JP3080723B2 - フィルタ回路及びフィルタ集積回路 - Google Patents
フィルタ回路及びフィルタ集積回路Info
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- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H11/00—Networks using active elements
- H03H11/02—Multiple-port networks
- H03H11/04—Frequency selective two-port networks
- H03H11/12—Frequency selective two-port networks using amplifiers with feedback
- H03H11/1213—Frequency selective two-port networks using amplifiers with feedback using transistor amplifiers
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、トランジスタを用いた
フィルタ回路及び集積回路上に形成されるフィルタ集積
回路に関する。
フィルタ回路及び集積回路上に形成されるフィルタ集積
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】光通信システム、無線通信システムなど
の数Gb /s以上の高速信号を取り扱うシステムでは、
数GHz以上の高周波領域で動作するハイパス、ローパ
ス、バンドパスフィルタ等が必要となる場合が多々あ
る。例えば、3R式光中継器のタイミング回路用リミタ
アンプでは、回路雑音に起因するジッタの抑圧や、出力
波形のリンギング防止の為に同調回路等を用いたパンド
パスアンプなどが利用されている。
の数Gb /s以上の高速信号を取り扱うシステムでは、
数GHz以上の高周波領域で動作するハイパス、ローパ
ス、バンドパスフィルタ等が必要となる場合が多々あ
る。例えば、3R式光中継器のタイミング回路用リミタ
アンプでは、回路雑音に起因するジッタの抑圧や、出力
波形のリンギング防止の為に同調回路等を用いたパンド
パスアンプなどが利用されている。
【0003】一般にフィルタ回路を構成する場合には、
抵抗、コンデンサに加えインダクタンスを必要とする
が、集積回路(IC)上でインダクタンスを作成するこ
とは困難なので、コイルを外付けしてフィルタ回路を構
成すること、あるいはフィルタ回路全体を外付部品とす
ることが行われている。
抵抗、コンデンサに加えインダクタンスを必要とする
が、集積回路(IC)上でインダクタンスを作成するこ
とは困難なので、コイルを外付けしてフィルタ回路を構
成すること、あるいはフィルタ回路全体を外付部品とす
ることが行われている。
【0004】しかしながら、インダクタンスを外付けす
ると、取り扱う信号の周波数が高くなるにつれて、実装
時の浮遊容量、浮遊インダクタンス等が増大し、高周波
領域でのフィルタの特性が劣化するという問題点があっ
た。
ると、取り扱う信号の周波数が高くなるにつれて、実装
時の浮遊容量、浮遊インダクタンス等が増大し、高周波
領域でのフィルタの特性が劣化するという問題点があっ
た。
【0005】そこで、インダクタンスを用いず、OPア
ンプ、コンデンサ、抵抗等のIC内部に作成可能な部品
でIC内部にフィルタを作成することが行われている。
このようなフィルタをアクティブフィルタと呼んでい
る。
ンプ、コンデンサ、抵抗等のIC内部に作成可能な部品
でIC内部にフィルタを作成することが行われている。
このようなフィルタをアクティブフィルタと呼んでい
る。
【0006】図10(a) 、(b) は、ブリッジT型の回路
図であり、図11は、ブリッジT型回路とOPアンプで
構成したバンドパスフィルタの回路図である。また、図
12は、OPアンプを用いたアクティブハイパスフィル
タの回路図であり、図13は、サレンキー回路(Sal
len−Key回路)と呼ばれるアクティブローパスフ
ィルタの回路図である。
図であり、図11は、ブリッジT型回路とOPアンプで
構成したバンドパスフィルタの回路図である。また、図
12は、OPアンプを用いたアクティブハイパスフィル
タの回路図であり、図13は、サレンキー回路(Sal
len−Key回路)と呼ばれるアクティブローパスフ
ィルタの回路図である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなOPアン
プを用いたアクティブフィルタは、フィルタの特性がO
Pアンプの周波数特性に依存するので、数MHz程度まで
しか使用できず、数GHz以上の高周波領域には使用でき
ないという問題点があった。
プを用いたアクティブフィルタは、フィルタの特性がO
Pアンプの周波数特性に依存するので、数MHz程度まで
しか使用できず、数GHz以上の高周波領域には使用でき
ないという問題点があった。
【0008】そこで、OPアンプの替わりに通常の広帯
域アンプを使用することが考えられるが、広帯域アンプ
であっても高周波領域では位相特性が変化するので、所
望のフィルタ特性が得られなかったり、発振したりする
可能性が高い。
域アンプを使用することが考えられるが、広帯域アンプ
であっても高周波領域では位相特性が変化するので、所
望のフィルタ特性が得られなかったり、発振したりする
可能性が高い。
