(57)【要約】【課題】  回路規模を増大させることなく、コモンモードノイズを除去できるフィルタ回路を提供すること。【解決手段】  フィルタ回路１は、オペアンプＱ１と、オペアンプＱ１の非反転入力端子と入力信号源との間に接続された抵抗Ｒ２と、オペアンプＱ１の非反転入力端子に接続されたコンデンサＣ３と、オペアンプＱ１の非反転入力端子に接続された抵抗Ｒ３と、オペアンプＱ１の反転入力端子と入力信号源との間に接続された抵抗Ｒ４と、オペアンプＱ１の反転入力端子と出力端子との間に接続されたコンデンサＣ４と、オペアンプＱ１の反転入力端子に接続された抵抗Ｒ５とを備える。抵抗２の抵抗値と抵抗Ｒ４の抵抗値とが等しく、コンデンサＣ３の容量値とコンデンサＣ４の容量値とが等しく、抵抗Ｒ３の抵抗値と抵抗Ｒ５の抵抗値とが等しく設定されている。【選択図】図１
2011130318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号から高周波成分を除去するフィルタ回路であって、
オペアンプと、
前記オペアンプの非反転入力端子と入力信号源との間に接続された第１抵抗と、
前記オペアンプの非反転入力端子に接続された第１コンデンサと、
前記オペアンプの非反転入力端子に接続された第２抵抗と、
前記オペアンプの反転入力端子と前記入力信号源との間に接続された第３抵抗と、
前記オペアンプの反転入力端子と前記オペアンプの出力端子との間に接続された第２コンデンサと、
前記オペアンプの反転入力端子に接続された第４抵抗とを備え、
前記第１抵抗の抵抗値と前記第３抵抗の抵抗値とを等しく、前記第１コンデンサの容量値と前記第２コンデンサの容量値とを等しく、前記第２抵抗の抵抗値と前記第４抵抗の抵抗値とを等しく設定することにより、前記フィルタ回路を構成する前記オペアンプ、前記第１〜第４抵抗および前記第１〜第２コンデンサがグランドアイソレーション回路としての機能を兼有する、フィルタ回路。
【請求項２】
前記第１抵抗と前記入力信号源との間に第３コンデンサが接続されており、
前記第３抵抗と前記入力信号源との間に第４コンデンサが接続されており、
前記第３コンデンサの容量値と前記第４コンデンサの容量値とが等しく設定されている、請求項１に記載のフィルタ回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コモンモードノイズを除去できるフィルタ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、従来のアンチエリアスフィルタと呼ばれるローパスフィルタ回路２１を示す回路図である（非特許文献１参照）。ローパスフィルタ回路２１は、ＡＤＣ（アナログデジタル変換器）の前段に設けられ、ＡＤＣに入力される音声信号から高周波成分（サンプリング周波数外の不要信号）を除去する。しかし、ローパスフィルタ回路２１では、入力信号源に接続されたグランドＧＮＤ（ＡＮ）と、ＡＤＣに接続されたグランドＧＮＤ（ＡＤ）との間に接続されるグランドラインと、入力信号源とＡＤＣの入力端子間の音声信号ラインとの間にコモンモードノイズが生じた場合、ＡＤＣに入力される音声信号にコモンモードノイズが重畳するという問題がある。なお、ＧＮＤ（ＡＮ）はアナログのグランドであり、ＧＮＤ（ＡＤ）はＡＤＣのグランドである。
【０００３】
一方、下記特許文献１には、コモンモードノイズを除去する回路が記載されている。この文献には、Ｄ／Ａ変換部からアナログ系への信号出力系に、グランドラインＧＮＤA を基準とする差動増幅手段Ａ1 を介在させ、同相ノイズ成分の除去を行なうようにすることが記載されている。また、下記特許文献２には、グランドアイソレーション回路が記載されている。
【０００４】
ここで、図６のローパスフィルタ回路２１に、特許文献１又は２に記載の差動増幅手段又はアイソレーション回路を単純に組み合わせることによって、コモンモードノイズを除去するように構成すると、オペアンプの数が増加してしまい（つまり、差動増幅手段のオペアンプの数だけ、オペアンプの数が増加してしまい）、回路規模およびコストが増大するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−６１８５３号公報
【特許文献２】特開平９−２６６４１７号公報
【非特許文献１】Analog Input Buffer Architectures （http://www.cirrus.com/en/pubs/appNote/an241-1.pdf）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、回路規模を増大させることなく、コモンモードノイズを除去できるフィルタ回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の好ましい実施形態によるフィルタ回路は、入力信号から高周波成分を除去するフィルタ回路であって、オペアンプと、前記オペアンプの非反転入力端子と入力信号源との間に接続された第１抵抗と、前記オペアンプの非反転入力端子に接続された第１コンデンサと、前記オペアンプの非反転入力端子に接続された第２抵抗と、前記オペアンプの反転入力端子と前記入力信号源との間に接続された第３抵抗と、前記オペアンプの反転入力端子と前記オペアンプの出力端子との間に接続された第２コンデンサと、前記オペアンプの反転入力端子に接続された第４抵抗とを備え、前記第１抵抗の抵抗値と前記第３抵抗の抵抗値とを等しく、前記第１コンデンサの容量値と前記第２コンデンサの容量値とを等しく、前記第２抵抗の抵抗値と前記第４抵抗の抵抗値とを等しく設定することにより、前記フィルタ回路を構成する前記オペアンプ、前記第１〜第４抵抗および前記第１〜第２コンデンサがグランドアイソレーション回路としての機能を兼有する。
【０００８】
上記構成を有することによって、ローパスフィルタとしての機能を維持した状態で、オペアンプの反転入力端子側に接続される素子の接続構成と、オペアンプの非反転入力端子側に接続される素子の接続構成とを対称にすることができ、その結果、フィルタ回路がグランドアイソレーション回路（差動増幅回路）としての機能をも実現することができる。従って、１つのオペアンプのみによってフィルタ回路としての機能と、グランドアイソレーション回路としての機能を兼有することができ、回路規模を増大することなく、コモンモードノイズを除去することができるフィルタ回路を提供できる。
【０００９】
好ましい実施形態においては、前記第１抵抗と前記入力信号源との間に第３コンデンサが接続され、前記第３抵抗と前記入力信号源との間に第４コンデンサが接続され、前記第３コンデンサの容量値と前記第４コンデンサの容量値とが等しい。
【００１０】
この場合、入力信号に含まれる低周波数のノイズも除去できるという付加的な効果が得られる。
【発明の効果】
【００１１】
回路規模を増大させることなく、コモンモードノイズを除去できるフィルタ回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の好ましい実施形態によるフィルタ回路１を示す回路図である。
【図１Ｂ】本発明の好ましい実施形態によるフィルタ回路１’を示す回路図である。
【図２】図１のフィルタ回路１の出力音声信号を示す測定結果である。
【図３】図１のフィルタ回路１からコンデンサＣ３を除去した比較例のフィルタ回路１１を示す回路図である。
【図４】図３の比較例のフィルタ回路１１の出力音声信号を示す測定結果である。
【図５】図１のフィルタ回路１と図６の従来のフィルタ回路２１の周波数特性図である。
【図６】従来のフィルタ回路２１を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施形態によるフィルタ回路１について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。図１は、フィルタ回路１を示す回路図である。フィルタ回路１は、差動入力型のＡＤＣ（アナログデジタル変換器）の前段に設けられ、入力音声信号から高周波成分を除去する回路である。つまり、フィルタ回路１は、アンチエリアスフィルタと呼ばれるローパスフィルタ回路を改良した回路である。
【００１４】
フィルタ回路１は、第１フィルタ回路２と、第２フィルタ回路３と、バイアス回路４と、その他の周辺回路とを含む。第１フィルタ回路２は、入力音声信号ＶＳから高周波成分を除去し、ＡＤＣの正側入力端子に入力される正側出力音声信号ＶＯＵＴ＋を生成する回路である。第２フィルタ回路３は、入力音声信号ＶＳから高周波成分を除去し、ＡＤＣの負側入力端子に入力される負側出力音声信号ＶＯＵＴ−を生成する回路である。つまり、第２フィルタ回路３は、第１フィルタ回路２から出力された正側出力音声信号ＶＯＵＴ＋を反転させて、負側出力音声信号ＶＯＵＴ−を生成する。バイアス回路４は、電源電圧Ｖ２からバイアス電圧（例えば２．５Ｖ）を生成し、オペアンプＱ１、Ｑ２の各非反転入力端子にバイアス電圧を供給する回路である。なお、本発明にとって、第１フィルタ回路２のみが必須であり、第２フィルタ回路３、および、バイアス回路４は必須ではない。すなわち、ＡＤＣが差動入力ではない場合には、図１Ｂに示すように第１フィルタ回路２のみを備えるフィルタ回路１’が使用されるとよい。
