(57)【要約】【課題】Ｓ／Ｎの高いローパスフィルタを提供する。【解決手段】ローパスフィルタ１０は、ＲＣフィルタ回路１２と、入力信号ＩＮの低周波成分から出力信号ＯＵＴを減算して差分信号ＤＦを出力する差分演算回路１４と、ＲＣフィルタ回路１６と、電圧電流変換回路１８と、コンデンサ２０とを備える。電圧電流変換回路１８は、オペアンプ１８１と、抵抗器１８２と、抵抗器１８２にかかる電圧に応じてフィードバック電圧ＦＢを生成するフィードバック回路１８３とから構成される。抵抗器１８２，１８５，１８６，１８７の抵抗値をそれぞれＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４とすると、Ｒ１・Ｒ３＝Ｒ２・Ｒ４の関係式が成立し、負荷抵抗２２の抵抗値Ｚに関係なく、出力電流ｉは一定になる。電圧電流変換回路１８の入力と出力との間には抵抗器１８２が１つしか接続されていないため、熱雑音が減少し、Ｓ／Ｎが高くなる。【選択図】図１
2008067045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号の高周波成分を減衰させてその低周波成分を出力信号として出力するローパスフィルタであって、
前記入力信号から前記出力信号を減算して差分信号を出力する差分演算回路と、
前記差分演算回路から出力される差分信号の電圧を電流に変換する電圧電流変換回路と、
前記電圧電流変換回路から出力される電流を受けて電荷を蓄積することにより前記出力信号を生成する容量とを備え、
前記電圧電流変換回路は、
前記電圧電流変換回路の入力端子に接続される非反転入力端子と、フィードバック電圧を受ける反転入力端子とを有する第１のオペアンプと、
前記電圧電流変換回路の出力端子と前記第１のオペアンプの出力端子との間に接続される第１の抵抗器と、
前記第１の抵抗器にかかる電圧に応じて前記フィードバック電圧を生成するフィードバック手段とを含む、ことを特徴とするローパスフィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載のローパスフィルタであって、
前記フィードバック手段は、
前記電圧電流変換回路の出力端子に接続される反転入力端子と、前記第１のオペアンプの反転入力端子に接続される出力端子とを有する第２のオペアンプと、
前記第１のオペアンプの出力端子と前記第２のオペアンプの非反転入力端子との間に接続される第２の抵抗器と、
前記第２のオペアンプの非反転入力端子と接地との間に接続される第３の抵抗器と、
前記第２のオペアンプの出力端子と前記第２のオペアンプの反転入力端子との間に接続される第４の抵抗器とを含む、ことを特徴とするローパスフィルタ。
【請求項３】
請求項２に記載のローパスフィルタであって、
前記第１から第４の抵抗器の抵抗値Ｒ１〜Ｒ４は、Ｒ１・Ｒ３＝Ｒ２・Ｒ４の関係式を満たすように設定されることを特徴とするローパスフィルタ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のローパスフィルタであってさらに、
前記差分演算回路から出力される差分信号の高周波成分を減衰させてその低周波成分を前記電圧電流変換回路に出力する第１のフィルタ回路を備えたことを特徴とするローパスフィルタ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のローパスフィルタであってさらに、
前記入力信号の高周波成分を減衰させてその低周波成分を前記差分演算回路に出力する第２のフィルタ回路を備えたことを特徴とするローパスフィルタ。
【請求項６】
電圧を電流に変換する電圧電流変換回路であって、
前記電圧電流変換回路の入力端子に接続される非反転入力端子と、フィードバック電圧を受ける反転入力端子とを有する第１のオペアンプと、
前記電圧電流変換回路の出力端子と前記第１のオペアンプの出力端子との間に接続される第１の抵抗器と、
前記第１の抵抗器にかかる電圧に応じて前記フィードバック電圧を生成するフィードバック手段とを備えたことを特徴とする電圧電流変換回路。