【0009】図11のバンドパスフィルタのようにOP
アンプの負帰還回路を積極的に利用したものには適用で
きないが、図12、図13の回路のようにボルテーフォ
ロワを用いて構成されたアクティブフィルタでは、この
ボルテージフォロアをトランジスタのエミッタホロワ回
路で構成して広帯域なフィルタを実現することができ
る。
アンプの負帰還回路を積極的に利用したものには適用で
きないが、図12、図13の回路のようにボルテーフォ
ロワを用いて構成されたアクティブフィルタでは、この
ボルテージフォロアをトランジスタのエミッタホロワ回
路で構成して広帯域なフィルタを実現することができ
る。
【0010】図14及び図15は、エミッタホロワを用
いたハイパスフィルタ、ローパスフィルタであり、それ
ぞれ図12及び図13のオペアンプをトランジスタのエ
ミッタホロワ回路で置き換えたものである。
いたハイパスフィルタ、ローパスフィルタであり、それ
ぞれ図12及び図13のオペアンプをトランジスタのエ
ミッタホロワ回路で置き換えたものである。
【0011】しかしながら、図15のエミッタホロワを
用いたサレンキーローパスフィルタでは、使用周波数が
GHz以上の高周波領域になるとトランジスタ内部の容量
及び抵抗の影響で設計通りのフィルタ特性が得られない
という問題点があった。
用いたサレンキーローパスフィルタでは、使用周波数が
GHz以上の高周波領域になるとトランジスタ内部の容量
及び抵抗の影響で設計通りのフィルタ特性が得られない
という問題点があった。
【0012】図16は、図15のエミッタホロワを用い
た従来のローパスフィルタの周波数特性を示す図であ
り、実線が理想特性計算値、破線が実際のトランジスタ
パラメータを用いたシミュレーション結果を示してい
る。
た従来のローパスフィルタの周波数特性を示す図であ
り、実線が理想特性計算値、破線が実際のトランジスタ
パラメータを用いたシミュレーション結果を示してい
る。
【0013】図16からも分かるようにトランジスタの
ベース・コレクタ間容量Cbcとベース抵抗Rb との影響
で遮断周波数に達する以前に6GHz付近でフィルタの出
力が一旦低下し、その後エミッタ抵抗Re の影響で遮断
領域の阻止特性が劣化しており、エミッタホロアを用い
たローパスフィルタは数GHz以上の高周波領域で使用で
きない。
ベース・コレクタ間容量Cbcとベース抵抗Rb との影響
で遮断周波数に達する以前に6GHz付近でフィルタの出
力が一旦低下し、その後エミッタ抵抗Re の影響で遮断
領域の阻止特性が劣化しており、エミッタホロアを用い
たローパスフィルタは数GHz以上の高周波領域で使用で
きない。
【0014】上記の問題と別に、回路の集積回路化は、
コスト、信頼性などの点から必然的な傾向となってお
り、特に高周波領域では取り扱う信号の波長が短くなる
につれて、回路の分布定数的な解析が必要となってくる
ので、フィルタをIC上に集積する必要が生じている。
コスト、信頼性などの点から必然的な傾向となってお
り、特に高周波領域では取り扱う信号の波長が短くなる
につれて、回路の分布定数的な解析が必要となってくる
ので、フィルタをIC上に集積する必要が生じている。
【0015】ところで、IC上にフィルタを形成する場
合、フィルタの周波数帯域を変更したり、IC化したと
きの素子の製造ばらつきを吸収する為にフィルタの周波
数特性を制御できるようにすることが必要となる。
合、フィルタの周波数帯域を変更したり、IC化したと
きの素子の製造ばらつきを吸収する為にフィルタの周波
数特性を制御できるようにすることが必要となる。
【0016】このような問題を解決するものとして、例
えば特開昭59-215111 号公報には、サレンキー形フィル
タの抵抗をダイオードに置き換え、そのダイオードの抵
抗値を調整することでフィルタの動作特性を調節できる
ようにする技術について述べられている。
えば特開昭59-215111 号公報には、サレンキー形フィル
タの抵抗をダイオードに置き換え、そのダイオードの抵
抗値を調整することでフィルタの動作特性を調節できる
ようにする技術について述べられている。
【0017】しかしながら、上記の提案は、単にサレン
キーローパスフィルタにおいてフィルタの特性を調整で
きるようにしたものであり、数GHz以上の高周波領域で
使用可能なフィルタの周波数特性を調整できるようにす
ることを目的としたものではない。
キーローパスフィルタにおいてフィルタの特性を調整で
きるようにしたものであり、数GHz以上の高周波領域で
使用可能なフィルタの周波数特性を調整できるようにす
ることを目的としたものではない。
【0018】本発明の目的は、数GHz以上の高周波領域
で使用できるフィルタ回路及びフィルタ集積回路を提供
することである。また、高周波領域において周波数特性
を制御できるアクティブフィルタ回路を提供することで
ある。
で使用できるフィルタ回路及びフィルタ集積回路を提供
することである。また、高周波領域において周波数特性
を制御できるアクティブフィルタ回路を提供することで
ある。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明の1つのアクティ
ブローパスフィルタは、例えば実施例の図1に示すよう
に、入力信号源とベース接地トランジスタTR1 のエミ
ッタとの間に接続された第1の抵抗R1 と、入力信号源
と基準電位点(接地面)との間に接続された第1のコン
デンサC1 と、入力信号源とベース接地トランジスタT
R1 のコレクタとの間に接続された第2のコンデンサC
