JPS5811124B2 - 周波数特性調整回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はトーンコントロール回路等に用いて好適な周
波数特性調整回路に係り、特にレベル変化量および周波
数特性変化範囲の調整を各々独立して行い得るようにし
た周波数特性調整回路に関する。

一般に増幅器のトーンコントロール回路の周波数特性は
、主として（１）低域ブースト特性、（２）低域カット
特性、（３）高域ブースト特性、（４）高域カット特性
に分けることができる。

従来、上記の各特性を得るトーンコントロール回路とし
ては種々の回路が提案されているが、基本的には例えば
第１図に示す抵抗１（値Ｒ１）、コンデンサ２（値Ｃ１
）。

抵抗３（値Ｒ２）からなる逆り形回路の組合わせによっ
て構成されたものである。

ここで第１図の回路について考察すると、この回路の伝
達特性Ｇ（Ｓ）は。

（ここでＳ＝ｊωとする。

）で表わされ、高域カットのステップ特性を示している
。

したがって、この回路を増幅器の帰還回路に挿入すれば
、逆特性の高域ブースト回路としての機能をもつことに
なる。

第２図は第１図に示す回路の周波数特性を示す図であり
、この図に示す周波数特性曲線の折曲点の周波数ｆｃｌ
およびｆｃ２は、 で表わされ、キャパシティＣ１と抵抗Ｒ１、Ｒ２の関数
で与えられる。

ところで第１図に示す回路の減衰レベルＨ（ｄＢ）を調
整する場合には通常抵抗１，３の値Ｒ１、Ｒ２の値を調
整して行うのが普通である。

しかしながら、値Ｒ１、Ｒ２を変化させた場合に未上記
の式（１）、（２）、（３）から明らかなように、レベ
ルＨが調整できるものの折曲点の周波数ｆｃ１．ｆｃ２
も同様に変化してしまうことになる。

したがって第１図の回路においては、ある特定の周波数
帯域のレベルＨを制御しようとする場合に、周波数特性
の変化範囲までが同時に変化してしまい、所期の周波数
特性が得られなくなる欠点があった この発明は上記の事情に鑑みてなされたものでその目的
とするところは、レベル変化量の調整と周波数特性の変
化範囲の調整とを各々独立して行い得、しかも異なる複
数の周波数帯域の特性調整を行う際に各帯域間の相互干
渉による特性変化を生じさせないようにした周波数特性
調整回路を提供するものである。

しかして上記の目的を達成するためにこの発明は、入出
力端子間に非反転増幅器構成された第１の演算増幅器を
接続し、前記第１の演算増幅器の出力端と非反転入力端
との間に反転増幅器構成された第２の演算増幅器を接続
し前記第１の演算増幅器の非反転入力端と前記第２の演
算増幅器の反転入力端との間に中間タップを接地させた
可変抵抗器の固定端子を接続し、前記第２の演算増幅器
の出力端と前記可変抵抗器の摺動端子との間にフィルタ
回路を接続して構成され、前記可変抵抗器を調整するこ
とによって前記入出力端子間の回路利得を変化させると
共に前記フィルタ回路のパラメータを調整することによ
り前記入出力端子間の周波数特性の変化範囲を変化させ
るようにしてなるものである。

以下、この発明の実施例を第３図ないし第１６図を参照
して説明する。

第３図はこの発明による周波数特性調整回路の回路構成
を示すもので、図中符号１０は第１の演算増幅器、１１
は第２の演算増幅器、１２は可変抵抗器、１３はフィル
タ回路を示す。

第１の演算増幅器１０は非反転増幅器として構成されて
おりその非反転入力端１０ａが抵抗（第１の抵抗）１４
（値Ｒａ）を介して入力端子１５に接続されると共に反
転入力端１０ｂが接地され、出力端１０ｃが出力端子１
６に接続されている。

