(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサと差動増幅器を共用してＡＰＦとＬＰＦを選択的に構成できるフィルタ回路であって、
入力信号が一方の入力端子に印加され一方の出力端子に第１のコンデンサが接続されＡＰＦを構成する時に動作を行う第１のオペアンプと、
前記入力信号が一方の入力端子に印加され出力端子が前記第１のコンデンサに接続されＬＰＦを構成する時に動作を行う第２のオペアンプと、
前記第１のコンデンサの出力信号が一方の入力端子に印加され出力端子の出力信号が自らの他方の入力端子、前記第１及び第２のオペアンプの他方の入力端子に負帰還される第３のオペアンプと、
この第３のオペアンプの出力端子と前記第１のオペアンプの他方の出力端子との間を結ぶ信号路と、
一端が前記第３のオペアンプの出力端子に接続され他端が前記第１のオペアンプの一方の入力端子又は交流的グランド点に接続される第２のコンデンサと、
前記第２のコンデンサの他端を前記第１のオペアンプの一方の入力端子又は交流的グランド点に切り換えて接続するスイッチ回路と、を備え、
ＡＰＦとして動作させる時は第１のオペアンプをオンし、第２のオペアンプをオフさせ前記スイッチ回路が前記第１のオペアンプの一方の入力端子側を選択するようにし、ＬＰＦとして動作させる時は第１のオペアンプをオフし、第２のオペアンプをオンさせ前記スイッチ回路が交流的グランド点側を選択するようにし、
前記第３のオペアンプの出力端子よりフィルタ出力を得ることを特徴とするフィルタ回路。
【請求項２】
前記第１のコンデンサと前記第３のオペアンプの一方の入力端子との間に第１のバッファを設けるとともに前記第３のオペアンプの出力信号は第２のバッファを介して前記第１乃至第３のオペアンプの他方の入力端子に負帰還されることを特徴とする請求項２記載のフィルタ回路。
【請求項３】
コンデンサと差動増幅器を共用してＡＰＦとＬＰＦを選択的に構成できるフィルタ回路であって、
入力信号が正入力端子に印加され正出力端子に第１のコンデンサが接続されＡＰＦを構成する時に動作を行う第１のオペアンプと、
前記入力信号が正入力端子に印加され出力端子が前記第１のコンデンサに接続されＬＰＦを構成する時に動作を行う第２のオペアンプと、
前記第１のコンデンサの出力信号が正入力端子に印加され出力端子の出力信号が自らの負入力端子、前記第１及び第２のオペアンプの負入力端子に帰還される第３のオペアンプと、
この第３のオペアンプの出力端子と前記第１のオペアンプの負出力端子との間を結ぶ信号路と、
一端が前記第３のオペアンプの出力端子に接続され他端が前記第１のオペアンプの正入力端子又は交流的グランド点に接続される第２のコンデンサと、
前記第２のコンデンサの他端を前記第１のオペアンプの正入力端子又は交流的グランド点に切り換えて接続するスイッチ回路と、を備え、
ＡＰＦとして動作させる時は第１のオペアンプをオンし、第２のオペアンプをオフさせ前記スイッチ回路が前記第１のオペアンプの正入力端子側を選択するようにし、ＬＰＦとして動作させる時は第１のオペアンプをオフし、第２のオペアンプをオンさせ前記スイッチ回路が交流的グランド点側を選択するようにし、
前記第３のオペアンプの出力端子よりフィルタ出力を得ることを特徴とするフィルタ回路。
【請求項４】
前記第３のオペアンプは動作電流源を有し、ＬＰＦの選択時に比べてＡＰＦの選択時には動作電流が増加することを特徴とする請求項３記載のフィルタ回路。
【請求項５】
