VCF

4 次 VCF CEM3320/V3320 (21) --- 状態変数型フィルタ (3)

spice のバイポーラトランジスタ・モデルでアーリー (Early) 効果を取り込むためのモデル・パラメタとして「VAF」(順方向アーリー電圧) があります。 トランジスタの出力コンダクタンスは VAF によりほぼ決定されるので、回路に対する出力コンダクタンスの影…

4 次 VCF CEM3320/V3320 (20) --- 状態変数型フィルタ (2)

データシート記載の状態変数型 2 次フィルタ回路の LTspice 記述を下に示します。

4 次 VCF CEM3320/V3320 (19) --- 状態変数型フィルタ (1)

データシート記載の 2 次状態変数型フィルタの回路図を書き直したものを下に示します。 (図をクリックすると拡大します。)

4 次 VCF CEM3320/V3320 (18) --- 4 次 APF (2)

データシート記載の 4 次 APF の回路を書き直したものを下に示します。 (図をクリックすると拡大します。)

4 次 VCF CEM3320/V3320 (17) --- 4 次 APF (1)

「4 次 APF」と言った場合にその特性に期待されるのは、 振幅特性については、多少のデコボコはあるにせよ「オールパス」らしく全体的にはフラットで 位相特性については、0° から 720° まで滑らかに推移し、レゾナンス・コントロールにより大幅に傾きが変化…

4 次 VCF CEM3320/V3320 (16) --- 4 次 BPF (2)

データシート記載の 4 次 BPF 回路の、信号に注目したブロック・ダイアグラムを下に示します。

4 次 VCF CEM3320/V3320 (15) --- 4 次 BPF (1)

データシート記載の 4 次 BPF 回路では、ステージ 1 のゲインセルが HPF 構成になっているので「正しくない」フィードバックが掛かることになります。 ステージ 1 のゲインセルが LPF になるように 1 次フィルタの順序を入れ替え、外部に設けた反転増幅回路…

4 次 VCF CEM3320/V3320 (14) --- 4 次 HPF (3)

データシート記載の 4 次 HPF 回路を、負電源ピン付近を省略して書き直したものを下に示します。 (図をクリックすると拡大します。) (2020 年 12 月 25 日: 回路図を追加しました。)

4 次 VCF CEM3320/V3320 (13) --- 4 次 HPF (2)

今回はデータシートに掲載されている「正しくない」フィードバック経路を持つ 4 次 HPF 回路の周波数特性を求めます。

4 次 VCF CEM3320/V3320 (12) --- 4 次 HPF (1)

CEM3320 / V3320 のデータシートには 4 次 LPF だけでなく、4 次 HPF / APF / BPF を実現する回路が掲載されていますが、内蔵の回路のみを使う場合、 LPF 以外はフィードバック経路が「正しくない」形になります。 そのため、理想的な特性からはズレて、特に…

4 次 VCF CEM3320/V3320 (11) --- 4 次 LPF (3)

周波数 CV の値は固定し、フィードバック量をステッピングしてレゾナンス量を変えた 4 次 LPF の回路を LTspice で記述したものを下に示します。 「回路図」の部分は 2020 年 12 月 17 日付けの記事 (→こちら) の「通常電流版」と同一なので省略し、spice コ…

4 次 VCF CEM3320/V3320 (10) --- 4 次 LPF (2)

CEM3320/V3320 のデータシートに掲載されている 4 次 LPF の回路を LTspice で記述したものを下に示します。

4 次 VCF CEM3320/V3320 (9) --- 4 次 LPF (1)

CEM3320/V3320 のデータシートに掲載されている 4 次 LPF の回路を下に示します。 (図をクリックすると拡大します。)

4 次 VCF CEM3320/V3320 (8) --- 2 次 BPF

ゲインセル 2 回路を使った 2 次 BPF の LTspice シミュレーションの回路を下に示します。 「2 次」と言っても 1 次 HPF と 1 次 LPF の縦続接続で実現しており、 Q = 0.5 相当に固定で、Q の値は選べません。

4 次 VCF CEM3320/V3320 (7) --- 1 次 APF (2)

ゲインセル 1 回路を使った「10 倍電流版」1 次 APF の LTspice シミュレーションの回路を下に示します。

4 次 VCF CEM3320/V3320 (6) --- 1 次 APF (1)