【請求項７】
請求項６に記載の電圧電流変換回路であって、
前記フィードバック手段は、
前記電圧電流変換回路の出力端子に接続される反転入力端子と、前記第１のオペアンプの反転入力端子に接続される出力端子とを有する第２のオペアンプと、
前記第１のオペアンプの出力端子と前記第２のオペアンプの非反転入力端子との間に接続される第２の抵抗器と、
前記第２のオペアンプの非反転入力端子と接地との間に接続される第３の抵抗器と、
前記第２のオペアンプの出力端子と前記第２のオペアンプの反転入力端子との間に接続される第４の抵抗器とを含む、ことを特徴とする電圧電流変換回路。
【請求項８】
請求項７に記載の電圧電流変換回路であって、
前記第１から第４の抵抗器の抵抗値Ｒ１〜Ｒ４は、Ｒ１・Ｒ３＝Ｒ２・Ｒ４の関係式を満たすように設定されることを特徴とする電圧電流変換回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローパスフィルタ及びそれに用いられる電圧電流変換回路に関し、さらに詳しくは、オーディオ機器のＤ／Ａ(Digital to Analog)変換出力に挿入されるローパスフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、オーディオ信号はアナログ方式からデジタル方式に変わってきているが、出力回路においてはＤ／Ａ変換器によりデジタルオーディオ信号からアナログオーディオ信号に変換される。アナログオーディオ信号にはＤ／Ａ変換時に発生するパルス性ノイズが大量に含まれ、これを除去するためにＶＬＳＣ(Vector Linear Shaping Circuitry)（オンキヨー株式会社の登録商標）と呼ばれる回路が設けられる。
【０００３】
ＶＬＳＣに用いられるローパスフィルタは、特開２００３−２８３２９９号公報（特許文献１）に開示されている。このローパスフィルタには電圧電流変換回路が用いられているが（同公報の図２参照）、この電圧電流変換回路には、入力と出力との間に４つの抵抗器（同公報図２中のＲ３１〜Ｒ３４）が接続されている。そのため、これらの合成抵抗値は高くならざるを得ず（実用的な回路では５０ｋΩ程度）、熱雑音が増加し、Ｓ／Ｎが低くなる。
【特許文献１】特開２００３−２８３２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、Ｓ／Ｎの高いローパスフィルタを提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００５】
本発明によるローパスフィルタは、入力信号の高周波成分を減衰させてその低周波成分を出力信号として出力するものであって、差分演算回路と、電圧電流変換回路と、電圧電流変換回路と、容量とを備える。差分演算回路は、入力信号から出力信号を減算して差分信号を出力する。電圧電流変換回路は、差分演算回路から出力される差分信号の電圧を電流に変換する。容量は、電圧電流変換回路から出力される電流を受けて電荷を蓄積することにより出力信号を生成する。電圧電流変換回路は、第１のオペアンプと、第１の抵抗器と、フィードバック手段とを含む。第１のオペアンプは、電圧電流変換回路の入力端子に接続される非反転入力端子と、フィードバック電圧を受ける反転入力端子とを有する。第１の抵抗器は、電圧電流変換回路の出力端子と第１のオペアンプの出力端子との間に接続される。フィードバック手段は、第１の抵抗器にかかる電圧に応じてフィードバック電圧を生成する。
【０００６】
このローパスフィルタによれば、電圧電流変換回路の入力と出力との間には第１の抵抗器しか接続されていないため（実用的な回路では１ｋΩ程度）、熱雑音が減少し、Ｓ／Ｎが高くなる。
【０００７】
好ましくは、フィードバック手段は、第２のオペアンプと、第２の抵抗器と、第３の抵抗器と、第４の抵抗器とを含む。第２のオペアンプは、電圧電流変換回路の出力端子に接続される反転入力端子と、第１のオペアンプの反転入力端子に接続される出力端子とを有する。第２の抵抗器は、第１のオペアンプの出力端子と第２のオペアンプの非反転入力端子との間に接続される。第３の抵抗器は、第２のオペアンプの非反転入力端子と接地との間に接続される。第４の抵抗器は、第２のオペアンプの出力端子と第２のオペアンプの反転入力端子との間に接続される。
