(57)【要約】【課題】  抵抗とコンデンサーで構成される低域通過濾波器、高域通過濾波器及び全域通過濾波器において、抵抗とコンデンサーの値を変えることなく、その遮断周波数を変えることを可能とした低域通過濾波器、高域通過濾波器及び全域通過濾波器を提供する。【解決手段】  低域通過濾波器、高域通過濾波器及び全域通過濾波器を構成する抵抗とコンデンサーに流れる信号電流の比を変えることにより実現する。【選択図】図２
2007159075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗とコンデンサーとで構成される低域通過濾波器、高域通過濾波器及び全域通過濾波器であって、抵抗に流れる信号電流とコンデンサーに流れる信号電流の比を変えることによって遮断周波数を変えることを特徴とした低域通過濾波器、高域通過濾波器及び全域通過濾波器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、抵抗とコンデンサーとで構成される低域通過濾波器、高域通過濾波器および全域通過濾波器において、低域通過濾波器、高域通過濾波器及び全域通過濾波器の抵抗とコンデンサーの値を変えずに遮断周波数を変える手段に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  抵抗とコンデンサーで構成される低域通過濾波器、高域通過濾波器及び全域通過濾波器は図１、４及び７で示されるもので、１は抵抗値がＲの抵抗、２はキャパシタンスがＣのコンデンサーである。【０００３】  従来、抵抗とコンデンサーより構成されるこれらの低域通過濾波器、高域通過濾波器及び全域通過濾波器の遮断周波数を変えるには、多くの場合、抵抗とコンデンサーの値を変える方法が取られていた。【０００４】  一般的には、抵抗は抵抗値を大きくしても寸法がそれほど大きくなることはないので問題ないが、コンデンサーはその容量に比例して寸法が大きくなる宿命を持っている為に設計上問題になることが多かった。【０００５】  また、ＩＣ回路では、比較的小さな容量のコンデンサーしか内蔵できない為に、容量の大きなコンデンサーを使用する場合には、ピン数を余計に要求するものであった。【０００６】  さらに、小型の機器ではその外形寸法に限界があり、大きな容量のコンデンサーを使うことが出来ない場合もあった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  本発明は、従来の抵抗とコンデンサーで構成される低域通過濾波器、高域通過濾波器及び全域通過濾波器が持つこれらの問題を改善する手段を提供するものである。【０００８】  前記請求項１記載の発明は、抵抗とコンデンサーより成る低域通過濾波器、高域通過濾波器および全域通過濾波器において、抵抗とコンデンサーの値を変えずに、抵抗とコンデンサーに流れる電流の比を変えることによって遮断周波数を変える手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  通常、抵抗とコンデンサーとで構成される低域通過濾波器、高域通過濾波器及び全域通過濾波器では、抵抗に流れる電流とコンデンサーに流れる電流は同じであって、その遮断周波数を変えるには抵抗またはコンデンサーの値を変えるしかなかった。【００１０】  本発明では、抵抗とコンデンサーの値を変えずに、抵抗とコンデンサーに流れる電流の比を変えることによって、遮断周波数を変える手段を提供するものである。【００１１】  図２、５及び８は、それぞれ本発明の低域通過濾波器、高域通過濾波器および全域通過濾波器の原理を示す図で、１は抵抗値がＲの抵抗、２はキャパシタンスがＣのコンデンサー、３はコンデンサーに流れる信号電流を所望の割合でバイパスさせる手段を有する回路である。これによって、抵抗に流れる信号電流とコンデンサーに流れる信号電流の比を変えることが出来る。【００１２】  本発明による抵抗とコンデンサーに流れる電流の比を変えることによって、遮断周波数を変える低域通過濾波器の原理を図２に基づいて説明する。図２において、コンデンサーの端子電圧は、
2007159075.tif 000003
となる。一方抵抗に流れる電流は、
2007159075.tif 000004
である。この両式から、
2007159075.tif 000005
となり、遮断角周波数ωＣは、
2007159075.tif 000006
となる。
α＝０．０１
ならば、遮断周波数は１／１００に低くなる。【００１３】  高域通過濾波器についても、低域通過濾波器と全く同様に、抵抗とコンデンサーの値を変えずに抵抗とコンデンサーに流れる電流の比を変えることによって遮断周波数を変えるもので、その原理を図５に基づいて説明する。図５において、抵抗の端子電圧は、
νｏ＝Ｒ・ｉ
となる。一方コンデンサーに流れる電流は、
α・ｉ＝ｊωＣ（νｉ−νｏ）
である。この両式から、
2007159075.tif 000007
となり、遮断角周波数ωＣは、
2007159075.tif 000008
となる。
