KR100186796B1 - 필터 회로 - Google Patents

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KR100186796B1
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사또오 후미오
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Abstract

양호한 이득 특성과 군지연 특성을 가지며, 회로 면적이 작고, 또한, 뛰어난 S/N비를가지는 필터 회로를 제공한다.
저항(102) 및 콘덴서(103)의 일단에 입력단이 접속된 버퍼(101)와, 버퍼(101)의 출력단에 일단이 접속된 콘덴서(104)와, 신호 입력 단자(105)에 일단이 접속된 저항(106)과 저항(106)의 타단 및 콘덴서(104)의 타단에 입력단이 접속되고 또한 신호 출력단자(108)에 출력단이 접속된 버퍼(107)와, 버퍼(107)의 출력 신호 y와 신호 입력 단자(105)로부터 입력된 신호 x의 차에 비례하는 신호를 저항(102)을 통하여 버퍼(101)의 입력단에 공급하는 신호 공급부(109)와, 신호 입력 단자(105)로부터 입력된 신호 x에 비례하는 신호를 콘덴서(103)를 통하여 버퍼(101)의 입력단에 공급하는 신호 공급부(110)를 구비한다.

Description

필터회로
제 1 도는 본 발명에 관한 필터 회로의 개념을 설명하기 위한 전기 회로도.
제 2 도는 제 1 도에 도시한 필터 회로의 특성을 도시하는 그래프이고,
(a)는 이득 특성, (b)는 군지연 특성을 나타내고 있다.
제 3 도는 실시예 1 에 관한 필터 회로의 구성을 도시하는 전기 회로도.
제 4 도는 실시예 2 에 관한 필터 회로의 구성을 도시하는 전기 회로도.
제 5 도는 실시예 3 에 관한 필터 회로의 구성을 도시하는 전기 회로도.
제 6 도는 종래의 필터 회로의 일구성예를 도시하는 전기 회로도.
제 7 도는 제 6 도에 도시한 필터 회로의 특성을 도시하는 그래프이고,
(a)는 이득 특성, (b)는 군지연 특성을 나타내고 있다.
제 8 도는 제 6 도에 도시한 gm앰프의 일구성예를 도시하는 전기 회로도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
101,107 : 버퍼 102,106 : 저항
103,104 : 콘덴서 105 : 신호 입력 단자
108 : 신호 출력 단자 109,110 : 신호 공급부
본 발명은 예컨대 VTR(Video Tape Rcorder)에 있어서의 화질 조정 회로 등에 사용되는 필터 회로에 관한 것이다.
종래의 필터 회로에 관하여 VTR의 화질 조정 회로에서 사용하는 것을 예로 채택하여 설명한다.
제 6 도는 이러한 필터 회로의 일구성예를 도시하는 전기 회로도이다.
동도에 도시된 바와 같이 이 필터 회로는 2 개의 gm앰프(전압을 전류로 변환하는 앰프)(605,607)와, 2개의 가변 앰프(이들을 변화시킬 수 있는 램프)(605,607)를 구비하고 있다.
gm앰프(603)(상호 콘덕턴스를 gm1로 한다)는 +입력이 신호 단자(601)에 접속되고, 또한 , -입력이 gm앰프(604)의 출력에 접속되어 있다. 또한, 이 gm앰프(604)(상호 콘덕턴스를 gm2로 한다)는 +입력이 gm앰프(603)의 출력에 접속되고, 입력이 gm앰프(604)의 출력에 접속되며, 또한, 출력이 신호 출력단자(602)에 접속되어 있다.
가변 앰프(605)(이득을 m 으로 한다)는 입력이 신호 입력 단자(601)에 접속되고, 또한, 출력이 콘덴서(606)(커패시터 C2로 한다)를 통하여 신호 출력단자(602)에 접속되어 있다.
가변 앰프(607)(이득을 n으로 한다)는 +입력이 gm앰프(604)의 출력에 접속되고, 또한, -입력이 신호 입력 단자(601)에 접속되어 있다, 또한, NOT게이트(608)의 입력은 gm앰프(604)의 출력에 접속되어 있다. 그리고, 가변앰프(607)의 출력과 NOT게이트(608)의 출력은 가산기(609)에 입력된다. 이 가산기(609)의 출력은 콘덴서(커패시터를 C1로 한다)를 통하여 gm앰프(604)의 +입력에 접속되어 있다.
