CN1180458A - 频率相关电阻器 - Google Patents

Abstract

揭示了一种频率相关电阻器,由线圈或电容器所表示的电抗性负载连到电压—电流转换器的输出端,从而构成使输入电压的相位旋转90度的相位旋转器。多个相位旋转器级联,偶数级相位旋转器的输出电压被转换成电流,并加到第一级中相位旋转器的输入端。

Description

频率相关电阻器

技术领域

本发明涉及模拟滤波器，尤其涉及频率相关电阻器；适用于：从合成视频信号中产生色度信号的带通滤波器；在对TV或VTR中的色度信号进行解调后除去高次谐波的低通滤波器；控制音频电路中频率和幅度的均衡器；检测某些B.S.调谐器中IQ信号的滤波器；除去数字信号处理电路中某些脉冲信号噪声分量的滤波器。

背景技术

在设计滤波器电路中，通过适当地组合电阻器、电容器、线圈、运算放大器来构成无源滤波器或有源滤波器。一些特殊的例子是使用电阻器、电容器和线圈的某些单调谐电路，以及把运算放大器与这些元件相组合构成的Butterworth、Chebyshev、Bessel或椭圆形函数滤波器。这些滤波器的特性是其输出信号的相位随滤波器的频率而改变。其原因在于，这些滤波器阻抗的虚数分量和实数分量随频率而改变。在信号处理中，由于随频率而改变的相位在特性曲线中至少是线性的，所以群延迟特性曲线是平坦的。于是，我们可相对于输入信号波形除去输出的失真。例如，用Bessel滤波器限制频率可使群延迟特性曲线尽可能变平坦。

在图30中示出一单调谐电路，它是常规滤波器部件中的一种。此单调谐电路包括相互串联的电阻值为10kΩ的电阻器130、电感值为0.01H的线圈50以及电容值为10pF的电容器52，以及与此串联电路跨接的信号源140，其相位为零度且幅度为一。图31到33中示出相对于此单调谐电路输入信号的输出信号的特性曲线。图31示出在端子13处获得的低通滤波器的特性曲线，图32示出在端子14处获得的带阻滤波器的特性曲线，图33示出在端子14和15之间获得的带通滤波器的特性曲线。图31和32示出，尽管截止频率是大约500kHz，但在信号通过频率范围内相位在10kHz处已开始变化。

在使用这些常规的带通滤波器从TV信号的合成视频信号中取出色度信号的情况下，在载波频率附近的频率中出现了群延迟的不均匀性。因此，解调后在波形中产生失真，有时给再现真实色彩带来不利影响。为了从解调色度信号中除去高次谐波，使用低通滤波器，从而给信号产生比较大的相位延迟。为了校正由相位延迟所引起的时间延迟，必须在没有时间延迟的亮度信号处理电路中插入延迟线。

已提出用FDNR(频率相关负转换器)作为一种阻抗转换器(也叫做GIC)，它包括两个运算放大器与五个元件的组合结构，其中两个元件是由电容器构成的，其余的元件是电阻器。

此FDNR的特性是其相位特性曲线不随频率变化，但其电阻值随频率变化。然而，FDNR的电阻特性为负特性，而且限于频率的平方。此外，由于为了改变电阻值而需要以另一个值替换每个元件的值，所以限制了FDNR所适用的领域。

此外，当使用这些常规的低通滤波器从脉冲信号中除去噪声时，大的相位变化有时在输入脉冲的相位和脉冲输出的相位之间引起相当大的差异。尤其是，在需要同步处理的电路中产生严重的问题。

发明内容

本发明试图提供一种频率相关电阻器，其阻抗随频率而变化。本发明试图提供一种滤波器部件，包括频率相关电阻器与另一电阻器相组合以产生一信号，该信号具有随频率而变化的非常低的抑制相位。这里的电阻器意味着电阻器元件，相当于提供电阻器元件的电路或包括其组合结构的电路。

依据本发明，频率相关电阻器包括：一种级联电路，其中级联了多个相位旋转器；每个相位旋转器具有电压-电流转换器以及连到电压-电流转换器输出端的电抗性负载，而转换器响应于加到其输入端的电压从其输出端输出电流；每个相位旋转器响应于加到输入端的电压而输出在电抗性负载中产生的电压；信号端连到级联电路中第一级相位旋转器的电压-电流转换器的输入端；至少一个电压-电流转换器响应于从级联电路的第一级相位旋转器计数的偶数级相位旋转器的输出电压，把一电流输出给信号端。

在本发明中，电抗性负载意味着由阻抗的虚部控制其特性曲线的负载。

当把AC电压加到频率相关电阻器的信号端时，第一级相位旋转器的电抗性负载产生一电压。该电压的相位与加到第一级相位旋转器输入端的电压(即，加到信号端的电压)相位相差90度。此电压被加到第二级相位旋转器，第二级相位旋转器的电抗性负载产生一电压。该电压的相位与加到第二级相位旋转器输入端的电压相位相差90度。结果，第二级相位旋转器的电抗性负载产生的电压，其相位与加到信号端的电压相位相差180度。于是，第四级相位旋转器的电抗性负载产生的电压的相位与加到信号端的电压相位相差360度。再者，第六级相位旋转器和第八级相位旋转器的电抗性负载所产生的电压的相位与加到信号端的电压相位分别相差540度和720度。此外，在偶数级相位旋转器的电抗性负载中产生的电压被转换成相位与加到信号端的电压相位相同或相反的电流。结果，相位与加到信号端的电压同相或反相的电流被反馈到信号端。

尤其是，当把相位与加到信号端的电压反相的反馈电流加到信号端时，一电流从信号端流入频率相关电阻器，该电流的相位与加到信号端的电压同相，从而在信号端获得正电阻特性。

在电容器或线圈混合而成电抗性负载的情况下，如下详细所述，频率相关电阻器的电阻值响应于频率以各种方式变化。

依据本发明的另一个方面，频率相关电阻器包括：级联电路，其中级联了多个相位旋转器；每个相位旋转器具有电压-电流转换器以及连到电压-电流转换器输出端对的电抗性负载，而转换器响应于加到其输入端对的AC电压从其输出端对中输出双向AC电流；每个相位旋转器响应于加到输入端对的电压而输出在电抗性负载中产生的电压：信号端对连到级联电路中第一级相位旋转器的电压-电流转换器的输入端对；至少一个电压-电流转换器把来自输出端对的双向AC电流加到信号端对，此AC电流响应于从级联电路的第一级相位旋转器计数的偶数级相位旋转器的输出电压。

在第一级相位旋转器的电抗性负载两端产生一电压。该电压的相位与加到第一级相位旋转器输入端对的电压(即，加到信号端对的电压)相位相差90度。此电压被加到第二级相位旋转器，从而在第二级相位旋转器的电抗性负载两端产生相位与加到第二级相位旋转器输入端对的电压相位相差90度的电压。结果，在第二级相位旋转器的电抗性负载两端加上相位与加到信号端对的电压相位相差180度的电压。于是，在第四级相位旋转器电抗性负载两端产生相位与加到信号端对的电压相位相差360度的电压。再者，在第六级相位旋转器和第八级相位旋转器的电抗性负载两端产生相位与加到信号端对的电压相位分别相差540度和720度的电压。此外，在偶数级相位旋转器的电抗性负载两端产生的电压对特定电压转换成同相电流和反相电流(它们分别加到信号端对)。结果，双向电流(对加到信号端对的电压的同相电流和反相电流)被反馈到信号端对。

