CFAを用いた周波数依存性負性コンダクタンスとCR発振回路

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(1)Title. CFAを用いた周波数依存性負性コンダクタンスとCR発振回路. Author(s). 北守, 進. Citation. 北海道教育大学紀要. 第二部. A, 数学・物理学・化学・工学編, 48(1) : 19-22. Issue Date. 1997-08. URL. http://s-ir.sap.hokkyodai.ac.jp/dspace/handle/123456789/1970. Rights. Hokkaido University of Education.

(2) . 平成９年８月Ａｕｇ鷹ｔ，１９９７. 北海道教育大学紀要（第２部Ａ）第４８巻第１号ＩＡ）Ｖｏｉｏｎ（Ｓｅｃｉｏｎ．ｌＩｉｔｔｙ。ｆＥｄｕｃａｔｌｏｆＨｏｋｋａｉｄｏＵｎｉｖｅｒｓＪｏｕｍａ ‐４８．，Ｎｏ. ＣＦＡを用いた周波数依存性負性コンダクタンスとＣＲ発振回路. 進. 北守. 北海道教育大学函館校技術教室. ＡＦｒｅｑｕｅｎｃｙＤｅｐｅｎｄｅｎｔＮｅｇａｔｉｖｅＲｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄＡＣＲ０ｓｃｉｌｌａｔｏｒＵｓｉｎｇＣｕｒｒｅｎｔＦｅｅｄｂａｃｋＡｍーｐｌｉｆｉｅｒｓ. ｓｕｓｕ工ｎｕ. ＫＩＴＡＭＯＲＩ. Ｔｅｃ知ロＩＬａｂｏｒａｔｏｉｉｖｅｒｉｉｏｎｔｙｏｆＥｄｕｃａｔｃａｅＣａｍｐｕｓｓ１γ，Ｈａｋｏｄａｔ，ＨｏｋｋａｉｄｏＵｎ，Ｈａｋｏｄａｔｅ０４０. Ａｂｓｔｒａｃｔ. ｆｉｉｅｒｌｅｄ廿ｌＡｎｅｗａｍＰ１ｉｆｉｅｒ（ＣＦＡ）ｅＣｕｒｒｅｎｔｆｅｅｄｂａｃｋａｍＰ１，ｃａｌ，ｈａｓｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏＰｅｄ‐ ＳｉｎｃｅＣＦＡｈａｖｅｂｏｔｈａｌｏｗｏｕｔｐｕｔｉｉｔｉｔａｂｌｅｆｏｒｂｏｔｈｖｏｌｌｎｐｅｄａｎｃｅａｎｄａｈｔａｇｅｏｕｔｐｕｔｌｎｐｅｄａｎｃｅｓｓｕｉｇｈｏｕｔｐｕｔｉ，ｉｉｚｉｎｇｆｈｉｉｖｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｃｕｒｒｅｎｔｏｕｔｐｕｔｒｅｑｕｅｎｃｙｄｅｐｅｎｄｅｎｔｎｅｇａｔｓｐａｐｅｒ，ａｍｅｔｈｏｄｆｏｒｒｅａｌ ‐ １ｎｔｉｎｇｔｗｏＣＦＡｓｉｉｌｌａｔｏｒｕｓｉｎｇｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｃｉｒｃｕｉｔｉｓａｌｓｏｇｉｖｅｎ‐ Ｅｘｐｅｒｉｕｓｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ‐ ＡＣＲｏｓｃｌｎｅｎｔａｌｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｉｓａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄ‐ ｔｒｅｓｕｌｓｔｈａｔｃｏｎｆｌｎｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｒ. １．ま. え. 力ぐ. き. 最近，電流帰還増幅器（ＣＦＡ：ＣｕｒｒｅｎｔＦｅｅｄｂａｃｋＡｍｐｌｉｆｉ）のアナログ信号処理への応用に関して多くｅｒ１６～）（）ＣＦＡは汎用の演算増幅器と比較して広帯域高スルーレート特性を有しているまたの報告がある｛．，，，．. 電圧出力を取り出すのに好都合である低出力インピーダンスと電流出力を取り出すのに好都合である高出力インピーダンスの両出力を有している．筆者は，先にＣＦＡを用いて周波数依存性負性コンダクタンスを実現７）する回路について報告した（．本論文では，その周波数依存性負性コンダクタンスをＣＲ発振回路に適用した場合について考察した結果，実測値と理論値とを比較し良い一致が得られたので報告する．２．電流帰還増幅器. ＦＡ）. 電流帰還増幅器（ＣＦＡ）は，図１に示されるように，第２世代のカレントコンベア（ＣＣＩＩ）と電圧ホロワで表すことができ，その各端子における電圧，電流特性は式（８）ただ１）のハイブリッドマトリクスで示される（．. し，各端子の電圧，電流の基準方向は，図１に示された方向を正とする．９）同図において本論文ではＲ＝１２００Ｒ＝１０００Ｒ図２に，演算増幅器を使用したＣＦＡ回路を示す（．，，，２，３＝１ＯＫＱとした．. （１９）.

