JPH1197976A

JPH1197976A - ローパスフィルタ

Info

Publication number: JPH1197976A
Application number: JP25490597A
Authority: JP
Inventors: Yoshinobu Sugihara; 吉信杉原
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1997-09-19
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】小型で周波数帯域幅を細かく変更できるロー
パスフィルタを実現することを目的にする。【解決手段】本装置は、信号が入力される差動回路
と、この差動回路の出力端間に設けられるコンデンサ
と、差動回路にコレクタ負荷として設けられるダイオー
ド部と、差動回路のエミッタに接続される電流源とを有
し、電流源の電流を変更することにより、周波数帯域幅
を変更することを特徴とする装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばオシロスコ
ープに用いられるローパスフィルタに関し、小型で周波
数帯域幅を細かく変更できるローパスフィルタに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】オシロスコープにおいて、測定する信号
に応じて周波数帯域幅を切り替えて、ノイズの除去等を
行なっていた。このような装置を図６に示す。図におい
て、１は信号線で、入力した信号をそのまま通過させ
る。２，３はフィルタで、信号を入力し、それぞれ１０
０ＭＨｚ，２０ＭＨｚ以下の信号を通過させる。ＳＷは
スイッチで、信号線１とフィルタ２，３とを切り替え
る。

【０００３】フィルタ２，３は例えば図７に示されるよ
うに構成される。図において、Ｒ０は抵抗で、一端から
信号を入力する。Ｌ０はコイルで、一端に抵抗Ｒの他端
を接続し、他端から信号を出力する。Ｃ０はコンデンサ
で、一端にコイルＬ０の他端を接続し、他端を接地す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような装
置は、フィルタ２，３というように固定のフィルタを切
り替えているので、周波数帯域幅を細かく設定すること
ができない。また、細かく設定できるようにするために
は、多くの帯域幅が異なるフィルタ設けなければなら
ず、回路規模が大きくなってしまう。このような装置を
オシロスコープ等に用いると、大型化になり、高価にな
ってしまう。

【０００５】そこで、本発明の目的は、小型で周波数帯
域幅を細かく変更できるローパスフィルタを実現するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、信号が入力さ
れる差動回路と、この差動回路にコレクタ負荷として設
けられるダイオード部と、前記差動回路のエミッタに接
続される電流源とを有し、電流源の電流を変更すること
により、周波数帯域幅を変更することを特徴とするもの
である。

【０００７】また、差動回路の出力端間にコンデンサを
設けたことを特徴とするものである。そして、差動回路
の出力にエミッタフォロア回路を設けることを特徴とす
るものである。さらに、エミッタフォロア回路のバイア
ス電流を電流源に対応して変更することを特徴とするも
のである。

【０００８】このような本発明では、電流源の電流値を
変えることにより、周波数帯域幅を変える。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を説明す
る。図１は本発明の一実施の形態を示した構成図であ
る。図において、１０は差動回路で、２つのＮＰＮトラ
ンジスタＱ１，Ｑ２からなり、ベースに信号が入力さ
れ、コレクタから信号を出力する。Ｃ１はコンデンサ
で、差動回路１０の出力端（ＮＰＮトランジスタＱ１，
Ｑ２のコレクタ）間に設けられる。Ｑ３，Ｑ４はダイオ
ード部であるＮＰＮトランジスタで、それぞれＮＰＮト
ランジスタＱ１，Ｑ２のコレクタ負荷として設けられ、
コレクタとベースとを接続すると共に、コレクタを電圧
Ｖccに接続する。

【００１０】Ｉ１は電流源で、電流を変更でき、一端を
ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタに接続し、他
端を電圧Ｖeeに接続する。電流源Ｉ１は例えば図２に示
すように構成される。Ｑ５はＮＰＮトランジスタで、コ
レクタをＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のエミッタに接
続する。Ｖ１は電圧源で、電圧を変更でき、一端をＮＰ
ＮトランジスタＱ５のベースに接続し、他端を電圧Ｖee
に接続する。Ｒ１は抵抗で、一端をＮＰＮトランジスタ
Ｑ５のエミッタに接続し、他端を電圧Ｖeeに接続する。

