KR850001539B1 - 전류형 4차 능동여파기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전류형 4차 능동여파기

제1도는 본 발명의 기본회로도.

제2도는 제1도 회로에 대한 입출력도표.

제3도는 본 발명 여파기의 기본회로설계도.

제4도는 제3도 회로의 변형도.

제5도는 제3도 및 제4도 회로에 대한 입출력도표.

제6도는 제3도 회로의 제2변형도.

제7도는 제3도 회로의 제3변형도.

제8도는 본 발명 여파기에 대한 교체설계도.

제9도는 제8도 회로의 변형도.

본 발명은 능동여파기에 관한 것으로서, 저공급전압과 소수의 부품 및 전류형작또이 사용되어 특히, 집적회로에 설치하기 적합한 여과기에 관한 것이다.

과거의 거의 모든 4차 능동 RC여파기설계에는 비교적 많은 부품이 드는 전압형작동이 사용되었다. 이들 여파기는 I C 저항 및 캐패시터값의 큰 공차로 인한 여파기 주파수변화와 고주파에서의 Q-증강 또는 발진에 의해 집적회로에는 그 사용이 제한되었다. 이들 공차로 인해 여파기주파수가 임게치일 경우 여파기는 필수적으로 동조되어야 한다. 현존하는 많은 여파기회로의 성능은 비접지캐패시터에 대한 필요성으로 인해 I C에 설치할 때는 저하된다. I C 설계상 공지된 바와같이, 배면이나 또는 A C 접지점에 접속되지 않은 캐패시터는 그 어느 것도 기생캐패시터가 있어야 할 것이다. 어떤 설계법에 있어서, 일반적으로 추가부품이 필요한 미분입력이 요구되는 것도 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 소수의 부품만을 요하는 전류형, 2차 지역통과, 대역통과 또는 고역통과 능동여파기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 특정한 목적은 저공급전압과 고정동조 또는 가변동조의 간단한 방법으로 집적회로에서 작동되는 여파기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 특정한 목적은 투-포드(two-pnrt)전압, 전류 또는 임피던스전달기능을 가진 원-포트(one-port)임피던스 기능이 실현되는 여파기를 제공하는 것이다.

이러저러한 목적들은 바이어스전류원과 접지 사이에 직렬 접속되 두 트랜지스터형태가 기본으로 요구되는 여파기에 달성된다. 베이스-에미터접합의 적동저항치가 여파기의 저항소자로 사용된다. 한 캐패시터는 제1트랜지스터의 베이스-에미터 접합 양단에 접속되고, 다른 캐패시터는 제2트랜지스터의 베이스-에미터접합 양단에 접속된다. 입출력점의 선택은 여파기의 특성 및 작동형태를 결정한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

제1도의 계통도는 2차 저역통과 및 대역통과 전달기능이 실현될 수 있는 동조 가능한 전류형 능동여파기이다. 제1도의 증폭기는 전류이득증폭기이고, 그들 각각의 1차 저역통과특성은 다음과 같다.

여기서, K_A및 K_S는 DC전류이득이고, W_A및 W_S는 두 증폭기에 대한 3db의 코너(corner) 주파수이다. 주파수 W_A및 W_S는 두 증폭기에 접속된 바이어스원 C에 의해 동시에 조절된다. 증폭기들은 제1도에 도시된 바와같이, 부전류궤환형태로 접속된다. 부전류궤환을 보장하기 위해, 한 증폭기는 비변환 및 변환입력을 가져야만 한다. 입력전류는 D점이나 E점 중의 어느 한 곳에 인가될 수 있으며 출력전류는 F 점 및 G 점에서 동시에 얻을 수 있다. 출력전류를 이용하기 위해, 부동(浮動 : 비접지된)부하가 한 증폭기나 또는 두 증폭기 모두의 출력에 삽입된다. 저역통과 및 대역통과 전류전달기능이 제2도에 작성되어 있다. 특히, D점에서 소신호전류원으로 인가되어 F점 및 G에서 얻어지는 저역통과 및 전류전달기능은 다음과 같이 주어진다.

저역통과

대역통과

여파기주파수 W_n은 바이어스원 C를 사용하여 조절될 수 있다.

제3도에서, 여파기설계의 기본회로는 NPN트랜지스터 Q₁및 Q₂로 이루어지고, 이 트랜지스터 Q₁및 Q₂는 바이어스전류원과 접지 사이에 직렬접속되며, Q₂의 콜렉터는 Q₁의 베이스에 접속된다.

