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発明の名称 フィルタ回路
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6−140873
公開日 平成6年(1994)5月20日
出願番号 特願平4−288393
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 中野 美鈴 / 堀 和明 / 和久田 哲也 / 近藤 和夫
要約 目的
フィルタ回路を共用化し、素子数を削減し、低コスト化を目的とする。

構成
2次biquad型回路において、第1の増幅器11の正の入力端子、第1の増幅器11の出力端子に接続されている負荷容量C1、及び第2の増幅器12の出力端子に接続されている負荷容量C2にスイッチをそれぞれ設けた。第1、第2、第3のスイッチ14,15,16を制御することにより、全フィルタ特性を切り換えることができる。
特許請求の範囲
【請求項1】第1の増幅器の出力端子が、第2の増幅器の正の入力端子に接続され、第2の増幅器の出力端子が、該第1及び、第2の増幅器の負の入力端子に接続され、該第1及び、該第2の増幅器の出力端子にはそれぞれ負荷容量が接続されているアクティブフィルタ回路において、該第1の増幅器の正の入力端子に、入力信号あるいは、バイアス電源を選択するための第1のスイッチを設け、該第1の増幅器の出力端子に接続されている負荷容量に、入力信号あるいは、バイアス電源あるいは、入力信号を逆相にする反転増幅器の出力信号を選択するための第2のスイッチを設け、該第2の増幅器の出力端子に接続されている負荷容量に、入力信号あるいは、バイアス電源を選択するための第3のスイッチを設け、該第1、第2、第3のスイッチを制御し、全フィルタ特性を切り換える事を特徴とするフィルタ回路。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、VTR,ムービー(カメラ一体型VTR)等の映像信号の磁気記録再生装置に係り、特に集積化する場合にフィルタを共用化したアクティブフィタ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術としては、特開昭55−45224号公報に記載のように、集積化に適したアクティブフィルタが、知られている。以下その一例について説明する。図6は、従来のフィルタ回路を示す。同図において、トランジスタQ1,Q2のエミッタが、可変定電流源A1に接続され、トランジスタQ1のベースが入力端子T1に接続されると共に、そのコレクタが電源端子T3に接続される。又、トランジスタQ2のコレクタに定電流源A2が接続されると共に、このコレクタと接地との間に交流負荷としてコンデンサCが接続される。
【0003】さらに、トランジスタQ2のコレクタがトランジスタQ3のベースに接続され、このトランジスタQ3のエミッタが、端子T2に接続され、かつ該エミッタに定電流源A3が接続されると共に、該エミッタがトランジスタQ2のベースに接続されている。
【0004】この様な構成において、端子T1の入力電圧をV1,端子T2の出力電圧をVo,入力電圧によってトランジスタQ1,Q2及びコンデンサCに流れる信号電流をIs,トランジスタQ1,Q2で形成される差動増幅器の相互コンダクタンスをGmとすれば、【0005】
【数1】Is=Gm(V1−Vo)
の関係が成立する。
【0006】また、コンデンサCに信号電流Isが流れることによって信号電圧を生じ、該信号電圧がエミッタフォロアを構成するトランジスタQ3によって端子T2に取り出されて出力電圧Voが得られるのであるから、コンデンサCの信号電圧はVoである。従って、信号の角周波数をωとすれば【0007】
【数2】Is/(jωC)=Voが成立する。
【0008】従って、上記(数1)、(数2)式から伝達関数を求めると、【0009】
【数3】
H(ω)=Vo/V1=1/(1+(jωC)/Gm)
となり、これは、カットオフ周波数ωcが【0010】
【数4】ωc=Gm/Cのローパスフィルタであることを示している。
【0011】そして、該フィルタにおいて定電流源A1の吸い込み電流を2Iとすると、トランジスタQ1,Q2のエミッタ電流はIとなり該エミッタ電流と相互コンダクタスGmの間には、【0012】
【数5】
Gm=(αI/Vt・exp(Vi/Vt))/(1+exp(Vi/Vt))2【0013】
【数6】Vt=(kT)/qα :トランジスタQ1,Q2の電流増幅率k :ボルツマン係数q :電子の電荷Vi:差動電力電位差の関係があり、定電流源A1の電流2Iの大きさを変えることにカットオフ周波数ωcを変えることができる。
【0014】このため、図6に示した構成のフィルタをICとして集積化した場合、前記コンデンサの容量バラツキに対するカットオフ周波数のバラツキを定電流源A1の大きさを可変する事により、調整することが出来る。よって、図6に示したフィルタはIC化に適したフィルタであるといえる。
【0015】また、図6に示したフィルタにおいて、トランジスタQ1,Q2,Q3及び定電流源A1,A2,A3を取りだして考えると、これらの要素は差動増幅器を構成しており、図7の左側のように改めて書き直すことができる。その中で正の入力端子をT+,負の入力端子をT−、出力端子をToとすると、図7の右側に示すように、増幅度Gmなる(V−I)変換増幅器11として考えることができ、正の入力電圧と負の入力電圧の差分電位をViとすると、出力電流Ioが次式で表される。