제 6 도에 도시한 필터 회로에 있어서 입력 신호치를 x, 출력신호치를 y로 하고, 또, gm앰프(604)의 +입력의 전압치를 z 로 하면, 다음 식(1)이 성립한다.
또, s=j이다.
여기서, 상기 식(1)을 정리하여 전달 함수 H 를 구하면, 다음 식(2)를 얻을 수 있다.
다음에 상기 식(2)로부터 회로의 이득 특성 및 군지연 특성을 구하면, 다음 식(3),(4)를 얻을수 있다.
여기서 상기 식(4)로 부터 주파수가 0 헤르츠일 때의 군지연량(0)을 구하면, 다음 식(5)를 얻을 수 있다.
즉, 주파수가 0 헤르쯔일 때의 군지연량(0)은 가변 앰프(605,607)의 이득 m, n에 의하지 않고 일정하다. 이것은 화질 조정을 위해 APCONT(개구제어)의 조정을 하더라도 신호의 지연 시간은 거의 변화하지 않음을 의미하고 있다.
제 7(a) 도, 제 7(b) 도는 상기 식(3),(4)에서 얻어진 이득 특성 및 군지연 특성을 각각 그래프화한 것이다.
제 6 도에 도시한 필터 회로의 이득 특성은 제 7(a) 도로부터 알 수 있듯이 m=1로서 n을 1~2 사이에서 가변하는 경우에는 소정주파수로 피크를 도시한다. 또한, m=1, n=1 일 때는 위상 EQ 특성을 가지며, 또,m 1, n1 일 때는 하부를 가지는 파형을 나타낸다.
한편, 이러한 필터 회로의 군지연 특성은 제 7(b) 도로부터 알 수 있는 바와 같이 저주파수 영역에서는 일정해진다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 필터 회로에는 이하와 같은 결점이 있었다.
종래의 필터 회로는 제 6 도에 도시된 바와 같이 2 개의 gm앰프(603,604)를 필요로 하고 있다.
제 8 도는 gm앰프의 일구성예를 도시하는 전기 회로도이다. 동도에 도시된 바와 같이, gm앰프에서는 6 개의 양극형 트랜지스터(801~806)와, 2 개의 저항 소자(807,808)와, 3 개의 정전류 회로(809~811)를 사용하고 있다.
제 8 도에 도시된 바와 같이, gm앰프는 소자수가 많고, 회로의 점유면적이 크다고 하는 결점이 있다. 이 때문에, 종래의 필터 회로도 이러한 gm앰프를 2 개 사용하고 있음으로써 소자수가 매우 많아지고, 회로 면적이 커진다.
이것에 대하여, 콘덴서(606,610)의 커패시터를 작게 하여 점유 면적을 감소시킴으로써, 필터 회로의 면적을 작게 하는 것도 가능하다.
여기서, 상기 식(2)에서 도시한 전파 함수에서 필터 회로의 계수는 gm2/C2및 (gm1ㆍgm2)/(C1ㆍC2) 로 결정한다. 따라서, 콘덴서(606,610)의 커패시터를 작게 하기 위해서는 상호 콘덕턴스 gm1ㆍgm2도 작게 할 필요가 있다. 이 때문에, 제 8 도에 도시한 gm앰프는 양극형 트랜지스터(801,802,805,806)와 저항소자(807,808)에 의해 입력 신호를 re/(R+2re)배로 압축하도록 구성되어 있다. 또 Ye는 양극형 트렌지스터(801,802,805,806)의 에이터 저항치이고, 저항 소자(807,808)의 저항치이다. 이것에 의해, 콘덴서(606,610)의 커패시터를 re/(R+2re) 배로 할 수 있으므로 이들 콘덴서(606,610)의 점유 면적을 작게 할 수 있다.
