンサを接続する簡素な構
成とし、該可変電流源の電流を変えることによυ差動対
を形成するトランジスタの等価エミッタ抵抗を変化させ
て、フィルタの周波数特性を調整できるようＫし、更に
、上記構成の差動対にて形成したバンド／？スフィルタ
を用いた電圧制御発振器（ＶＣＤ）を設け、特定の基準
信号Ｋ　ＡＰＣロックをかけることによりて自動的に周
波数特性を調整することができるようＫしたものである
。

（実施例）本発明によるアクティブフィルタ回路の一実施例を第１
図に基づいて説明する。同図は１次のローフ４スフイル
タであって、可変を流源工、にエミッタが接続されたＮ
ＰＮ　）ランジスタＱ１　ｔ　Ｑ２により差動対が形成
され、トランジスタＱ、ｓ　Ｑ２の夫々のコレクタには
、ＰＮＰ　）ランジスタＱ３　＃　Ｑ４よシ氏る能動負
荷が接続されている。更に、トランジスタＱ２のコレク
タには他端に信号へか印加されルコンデンサＣ１が接続
されると共に、バッファ回路Ｂ、が接続され、バッファ
回路Ｂ、の出力賃。ｕｔが′ｆＩ１１：器Ａ０を介して
トランジスタＱ２のペースへ帰還されている。入力信号
ν１をトランジスタＱ、のベースに供給すると、トラン
ジスタＱ、＃　Ｑ２の夫夫のコレクタ電流は（Ｉ、／２
）＋ゼ、　、　（Ｉ、／２）−ゼ、とな夛、能動負荷を
形成するトランジスタＱ５　ｅ　Ｑ４のカレントミラー
効果により、コンデンサＣ１に２ｊ、の電流が流入する
。

バッファ回路Ｂ、の出力ｖ０は、分圧比ｍ０を有する分
圧回路Ａ０により、ｍｏｔ）、　（ここでＯｈｍ０≦１
）となシ、トランジスタＱ２に帰還されるので、次式が
成立つ。

ヤ＝ν＋□・２ｉ　　　　・・・（４）ｏ　　ｈ　　ｊ
ωＣ１ここで、”ｒ　＝　ＫＴ／ｑであり、熱起を圧を示す。

上記式（１）において、厨１して、で近似すると、電流ｉ、は次式となる。

したがって、上記式（５）より２次歪の問題は生じない
。尚、３次歪を抑制するには信号レベルを下げれば良い
。

又、上記式（５）の１次近似を求めると、上記式（４）
より信号υ、の入力に対し高域通過、信号Ｖｔに対し低
域通過形の１次フィルタとなる。カットオフ角周波数ω
。はｍ。Ｋ、に等しく、このカットオフ角周波数ω。は
可変電流源Ｉ、を調整することで変えることができる。

第２図及び第３図は第１図の回路の変形例を示す。第２
図は差動対の出力段の構成を変え念ものであり、トラン
ジスタＱ、の出力電流のみを用いる回路構成となってい
る。第３図は、差動対のトランジスタＱ１　ｍ　Ｑ２の
エミッタを抵抗Ｒ，、Ｒ２を介して可変電流源１１に接
続してあシ、これにより出力信号υ。ｕｔの歪を抑制し
、且つダイナミックレンジを向上することができる。尚
、第３図においては、上記式（６）のに、はである。

第４図は本発明による他の実施例を示し、２次のアクテ
ィブフィルタ回路を示す。

この回路は、第１図に示し几２個のフィルター回路を２
段接続し几構成となっている。即ち、１段目のバッファ
回路Ｂ、の出力信号ｖ０．を分圧回路Ａ１を介して次段
の差動対の一方のトランジスタＱ５へ供給し、トランジ
スタＱ６のコレクタ出力ヲ２段目のバッファ回路Ｂ２を
介して出力信号ｖ０２として出力する。そして、出力信
号υ。２を分圧比ｍ２の分圧回路Ａ２を介してトランジ
スタＱ６へ帰還すると共Ｋ、分圧比ｍ、の分圧回路Ａ３
を介してトランジスタＱ２へ帰還するように構成されて
いる。

入力信号ν２をトランジスタＱ、へ、入力信号へをコン
デンサＣ１を介して第１のバッファ回路Ｂ、へ、更に入
力信号ｖｈ’ｔコンデンサＣ２ヲ介して第２のバッファ
回路Ｂ２へそれぞれ供給することができる。

又、第１段目の可変電流理工、と第２段目の可変電流理
工　の夫々に流す電流は、Ｘ２＝ｎ工、の関係とする。

かかる構成の作動特性を述べると、第１段目及び第２段
目の回路よりの出力τ。１．υ。２は、となり、上記式
（８）に式（７）全代入してυ。、の項を消？テると、となり、出力信号で。２Ｆｉ、入力信号％に対しては高
域通過、入力信号ｖｂに対しては帯域通過、更に入力信
号シロに対しては低域通過の２次のアクティブフィルタ
の特性を示す。

ここで、入力信号Ｖ　Ｈ”　Ｖｚ　”　０の時、帯域通
過の中心角周波数（共振角周波数）ω８は、ω、＝５宣
て町　　・・・　αＱ尚、Ｍ　０２／Ｖ　０１　””　ｍｌ　／ｍ２となる。