前記第３のオペアンプは出力の負荷として電流源を有し、ＬＰＦの選択時に比べてＡＰＦの選択時には前記電流源の電流値が増加することを特徴とする請求項３記載のフィルタ回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、差動アンプを使用したアクティブ型のフィルタ回路に関するもので、特に容量と素子数が削減されＩＣ化に適したフィルタ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＴＶ受像機のクロマ信号や輝度信号処理では様々なフィルタ回路が必要となる。例えばＬＰＦ（ロウパスフィルタ）やＡＰＦ（オールパスフィルタ）である。ＡＰＦは周波数特性はフラットであるが位相特性が周波数に応じて変化するもので、その位相変化を他のフィルタとの位相補償などに利用されている。そのようなフィルタはＩＣでは差動アンプとコンデンサとを使用したアクティブ型のフィルタ回路が多く用いられる。差動アンプの相互コンダクタンスを用いて周波数特性を調整できるのでＩＣ化に適している。
【０００３】
図２に、係るアクティブ型のＬＰＦの回路構成例を示す。入力端子１からの入力信号は、第１のオペアンプ２の正入力端子に印加される。第１のオペアンプ２の出力端子に第１のコンデンサ３が接続され、この第１のコンデンサ３と第１のオペアンプ２との組み合わせで第１のＬＰＦ４が構成される。
【０００４】
第１のＬＰＦ４の出力信号は、バッファ５を介して第２のオペアンプ６に印加される。第２のオペアンプ６も第２のコンデンサ７との組み合わせで第２のＬＰＦ８が構成される。バッファ９の出力信号は、第１のオペアンプ２と第２のオペアンプ６の負入力端子に印加される。その結果、出力端子１０には２次のＬＰＦ出力信号が得られる。
【０００５】
図３に、アクティブ型のＡＰＦの回路構成例を示す。入力端子２０からの入力信号は、第１のオペアンプ２１の正入力端子に印加される。第１のオペアンプ２１の正出力端子には第１のコンデンサ２２が接続され、この第１のコンデンサ２２と第１のオペアンプ２１との組み合わせでＬＰＦ２３が構成される。ＬＰＦ２３の出力信号は、バッファ２４を介して第２のオペアンプ２５に印加される。
【０００６】
第２のオペアンプ２５は第２のコンデンサ２６との組み合わせで入力端子２０から見てＨＰＦ２７が構成される。バッファ２８の出力信号は、第１のオペアンプ２１と第２のオペアンプ２５の負入力端子に帰還される。
【０００７】
更に、第２のオペアンプ２５の出力端子は第１のオペアンプ２１の負出力端子に信号路３０で接続される。その結果、出力端子２９にはＡＰＦ出力信号が得られる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２に示したＬＰＦと図３に示したＡＰＦを同時に一つのＩＣに設ける場合には全体の素子数が非常に多くなってしまう。差動増幅器が４ヶ、コンデンサが４ヶ必要となる。コンデンサはＩＣ化されている場合、チップのパターン面積を広く使うのでチップの小型化に障害となる。
【０００９】
また、差動増幅器は、消費電流が大きいので、待機状態などには４個も差動増幅器があると消費電力が増加してしまうという問題がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述した従来技術の課題に鑑みなされたものであり、コンデンサと差動増幅器を共用してＡＰＦとＬＰＦを構成できるフィルタ回路であり、入力信号が一方の入力端子に印加され一方の出力端子に第１のコンデンサが接続されＡＰＦを構成する時に動作を行う第１のオペアンプと、前記入力信号が一方の入力端子に印加され出力端子が前記第１のコンデンサに接続されＬＰＦを構成する時に動作を行う第２のオペアンプと、前記第１のコンデンサの出力信号が一方の入力端子に印加され出力端子の出力信号が自らの他方の入力端子、前記第１及び第２のオペアンプの他方の入力端子に負帰還される第３のオペアンプと、この第３のオペアンプの出力端子と前記第１のオペアンプの他方の出力端子との間を結ぶ信号路と、一端が前記第３のオペアンプの出力端子に接続され他端が前記第１のオペアンプの一方の入力端子又は交流的グランド点に接続される第２のコンデンサとを備え前記第３のオペアンプの出力端子よりフィルタ出力を得ることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明はコンデンサと差動増幅器を共用してＡＰＦとＬＰＦを構成できるフィルタ回路であり、入力信号が正入力端子に印加され正出力端子に第１のコンデンサが接続されＡＰＦを構成する時に動作を行う第１のオペアンプと、前記入力信号が正入力端子に印加され出力端子が前記第１のコンデンサに接続されＬＰＦを構成する時に動作を行う第２のオペアンプと、前記第１のコンデンサの出力信号が正入力端子に印加され出力端子の出力信号が自らの負入力端子、前記第１及び第２のオペアンプの負入力端子に帰還される第３のオペアンプと、この第３のオペアンプの出力端子と前記第１のオペアンプの負出力端子との間を結ぶ信号路と、一端が前記第３のオペアンプの出力端子に接続され他端が前記第１のオペアンプの正入力端子又は交流的グランド点に接続される第２のコンデンサとを備え前記第３のオペアンプの出力端子よりフィルタ出力を得ることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、図１を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
３１は第１のオペアンプであり、入力信号が正入力端子３２に印加され正出力端子３３に第１のコンデンサ３４が接続されている。そして、ＡＰＦ選択時にスイッチ３５が閉じて動作電流源３６の電流が流れＡＰＦの一部を構成する。
【００１４】
また、３７は第２のオペアンプであり、入力端子３８からの前記入力信号が正入力端子３９に印加され出力端子４０が前記第１のコンデンサ３４に接続されている。そして、ＬＰＦを構成する時にスイッチ４１が閉じて動作電流源４２の電流が流れＬＰＦの一部を構成する。
【００１５】
また、４３は第１のオペアンプ３１及び第２のオペアンプ３７の出力信号が印加されたバッファである。
【００１６】
また、４４は第３のオペアンプであり、バッファ４３の出力信号が正入力端子４５に印加され出力端子４６の出力信号がバッファ４７を介して自らの負入力端子４８、前記第１及び第２のオペアンプ３１、３７の負入力端子に帰還されている。
【００１７】
また、４９は第３のオペアンプ４４に常時、動作電流を流す動作電流源である。５０はＡＰＦ選択時にスイッチ５１が閉じると第３のオペアンプ４４に動作電流を流す動作電流源、５２は第３のオペアンプ４４の出力端子４６と前記第１のオペアンプ３１の負出力端子との間を結ぶ信号路である。
【００１８】
また、５３は一端が前記第３のオペアンプ４４の出力端子４６に接続され他端がスイッチ５４により前記第１のオペアンプ３１の正入力端子３２又はグランドに接続される第２のコンデンサ、５５はＬＰＦ又はＡＰＦのフィルタ出力が得られる出力端子である。
【００１９】
図１において、第３のオペアンプ４４、第１のコンデンサ３４、第２のコンデンサ５３をＬＰＦとＡＰＦで共用しており、スイッチの切り替えによって、ＬＰＦ又はＡＰＦのいずれかを選択的に構成することができる。
【００２０】
次に、図１に示したフィルタ回路でＡＰＦを構成する場合について説明する。この場合にはスイッチ３５が閉じて動作電流源３６の電流を第１のオペアンプ３１に供給する。動作電流源３６の電流により第１のオペアンプ３１は演算増幅器として動作する。
【００２１】
また、スイッチ４１を開き動作電流源４２の電流が第２のオペアンプ３７に流れないようにする。動作電流源４２の電流が第２のオペアンプ３７に流れないと、第２のオペアンプ３７は演算増幅器として動作しない。
【００２２】
