(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反転入力端子を少なくとも２つ有する多入力型の第１のトランスコンダクタンスアンプと第１の容量からなり、該第１のトランスコンダクタンスアンプの非反転入力端子をフィルタの入力端子に接続した第１の積分回路と、
第２のトランスコンダクタンスアンプと第２の容量素子からなり、該第１の積分回路の出力側から信号の供給を受け、その出力を該第１のトランスコンダクタンスアンプの第１の反転入力端子に帰還させる第２の積分回路と、
該第１の積分回路の出力側から信号の供給を受け、その出力を該第１のトランスコンダクタンスアンプの第２の反転入力端子に帰還させる電圧増幅回路と、
を具備する事を特徴とするバンドパスフィルタ。
【請求項２】
前記電圧増幅回路の利得が可変であり、該電圧増幅回路の利得によってＱ値を変化させることを特徴とする、請求項１に記載したバンドパスフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積回路化が容易で、クォドラチャ検波回路に組み込み使用される位相シフト回路等を構成するのに好適なＱ値可変型のバンドパスフィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来におけるクォドラチャ検波回路に組み込み使用される位相シフト回路は、一例として図３に示すようなＬＣ回路網によって構成されていた。
図３の位相シフト回路は、端子１と端子２の間に接続されたインダクタンスＬ１とその内部抵抗ｒ１からなるＲＬ直列回路と、端子２とグランドとの間に接続されたインダクタンスＬ２とコンデンサＣ２からなるＬＣ並列共振回路（バンドパスフィルタ３）から構成されている。なお、インダクタンスＬ２、コンデンサＣ２にさらに並列接続された抵抗ｒ２は、インダクタンスＬ２とコンデンサＣ２に存在する全内部抵抗を等価的に一つの並列抵抗の形で表わしたものである。
【０００３】
このような位相シフト回路では、バンドパスフィルタ３の共振（同調）周波数を中心として、出力信号の位相を入力信号に対しておよそ９０°変移させるよう機能する。例えば、インダクタンスＬ２とコンデンサＣ２によって定まる共振周波数と同じ周波数を持つ信号を端子１から供給すると、入力信号に対して位相が９０°だけ変移した出力信号が端子２の位置に生じる。ただし、共振周波数から外れた周波数を持つ入力信号が供給された時には、出力信号の位相の変移量は、信号周波数と共振周波数の差に応じた分だけ９０°からズレた大きさとなる。
【０００４】
バンドパスフィルタを内蔵した一般的な位相シフト回路では、共振周波数と異なった周波数を持つ信号の位相の変移量はバンドパスフィルタのＱ値で決まる。周知のように、ＬＣ並列共振回路のＱ値は、それと直列あるいは並列に存在する抵抗成分に依存する。このため、図３の位相シフト回路では、バンドパスフィルタ３に更にダンピング抵抗ＲＤを並列接続し、これによりＱ値を変化させて信号の位相の変移量を調整することになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ダンピング抵抗ＲＤの付加やその抵抗値の変更には機械的な作業が伴い、Ｑ値を電子的に変化させるのは難しい。Ｑ値を電子的に変化させるには、例えば、抵抗とトランジスタを組み合わせた可変抵抗回路をバンドパスフィルタ３に並列に接続するという方策も考えられる。しかし、ＬＣ回路網によるバンドパスフィルタでは、共振周波数に応じたインダクタンス値あるいは容量値を確保するために、インダクタンスＬ２やコンデンサＣ２にディスクリート素子が使用される。このため、可変抵抗回路とバンドパスフィルタ３を一体に構成し、ＩＣ化するのが難しいという問題が有った。