2 と、ベース接地トランジスタTR1 のコレクタと基準
電位点との間に接続された第2の抵抗R2 とで構成され
ている。
ブローパスフィルタは、例えば実施例の図1に示すよう
に、入力信号源とベース接地トランジスタTR1 のエミ
ッタとの間に接続された第1の抵抗R1 と、入力信号源
と基準電位点(接地面)との間に接続された第1のコン
デンサC1 と、入力信号源とベース接地トランジスタT
R1 のコレクタとの間に接続された第2のコンデンサC
2 と、ベース接地トランジスタTR1 のコレクタと基準
電位点との間に接続された第2の抵抗R2 とで構成され
ている。
【0020】また、本発明の1つのアクティブハイパス
フィルタは、例えば実施例の図6に示すように、入力信
号源とエミッタフォロワトランジスタTR3のベースと
の間に直列に接続された第1及び第2のコンデンサ
C3 、C4 と、エミッタフォロワトランジスタTR5 の
ベースと基準電位点との間に接続された第1のダイオー
ドD3 と、エミッタフォロワトランジスタTR5 のエミ
ッタと第1及び第2のコンデンサC3 、C4 の接続点と
の間に接続された第2のダイオードD4 と、第1のダイ
オードのカソード及び第2のダイオードのアノードと基
準電位点との間にそれぞれ接続された第1及び第2の電
流源I2 、I3 とで構成されている。
フィルタは、例えば実施例の図6に示すように、入力信
号源とエミッタフォロワトランジスタTR3のベースと
の間に直列に接続された第1及び第2のコンデンサ
C3 、C4 と、エミッタフォロワトランジスタTR5 の
ベースと基準電位点との間に接続された第1のダイオー
ドD3 と、エミッタフォロワトランジスタTR5 のエミ
ッタと第1及び第2のコンデンサC3 、C4 の接続点と
の間に接続された第2のダイオードD4 と、第1のダイ
オードのカソード及び第2のダイオードのアノードと基
準電位点との間にそれぞれ接続された第1及び第2の電
流源I2 、I3 とで構成されている。
【0021】
【作用】上記構成のローパスフィルタの入出力の電流伝
達特性は次式で表せる。 Iout /Iin=(1+sR1 C1 )/〔s2 C1 R1 C2 R2 +sR1 (C1 +C2 )+1〕 このときの極角周波数ωは、ω=(C1 R1 C2 R2 )
-1/2で表せるので、R 2 >R1 とすると、極付近では上
記の式の分子はほぼ「1」と見なせるので、上記の式は
ローパスフィルタの特性を示している。
達特性は次式で表せる。 Iout /Iin=(1+sR1 C1 )/〔s2 C1 R1 C2 R2 +sR1 (C1 +C2 )+1〕 このときの極角周波数ωは、ω=(C1 R1 C2 R2 )
-1/2で表せるので、R 2 >R1 とすると、極付近では上
記の式の分子はほぼ「1」と見なせるので、上記の式は
ローパスフィルタの特性を示している。
【0022】ベース接地トランジスタを用いてローパス
フィルタを構成することで、トランジスタの入力電圧変
化を小さくし、トランジスタ内部の容量などの影響を抑
えて、高周波領域でも充分使用できるフィルタを実現で
きる。
フィルタを構成することで、トランジスタの入力電圧変
化を小さくし、トランジスタ内部の容量などの影響を抑
えて、高周波領域でも充分使用できるフィルタを実現で
きる。
【0023】また、上記構成のハイパスフィルタでは、
電流源I1 、I2 の出力電流を変化させてダイオードD
3 、D4 の抵抗値を制御することで、フィルタの周波数
特性を任意に調整することができる。
電流源I1 、I2 の出力電流を変化させてダイオードD
3 、D4 の抵抗値を制御することで、フィルタの周波数
特性を任意に調整することができる。
【0024】これによりフィルタをIC化したときに、
使用用途による周波数帯域を変更したり、IC内部の素
子のばらつきを補正することができる。
使用用途による周波数帯域を変更したり、IC内部の素
子のばらつきを補正することができる。
【0025】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。図1は、本発明の第1実施例のアクティブロ
ーパスフィルタの回路構成図である。
説明する。図1は、本発明の第1実施例のアクティブロ
ーパスフィルタの回路構成図である。
【0026】図1において、入力信号源とベース接地ト
ランジスタTR1 のエミッタとの間には抵抗R1 が接続
され、入力信号源と接地面(基準電位点)との間にコン
デンサC1 が接続されている。また、トランジスタTR
1 のコレクタと入力信号源との間にコンデンサC2 が接
続され、トランジスタTR1 のコレクタと接地面との間
に抵抗R2 が接続されている。
ランジスタTR1 のエミッタとの間には抵抗R1 が接続
され、入力信号源と接地面(基準電位点)との間にコン
デンサC1 が接続されている。また、トランジスタTR
1 のコレクタと入力信号源との間にコンデンサC2 が接
続され、トランジスタTR1 のコレクタと接地面との間
に抵抗R2 が接続されている。
【0027】今、上記の回路において、信号源から入力
する信号電流をIin、抵抗R2 を流れる出力電流をIou
t 、コンデンサC1 の電圧をVin、抵抗R1 を流れるエ
ミッタ電流をIe とする。
する信号電流をIin、抵抗R2 を流れる出力電流をIou
t 、コンデンサC1 の電圧をVin、抵抗R1 を流れるエ
ミッタ電流をIe とする。
【0028】ベース接地なのでトランジスタTR1 のエ
ミッタ電流Ie とコレクタ電流はほぼ等しいので、コン