ゲインセル 1 回路を使った 1 次 APF の LTspice シミュレーションの回路を下に示します。

4 次 VCF CEM3320/V3320 (5) --- 1 次 HPF

ゲインセル 1 回路を使った 1 次 HPF の LTspice シミュレーションの回路を下に示します。

4 次 VCF CEM3320/V3320 (4) --- 1 次 LPF

ゲインセル 1 回路を使った 1 次 LPF の LTspice シミュレーションの回路を下に示します。

4 次 VCF CEM3320/V3320 (3)

ゲインセルの電流出力 (OUT 端子) の出力インピーダンスを求める LTspice シミュレーション回路を下に示します。

4 次 VCF CEM3320/V3320 (2)

ゲインセル部分を 1 次ハイパスフィルタとして動作させる接続を下に示します。 ローパスフィルタではゲインセル回路の基本構成に対して 2 本の抵抗の追加が必要でしたが、ハイパスフィルタでは回路は基本のままで、接地していた側のコンデンサの端子から信号…

4 次 VCF CEM3320/V3320 (1)

現在、秋月電子では 4 次 VCF 用チップとして、CEM3320 のコンパチ品の coolaudio 製 V3320 と、SSM2044 のコンパチ品の coolaudio 製 V2044A とを取り扱っています。 V3320 はゲインセルを 4 回路内蔵しており、外部回路の構成次第で 4 次 LPF / HPF / BPF …

OTA/VCA/PGA を使用した 2 次特性 VCF (12)

実際に NJW1159 を使った状態変数型フィルタを作成し発振させて、その周波数を測ってみました。 回路規模が大きくなるので、Arduino 用の小さなブレッド・ボード・シールドではなく、大きいブレッド・ボード上に回路を組み、コントロール用のマイコンとして…

OTA/VCA/PGA を使用した 2 次特性 VCF (11)

JRC 製の普及型電子ボリューム NJW1159 の特性を測定してみました。 公称 1 dB ステップで減衰量を 0 〜 95 dB まで可変できる抵抗ラダーが 2 系統あって、バッファ・アンプも内蔵しています。 この公称 1 dB ステップが 20 × log10(2 ^ (1/6)) = (20/6) × l…

OTA/VCA/PGA を使用した 2 次特性 VCF (10)

PSoC5LP 内蔵 OP アンプ/TIA (Trans-Impedance Amplifier) を使った状態変数型 2 次フィルタのトップ・レベルの回路図を下に示します。 (図をクリックすると拡大します) 外部回路も記述してあります。

OTA/VCA/PGA を使用した 2 次特性 VCF (9)

PSoC5LP 内蔵の OP アンプと、SC/CT (Switched Capacitor/Continuous Time) ブロックの PGA (Programmable Gain Amplifier) 機能を利用して、状態変数型の 2 次フィルタを構成する実験をしてみました。 ただし、PGA で可変できるゲインの最大と最小の比が約 …

OTA/VCA/PGA を使用した 2 次特性 VCF (8)

3.3 V 単一電源での実現を念頭に置いたベース結合型のアンチログ回路を下に示します。 前回同様、LTSpice での回路シミュレーションが目的なので、実際に動作させるには追加の回路要素が必要になります。 アンチログ出力側の Q3、Q4 周辺の回路は前回のエミ…

OTA/VCA/PGA を使用した 2 次特性 VCF (7)

OTA 2 個でカットオフ周波数とレゾナンスを電圧制御できる 2 次特性 VCF 用のバイアス電流を作成するアンチログ回路について、もう少し具体的な話をします。 今回はエミッタを結合した差動ペアのベース間に CV を加える一般的な形式のアンチログ回路について…

OTA/VCA/PGA を使用した 2 次特性 VCF (6)

これまで OTA の SPICE マクロ・モデルとして、NS 社の web サイトからダウンロードできる LM13700 のモデルを使ってきましたが、今回 JRC (新日本無線) の web サイトからダウンロードできる NJM13600 の SPICE マクロ・モデルを使ってみてうまく行ったので…

OTA/VCA/PGA を使用した 2 次特性 VCF (5)

今回は biquad/状態変数型 2 次 VCF の「発振」についてです。 (普通の) OP アンプを使った (反転入力型) 状態変数型 2 次フィルタの回路を下に示します。 「反転入力型」というのは、フィルタ入力と LPF 出力との間が「逆相」になる回路方式であることを示…

OTA/VCA/PGA を使用した 2 次特性 VCF (4)

今回は、LM13700 の SPICE モデルを 3.3 V 単一電源で動作させて、現実の回路に近い形で AC 解析を行います。 LM13700 を 3.3 V 単一電源で動作させる場合の問題点として、出力コンプライアンス電圧の幅が狭くなることがあげられます。 出力回路はプラス電源…