KR100201037B1

KR100201037B1 - 액티브밴드패스필터

Info

Publication number: KR100201037B1
Application number: KR1019950023642A
Authority: KR
Inventors: 하기노히데유끼
Original assignee: 니시무로 타이죠; 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 1994-08-01
Filing date: 1995-08-01
Publication date: 1999-06-15
Also published as: EP0696104A1; JP3072002B2; EP0696104B1; JPH0846477A; DE69508672D1; US5561394A; CN1075686C; KR960009384A; CN1122971A; DE69508672T2

Abstract

본 발명은 Q의 값 및 피크 게인의 값을 자유롭게 설정할 수 있는 액티브 밴드패스 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 베이스가 저항 소자(14)를 통해 입력단(24)에 접속되고, 콜렉터가 저항 소자(15)를 통해 정전압원(20)에 접속됨과 동시에 출력단(25)에 접속되고, 에미터가 정전류원(21)에 접속된 트랜지스터(11)과, 베이스가 저항 소자(16)을 통해 트랜지스터(11)의 에미터에 접속되고, 콜렉터가 저항 소자(17)을 통해 정전압원(20)에 접속되며, 에미터가 콘덴서(18)을 통해 트랜지스터(11)의 베이스에 접속됨과 동시에 정전류원(22)에 접속된 트랜지스터(12)와, 베이스가 트랜지스터(12)의 콜렉터에 접속되고, 콜렉터가 정전원(20)에 접속되며, 에미터가 콘덴서(19)를 통해 트랜지스터(12)의 베이스에 접속됨과 동시에 정전류원(23)에 접속된 트랜지스터(13)을 구비한다.

Description

액티브 밴드패스 필터

제1도는 본 발명의 한 실시예에 관한 액티브 밴드패스 필터의 구성을 도시한 회로도.

제2도는 본 발명의 다른 실시예에 관한 액티브 밴드패스 필터의 구성을 도시한 회로도.

제3도는 종래의 밴드패스 필터의 한 구성예를 도시한 회로도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 액티브 밴드패스 필터 11, 12, 13 : 바이폴라 트랜지스터

14, 15, 16, 17, 26, 27, 28 : 저항소자

18, 19 : 콘덴서 20 : 정전압원

21, 22, 23 : 정전류원 24 : 입력단

25 : 출력단

본 발명은 능동 소자를 이용한 밴드패스 필터, 즉 액티브 밴드패스 필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 Q(quality factor) 및 피크 게인의 설정치의 자유도를 높인 액티브 밴드패스 필터에 관한 것이다.

제3도는 종래의 밴드패스 필터의 한 구성예를 도시한 전기 회로도이다. 제3도에 있어서, 입력신호 vi를 받아들이는 입력단(31)은 용량이 C₃₁인 콘덴서(32)의 한단에 접속되어 있다. 그리고, 이 콘덴서(32)의 다른 단은 저항값이 R₃₁인 저항 소자(33)의 한 단 및 저항값이 R₃₂인 저항 소자(34)의 한 단에 각각 접속되어 있다.

여기에서, 저항 소자(33)의 다른 단은 접지되어 있다. 또한, 저항 소자(34)의 다른 단은 용량이 C₃₂인 콘덴서(35)를 통해 접지됨과 동시에 출력 신호 v_o를 출력하기 위한 출력단(36)에 접속되어 있다.

이와 같은 필터 회로에 있어서, 전달 함수 G(b/a)는 다음 식(1)로 표시된다.

또한, 컷오프 주파수 ω₀는

로 표시되고, Q(즉 quality factor) 및 피크 게인 H는 각각

로 표시된다.

그러나, 제3도에 도시한 바와 같은 종래의 액티브 밴드패스 필터에는 Q의 값을 0.5이상으로 할 수 없다는 결점이 있었다. 또한, 피크 게인 H를 1이상으로 할 수 없다는 결점도 있었다.

상기 식(2)에 C₃₁=nC₃₂, R₃₁=mR₃₂(n, m 0)을 대입하면, 컷오프 주파수 ω₀는 다음 식(5)로 표시되고, 따라서 Q는 다음 식(6)으로 표시된다.

여기에서, n을 고정했을 때의 Q의 최대치를 고려하면,

로부터, m=1/(n+1)일 때 Q는 최대치를 취한다. 그리고, 이 최대치를 Q_max라 하면,

이 된다. 따라서, Q의 값은 0.5 이상으로 되지 않는다.

또한, 상기 식(4)를 변형하면, 다음 식(9)와 같이 된다. 여기에서, C₃₁, C₃₂, R₃₁, R₃₂0 이므로, 피크 게인 H의 값은 1이상으로 되지 않는다.

