KR900008363B1 - 액티브 필터 - Google Patents

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KR900008363B1 KR1019870015142A KR870015142A KR900008363B1 KR 900008363 B1 KR900008363 B1 KR 900008363B1 KR 1019870015142 A KR1019870015142 A KR 1019870015142A KR 870015142 A KR870015142 A KR 870015142A KR 900008363 B1 KR900008363 B1 KR 900008363B1
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Abstract

내용 없음.

Description

액티브 필터
제1도는 이 발명의 1실시예의 구성을 나타내는 회로도.
제2도는 종래의 액티브형 위상등화기의 구성을 나타내는 회로도.
제3도는 기본 OP앰프의 구체적인 구성을 나타내는 회로도.
제4도는 제3도의 OP앰프를 사용하여 제2도의 회로를 실현한 경우의 구성을 나타내는 회로도.
제5도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 회로도.
* 도면의 주요부분에 대한부호의 설명
OP1, OP2: OP앰프 BF : 버퍼
C1, C2: 콘덴서, R1R2: 저항
본 발명은, 액티브 필터 특히, 위상등화기로서 사용되는 액터브 필터에 관한 것이다.
비데오 테이프 레코더(VTR)나 텔레비죤(TV)수신기에 사용되는 액티브 필터로서는, 종래 예컨대 제2도에 보이는 바와 같은 필터가 사용되고 있었다. 이와 같은 액티브 필터는, 그 개인 특성에 의하여 위상등화기, 대역 강조필터 혹은 대역 압축 필터가 된다..
대체로 위상등화기는 개인 특성이 주파수에 관계없이 일정하여 위상만은 바꿀 수 있다.따라서 그 전달함수(H(w))는 대체로
Figure kpo00002
라는 식으로 표시되고, 그 분모와 분자가 서로 공액인 복소수로 되어 있다. 다만 K는 실정수이다.
이때의 개인 특성(G(w))과 위상 특성 θ(w)은,
Figure kpo00003
Figure kpo00004
로 표시되고, 각각 위상등화기로서의 특성을 부여한다.
제2도에 도시한 액티브형 필터에서는, 입력신호 X(S)는 차동입출력형의 제1의 OP앰프(OP1)의 정입력단자에 공급된다. 이 OP앰프(OP2)의 정출력단자는 차동입력형의 제2의 OP앰프(OP2)의 정입력단자에 접속되어 있다. 이 제2의 OP앰프(OP2)의 정입력단자에는, 콘덴서(C1)의 일단이 접속되고 이 제1의 콘덴서(C1)의 타단은 교류적으로 접지되어 있다. 상기 제2 OP앰프(OP2)의 정출력단자는, 상기 제1 OP앰프(OP1)의 부출력단자에 접속되는 동시에, 제2콘덴서(C2)를 개재하여 상기 제1 OP앰프(OP1)의 정입력단자에 접속되어 있다. 그리고, 상기 제2 OP앰프(OP2)의 정출력단자는 버퍼(BF)의 입력단자에 접속되어 있다. 이버퍼(BF)의 출력단자는, 상기 각 OP앰프(OP1, OP2)의 각기 부입력 단자에 접속되어 있다. 그리고, 이 버퍼(BF)의 출력단자에서 출력신호 Y(S)가 얻어진다.
상기 액티브 필터의 입출력특성은, 상기 제1 및 제2 OP앰프(OP1),(OP2)의 증분전달 컨덕턴스를 각각gm1, gm鑿 信,
Figure kpo00005
로 표시된다. 윗식에 있어서,
Figure kpo00006
로 택하면, 개인에 관해서는 모두 통과(all pass)되고 위상등화기로서의 특성이 얻어진다.
(1) 식에 있어서, S=jw로 하여 변형하면,
Figure kpo00007
가된다. 다만 w는 각 주파수, j는 허수 단위이다.