また第２の演算増幅器１１は反転増幅器として構成され
ており、その反転入力端１１ａが抵抗（第２の抵抗）１
７（値Ｒａ）を介して前記出力端１０ｃに接続されると
共に非反転入力端１１ｂが接地さね、出力端１１ｃが抵
抗（第３の抵抗）１８（値Ｒａ）を介して非反転入力端
１１ａに接続されると共に抵抗（第４の抵抗）１９（値
Ｒａ）を介して前記非反転入力端１０ａに接続されてい
る。

また可変抵抗器１２は、固定端子１２ａが前記非反転入
力端１０ａに接続され、固定端子１２ｂが前記反転入力
端１１ａに接続され、中間タップ（固定端子１２ａ、１
２ｂ間の中点）１２ｃが接地されている。

またフィルタ回路１３は任意の３端子回路網からなるも
ので、端子１３ａが前記出力端１１ｃに接続され、端子
１３ｂが抵抗２０（値Ｒｓ）を介して前記可変抵抗器１
２の摺動端子１２ｄに接続され、端子１３ｃが接地され
ている。

上記の構成において、いま可変抵抗器１２の摺動端子１
２ｄが固定端子１２ａと中間タップ１２ｃとの間におか
れているものとする。

この場合の第３図に示す回路は、可変抵抗器１２の固定
端子１２ａ、１２ｂ間の抵抗値をＲｖ、中間タップ１２
ｃと固定端子１２ａ、１２ｂ間の各抵抗値をＲｖ／２、
固定端子１２ａと摺動端子１２ｄとの間の抵抗値をＲｘ
、摺動端子１２ｄと中間タップ１２ｃとの間の抵抗値を
Ｒｙとした場合に第４図に示す回路に書き換えることが
できる。

この第４図において、入力端子１５に印加される入力電
圧なり１、出力端子１６に得られる出力電圧をＶ２とす
ると、第２の演算増幅器１１の出力端１１ｃに得られる
出力電圧は、この演算増幅器１１が反転増幅器（利得−
−１）として構成されているため−Ｖ２となる。

そして、フィルタ回路１３の伝達特性をＴ（８）とし、
抵抗１４に流れる電流をｉ。

、抵抗１９に流れる電流を１１、可変抵抗端子１２の固
定端子１２ａ、摺動端子１２ｂ間の抵抗に流れる電流を
１２、可変抵抗器１２の摺動端子１２ｄ、中間タップ１
２ｃ間の抵抗に流れる電流をｉ３とした場合に、演算増
幅器１０の非反転入力端１０ａが仮想接地点となること
から以下の式が成立する。

ここで上記（７）式を（６）式に代入すると、この結果
、入力端子１５と出力端子１６との間の伝達特性Ｔｘ（
Ｓ）は、 となる。

ここで上記（１０）Ｘを、数値を定めてその特性を検討
すれば、 となる。

したがって第４図に示す回路においては、係数ｋを変化
させることにより、すなわち可変抵抗器１２の摺動端子
１２ｄを調整してＲｘ／Ｒｙを変化させることにより、
フィルタ回路１３の伝達特性Ｔ（８）のパラメータとは
別に独立して回路利得（減衰量）Ｈを変化させることが
できる。

次に、第３図に示す回路において可変抵抗器１２の摺動
端子１２ｄが固定端子１２ｂと中間タップ１２ｃとの間
におかれているものとする。

この場合の第３図に示す回路は、前述した場合と同様に
して第５図に示す回路に書き換えることができる。

この第５図においては、第４図と同様に入力端子１５０
入力電圧をｖｌ、出力端子１６の出力電圧をＶ２、第２
の演算増幅器１１の出力端１１ｃの出力電圧をＶｘ、抵
抗１４，１９に流れる電流をそれぞれｉ。

、抵抗１８に流れる電流を１１、可変抵抗器１２の固定
端子１２ｂ、摺動端子１２ｄ間の抵抗に流れる電流を１
２Ａ可変抵抗器１２の中間タップ１２ｃ１摺動端子１２
ｄ間の抵抗に流れる電流をｉ３とした場合に以下の式が
成立する。