Q₁의 베이스-에미터 접합 양단에는 C₁이 접속되고

Q₂의 베이스-에미터 접합 양단에는 C₂가 접속되며

Q₂의 베이스에는 바이어스전압이 인가된다.

V바이어스는 AC접지전위이므로 제3도는 Q₂및 Q₁의 콜렉터로부터 접속된 캐패시터 C₁및 C₂는 실제로 접지되는 것을 도시한다. 제5도의 도표를 참조하면, 만약 입력전류 I₁A가 V₁로 지정된 노드(node)내로 인가될 경우, 전류출력 I₁은 저역통과특성을 공급하는 Q₂의 콜렉터로부터 얻어진다. 동시에, 콜렉터 Q₁로부터는 대역통과특성을 가진 출력전류 I₂가 얻어질 수 있고, 전압출력은 대역통과특성을 가진 V₁에서 얻어지며, 전압출력은 저역통과특성을 가진 V₂에서 얻어진다. 그대신, 전류원 I₁B가 노드 V₂로 접속된다면, 앞서의 특성과 역전될 것이다. 즉, I₁은 대역통과특성을 가질 것이며, I₂는 저역통과특성을 가질 것이며, V₂에서 대역통과특성이 얻어지고 V1에서 저역통과특성이 얻어질 것이다. 한편, 얻어진 입력이 전압이라면, 이것은 4개의 다른 점에 삽입될 수도 있고, 고역통과특성을 포함하는 다양한 출력특성이 얻어질 수 있다. 예를 들면, 전압신호원 VOA가 Q₁의 에미터와 점지 사이에 접속된다면, 노드 V₁에서는 저역통과특성이 얻어지고 V₂에서는 대역통과특성이 얻어지며, 반면에 입력신호가 VOB에 인가된다면, V₁에서는 고역통과특성이 얼어지고 V₂에서는 대역통과특성이 얻어질 것이다. 두개의 전류입력과 네개의 전압입력이 표시되었으나, 단지 1개의 입력만이 정상적으로 사용됨을 알 수 있다. 즉 사용되지 않는 전압원은 단락회로로 대치되고 사용되지 않은 전류원은 개방회로로 대치된다. 도면은 복잡성을 피하도록 도시되었다.

회로의 여파작동은 트랜지스터 Q₁의 Q₂로 구성된 전류궤환루프를 형성하고 루프둘레의 위상이동을 조절한다. 위상이동은 두 캐패시터 C₁및 C₂에 의해 조절되며 또한 두 트랜지스터 Q₁및 Q₂순 바이어스된 베이스-에미터접합의 동적재항 rel 및 re2에 의해 조절된다. 적절한 작동을 위해, 여파기회로는 두 개의 DC바이어스원 즉 V바이어스와 I 바이어스를 필요로 한다.

V바이어스는 트랜지스터 Q₁및 Q₂의 평균 베이스-에미터 전압강하의 대략 1.5배가 되도록 선택된 D C 전압원이다.

V바이어스는 여파기의 최소 D C 작동전압을 대략 0.8볼트로 제한한다. I바이어스는 Q₁및 Q₂의 DC에 미터 전류를 제어하는데 필요한 전류원이다. 충분히 큰 트랜지스터 β를 위해, 저역통과, 대역통과 및 고역통과 전압전달기능은 다음과 같다.

저역통과

대역통과

고역통과

이들 식으로부터 여파기주파수 w_n및 Q는 다음과 같이 유도될 수 있다.

여기에서 rel은 Q₁의 DC에미터전류인 Ie1의 역함수이고, re2는 Q₂의 DC에미터전류인 Ie2의 역함수이다. 트랜지스터 β를 크게 하기 위해(β》1),

Iel=Ie2=I바이어스 (6)

이경우, (5)식은 Q=

……(7)으로 감소시키며 이것은 C₂/C₁비에 의해 여파기 Q가 결정되는 것을 나타낸다. 상기 식들로부터, 여파기주파수 w_n은 DC바이어스류 I 바이어스에 정비례함을 알 수 있다. 그러므로, 여파기주파수는 여파기 Q와는 무관하계 DC바이어스전류를 변화시키는데 의해 동조될수 있다. 여러 종속능동여파기부분의 주파수는 각각의 부분에 같은 바이어스전류를 인가시키는데 의해 동시에 조절될수 있다. 이것은 집적회로에 이용할 수 있는 전류원을 추적하여 쉽게 달성된다.

제4도에서는, 비부동부하의 출력전류 I₂를 사용할 수 있도록 제3트랜지스터 Q₃이 첨가되었다. 제5도의 I₂열의 모든 여파기응답은 입력전압 VOA를 요구하는 것만 제외하고 얻어진다.