【００１５】
第１フィルタ回路２は、ローパスフィルタとしての機能の他に、グランドアイソレーション回路としての機能を兼有する。すなわち、１つのオペアンプＱ１によって、ローパスフィルタとしての機能と、グランドアイソレーション回路としての機能（つまり、オペアンプＱ１が差動増幅回路として動作する）とを実現している。なお、グランドアイソレーション回路としての機能は、オペアンプＱ１の反転入力端子に入力される信号と、オペアンプＱ１の非反転入力端子に入力される信号との同相成分を除去（相殺）することによって、入力音声信号源ＶＳに接続されたグランドＧＮＤ（ＡＮ）と、ＡＤＣに接続されたグランドＧＮＤ（ＡＤ）との間に接続されるグランドラインと、入力音声信号源およびＡＤＣの入力端子間の音声信号ラインとの間に生じるコモンモードノイズを除去することである。なお、図１において、信号源ＶＮがコモンモードノイズの信号源を示している。
【００１６】
第１フィルタ回路２は、オペアンプＱ１と、抵抗Ｒ２〜Ｒ５と、コンデンサＣ３、Ｃ４とを含む。すなわち、図６のフィルタ回路２１と比較して、第１フィルタ回路２は、抵抗Ｒ２、Ｒ４、及び、コンデンサＣ３が追加されることにより、オペアンプＱ１の反転入力端子側に接続される素子の接続構成と、オペアンプＱ１の非反転入力端子側に接続される素子の接続構成とが対称になっている。その結果、第１フィルタ回路２は、ローパスフィルタとしての機能に加えて、グランドアイソレーション回路（差動増幅回路）としての機能を有する。
【００１７】
オペアンプＱ１の非反転入力端子は、抵抗Ｒ２、Ｒ３、コンデンサＣ３の各一端に接続され、オペアンプＱ１の反転入力端子は、抵抗Ｒ４、Ｒ５、コンデンサＣ４の各一端に接続され、オペアンプＱ１の出力端子は、コンデンサＣ４の他端に接続され、かつ、抵抗Ｒ６を介して抵抗Ｒ５の他端とＡＤＣの正側入力端子とに接続されている。抵抗Ｒ４の他端は、コンデンサＣ１を介して入力音声信号源ＶＳの負側に接続され、かつ、グランドに接続されている。抵抗Ｒ２の他端は、コンデンサＣ２を介して入力音声信号源ＶＳの正側に接続されている。コンデンサＣ３の他端はグランドに接続されている。抵抗Ｒ３の他端は第２フィルタ回路３のオペアンプＱ２の非反転入力端子に接続され、バイアス回路４の抵抗Ｒ１０、Ｒ１１およびコンデンサＣ７に接続されている。
【００１８】
第２フィルタ回路２がグランドアイソレーション回路としての機能を実現するために、抵抗Ｒ２の抵抗値と抵抗Ｒ４の抵抗値とが等しく（例えば、１０ｋΩ）、抵抗Ｒ３の抵抗値と抵抗５の抵抗値とが等しく（例えば、１０ＫΩ）、コンデンサＣ３の容量値とコンデンサＣ４の容量値とが等しく（例えば４７ｐＦ）設定されている。
【００１９】
より好ましい実施形態においては、コンデンサＣ１の容量値とコンデンサＣ２の容量値とが等しく（例えば、４７μＦ）設定されている。この場合には、入力音声信号から低周波数のノイズ成分も除去できるという付加的な効果が得られる。
【００２０】
以下、本発明のフィルタ回路１による効果について説明する。図２は、図１のフィルタ回路１がグランドアイソレーション回路として機能することを示すデータである。図２は、図１のフィルタ回路１の入力音声信号ＶＳに対する正側出力音声信号ＶＯＵＴ＋、負側出力音声信号ＶＯＵＴ−を示す測定結果である。図２に示すように、入力音声信号ＶＳに重畳するコモンモードノイズが除去されており、滑らかなアナログ波形が得られていることが分かる。
【００２１】
図３は、比較例としての図４のフィルタ回路１１の入力音声信号ＶＳに対する正側出力音声信号ＶＯＵＴ＋、負側出力音声信号ＶＯＵＴ−を示す測定結果である。図４のフィルタ回路１１は、図１のフィルタ回路１と比較してコンデンサＣ３が削除されている。コンデンサＣ３を備えないので、オペアンプＱ１の反転入力端子側はコンデンサＣ４の影響により周波数特性が落ちているのに対して、非反転入力端子側はフラットであり、差動のバランスが崩れている。その結果、図３に示すように、入力音声信号ＶＳに重畳しているコモンモードノイズを十分に除去できず、出力音声信号にコモンモードノイズが含まれ、滑らかなアナログ波形を得ることができない。
【００２２】