ここで、上記（１３）、（１４）式からｉ。

＝１１となるから、また（Ｌ６）式を（１５）試に代入
すると、また（１１）、（１８）式からＶｘ＝−Ｖｌと
なるから、また（Ｌ７）、（１８）式を（１２１式に代
入すると、したがって、この場合の入力端子１５と出力
端子１６との間の伝達特性Ｔｙ（ｓ）は、 となる。

ここで前記（１０）式ｍＴＸ（Ｓ）ｇ（ｔ１式ｍＴｙ（
８）との積を求めれば、 となるので、Ｔｘ（８）、Ｔｙ（３）は互いに逆の関係
にあることがわかる。

ところで、上記の説明においてはフィルタ回路１３をブ
ラックボックスとして一般的に示したがこのフィルタ回
路１３をどのような構成にするかによって回路の周波数
特性が異なってくる。

したがって、次にフィルタ回路１３を具体的な構成とし
た場合について説明する。

まず、フィルタ回路１３が第６図に示すコンデンサ２１
（値ｃｂ）と抵抗２２（値Ｒｂ）とを有して構成された
低域通過フィルタである場合について考えると、このフ
ィルタ回路１３の伝達特性Ｔ（Ｓ）は・ である。

ここで第３図の回路において可変抵抗器１２の摺動端子
１２ｄが固定端子１２ａと中間タップ１２ｃとの間にあ
る場合には、上記（１０）式を前記（１０）式に代入し
て、 が得られる。

したがってこの場合のＴｘ（１）の周波数特性は、第７
図イに示すように、折曲点を１／ＣｂＲｂとして周波数
が高くなるにつれてＣ（ｄＢ）に近づく特性となる。

また第３図の回路において摺動端子１２ｄが固定接点１
２ｂと中間タップ１２ｃとの間にある場合には、上記式
（２０）を前記式（１９）に代入して、が得られる。

したがってこの場合のＴｙ（８）の周波数特性は、第１
図口に示す特性（０（ｄＢ）を中心としてイの特性と対
称の特性）となる。

以上のように、フィルタ回路１３を第６図に示す低域通
過フィルタとした場合に、減衰量Ｈと折曲点周波数とを
各々独立して変化させることができる。

また次に、フィルタ回路１３が第８図に示すコンデンサ
２３（値Ｃｂ）と抵抗２４（値Ｒｂ）とを有して構成さ
れた高域通過フィルタである場合について考えると、こ
のフィルタ回路１３の伝達特性Ｔ（８）は、 となる。

しかして、この場合の第３図の回路の伝達特性Ｔｘ（ｓ
）、Ｔｙ（ｓ）は、第９図イア０に示す周波数特性を示
す。

また第１０図は、第３図の回路を中心周波数特性調整回
路として構成する場合に使用するフィルタ回路１３０回
路例を示すものである。

すなわち第１０図に示す回路は、演算増幅器３１〜３３
とボルテージフォロア３４とを有して構成されたもので
、演算増幅器３１は、その非反転入力端３１ａが端子１
３ａに接続され、出力端子３１ｃが抵抗３５（値Ｒｅ）
を介して反転入力端３１ｂに接続されると共に抵抗３６
（値ｒ）を介して演算増幅器３２０反転入力端３２ａに
接続され、反転入力端３１ｂが抵抗３７（値Ｒｄ）を介
してボルテージフォロア３４の出力端３４ｂに接続され
ている。

また演算増幅器３２は、その非反転入力端３２ｂが端子
１３ｃに接続され、出力端３２ｃが抵抗３８（値２ｒ）
を介して反転入力端３２ａに接続されると共に直列接続
されたコンデンサ３９（値Ｃｅ）、抵抗４０（値Ｒｅ）
を介してボルテージフォロア３４０入力端３４ａに接続
され同入力端３４ａが並列接続されたコンデンサ４１（
値Ｃｅ）Ａ抵抗４２（値Ｒｅ）を介して前記演算増幅器
３１の出力端３１ｃに接続されている。