そこで本発明は、ＩＣ化が容易で電子的にＱ値を変化させることができるバンドパスフィルタを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明のバンドパスフィルタは、第１のトランスコンダクタンスアンプと第１の容量素子からなり、その入出力端子がそれぞれフィルタの入出力端子に接続された第１の積分回路と、第２のトランスコンダクタンスアンプと第２の容量素子からなり、第１の積分回路の出力側から信号の供給を受け、その出力を第１の積分回路の入力側に負帰還させる第２の積分回路と、第１の積分回路の出力側から信号の供給を受け、その出力を該第１の積分回路の入力側に負帰還させる電圧増幅回路と、を具備することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
４入力型の第１のトランスコンダクタンスアンプと第１のコンデンサからなる第１の積分回路と、２入力型の第２のトランスコンダクタンスアンプと第２のコンデンサからなる第２の積分回路を設ける。第１の積分回路はフィルタの入出力端子間に接続し、第２の積分回路は信号の負帰還経路を形成するように第１の積分回路の入出力間に接続して、バンドパスフィルタを構成する。ここで、さらに電圧増幅回路を設け、それを信号の別の負帰還経路を形成するように第１の積分回路の入出力間に接続する。
この電圧増幅回路を利得可変型とし、その利得を変化させることでフィルタのＱ値を変化させる。
【０００８】
【実施例】
ＩＣ化が容易で電子的にＱ値を変化させることが可能な本発明によるバンドパスフィルタの概略の構成を図１に示した。
図１に示すバンドパスフィルタは、４入力型の第１のトランスコンダクタンスアンプＧＭ１とコンデンサＣ１１からなる積分回路１３と、２入力型の第２のトランスコンダクタンスアンプＧＭ２とコンデンサＣ１２からなる積分回路１４と、電圧増幅回路ＡＭＰとから構成され、具体的な各構成要素間の接続関係は以下のようになっている。なお、第１のトランスコンダクタンスアンプＡＭ１は、例えば、特公平５−４７８６８号に開示されているような構造を持つものとする。
【０００９】
第１のトランスコンダクタンスアンプＧＭ１の第１の非反転入力端子（＋）をフィルタ入力側の端子１１に接続し、第２の非反転入力端子（＋）をグランドに接続する。第１のトランスコンダクタンスアンプＧＭ１の出力端子とグランドとの間にコンデンサＣ１１を接続し、第１のトランスコンダクタンスアンプＧＭ１の出力端子をフィルタ出力側の端子１２に接続する。第２のトランスコンダクタンスアンプＧＭ２の非反転入力端子（＋）を第１のトランスコンダクタンスアンプＧＭ１の出力端子に接続し、反転入力端子（−）をグランドに接続する。第２のトランスコンダクタンスアンプＧＭ２の出力端子とグランドとの間にコンデンサＣ１２を接続し、第２のトランスコンダクタンスアンプＧＭ２の出力端子を第１のトランスコンダクタンスアンプＧＭ１の第２の反転入力端子（−）に接続する。そして、第１のトランスコンダクタンスアンプＧＭ１の出力端子と第１の反転入力端子（−）との間に電圧増幅回路ＡＭＰを接続する。
【００１０】
上記構成となっている図１の回路をシグナル図で表わすと、図２に示すようになる。
図２において、点線で囲まれた部分２１は第１のトランスコンダクタンスアンプＧＭ１とコンデンサＣ１１で構成される積分回路１３での信号処理の状態を示している。そして、ボックス２２は第２のトランスコンダクタンスアンプＧＭ２とコンデンサＣ１２で構成される積分回路１４での信号処理を示し、ボックス２３は電圧増幅回路ＡＭＰでの信号処理を示している。
【００１１】
ここで、図２中のｇｍ１とｇｍ２は、それぞれ４端子型の第１のトランスコンダクタンスアンプＧＭ１で提供される利得を表し、Ｃ１１はコンデンサＣ１１の容量値を表している。同様にｇｍ３は第２のトランスコンダクタンスアンプＧＭ２の利得を表し、Ｃ１２はコンデンサＣ１２の容量値を表している。またＡは電圧増幅回路ＡＭＰの利得を表している。
この図２のシグナル図から図１の回路の伝達関数を求めると、次の（１）式のようになる。
【００１２】
【数１】
0003614808.tif 000002
【００１３】