【００１１】このような装置の動作を以下で説明する。
バイアス点では、電流源Ｉ１の電流Ｉ₀がＮＰＮトラン
ジスタＱ１，Ｑ２に分流し、各トランジスタにはＩ₀／
２が流れる。このとき、各トランジスタの相互コンダク
タンスｇｍは以下のようになる。ｇｍ＝（ｑ／ｋＴ）・（Ｉ₀／２）ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度、ｑ：電子の電荷

【００１２】ＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４についても
ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２と同じくＩ₀／２のバイ
アス電流が流れ、動作抵抗Ｒは以下のようになる。Ｒ＝（ｋＴ／ｑ）・（２／Ｉ₀）増幅度はｇｍ・Ｒで表わされるため、以下のようにな
る。増幅度＝ｇｍ・Ｒ＝１従って、増幅度は定数である。

【００１３】出力抵抗は差動回路１０の出力端子間に２
個のＮＰＮトランジスタＱ３，Ｑ４が入っているため、
２Ｒとなる。そして、コレクタ間にコンデンサＣ１が入
っているときの周波数帯域幅ｆｃは以下のようになる。ｆｃ＝１／（２πＣ・（２Ｒ））＝（１／２πＣ）・
（ｑ／４ｋＴ）・Ｉ₀ Ｃ：Ｃ１の容量従って、Ｉ₀に比例する。つまり、電流源Ｉ１の電流Ｉ₀
を動かすことにより、周波数帯域幅を変更することがで
きる。

【００１４】また、図１の装置は、出力インピーダンス
が比較的に高く、しかもバイアス電流Ｉ₀によって変動
するため、負荷の影響を受けやすい。そこで、図１の装
置の出力端子（ＮＰＮトランジスタＱ１，Ｑ２のコレク
タ）に図３に示されるエミッタフォロア回路２０をそれ
ぞれ設ける。

【００１５】図において、Ｑ６はＮＰＮトランジスタ
で、ベースにＮＰＮトランジスタＱ１またはＱ２のコレ
クタを接続し、コレクタに電圧Ｖccに接続し、エミッタ
を出力とする。Ｉ２は電流源で、一端をＮＰＮトランジ
スタＱ６のエミッタに接続し、他端を電圧Ｖeeに接続す
る。この電流源Ｉ２は例えば図２に示される装置と同一
の構成である。

【００１６】しかし、エミッタフォロア回路２０として
動作するＮＰＮトランジスタＱ６のベースにはベースバ
イアス電流Ｉｂが流れている。このベースバイアス電流
Ｉｂが図１の装置の動作に影響を与える。この影響は電
流Ｉ₀が小さいほど大きくなるので、電流Ｉ₀を小さくし
たときはＩｂも小さくすればよい。そこで、電流源Ｉ１
の電流Ｉ₀を変更すると同時に、電流源Ｉ２を変更す
る。

【００１７】次に、他の実施の形態を図４に示し、説明
する。図１，図２と同一のものは同一符号を付して説明
を省略する。図において、１１，１２はダイオード部
で、差動回路１０にコレクタ負荷として設けられる。ダ
イオード部１１は、ＮＰＮトランジスタＱ７，Ｑ８で構
成される。ＮＰＮトランジスタＱ７は、コレクタをベー
スに接続し、エミッタをＮＰＮトランジスタＱ１のコレ
クタに接続する。ＮＰＮトランジスタＱ８は、コレクタ
をベースに接続すると共に、電圧Ｖccに接続し、エミッ
タをＮＰＮトランジスタＱ７のコレクタに接続する。ダ
イオード部１２は、ＮＰＮトランジスタＱ９，Ｑ１０で
構成される。ＮＰＮトランジスタＱ９は、コレクタをベ
ースに接続し、エミッタをＮＰＮトランジスタＱ２のコ
レクタに接続する。ＮＰＮトランジスタＱ１０は、コレ
クタをベースに接続すると共に、電圧Ｖccに接続し、エ
ミッタをＮＰＮトランジスタＱ９のコレクタに接続す
る。