また演算増幅器３３は、その非反転入力端３３ａが抵抗
４３（値ｒ）を介して演算増幅器３１の非反転入力端３
１ａに接続されると共に抵抗４４（値ｒ）を介して端子
１３ｃに接続され、出力端３３ｃが端子１３ｂに接続さ
れると共に抵抗４５（値ｒ）を介して反転入力端３３ｂ
に接続され、反転入力端３３ｂが抵抗４６（値ｒ）を介
してボルテージフォロア３４の出力端３４ｂに接続され
ている。

しかして上記の回路においては、抵抗４０゜４２０値を
連動させて可動することによりその周波数特性を変化さ
せるものである。

この第１０図の回路において、演算増幅器３２の利得Ａ
をＡ＝−２（位相反転した２倍の利得）とすれば、図に
示す接続点Ｐ１演算増幅器３１の出力端３１ｃ）と接続
点Ｐ２（ボルテージフォロア３４０入力端３４ａ）との
間の伝達特性Ｇｌ（８）は、 で表わせる。

したがって第１０図に示す回路全体の伝達特性Ｔ（８）
は、 となり、第１１図に示すような周波数特性となる。

さて、上記式（２３）を前記式（１８）、（１９）に代
入すれば、総かの伝達特性Ｔｘ（８）、Ｔｙ（。

）を求められる。すなわち、 〔但し、０≦１Ｔ（３）ｌ≦１，０≦α≦Ｒａ／Ｒｓ）
で与えられ、その周波数特性は第１２図に示すようにな
る。

上記結果から、第３図の回路においてフィルタ回路１３
を第１０図に示す構成とした場合に、（１）レベルＨを
変化させるためにはα＝化させればよ（、 （２）中心周波数ｆｏを変化させるためにはＴ（８）の
パラメータＣｅＲｅのうちＲｅを変化させればよく、 （３）急峻性Ｑを変えるにはＴ（８）の係数ｍ＝Ｒｄ／
Ｒｃ＋Ｒｄを変化させればよい。

更に、第１３図は第３図の回路を中心周波数特性調整回
路として構成する場合に使用するフィルタ回路１３の別
の実施例を示すものである。

すなわち、第１３図に示す回路は、演算増幅器５０とボ
ルテージフォロア５１，５２とを有して構成されたもの
で、演算増幅器５０はその非反転入力端５０ａが端子１
３ａに接続され、出力端５０ｃが、端子１３ｂに接続さ
れている。

またボルテージフォロア５１０入力端５１ａは抵抗５３
５４（値はともにＲ）の直列回路およびコンデンサ５５
，５６（値はともにＣ）の直列回路を介して端子１３ａ
に接続され、その出力端５１ｂは、前記演算増幅器５０
０反転入力端５０ｂに接続されるとともに、可変抵抗器
５７を介して端子１３ｃに接続されている。

更にボルテージフォロア５２０入力端５２ａは前記可変
抵抗器５Ｔの摺動端子に接続され、その出力端５２ｂは
抵抗５Ｂ（値Ｒ／２）を介して前記コンデンサ５５，５
６の接続点に接続されるとともに、コンデンサ５９（値
２ｃ）を介して前記抵抗５３，５４０接続点に接続され
ている。

しかして、上記の回路において、端子１３ａと接続点Ｐ
３との間の伝達特性Ｔ（８）は、となり、第１４図に示
す周波数特性となる。

したがって、前記演算増幅器５０の利得ＡをＡ＝１とす
れば、第１３図に示す回路全体の伝達特性Ｔ（８）は、 Ｒａ：可変抵抗器５１の図中摺動端子から上の部分の抵
抗器 Ｒｂ：可変抵抗器５７０図中摺動端子から下の部分の抵
抗値 となり、第１５図に示す周波数特性となる。