그러나, 제 8 도에 도시한 gm앰프에서는 양극형 트랜지스터(801,802) 및 양극형 트랜지스터(805,806)로 압축된 신호에 저항 소자 (807,808)에 의한 열잡음등이 가해지므로, 신호의 압축비가 커질수록 S/N비도 나빠진다.
즉, 콘덴서(606,610)의 점유 면적을 감소시킴에 따라 필터 회로의 면적을 작게 하고자 하면, 이 필터 회로의 S/N비가 악화된다고 하는 새로운 결점이 생긴다.
본 발명은 이러한 종래 기술의 결점을 감안하여 행해진 것으로서, 종래의 필터 회로와 동등한 양호한 이득 특성이나 군지연 특성을 가지며, 회로 면적이 작고, 또한, 뛰어난 S/N비를 가지는 필터 회로의 제공을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 필터 회로는
제 1 저항 및 제 1 용량의 일단에 입력단이 접속된 제 1 버퍼와,
이 제 1 버퍼의 출력단에 일단이 접속된 제 2 용량과, 신호 입력 단자에 일단이 접속된 제 2 저항과,
상기 제 2 저항의 타단 및 제 2 용량의 타단에 입력단이 접속되고, 또한, 신호 출력 단자에 접속된 제 2 버퍼와,
상기 제 2 버퍼의 출력 신호 입력 단자로부터 입력된 신호와의 차에 비례하는 신호를 상기 제 1 저항을 통하여 상기 제 1 저항을 통하여 상기 제 1 버퍼의 상기 입력단에 공급하는 제 1 신호 공급 수단과,
상기 신호 입력 단자로부터 입력된 신호에 비례하는 신호를 상기 제 1 용량을 통하여 상기 제 1 버퍼의 상기 입력단에 공급하는 제 2 신호 공급 수단을 구비한 것을 특징으로한다.
본 발명에 의하면, 제 1 신호 공급 수단 및 제 2 공급 수단 에 의해 제 2 버퍼의 출력신호와 신호 입력 단자로부터 입력된 신호와의 차에 비례하는 신호 및 신호 입력단자로부터 입력된 신호에 비례하는 신호를 제 1 저항 및 제 1 용량을 통하여 제 1 버퍼에 입력시키는 것으로 하고, 또, 이 제 1 버퍼의 출력 신호 및 신호 입력 단자로부터의 입력 신호를 제 2 용량 및 제 2 저항을 통하여 제 2 버퍼에 공급하는 것으로 하였으므로, 종래의 필터 회로와 동일한 특성을 가지는 필터 회로를 적은 소자로 구성할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명에 관하여 상세히 설명한다.
제 1 도는 본 발명에 관한 필터 회로(청구범위 제 1 항에 대응한다)의 개념을 설명하기 위한 전기 회로도이다.
동도에 도시된 바와 같이, 버퍼(101)(본 발명의 「제 1 버퍼」에 상당한다)의 입력단은 저항(102)(본 발명의 「제 1 저항」에 상당한다)의 일단 및 콘덴서 (103)(본 발명의 「제 1 용량」에 상당한다)의 일단에 접속되어 있다.
이 버퍼(101)의 출력단에는 콘덴서(104)(본 발명의 「제 2 용량」에 상당한다)의 일단이 접속되어 있다.
또한, 신호 입력 단자(105)의 일단은 저항(106)(본 발명의 「제 2 저항」에 상당한다)에 접속되어 있다.
한편, 버퍼(107)(본 발명의 「제 2 버퍼」에 상당한다)는 입력단이 콘덴서(104)의 타단 및 저항(106)의 타단에 접속되어 있고, 출력단이 신호 출력단자(108)에 접속되어 있다.
신호 공급부(109)(본 발명의「제 1신호공급수단」에 상당한다)는 입력단자(105)로부터의 입력 신호 x와 버퍼(107)의 출력 신호(즉 신호 출력단자(108)로부터의 출력 신호 y)와의 차를 m1배로 증폭한 신호를 저항(102)을 통하여 버퍼(101)의 입력단에 공급한다.
또한, 신호 공급부(110)(본 발명의 「제 2 신호 공급 수단」에 상당한다)는 입력단자(105)로부터의 입력 신호 x를 m2로 증폭한 신호를 콘덴서(103)를 통하여 버퍼(101)의 입력단에 공급한다.