【００１８】２１，２２はエミッタフォロア回路で、差
動回路１０の出力に設けられ、差動回路１０からの信号
を電流増幅して出力する。エミッタフォロア回路２１
は、ＮＰＮトランジスタＱ１１，Ｑ１２と抵抗Ｒ２とか
ら構成される。ＮＰＮトランジスタＱ１１は、コレクタ
を電圧Ｖccに接続し、ベースをＮＰＮトランジスタＱ１
のコレクタに接続する。ＮＰＮトランジスタＱ１２は、
コレクタをＮＰＮトランジスタＱ１１のエミッタに接続
し、ベースを電源Ｖ１の一端に接続し、エミッタを抵抗
Ｒ２を介して電圧Ｖeeに接続する。エミッタフォロア回
路２２は、ＮＰＮトランジスタＱ１３，Ｑ１４と抵抗Ｒ
３とから構成される。ＮＰＮトランジスタＱ１３は、コ
レクタを電圧Ｖccに接続し、ベースをＮＰＮトランジス
タＱ２のコレクタに接続する。ＮＰＮトランジスタＱ１
４は、コレクタをＮＰＮトランジスタＱ１３のエミッタ
に接続し、ベースを電源Ｖ１の一端に接続し、エミッタ
を抵抗Ｒ３を介して電圧Ｖeeに接続する。

【００１９】このような装置の動作をシミュレーション
により求めた振幅−周波数特性を示した図５を用いて説
明する。最初、イの状態から、電源Ｖ１の電圧を増加さ
せると、電流Ｉ₀が増加する。これにより、周波数帯域
幅が広がり、ロに示されるようになる。さらに、電源Ｖ
１の電圧を増加させると、電流Ｉ₀も増加する。これに
より、周波数帯域幅が広がり、ハに示されるようにな
る。このように、電源Ｖ１の電圧を増加させると、電流
Ｉが増加し、ニ、ホ、ヘに示されるように順番に周波
数帯域が広がる。

【００２０】なお、コンデンサＣ１を設けずに、ＮＰＮ
トランジスタＱ１，Ｑ２間の浮遊容量により、コンデン
サＣ１の代わりをする構成でもよい。また、ＮＰＮトラ
ンジスタで構成した例を示したが、ＰＮＰトランジスタ
で構成してもよい。しかし、ＮＰＮトランジスタで構成
した方が高周波信号に適し、かつ、集積回路化しやす
い。

【００２１】そして、ダイオード部はＮＰＮトランジス
タで構成した例を示したが、ダイオードでもよい。さら
に、ダイオード部は、ｎ個のトランジスタあるいはダイ
オードを直列に接続して用いることができる。この場
合、増幅度はｎ倍になり、周波数帯域幅は１／ｎにな
る。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、以下のような効果があ
る。請求項１，２によれば、電流源の電流を調整するこ
とにより、ローパスフィルタの周波数帯域幅を調整する
ことができるので、細かく周波数帯域幅を変化させるこ
とができる。また、請求項１では、差動回路とダイオー
ド部と電流源とにより構成することができるので、小型
に構成することができる。そして、請求項２では、請求
項１の装置にコンデンサを加えた構成なので、同じく小
型に構成することができる。

【００２３】請求項３によれば、出力にエミッタフォロ
ア回路を設けたことにより、負荷の影響を受けなくな
り、正確な周波数帯域幅を得ることができる。請求項４
によれば、周波数帯域幅を決定する電流源の電流に対応
して、エミッタフォロア回路に用いる電流も変更するの
で、正確な周波数帯域幅を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示した構成図である。

【図２】図１の装置の電流源Ｉ１の構成を示した図であ
る。

【図３】エミッタフォロア回路２０を示した構成図であ
る。

【図４】本発明の他の実施の形態を示した構成図であ
る。

【図５】図４の装置の振幅−周波数特性を示した図であ
る。

【図６】従来のローパスフィルタの構成を示した図であ
る。

【図７】フィルタ１，２の具体的構成を示した図であ
る。

【符号の説明】

１０差動回路１１，１２ダイオード部２０〜２２エミッタフォロア回路Ｑ３，Ｑ４ＮＰＮトランジスタＩ１電流源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】信号が入力される差動回路と、この差動回路にコレクタ負荷として設けられるダイオー
ド部と、前記差動回路のエミッタに接続される電流源とを有し、
電流源の電流を変更することにより、周波数帯域幅を変
更することを特徴とするローパスフィルタ。
【請求項２】差動回路の出力端間にコンデンサを設け
たことを特徴とする請求項１記載のローパスフィルタ。
【請求項３】差動回路の出力にエミッタフォロア回路
を設けることを特徴とする請求項１〜２記載のローパス
フィルタ。
【請求項４】エミッタフォロア回路のバイアス電流を
電流源に対応して変更することを特徴とする請求項１〜
３記載のローパスフィルタ。