우수한 필터 특성을 갖기 위해서는 출력 신호 v₀로서 급준한 진동 파형을 얻도록 하는 것, 즉 Q의 값을 크게 하는 것이 요구된다. 또한, 피크 게인 H도 1 이상의 값을 자유롭게 설정할 수 있는 편이 회로의 설계상 유리하다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 결점을 감안하여 이루어진 것으로, Q의 값 및 피크 게인의 값을 자유롭게 설정할 수 있는 액티브 밴드패스 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 액티브 밴드패스 필터는, 에미터, 제1저항 소자를 경유하며 상기 입력 단자에 접속된 베이스, 및 상기 출력 단자 접속되고 제2저항 소자를 경유하여 정전압원에도 접속된 콜렉터를 갖는 제1트랜지스터와, 상기 제1트랜지스터의 상기 에미터에 제1정전류를 공급하는 제1수단과, 제3저항 소자를 경유하여 상기 제1트랜지스터의 상기 에미터에 접속된 베이스, 제4저항 소자를 경유하여 상기 정전압원에 접속된 콜렉터, 및 제1캐패시턴스 소자를 경유하여 상기 제1트랜지스터의 상기 베이스에 접속된 에미터를 갖는 제2 트랜지스터와, 상기 제2 트랜지스터의 상기 에미터에 제2 정전류를 공급하는 제2 수단과, 상기 제2 트랜지스터의 상기 콜렉터에 접속된 베이스, 상기 정전압원에 접속된 콜렉터, 및 제2 캐패시턴스 소자를 경유하여 상기 제2 트랜지스터의 상기 베이스에 접속된 에미터를 갖는 제3 트랜지스터, 및 상기 제3 트랜지스터의 상기 에미터에 제3 정전류를 공급하는 제3 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 액티브 밴드패스 필터에 있어서는, 제1, 제2 용량 소자의 용량, 및 제1, 제2, 제4 저항 소자의 저항값을 적당하게 선택함으로써, Q의 값을 무제한으로 설정할 수 있다.

또한, 제2, 제3 저항 소자의 저항값을 적당하게 선택함으로써, 피크 게인의 값을 무제한으로 설정할 수 있다.

이하, 본 발명의 한 실시예에 대해 도면을 참조하여 설명하고자 한다.

제1도는 본 실시예에 관한 액티브 밴드패스 필터(10)의 구성을 도시한 회로도이다.

제1도에 도시한 바와 같이, 바이폴라 트랜지스터(11)(본 발명의 「제1트랜지스터」에 상당함)의 베이스는 저항값이 R₁인 저항 소자(14)(본 발명의「제1 저항 소자」에 상당함)를 통해 입력단(24)에 접속되어 있다. 또한, 이 트랜지스터(11)의 콜렉터는 저항값이 R₂인 저항 소자(15)(본 발명의「제2 저항 소자」에 상당함)를 통해 정전압원(20)에 접속됨과 동시에, 출력단(25)에 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터(11)의 에미터는 정전류원(21)(본 발명의「제1전류 공급원」에 상당함)에 접속되어 있다.

바이폴라 트랜지스터(12)(본 발명의「제2트랜지스터」에 상당함)의 베이스는 저항값이 R₃인 저항 소자(16)(본 발명의「제3 저항 소자」에 상당함)를 통해 트랜지스터(11)의 에미터에 접속되어 있다. 또한, 이 트랜지스터(12)의 콜렉터는 저항값이 R₄인 저항 소자(17)(본 발명의「제4 저항 소자」에 상당함)를 통해 정전압원(20)에 접속되어 있다. 또한 트랜지스터(12)의 에미터는 용량이 C₁인 콘덴서(18)(본발명의「제1 용량 소자」에 상당함)를 통해 트랜지스터(11)의 베이스에 접속됨과 동시에, 정전류원(22)(본 발명의「제2전류 공급원」에 상당함)에 접속되어 있다.

바이폴라 트랜지스터(13)(본 발명의「제3 트랜지스터」에 상당함)의 베이스는 트랜지스터(12)의 콜렉터에 접속되어 있다. 또한 이 트랜지스터(13)의 콜렉터는 정전압원(20)에 접속되어 있다. 또한, 트랜지스터(13)의 에미터는 용량이 C₂인 콘덴서(19)(본발명의「제2 용량 소자」에 상당함)를 통해 트랜지스터(12)의 베이스에 접속됨과 동시에, 정전류원(23)(본 발명의「제3 전류 공급원」에 상당함)에 접속되어 있다.