第５図はこの発明の更に他の実施例を示す。この回路は
第４図に示す回路を帯域通過フィルタとして形成し、さ
らに第２段目のバッファ回路Ｂ２の出力信号τ。２をリ
ミッタ回路Ｌｍｔ−介して第°１段目の信号入力端Ｖｂ
に帰還するとともに信号入力端ｖｔｔ−一定電位Ｖ、に
設定しである。また第２段目の信号入力端ｖｈＦｉ電源
に接続され、第１段目及び第２段目の差動対には共通の
ペースを有するＮＰＮトランジスタＱ９　ｔ　Ｑｌ。及
び抵抗Ｒ，、Ｒ４よ構成る可変電流源Ｉ１．Ｉ２が接続
されている。以上の構成により、電流値Ｉ、　ｅ　Ｉ、
を可変することで発振周波数を可変できる電圧制御発振
器（ＶＣＯ）が形成される。そして可変電流源１．　、
　Ｉ２は、出力信号ν。２と基準信号が供給される位相
検波器ＰＤからの出カシ、により電流が調整されるよう
になっている。

従って、所定周波数の基準信号Ｓ、と出力信号で。２０
位相差を位相検波器ＰＤで検出し、その位相差に対応し
て可変電流源Ｉ１．　Ｉ２の電流を調整して出力信号ヤ
。２と基準信号Ｓ１が同期するように働（ＡＰＣループ
を形成することでこのｖＣＯの発振角周波数ω、がＳｌ
と等しくなるように調整される。

なお、このＶＣＯの発振角Ｉ−波数は式（７）のω　で
表わされる。

よりて、このＶＣＯに用いる帯域通過フィルタと同形式
の任意のフィルタを用意し、その可変電流源をＶＣＯの
可変電流源Ｉ１．　Ｉ２と同じ制御信号で制御すること
により、該任意のフィルターの周波数特性を自動的に調
整することができる。この任意のフィルタとして第５図
には、位相検波器ＰＤの出力により差動対の電流を調整
するＮＰＮトランジスタＱ１５ト抵抗Ｒ１１ｆｔ備え友
ローパスフィルタ（Ｉ、ＰＦ’　）が示されている。

このローパスフィルタ（ＬＰＦ　）は、第１図に示し九
フィルタのうち入力信号電圧ｖｈを零とした場合の回路
に相当するように構成されており、カットオフ角周波数
は ωｃ１１＝ｍ１１°に１１　　　　°−Ｃ１，）となる
。

ここで、ｍｌ　”　Ｉ５　＃　Ｃ１””　Ｃ２ｔ　１１
　”　Ｉ２とすると、となる。

ここで、上記式（５）の右辺において、分圧回路Ａ４は
抵抗で形成されるので、分圧比ｍ１１　＃　Ｉ３は抵抗
値の相対的な比であう、比”１１／１１は、抵抗Ｒ３と
Ｒ１，の抵抗値による相対的な比であシ、比Ｃ１／Ｃ１
，はコンデンサ０１　＊　Ｃ１１の容量比である。

し九がって、同−手導体基板上にフィルタを形成するこ
とにより良好な相対精度が得られ、温度依存性を低減で
きることから、−カットオフ角周波数ω。１．の精度を
向上することができ、また、基準信号Ｓ１の周波数に基
づいてこのカットオフ角周波数ω。１．を適宜に設定す
ることができる。

尚、係数ｍ１１　＋　ｍうけ出力信号ν。、と、差動対
の入力信号ｖｉｏのレベルに応じて適宜に決定するどと
がのぞましい。

［発明の効果コ以上説明し几ように、本発明のアクティブフィルタ回路
によれば、高次のフィルタを形成する場合であっても素
子数が少なくて済み、ＡＰＣループを構成することによ
り周波数特性の精度を向上することができ、外部からの
詞整も不要である。

ま九、ビデオテーゾレコーダ（ＶＴＲ）におケル色信号
処理回路等では、ＡＰＣループを備えているので、この
ＡＰＣループを本発明のフィルタ回路に兼用すれば、回
路を更に簡禁化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるアクティブフィルター回路の一実
施例を示す回路図、第２図及び第３図は第１図の変形例
を示す回路図、第４図は他の実施例を示す回路図、第５
図は更に他の実施例を示す回路図、第６図は従来のアク
ティブフィルタ回路の一例を示す回路図である。Ｑ、〜Ｑ１５・・・トランジスタ、１１　ｐ　Ｉ２　＃
　”１１・・・可変を流源、Ｂ　、　Ｂ１．　Ｂ２・・
・バッファ回路、Ａ。 χ。”　ｌ　Ａ、　、　Ａ２．　Ａ３．　Ａ４・・・分
圧回路、ｃ、　、　Ｃ２゜Ｃ１，・・・コンデンサ、シ
ｔ、シｂ　’　ｖｈ　Ｉ　町１・・・入力信号、τ。１
　ｅ　Ｍ　　ｓ　ｔ）　　　・・・出力信号０２　　　
　　ｏｕｔ出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図第２図　　　　第３図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）差動対を形成する第１、第２のトランジスタ及び
該差動対の出力に負荷として接続されるコンデンサとを
備える基本回路を１個以上接続し、出力部を該第１又は
第２のトランジスタのベースに帰還接続し、該差動対の
電流源を電流可変な電流源としたことを特徴とするアク
ティブフィルタ回路。
（２）前記差動対よりの出力を入力に帰還接続し、前記
電流源の電流調整により発振周波数を可変とする発振器
を形成し、該発振器の出力信号と基準信号との位相差を
検出する位相検出手段と、該位相検出手段よりの出力信
号を平滑化する平滑手段とを備え、該平滑手段よりの信
号に基づき該発振器の電流源を制御すると共に、差動対
とコンデンサを有する他のフィルタ回路及び該発振器と
同構成の他の発振器の電流源を制御することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載のアクティブフィルタ回路
。