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発明の名称 フィルタの自動調整回路
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−140872
公開日 平成6年(1994)5月20日
出願番号 特願平4−288395
出願日 平成4年(1992)10月27日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小川 勝男
発明者 堀 和明 / 和久田哲也 / 中野 美鈴
要約 目的
共振周波数の調整精度が要求されるトラップフィルタの調整精度を高める、さらにその他の特性を有するフィルタの遮断周波数の調整精度を高めることを目的とする。

構成
調整用トラップ回路を2だん用い、所定の制御電圧におけるそれぞれのトラップフィルタの共振周波数をわずかにずらして設定する。それぞれの調整用トラップフィルタ回路出力のピ−ク検波結果を比較して制御電圧に帰還をかける。この結果、調整用トラップフィルタの制御電圧は、それぞれのトラップフィルタ出力振幅が等しくなる値となる。設計上、基準信号周波数を前記2つのトラップ周波数の中心値に設定するとIC内のバラ付きを補正された制御電圧を得ることができる。この制御電圧を用いて被調整用フィルタを調整する。
特許請求の範囲
【請求項1】被調整フィルタと前記被調整フィルタと略等しい特性もしくは相関する特性を有する調整用フィルタとピ−ク検波器と前記調整用フィルタに入力信号を印加する手段からなるフィルタの自動調整回路において、前記調整用フィルタとピ−ク検波器を2組有し、前記2つのピ−ク険波器の出力差を検出する比較器と前記比較器の信号を電流に換える電圧−電流変換回路の制御電流を前記被調整フィルタと前記調整用フィルタに帰還させることを特徴とするフィルタの自動調整回路。
【請求項2】請求項1において、調整用フィルタをトラップフィルタとすることを特徴とするフィルタの自動調整回路。
【請求項3】請求項1において、2組のピ−ク検波器に入力される信号をそれぞれトラップフィルタへの入力信号と前記トラップフィルタの出力信号の差成分とすることを特徴とするフィルタの自動調整回路。
【請求項4】請求項1において、電圧−電流変換回路の出力電流に最小電流と最大電流を制限する回路を設けたことを特徴とするフィルタの自動調整回路。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアクティブフィルタの遮断周波数の自動調整化に関し、特に集積化回路に内蔵した複数個のアクティブフィルタの遮断周波数、もしくは共振周波数を自動的に調整することにより無調整化を行なったフィルタ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】フィルタ回路を集積化する場合、集積回路(以下、ICと略す。)内での抵抗値、容量値の絶対精度はあまり良くないため、IC同しの間で抵抗値、容量値のバラつきが生じて遮断周波数のバラつきが発生してしまう。従来、このようなIC同しの間におけるフィルタ回路の遮断周波数のバラつきを無くすために、IC内での抵抗値、容量値の相対的比精度は比較的良いことを利用して遮断周波数を自動調整する回路が提案されている。このようなフィルタ回路としては、例えば特開昭61−174810号、特開昭61−281613号に記載されているものなどが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】IC内の集積度の向上や外付け部品の削減要求によりIC内のアクティブフィルタ回路の次数増加と精度の向上が必要と成ってきた。特に、トラップフィルタでは共振周波数f0における共振曲線の鋭さの尺度Q(以下、Qとのみ略す。)が高くなるほど、必要な周波数帯域での減衰度を高くとるために、共振周波数f0の絶対値精度が必要となる。このため誤差が数%以下の精度の良い自動調整回路か必要となる。
【0004】
【課題を解決するための手段】遮断周波数もしくは共振周波数を調整される被調整フィルタ回路と、前記被調整フィルタ回路と略等しい特性もしくは相関する特性を有する調整用フィルタ回路を2段用い、前記調整用フィルタ回路には、それぞれ同じ基準信号を印加する手段を設け、さらに前記調整用フィルタ回路にはそれぞれ出力振幅のレベルを険波するピ−ク険波回路が接続されており、前記基準信号周波数f1におけるそれぞれの調整用フィルタの振幅レベルに対応した電圧を出力する。このとき、前記2つの調整用フィルタの遮断周波数、又は共振周波数を前記基準信号周波数f1を挟んでわずかにずらした値f2,f3(f2<f1<f3)に設定する。さらに前記2つの電圧出力は比較器に入力され、入力電位差に応じた制御信号を発生させる。そして前記制御信号は電流−電圧変換回路にて制御電流として、前記調整用フィルタと前記被調整フィルタに帰還される。
【0005】調整用フィルタとしてトラップフィルタを用いた場合、共振点付近でのフィルタ出力レベルは小さくなるため、調整用フィルタとしてS/Nの悪いフィルタを用いると、調整誤差が大きくなってしまう。このため基準信号からトラップフィルタ出力信号を引き算して、共振点付近での振幅レベルを大きくすることによりS/Nの悪いフィルタを用いても調整誤差を少なくする。
【0006】