考虑第一信号端是信号端对中的一个端子，而第二信号端是其另一个端子。在此情况下，考虑与加到第一信号端的电压有一相位的电流从第一信号端流入频率相关电阻器，而且某一相位的电流流出第二信号端(即，反相的电流流入第二信号端)。在信号端对之间获得正电阻特性。

在电容器或线圈混合而成电抗性负载的情况下，如下详细所述，频率相关电阻器的电阻值响应于频率而发生各种变化。

依据本发明的另一个方面，频率相关电阻器包括：级联电路，其中级联了多个相位旋转器；每个相位旋转器由差分放大器电路以及连到输出端对的电抗性负载构成，而差分放大器电路的输出端对响应于由其输入端对施加的电压而输出电流；信号端对连到级联电路中第一级差分放大器电路的输入端对；当把从级联电路的第一级相位旋转器计数的偶数级相位旋转器的电抗性负载两端产生的电压加到差分放大器电路的输入端对时，至少一个差分放大器电路响应于加到其输入端对之间的电压，从其输出端对输出电流。

把一电压加到第一级相位旋转器的差分放大器电路的输入端对。把响应于所加电压从差分放大器的输出端对输出的双向电流提供给电抗性负载。在电抗性负载两端产生相位与加到第一级相位旋转器的差分放大器电路输入端对的电压(即加到信号端对的电压)相位相差90度的电压。把此电压加到第二级相位旋转器的差分放大器电路的输入端对。把响应于该电压，从差分放大器的输出端对输出的双向电流提供给第二级相位旋转器的电抗性负载。在第二级相位旋转器的电抗性负载两端产生相位与加到第二级相位旋转器的差分放大器电路输入端对的电压相位相差90度的电压。结果，在第二级相位旋转器的电抗性负载两端产生相位与加到信号端对的电压相位相差180度的电压。于是，在第四级相位旋转器的电抗性负载两端产生相位与加到信号端对的电压相位相差360度的电压。再者，在第六级相位旋转器和第八级相位旋转器的电抗性负载两端产生相位与加到信号端对的电压相位分别相差540度和720度的电压。此外，在偶数级相位旋转器的电抗性负载两端产生的电压被转换成提供给信号端对的双向电流，由此在信号端对处获得电阻特性。通过选择加到信号端对的双向电流的方向来获得正或负的电阻特性。

由于电抗性负载的阻抗随频率而变化，所以在每个电抗性负载两端产生的电压因频率而不同，从而加到信号端对的双向电流的值响应于频率而变化。因此，信号端对的电阻值随频率而变化。

为了使操作稳定，利用除第一级相位旋转器以外其它相位旋转器的差分放大器电路，可把固定电势加到其输入端对中的一个端子。让我们考虑把来自DC电压源的DC电压加到输入端对中一个端子的情况下，则通过DC电压源形成朝向此输入端的电流路径。

依据本发明，频率相关电阻器可包括至少一个电流-电流转换器，其中不同的电流传输系数响应于从外部源加到其上的控制信号而变化。

通过由外部源提供的信号对电流进行放大，来改变反馈到频率相关电阻器的信号端或信号端对的电流值。于是，可由此信号来改变频率相关电阻器的电阻值。其优点在于可以改变频率相关电阻器的电阻特性，而不必替换频率相关电阻器的元件部分。从外部源提供的信号包括从信号源或类似源提供的AC电信号；由检测电路检测到的电信号；由D/A转换器根据微型计算机或存储器的数字数据而产生的DC电压；以及从这些元件部分获得的DC电流。

在某种情况下，反馈到信号端或信号端对的电流与加到信号端或信号端对的电压反相。

此形式使得与加到信号端或信号端对的电压有一相位关系的电流流入频率相关电阻器。因此，频率相关电阻器具有正电阻特性的电阻器元件的功能。

在另一种情况下，反馈到信号端或信号端对的电流相位与加到信号端或信号端对的电位同相。

此形式使得与加到信号端或信号端对的电压有一相位关系的电流流出频率相关电阻器。于是，频率相关电阻器具有负电阻特性电阻器元件的功能。

在依据本发明的频率相关电阻器中，电抗性负载可以是电容性元件。

在电抗性负载是电容性元件的情况下，电抗性负载的阻抗反比于频率与电容值之积。于是，在第[2×n]级(这里n是正整数)电抗性负载中产生的电压幅度反比于频率的[2×n]次幂与第一级相位旋转器到第[2×n]级相位旋转器中每个电抗性负载的电容值之积。该电压被转换成电流加到信号端或信号端对。此电流的幅度也反比于频率的[2×n]次幂与第一级相位旋转器到第[2×n]级相位旋转器中每个电抗性负载的电容值之积。结果，频率相关电阻正比于频率的[2×n]次幂与第一级相位旋转器到第[2×n]级相位旋转器中每个电抗性负载的电容值之积。

依据本发明，频率相关电阻器的电抗性负载可以是电感性元件。

在电抗性负载是电感性元件的情况下，电抗性负载的阻抗正比于频率与电感值之积。于是，在第[2×n]级相位旋转器的电抗性负载中产生的电压幅度正比于频率的[2×n]次幂与第一级相位旋转器到第[2×n]级相位旋转器中每个电抗性负载的电感值之积。此电压被转换成电流，把此电流加到信号端或信号端对。此电流的幅度也正比于频率的[2×n]次幂与第一级相位旋转器到第[2×n]级相位旋转器中每个电抗性负载的电感值之积。结果，频率相关电阻反比于频率的[2×n]次幂与第一级相位旋转器到第[2×n]级相位旋转器中每个电抗性负载的电感值之积。

依据本发明，频率相关电阻器的电抗性负载可以是包括电容元件和电感元件的并联电路。

在我们以包括电容元件和电感元件的并联电路构成电抗性负载的情况下，我们给出电抗性负载的阻抗为倒数值；即频率与电容值的乘积减去与频率和电感值之积成反比的值。结果，第[2×n]级相位旋转器的电抗性负载中产生的电压幅度互逆于这个值，从正比于频率与电容值之积的值中减去反比于频率与电感值之积的该值，用于确定第一级相位旋转器到第[2×n]级相位旋转器中每个电抗性负载的阻抗值。我们把此电压转换成电流，我们把此电流加到信号端或信号端对。此电流的幅度正比于第[2×n]级相位旋转器的电抗性负载中产生的电压。结果，频率相关电阻器的电阻值正比于从一正比于频率与电容值之积的值中减去与频率和电感值之积成反比的值，该值用于确定第一级相位旋转器到第[2×n]级相位旋转器中每个电抗性负载的阻抗值。

