KR940009398B1

KR940009398B1 - 액티브 필터회로

Info

Publication number: KR940009398B1
Application number: KR1019860002174A
Authority: KR
Inventors: 도꾸야 후꾸다; 시게끼 이시즈까; 노리유끼 야마시다
Original assignee: 쏘니 가부시기가이샤; 오오가 노리오
Priority date: 1985-03-29
Filing date: 1986-03-24
Publication date: 1994-10-07
Also published as: JPS61224715A; US4689580A; DE3685506D1; CA1248186A; EP0196883A3; DE3685506T2; ATE77021T1; EP0196883B1; EP0196883A2; JPH0738557B2; KR860007780A

Abstract

내용 없음.

Description

액티브 필터회로

제1도는 본원 발명 액티브필터회로의 일실시예를 나타낸 구성도.

제2도 및 제3도는 각기 본원 발명의 다른 실시예를 나타낸 구성도.

제4도 및 제5도는 각기 종래의 액티브 필터회로의 예를 나타낸 구성도.

제6도는 Gm 귀환형 1차필터회로의 원리도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(1) : 신호원 (2) : 전원단자

(7) : 콘덴서 (10) : 출력단자

(26),(28),(29),(30),(31) 및 (36) : 트랜지스터

(27),(32) : 저항기 (33),(34),(35) : 정전류회로

본원 발명은 반도체집적회로 등에 적용하여 매우 적합한 액티브 필터회로에 관한 것이다.

본원 발명은 예를 들면 반도체집적회로에 적용되는 액티브필터회로에 있어서, 제1의 트랜지스터의 에미터를 저항기를 통해, 제2의 트랜지스터의 콜렉터 및 베이스의 접속점과 제3의 트랜지스터의 베이스에 접속하고, 이 제3의 트랜지스터와 에미터를 공통접속한 제4의 트랜지스터의 콜렉터에 교류부하로서의 리액턴스회로를 접속하고, 이 제1의 트랜지스터의 베이스 또는 이 리액턴스회로를 통해서 입력신호를 공급하도록 하며, 이 제4의 트랜지스터의 콜렉터에서 출력신호를 꺼내도록 하는 동시에 이 출력신호를 제5의 트랜지스터의 베이스에 공급하도록 하여, 이 출력신호의 소정량을 귀환하며, 필터특성을 얻도록 해서 적은 소자 수로 넓은 다이내믹레인지의 액티브필터회를 얻도록 한 것이다.

일반적으로 텔레비전신호, 비데오신호 처리용 반도체집적회로를 위해 개발된 액티브필터회로로서 제4도 및 제5도에 나타낸 바와 같은 것이 제안되어 있다.

즉, 제4도는 1차의 저역통과필터의 예를 나타내며, 이 제4도에 있어서, (1)은 입력신호원을 나타내고, 이 입력신호원(1)의 한쪽끝을 npn형 트랜지스터(2)의 베이스에 접속하는 동시에, 이 입력신호원(1)의 다른 쪽 끝을 접지하여, 이 트랜지스터(2)의 콜렉터를 플러스의 직류전압이 공급되는 전원단자(3)에 접속하며, 이 트랜지스터(2)의 에미터를 npn형 트랜지스터(4)의 에미터에 접속하여, 이들 트랜지스터(2) 및(4)의 각각의 메니터의 접속점을 전류가 I인 정전류회로(5)를 통해 접지하고, 이 트랜지스터(4)의 콜렉터를 정전류회로(6)를 통해 전원단자(3)에 접속하는 동시에 이 트랜지스터(4)의 콜렉터를 교류부하를 구성하는 용량치가 C인 콘덴서(7)를 통해 접지하고, 이 트랜지스터(4)의 콜렉터를 귀환루우프의 에미터 폴로워회로를 구성하는 npn형 트랜지스터(8)의 베이스에 접속하여, 이 트랜지스터(8)의 콜렉터를 전원단자(3)에 접속하며, 이 트랜지스터(8)의 에미터를 정전류회로(9)를 통해 접지하는 동시에, 이 트랜지스터(8)의 에미터를 트랜지스터(4)의 베이스에 접속하여, 이 트랜지스터(8)의 에미터에서 출력단자(10)를 도출한다.

이 제4도의 액티브필터회로는 원리적으로는 제6도에 나타낸 바와 같은 Gm 귀환형 1차필터회로를 구성하고, 이 필터특성 H(ω)은

이다. 여기서 re는 트랜지스터(2)(4)의 에미터저항(

ω는 각(角) 주파수이다.)