한편, 개인 특성은 전달관수의 절대치로 정의되므로, 상식으로부터
Figure kpo00008
로된다. 여기서(2)식을 대입하면
Figure kpo00009
이 되고, 주파수에 의하지 않고, 개인이 1의 올파스 필터를 얻을 수 있다. 또 이때의 위상 특성은
Figure kpo00010
-
여기서, (2)식을 대입하면
Figure kpo00011
이 되어, 개인은 일정하게 하고 위상만을 변화시키는 위상 등화 특성을 얻을 수 있다.
그런데, 제2도의 액티브 필터를 실현함에 있어, 가장 기본적인 OP앰프를 생각하면, 제3도에 보이는 바와 같이, 4개의 트랜지스터(Ql)-(Q2)와 1개의 정전류원(1)으로 구성되는 것을 생각할 수 있다.
제3도의 OP앰프는 1개의 출력단자 밖에 가지고 있지 않으므로, 이 OP앰프를 사용하여, 제2도의 액티브 필터를 실현코자 한다면, 정, 부 2개의 출력단자를 가지는 제1 OP앰프(OPl)는, 실질적으로 제3도의 OP앰프를 2개 필요로 한다. 제2도의 액티브 필터를 제3도의 OP앰프를 사용하여 구성한 실제 회로를, 제4도에 나타낸다. 이와 같이 종래의 액티브 필터는, 제4도의 도시와 같이 3개의 OP앰프 OP11,OP12,OP2를 필요로 하고, 회로가 복잡하고 값이 비싸고 또한 대규모화 한다.
또, 상기와 같은 구성의 액티브 필터를 위상등화기로서 사용하기 위하여, 즉 위상등화기 특성을 설정하기 위하여는, 증분 전달 컨덕턴스(gm1)와 (gm2)와의 차를(gm1)에 합하지 않으면 안된다.
그러나, (2)식 gm2-gm1=gm1, gm2=2gm1을 실현하기 위하여는 gm1과 gm1의 정밀도가 양호하도록 1 : 2의 비율로 할 필요가 있다.
한편으로, gm는 OP앰프를 구성하는 모든 트랜지스터 및 전류원으로 결정되는 값이므로, gm1과 gm2의 페어(pair)성을 취하기 위하여는 OP앰프1과 OP앰프 2의 모든 소자의 사이에서 페어성이 필요하게 된다.
이 때문에, 종래의 구성으로서는 조건식(2)식이 충분한 정도를 얻을 수 없고, IC화가 곤란하다. 이상 기술한 바와 같이 종래의 액티브필터에 있어서는, 3개의 OP앰프를 필요로 하기 때문에, 회로가 복잡해지는 등의 문제가 있었다.
그래서 본 발명은, OP앰프의 수가 적어도 되고, 회로구성이 간단한 액티브 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 버퍼의 출력단자를 진단, 즉 제1의 OP앰프의 부입력단자에 접속하는 동시에 이 제1 OP앰프의 정입력단자와 버퍼의 출력단자와의 사이에, 직렬 접속된 2개의 저항을 삽입하고 이들 저항의 접속점을 제2의 OP앰프의 부입력단자에 접속하도록 한 것이다.
상기 구성에 의하면, 2개의 저항의 저항치를 같게 하므로써 회로는 위상등화기 특성을 발휘한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 1실시예를 상세하게 설명한다.
제1도는 본 발명의 1실시예의 구성을 나타내는 회로도이다. 도면에서, 입력신호 X(S)는 차동입력형의 제1의 OP앰프(OP1)의 정입력단자에 공급된다. 이 제1 OP앰프(OP1)의 정출력단자는, 차동 입력형의 제2의 OP앰프(OP2)의 정입력 단자에 접속되는 동시에, 제1콘덴서(C1)의 일단에 접속되어 있다.
이 제1콘덴서(C1)의 타단은, 교류적으로 접지되어 있다.
제2 OP앰프(OP2)의 정출력단자는 버퍼(BF)의 입력단자에 접속되어 있는 동시에, 제2콘덴서(C2)를 개재하여, 제1 OP앰프(OP1)의 정입력단자에 접속되어 있다. 버퍼(BF)의 출력단자는, 제1 OP앰프(OP1)의 부입력단자에 접속되는 동시에, 직렬 접속된 제1 및 제2 의 저항(R1),(R2)를 개재하여 제1 OP앰프(OP1)의 정입력단자에 접속되어 있다. 양저항(R1)(R2) 사이의 접속점은, 제2 OP앰프(OP2)의 부입력단자에 접속되어 있다. 출력 신호 Y(S)는 버퍼(BF)의 출력단자로부터 얻어진다.