【0016】
【数7】Io=Vi・Gmこの様な差動増幅器を用いて、2次のbiquadフィルタを構成すると、図8に示すように、初段の差動増幅器11で相互コンダクタンスGm1次段の差動増幅器12で、相互コンダクタンスGm2,初段の負荷容量をC1,次段の負荷容量をC2として、2次のローパスフィルタが構成される。入力信号は、端子T1から入力され、出力信号は、端子T2から出力される。積分定数Kはそれぞれ次のように表される。
【0017】
【数8】K1=Gm1/C1【0018】
【数9】K2=Gm2/C2その伝達関数H(ω)は次式で表せる。
【0019】
【数10】
H(ω)=(K1・K2)/(ω2+K2・ω+K1・K2)
同様に、ハイパスフィルタを構成したとすれば、伝達関数は次式で表せる。
【0020】
【数11】
H(ω)=ω2/(ω2+K2・ω+K1・K2)
同様に、バンドパスフィルタを構成したとすれば、伝達関数は次式で表せる。
【0021】
【数12】
H(ω)=(K1・ω)/(ω2+K2・ω+K1・K2)
同様に、トラップフィルタを構成したとすれば、伝達関数は次式で表せる。
【0022】
【数13】
H(ω)=(ω2+K1・K2)/(ω2+K2・ω+K1・K2)
同様にディレイフィルタを構成したとすれば、伝達関数は次式で表せる。
【0023】
【数14】
H(ω)=(ω2−K1・ω+K1・K2)/(ω2+K2・ω+K1・K2)輝度、及びクロマのビデオ信号処理回路に必要なビデオフィルタを集積する場合、従来例で示したようなの2次biquad回路を数段接続し、所望の特性を作る。また、録画/再生、NTSC/PAL,ローバンド/ハイバンドそれぞれのモードにおいて、フィルタの特性を変え高画質化を図る。2次biquad型フィルタを1ブロックを用いて、帯域幅を制御することは、図6に示すように、定電流源A1を操作することにより可能である。
【0024】しかし、図9に示すように録画モードでローパスフィルタ、PBモードでトラップフィルタが必要な場合は、ローパスフィルタ、トラップフィルタを2組並べ、この2組のフィルタブロックをスイッチにより切り換えて使用していた。
【0025】
【発明が解決しようとする課題】従来の、ビデオ信号処理回路は、以上の様に構成されているので、再生モードのみでしか用いないフィルタブロックや、録画モードのみでしか用いないフィルタブロックがある。
【0026】録画/再生、NTSC/PAL,ローバンド/ハイバンド等全てのモードに対応するトータルフィルタ特性を実現する回路を設計する際、フィルタブロックが増加し、回路構成が複雑となる。素子数の増加は、ICのコストを上げる。
【0027】本発明は、上記のような課題を解消するために、フィルタブロックを兼用化することにより、素子数の削減が出来ると共に、低コスト化を実現するフィルタ装置を得ることを目的とする。
【0028】
【課題を解決するための手段】第1の増幅器の出力端子が、第2の増幅器の正の入力端子に接続され、第2の増幅器の出力端子が、該第1及び、第2の増幅器の負の入力端子に接続され、該第1及び、該第2の増幅器の出力端子にはそれぞれ負荷容量が接続されているアクティブフィルタ回路において、該第1の増幅器の正の入力端子に、入力信号あるいは、バイアス電源を選択するための第1のスイッチを設け、該第1の増幅器の出力端子に接続されている負荷容量に、入力信号あるいは、バイアス電源あるいは、入力信号を逆相にする反転増幅器の出力信号を選択するための第2のスイッチを設け、該第2の増幅器の出力端子に接続されている負荷容量に、入力信号あるいは、バイアス電源を選択するための第3のスイッチを設け、該第1、第2、第3のスイッチを制御し、全フィルタ特性を切り換える事を特徴とするフィルタ回路。
【0029】
【作用】本発明は、上記構成により、2次biquad型フィルタブロックの入力切り換え、および負荷容量の接続切り換えをすることにより、異なるフィルタブロックを構成することが出来る。
【0030】
【実施例】本発明の実施例を図面を用いて説明する。図1は、本発明の1実施例を示す、ブロック回路図であり、2次biquad型フィルタ回路を示している。
【0031】第1の増幅器11の出力端子が、第2の増幅器12の正の入力端子に接続され、第2の増幅器12の出力端子が、第1及び、第2の増幅器11,12の負の入力端子に接続され、第1及び、該第2の増幅器11,12の出力端子にはそれぞれ負荷容量C1,C2が接続されているアクティブフィルタ回路である。
【0032】このようなアクティブフィルタ回路の第1の増幅器11の正の入力端子、第1の増幅器11の出力端子に接続されている負荷容量C1、及び第2の増幅器12の出力端子に接続されている負荷容量C2にスイッチをそれぞれ設けた。第1の増幅器11の正の入力端子は、第1のスイッチ14により、入力信号Vinあるいは、正の入力端子を接地するためのバイアス電源V1を選択する。第1の増幅器11の出力端子に接続されている負荷容量C1は、第2のスイッチ15により、入力信号Vinあるいは、負荷容量C1を接地するためのバイアス電源V2あるいは、入力信号を逆相にするための反転増幅器13の出力信号を選択する。第2の増幅器12の出力端子に接続されている負荷容量C2は、第3のスイッチ16により、入力信号Vinあるいは、負荷容量C2を接地するためのバイアス電源V3を選択する。
【0033】第1、第2、第3のスイッチ14,15,16を制御することにより、全フィルタ特性を切り換えることができる。フィルタ特性とスイッチ動作を表1にまとめた。
【0034】
【表1】