ここで、上記式（２６）を前記式（１０）、（１９）に
代入すれば、総合の伝達特性Ｔｘ（８）、Ｔｙ（８）を
求めることができる。

すなわち、前記実施例と同様にで与えられ、その周波数
特性は第１６図に示すようになる。

しかして、第３図の回路においてフィルタ回路１３を第
１３図に示す構成とした場合に、（１）レベルＨを変化
させるためには、 の関係から変化させればよく、 （２）中心周波数ｆｏを変化させるためにはＴ（８）の
パラメータＣＲのうち、例えばＲを変化させればよ（、 （３）急峻性Ｑを変えるには、Ｔ（８）の係数ｎ＝Ｒｈ
／Ｒａ十Ｒｂを変化させればよい。

なお、第３図において端子■および端子■は仮想接地点
であり、その入力インピーダンスは略ＯΩとなる。

また端子■も第２の演算増幅器１１の出力端であるので
そのインピーダンスが略０Ωとなる。

このため一点鎖線で囲んだ回路を第１、第２の演算増幅
器１０，１１へ上記端子■、■。

■において複数個並列に接続した場合にも各回路相互間
の特性は互いに影響されることがない。

以上の説明から明らかなように、この発明によれば、可
変抵抗器の調整によるレベルの調整とフィルタ回路のパ
ラメータ調整による周波数特性の変化範囲の調整とを各
々独立して行うことができ。

しかも異なる複数の周波数帯の特性調整を各帯域間の相
互干渉を起生させることな（なし得る等の効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のトーンコントロール回路の基本回路、第
２図は第１図の回路の周波数特性を示す図、第３図はこ
の発明の一実施例を示す回路図、第４図、第５図は第３
図を説明するための等何回路、第６図は第３図に示すフ
ィルタ回路の一実施例を示す回路図、第７図は第６図に
示すフィルタ回路を第３の回路に介挿した場合の伝達特
性を示す図、第８図は上記フィルタ回路の他の実施例を
示す回路図、第９図は第８図に示すフィルタ回路を第３
図の回路に介挿した場合の伝達特性を示す図、第１０図
は上記フィルタ回路の他の実施例を示す回路図、第１１
図は第１０図に示すフィルタ回路の周波数特性を示す図
、第１２図は第１０図に示すフィルタ回路を第３図の回
路に介挿した場合の伝達特性を示す図、第１３図は上記
フィルタ回路の他の実施例を示す回路図、第１４図、第
１５図は第１３図に示す回路の一部および全体の周波数
特性を示す図、第１６図は第１３図に示すフィルタ回路
を第３図の回路に介挿した場合の伝達特性を示す図であ
る。 １０・・・・・・第１の演算増幅器、１１・・・・・・
第２の演算増幅器、１２・・・・・・可変抵抗器、１３
・・・・・・フィルタ回路、１４・・・・・・第１の抵
抗、１１・・・・・・第２の抵抗、１８・・・・・・第
３の抵抗、１９・・・・・・第４の抵抗。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 非反転入力端が第１の抵抗を介して入力端子に接続
   されると共に反転入力端が接地され、出力端が出力端子
   に接続された第１の演算増幅器と、反転入力端が第２の
   抵抗を介して前記第１の演算増幅器の出力端に接続され
   ると共に非反転入力端が接地され、出力端が第３の抵抗
   を介して反転入力端に接続されると共に第４の抵抗を介
   して前記第１の演算増幅器の非反転入力端に接続された
   第２の演算増幅器と、一方の固定端子が前記第１の演算
   増幅器の非反転入力端に接続されると共に他方の固定端
   子が前記第２の演算増幅器の反転入力端に接続され、カ
   リ中間タップが接地された可変抵抗器と、前記第２の演
   算増幅器の出力端と前記可変抵抗器の摺動端子との間に
   接続されたフィルタ回路とを具備してなり、前記可変抵
   抗器を調整することにより前記入力端子および出力端子
   間の回路利得を変化させ得ると共に、前記フィルタ回路
   のパラメータを調整することにより前記入力端子および
   出力端子間の周波数特性の変化範囲を変化させ得るよう
   にしたことを特徴とする周波数特性調整回路。