專(zhuān)利名稱(chēng)：有源帶通濾波器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用有源元件的帶通濾波器、即有源帶通濾波器，更詳細(xì)地說(shuō)，涉及提高Q值(quality factor)(品質(zhì)因數(shù))及最大增益的設(shè)定值自由度的有源帶通濾波器。
圖3是表示以往的帶通濾波器的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例的電路圖。圖中，取入輸入信號(hào)Vi的輸入端31連接在電容為C31的電容器32的一端。該電容器32的另一端分別與電阻值為R31的電阻元件33的一端及電阻值為R32的電阻元件34的一端相連接。這里，電阻元件33的另一端接地。電阻元件34的另一端通過(guò)電容為C32的電容器35接地，同時(shí)連接在輸出信號(hào)用的輸出端36上。
在這種濾波電路中，傳遞函數(shù)G(b/a)由下式(1)表示。G(ba)=1C32R32ss2+C31R31+C31R31+C32R32C31C32R31R32s+1C31C32R31R32]]>…(1)式中S＝j(luò)ω，j=-1,]]>ω是頻率另外，截止頻率ω0用下式表示。ω0=1C31C32R31R32···(2)]]>
Q(即quality factor)及最大增益H分別用(3)、(4)式表示如下Q=C31C32R31R32C31R31+C32R31+C32R32···(3)]]>H=C31R31C31R31+C32R31+C32R32···(4)]]>可是，圖3所示的原有的有源帶通濾波器的缺點(diǎn)是Q值不能達(dá)到0.5以上。再一個(gè)缺點(diǎn)是最大增益H不能達(dá)到1以上。
將C31＝nC32、R31＝mR32(n，m＞0)代入(2)式，則截止頻率ω0可用(5)式表示，從而Q值可用(6)式表示。 Q=nm1+m+nm···(6)]]>現(xiàn)在考慮當(dāng)n固定不變時(shí)Q的最大值，由下式∂Q∂m=(nm+m+1)(12nm)-nm(n+1)(nm+m+1)2]]>=12nm{1-m(n+1)}(nm+m+1)2···(7)]]>當(dāng)m＝1/(n＋1)時(shí)，Q為最大值。設(shè)該最大值為Qmax，則Qmax=12nn+1<12···(8)]]>因此Q值不會(huì)達(dá)到0.5以上。
另外，將前面的(4)式改寫(xiě)成如下的(9)式。H=1-C32R31+C32R32C31R31+C32R31+C32R32···(9)]]>式中C31、C32、R31、R32都大于0，因此最大增益H的值不會(huì)達(dá)到1以上。
為了獲得優(yōu)異的濾波特性，作為輸出信號(hào)V0，希望能獲得尖頂振動(dòng)波形，也就是說(shuō)，要使Q值大。另外，若能將最大增益H任意設(shè)定在1以上的值，則對(duì)電路的設(shè)計(jì)有利。
本發(fā)明就是鑒于這種原有技術(shù)的缺點(diǎn)而進(jìn)行研究的。其目的在于提供一種能任意設(shè)定Q值及最大增益值的有源帶通濾波器。
本發(fā)明的有源帶通濾波器的特征在于備有以下三個(gè)晶體管，即其基極通過(guò)第1電阻元件連接在輸入端、集電極通過(guò)第2電阻元件連接恒壓電源、同時(shí)連接在輸出端、而且發(fā)射極連接第1電流供電源上的第1晶體管；其基極通過(guò)第3電阻元件連接在上述第1晶體管的發(fā)射極上，集電極通過(guò)第4電阻元件連接在上述恒壓電源上、且發(fā)射極通過(guò)第1電容元件連接在上述第1晶體管的基極上、同時(shí)連接在第2電流供電電源上的第2晶體管；以及其基極連接在上述第2晶體管的集電極上、集電極連接在上述恒壓電源上、且發(fā)射極通過(guò)第2電容元件連接在上述第2晶體管的基極上，同時(shí)連接在第3電流供電電源上的第3晶體管。
本發(fā)明的有源帶通濾波器，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇第1、第2電容元件的電容值及第1、第2、第4電阻元件的電阻值，能無(wú)限制地設(shè)定Q值。
另外，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇第2、第3電阻元件的電阻值，能無(wú)限制地設(shè)定最大增益值。


圖1是構(gòu)成本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的有源帶通濾波器的電路圖。
圖2是構(gòu)成本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中的有源帶通濾波器的電路圖。
圖3是構(gòu)成原有的帶通濾波器的一個(gè)示例的電路圖。
圖中10有源帶通濾波器11、12、13雙極型晶體管14、15、16、17電阻元件18、19電容器
20恒壓電源21、22、23恒電流源24輸入端25輸出端26、27、28電阻元件下面參照附圖，說(shuō)明本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
圖1表示構(gòu)成本實(shí)施例中的有源帶通濾波器10的電路圖。
如圖1所示，雙極型晶體管11(相當(dāng)于本發(fā)明中的“第1晶體管”)的基極通過(guò)電阻值為R1的電阻元件14(相當(dāng)于本發(fā)明中的“第1電阻元件”)連接在輸入端24上。該晶體管11的集電極通過(guò)電阻值為R2的電阻元件15(相當(dāng)于本發(fā)明中的“第2電阻元件”)連接在恒壓電源20上，同時(shí)連接在輸出端25上。另外，晶體管11的發(fā)射極連接在恒流電源21(相當(dāng)于本發(fā)明中的“第1電流供電源”)上。