【０００８】
好ましくは、第１から第４の抵抗器の抵抗値Ｒ１〜Ｒ４は、Ｒ１・Ｒ３＝Ｒ２・Ｒ４の関係式を満たすように設定される。この場合、ローパスフィルタに接続される負荷抵抗の値に関係なく、電圧電流変換回路の出力電流は入力電圧に比例する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１０】
図１を参照して、本発明の実施の形態によるローパスフィルタ１０は、ＲＣフィルタ回路１２と、差分演算回路１４と、ＲＣフィルタ回路１６と、電圧電流変換回路１８と、コンデンサ２０とを備える。ＲＣフィルタ回路１２は抵抗器１２１及びコンデンサ１２２から構成されるローパスフィルタであり、入力信号ＩＮの高周波成分を減衰させてその低周波成分を差分演算回路１４に出力する。差分演算回路１４は、オペアンプ１４１と抵抗器１４２及び１４３とから構成され、入力信号ＩＮ（の低周波成分）から出力信号ＯＵＴを減算して差分信号ＤＦをＲＣフィルタ回路１６に出力する。ＲＣフィルタ回路１６は抵抗器１６１及びコンデンサ１６２から構成されるローパスフィルタであり、差分演算回路１４から出力される差分信号ＤＦの高周波成分を減衰させてその低周波成分を電圧電流変換回路１８に出力する。コンデンサ２０は、電圧電流変換回路１８から出力される電流を受けて電荷を蓄積することにより出力信号ＯＵＴを生成する。
【００１１】
電圧電流変換回路１８は、オペアンプ１８１と抵抗器１８２とフィードバック回路１８３とから構成される。オペアンプ１８１は、電圧電流変換回路１８の入力端子に接続される非反転入力端子（＋）と、フィードバック電圧ＦＢを受ける反転入力端子（−）とを有する。抵抗器１８２は、電圧電流変換回路１８の出力端子とオペアンプ１８１の出力端子との間に接続される。フィードバック回路１８３は、抵抗器１８２にかかる電圧に応じてフィードバック電圧ＦＢを生成する。
【００１２】
フィードバック回路１８３は、具体的には、オペアンプ１８４と抵抗器１８５〜１８７とから構成される。オペアンプ１８４は、電圧電流変換回路１８の出力端子に接続される反転入力端子（−）と、オペアンプ１８１の反転入力端子（−）に接続される出力端子とを有する。抵抗器１８５は、オペアンプ１８１の出力端子とオペアンプ１８４の非反転入力端子（＋）との間に接続される。抵抗器１８６は、オペアンプ１８４の非反転入力端子（＋）と接地との間に接続される。抵抗器１８７は、オペアンプ１８４の出力端子とオペアンプ１８４の反転入力端子（−）との間に接続される。
【００１３】
抵抗器１８２，１８５，１８６，１８７の抵抗値をそれぞれＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４とし、負荷抵抗２２の抵抗値をＺとすると、電圧電流変換回路１８において下記４つの式（１）〜（４）が成立する。
【数１】
2008067045.tif 000003
【００１４】
式（１）をｉ２で展開すると、ｉ２は下記式（５）で表される。
【数２】
2008067045.tif 000004
【００１５】
式（２）をｉ１で展開し、式（３）を代入すると、ｉ１は下記式（６）で表される。
【数３】
2008067045.tif 000005
【００１６】
式（５）及び（６）を式（４）に代入すると、ｉは下記式（７）で表される。
【数４】
2008067045.tif 000006
【００１７】
ここで、もし抵抗値Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４が「Ｒ１・Ｒ３＝Ｒ２・Ｒ４」の関係式を満たすように設定されていれば、Ｚの項は消え、ｉは下記式（８）で表される。
【数５】
2008067045.tif 000007
【００１８】