【0035】このように、スイッチ14、15,16を従来回路に追加することにより、全フィルタ回路を選択できる。
【0036】次に、ローパスフィルタとットラップフィルタ、およびディレイフィルタとハイパスフィルタ共用の具体例を図2に示す。図2は、ビデオ信号処理に使用するクロマローパスフィルタのシステムブロック図である。録画の場合はローパスフィルタ、トラップフィルタ、ローパスフィルタ、ディレイフィルタの4フィルタを用いて、構成される。再生の場合は、2つのトラップフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタの4フィルタを用いて構成される。録画ローパスフィルタ、再生トラップフィルタを共用化し、録画ディレイフィルタ、再生ハイパスフィルタを共用化することにより、素子数を削減し、回路構成が簡単になる。この時、ローパスフィルタ、トラップフィルタ21の切り換えは、表1よりスイッチ16のみで選択する。具体例を図3に示す。ディレイフィルタ、ハイパスフィルタ24の切り換えは、表1よりスイッチ14,15で選択する。具体例を図4に示す。
【0037】図5は、図3におけるトラップフィルタとローパスフィルタの共用の一具体例を示す回路図である。
【0038】同図において、ここでは、biquad型2次のフィルタを形成しており、53は電源入力端子、54は接地端子、55はバイアス源入力端子、56は電流源入力端子、57は信号出力入力端子、58は信号入力端子、59はバイアス入力端子である。トランジスタ66のベースに0.7V以上の電圧が与えられた場合、トランジスタ66のコレクタは、0Vに接地される。そのため、負荷容量65の片側が接地されることにより、2次のローパスフィルタになる。一方、トランジスタ66のベースに0Vの電圧が与えられた場合、トランジスタ66のコレクタは、オープンになる。そのため、負荷容量65の片側からバッファを介し入力信号と同相の信号が入力されることにより、2次のトラップフィルタにできる。
【0039】尖鋭度Qやトラップ周波数または、ローパスフィルタのカットオフ周波数は、トランジスタ60,61からなる差動増幅器、トランジスタ62,63からなる差動増幅器の相互コンダクタンスGm及びコンデンサ64,65の負荷容量とにより決定される。したがって、入力端子56から入力される電流を変化させることにより、これら差動増幅器の相互コンダクタンスGmを変化させて、トラップ周波数、ローパスフィルタのカットオフ周波数を変化させることができる。また、トランジスタ67,68のベースを異なる電流源と接続し、電流比を変えることにより、尖鋭度Qを変化させることもできる。
【0040】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、複数の異なったフィルタ回路を構成でき、フィルタブロックを兼用化できる。そのため、素子数を削減し、コストを下げることができる。




 

 


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