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zoom RSS Band Pass Filter Based on FDNR.

<<   作成日時 : 2015/04/19 01:03   >>

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FDNR(Frequency Dependent Negative Resistor)を使ったバンドパスフィルタを設計しました。

FDNRとは、周波数の二乗に反比例する負の抵抗です。FDNRはGIC(General Impedance Converter)フィルタで作るのが普通だと思います。

回路図はこちらです。

画像
Schematic of Band Pass Filter Based on FDNR.


この回路は、以前紹介した、シミュレーテッドインダクタを使ったBPFのCとRを入れ替えた形になっています。

http://houshu.at.webry.info/201002/article_3.html

ここで使っている1オペアンプで作ったFDNRは、FDNRとしての特性は良くないのですが、出力をオペアンプの出力から取れば、フィルタ全体としてはきれいな特性になります。

このフィルタはパラメトリックイコライザには最高に適しているのではないかと思います。もちろんグラフィックイコライザにも使えます。

中心周波数は2連可変抵抗で連続的に変えられます。Qの可変のためには、キャパシタを可変しなければならりません。連続的に変化させるのは大変ですが、切替なら難しくありません。シンセのVCFでなければ、Qの微調整はいらないので切替でも使えると思います。

欠点は、入力インピーダンスが容量的なので、前段の出力インピーダンスが十分に小さい必要があることです。周波数を可変するVRにCカーブが必要なこともちょっと面倒です。


■周波数特性

各フィルタの特性は以下のようにとてもきれいです。:

画像
Frequency Response of Low Frequency BPF.


画像
Frequency Response of Middle Frequency BPF.


画像
Frequency Response of High Frequency BPF.



■回路の秘密

LCフィルタが元なので、素子感度も高くないです。周波数設定用のVRのマッチングが悪くてもちょっとQが変わるだけです。

うまく行ったきっかけは、オペアンプをボルテージフォロワでなく、ちょっとだけ利得のあるアンプにしたことです。これで位相補償ができました。利得は1でなく、1.002位にしています。

ボルテージフォロワの利得が1を下回ると、フィルタのQがあがらないことは分かっていた(以前、グラフィックイコライザを検討していたときに理解した)のですが、利得を1よりちょっと上げておくと、位相補償のような効果があることがわかりました。

利得が1のボルテージフォロワでは、オペアンプの裸特性の影響か、中心周波数を高くした場合に、Qがあまり上げられなかったのですが、思いつきで、オペアンプの利得をちょっと1.002に調整するだけで、中心周波数での利得が一定なままで、広範囲なQを得られました。適切な値は微妙なので、半固定抵抗のほうがいいかもしれません。

参考に、R12を0にした場合の特性を以下に示します。Qを変えると利得も変わってしまっています。

画像
Frequency Response of High Frequency BPF When R12 is Zero.



■その他アイデア

2連可変抵抗をCDSフォトカプラ(Vactrolとも呼ばれる)で実現すれば、VCFになるし、CカーブのVRも不要になります。

つづく

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