依据本发明的频率相关电阻器的电抗性负载可以是包括电容元件和电感元件的串联电路。

在电抗性负载用包括电容元件和电感元件的串联电路构成的情况下，通过从正比于频率与电感元件的电感值之积的值中得到反比于频率与电容元件的电容值之积的值，把它作为确定电抗性负载阻抗的值。因此，在[2×n]级相位旋转器的电抗性负载两端产生一电压，该电压的幅度正比于从正比于频率与电感元件的电感值之积的值中得到的反比于频率与电容元件的电容值之积的值相乘而获得的值，该值用于确定第一级相位旋转器到第[2×n]级相位旋转器中各个电抗性负载的阻抗。把此电压转换成电流，并把该电流加到信号端或信号端对。此电流的幅度正比于第[2×n]级相位旋转器的电抗性负载中产生的电压。结果，频率相关电阻器的阻抗的电阻值反比于从正比于频率与电感元件的电感值之积的值中得出的反比于频率与电容元件的电容值之积的值相乘而得到的值，该值用于确定第一级相位旋转器到第[2×n]级相位旋转器中各个电抗性负载的阻抗。

可由多个MOS晶体管构成依据本发明的频率相关电阻器的差分放大器电路或电压-电流转换器。

在原理上，可使频率相关电阻器响应于频率实现高的电阻值。然而，在相位旋转器的输入阻抗值低于频率相关电阻器计得的电阻值的情况下，来自相位旋转器电流输出的相位与加到相位旋转器的电压不正交。由栅极部分中极小的寄生电容来确定MOS晶体管的栅极输入阻抗，与双极型晶体管的基极输入阻抗相比，该阻抗较大。因此，使用MOS晶体管有利于在信号端间计得的阻抗很高的区域内进行操作。

依据本发明，可以回旋器电路来构成频率相关电阻器的电抗性负载。

在半导体集成电路中，难于利用导体的尺寸或形状来实现高的电感值。然而，把回旋器电路用作电抗性负载可通过选择电路常数来增加其电感值，从而可实现每个电抗性负载具有大电感值的频率相关电阻器。

在依据本发明的频率相关电阻器中，把在级联电路的第三级相位旋转器或后续偶数级相位旋转器电抗性负载两端产生的电压转换成电流。把此电流加到连到第一级相位旋转器输入部分的信号端或信号端对。由此可实现频率特性不同于回旋器电路频率特性的电抗性负载。

在依据本发明的频率相关电阻器中，我们可把一信号加到双极型晶体管的基极；通过连到差分放大器电路每个输入端对的缓冲器电路，把信号加到差分放大器电路的主要部分。

缓冲器电路具有高输入阻抗，因此，可通过加上缓冲器电路来增加包括双极型晶体管的差分放大器电路的输入阻抗。结果，可使相位旋转器输入电压和输出电压的相位保持令人满意的正交，而不影响前一级中相位旋转器的充电/放电操作。此外，即使在计算所需的差分放大器电路的输入阻抗值很高时，也可通过使用缓冲器电路来遵循实际电路的操作，从而允许在宽的频率范围内进行操作。

依据本发明的再一个方面，频率相关电阻器包括：第一电阻器和第二电阻器；第二电阻器的一端连到第一电阻器的信号端对中的一个信号端，在第一电阻器的另一个信号端和第二电阻器的另一端输入信号，在第一电阻器的信号端对两端或第二电阻器的一端产生输出信号，第一电阻器包括多个相位旋转器级联的级联电路，信号端对连到级联电路中第一级相位旋转器的输入端对，至少一个电压-电流转换器响应于从第一级相位旋转器或级联电路计数的偶数级相位旋转器加到其一个输入端的电压，从其输出端对向信号端对输出双向AC电流。每个相位旋转器有一电压-电流转换器以及连到电压-电流转换器的输出端对的电抗性负载，电压-电流转换器响应于加到其输入端对的AC电压，从其输出端对中输出双向AC电流；每个相位旋转器响应于加到输入端对的电压，输出在电抗性负载中产生的电压。

此形式响应于第一电阻器电阻值与第二电阻器电阻值之比产生一输出信号。尤其是，在第二电阻器是固定值电阻器元件的情况下，由于第一电阻器的电阻值随频率而变化，所以输出信号值对频率的幅度也随频率而变化。第一电阻器在其操作范围内具有电阻特性，由此其输出信号的相位不变。

第二电阻器可以是依据本发明的频率相关电阻器。一般，第一电阻器和第二电阻器都需要具有正电阻特性或负电阻特性。

依据本发明的频率相关电阻器还可包括连到信号端对的第三电阻器。

我们可响应于包括第一和第三电阻器的并联电路中组合电阻的电阻值与第二电阻器电阻值之比来产生输出信号。尤其是，我们假设第二和第三电阻器是固定值电阻器，第一电阻器的电阻值随频率而变化到无限大的值。该比值确定第二和第三电阻器的输出信号。当第一电阻器的电阻值接近于零时，也由第一电阻器的电阻值与第二电阻器的电阻值之比来确定所产生的信号。

依据本发明的另一个方面，频率相关电阻器还包括连到上述信号端对中一个端子的脉冲波形成型电路。

在把包含高频噪声的脉冲信号加到此信号端的情况下，可在脉冲波形成型电路的输出端处产生没有噪声的二进制信号。

依据本发明的再一个方面，频率相关电阻器包括：级联电路，其中级联了多个相位旋转器；每个相位旋转器具有电压-电流转换器和连到电压-电流转换器输出端对的电阻性负载，该转换器响应于加到其输入端对的电压，从其输出端对输出电抗性电流；每个相位旋转器响应于加到输入端对的电压输出在电阻性负载中产生的电压；信号端对连到级联电路第一级相位旋转器的电压-电流转换器的输入端对；至少一个电压-电流转换器响应于从级联电路的第一级相位旋转器计数的偶数级相位旋转器的输出电压把一电流输出到信号端对。

在本发明中，电抗性电流是由虚部值控制其特性的电流。此外，电阻性负载是由阻抗的实部值控制其特性的负载。

差分放大器电路的电抗性负载连接在一对晶体管射极之间，从而该电路可响应于加到晶体管对基极之间的电压而从晶体管的集电极产生电抗性电流。于是，可实现把加到输入端对的电压转换成电抗性电流的电压-电流转换器。

在第一级相位旋转器的电阻性负载中，产生一电压，该电压的相位与加到第一级相位旋转器输入端对的电压(即，加到信号端对的电压)相位相差90度。当把此电压加到第二级相位旋转器时，在第二级相位旋转器的电阻性负载中产生一电压，该电压的相位与加到第二级相位旋转器输入端对的电压相差90度。结果，在第二级相位旋转器的电阻性负载中产生一电压，该电压的相位与加到信号端对的电压相位相差180度。于是，在第四级相位旋转器的电阻性负载中产生一电压，该电压的相位与加到信号端对的电压相位相差360度。再者，在第六级相位旋转器和第八级相位旋转器的电阻性负载中产生电压，这些电压的相位与加到信号端对的电压相位分别相差540度和720度。我们把偶数级相位旋转器中产生的电压转换成电流，该电流的相位与加到信号端对的特定电压同相或反相。