여기서 제6도의 Gm 귀환형 1차필터회로에 대해 설명하면, 이 입력단자(1a)에 공급되는 입력신호의 레벨을 L, 차동증폭회로(2a)의 증폭률

전원단자(3a)에 공급되는 직류전압을 H, 콘덴서(7)의 용량을 C, 출력단자(10)에 얻어지는 출력레벨을 X로 했을 때

이다.

또 제5도는 1차의 저역통과필터의 예를 나타내며, 이 제5도는 길버어트(Gilbert)회로를 사용한 예이고, 이 제5도에 있어서는 입력신호원(1)의 한쪽 끝을 npn형 트랜지스터(11)의 베이스에 접속하여, 이 입력신호원(1)의 다른쪽 끝을 접지하며, 이 트랜지스터(11)의 에미터를 저항치 R의 저항기(12) 및 전류 I의 정전류회로(13)의 직렬회로를 통해 접지하여, 이 트랜지스터(11)의 콜렉터를 npn형 트랜지스터(14)의 에미터에 접속하고, 이 트랜지스터(14)의 콜렉터를 전원단자(3)에 접속하여, 이 트랜지스터(14)의 베이스를 전지(15)를 통해 접지한다. 또 이 트랜지스터(11)의 콜렉터를 npn형 트랜지스터(17)를 통해 전원단자(3)에 접속하며, 이 트랜지스터(16)의 에미터를 npn형 트랜지스터(18)의 에미터에 접속하여, 이 트랜지스터(16) 및 (18)의 각각의 에미터의 접속점을 전류 I의 정전류회로(19)를 통해 접지하고, 이 트랜지스터(18)의 콜렉터를 전원단자(3)에 접속하여, 이 트랜지스터(18)의 베이스를 npn형 트랜지스터(20)의 콜렉터에 접속하며, 이 트랜지스터(20)의 에미터를 저항치 R의 저항기(21)를 통해 저항기(12) 및 정전류회로(13)의 접속점에 접속하여, 이 트랜지스터(20)의 콜렉터를 npn형 트랜지스터(22)의 에미터에 접속하고, 이 트랜지스터(22)의 콜렉터를 전원단자(3)에 접속하여, 이 트랜지스터(22)의 베이스를 트랜지스터(14)의 베이스에 접속한다. 또 트랜지스터(16)의 콜렉터를 교류부하를 구성하는 용량치 C의 콘덴서(7)를 통해 접지하는 동시에 이 트랜지스터(16)의 콜렉터를 귀환루우프의 에미터폴로워회로를 구성하는 npn형 트랜지스터(23)의 베이스에 접속하여, 이 트랜지스터(23)의 콜렉터를 전원단자(3)에 접속하고, 이 트랜지스터(23)의 에미터를 저항기(24) 및 정전류회로(25)의 직렬회로를 통해 접지하여, 이 저항기(24) 및 정전류회로(25)의 접속점을 트랜지스터(20)의 베이스에 접속하는 동시에 이 저항기(24) 및 정전류회로(25)의 점속점에서 출력단자(10)를 도출한다.

이 제5도의 액티브필터회로는 원리적으로는 제6도에 나타낸 바와 같은 Gm 귀환형 1차필터회로를 구성하며, 이 필터특성 H(ω)은

이다.

이 제4도에 나타낸 바와 같은 액티브필터회로는 회로소자수는 적지만, 이 액티브필터회로의 다이내믹레인지는 Ire이며 트랜지스터의 에미터저항 re는 매우 작으므로, 이 다이내믹레인지가 매우 좁다는 결함이 있었다.

또 제5도에 나타낸 바와 같은 액티브필터회로의 다이내믹레인지는 I(R+re)이며, 저항기(12) 및 (21)의 각각의 저항치 R을 크게 함으로써 이 다이내믹레인지를 넓게 할 수 있지만, 이러한 제5도에 나타낸 바와 같은 액티브필터회로는 소자수가 많으므로, 이 액티브필터회로는 다수 사용하는 LSI에 사용했을 때에는 그만큼 소자수가 증대하는 결함이 있었다.

본원 발명은 이러한 점을 감안하여 다이내믹 레인지는 넓고 소자수를 더욱 적게 하도록 한 액티브필터회로를 제안하는 것을 목적으로 한다.