式（８）から明らかなように、電圧電流変換回路１８は、入力電圧ｖｉｎに比例した出力電流ｉを提供できる。したがって、入力電圧ｖｉｎが一定である限り、負荷抵抗２２の抵抗値Ｚに関係なく、出力電流ｉは一定になる。たとえば、Ｒ１＝１ｋ、Ｒ２＝１．５ｋ、Ｒ３＝２．７ｋ、Ｒ４＝１．８ｋに設定すれば、Ｒ１・Ｒ３＝Ｒ２・Ｒ４の関係式が成立する。
【００１９】
なお、式（８）を式（５）に代入すると、ｉ２は下記式（９）で表される。
【数６】
2008067045.tif 000008
【００２０】
式（９）から明らかなように、Ｚ>Ｒ４の場合、ｉ２<０となり、ｉ２は図１中に示される方向と逆方向に流れるので、ｉ１>ｉでなければならない。したがって、このような場合において、電圧電流変換回路１８の出力インピーダンスを低くし、Ｓ／Ｎを高くしたいときには、ｉ１を十分に確保する必要がある。
【００２１】
ローパスフィルタ１０によれば、電圧電流変換回路１８の入力と出力との間には抵抗器１８２が１つしか接続されていないため、抵抗器１８２の値を低く設定するだけで、熱雑音を減少させ、Ｓ／Ｎを高くすることができる。
【００２２】
上記実施の形態ではＲＣフィルタ回路１２，１６が挿入されているが、その一方又は両方がなくてもよい。また、差分演算回路１４は、入力信号ＩＮから出力信号ＯＵＴを減算できる回路であればよく、例示された回路に限定されない。また、フィードバック回路１８３は、抵抗器１８２にかかる電圧に応じてフィードバック電圧ＦＢを生成できる回路であればよく、例示された回路に限定されない。
【００２３】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態によるローパスフィルタの構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  ローパスフィルタ
１２，１６  ＲＣフィルタ回路
１４  差分演算回路
１８  電圧電流変換回路
２０  コンデンサ
１８１，１８４  オペアンプ
１８２，１８５，１８６，１８７  抵抗器
１８３  フィードバック回路
ＤＦ  差分信号
ＦＢ  フィードバック電圧
ＩＮ  入力信号
ＯＵＴ  出力信号
【図１】
2008067045.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成18年9月19日(2006.9.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2008067045.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成19年6月27日(2007.6.27)
【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】
入力信号の高周波成分を減衰させてその低周波成分を出力信号として出力するローパスフィルタであって、
前記入力信号から前記出力信号を減算して差分信号を出力する差分演算回路と、
前記差分演算回路から出力される差分信号の電圧を電流に変換する電圧電流変換回路と、
前記電圧電流変換回路から出力される電流を受けて電荷を蓄積することにより前記出力信号を生成する容量とを備え、
前記電圧電流変換回路は、
前記電圧電流変換回路の入力端子に接続される非反転入力端子と、フィードバック電圧を受ける反転入力端子とを有する第１のオペアンプと、
前記電圧電流変換回路の出力端子と前記第１のオペアンプの出力端子との間に接続される第１の抵抗器と、
前記第１の抵抗器にかかる電圧に応じて前記フィードバック電圧を生成するフィードバック手段とを含み、
前記フィードバック手段は、
前記電圧電流変換回路の出力端子に接続される反転入力端子と、前記第１のオペアンプの反転入力端子に接続される出力端子とを有する第２のオペアンプと、
前記第１のオペアンプの出力端子と前記第２のオペアンプの非反転入力端子との間に接続される第２の抵抗器と、
前記第２のオペアンプの非反転入力端子と接地との間に接続される第３の抵抗器と、
