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ACTIVE FILTER

Patent code P09A015348
Posted date Mar 19, 2010
Application number P2005-232712
Publication number P2007-049506A
Patent number P4328861
Date of filing Aug 11, 2005
Date of publication of application Feb 22, 2007
Date of registration Jun 26, 2009
Inventor
  • (In Japanese)武藤 浩二
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人九州工業大学
Title ACTIVE FILTER
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To vary a cut-off frequency, a pass band, or a stop band of an active filter in a wide range.
SOLUTION: The active filter simulates a relation between a series branch current and a parallel branch voltage of a LC low pass filter and includes integrating circuits having coefficient circuits disposed therebefore and a variable resistance circuit having a resistance value varied by a digital signal given from the outside. The coefficient circuits which increase or reduce equivalent integration time constants are disposed in respective preceding stages of the plurality of integrating circuits to allow the cut-off frequency of the filter to be set in a wide range. The coefficient circuits use operational amplifiers as signal attenuation circuit to increase the equivalent integration time constants or use them as signal amplifier circuits to reduce the equivalent integration time constants.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


能動フィルタの一般的構成方法及び設計法としては、例えば非特許文献1が知られており、また能動フィルタの遮断周波数あるいは通過帯域を可変するための可変抵抗回路として、例えば特許文献1が知られている。



図2は、一般的なLC低域通過フィルタの一例で、フィルタ次数が4次の場合を示している。例示したような抵抗とリアクタンスだけで作った受動フィルタ(パッシブフィルタ)は、増幅器と組み合わせた、より優れた特性を持つ能動フィルタ(アクティブフィルタ)に模擬できることが知られている。図3は、図2に示すLC低域通過フィルタの直列枝を流れる電流(I1、 I3)及び並列枝の電圧(V2、 Vout)を模擬した能動低域通過フィルタの機能ブロック図である。図中の積分回路についた符号は入力端子の正負を表している。また、矢印は各ブロック出力端子からの信号の流れを表している。図3の4つの積分回路(積分回路1~積分回路4)は、それぞれ図2のリアクタンスL1, C2, L3, C4に対応している。



図2に示すLC 低域通過フィルタにおいて、入力電圧Vin 及び直列枝電流I1、I3 及び並列枝電圧V2、Vout との間には



【数1】




の関係がある。そこで、



【数2】




という伝達関数を有する差動入力の回路ブロックを用いれば、上式の関係を模擬することができる。この回路ブロックは差動入力の積分回路を用いて構成することができ、関数T1 及びT4 の分母に現れる定数項RS及び1/RLは積分回路の自己ループで実現できる。これをブロック図で表すと図3のようになる。



図4に示す反転積分回路は、非反転入力端子を接地した演算増幅器と、その反転入力端子に接続される入力抵抗Rと、帰還容量Cとによって構成される。演算増幅器は、+端子(非反転入力端子)と-端子(反転入力端子)にかかる電圧の差を、高利得に増幅して出力する差動増幅器である。差動入力の積分回路は、反転積分回路のみで構成することはできないので、一般的には図4に示すような反転積分回路を、図3の積分回路1 及び積分回路3 として、図5に示すような非反転積分回路を図3の積分回路2 及び積分回路4 として交互に用いて、加算入力で処理できるように全体の回路を構成している。



このように構成された積分回路の積分時定数はT=CRであるため、遮断周波数を可聴周波数より遙かに低い例えば0.1Hzにするためには、R及びCの値は2.9MΩ及び1μFという大きなものが必要となる。しかし、遮断周波数の設定精度を1%程度とした場合、これらの値を1%の精度で実現することは非常に困難であるばかりでなく、抵抗値が大きいため基板の漏れ電流による誤差を生じるため、遮断周波数を正確に設定することができない。
【特許文献1】
特開2001-68967号公報
【非特許文献1】
ボルケンブルグ(柳沢 監訳)、アナログフィルタの設計、秋葉出版(1985)

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、LC低域通過フィルタの直列枝電流と並列枝電圧の関係を複数の積分回路を用いて模擬する低域通過特性の能動フィルタ、及びそれと相補な特性を持つ高域通過特性の能動フィルタ、並びに、これら両フィルタを組み合わせて構成した帯域通過特性または帯域除去特性の出力をする能動フィルタに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
数の演算増幅器を使用した積分回路を用いて、低域通過特性及びそれと相補な高域通過特性を同時に出力する能動フィルタにおいて、
前記複数の積分回路のそれぞれの前段に、等価積分時定数を大きくあるいは小さくする係数回路を前置して、前記複数の積分回路の内の最終段の積分回路出力を低域通過特性の出力とし、
前記係数回路は、演算増幅器を信号減衰回路として用いて等価積分時定数を大きくし、あるいは信号増幅回路として用いて等価積分時定数を小さくすることで、フィルタの遮断周波数を可変し、かつ、
入力信号と前記複数の積分回路の内の第1の積分回路出力を所定の割合で重みをつけて減算することにより高域通過特性の出力をする能動フィルタ。

【請求項2】
 
前記高域通過特性の出力を、低域通過特性の出力に組み合わせて、低域通過の遮断周波数と高域通過の遮断周波数を所定の関係に設定することにより帯域通過特性または帯域除去特性を有する請求項1に記載の能動フィルタ。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2005232712thum.jpg
State of application right Registered
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