结果，我们把一电流反馈到信号端对，该电流的相位与加到信号端对的电压同相或反相。

尤其是，在相对于第二信号端把电压加到第一信号端的情况下，把反相电流反馈到第一信号端，使同一个电压电流从第一信号端流入频率相关电阻器，我们在此信号端处获得正电阻特性。

依据本发明的另一个方面，频率相关电阻器包括：级联电路，其中级联了多个相位旋转器；每个相位旋转器具有电压-电流转换器和连到电压-电流转换器输出端对的电阻性负载，该转换器响应于加到其输入端对的电压，从其输出端对输出电抗性电流；每个相位旋转器响应于加到输入端对的电压输出在电阻性负载中产生的电压；信号端对连到级联电路第一级相位旋转器的电压-电流转换器的输入端对；从级联电路的第一级相位旋转器计数的偶数级相位旋转器电压-电流转换器的输出电流提供给信号端对。

在此形式下，当把双向电流反馈到信号端对时，电流的相位与加到信号端对的电压同相和反相，由此实现具有电阻特性的频率相关电阻器。

从详细描述并结合附图将使以上和其它目的、特征和优点变得明显起来。

附图概述

图1示出依据本发明的频率相关电阻器。

图2示出依据本发明的另一个频率相关电阻器。

图3示出依据本发明的频率相关电阻器的电路结构。

图4示出依据本发明的再一个频率相关电阻器。

图5示出图4所示频率相关电阻器的电路结构。

图6示出依据本发明的另一个频率相关电阻器的电路结构。

图7示出依据本发明的另一个频率相关电阻器。

图8示出依据本发明的又一个频率相关电阻器。

图9示出依据本发明的再一个频率相关电阻器。

图10示出依据本发明的另一个频率相关电阻器的电路结构。

图11示出依据本发明的又一个频率相关电阻器的电路结构。

图12示出依据本发明的再一个频率相关电阻器的电路结构。

图13是示出图12所示频率相关电阻器的方框图。

图14是示出模拟图12和13频率相关电阻器的结果的图。

图15示出依据本发明的再一个频率相关电阻器。

图16是示出模拟图15频率相关电阻器的结果的图。

图17示出依据本发明的再一个频率相关电阻器。

图18是示出模拟图17频率相关电阻器的结果的图。

图19示出依据本发明的再一个频率相关电阻器。

图20是示出模拟图19频率相关电阻器的结果的图。

图21示出依据本发明的再一个频率相关电阻器。

图22是示出模拟图21频率相关电阻器的结果的图。

图23示出依据本发明的再一个频率相关电阻器。

图24是示出模拟图23频率相关电阻器的结果的图。

图25示出依据本发明的再一个频率相关电阻器的电路结构。

图26示出依据本发明的再一个频率相关电阻器。

图27是示出模拟图26频率相关电阻器的结果的图。

图28示出依据本发明的再一个频率相关电阻器的电路结构。

图29示出依据本发明的再一个频率相关电阻器的电路结构。

图30是示出常规滤波器部件的图。

图31是示出模拟图30滤波器部件结果的图。

图32是示出模拟图30滤波器部件结果的图。

图33是示出模拟图30滤波器部件结果的图。

本发明的较佳实施方式

以下将参考图1到29描述本发明的实施例。

《实施例1》

参考图1描述依据本发明的频率相关电阻器。

图1所示的频率相关电阻器包括电压-电流转换器1、2、3、4、5、6、电容器7、8、9、10以及信号端11。电压-电流转换器1和连到电压-电流转换器1输出端的电容器7形成第一级相位旋转器；电压-电流转换器2和连到电压-电流转换器2输出端的电容器8形成第二级相位旋转器；电压-电流转换器3和连到电压-电流转换器3输出端的电容器9形成第三级相位旋转器；以及电压-电流转换器4和连到电压-电流转换器4输出端的电容器10形成第四级相位旋转器。

电压-电流转换器1、2、3、4、5、6以加到负端子的电压为基准，把加到正端子的电压与加到负端子的电压之间的差分电压转换成电流，并产生该电流作为输出。当差分电压为正时，电压-电流转换器1、2、3、4、5允许与差分电压有相位关系的电流流出其输出端，而在差分电压为负时，允许与差分电压有相位关系的电流流入其输出端。另一方面，当差分电压为正时，电压-电流转换器6允许与差分电压有相位关系的电流流入其输出端，而在差分电压为负时，允许与差分电压有相位关系的电流流出其输出端。电压-电流转换器的输出电流与差分电压之比表示为电流转换率gm；电压-电流转换器1、2、3、4、5、6的电流转换率的值分别定义为gm1、gm2、gm3、gm4、gm10、gm11。

电容器7、8、9、10是一类电抗性负载，其电容值分别定义为C1、C2、C3、C4。我们一般给出的电抗性负载的阻抗为[+j×X]或[-j×X]。令Zc是电容器的阻抗，则由下式给出阻抗Zc：

Zc＝1/(j×ω×C)＝j/(ω×C)           …(1)这里j是虚数，X是电抗，ω是有关信号的角频率，C是电容器的电容值。电抗性负载包括下述的电容器、线圈、电容器和线圈的组合电路等。

接着，将说明图1所示频率相关电阻器的操作。除非有其它规定，假设在以下描述中所使用的电压和电流为AC电压和AC电流。

假设从电压-电流转换器5反馈电流，而从电压-电流转换器6没有反馈电流。

在把电压v加到信号端11时，电压-电流转换器1应用于电压v。电压-电流转换器1把所加的电压v转换成一电流(电流转换率为gm1)并输出该电流。此电流被提供给电容器7。电容器7被充电，并产生如下所示的电压v1。

v1＝v×gm1/(j×ω×C1)                …(2)

把此电压v1加到第二级相位旋转器的电压-电流转换器2。电压-电流转换器2把所加的电压v1转换成一电流(电流转换率为gm2)，并输出该电流。此电流被提供给电容器8。电容器8被充电，并存如下所示的电压v2。

v2＝v1×gm2/(j×ω×C2)               …(3)

把此电压v2加到电压-电流转换器5。电压-电流转换器5把所加的电压v2转换成下式所示(电流转换率为gm10)的电流，并从其输出端输出该电流。标号i10定义为从信号端11向电压-电流转换器5的输出端流动的电流。

-i10＝gm10×v2                        …(4)

给出从信号端11向内看到的阻抗Zin2，把它作为加到信号端11的电压与从信号端11向内流动的电流i10之比，并由下式表示：

Zin2＝ω²×C1×C2/(gm1×gm2×gm10)   …(5)从此公式可看出，阻抗Zin2没有虚数。换句话说，它作为一种其值由ω的平方、电容值C1、C2以及电流转换率gm1、gm2、gm10确定的电阻器。