デンサC2 を流れる電流Ic2は、Ic2 =Iout −Ie
、でありまた、Ic2 =Iin−(Ie +jωC1 Vi
n)である。これらの式から、 Iout −Ie =Iin−(Ie +jωC1 Vin) となり、この式から次式が得られる。
ミッタ電流Ie とコレクタ電流はほぼ等しいので、コン
デンサC2 を流れる電流Ic2は、Ic2 =Iout −Ie
、でありまた、Ic2 =Iin−(Ie +jωC1 Vi
n)である。これらの式から、 Iout −Ie =Iin−(Ie +jωC1 Vin) となり、この式から次式が得られる。
【0029】 Vin=(Iin−Iout )/jωC1 ・・・(1) コンデンサC1 の電圧Vinは、 Vin=(Iout −Ie )/jωC2 +R2Iout 、であ
るのでこの式から Iout −Ie =(Vin−R2 Iout )jωC2 上記の式にIe =Vin/R1 を代入して次式を得る。
るのでこの式から Iout −Ie =(Vin−R2 Iout )jωC2 上記の式にIe =Vin/R1 を代入して次式を得る。
【0030】 Iout −Vin/R1 =(Vin−R2 Iout )jωC2 ・・・(2) (1)式を(2)式に代入して、 Iout −(Iin−Iout )/jωC1 R1 =〔(Iin−Iout )/jωC1 − R2 Iout 〕jωC2 この式を整理して、 jωC1 R1 Iout −(Iin−Iout )=jωC2 R1 (Iin−Iout )−j ωC1 R1 jωC2 R2 Iout となる、さらに、 (jωC1 R1 jωC2 R2 +jωC1 R1 +jωC2 R1 +1)Iout =( 1+jωC2 R1 )Iin 従って、入出力の電流伝達特性は次式で表せる。
【0031】 Iout /Iin=(1+jωC2 R1 )/〔( jω)2C1 R1 C2 R2 +jω R1 (C1 +C2 )+1〕・・・・(3) また、上記の式を複素角周波数sで表すと次式のように
なる。
なる。
【0032】 Iout /Iin=(1+sR1 C2 )/〔s2 C1 R1 C2 R2 +sR1 (C1 +C2 )+1〕 ・・・(4) このときの極角周波数ωとフィルタのQは、次式で表せ
る。
る。
【0033】 ω=(C1 R1 C2 R2 )-1/2 Q=(R2 /R1 )1/2 ・(C1 C2 )1/2 /(C1 +C2 ) (4)式は、厳密にはローパスフィルタの伝達特性式と
はならないが、通常はフィルタのQを高くする為にR2
>R1 、C1 ≒C2 に設定しているので、極周波数付近
では(4)式の分子のsR1 C2 は、R1 C2 /(C1
R1 C2 R2 ) 1/2 となる。従って、R2 =nR1 とす
ると、sR1 C2 ≒(n)-1/2となり、(4)式の分子
は、ほぼ「1」とみなすことができる。
はならないが、通常はフィルタのQを高くする為にR2
>R1 、C1 ≒C2 に設定しているので、極周波数付近
では(4)式の分子のsR1 C2 は、R1 C2 /(C1
R1 C2 R2 ) 1/2 となる。従って、R2 =nR1 とす
ると、sR1 C2 ≒(n)-1/2となり、(4)式の分子
は、ほぼ「1」とみなすことができる。
【0034】すなわち、(4)式はローパスフィルタの
伝達特性を示しており、ベース接地トランジスタを用い
てローパスフィルタを構成できることを示している。こ
のベース接地トランジスタを用いたローパスフィルタで
は、ベース接地トランジスタの入力インピーダンスが低
いことから、トランジスタの入力電圧変化が少なくな
り、トランジスタ内部の容量などによるフィルタの周波
数特性への影響を抑えることができる。
伝達特性を示しており、ベース接地トランジスタを用い
てローパスフィルタを構成できることを示している。こ
のベース接地トランジスタを用いたローパスフィルタで
は、ベース接地トランジスタの入力インピーダンスが低
いことから、トランジスタの入力電圧変化が少なくな
り、トランジスタ内部の容量などによるフィルタの周波
数特性への影響を抑えることができる。
【0035】すなわち、ベース接地トランジスタを用い
てローパスフィルタを構成することで、数GHz以上の高
周波領域で使用できるローパスフィルタを実現できる。
次に、図2は、図1のベース接地トランジスタの出力に
エミッタホロワ回路を接続して出力信号を電圧信号とし
て取り出す第2実施例のローパスフィルタの回路図であ
る。
てローパスフィルタを構成することで、数GHz以上の高
周波領域で使用できるローパスフィルタを実現できる。
次に、図2は、図1のベース接地トランジスタの出力に
エミッタホロワ回路を接続して出力信号を電圧信号とし
て取り出す第2実施例のローパスフィルタの回路図であ
る。
【0036】図2の回路では、ベース接地トランジスタ
TR1 のコレクタと接地面との間に抵抗R5 を接続し、
ベース接地トランジスタTR1 のコレクタをエミッタホ
ロワトランジスタTR2 のベースに接続している。
TR1 のコレクタと接地面との間に抵抗R5 を接続し、
ベース接地トランジスタTR1 のコレクタをエミッタホ
ロワトランジスタTR2 のベースに接続している。
【0037】このフィルタ回路の入出力特性は次式で表
せる。 VOUT /IIN=R5/〔s2 C1R1C2R2+s(C1R1+C2R1+C2R2−C2R5) +1〕 また、この回路の極角周波数ωとフィルタのQは次式で
表せる。