α＝０．０１
ならば、遮断周波数は１／１００に低くなる。【００１４】  全域通過濾波器についても、低域通過濾波器と全く同様に、抵抗とコンデンサーの値を変えずに抵抗とコンデンサーに流れる電流の比を変えることによって遮断周波数を変えるもので、その原理を図８に基づいて説明する。図８において、抵抗に流れる電流は、
2007159075.tif 000009
である。また、コンデンサーに流れる電流は
α・ｉ＝ｊωＣ（νｏ＋νｉ）
である。この両式から、
2007159075.tif 000010
となり、位相が９０度変わる遮断角周波数ωＣは、
2007159075.tif 000011
となる。
α＝０．０１
ならば、位相が９０度変わる遮断周波数は１／１００に低くなる。
【発明の効果】
【００１５】  小さなキャパシタンスのコンデンサーで、低い遮断周波数の低域通過濾波器、高域通過濾波器及び全域通過濾波器を実現する方法を用いれば、例えば、１００μＦのコンデンサーが必要な場合でも、１μＦの大きさでも同じ遮断周波数が得られることになる。本発明の回路部分は容易にＩＣで実現できるものであり、これにより部品も小形になり、機器の小型化に大きく貢献できるものである。【００１６】  また、要求されるコンデンサーの容量がそれほど大きくはないが、しかしＩＣに内蔵するには大きすぎる場合などには、本発明の手段を用いれば内蔵も簡単に可能になる。
【実施例】
【００１７】  本発明の低域通過濾波器の実施例を図３に示す。図３において１は抵抗値がＲの抵抗、２はキャパシタンスがＣのコンデンサー、３は抵抗値がＲ／（１−α）の抵抗、４は開放利得が十分に大きく、５、６のトランジスターと組み合わせて負帰還増幅器を構成する増幅器、７から１３まではカレントミラーを構成するトランジスター、１５はバイアス電源、１６は信号の定電圧源である。【００１８】  本実施例の回路は、コンデンサー２をバイパスする信号電流を３の抵抗で決めて、４、５、６で構成される負帰還増幅器で、７、８、９のトランジスターで構成されるカレントミラーに供給し、１０、１１、１２、１３のトランジスターで構成されるカレントミラーと合流することによりコンデンサーに流れる信号電流をバイパスしている。【００１９】  本発明の高域通過濾波器の実施例を図６に示す。図６の高域通過濾波器の回路も低域通過濾波器と全く同じであり、信号入力が変わっているだけである。【００２０】  本発明の全域通過濾波器の実施例を図９に示す。図９の全域通過濾波器の回路も低域通過濾波器と全く同じであり、入力端子が２つあり、反転入力端子が加わっている点が異なるだけである。
【産業上の利用可能性】
【００２１】  請求項１記載の低域通過濾波器をＰＬＬ回路のＬＰＦとして使用すれば、アンロック時は図１０に示すような低域通過濾波器を構成する抵抗値ＲとキャパシタンスＣにより決まる遮断周波数のＬＰＦし、ロック時は図１１に示すようなαの値により決まる遮断周波数の低いＬＰＦにすることが出来る。これらの切り替えはＬ・Ｄ（ロックディテクター）の信号によって行う。【００２２】  このことによりＰＬＬ回路は、アンロック状態のときは引き込み範囲の広い且つロックアップタイムの早いＰＬＬとして動作し、一旦ロックしてしまうと図１２に示すように、スプリアス成分が減少する理想的なＰＬＬとして動作する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】    従来の低域通過濾波器の回路図。
【図２】    本発明の低域通過濾波器の基本的な原理を示す回路図。
【図３】    本発明の低域通過濾波器の実施例を示す回路図。
【図４】    従来の高域通過濾波器の回路図。
【図５】    本発明の高域通過濾波器の基本的な原理を示す回路図。
【図６】    本発明の高域通過濾波器の実施例を示す回路図。
【図７】    従来の全域通過濾波器の回路図。
【図８】    本発明の全域通過濾波器の基本的な原理を示す回路図。
【図９】    本発明の全域通過濾波器の実施例を示す回路図。
【図１０】    アンロック状態の時のＰＬＬ回路のＬＰＦを示す図。
【図１１】    ロック状態の時のＰＬＬ回路のＬＰＦを示す図。
【図１２】    スプリアス成分が減少する様を示す図。
【図１】
2007159075.tif 000012
【図２】
2007159075.tif 000013
【図３】
2007159075.tif 000014
【図４】
2007159075.tif 000015
【図５】
2007159075.tif 000016
【図６】
2007159075.tif 000017
【図７】
2007159075.tif 000018
【図８】
2007159075.tif 000019
【図９】
2007159075.tif 000020
【図１０】
2007159075.tif 000021
【図１１】
2007159075.tif 000022
【図１２】