雙極型晶體管12(相當(dāng)于本發(fā)明中的“第2晶體管”)的基極通過(guò)電阻值為R3的電阻元件16(相當(dāng)于本發(fā)明中的“第3電阻元件”)連接在晶體管11的發(fā)射極上。該晶體管12的集電極通過(guò)阻值為R4的電阻元件17(相當(dāng)于本發(fā)明中的“第4電阻元件”)連接在恒壓電源20上。另外，晶體管12的發(fā)射極通過(guò)電容值為C1的電容器18(相當(dāng)于本發(fā)明中的“第1電容元件”)連接在晶體管11的基極上，同時(shí)連接在恒流電源22(相當(dāng)于本發(fā)明中的“第2電流供電源”)上。
雙極型晶體管13(相當(dāng)于本發(fā)明中的“第3晶體管”)的基極連接在晶體管12的集電極上。該晶體管13的集電極連接在恒壓電源20上。另外，該晶體管13的發(fā)射極通過(guò)電容值為C2的電容器19(相當(dāng)于本發(fā)明的“第2電容元件”)連接在晶體管12的基極上，同時(shí)連接在恒流電源23(相當(dāng)于本發(fā)明中的“第3電流供電源”)上。
在這種有源帶通濾波器10中，設(shè)輸入端24上的輸入信號(hào)電壓為Va、晶體管11的基極電壓為Vb、晶體管12的基極電壓為Vc、晶體管13的基極電壓為Vd、輸出端25上的輸出信號(hào)電壓為Ve，則各電壓Vb—Ve分別為Vb=11+sC1R1Va+sC1R11+sC1R1Vc···(10)]]>Vc=11+sC2R3Vb+sC2R31+sC2R3Vd···(11)]]>Vb=(Va-Vc)sC1R41+sC1R1···(12)]]>Ve=(Vc-Vb)R2R3···(13)]]>根據(jù)式(10)—(13)，有源帶通濾波器10總體的傳遞函數(shù)G(e/a)用下式表示。G(ea)=-1C1(R1+R4)·R2R3ss2+1C1(R1+R4)s+1C1C2R2(R1+R4)]]>…(14)而且截止頻率ω0為ω0=1C1C2R3(R1+R4)···(15)]]>Q值及最大增益H分別由式(16)及(17)算出。Q=C1(R1+R4)C3R3···(16)]]>H=R2R3···(17)]]>現(xiàn)將C1＝nC2，R1＋R4＝mR3(n，m都大于0)代入式(15)中，則截止頻率可由下式(18)表示， 從而Q可由下式(19)表示，Q=nm···(19)]]>由式(19)可知，通過(guò)適當(dāng)選擇n和m的值(即通過(guò)適當(dāng)選擇電容器18、19的電容值C1、C2及電阻元件14、15、17的阻值R1、R2、R4)，可無(wú)限制地任意設(shè)定Q值。即，如果采用本發(fā)明，不會(huì)像原有的有源帶通濾波器那樣Q值會(huì)被限定在小于0.5。
另外，由于根據(jù)式(17)，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇電阻元件15、16的阻值R2、R3，可無(wú)限制地任意設(shè)定最大增益H的值，不會(huì)像以往那樣會(huì)被限定在小于1。
圖2是構(gòu)成本發(fā)明的有源帶通濾波器的另一例的電路圖。在圖2中，標(biāo)有與圖1相同符號(hào)的構(gòu)成部分分別表示與圖1情況相同的部件。
圖2所示的有源帶通濾波器與圖1中的有源帶通濾波器不同的地方在于第1至第3電流供電源采用電阻元件26、27、28。
這樣，采用電阻元件作為電流供電源時(shí)，也能獲得式(15)—(19)所示的截止頻率ω0、Q值及最大增益H，取得本發(fā)明的效果。
如以上所詳述，如果采用本發(fā)明，則能提供一種能任意設(shè)定Q值及最大增益值的有源帶通濾波器。
權(quán)利要求
1.一種有源帶通濾波器，其特征在于備有其基極通過(guò)第1電阻元件連接在輸入端、集電極通過(guò)第2電阻元件連接在恒壓電源、同時(shí)連接在輸出端，而且發(fā)射極連接在第1電流供電電源上的第1晶體管；其基極通過(guò)第3電阻元件連接在上述第1晶體管的發(fā)射極，集電極通過(guò)第4電阻元件連接在上述恒壓電源、且發(fā)射極通過(guò)第1電容元件連接在上述第1晶體管的基極上、同時(shí)連接在第2電流供電源上的第2晶體管；以及其基極連接在上述第2晶體管的集電極上，集電極連接在上述恒壓電源上，且發(fā)射極通過(guò)第2電容元件連接在上述第2晶體管的基極上、同時(shí)連接在第3電流供電電源上的第3晶體管。
全文摘要
提供一種能隨意設(shè)定Q值及最大增益值的有源帶通濾波器。它備有其基極通過(guò)電阻14連在輸入端24、集電極通過(guò)電阻15連在恒壓電源20及輸出端25、發(fā)射極連在恒流電源21上的晶體管11；其基極通過(guò)電阻16連在晶體管11的發(fā)射極、集電極通過(guò)電阻17連在恒壓電源20、發(fā)射極通過(guò)電容18連在晶體管11的基極及恒流電源22上的晶體管12；以及其基極連在晶體管12的集電極、集電極連在恒壓電源20、發(fā)射極通過(guò)電容10連在晶體管12的基極及恒流電源23上的晶體管13。
文檔編號(hào)H03H11/12GK1122971SQ9510868
公開(kāi)日1996年5月22日 申請(qǐng)日期1995年8月1日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月1日
發(fā)明者萩野秀幸 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