せる。 VOUT /IIN=R5/〔s2 C1R1C2R2+s(C1R1+C2R1+C2R2−C2R5) +1〕 また、この回路の極角周波数ωとフィルタのQは次式で
表せる。
【0038】 ω=(C1R1C2R2)-1/2 Q=(C1R1C2R2)1/2 /(C1R1+C2R1+C2R2−C2R5) ここで、抵抗R5 を以下の値とすると、バンドパスフィ
ルタとして扱うこともとできる。
ルタとして扱うこともとできる。
【0039】R5 =(C1R1 +C2R1+C2R2) /C2 次に、図3は、ベース接地トランジスタを用いたアクテ
ィブローパスフィルタにおいて周波数特性を制御できる
ようにした第3実施例の回路図である。
ィブローパスフィルタにおいて周波数特性を制御できる
ようにした第3実施例の回路図である。
【0040】図3の回路は、図1の回路の抵抗R1 の替
わりにベース接地トランジスタのエミッタ抵抗Re を用
い、抵抗R2 の替わりに第2のベース接地トランジスタ
のエミッタ抵抗とダイオードD1 の抵抗とを直列に接続
したものを用いたものである。ダイオードD1 のアノー
ドは、第2のベース接地トランジスタTR3 のエミッタ
に接続されており、この第2のベース接地トランジスタ
のコレクタから信号電流が取り出される。
わりにベース接地トランジスタのエミッタ抵抗Re を用
い、抵抗R2 の替わりに第2のベース接地トランジスタ
のエミッタ抵抗とダイオードD1 の抵抗とを直列に接続
したものを用いたものである。ダイオードD1 のアノー
ドは、第2のベース接地トランジスタTR3 のエミッタ
に接続されており、この第2のベース接地トランジスタ
のコレクタから信号電流が取り出される。
【0041】さらに、ベース接地トランジスタTR1 の
エミッタと接地面との間にエミッタ抵抗Re とダイオー
ドD1 の抵抗値を制御する為の電流源I1 が接続されて
いる。
エミッタと接地面との間にエミッタ抵抗Re とダイオー
ドD1 の抵抗値を制御する為の電流源I1 が接続されて
いる。
【0042】このローパスフィルタでは、電流源I1 の
出力電流を変化させることにより、エミッタ抵抗Re 、
ダイオードD1 の抵抗値を変化させ、遮断周波数を制御
することができる。これにより、フィルタの遮断周波数
を一定の範囲で変化させ、所望の周波数特性のフィルタ
得ること、あるいはICの製造時の素子のばらつきなど
を補正することができる。
出力電流を変化させることにより、エミッタ抵抗Re 、
ダイオードD1 の抵抗値を変化させ、遮断周波数を制御
することができる。これにより、フィルタの遮断周波数
を一定の範囲で変化させ、所望の周波数特性のフィルタ
得ること、あるいはICの製造時の素子のばらつきなど
を補正することができる。
【0043】図4は、上記ローパスフィルタ回路の周波
数特性の一例を示す図である。10GHzの遮断周波数付
近でトランジスタの特性等の影響でフィルタの出力がや
や増加しているが、数GHz以上の高周波領域でほぼ所望
の周波数特性が得られている。
数特性の一例を示す図である。10GHzの遮断周波数付
近でトランジスタの特性等の影響でフィルタの出力がや
や増加しているが、数GHz以上の高周波領域でほぼ所望
の周波数特性が得られている。
【0044】また、同図に4本の破線で示されているフ
ィルタの特性は、電流源I1 の出力電流を変化させたと
きのフィルタの遮断特性を示しており、電流源I1 の出
力電流を変化させることでフィルタの遮断周波数を任意
に制御できることを示している。
ィルタの特性は、電流源I1 の出力電流を変化させたと
きのフィルタの遮断特性を示しており、電流源I1 の出
力電流を変化させることでフィルタの遮断周波数を任意
に制御できることを示している。
【0045】次に、図5は、エミッタホロワ回路を用い
たハイパスフィルタHPと、図3のベース接地トランジ
スタを用いたローパスフィルタLPとを組み合わせた第
4実施例のバンドパスフィルタの回路図である。
たハイパスフィルタHPと、図3のベース接地トランジ
スタを用いたローパスフィルタLPとを組み合わせた第
4実施例のバンドパスフィルタの回路図である。
【0046】同図のハイパスフィルタHPの構成は、図
14に示した従来のエミッタホロア回路を用いたハイパ
スフィルタと基本的に同じであり、ローパスフィルタL
Pの構成は、図3に示したローパスフィルタと基本的に
同じである。ただし、図5では、図3のローパスフィル
タのエミッタ抵抗Re 、ダイオードDの替わりに抵抗R
1 、R2 を使用しており、フィルタの遮断周波数は固定
されている。
14に示した従来のエミッタホロア回路を用いたハイパ
スフィルタと基本的に同じであり、ローパスフィルタL
Pの構成は、図3に示したローパスフィルタと基本的に
同じである。ただし、図5では、図3のローパスフィル
タのエミッタ抵抗Re 、ダイオードDの替わりに抵抗R
1 、R2 を使用しており、フィルタの遮断周波数は固定
されている。
【0047】図5のハイパスフィルタHPの出力信号電
圧は、エミッタホロワのトランジスタTR6 のベースに
入力し、そのトランジスタTR6でインピーダンス変換
されて、差動増幅回路を構成する一方のトランジスタT
R7 のベースに入力する。このトランジスタTR7 のコ
レクタは接地されており、エミッタは他方のトランジス
タTR8 のエミッタと共通の電流源に接続されている。
圧は、エミッタホロワのトランジスタTR6 のベースに
入力し、そのトランジスタTR6でインピーダンス変換
されて、差動増幅回路を構成する一方のトランジスタT