接着，假设从电压-电流转换器6反馈电流，而从电压-电流转换器5没有反馈电流。

如从电压-电流转换器5反馈电流，而从电压-电流转换器6没有反馈电流的假设情况下，跨电容器8两端产生由公式(3)给出的电压v2。

把电压v2加到电压-电流转换器3。电压-电流转换器3把所加的电压v2转换成一电流(电流转换率为gm3)。把此电流提供给电容器9。于是电容器9被充电，电容器9两端产生由下式给出的电压v3。

v3＝gm3×v2/(j×ω×C3)                                 …(6)

把此电压v3提供给电压-电流转换器4。电压-电流转换器4把所加的电压转换成一电流(电流转换率为gm4)并输出该电流。把此电流提供给电容器10。结果，电容器10被充电，电容器10两端产生由下式表示的电压v4。

v4＝gm4×v3/(j×ω×C4)                                 …(7)

把此电压v4提供给电压-电流转换器6。所加的电压v4被转换成下式表示的电流，电流转换率为gm11，从转换器的输出端输出此电流。标号i11定义为从信号端11向电压-电流转换器6的输出端流动的电流。

-i11＝gm11×v4                                          …(8)

把从信号端11向内看到的阻抗Zin4作为加到信号端11的电压与从信号端11向内流动的电流i11之比，并由下式表示阻抗：

Zin2＝ω⁴×C1×C2×C3×C4/(gm1×gm2×gm3×gm4×gm11)   …(9)

从此公式可看出，给出的阻抗Zin4是一电阻器，其值由ω的四次方、电容值C1、C2、C3、C4以及电流转换率gm1、gm2、gm3、gm4、gm11确定。

接着，假设从电压-电流转换器5和6反馈电流，经过信号端11的电流为i10和i11之和。于是，从信号端11向内看到的阻抗Zin为Zin2与Zin4并联，它由下式表示：

Zin＝{(zin2)^-1+(Zin4)^-1}^-1                          …(10)

因此，阻抗Zin随频率的平方和四次方而变化。通常，使用正阻抗(Zin＞0)。

《实施例2》

参考图2描述依据本发明的另一个频率相关电阻器。

图2所示的频率相关电阻器包括电压-电流转换器1、2、3、4、5、6、电容器7、8、9、10以及信号端11、12。电压-电流转换器1和连到电压-电流转换器1输出端对两端的电容器7形成第一级相位旋转器；电压-电流转换器2和连到电压-电流转换器2输出端对两端的电容器8形成第二级相位旋转器；电压-电流转换器3和连到电压-电流转换器3输出端对两端的电容器9形成第三级相位旋转器；以及电压-电流转换器4和连到电压-电流转换器4输出端对两端的电容器10形成第四级相位旋转器。将不再描述已参考图1说明的电压-电流转换器1、2、3、4、5、6和电容器7、8、9、10。

接着，将说明图2所示频率相关电阻器的操作。在以下描述中，假设电压和电流为AC电压和AC电流。

也假设从电压-电流转换器5反馈电流，而从电压-电流转换器6没有反馈电流。

相对于信号端12，在把电压v加到信号端11时，电压v加在电压-电流转换器1的输入端之间。电压-电流转换器1把所加的电压v转换成一电流(电流转换率为gm1)，并从输出端对输出此双向电流。此电流被提供给电容器7。在电容器7两端产生下式所表示的电压v1。

v1＝v×gm1/(j×ω×C1)                …(11)

把此电压v1加到电压-电流转换器2的输入端之间。电压-电流转换器2把此电压v1转换成一双向电流(电流转换率为gm2)，并输出该电流。此电流被提供给电容器8。电容器8两端产生如下所示的电压v2。

v2＝v×gm2/(j×ω×C2)                …(12)

把此电压v2加到电压-电流转换器5的输入端之间。电压-电流转换器5把所加的电压v2转换成以下所示(电流转换率为gm10)的电流，并从其输出端对输出该电流。标号i10定义为从信号端11向电压-电流转换器5的一个输出端流动的电流；并定义为从另一个输出端向信号端12流动的电流。

-i10＝gm10×v2                         …(13)

给出从信号端11、12向内看到的阻抗Zin22，作为相对于信号端12加到信号端11的电压与从信号端11向内并向信号端12流动的电流之比，它由下式表示：

Zin22＝ω²×C1×C2/(gm1×gm2×gm10)    …(14)从此公式可看出，给出的阻抗Zin22是没有虚数的电阻器，电阻值由ω的平方、电容值C1、C2以及电流转换率gm1、gm2、gm10确定。

接着，假设从电压-电流转换器6反馈电流，而从电压-电流转换器5没有反馈电流。

如从电压-电流转换器5反馈电流，而从电压-电流转换器6没有反馈电流的假设一样，电容器8两端产生由公式(12)给出的电压v2。

把电压v2加到电压-电流转换器3的输入端之间。电压-电流转换器3把所加的电压v2转换成双向电流(电流转换率为gm3)并输出该电流。把此电流提供给电容器9，在电容器9两端产生由下式给出的电压v3。

v3＝gm3×v2/(j×ω×C3)                                  …(15)

把此电压v3加到电压-电流转换器4的输入端之间。电压-电流转换器4把所加的电压v3转换成一双向电流(电流转换率为gm4)并输出该电流。把此电流提供给电容器10，电容器10两端产生由下式表示的电压v4。

v4＝gm4×v3/(j×ω×C4)                                  …(16)

此电压v4被加到电压-电流转换器6的输入端之间，并被转换成下式表示的电流i11，电流转换率为gm11。此电流从信号端11输出进入一个输出端，并从另一个输出端提供给信号端12。

-i11＝gm11×v4                                           …(17)

给出从信号端11、12向内看到的阻抗Zin24，作为相对于信号端12加到信号端11的电压与从信号端11向内并向信号端12流动的电流之比，它由下式表示：

Zin22＝ω⁴×C1×C2×C3×C4/(gm1×gm2×gm3×gm4×gm11)   …(18)

从此公式可看出，给出的阻抗Zin24是没有虚数的电阻器，其阻抗值由ω的四次方、电容值C1、C2、C3、C4以及电流转换率gm1、gm2、gm3、gm4、gm11确定。

接着，假设从电压-电流转换器5和6反馈电流，反馈到信号端11的电流为i10和i11之和。于是，从信号端11、12向内看到的阻抗Zin由下式表示：

Zin＝{(Zin22)^-1+(Zin24)^-1}^-1                          …(19)因此，阻抗Zin随频率的平方和四次方而变化。

《实施例3》

参考图3描述依据本发明另一个频率相关电阻器。

图3所示的频率相关电阻器包括晶体管21、22、23、24、25、26；电容器7、8；电阻器27、28、29；电流源301、301、303、304、305、306、331、332、333、334、335、336；电压源142、143；以及信号端11、12。