제6도에서는, 트랜지스터 Q₁및 Q₂의 DC에미터 전류를 분리제어하기 위해 제2바이어스전류원 I 바이어스 2가 첨가되었음을 알 수 있다. 상기 (5)식으로부터 여파기 Q는 두개의 바이어스전류원의 비율을 조정하여 제어될 수도 있음을 알 수 있다. 그러므로, 여파기 Q는 제3도의 기본여파기회로에 대해 가능한 것보다 더적은 회로용량(C₁＋C₂)을 사용하여 실현될 수도 있다. 이것은 특히 집적회로 적용분야에 중요하다. 여파기 주파수는 Q와는 무관하계 두 바이어스전류를 제어하도록 두 전류원을 추적하는데 의해 광범위한 주파수영역 전반에 걸쳐 동조 가능하다.

제7도에는 기본회로의 다른 변형이 도시되고, 동적영역을 계량하기 위하여 Q₁및 Q₂의 에미터와 직렬로 접속된 저항소자 R₁및 R₂가 부가되었다.

기본회로의 동적영역 및 대신호 성능은 순바이어스된 베이스-에미터 접합트랜지스터의 비선형전압-전류 특성에 의해 제한된다. 그러므로, 이들 특성의 개량은 비선형저항부분이 분리선형저항으로 대치된다면 달성 될 수 있다. 이 변형의 단점은 바이어스전류를 조정하여 동조될 수 있는 여파기의 주파수영역이 감소되고, 여파기주파수가 바이어스전류의 비선형함수가 되는 것이다. 그러나, 이 회로의 두개의 분리저항소자를 필요로하는 특정한 적용에 대해 이러한 단점을 보다 중요시할 경우에는 이 회로가 선택된다.

제8도에는 제1도에 도시된 여파기회로의 변형만이 아닌 여파기회로의 다른 변환이 도시된다. 여기에서 트랜지스터 Q₁및 Q₂는 같은 형태가 아니고, 노에 V₂도 부가적인 바이어스전류원(I 바이어스 1)이 첨가되어 있는 것을 알 수 있다. 이 교체회로의 장점은 V바이어스의 영역이 B＋공급전압에 의해서만 제한되는 점이다.

제8도의 회로에서, V바이어스는 좁은 영역의 전압치 즉, 베이스-에미터 전압강하의 1배 또는 2배 사이로 제한된다.

제9도에는, 동적영역을 개량하도록 제8도에 도시된 회로에 p-n접합 다이오드 D₁이 부가되었다. 이 변형에 의한 부가된 장점은 I 바이어스 1=2 I 바이어스 2이고, Q₂의 베이스와 노드 V₂간의 DC오프셋전압이 0인 점이다. 이 상태는 입력전압원 VOC와 출력노드 V₂를 사용하는 저역통과 여파기부분을 종속접속시키고 1볼트 이하의 전력공급전압에서 저역통과여파기부분을 작동시킨다.

본 기술상 숙련된 자들은 상술된 바로부터 다양한 변형과 또한 여러 조합이 이루어질 수 있음을 간과할 것이다. 예를들면, 제4도 및 제7도의 회로변형은 제8도의 교체회로에도 적용될 수 있는 것등이다. 물론, 도시된 트랜지스터형태는 실험상의 것이며 꼭 그 형태에만 국한되는 것은 아니다.

따라서, 집적회로칩에 설치하기 위한 개량된 능동여파기가 도시설명되었고 두 트랜지스터의 베이스-에미터접합의 동적저항성은 다양한 작동형태 및 여파기 특성을 제공하도록 비교적 작은 두개의 캐패시터와 관련시켜 사용된다. 캐패시터는 배면접지, AC접지 또는 0임피던스 소신호전압원에 접속되므로, 기생캐패시터는 제기되거나 또는 그 효과는 무시될 수 있고, 집적회로에 설치할 때 성능이 저하되지 않는다. 상기에 주어진 실시예의 변형 및 다른 수정은 첨부된 청구범위의 정신 범주내에서 가능함은 명백하다.

Claims (1)

1차 저역통과특성을 가지며 부전류궤환을 위해 접속된 제1 및 제2전류증폭기와, 두 증폭기의 저역통과특성을 제어하기 위해 접속된 바이어스원과, 입력전류를 수신하기 위한 입력장치 및 예정된 특성을 가진 출력전류를 공급하기 위한 출력장치를 포함하는 전류형 4차 능동여파기.

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