R7 のベースに入力する。このトランジスタTR7 のコ
レクタは接地されており、エミッタは他方のトランジス
タTR8 のエミッタと共通の電流源に接続されている。
【0048】差動増幅回路の他方のトランジスタTR8
のコレクタには、ローパスフィルタLPの入力が接続さ
れており、ローパスフィルタの出力であるトランジスタ
TR 3 のコレクタと接地面との間には抵抗R6 が接続さ
れている。
のコレクタには、ローパスフィルタLPの入力が接続さ
れており、ローパスフィルタの出力であるトランジスタ
TR 3 のコレクタと接地面との間には抵抗R6 が接続さ
れている。
【0049】このバンドパスフィルタでは、ハイパスフ
ィルタHPを通過して入力信号Vinの遮断周波数以下の
低域周波数成分がカットされ、ハイパスフィルタHPを
通過した電圧信号が、トランジスタTR6からなるエミ
ッタホロワ回路を経て、トランジスタTR7 、TR8 か
らなる差動増幅回路で電流信号に変換される。さらに、
その電流信号が、ベース接地トランジスタを用いたロー
パスフィルタLPを通過して遮断周波数以上の高域周波
数成分がカットされ、出力抵抗R6 から出力信号Vout
として出力される。
ィルタHPを通過して入力信号Vinの遮断周波数以下の
低域周波数成分がカットされ、ハイパスフィルタHPを
通過した電圧信号が、トランジスタTR6からなるエミ
ッタホロワ回路を経て、トランジスタTR7 、TR8 か
らなる差動増幅回路で電流信号に変換される。さらに、
その電流信号が、ベース接地トランジスタを用いたロー
パスフィルタLPを通過して遮断周波数以上の高域周波
数成分がカットされ、出力抵抗R6 から出力信号Vout
として出力される。
【0050】このバンドパスフィルタでは、ローパスフ
ィルタLPをベース接地トランジスタで構成すること
で、高周波領域での浮遊容量の影響を少なくし、数GHz
以上の高周波領域で使用できるバンドパスフィルタを実
現できる。
ィルタLPをベース接地トランジスタで構成すること
で、高周波領域での浮遊容量の影響を少なくし、数GHz
以上の高周波領域で使用できるバンドパスフィルタを実
現できる。
【0051】なお、ハイパスフィルタからの電圧信号を
電流信号に変換する回路は、差動増幅回路に限らず他の
回路を用いても良い。さらに、バンドパスフィルタに限
らず、特定帯域の周波数成分をカットする帯域消去フィ
ルタにも適用できる。
電流信号に変換する回路は、差動増幅回路に限らず他の
回路を用いても良い。さらに、バンドパスフィルタに限
らず、特定帯域の周波数成分をカットする帯域消去フィ
ルタにも適用できる。
【0052】次に、図6は、エミッタホロワ回路を用い
たハイパスフィルタにおいて遮断周波数を制御できるよ
うにした本発明の第5実施例のハイパスフィルタの回路
図である。
たハイパスフィルタにおいて遮断周波数を制御できるよ
うにした本発明の第5実施例のハイパスフィルタの回路
図である。
【0053】図6のハイパスフィルタは、図14の従来
のハイパスフィルタの抵抗R3 、R 4 の替わりにダイオ
ードD3 、D4 を用い、ダイオードD3 のカソードに直
流電流源I2 を、ダイオードD4 のカソードに直流電流
源I3を接続したものである。このハイパスフィルタ
は、直流電流源I2 、I3 の出力電流を変化させダイオ
ードD3 、D4の抵抗値を変化させることで、フィルタ
の遮断周波数を任意に制御できるようになっている。
のハイパスフィルタの抵抗R3 、R 4 の替わりにダイオ
ードD3 、D4 を用い、ダイオードD3 のカソードに直
流電流源I2 を、ダイオードD4 のカソードに直流電流
源I3を接続したものである。このハイパスフィルタ
は、直流電流源I2 、I3 の出力電流を変化させダイオ
ードD3 、D4の抵抗値を変化させることで、フィルタ
の遮断周波数を任意に制御できるようになっている。
【0054】図7は、上記ハイパスフィルタの周波数特
性の実測値の一例を示す図である。同図に4本の破線で
示されている特性は、直流電流源I2 、I3 の出力電流
を変化させたときのフィルタの遮断特性をそれぞれ示し
ており、直流電流源I2 、I 3 の出力電流を変化させる
ことで、低域遮断周波数を任意に制御できる。
性の実測値の一例を示す図である。同図に4本の破線で
示されている特性は、直流電流源I2 、I3 の出力電流
を変化させたときのフィルタの遮断特性をそれぞれ示し
ており、直流電流源I2 、I 3 の出力電流を変化させる
ことで、低域遮断周波数を任意に制御できる。
【0055】また、図8、図9は、高域遮断周波数を可
変制御できるようにした第5実施例のハイパスフィルタ
と低域遮断周波数を可変制御できるようにした第3実施
例のローパスフィルタとを組み合わせたバンドパスフィ
ルタの周波数特性を示す図である。
変制御できるようにした第5実施例のハイパスフィルタ
と低域遮断周波数を可変制御できるようにした第3実施
例のローパスフィルタとを組み合わせたバンドパスフィ
ルタの周波数特性を示す図である。
【0056】図8は、上記のバンドパスフィルタのロー
パス側の周波数特性の実測値を示しており、4本の破線
で示される特性は直流電流源の出力電流を変化させたと
きのフィルタの遮断特性を示している。
パス側の周波数特性の実測値を示しており、4本の破線
で示される特性は直流電流源の出力電流を変化させたと
きのフィルタの遮断特性を示している。
【0057】同様に、図9は、バンドパスフィルタのハ
イパス側の周波数特性の実測値を示しており、直流電流
源の出力電流を変化させたときのフィルタの遮断特性を