제1도중의 각 OP앰프(OP1), (OP2)는 모두 1개의 출력 단자를 가지고, 따라서 각각이 제3도에 보이는 바와 같은 1개의 OP앰프만으로 구성된다.
상기 구성의 액티브 필터에 있어서, 제1 OP앰프(OP1), 제2 OP앰프(OP2) 각각의 증분 전달컨덕턴스를 gml, gm2로 하여 입출력 관계식을 세우면,
Figure kpo00012
이 된다. 식(3)을 정리하여 전달함수를 구하면,
Figure kpo00013
가된다. 여기에서,
Figure kpo00014
로 선택하면, 식(4)는, 위상등화기로서의 특성이 되고, 제1도의 액티브 필터는, 액티브 위상 등화기로서 동작한다.
즉, 식(4)에 있어서, S=jw를 놓고, 변형하면,
Figure kpo00015
가 된다. 따라서 개인특성, 위상특성은
Figure kpo00016
가된다.
여기에서 (5)식을 대입하면,
G(W) =1
Figure kpo00017
가 되어, 개인도 일정으로 하고, 위상만을 변화시키는 위상동화기로서의 특성을 얻을 수 있다.
한편, R1＞R2의 경우
Figure kpo00018
이 되어, 액티브 필터는 대역 압축필터(BOF)로서의 특성을 부여한다. 동일하게 R1＜R2의 경우는,
Figure kpo00019
가 되어, 대역 강조필터(BEF)로서의 특성을 부여한다.
이상 상술한 이 실시예에 있어서는, 제1 OP앰프(OP1), 제2 OP앰프(OP2)는 모두 출력단자가 하나의 차동입력형 OP앰프이다. 따라서, 이 실시예에서는, OP앰프로서 앞서의 제3도에 도시한 것을 이용하여도 OP앰프가 2개로 되므로, 회로의 간이화를 도모할 수 있다.
또, 제2도와 같은 종래의 액티브 필터에 있어서는, 위상등화기로서의 특성을 설정하는데, 증분 전달 컨덕턴스 gm2)와 (gm1)과의 차를 (gm1)에 맞추지 않으면 안되는데 대하여, 이 실시예에서는, 직접 제1저항 R1과 제2저항 R2와의 비를 1대 1로 하는 것만으로 좋으므로, 위상 등화기로서의 특성을 쉽게 얻을 수 있다.
즉, 종래예와 같이, OP앰프의 모든 소자를 페어성을 취할 필요는 없고, 저항 (R1)과 (R2)의 페어성 만으로는 되므로 보다 정도가 좋은 IC화에 적합한 위상등화기를 구성할 수 있다.
다음에 제5도를 참조하여 본 발명 액티브 필터의 제2의 실시예를 설명한다. 그리고 제1도와 동일부분에 대하여는 설명을 생략하고, 상이한 부분에 대해서만 설명을 행한다
제2실시예는, 도시와 같이 제1저항(R1), 제2저항(R2)에 각각 병렬로 제3, 제4의 캐퍼시터(C3), (C4)를 접속하고 있다.
상기 제3, 제4의 용량(C3), (C4)자체는, 위상등화기 특성을 변화시키지 않는다. 그러나, 어떠한 원인으로, 제1 및 제2저항(R1), (R2)이 각각 병렬 기생용량(CR1),(CR2)를 수반하고, 또한 이들 기생용량(CR1)와 (CR2)이 값이 상이하면, 위상등화기 특성에 악영향(즉, 특성의 차이)를 준다.
상기 제3, 제4의 용량(C4), (C5)는 상기 악영향을 작게하는 효과가 있다. 즉, 상기 기생용량(CR1)와 (CR2)는, 대체로 상당히 작은량이므로, 비교적 대용량의 상기 제3, 제4용량(C3), (C4)을 부가하면,
Figure kpo00020
와 같이, 용량비의 정밀도가 좋아진다.