이와 같은 액티브 밴드패스 필터(10)에 있어서, 입력단(24)에서의 입력신호 전압을 V_a, 트랜지스터(11)의 베이스 전압을 V_b, 트랜지스터(12)의 베이스 전압을 V_c, 트랜지스터(13)의 베이스 전압을 V_d, 출력단(25)에서의 출력 신호 전압을 V_e라 하면, 각 전압 V_b∼ V_e는 각각

로 표시된다. 이들 식(10)∼(13)에 의해 액티브 밴드패스 필터(10) 전체로서의 전달 함수 G(e/a)는

로 표시된다. 그리고, 컷오프 주파수 ω₀는

로 되고, Q 및 피크 게인 H는 각각 다음 식(16), (17)로 주어진다.

여기에서, 상기 식(15)에 C₁=nC₂, R₁+ R₄= mR₃(n, m 0)을 대입하면, 컷오프 주파수 ω₀는 다음 식(18)로 표시되고, 따라서 Q는 다음 식(19)로 표시된다.

식(19)로부터, n, m의 값을 적당하게 선택함으로써(즉, 콘텐서(18, 19)의 용량 C₁, C₂및 저항 소자(14, 15, 17)의 저항값 R₁, R₂, R₄를 적당하게 선택함으로써), Q의 값을 제한없이 자유롭게 설정할 수 있다는 것을 알 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르면 종래의 액티브 밴드패스 필터와 같이 Q의 값이 0.5 미만으로 한정되지 않는다.

또한, 상기 식(17)로부터, 저항 소자(15, 16)의 저항값 R₂, R₃을 적당하게 선택함으로써, 피크 게인 H의 값도 제한없이 자유롭게 설정할 수 있고, 종래와 같이 1미만으로 한정되지 않는다.

제2도는 본 발명에 관한 액티브 밴드패스 필터의 다른 구성예를 도시한 전기회로도이다. 제2도에 있어서, 제1도와 동일한 부호를 붙인 구성 부분은 각각 제1도의 경우와 동일한 것을 나타낸다.

제2도에 도시한 액티브 밴드패스 필터는 제1∼제3의 전류 공급원으로서 저항 소자(26, 27, 28)을 이용하고 있는 점에서 제1도의 액티브 밴드패스 필터와 다르다.

이와 같이 전류 공급원으로서 저항 소자를 사용한 경우, 상기 식(15)∼(19)로 표시한 바와 같은 컷오프 주파수 ω₀, Q 및 피크 게인 H를 얻을 수 있어, 본 발명의 효과를 갖는다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, Q의 값 및 피크 게인의 값을 자유롭게 설정할 수 있는 액티브 밴드패스 필터를 제공할 수 있게 된다.

Claims

입력 단자와 출력 단자를 갖는 액티브 밴드 패스 필터에 있어서, 에미터, 제1저항 소자를 경유하며 상기 입력 단자에 접속된 베이스, 및 상기 출력 단자에 접속되고 제2저항 소자를 경유하여 정전압원에도 접속된 콜렉터를 갖는 제1 트랜지스터; 상기 제1 트랜지스터의 상기 에미터에 제1 정전류를 공급하는 제1 수단; 제3 저항 소자를 경유하여 상기 제1 트랜지스터의 상기 에미터에 접속된 베이스, 제4 저항 소자를 경유하여 상기 정전압원에 접속된 콜렉터, 및 제1 캐패시턴스 소자를 경유하며 상기 제1 트랜지스터의 상기 베이스에 접속된 에미터를 갖는 제2 트랜지스터; 상기 제2 트랜지스터의 상기 에미터에 제2 정전류를 공급하는 제2 수단과; 상기 제2 트랜지스터의 상기 콜렉터에 접속된 베이스, 상기 정전압원에 접속된 콜렉터, 및 제2 캐패시턴스 소자를 경유하여 상기 제2 트랜지스터의 상기 베이스에 접속된 에미터를 갖는 제3 트랜지스터; 및 상기 제3 트랜지스터의 상기 에미터에 제3 정전류를 공급하는 제3 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 밴드 패스 필터.
제1항에 있어서, 상기 제1 수단은 정전류원을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 밴드 패스 필터.
제1항에 있어서, 상기 제1 수단은 저항 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 밴드 패스 필터.
제1항에 있어서, 상기 제2 수단은 정전류원을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 밴드 패스 필터.
제1항에 있어서, 상기 제2 수단은 저항 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 밴드 패스 필터.
제1항에 있어서, 상기 제3 수단은 정전류원을 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 밴드 패스 필터.
제1항에 있어서, 상기 제3 수단은 저항 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 액티브 밴드 패스 필터.