示している。
イパス側の周波数特性の実測値を示しており、直流電流
源の出力電流を変化させたときのフィルタの遮断特性を
示している。
【0058】このように遮断周波数を制御できるように
したハイパスフィルタ、ローパスフィルタでバンドパス
フィルタを構成することで、高周波領域で使用でき、か
つ高域及び低域遮断周波数を任意に制御できるバンドパ
スフィルタを実現できる。
したハイパスフィルタ、ローパスフィルタでバンドパス
フィルタを構成することで、高周波領域で使用でき、か
つ高域及び低域遮断周波数を任意に制御できるバンドパ
スフィルタを実現できる。
【0059】
【発明の効果】本発明によれば、ベース接地トランジス
タを用いてフィルタを構成することで、IC内部の浮遊
容量などの影響を抑え数GHz以上の高周波領域で使用で
きるローパスフィルタ、バンドパスフィルタ等を実現で
きる。また、エミッタホロワ回路を用いたハイパスフィ
ルタで抵抗の替わりにダイオードを使用し、ダイオード
に流れる電流を変化させることで、ハイパスフィルタの
周波数特性を任意に制御することができる。
タを用いてフィルタを構成することで、IC内部の浮遊
容量などの影響を抑え数GHz以上の高周波領域で使用で
きるローパスフィルタ、バンドパスフィルタ等を実現で
きる。また、エミッタホロワ回路を用いたハイパスフィ
ルタで抵抗の替わりにダイオードを使用し、ダイオード
に流れる電流を変化させることで、ハイパスフィルタの
周波数特性を任意に制御することができる。
【図1】第1実施例のローパスフィルタの回路図であ
る。
る。
【図2】第2実施例のローパスフィルタの回路図であ
る。
る。
【図3】第3実施例のローパスフィルタの回路図であ
る。
る。
【図4】第3実施例のローパスフィルタの周波数特性を
示す図である。
示す図である。
【図5】第4実施例のバンドパスフィルタの回路図であ
る。
る。
【図6】第5実施例のハイパスフィルタの回路図であ
る。
る。
【図7】第5実施例のハイパスフィルタの周波数特性を
示す図である。
示す図である。
【図8】バンドパスフィルタのローパス側の周波数特性
を示す図である。
を示す図である。
【図9】バンドパスフィルタのハイパス側の周波数特性
を示す図である。
を示す図である。
【図10】ブリッジT形回路の回路図である。
【図11】OPアンプを用いた従来のバンドパスフィル
タの回路図である。
タの回路図である。
【図12】従来のアクティブハイパスフィルタの回路図
である。
である。
【図13】従来のアクティブローパスフィルタの回路図
である。
である。
【図14】エミッタホロワを用いた従来のアクティブハ
イパスフィルタの回路図である。
イパスフィルタの回路図である。
【図15】エミッタホロワを用いた従来のアクティブロ
ーパスフィルタの回路図である。
ーパスフィルタの回路図である。
【図16】エミッタホロワを用いた従来のローパスフィ
ルタの周波数特性を示す図である。
ルタの周波数特性を示す図である。
R1 、R2 抵抗 C1 、C2 コンデンサ TR1 トランジスタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 拓司 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 井原 毅 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 西澤 義徳 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−42959(JP,A) 実開 昭63−81416(JP,U) 米国特許4877979(US,A) 1990年電子情報通信学会秋季全国大会 講演論文集[分冊1]p.1−29(A− 29)「電流モードSallen−Key 回路」 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03H 11/04
Claims (8)
- 【請求項1】入力信号源とベース接地トランジスタのエ
ミッタとの間に接続された第1の抵抗と、 前記入力信号源と基準電位点との間に接続された第1の
コンデンサと、 前記入力信号源と前記ベース接地トランジスタのコレク
タとの間に接続された第2のコンデンサと、 前記ベース接地トランジスタのコレクタと基準電位点と
の間に接続された第2の抵抗とからなることを特徴とす
るアクティブローパスフィルタ回路。 - 【請求項2】入力信号源とベース接地トランジスタのエ
ミッタとの間に接続された第1の抵抗と、 前記入力信号源と基準電位点との間に接続された第1の
コンデンサと、 前記入力信号源と前記ベース接地トランジスタのコレク
タとの間に接続された第2のコンデンサと、 前記ベース接地トランジスタのコレクタと基準電位点と
の間に接続された第2の抵抗とからなることを特徴とす
るアクティブローパスフィルタ集積回路。 - 【請求項3】入力信号源とベース接地トランジスタのエ
ミッタとの間に接続された第1の抵抗と、 前記入力信号源と基準電位点との間に接続された第1の
コンデンサと、 前記入力信号源と前記ベース接地トランジスタのコレク
タとの間に接続された第2のコンデンサと、 前記ベース接地トランジスタのコレクタと第2のベース
接地トランジスタの入力端子との間に接続された第2の
抵抗とからなり、 前記第2のトランジスタの出力端子から出力信号を取り
出すことを特徴とするアクティブローパスフィルタ回
路。 - 【請求項4】入力信号源と第1のベース接地トランジス