이러한 필터 회로의 있어서, 버퍼(101)의 입력 신호를 z 로 하면, 입력신호 x, 출력신호 y및 신호 z 의 사이에는 이하와 같은 관계식(6)이 성립한다.
또, 식(6)에서는, 저항(102,106)의 저항치를 각각 R1, R2 로 하고, 콘덴서(103,104)의 커패시터를 각각 C1, C2로 하고 있다. 또한, k1=C1ㆍR1, k2=C2ㆍR2, s=j이다.
여기서 상기 식(6)을 정리하여 전달 하여 전달 함수 H 를 구하면, 다음 식(7)을 얻을 수있다.
또, 상기 식(7)로부터 필터 회로의 이득 특성 및 군지연 특성을 구하면,
다음, 식(8), (9)를 얻을 수 있다.
여기서 상기 식(9)로부터 주파수가 0 헤르츠일 때의 군지연량(0)을 구하면, 다음 식(10) 을 얻을 수 있다.
즉, 주파수가 0 헤르쯔일 때의 군지연량(0)은 신호 공급부(109,110)의 이득 m1,m2에 의하지 않고 일정해진다.
제 2(a) 도, 제 2(b) 도는 상기 식(8),(9)에서 얻어진 이득 특성 및 군지연특성을 각각 그래프화한 것이다.
제 2(a) 도에 도시된 바와 같이, 제 1 도에 도시한 필터 회로의 이득 특성은
의 경우에는 소정의 주파수에서의 피크를 도시한다. 또한,
의 경우는 위상 EQ 특성을 가진다. 또한,
의 경우에는 하부를 가지는 파형을 도시한다.
한편, 이러한 필터 회로의 군지연 특성은 제 2(b) 도로부터 알 수 있는 바와 같이 저주파수 영역에서는 일정해진다.
또, 이득 m1을 변경함으로써 이득 특성의 피크 및 하부를 조정할 수 있고, 또한 이득 m2를 변경함으로써 이득 특성의 고역 감쇠량을 조정할 수 있다.
여기서, 제 1 도에 도시한 필터 회로의 각 특성(제 2 도 참조)을 종래의 필터 회로(제 6 도 참조)의 각 특성(제 7 도 참조)과 비교하면, 양쪽은 완전히 동일한 특성을 구비하고 있음을 알 수 있다. 본 발명에 의하면, 종래의 필터 회로와 동일한 특성의 필터 회로를 얻을 수 있다.
다음에, 실시예 1 로서 본 발명에 관한 필터 회로의 구체적인 회로 구성의 일예(청구범위 제 2 항에 상당한다)에 관하여 설명한다.
제 3 도는 본 실시예에 관한 필터 회로의 구성을 도시하는 전기 회로도이다.
동일도에 있어서, 제 1 도와 동일한 부호를 붙인 구성부는 각각 제 1 도의 경우와 동일한 것을 나타낸다.
제 3 도에 있어서, NOT 게이트(301)(청구범위 제 2 항의 「반전기」에 상당한다)는 신호 입력 단자(105)로부터의 신호 x를 입력한다. 또한, 가산기(302)는 이 NOT 게이트(301)의 출력 신호와 버퍼(107)의 출력신호 y가산하고, 그 결과 즉 (y-x) 를 출력한다. 가변앰프(303)(청구범위 제 2 항의 「증폭기」에 상당한다)는 가산기(302)의 출력 신호를 m1배한 신호를 저항(102)을 통하여 버퍼(101)의 입력단에 공급한다. 또, 이들 각 구성부(301,302,303)에 의하여 제 1 도의 신호 공급부(109) 즉, 본 발명의 「제 1 신호 공급 수단」이 구성되어 있다.
또한, 가변 앰프(304)는 신호 입력 단자 (105)로부터 입력한 신호 x를 m2배로 증폭하고, 콘덴서(103)를 통하여 버퍼(101)의 입력단에 공급한다. 또, 이 가변 앰프(304)에 의해 제 1 도의 신호 공급부(110) 즉, 본 발명의 「제 2 신호 공급 수단」이 구성되어 있다.