2007159075.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成18年5月12日(2006.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】  そして電解コンデンサーにおいては、低温で電解液が凍り、北欧、北米等の寒冷地では緊急時に車載、携帯ラジオから情報を得たいと思っても動作しない等の不満があった。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】  請求項１記載の本発明を利用すれば、従来集積回路に内蔵出来なかった数千ｐＦ程度のコンデンサーを使う低域通過濾波器、高域通過濾波器及び全域通過濾波器は簡単に内蔵でき、集積回路のピン数の削減に貢献出来る。これにより集積回路パッケージの周辺が簡素化でき、重点部品の配置にゆとりが出来るなど設計の自由度を増すことが可能になる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】  電解コンデンサーの動作限界は−２０度であるにも係わらず、北欧、北米等の寒冷地では−４０度以下にもなる。請求項１記載の本発明による低域通過濾波器、高域通過濾波器及び全域通過濾波器をラジオに応用すれば、電解コンデンサーを使う必要がなくなり、冬季の気候の急変による緊急事態でも正常に動作する車載用、携帯用ラジオが実現出来る。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
【図１】    従来の低域通過濾波器の回路図。
【図２】    本発明の低域通過濾波器の基本的な原理を示す回路図。
【図３】    本発明の低域通過濾波器の実施例を示す回路図。
【図４】    従来の高域通過濾波器の回路図。
【図５】    本発明の高域通過濾波器の基本的な原理を示す回路図。
【図６】    本発明の高域通過濾波器の実施例を示す回路図。
【図７】    従来の全域通過濾波器の回路図。
【図８】    本発明の全域通過濾波器の基本的な原理を示す回路図。
【図９】    本発明の全域通過濾波器の実施例を示す回路図。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正書】
【提出日】平成18年7月12日(2006.7.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】  本発明による抵抗とコンデンサーに流れる電流の比を変えることによって、遮断周波数を変える低域通過濾波器の原理を図２に基づいて説明する。図２において、コンデンサーの端子電圧は、
2007159075.tif 000024
となる。一方抵抗に流れる電流は、
2007159075.tif 000025
である。この両式から、
2007159075.tif 000026
となり、遮断角周波数ωＣは、
2007159075.tif 000027
となる。
α＝０．００１
ならば、遮断周波数は１／１０００に低くなる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】  高域通過濾波器についても、低域通過濾波器と全く同様に、抵抗とコンデンサーの値を変えずに抵抗とコンデンサーに流れる電流の比を変えることによって遮断周波数を変えるもので、その原理を図５に基づいて説明する。図５において、抵抗の端子電圧は、
νｏ＝Ｒ・ｉ
となる。一方コンデンサーに流れる電流は、
α・ｉ＝ｊωＣ（νｔ−νｏ）
である。この両式から、
2007159075.tif 000028
となり、遮断角周波数ωＣは、
2007159075.tif 000029
となる。
α＝０．００１
ならば、遮断周波数は１／１０００に低くなる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】  全域通過濾波器についても、低域通過濾波器と全く同様に、抵抗とコンデンサーの値を変えずに抵抗とコンデンサーに流れる電流の比を変えることによって遮断周波数を変えるもので、その原理を図８に基づいて説明する。図８において、抵抗に流れる電流は、
2007159075.tif 000030
である。また、コンデンサーに流れる電流は
α・ｉ＝ｊωＣ（νｏ＋νｉ）
である。この両式から、
2007159075.tif 000031
となり、位相が９０度変わる遮断角周波数ωＣは、
2007159075.tif 000032
となる。
α＝０．００１