본원 발명 액티브필터회로는 제1도 및 제2도에 나타낸 바와 같이 제1의 트랜지스터(26)의 에미터를 저항기(27)를 통해 제2의 트랜지스터(28)의 콜렉터 및 베이스의 접속점과 제3의 트랜지스터(29)의 베이스에 접속하고, 이 제3의 트랜지스터(29)와 에미터를 공통접속한 제4의 트랜지스터(30)의 콜렉터에 교류부하로서의 리액턴스회로(7)를 접속하여, 이 제1의 트랜지스터(26)의 베이스 또는 리액턴스회로(7)를 통해 입력신호(1)를 공급하도록 하며, 이 제4의 트랜지스터(30)의 콜렉터에서 출력신호를 꺼내도록 하는 동시에 이 출력신호를 제5의 트랜지스터(31)의 베이스에 공급하도록 해서 이 출력신호의 소정량을 귀환시켜, 필터 특성을 얻도록 한 것이다.

이러한 본원 발명에 의한 제1도예의 저항기(27) 및 (31)의 각각의 저항치를 R₁으로 했을 때의 이 제1도 액티브필터회로의 필터특성은

로 되며, ω_c=1/C(2R₁+4re)의 저역통과필터회로로 되며, 이 액티브필터회로의 다이내믹레인지는

I₂(2R₁+4re)

로 결정되고, 이 다이내믹레인지는 제5도 액티브필터회로와 같이 넓게 할 수 있으며, 더구나 이 제5도에 비해 귀환회로에 에미터플로워회로가 불필요하므로, 그만큼 소자수를 적게 할 수 있다.

다음에 제1도에 의거하여 본원 발명 액티브필터회로의 일실시예에 대해 설명한다. 이 제1도에 있어서, 제4도, 제5도에 대응하는 부분에는 동일부호를 붙여 그 상세한 설명은 생략한다.

제1도예에 있어서는 신호원(1)의 한쪽 끝을 npn형 트랜지스터(26)의 베이스에 접속하는 동시에 이 신호원(1)의 다른쪽 끝을 접지하여, 이 트랜지스터(26)의 콜렉터를 전원단자(3)에 접속하고, 이 트랜지스터(26)의 에미터를 저항치가 R₁인 저항기(27)를 통해 다이오우드를 구성하는 npn형 트랜지스터(28)의 베이스 및 콜렉터의 접속점에 접속하는 동시에 차동증폭회로를 구성하는 npn형 트랜지스터(29)의 베이스에 접속하여, 이 트랜지스터(28)의 에미터를 전류 I₁인 정전류회로(34)를 통해 접지한다. 또 트랜지스터(29)이 콜렉터를 전원단자(3)에 접속하여, 이 트랜지스터(29)의 에미터를 차동증폭회로를 구성하는 npn형 트랜지스터(30)의 에미터에 접속하며, 이들 트랜지스터(29) 및 (30)의 각각의 에미터의 공통접속점을 전류가 I₂인 정전류회로(33)를 통해 접지한다. 이 트랜지스터(30)의 콜렉터를 정전류회로(35)를 통해 전원단자(3)에 접속하는 동시에 이 트랜지스터(30)의 콜렉터를 교류부하로서의 리액턴스회로를 구성하는 콘덴서(7)를 통해 접지하고, 이 트랜지스터(30)의 콜렉터에서 출력단자(10)를 도출하는 동시에 이 트랜지스터(30)의 콜렉터에서 출력단자(10)를 도출하는 동시에 이 트랜지스터(30)의 콜렉터를 npn형 트랜지스터(31)의 베이스에 접속한다. 이 트랜지스터(31)의 콜렉터를 전원단자(3)에 접속하는 동시에 이 트랜지스터(31)의 에미터를 저항치 R₁의 저항기(32)를 통해 다이오우드를 구성하는 npn형 트랜지스터(36)의 베이스 및 콜렉터의 접속점과 트랜지스터(30)의 베이스에 접속하여, 이 트랜지스터(36)의 에미터를 트랜지스터(28)의 에미터에 접속한다.

이 제1도에도 원리적으로는 제6도에 나타낸 바와 같은 Gm 귀환형 1차필터회로를 구성하고, 이 제1도에 있어서는

이며, 또 I₁=I₂로 했을 때에는 필터특성 H(ω)은

로 되고,

ω=1/C(2R₁+4re)

의 저역통과필터회로로 된다.

