JPH0634247B2 - 時定数可変形の微分器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、演算増幅器が多段接続されたアクティブ・フ
ィルタ回路に好適な時定数可変形の微分器に関するもの
である。

〔技術的背景〕

第５図は、従来の微分器の一例であり、コンデンサＣ_０
を介して信号が入力される演算増幅器Ａ_０と、その入出
力端子間に接続された抵抗Ｒ_０とによって構成されてい
る。又、時定数可変形の微分器を構成する場合は、抵抗
Ｒ_０を可変抵抗器としなければならない。

この微分器を用いて演算増幅器を多段に接続したアクテ
ィブ・フィルタ回路を構成する場合は、外付の抵抗等を
可能な限り排除して半導体集積回路化を行ってワンチッ
プ化し、形状を小型にしている。しかし、半導体集積回
路化ができない抵抗は、セラミック基板等にハイブリッ
ド化するか、可変抵抗器等の部品は、プリント基板に外
付けしているのが一般的であって、形状を一層小型化す
ることが要求されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の微分器は、抵抗とコンデンサと演算増幅器とで構
成されており、時定数可変形の微分器とする為には、外
付の可変抵抗器を用いなければならず、半導体集積回路
化には好ましくない。これらの微分器を用いてアクティ
ブ・フィルタ回路を構成する場合、外付の可変抵抗器が
用いられる場合は、プリント基板に実装されるので、形
状が大きくなる欠点があると共に、製造価格を上昇させ
る要因となる。

又、関数器を用いた微分器もあるが、その回路構成はき
わめて複雑であって、アクティブ・フィルタ回路を構成
した場合、極めて大型となる欠点がある。

本発明は、半導体集積回路化が容易であって、アクティ
ブ・フィルタ回路に適した時定数可変形の微分器を提供
することを目的とするものである。

〔課題を解決する手段〕

本発明の時定数可変形の微分器は、演算増幅器と、該演
算増幅器の負帰還回路が可変コンダクタンス増幅器とそ
の出力段に接続されたコンデンサからなる積分器とから
なるものである。

〔実施例〕 第１図は、本発明に係る微分器の一例を示す回路図であ
る。

第１図に於いて、入力端子１が演算増幅器Ａ_１の正相入
力端子に接続され、その出力端が出力端子２に接続され
ると共に、相互コンダクタンス増幅器Ａ_２の正相入力端
子に接続され、相互コンダクタンス増幅器Ａ_２の出力端
子と接地間にコンデンサＣ_１が接続され、且つ演算増幅
器Ａ_１の逆相入力端子に接続されており、相互コンダク
タンス増幅器Ａ_２は、コンデンサＣ_１とによって積分器
を構成し、演算増幅器Ａ_１の負帰還回路として作用す
る。出力端子２から微分出力が得られる。

本発明に係る微分器について第３図のブロック図に基づ
いて説明する。

第３図のブロック図の伝達関数Ｖ_２／Ｖ_１は、次式のよ
うに表される。

（但し、Ｖ_１は入力電圧、Ｖ_２は出力電圧、α，βは変
数である。） 時定数可変形の微分器を形成する為には、伝達関数が次
式のような関係となる必要がある。

Ｖ_２／Ｖ_１＝ｓＣ／ｇｍ……(2) 従って、(1)式と(2)式から次式が得られる。

(3)式が成り立つには、αとβがα＝∞，β＝ｇｍ／ｓ
Ｃであることが必要であり、(3)式の伝達関数が構成さ
れることによって、時定数の可変可能な微分器が形成で
きることになる。

即ち、第３図に示すブロック図の各ブロック３乃至５
は、ブロック４の変数α（α＝∞）は略無限大の利得を
有する演算増幅器Ａ_１に置き換えることが可能であり、
ブロック５の変数β（β＝ｇｍ／ｓＣ）はコンデンサＣ
_１と相互コンダクタンスの可変可能な可変コンダクタン
ス増幅器Ａ_２によって構成される積分器に置き換えるこ
とが可能である。加減算器３は、ブロック４で使用した
演算増幅器Ａ_１の正相及び逆相入力端子に接続すること
により構成できるので、第１図の微分器が形成される。

第４図は微分器の入出力波形が示されており、第１図の
微分器の可変コンダクタンス増幅器Ａ_２の相互コンダク
タンスを可変することによって、コンデンサＣ_１と可変
コンダクタンス増幅器Ａ_２の可変コンダクタンスとによ
る時定数τが可変されることを示している。

第４図（ａ）は、入力パルスの波形を示しており、第４
図（ｂ）がその出力波形を示している。可変コンダクタ
ンス増幅器Ａ_２の相互コンダクタンスを大きくするにつ
れて、微分波形は、Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３のように時定数τ
が大きい微分波形を出力することを示している。

第２図は、正相型の演算増幅器で構成された本発明に係
る時定数可変形の微分器の他の実施例であり、逆相の可
変コンダクタンス増幅器Ａ_２で構成されている。微分出
力波形は、第１図の微分器と反転したものとなる。

〔効 果〕

本発明の時定数可変形の微分器は、極めて簡単な回路に
よって形成できると共に、可変コンダクタンス増幅器の
動作電流を調整することで、その相互コンダクタンスを
容易に変えることが可能であるので、微分器の時定数τ
を容易に調整することができる特徴を有し、然も演算増
幅器と可変コンダクタンス増幅器で構成されているの
で、半導体集積回路化が容易となる利点がある。

本発明の時定数可変形の微分器を用いれば、多段のアク
ティブ・フィルタ回路を構成したとしてもフイルタの形
状を極めて小さくすることが可能であり、多段に接続し
て形成される低域或いは帯域通過型のアクティブ・フィ
ルタ回路に極めて効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る時定数可変形の微分器の一実施
例を示す回路図、第２図は、本発明に係る時定数可変形
の微分器の他の実施例を示す回路図、第３図は、本発明
の時定数可変形の微分器を説明する為のブロック図、第
４図は、微分器の動作波形を示す図、第５図は、従来の
微分器の一例を示す図である。 １：入力端子，２：出力端子，Ａ_１：演算増幅器，
Ａ_２：可変コンダクタンス増幅器，Ｃ_１：コンデンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】演算増幅器と、可変コンダクタンス増幅器
   とその出力段に接続されたコンデンサからなる積分器と
   からなり、該積分器を介して該演算増幅器に負帰還を掛
   けることを特徴とする時定数可変形の微分器。