이러한 회로 구성에 의하면, 상기 식 (8), (9) 및 제 2 도에서 도시한 바와 같은 특성의 필터 회로, 즉, 종래의 필터 회로(제 6 도 참조)와 같은 특성의 필터 회로를 얻을 수 있다.
또한, gm앰프를 사용하고 있지 않으므로, 종래의 필터 회로(제 6 도 참조)와 비교하여 S/N비를 악화시키지 않고 소자수를 감소시킬 수 있으며, 따라서 회로의 점유 면적을 감소시키는 것이 가능하다.
다음에, 실시예 2 로서 본 발명에 관한 필터 회로의 구체적인 회로 구성의 다른 예(청구범위 제 3 항에 상당한다)에 관하여 설명한다.
제 4 도는 본 실시예에 관한 필터 회로의 구성을 도시하는 전기 회로도이다.
동도에 있어서, 제 1 도와 동일한 부호를 붙인 구성부는 각각 제 1 도의 경우와 동일한 것을 나타낸다.
제 4 도에 있어서, 차동 앰프(401)의 +입력에는 버퍼(107)의 출력 신호 y가 입력된다. 또한 , 차동 앰프(401)의 -입력에는 신호 입력 단자(105)로 부터의 신호 x가 입력된다. 이것에 의해, 이 차동 앰프(401)는 버퍼(107)의 출력 신호 y와 신호 입력 단자(105)로부터의 입력신호 x와의 차를 m1배한 신호 즉 (y-x)m1을 저항(102)을 통하여 버퍼(101)의 입력단에 공급한다. 또, 이 차동 앰프(401)가 제 1 도의 신호 공급부(109) 즉, 본 발명의 「제 1 신호 공급 수단」을 구성하고 있다.
또한, 가변 앰프(402)는 신호 입력 단자(105)로부터 입력한 신호 x를 m2배로 증폭하고, 콘덴서(103)를 통하여 버퍼(101)의 입력단에 공급한다. 또 이 가변 앰프(402)에 의하여 제 1 도의 신호 공급부(110) 즉, 본 발명의 「제 2 신호 공급 수단」이 구성되어 있다.
이러한 회로 구성에 의해서도, 상기 식(8), (9) 및 제 2 도에서 도시한 바와 같은 특성의 필터 회로, 즉, 종래의 필터 회로(제 6 도 참조)와 동일한 특성의 필터 회로를 얻을 수 있다.
또한, gm앰프를 사용하고 있지 않으므로, 종래의 필터 회로(제 6 도 참조)와 비교하여 S/N비를 악화시키지 않고 소자수를 감소시킬 수 있으며, 따라서 회로의 점유 면적을 감소시키는 것이 가능하다.
다음에, 실시예 3 으로서 본 발명에 관한 필터 회로의 구체적인 회로 구성의 제 3 의 예(청구범위 제 4 항에 상당한다)에 관하여 설명한다.
제 5 도는 본 실시예에 관한 필터 회로의 구성을 도시하는 전기 회로도이다.
동도에 있어서, 제 1 도와 동일한 부호를 붙인 구성부는 각각 제 1 도의 경우와 동일한 것을 나타낸다.
제 5 도에 있어서, 가변 앰프(501)는 신호 입력 단자(105)로부터의 입력신호 x를 m3배로 증폭한 신호를 출력한다. 또한, 가변 앰프(503)는 신호 입력 단자(105)로부터의 입력신호 x를 m4배로 증폭한 신호를 출력한다. 또, 이들 가변 앰프(501,503)에 의하여 제 1 도의 신호 공급부(109) 즉, 본 발명의 「제 1 신호 공급 수단」이 구성되고, 또한, 저항 소자(502,504)에 의하여 제 1 도의 저항(102) 즉, 본 발명의 「제 1 저항이 구성되어 있다.
또한, 가변 앰프(505)는 신호 입력 단자(105)로부터 입력한 신호 x를 m2배로 증폭하고, 콘덴서(103)를 통하여 버퍼(101)의 입력단에 공급한다. 또, 이 가변 앰프(505)에 의하여 제 1 도의 신호 공급부(110) 즉, 본 발명의 「제 2 신호 공급 수단」이 구성되고 있다.