ならば、位相が９０度変わる遮断周波数は１／１０００に低くなる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】  小さなキャパシタンスのコンデンサーで、低い遮断周波数の低域通過濾波器、高域通過濾波器及び全域通過濾波器を実現する方法を用いれば、例えば、１０００μＦのコンデンサーが必要な場合でも、１μＦの大きさでも同じ遮断周波数が得られることになる。本発明の回路部分は容易にＩＣで実現できるものであり、これにより部品も小形になり、機器の小型化に大きく貢献できるものである。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】  本発明の低域通過濾波器の実施例を図３に示す。図３において１は抵抗値がＲの抵抗、２はキャパシタンスがＣのコンデンサー、３は抵抗値がＲ／（１−α）の抵抗、４は開放利得が十分に大きく、５のトランジスターと組み合わせて負帰還増幅器を構成する増幅器で、６、７、８、９、１０はカレントミラーを構成するトランジスター、１１は基準電流を決める抵抗、１２はバイアス電源、１３は信号の電圧源である。トランジスターの電流増幅率βは１／αに比べて無視できる程度に大きく、また抵抗１及び抵抗３は集積回路の同一チップ内に構成され、その抵抗比は極めて高い精度で実現できるものとする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】  本実施例の回路は、コンデンサー２をバイパスする信号電流を３の抵抗で決めて、４、５で構成される負帰還増幅器で、６、７のトランジスターで構成されるカレントミラーに供給し、８、９、１０のトランジスターで構成されるカレントミラーと合流することによりコンデンサーに流れる信号電流をバイパスしている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】  図１０、図１１、図１２はそれぞれＣＭＯＳトランジスターを使った低域通過濾波器、高域通過濾波器及び全域通過濾波器の実施例を示した図である。この場合、ＣＭＯＳトランジスターのゲート電流を完全に無視できる為に精度の高いカレントミラーが構成でき、本発明の目的をより高いレベルで実現できる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】  請求項１記載の本発明を利用すれば、従来集積回路に内蔵出来なかった数千ｐＦ程度のコンデンサーを使う低域通過濾波器、高域通過濾波器及び全域通過濾波器は簡単に内蔵でき、集積回路のピン数の削減に貢献出来る。これにより集積回路パッケージの周辺が簡素化され、重点部品の配置にゆとりが出来るなど設計の自由度を増すことが可能になる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】  電解コンデンサーの動作限界は−２０度であるにも係わらず、北欧、北米等の寒冷地では−４０度以下にもなる。請求項１記載の本発明による低域通過濾波器、高域通過濾波器及び全域通過濾波器をラジオに応用すれば、電解コンデンサーを使う必要がなくなり、冬季の気候の急変による緊急事態でも正常に動作する車載用、携帯用ラジオが実現出来る。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
【図１】  従来の低域通過濾波器の回路図。
【図２】  本発明の低域通過濾波器の基本的な原理を示す回路図。
【図３】  本発明の低域通過濾波器の実施例を示す回路図。
【図４】  従来の高域通過濾波器の回路図。
【図５】  本発明の高域通過濾波器の基本的な原理を示す回路図。
【図６】  本発明の高域通過濾波器の実施例を示す回路図。
【図７】  従来の全域通過濾波器の回路図。
【図８】  本発明の全域通過濾波器の基本的な原理を示す回路図。
【図９】  本発明の全域通過濾波器の実施例を示す回路図。
【図１０】  ＣＭＯＳトランジスターを使用した本発明の低域通過濾波器の実施例を示す回路図。
【図１１】  ＣＭＯＳトランジスターを使用した本発明の高域通過濾波器の実施例を示す回路図。
【図１２】  ＣＭＯＳトランジスターを使用した本発明の全域通過濾波器の実施例を示す回路図。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2007159075.tif 000033
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2007159075.tif 000034
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2007159075.tif 000035
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】追加
【補正の内容】
【図１０】
2007159075.tif 000036
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】追加
【補正の内容】
【図１１】
2007159075.tif 000037
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】追加
【補正の内容】
【図１２】
2007159075.tif 000038
【手続補正書】
【提出日】平成18年11月22日(2006.11.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
2007159075.tif 000039