(3) . 進. 北守. ２０. 肝回国副醐Ｖｘ. （）１. ェｘ．ーーーー・ーーーーーー－－ーーーー－・ーー，．・．．ーーーー． …. . …. ＣＣロＺ. 脳 … ＶＹ. … . . Ｉ. …. Ｖｏ. ．. Ｙ. …. …. Ｖｚ. 図ＩＣＦＡの端子電圧と電流. Ｙ. Ｒ３. ＋. ＋. . Ｖｏ. ーＸ. Ｒ３. ＋. Ｒ３. Ｚ図２ＣＦＡ回路. ３．周波数依存性負性コンダクタンスの構成. 図３は，２個のＣＦＡを用いた周波数依存性負性コンダクタンス回路構成である．図３の回路の入力アドミタンスＺ（）は次式で与えられる．ｓ. 一一. 耳３，“ ｇ２. （２）. ２）において，耳＝ｓＣ．ここで式（，％＝ｓＣ３とすれば，次式の入力アドミタンスとなる．，彰＝１／Ｒ２. Ｖｉ. Ｇ＼. Ｙ. Ｏ. Ｘ. Ｏ. Ｘ. Ｚ. Ｙ. Ｚ. Ｙ，. 図３. 一. 周波数依存性負性コンダクタンス回路（２０）. Ｙ３.

(4) . . ＣＦＡを用いた周波数依存性負性コンダクタンスとＣＲ発振回路. ２１. ‐Ｚ（）；２ＣＣ尺Ｙｓｓ．３２. （３）. このときの等価コンダクタンスＧは，Ｇｅ；－の２Ｃ．Ｃ３尺２. （４）. となり，周波数の２乗に比例する負性抵抗素子となる．４．ＣＲ発振回路の構成次にこのようにして得られる周波数依存性負性コンダクタンスをＺＢ. ＣＲ発振回路に適用することを考える．. 図好ま短絡安定形負性インミタンス変換器（ＳＣＳＮＩＣ）. である．. １，. 同図の回路の入力インピーダンスＺ～は，いまＺＡ＝ＺＢとすると次式. Ｖｉ. で与えられる．１. ＺＮ＝－－－－ー . ＺＡ. （５）. . 図５は周波数依存性負性コンダクタンス回路により得られる等価. ＣＮＦ. 言誉豊凝醤璽震驚喜簾畠墓参も昌露１０）である｛．同回路の振幅条件と発振周波数は次式で与えられる．Ｃ～≧ Ｃのｏ＝. （６）. １Ｃ．Ｃ３尺２尺ｏ. 図４. 短絡安定形ＮＩＣ回路. （７）. ここでＣは周波数依存性負性コンダクタンス回路の入力容量である．. ＳＣＳ. Ｙ. Ｏ. Ｘ. Ｏ. Ｘ. Ｚ. Ｙ. Ｚ. ＶＯ. ＮＩＣ. 図５ＣＲ発振回路. ５．実. 験. 結. 果. 動作を確かめるため，オペアンプにＬＦ３５６を用いて実験を行った．図４，図５の構成でＲ。を変化した場. 合の発振周波数特性を図６に示す．図４，図５において，発振条件はＣＮで調整し，各回路定数を，ＺＡ＝ＺＢ；＝１ＯＫ０，ＣＮ＝１～４７ｎＦとし，Ｃ，＝. ；ｌｏｎＦ，４７ｎＦの２レンジについて測定した結果０３～２０ＫＨｚの， ‐. 発振周波数が得られ，ほぼ理論値に一致している．. （２１）.