이것에 의해, 버퍼(101)의 입력 신호를 z' 로 하고, 저항 소자(502,504)의 저항치를 각각 R3, R4로 하면 다음 식(11)이 성립한다.
따라서, 예컨대 R3= R4=2R1, m3= -2m1, m4= 2m1로 하면, 다음 식(12)가 성립한다.
이 식(12)는 상기 식(6)과 동일하므로, 제 5 도에 도시된 필터 회로는 제 1 도의 회로와 등가이다.
이와 같이, 본 실시예의 회로 구성에 의해서도 상기 식(8), (9) 및 제 2 도에서 도시된 바와 같은 특성의 필터 회로, 즉, 종래의 필터 회로(제 6 도 참조)와 같은 특성의 필터 회로를 얻을 수 있다.
또한 gm앰프를 사용하고 있지 않으므로, 종래의 필터 회로(제 6 도 참조)와 비교하여 S/N비를 악화시키지 않고 소자수를 감소시킬 수 있으며, 따라서 회로의 점유 면적을 감소시키는 것이 가능하다.
이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 양호한 이득 특성이나 군지연 특성을 가지며, 회로 면적이 작고, 또한, 뛰어난 S/N비를 가지는 필터 회로를 제공할 수 있다.
또한, 본원 청구범위의 각 구성 요건에 병기한 도면 참조부호는 본원 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것으로, 본원 발명의 기술적 범위를 도면에 도시한 실시예로 한정할 의도로 병기한 것은 아니다.

Claims (4)

  1. 제 1 저항(102) 및 제 1 용량(103)의 일단에 입력단이 접속된 제 1 버퍼(101)와,
    상기 제 1 버퍼(101)의 출력단에 일단이 접속한 제 2 용량(104)과,
    신호 입력 단자(105)에 일단이 접속된 제 2 저항(106)과,
    상기 제 2 저항(106)의 타단 및 상기 제 2 용량(104)의 타단에 입력단이 접속되고, 또한 신호 출력 단자(108)에 출력단이 접속된 제 버퍼(107)와,
    상기 제 2 버퍼(107)의 출력 신호와 상기 신호 입력 단자(105)로부터 입력된 신호의 차에 비례하는 신호를 상기 제 1 저항(102)을 통하여 상기 제 1 버퍼(101)의 상기 입력단에 공급하는 제 1 신호 공급 수단과,
    상기 신호 입력 단자(105)로 부터 입력된 신호에 비례하는 신호를 상기 제 1 용량(103)을 통하여 상기 제 1 버퍼(101)의 상기 입력단에 공급하는 제 2 신호 공급 수단(110)을 구비한 것을 특징으로 하는 필터 회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 신호 공급 수단(109)이,
    상기 신호 입력 단자(105)로부터 입력된 신호를 반전하여 출력하는 반전기(301)와,
    상기 반전기(301)의 출력신호와 상기 제 2 버퍼(107)의 출력 신호를 가산하여 출력하는 가산기(302)와,
    상기 가산기(302)의 출력 신호를 소정배한 신호를 출력하는 증폭기(303)를 구비한 것을 특징으로 하는 필터 회로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 신호 공급 수단(109)이, 상기 제 2 버퍼(107)의 출력단이 비반전 입력 단자에 접속되고, 또한 상기 신호 입력 단자가 반전 입력 단장에 접속된 자동 증폭기인 것을 특징으로 하는 필터 회로.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 저항(102)이 병렬 접속된 제 3 저항(504)과 제 4 저항(502)을 가지며, 또한 상기 제 1 신호 공급 수단(109)이 상기 제 2 버퍼(107)의 출력 신호를 상기 제 3 저항(504)에 공급하는 제 3 신호 공급 수단(503)과, 상기 신호 입력 단자(105)로부터 입력된 신호를 상기 제 4 저항 소자(502)에 공급하는 제 4 신호 공급 수단(501)을 가지는 것을 특징으로 하는 필터회로.
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