一方、スイッチ５４を端子ａ側に切り換え、第２のコンデンサ５３の他端が前記第１のオペアンプ３１の正入力端子３２に接続されようにする。同時にスイッチ５１を閉じて第３のオペアンプ４４に動作電流源５０の電流を流し、第３のオペアンプ４４の動作電流を増加させる。
【００２３】
以上のスイッチの切り替えにより図１の回路接続は図３の回路接続と等しくなる。従って、図１のフィルタ回路はＡＰＦとして動作することが明らかである。
【００２４】
次に、図１のフィルタ回路でＬＰＦを構成する場合について説明する。この場合にはスイッチ３５を開いて動作電流源３６の電流を第１のオペアンプ３１に供給しない。このため、第１のオペアンプ３１は演算増幅器として動作しない。また、スイッチ４１を閉じて動作電流源４２の電流が第２のオペアンプ３７に流れるようにする。動作電流源４２の電流が第２のオペアンプ３７に流れると、第２のオペアンプ３７は演算増幅器として動作する。
【００２５】
一方、スイッチ５４を端子ｂ側に切り換え、第２のコンデンサ５３の他端がグランドに接続されようにする。同時にスイッチ５１を開いて第３のオペアンプ４４に動作電流源５０の電流が流れないようにする。動作電流源４９の電流は流れたままである。
【００２６】
以上の各スイッチの切り替えにより図１の回路接続は図２の回路接続と等しくなる。従って、図１のフィルタ回路はＬＰＦとして動作することが明らかである。
【００２７】
以上説明したように、図１のフィルタ回路は、スイッチを切り換えるだけでＬＰＦ又はＡＰＦのいずれかになり得る。その際に、第３のオペアンプ４４、第１のコンデンサ３４、第２のコンデンサ５３をＬＰＦとＡＰＦで共用しているのでコンデンサと素子数の削減、更に消費電流の削減を達成できる。
【００２８】
なお、第３のオペアンプ４４において、動作電流源４９は常に流れるが動作電流源５０の電流はＡＰＦの選択時のみに流すようにしている。この理由は、
ＡＰＦの選択時は、第３オペアンプのコンダクタンスが第１オペアンプのコンダクタンスの２倍必要になるためである。
【００２９】
図４は、図１の回路の具体的な例を示す。図４と図１で同じ符号については同じ番号を付与している。図４の動作は図１のそれと同じであり説明を省略する。図４では第３のオペアンプ４４の負荷として電流源６０を使用している。この電流源６０は、ＡＰＦでもＬＰＦでも存在している。電流源６０と並列に接続されている電流源６１は、スイッチ６２の切り替えによりＡＰＦの選択時のみ用いられる。この理由は、ＡＰＦ選択時に電流源５０に流れる電流の電流値を補償するためである。
【００３０】
【発明の効果】
本発明のフィルタ回路は、スイッチを切り換えるだけでＬＰＦ又はＡＰＦのいずれかを構成することができる。このスイッチは電流源のオンオフでよいので、簡単に切り替え可能である。
【００３１】
また、本発明のフィルタ回路は、第３のオペアンプ、第１のコンデンサ、第２のコンデンサをＬＰＦとＡＰＦで共用できるのでコンデンサと素子数の削減、更に消費電流の削減を達成できる。特にコンデンサの削減によりＩＣのパターン面積が減りＩＣ化に適する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフィルタ回路のブロック図である。
【図２】従来のＬＰＦを示す回路図である。
【図３】従来のＡＰＦを示す回路図である。
【図４】本発明のフィルタ回路の具体的な回路図である。
【符号の説明】
３１  第１のオペアンプ
３４  第１のコンデンサ
３５  スイッチ
３６  動作電流源
３７  第２のオペアンプ
３８  入力端子
４１  スイッチ
４２  動作電流源
４４  第３のオペアンプ
５２  信号路
５３  第２のコンデンサ
５４  スイッチ
【図１】
0004141166.tif 000002
【図２】
0004141166.tif 000003
【図３】
0004141166.tif 000004
【図４】
0004141166.tif 000005