由差分放大器电路组成的电压-电压转换器1包括：晶体管21、22；连接在晶体管21和22射极之间的电阻器27；连接在晶体管21的射极和地之间的电流源301；连接在晶体管22的射极和地之间的电流源302；连接在晶体管21的集电极和电压源143之间的电流源331；以及连接在晶体管22的集电极和电压源143之间的电流源332。此电压-电流转换器1和连接在晶体管21和22集电极之间的电容器7形成第一级相位旋转器。第一级相位旋转器的晶体管21的基极与信号端11相连，晶体管22的基极与信号端12相连。由差分放大器电路构成的电压-电流转换器2包括：晶体管23、24；连接在晶体管23和24射极之间的电阻器28；连接在晶体管23的射极和地之间的电流源303；连接在晶体管24的射极和地之间的电流源304；连接在晶体管23的集电极和电压源143之间的电流源333；以及连接在晶体管24的集电极和电压源143之间的电流源334。此电压-电流转换器2和连接在晶体管23和24集电极之间的电容器8形成第二级相位旋转器。由差分放大器电路构成的电压-电流转换器5包括：晶体管25、26；连接在晶体管25和26射极之间的电阻器29；连接在晶体管25的射极和地之间的电流源305；连接在晶体管26的射极和地之间的电流源306；连接在晶体管25的集电极和电压源143之间的电流源335；以及连接在晶体管26的集电极和电压源143之间的电流源336。

电压-电流转换器的电流转换率定为形成每个电压-电流转换器的差分放大器电路中晶体管对射极电阻以及连接在差分放大器电路中晶体管对射极之间电阻器的电阻值之和的倒数。当1mA的电流流入差分放大器电路的每个晶体管时，每个射极电阻值为大约26Ω；与电阻器27、28、29的电阻值相比，该值足够小。因此，由连接在每个射极对之间电阻器电阻值的倒数近似给出每个电压-电流转换器的电流转换率。电阻器27、28和29的电阻值分别定义为R1、R2和R3。当第一级相位旋转器的电压-电流转换器1的电压-电流转换率gm的值定义为gm1；第二级相位旋转器的电压-电流转换器2的电压-电流转换率gm的值定义为gm2；电压-电流转换器5的电压-电流转换率gm的值定义为gm10时，分别由下式给出gm1、gm2和gm10。

gm1＝1/R1                                                  …(20)

gm2＝1/R2                                                  …(21)

gm10＝1/R3                                                 …(22)

通过减少流入晶体管的电流，可反比例地增加射极电阻值。由此，我们可在不可忽略电阻器27、28或29的范围内对各别电压-电流转换器的电流转换率进行区分。

实现理想电压-电流转换器所需的条件是，电流放大系数h_FE(每个晶体管的集电极电流与基极电流之比)应无限大；对于操作来说，用于独立地确定晶体管集电极电压和集电极电流值的厄雷效应相当小。当晶体管的电流放大系数h_FE有限时，需要把连到晶体管集电极的电流源的电流值与同一晶体管基极电流值之和设定为连到同一晶体管射极的电流源的电流值。此外，在有厄雷效应影响的情况下，则可通过处理比较小的信号来减少厄雷效应。然而，因特性随温度而变化等，通常不能实现理想的电压-电流转换器。在此情况下，提供考虑到DC电压和DC电流的反馈回路可避免摆动操作。尤其是，当在信号端11或12的外部连接具有正特性阻抗的信号源时，我们可形成负反馈回路；这使得一DC电流(响应于加到其上有关另一信号端的DC电压)从一个信号端流入频率相关电阻器。由此，即使在操作电压遭受波动的情况下，对于DC电压和DC电流也可获得稳定操作。这里，如以下图25所示，当我们令频率相关电阻器具有与外部信号源特性一致的正特性的电阻时，需要把相位旋转器的数目设定为四的整数倍。相反，当把具有负特性阻抗的信号源连到信号端11或12时，需要把相位旋转器的数目设定为四的整数倍减去二。

当与电容器的值相比，对电容器充电/放电用的电流源的DC电流值很小时，因充电/放电所需的时间而产生了新的相位延迟。当把此相位延迟加到反馈电流时，可影响振荡条件。随着级联的相位旋转器数目的增加，出现频率比较低的振荡频率。因此最好要把每个电流源的DC电流值设定为高电平。

当我们把固定电压加到每个电容器7、8的一端以及晶体管24、26的基极时，要给晶体管21和23的集电极提供了来自电压源142的电流。因此，不必从电流源331和333提供电流。

以下将参考图3描述此电路的操作。

在把电压加到信号端11、12之间时，有电流提供给电容器7，从而在电容器7两端产生相位与加到信号端对的电压相位相差90度的电压。把电容器7两端产生的电压加到晶体管23、24的基极，有电流提供给电容器8。

因此，电容器8两端产生相位与电容器7两端产生的电压相位相差90度的电压。接着，在电容器8两端产生相位与加到信号端对的电压相位相差180度的电压。把电容器8两端产生的电压加到晶体管25和26的基极，从而有电流分别从晶体管25、26的集电极提供给信号端对11、12。相对于信号端12，响应于加到信号端11的电压，有一同相的电流从信号端11流入频率相关电阻器。该电流向信号端12流出。于是，对于此信号端对获得正电阻特性。

通过把加到信号端11和12的电压的DC电势或平均电势设定为基本上相同的电平来获得平衡操作。由此，可实现在宽的动态范围内操作的频率相关电阻器。

《实施例4》

将参考图4和5描述依据本发明的另一个频率相关电阻器。

图4所示的频率相关电阻器包括电压-电流转换器1、2、5、电容器7、8、电流放大器34、电压源142和信号端11、36。电压-电流转换器1和连到电压-电流转换器1输出端对的电容器7形成第一级相位旋转器；电压-电流转换器2和连到电压-电流转换器2输出端对的电容器8形成第二级相位旋转器。

电流放大器34响应于来自信号端36的信号输入对电压-电流转换器5提供的电流进行放大，并把放大的信号加到信号端11。电流放大器34的电流放大系数随着从外部信号源37加到信号端36的信号而变化。随着从外部源提供给信号端36的信号，提供了AC电信号、检测到的电信号、DC电压或DC电流。例如，当把AC电信号加到信号端36时，由AC电信号的相位或幅度确定电流放大系数。其它元件与参考图1所述的元件相同，不再对其进行描述。

由加到信号端11的电压与从信号端11向内流动的电流之比确定从信号端11向内看到的阻抗。加到信号端36的信号可改变此电流，因此，相应地可改变从信号端11向内看到的阻抗。

