リップルフィルタ

質問

VCOの電源供給にNPNトランジスタを用いたリップルフィルタがありますが、なぜアクティブフィルタでやる必要があるのでしょうか？

リップルフィルタを挿入する理由は電源ラインの雑音除去と思いますが、LCもしくはCRのみのパッシブフィルタではどのような不都合があるのでしょうか？

このような疑問が生まれたのは、現在電源系のフィルタ設計をしているからなのですが、冷却ファン用電源のフィルタはLCで組もうとしています。

ちなみに冷却ファンは大本の電源(+12.5V)、VCOはギュレーションされた電源(+6V)を供給しますが、供給される電源の違いも関係するのでしょうか？

回答No.1

kuro804 · ベストアンサー

こんばんは
例えばVCOの発信周波数が１００MHｚ、VCOへの電源電圧を＋５V、制御信号を１Vから３Vと仮定しましょう。
この回路の電源電圧の変動がVCOの周波数の変動を生じさせます。これがなければリップルフィルタ等不要です。制御信号換算で１０％程度の値でしょう。
さて制御信号１から３Vの変化でVCOが１００MHz±１MHzと仮定すれば電源電圧１０％の変動で１MHz X １％＝１０KHｚの変動が生じます。

以上のような単純な概算で、どの程度の安定度がVCOの電源に必要かはつかめます。
たぶん通常の３端子IC等の安定化電源にプラスしてリップルフィルタ等のアクチブでかつ低雑音の電源の安定化が必要でしょう。
たぶん通信用の１００MHｚ程度のVCOですとμVオーダの広帯域に渡っての低雑音の電源供給が必要です。

最近は広範囲にVCOが使われているようですから要求する性能もピンからキリまでで、取りあえずは要求仕様の概算でせめて桁が違わない程度の目安を付けると、大きなミスが減少します。

以上　参考になればといいですが、　がんばってください。

お礼

お返事が遅くなりすみません。

追加で質問となってしまいますが、トランジスタおよびその後段のコンデンサが電源変動防止の役割を果たしているのでしょうか？ちなみに私の知っているリップルフィルタ回路では10uFと1000pFのコンデンサがトランジスタ後段にあります。200MHz発振するVCOなので1000pFはおそらくパスコンかと思うのですが・・・

回答No.3

kuro804

ＡＮｏ１です

１０μFと１０００ｐFの件ですが両方ともバイパス用のコンデンサで、変動するVCOの消費電流に対する電源電圧の安定化対策です。
通常１０μFには高周波特性が悪い電解コンデンサなどが使われますので高周波域での特性が優れている小容量のセラミックコンデンサを並列接続し、広帯域に渡っての特性を改善します。

お礼

ご回答ありがとうございます。リップルフィルタについていい勉強になりました。
頂いた意見を参考に設計してみようと思います。

回答No.2

KEN_2

VCO (voltage controlled oscillator；電圧制御発振器) は、温度や振動などで発振周波数が変動し、使用周波数での安定度やC/N（キャリアtoノイズ）が問題にならない用途であるか否かで、LCもしくはCRのみのフィルタで十分な電源ラインの雑音除去の用途があります。

電源ラインのノイズや変動でVCOに変調が掛かり、送信機の周波数発信機に使用した場合は電波法に違反する周波数変動・占有周波数帯域幅逸脱や、相手側受信機で復調した音声成分に送信側VCOの電源ラインの変動が再生されます。
電源ラインの雑音除去能力の差と考えてください。

＊用途でトランジスタを用いたリップルフィルタが必要か、LCもしくはCRのみでも可能かは要求安定度・C/Nの劣化限度で決定されます。

お礼

お返事が遅くなりすみません。

電源の変動が発振周波数に影響を与えることで電波法まで話が発展してしまうのですね・・・

今回のVCOは送信に使用するため、パッシブフィルタだと性能に影響がでそうですので、リップルフィルタを採用する方がよさそうです。

ご回答ありがとうございました。