(5) . 北守. ２２. ０‐１. 進. １０. １. Ｒｏ（ＫＱ）図６. ６．む. 実験結果. び. す. ＲＣ受動素子を含む２個のＣＦＡを用いたビルディングブロック能動回路により周波数依存性負性コンダクタンスを構成しＣＲ発振回路に適用した結果，実測値と理論値はほぼ一致していることが確認できた．今後の課題としては，更に広帯域化などの特性改善が望まれる．文. 献. ｆｉｏｎａｌａｍｐｌｉｉｌｙａｖａｉｌａｂｌｅｔｉｍｐｅｄａｎｃｅｏｐｅｒａｔｅｃｔｒｏｎｅｒｓｒａｎｓ）Ａ．Ｆａｂｒｅ：Ｇｙｒａｔｏｒｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｆ（１ｒｏｍｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ ‐ ，Ｅ１. Ｌｅ１９９２）ｔｔ．．，２８，３，２６３‐２６４（. （）Ｓ‐１２ｕａｎｄ ‐Ｌｉ. ｆｉｉｔｓｉＹ．Ｓ．ＨｗａｎｇｉｏｎｏｆＲｅｒａｎｄｉ：Ｒｅａｌｚａｔ ‐ＬａｎｄＣ‐Ｄｉｍｐｅｄａｎｃｅｓｕｓｉｎｇａｃｕｒｒｅｎｔｆｅｅｄｂａｃｋａｍｐｌ. ｉｃａｔｉｏｎｓｔつ３１９９４０）ｒｏｎａｐｐ．．Ｌｅｔ．，Ｅ１ｅｃｔ，５，３８０一３８１（（）Ｃ‐ Ｍ‐Ｃｈａｎｇ，Ｃ．Ｓ．ＨｗａｎｇａｎｄＳ‐日‐ Ｔｕ：Ｖｏｌｔａｇｅ‐ｍｏｄｅｎｏｔｃｈ，ｌｏｖのｐａｓｓａｎｄｂａｎｄｐａｓｓｆｉｌｔｅｒｕｓｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔ‐ｆｅｅｄｂａｃｋ３. １９９４）ｌｉｆｉｔｔｔｒｏｎａｍｐｅｒｓｅｃ． ‐Ｌｅ．，３０，２４，２０２２‐２０２３（，Ｅ１ｆｅｅｄｂａｃｋｉｎｇａｃｕｒｒｅｎｔｌｌａｔｏｒｓｗｉｉｎｇｌｌｔｈｓ．（）Ｓｉｒｏｌｕｓ４ｅｅｅｍｅｎｔｃｏｎｔ：ＳｉｎｕｓｏｉｄａｌｏｓｃｉｎａｎｄＤ．Ｓｕ．Ｗｕ．Ｓｈ．ＬＬｉ，Ｃ．Ｓ－１ＶＮＰＰ１７１０１３（９９４６）ｌｉｆｉｔｒｏｎｅｃｒａｍｐｅ ‐ ． ‐Ｅ１．．Ｊ，ｏ， ‐００，ｏＬ７７，ｌｎｔ１９９５））Ｓ，１‐Ｌｉｕ：Ｕｎｉｖｅｒｓａｌｆｉｌｔｅｒｕｓｉｎｇｔｗｏｃｕｒｒｅｎｔ‐ｆｅｅｄｂａｃｋａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ，Ｅ１ｅｃｔｒｏｎ，Ｌｅｔｔ，｛５．，８，６２９冊６３０（，３１．）．一構成法 ‐ ４（１９９５ＥＣＴ－９５０電気学会研究会資料（）東村正巳，井上大輔，西村達也：ＣＦＡを用いた発振回路の６，，. （）北守進：ＣＦＡを用いた周波数依存性負性コンダクタンスとその能動ＲＣフィルタへの応用，電子情報通信学会技術研究報７１９９６）．告，ＣＡＳ９６‐６３（ｉａｌｌｙａｖａｉｌａｂｌｉｉｏｎｏｆａｃｏｍｍｅｒｃｅｃｔｒｏｎ．ｅｃｕｒｒｅｎｔｃｏｎｖｅｙｏｒ（８）丁ｃａｔ：Ａｐｐｌ．Ｅ１．Ｊ，ｌｎｔ．Ｗｅｂｂ．Ａ．Ｓｖｏｂｏｄａ，Ｌ‐ Ｍｃｇｏｒｙａｎｄｓ. １９９１）７０．，１，１５９‐１６４（１９８１）．レントコンベアの実現とそのフィルタへの一応用，信学技報，ＣＡＳ８１－６（（藤井信生：カ９）深津秀水，. １４）１９９（０１）山本外史：電子回路１，朝倉書店（．. （２２）.

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