또 이 제1도의 액티브필터회로에 있어서, 전류 I₁을 반도체 집적회로 내의 저항에 의해 결정되는 전류로 하고, 전류 I₂를 외부부착의 저항기에 의해 결정되는 전류로 했을 때에는

에서, 필터특성 H(ω)은

로 되고, 이것으로 부터 반도체집적회로내의 저항에 의존하지 않는 액티브필터회로를 실현할 수 있으며, 반도체집적회로화 했을 때에 온도특성이 양호한 것을 얻을 수 있는 동시에 필터특성의 불균일성이 없는 것을 얻을 수 있다.

또 이 본 예의 액티브필터회로의 다이내믹레인지는 I₂(2R₁+4re)로 결정되며, 제5도예와 같이 넓게 할 수 있다. 또한 본 예에 있어서는 귀환회로에 에미터플로워회로가 불필요하므로, 그만큼 소자수를 적게 예를 들면 제5도예에 비해 소자수를 20% 삭감할 수 있고, 특히 이 액티브필터회로를 다수 사용하는 LSI에 사용해서 유리하다. 또한 귀환회로에 에미터플로워회로가 없으므로 이것에 의해 위상특성이 영향을 받는 일도 없으므로, 고역에 있어서의 위상 특성에도 뛰어나고, 양호한 주파수특성을 얻을 수 있다.

제2도는 본원 발명에 의한 액티브필터회로를 고역통과필터회로에 적용한 예를 나타내며, 이 제2도를 설명하면, 이 제2도에 있어서 제1도에 대응하는 부분에는 동일부호를 붙여 그 상세한 설명은 생략한다.

제2도예에 있어서는 신호원(1)의 한쪽 끝을 리엑턴스회로를 구성하는 콘덴서(7)를 통해 트랜지스터(30)의 콜렉터에 접속하는 동시에 이 신호원(1)의 다른쪽 끝을 접지하며, 또 트랜지스터(26)의 베이스를 소정의 직류전압이 얻어지는 전지(37)를 통해 접지한다. 기타는 제1도와 같이 구성한다.

이 제2도예도 원리적으로는 제6도에 나타낸 바와 같은 Gm 귀환형 1차필터회로를 구성하여, 고역통과필터회로를 구성한다. 이러한 제2도에 있어서도 제1도와 같은 작용효과가 얻어진다는 것은 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

제3도는 본원 발명 액티브필터회로를 2차의 저역통과필터회로에 적용한 예를 나타내며, 이 제3도에 있어서 제1도의 소자에 대응하는 부분에는 동일번호에 a 및 b를 붙여서 나타낸다. 이러한 제3도예에 있어서는 제1도예와 같은 작용효과가 얻어진다는 것은 용이하게 이해할 수 있을 것이다.

그리고 본원 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 기타 여러 가지 구성을 취할 수 있음은 물론이다.

본원 발명에 의하면 다이내믹레인지의 넓은 액티브필터회로를 얻을 수 있는 동시에 소자수를 적게 할 수 있고, 특히 액티브필터회로를 다수 사용하는 LST에 사용해서 유리하다. 또, 본원 발명에 의하면 반도체 집적회로내의 저항에 의존하지 않는 액티브필터회로를 실현할 수 있고, 반도체집적회로화 했을 때에 온도특성이 양호한 것을 얻을 수 있는 동시에 필터특성의 불균일성이 없는 것을 얻을 수 있다. 또한 귀환회로에 에미터폴로워회로가 없으므로 고역에 있어서의 위상특성이 뛰어나고 양호한 주파수특성이 얻어지는 이익이 있다.

Claims

제1의 트랜지스터의 에미터를 저항기를 통해 제2의 트랜지스터의 콜렉터 및 베이스의 접속점과 제3의 트랜지스터의 베이스에 접속하고, 이 제3의 트랜지스터와 에미터를 공통접속한 제4의 트랜지스터의 콜렉터에 교류부하로서의 리액턴스회로를 접속하며, 상기 제1의 트랜지스터의 베이스 또는 상기 리액턴스회로를 통해, 입력신호를 공급하도록 하고, 상기 제4의 트랜지스터의 콜렉터에서 출력신호를 꺼내도록 하는 동시에 이 출력신호를 제5의 트랜지스터의 베이스에 공급하도록 해서, 상기 출력신호의 소정량을 귀환시켜, 필터특성을 얻도록 한 것을 특징으로 하는 액티브필터회로.