이상 기술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 회로 구성이 간단한 액티브 필터를 제공할 수 있다.

Claims (6)

  1. 입력신호가 공급되는 입력단자 및 출력신호를 출력하기 위한 출력단자를 가지는 액티브 필터에 있어서, 상기 액티브 필터는 정 및 부 입력단자와 출력단자를 가지고, 상기 정입력단자는 상기 신호 입력단자(1)에 접속되고, 상기 정출력단자가 제1의 콘덴서(C1)를 개재하여 접지되어 있는 제1의 OP앰프(OP1)와; 정 및 부입력단자와 정출력단자를 가지며, 상기 정입력단자는 상기 제1의 OP앰프(OP1)의 정출력단자에 접속되고 상기 정 출력단자가 제2의 콘덴서(C2)를 개재하여 상기 제1의 OP앰프(OP1)의 정 입력단자에 접속되어 있는, 제2의 OP앰프(OP2)와; 입력단자와 출력단자를 가지고, 상기 입력단자는 상기 제2의 OP앰프(OP2)의 정출력단자에 접속되고, 상기 출력단자는 상기 신호출력단자(2)에 접속된 버퍼(BF)와; 일단이 상기 제1의 OP앰프(OP1)의 정입력단자에 접속되고, 타단이 상기 제2의 OP앰프(OP2)의 부입력 단자에 접속된, 제1의 저항(R1) 및 일단이 상기 제1의 저항(R1)의 타단에 접속되고, 타단이 상기 버퍼(BF)의 출력단자에 접속된, 제2의 저항(R2)을 구비하는 것을 특징으로 하는 액티브 필터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1의 저항(R1)과 제2의 저항(R2)의 저항치가 같고, 그것에 의하여 위상등화기로서 작용하는 것을 특징으로 하는 액티브 필터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1의 저항(R1)이 저항치가 상기 제2의 저항(R2)의 저항치보다 크고, 그것에 의하여 대역 압축필터로서 작용하는 것을 특징으로 하는 액티브 필터.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1의 저항(R1)의 저항치가 상기 제2의 저항(R2)의 저항치보다 작고, 그것에 의하여 대역강조필터로서 작용하는 것을 특징으로 하는 액티브 필터.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1의 저항(R1)과 병렬로 접속된 제3의 콘덴서(C3); 및 상기 제2의 저항(R2)와 병렬로 접속되고, 상기 제3의 콘덴서(C5)의 용량치의 R1/R2배의 용량치를 가지는 제4의 콘덴서(C4)를 가지는 것을 특징으로 하는 액티브 필터.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2의 OP앰프(OP1, OP2)는 각각 제1 내지 제4의 트랜지스터(Q1-Q4) 및 정전류원(I)을 포함하고 상기 제1 내지 제4의 트랜지스터(Q1-Q4)는 각각 베이스, 콜렉터 및 이미터를 가지고 상기 제1의 트랜지스터(Q1)는 베이스가 상기 부입력단자에 접속되고, 또 이미터가 상기 정전류원(I)에 접속된 NPN형의 트랜지스터이고, 상기 제2의 트랜지스터(Q2)는 베이스가 상기 정입력단자에 접속되고 또한 이미터가 상기 정전류원(I)에 접속된 NPN형의 트랜지스터이고, 상기 제3의 트랜지스터(Q3)는 이미터가 동작전원(VCC)에 접속되고 또한 콜렉터가 상기 제1의 트랜지스터(Q1)의 콜렉터에 접속되는 동시에 상기 정출력단자에 접속된 PNP형의 트랜지스터이고, 또 상기 제4의 트랜지스터(Q4)는 이미터가 상기 동작전원(VCC)에 접속되고 콜렉터가 상기 제2의 트랜지스터(Q2)의 콜렉터에 접속되고, 또 베이스가 그 콜렉터에 접속되는 동시에 상기 제3의 트랜지스터(Q)의 베이스에 접속된 PNP형의 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 액티브필터.
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