タのエミッタとの間に接続された第1のダイオードと、 前記入力信号源と基準電位点との間に接続された第1の
コンデンサと、 前記入力信号源と第1のベース接地トランジスタのコレ
クタとの間に接続された第2のコンデンサと、 前記第1のベース接地トランジスタのコレクタと第2の
ベース接地トランジスタの入力端子との間に接続された
第2のダイオードと、 前記入力信号源と並列に接続された電流源とからなり、 前記電流源の出力電流を変化させて遮断周波数を制御
し、フィルタの出力信号を前記第2のトランジスタの出
力端子から取り出すことを特徴とするアクティブローパ
スフィルタ回路。 - 【請求項5】入力信号源と第1のベース接地トランジス
タのエミッタとの間に接続された第1のダイオードと、 前記入力信号源と基準電位点との間に接続された第1の
コンデンサと、 前記入力信号源と第1のベース接地トランジスタのコレ
クタとの間に接続された第2のコンデンサと、 前記第1のベース接地トランジスタのコレクタと第2の
ベース接地トランジスタの入力端子との間に接続された
第2のダイオードと、 前記第1のベース接地トランジスタのエミッタに接続さ
れた電流源とからなり、 前記電流源の出力電流を変化させ遮断周波数を制御する
ことを特徴とするアクティブローパスフィルタ集積回
路。 - 【請求項6】入力信号源とエミッタフォロワトランジス
タのベースとの間に直列に接続された第1及び第2のコ
ンデンサと、 前記エミッタフォロワトランジスタのベースと基準電位
点との間に接続された第1のダイオードと、 前記エミッタフォロワトランジスタのエミッタと前記第
1及び第2のコンデンサの接続点との間に接続された第
2のダイオードと、 前記第1のダイオードのカソード及び第2のダイオード
のアノードと基準電位点との間にそれぞれ接続された第
1及び第2の電流源とからなり、 前記第1及び第2の電流源の出力電流を変化させ遮断周
波数を制御するアクティブハイパスフィルタ回路と、 請求項4記載のアクティブローパスフィルタ回路とから
なることを特徴とするバンドパスフィルタ回路。 - 【請求項7】前記電流源の出力電流を変化させてバンド
パス特性を制御することを特徴とする請求項6記載のバ
ンドパスフィルタ回路。 - 【請求項8】入力信号源とベース接地トランジスタのエ
ミッタとの間に直列に接続された第1及び第2の抵抗
と、 前記第1及び第2の抵抗の接続点と基準電位点との間に
接続された第1のコンデンサと、 前記ベース接地トランジスタのコレクタと基準電位点と
の間に接続された第3の抵抗と、 前記ベース接地トランジスタのコレクタに入力端子が接
続された第2エミッタフォロワ回路を構成するトランジ
スタと、 前記第2エミッタフォロワ回路を構成するトランジスタ
の出力端子と前記入力信号源との間に接続された第2の
コンデンサとからなることを特徴とするアクティブロー
パスフィルタ回路。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03269772A JP3080723B2 (ja) | 1991-10-17 | 1991-10-17 | フィルタ回路及びフィルタ集積回路 |
US07/963,574 US5293087A (en) | 1991-10-17 | 1992-10-19 | Filter circuit and filter integrated circuit |
US08/152,838 US5506542A (en) | 1991-10-17 | 1993-11-12 | Filter circuit and filter integrated circuit |
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JPH05110379A JPH05110379A (ja) | 1993-04-30 |
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ID=17476942
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DE69433218T2 (de) * | 1993-07-27 | 2004-07-22 | Fujitsu Ltd., Kawasaki | Filterschaltung |
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- 1991-10-17 JP JP03269772A patent/JP3080723B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1992
- 1992-10-19 US US07/963,574 patent/US5293087A/en not_active Expired - Lifetime
-
1993
- 1993-11-12 US US08/152,838 patent/US5506542A/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
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1990年電子情報通信学会秋季全国大会講演論文集[分冊1]p.1−29(A−29)「電流モードSallen−Key回路」 |
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