図５は、図１のフィルタ回路１がローパスフィルタとして機能をすることを示す測定結果である。図５は、図１のフィルタ回路１および図６の従来のフィルタ回路２１の周波数−音圧レベルを測定した結果を示す。図５に示すように、図１のフィルタ回路１は、音声信号の高周波成分を充分に除去できることが分かる。
【００２３】
以上のように、本発明によると第１フィルタ回路２が上記の構成を有することによって、第１フィルタ回路２は１つのオペアンプＱ１によってローパスフィルタとしての機能と、グランドアイソレーション回路としての機能を実行することができる。
【００２４】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。入力信号は音声信号に限定されず、映像信号やその他の任意の信号に適用され得る。図１Ｂに示すように抵抗Ｒ３はバイアス回路ではなく電源に接続されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、ＡＶアンプ等のオーディオ機器に好適に採用され得る。
【符号の説明】
【００２６】
１              フィルタ回路
２              第１フィルタ回路
３              第２フィルタ回路
【図１】
2011130318.tif 000003
【図１Ｂ】
2011130318.tif 000004
【図４】
2011130318.tif 000005
【図６】
2011130318.tif 000006
【図２】
2011130318.tif 000007
【図３】
2011130318.tif 000008
【図５】
2011130318.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成22年11月29日(2010.11.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
差動入力型のアナログデジタル変換器の前段に設けられ、入力信号から高周波成分を除去するフィルタ回路であって、
前記入力信号から前記アナログデジタル変換器の正側入力端子に供給する正側出力信号を生成する第１フィルタ回路と、
前記正側出力信号を反転させて前記アナログデジタル変換器の負側入力端子に供給する負側出力信号を生成する第２フィルタ回路とを備え、
前記第１フィルタ回路が、
第１オペアンプと、
一端が前記第１オペアンプの非反転入力端子に接続され、他端が入力信号源の正側に接続された第１抵抗と、
一端が前記第１オペアンプの非反転入力端子に接続され、他端が接地電位に接続された第１コンデンサと、
一端が前記第１オペアンプの非反転入力端子に接続され、他端が所定電位に接続された第２抵抗と、
一端が前記第１オペアンプの反転入力端子に接続され、他端が前記入力信号源の負側に接続された第３抵抗と、
一端が前記第１オペアンプの反転入力端子に接続され、他端が前記第１オペアンプの出力端子に接続された第２コンデンサと、
一端が前記第１オペアンプの反転入力端子に接続され、他端が前記アナログデジタル変換器の正側入力端子に接続された第４抵抗とを有し、
前記第１抵抗の抵抗値と前記第３抵抗の抵抗値とを等しく、前記第１コンデンサの容量値と前記第２コンデンサの容量値とを等しく、前記第２抵抗の抵抗値と前記第４抵抗の抵抗値とを等しく設定することにより、前記第１フィルタ回路を構成する前記第１オペアンプ、前記第１〜第４抵抗および前記第１〜第２コンデンサがグランドアイソレーション回路としての機能を兼有し、
前記第２フィルタ回路が、
非反転入力端子が前記所定電位に接続された第２オペアンプと、
一端が前記第１オペアンプの出力端子に接続され、他端が前記アナログデジタル変換器の正側入力端子に接続された第５抵抗と、
一端が前記第５抵抗の他端に接続され、他端が前記第２オペアンプの反転入力端子に接続された第６抵抗と、
一端が前記第２オペアンプの反転入力端子に接続され、他端が前記アナログデジタル変換器の負側入力端子に接続された第７抵抗と、
一端が前記第２オペアンプの出力端子に接続され、他端が前記アナログデジタル変換器の負側入力端子に接続された第８抵抗と、
一端が前記第２オペアンプの反転入力端子に接続され、他端が前記第２オペアンプの出力端子に接続された第３コンデンサと、
一端が前記アナログデジタル変換器の正側入力端子に接続され、他端が前記アナログデジタル変換器の負側入力端子に接続された第４コンデンサとを有する、フィルタ回路。