当在半导体集成电路器件中制造频率相关电阻器时，因扩散工艺中设定条件的误差而引起电阻和电容值的变化。电阻随温度的变化使频率相关电阻器的电阻值偏离预定值。有时需要来自外部源的信号以减轻此误差。这里，我们可通过两种方法把电阻稳定在预定值上，一种方法是响应于测得的电阻值把DC电压或类似信号加到信号端36；另一种方法是自动地检测电阻值与电容值之积，并响应于如此检测到的值把DC电压或类似信号加到信号端36。在前一种方法中，由计算机实行比较和判断功能。后一种方法通过内置相位比较电路的反馈电路来实现。对于这些技术，参考名为“滤波型频率控制设备”的2517048号日本专利。尤其是，它包括第一和第二串联共振电路，它们包括其一端提供有视频信号的电阻器、电感性负载和与电阻器串联的电容性负载；检测电路，它响应于与视频信号中包含的短脉冲(burst)信号周期相应的脉冲信号输入，把视频信号的相位与电感性负载与串联共振电路电容性负载结合点的信号的相位相比较，并检测两个信号之间的相位差；平滑电路，对检测电路的误差输出进行平滑；以及控制电路，响应于平滑电路的输出信号，改变第一和第二串联共振电路的电感性负载或电容性负载，并控制检测电路检测到的相位差接近预定相位差。可通过配置回旋器电路的电感性负载，以电阻值和电容性负载来表示平滑电路产生的输出信号。通过把此输出信号加到信号端36而不是第二串联共振电路，响应于短脉冲信号的频率，可使频率相关电阻器的电阻值接近于预定值。

接着，将参考图5描述图4所示频率相关电阻器的特殊电路形式。

频率相关电阻器包括晶体管21、22、25、26、38、39、40、41、42、43、46、47；电容器7、8；电阻器27、28、29、48、49；电流源301、302、303、304、305、306、321、322、331、334；电压源32、33、143；以及信号端11、36。

由差分放大器电路构成的电压-电流转换器1包括：晶体管21、22；连接在晶体管21和22射极之间的电阻器27；连接在晶体管21的射极与地之间的电流源301；连接在晶体管22的射极和地之间的电流源302；以及连接在晶体管22的集电极与电压源143之间的电流源331。电压-电流转换器1和连到晶体管22的集电极的电容器7形成第一级相位旋转器。第一级相位旋转器的晶体管21的基极与信号端11相连。由差分放大器电路构成的电压-电流转换器2包括：晶体管46、47；连接在晶体管46和47射极之间的电阻器28；连接在晶体管46的射极与电压源143之间的电流源303；连接在晶体管47的射极和电压源143之间的电流源304；连接在晶体管47的集电极与地之间的电流源334，以及连接到晶体管47基极的电压源33。电压-电流转换器2和连到晶体管47的集电极的电容器8形成第二级相位旋转器。此外，由差分放大器电路构成的电压-电流转换器5包括：晶体管25、26；连接在晶体管25和26射极之间的电阻器29；连接在晶体管25的射极与地之间的电流源305；以及连接在晶体管26的射极和地之间的电流源306。晶体管38、39、40、41、42、43形成电流放大器34。晶体管38、39的射极共同连接到晶体管26的集电极，晶体管40和41的射极共同连接到电流源321的一端。电流源321的另一端接地。

把电压加到连到晶体管39、40基极的信号端36，以晶体管38、41的基极电压作为基准。响应于加到信号端36的电压，改变从电压-电流转换器5的晶体管26的集电极提供的电流与从电流源321提供的电流的混合比。晶体管43、42把晶体管39、40的集电极电流传输到信号端11。因此，加到信号端36的信号允许控制频率相关电阻器的阻抗。假设电流源305、306、321、322提供基本上相等的电流。

《实施例5》

已参考图1到5描述了具有正电阻特性的频率相关电阻器。然而，在某些情况下频率相关电阻器具有正电阻特性，而在另一些情况下具有负电阻特性；以下将依次描述具有正电阻特性的频率相关电阻器和具有负电阻特性的频率相关电阻器。

具有正电阻特性的频率相关电阻器如图1到5所示。已在图3的第三实施中相对于电压相位变化对此频率相关电阻器进行了说明。将省略其说明。

接着，将参考图6描述具有负电阻特性的频率相关电阻器。

图6所示的频率相关电阻器包括电容器7、8；晶体管21、22、23、24、25、26；电阻器27、28、29；电流源301、302、303、304、305、306、307、308、309、310；电压源142、143；以及信号端11、12。

图3和6在结构上的区别在于晶体管25、26的集电极与信号端11、12相互反接。

当我们以信号端12作为基准把电压加到信号端11时，晶体管24的集电极和电容器8之间的结合点产生一电压，该电压的相位与信号端11、12两端所加的电压相位相差180度。当把此电压加到晶体管25的基极时，与加到晶体管25基极的电压反相的电流，即与加到信号端11、12的电压有一相位关系的电流从晶体管25的集电极与电流源309之间的结合点提供给信号端11。另一方面，与加到晶体管25基极的电压有一相位关系的电流，即与加到信号端对的电压反相的电流从晶体管26的集电极与电流源310之间的结合点提供给信号端12。因此，在信号端11、12处获得负电阻特性。

《实施例6》

以上说明与把电容器用作电抗性负载的情况有关。然而，除了电容器以外，电抗性负载还可以是线圈；包括电容器和线圈的并联电路；包括电容器和线圈的串联电路；以及类似的组合电路。相应地，以下将描述使用这些负载的频率相关电阻器。

首先，图1到6示出把电容器用作电抗性负载的情况。已参考图1对此情况进行了描述。由于已说明了图1的结构和操作，所以以下的描述将限于从电压-电流转换器5反馈电流而从电压-电流转换器6无反馈电流的假设情况。

当分别把电容器7和8的电容值定义为C1和C2时，分别由下式给出电容器7和8的阻抗ZC1和ZC2。

ZC1＝1(j×ω×C1)                              …(23)

ZC2＝1/(j×ω×C2)                             …(24)由下式给出从信号端11向内看到的阻抗Zin：

Zin＝ω²×C1×C2/(gm1×gm2×gm10)             …(25)于是，频率相关电阻器具有正比于ω的平方、电容值C1和电容值C2之积以及反比于电流转换率gm1、gm2、gm10之积的电阻特性。

电容器7、8是一种电容性负载；除了电容器以外，作为电容性负载的还有可变电容二极管、包括晶体管和电容器的组合用于等量地增加或减少电容值的电容电路以及可变阻抗电路。可响应于可变电容二极管两端所加的DC电压来改变二极管两端的电容值。另一方面，如20395050号日本专利所示，电容电路可实现高的电容值。此外，如5012201号美国专利所示，可从外部把电压加到可变阻抗电路来改变该电路电容值。

将对2039606号日本专利中所揭示的电容电路进行描述。回旋器电路直接连接成两级，第二级的输出端与电容元件相连。此形式可在第一级回旋器电路的输入端之间产生电容特性。由两个差分放大器电路构成每个回旋器电路。我们获得正比于一比值的电容值；该比值为第一级与第二级回旋器电路各个差分放大器电路的电流放大系数之积的比，它正比于连到第二级输出端的电容元件的电容值。由于每个电流放大系数反比于连接在差分放大器电路射极之间的电阻器的值，可通过选择此电阻值来增加或减少新获得的电容值。

将对5012201号美国专利中所揭示的可变阻抗电路进行描述。此可变阻抗电路具有第一差分放大器电路，包括一对输入端、一对输出端和连接在一对晶体管之间的电容性元件；连接在第一差分放大器电路输出端之间的电阻性负载；以及第二差分放大器电路，包括一对输入端和一对输出端。第一差分放大器电路的输出端对连到第二差分放大器电路的输入端对。第二差分放大器电路的输出端对连到第一差分放大器电路的输入端对。这样，在第一差分放大器电路的输入端之间获得正比于此电容性元件电容值的电容特性。