前記第２のオペアンプの出力端子と前記第２のオペアンプの反転入力端子との間に接続される第４の抵抗器とを含み、
前記第１から第４の抵抗器の抵抗値Ｒ１〜Ｒ４は、Ｒ１・Ｒ３＝Ｒ２・Ｒ４の関係式を満たすように設定されることを特徴とするローパスフィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載のローパスフィルタであってさらに、
前記差分演算回路から出力される差分信号の高周波成分を減衰させてその低周波成分を前記電圧電流変換回路に出力する第１のフィルタ回路を備えたことを特徴とするローパスフィルタ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のローパスフィルタであってさらに、
前記入力信号の高周波成分を減衰させてその低周波成分を前記差分演算回路に出力する第２のフィルタ回路を備えたことを特徴とするローパスフィルタ。
【請求項４】
電圧を電流に変換する電圧電流変換回路であって、
前記電圧電流変換回路の入力端子に接続される非反転入力端子と、フィードバック電圧を受ける反転入力端子とを有する第１のオペアンプと、
前記電圧電流変換回路の出力端子と前記第１のオペアンプの出力端子との間に接続される第１の抵抗器と、
前記第１の抵抗器にかかる電圧に応じて前記フィードバック電圧を生成するフィードバック手段とを備え、
前記フィードバック手段は、
前記電圧電流変換回路の出力端子に接続される反転入力端子と、前記第１のオペアンプの反転入力端子に接続される出力端子とを有する第２のオペアンプと、
前記第１のオペアンプの出力端子と前記第２のオペアンプの非反転入力端子との間に接続される第２の抵抗器と、
前記第２のオペアンプの非反転入力端子と接地との間に接続される第３の抵抗器と、
前記第２のオペアンプの出力端子と前記第２のオペアンプの反転入力端子との間に接続される第４の抵抗器とを含み、
前記第１から第４の抵抗器の抵抗値Ｒ１〜Ｒ４は、Ｒ１・Ｒ３＝Ｒ２・Ｒ４の関係式を満たすように設定されることを特徴とする電圧電流変換回路。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明によるローパスフィルタは、入力信号の高周波成分を減衰させてその低周波成分を出力信号として出力するものであって、差分演算回路と、電圧電流変換回路と、電圧電流変換回路と、容量とを備える。差分演算回路は、入力信号から出力信号を減算して差分信号を出力する。電圧電流変換回路は、差分演算回路から出力される差分信号の電圧を電流に変換する。容量は、電圧電流変換回路から出力される電流を受けて電荷を蓄積することにより出力信号を生成する。電圧電流変換回路は、第１のオペアンプと、第１の抵抗器と、フィードバック手段とを含む。第１のオペアンプは、電圧電流変換回路の入力端子に接続される非反転入力端子と、フィードバック電圧を受ける反転入力端子とを有する。第１の抵抗器は、電圧電流変換回路の出力端子と第１のオペアンプの出力端子との間に接続される。フィードバック手段は、第１の抵抗器にかかる電圧に応じてフィードバック電圧を生成する。フィードバック手段は、第２のオペアンプと、第２の抵抗器と、第３の抵抗器と、第４の抵抗器とを含む。第２のオペアンプは、電圧電流変換回路の出力端子に接続される反転入力端子と、第１のオペアンプの反転入力端子に接続される出力端子とを有する。第２の抵抗器は、第１のオペアンプの出力端子と第２のオペアンプの非反転入力端子との間に接続される。第３の抵抗器は、第２のオペアンプの非反転入力端子と接地との間に接続される。第４の抵抗器は、第２のオペアンプの出力端子と第２のオペアンプの反転入力端子との間に接続される。第１から第４の抵抗器の抵抗値Ｒ１〜Ｒ４は、Ｒ１・Ｒ３＝Ｒ２・Ｒ４の関係式を満たすように設定される。この場合、ローパスフィルタに接続される負荷抵抗の値に関係なく、電圧電流変換回路の出力電流は入力電圧に比例する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】