【作用】2つの調整用フィルタは、わずかにずれた2つの共振周波数f2,f3を有するトラップフィルタとすると、基準信号周波数が入力された調整用フィルタはある制御電流において、その基準信号周波数に応じた振幅を出力する。またピ−ク険波回路は入力振幅に応じたDC電圧を出力する。2つのピ−ク険波回路出力は比較器に入力され、その差電圧に応じた出力電圧を出力する。さらに電圧−電流変換回路は入力電圧に比例した電流を制御電流として、2つの調整用フィルタと、被調整フィルタに入力される。この結果基準信号周波数における前記2つの調整用フィルタの出力振幅はv2,v3は電圧−電流変換回路の出力である制御電流によって前記2つの調整用フィルタの出力振幅v2,v3が等しくなるように制御される。アクティブフィルタの制御電流対振幅特性を第2図に示す。つまり前記制御電流値は第2図に示すように2つの共振点の間の電流値となる。そこで、前記基準周波数f1と、2つの調整用フィルタの共振周波数f2、f3の関係を(f2<f1<f3)保ったまま、前記2つの調整用フィルタの共振周波数差を小さく設定するとフィルタ回路内の抵抗と容量のバラつきを保証した制御電流を精度良く得ることができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1及び図2を用いて説明する。図1は調整用フィルタがトラップフィルタの場合を示す。入力される基準信号1は調整用フィルタであるトラップフィルタ2、3に入力される。トラップフィルタ2の出力はピ−ク検波器4に入力される。そしてピ−ク検波器は、それぞれのトラップフィルタ2の基準信号周波数f1での振幅特性に応じた、DCレベルv2を出力する。同様に、トラップフィルタ3の出力はピ−ク検波器5に入力される。そしてピ−ク検波器は、それぞれのトラップフィルタ3の基準信号周波数f0での振幅特性に応じた、DCレベルv3を出力する。比較器6にはピ−ク検波器4、5のDCレベルが入力され、これらの差電圧に応じた制御電圧を出力する。そして前記制御電圧は電圧−電流変換回路7によって電圧に変換され調整用トラップフィルタ2、3及び、被調整フィルタ8、9に帰還される。
【0008】この時、同一の制御電流におけるトラップフィルタの周波数特性をそれぞれ、トラップフィルタ2の共振周波数をf2、トラップフィルタ3の共振周波数をf3とわずかにずらした特性とする。その結果、トラップフィルタの制御電流対振幅(Gain)特性は図2のように2つの共振点がずれた特性となる。今、f2<f3と仮定すると、トラップフィルタ2の特性が共振特性の低い方で、トラップフィルタ3の特性は共振特性の高い方となる。制御電流がI1の場合、トラップフィルタ2の振幅レベルV2の方がトラップフィルタ3の振幅レベルV3より小さく、比較器6の制御電圧は高くなる。そして、電圧−電流変換回路7の出力電流は増加する。また逆に、制御電流がI2となった場合にはトラップフィルタ2の振幅レベルV2の方がトラップフィルタ3の振幅レベルV3より大きく、比較器6の制御電圧は低くなる。そして、電圧−電流変換回路7の出力電流は減少する。この結果、制御電流は、トラップフィルタ2とトラップフィルタ3の出力レベルが等しくなる電流値I0になる。このように、制御電流はIC内の絶対値バラ付きによるトラップフィルタの共振周波数ずれを補償して前記基準周波数f1と、2つの調整用トラップフィルタ2、3の共振周波数f2、f3の関係を(f2<f1<f3)となるように制御される。
【0009】この時、2つの調整用トラップフィルタの共振周波数f2、f3の差を小さく設計することにより、制御電流I0の補償精度を高めることができる。
【0010】以上述べたように本発明は、2つの調整用フィルタの利得が等しくなる制御電圧において安定と成る。しかし、自動調整が正常に行えている制御電流I0の他に、2つの調整用トラップフィルタの利得特性が等しくなる点として、トラップフィルタの利得が1と成る領域(トラップフィルタの特性が、スル−領域)がある。このためトラップフィルタの特性が前記スル−と成る電流値とならないように上限と下限をを設定することで、前記制御電流値I0以外の制御電流範囲で自動調整の制御ル−プがロックしないようにする。本発明によれば、アクティブフィルタの集積化において比較的調整精度が必要なトラップフィルタを調整用フィルタとして使用できるので、調整フィルタのトラップフィルタと被調整用トラップフィルタを同じ回路構成、もしくは相関する特性に設計することで精度の良いフィルタの自動調整回路を提供することができる。又、本実施例にいおいて調整用フィルタが電圧によって周波数特性を制御される場合には、比較器6の出力電圧を、直接制御電圧として調整用フィルタに入力することも考えられる。
【0011】次に、他の実施例について図3及び図4を用いて説明する。本実施例の構成は、ピ−ク検波器4、5への入力信号を基準信号からそれぞれ調整用トラップフィルタ2、3の出力信号を引き算した信号とするものである。この実施例におけるピ−ク検波器4、5への入力信号と、制御電流の関係を図4に示す。横軸は制御信号電流、縦軸は振幅(ゲイン)特性を示す。前記ピ−ク検波器4、5の出力を比較器6にて比較し、先に述べた実施例のごとく調整用トラップフィルタ2、3に帰還すると制御電流は前記2つの特性が等しくなる(クロスする)点に収束する。本実施例によれば、ピ−ク検波器4、5への入力レベルがおおきな制御電流領域で自動調整できるので、S/Nの悪いフィルタを調整用フィルタとして用いても精度の良い自動調整回路が実現できる。
【0012】
【発明の効果】本発明によれば、被調整用フィルタとしてQが高く共振周波数の設定精度が数パ−セン以下と、比較的精度が要求されるトラップフィルタと同じ構成のトラップフィルタを調整用フィルタとして、使用できるので調整用フィルタとしてロ−パスフィルタ等を用いた場合に比べ自動調整の誤差を小さくできる。




 

 


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