この（１）式はバンドパスフィルタの伝達関数Ｔ（ｓ）の１次形の項とほぼ同じ形態となっており、図１の回路がバンドパスフィルタとなっていることを示している。（バンドパスフィルタの伝達関数Ｔ（ｓ）は様々な文献に紹介されているため、この場での紹介は省略する。）
ここで、バンドパスフィルタの伝達関数Ｔ（ｓ）の１次形の項と（１）式を対比すると、（１）式の分母の第２項、第３項から次の（２）式、（３）式が求められる。
【００１４】
【数２】
0003614808.tif 000003
【００１５】
上の（２）式から、電圧増幅回路ＡＭＰの利得Ａ、第１のトランスコンダクタンスアンプＧＭ１で提供される一方の利得ｇｍ１、コンデンサＣ１１の容量値Ｃ１１のいずれかを変化させることでバンドパスフィルタのＱ値を変化させられることが分かる。しかし、（３）式を見て分かるように、コンデンサＣ１１の容量値Ｃ１１を変化させると共振周波数も変化してしまう。したがって、共振周波数を変化させずにＱ値だけを変化させるには、電圧増幅回路ＡＭＰの利得Ａと第１のトランスコンダクタンスアンプＧＭ１の利得ｇｍ１のいずれかを変化させれば良い。
【００１６】
実際には、電圧増幅回路ＡＭＰを図１の回路から取り除き、第１のトランスコンダクタンスアンプＧＭ１の出力端子と第１の反転入力端子（−）の間を直接接続しても図１の回路はバンドパスフィルタとして機能する。また、このようにした場合、第１のトランスコンダクタンスアンプＧＭ１の一方の利得ｇｍ１を変化させることでフィルタのＱ値を変化させることができる。しかし、多入力型の第１のトランスコンダクタンスアンプＧＭ１の利得（ｇｍ１）を可変にするに当たっては、第１のトランスコンダクタンスアンプＧＭ１の内部構成が複雑になり、回路設計の負担が増すことが予想される。そこで図１の回路では、利得を可変にするのが容易な電圧増幅回路ＡＭＰを設け、この電圧増幅回路ＡＭＰの利得ＡでＱ値を変化させるようにしているのである。
【００１７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によるバンドパスフィルタは、第１のトランスコンダクタンスアンプと第１のコンデンサからなる第１の積分回路と、第２のコンダクタンスアンプと第２のコンデンサからなる第２の積分回路と、電圧増幅回路とを具備し、フィルタの入出力端子間に接続された第１の積分回路の出力信号を、第２の積分回路による第１の帰還経路と電圧増幅回路による第２の帰還経路を介して第１の積分回路の入力側に負帰還させる構成を有する。そして、電圧増幅回路の利得を変化させることによってフィルタのＱ値を変化させるようにした構成を特徴としている。
【００１８】
このような本発明のバンドパスフィルタでは、フィルタの共振周波数がトランスコンダクタンスアンプの利得とコンデンサの容量値によって決定される。トランスコンダクタンスアンプの利得を大きくすればディスクリート素子を使用せずに済むので、コンデンサ、トランスコンダクタンスアンプ、電圧増幅回路を半導体基板上に一体に構成でき、ＩＣ化が容易となる。
さらに本発明のバンドパスフィルタではＱ値が電圧増幅回路の利得によって決定される。電圧増幅回路の利得は電子的に変化されられるため、Ｑ値を電子的に変化させることも可能となる。
したがって、ＩＣ化が容易で電子的にＱ値を変化させることが可能なバンドパスフィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるバンドパスフィルタの回路図。
【図２】図１の回路に対応したシグナル図。
【図３】従来のバンドパスフィルタとそれを使用した位相シフト回路の回路図。
【符号の説明】
ＧＭ１：第１のトランスコンダクタンスアンプ（４入力型）      ＧＭ２：第２のトランスコンダクタンスアンプ（２入力型）      ＡＭＰ：電圧増幅回路
Ｃ１１：第１のコンデンサ      Ｃ１２：第２のコンデンサ      １１：フィルタ入力側の端子      １２：フィルタ出力側の端子
【図１】
0003614808.tif 000004
【図２】
0003614808.tif 000005
【図３】
0003614808.tif 000006