接着，将参考图7描述把线圈用作电抗性负载的频率相关电阻器。

图7所示的频率相关电阻器包括电压-电流转换器1、2、5、线圈50、51和信号端11、12。电压-电流转换器1和连到电压-电流转换器1的输出端对的线圈50形成第一级相位旋转器；电压-电流转换器2和连到电压-电流转换器2的输出端对的线圈51形成第二级相位旋转器。

当把线圈50和51的电感值分别定义为L1和L2时，分别由下式给出线圈50和51的电感ZL1和ZL2：

ZL1＝j×ω×L1                             …(26)

ZL2＝j×ω×L2                             …(27)对于其它构成元件，适用于对图1元件所进行的说明，因此，将不进行重复描述。

假设相对于信号端12把电压v加到信号端11，则把电压v加到电压-电流转换器1的输入端之间。电压-电流转换器1把电压v转换成一电流，电流转换率为gm1。把此电流提供给线圈50。因此，线圈50两端产生由下式表示的电压v1。

v1＝v×gm1×j×ω×L1                      …(28)

把此电压V1加到电压-电流转换器2的输入端之间。电压-电流转换器2把电压v1转换成一电流，电流转换率为gm2。此电流被提供给线圈51。因此，线圈51两端产生由下式表示的电压v2。

v2＝v1×gm2×j×ω×L2                     …(29)

此电压v2加到电压-电流转换器5的输入端之间，该转换器把所加的电压v2转换成由下式表示的电流，电流转换率为gm10，从其输出端输出此电流。标号i10是一电流；从信号端11流向电压-电流转换器5的一个输出端；并从另一输出端流向信号端12。

-i10＝gm10×v2                             …(30)

于是，在图7所示的频率相关电阻器中，由下式给出从信号端11、12向内看到的阻抗Zin：

Zin＝1/(ω²×gm1×gm2×gm10×L1×L2)      …(31)从此公式可看出，频率相关电阻器具有反比于ω的平方、电容值L1、L2以及电流转换率gm1、gm2、gm10之积的电阻特性。

接着，将参考图8描述用包括电容器和线圈的并联电路作为电抗性负载的频率相关电阻器。

图8所示的频率相关电阻器包括电压-电流转换器1、2、5、电容器7、8、线圈50、51和信号端11、12。电压-电流转换器1和连到电压-电流转换器1的输出端对的线圈50和电容器7形成第一级相位旋转器；电压-电流转换器2和连到电压-电流转换器2的输出端对的线圈51和电容器8形成第二级相位旋转器。

电容器7和8的电容值分别为C1和C2，线圈50和51的电感值分别为L1和L2。由下式分别给出包括电容器7和线圈50的电路阻抗ZLC1和包括电容器8和线圈51的电路的阻抗ZLC2。

ZLC1＝-j×{ω×C1-1/(ω×L1)}^-1                                  …(32)

ZLC2＝j×{ω×C2-1/(ω×L2)}^-1                                   …(33)

当相对于信号端12把电压v加到信号端11时，电压v加到电压-电流转换器1的输入端之间。此电压-电流转换器1把此电压v转换成一电流，电流转换率为gm1。把此电流提供给包括电容器7和线圈50的并联电路。因此，并联电路两端产生由下式表示的电压v1。

v1＝-v×gm1×j×{ω×C1-1/(ω×L1)}^-1                            …(34)

此电压v1加到电压-电流转换器2的输入端之间。电压-电流转换器2把此电压v1转换成一电流，电流转换率为gm2。此电流被提供给包括电容器8和线圈51的并联电路。于是，并联电路两端产生由下式给出的电压v2。

v2＝-v1×gm2×j×{ω×C2-1/(ω×L2)}^-1                           …(35)

此电压v2加到电压-电流转换器5的输入端之间。电压-电流转换器5把所加的电压v2转换成下式所表示的电流，电流转换率为gm10，从其输出端输出此电流。标号i10定义为一电流；从信号端11流向电压-电流转换器5的一个输出端；并从另一个输出端流向信号端12。

-i10＝gm10×v2                                                    …(36)

于是，对于图8所示的频率相关电阻器，由下式给出从信号端11、12向内看到的阻抗Zin：

Zin＝{ω×C1-1/(ω×L1)}×{ω×C2-1/(ω×L2)}/(gm1×gm2×gm10)   …(37)从此公式可看出，当角频率ω接近于(L1×C1)^-1/2或(L2×C2)^-1/2时，阻抗Zin接近于零。

此外，将参考图9描述用包括电容器和线圈的串联电路作为电抗性负载的频率相关电阻器。

图9所示的频率相关电阻器包括电压-电流转换器1、2、5、电容器7、8、线圈50、51和信号端11、12。电压-电流转换器1与包括连到电压-电流转换器1输出端对的线圈50和电容器7的串联电路形成第一级相位旋转器；电压-电流转换器2与包括连到电压-电流转换器2输出端对的线圈51和电容器8的串联电路形成第二级相位旋转器。

电容器7和8的电容值分别为C1和C2，线圈50和51的电感值分别为L1和L2。分别由下式表示电容器7和线圈50构成的电路的阻抗ZLC3以及电容器8和线圈51构成的电路的阻抗ZLC4。

ZLC3＝j×{ωL1-1/(ω×C1)}                                         …(38)

ZLC4＝j×{ω×L2-1/(ω×C2)}                                       …(39)

当相对于信号端12把电压v加到信号端11时，电压v加到电压-电流转换器1的输入端之间。电压-电流转换器1把电压v转换成一电流，电流转换率为gm1。把此电流提供给包括电容器7和线圈5的串联电路。因此，串联电路两端产生由下式表示的电压v1。

v1＝v×gm1×j×{ω×L1-(1/ω×C1)}                                 …(40)

把此电压v1加到电压-电流转换器2的输入端之间。电压-电流转换器2把电压v1转换成一电流，电流转换率为gm2。把此电流提供给包括电容器8和线圈51的串联电路。串联电路两端产生下式给出的电压v2。

v2＝v1×gm2×j×{ω×L2-(1/ω×C2)}                                …(41)

把此电压v2加到电压-电流转换器5的输入端之间。电压-电流转换器5把所加的电压v2转换成下式表示的电流(电流转换率为gm10)，并从其输出端输出该电流。标号i10是一电流；从信号端11流向电压-电流转换器5的一个输出端；并从另一个输出端流向信号端12。

-i10＝gm10×v2                                                     …(42)

因此，对于图9所示的频率相关电阻器，由下式给出从信号端1、12向内看到的阻抗Zin：

Zin＝1/[gm1×gm2×gm10×{ω×L1-1/(ω×C1)}×{ω×L2-1/(ω×C2)}]  …(43)从此公式可看出，当角频率ω接近于(L1×C1)^-1/2或(L2×C2)^-1/2时，阻抗Zin接近于最大值。

《实施例7》

将参考图10描述依据本发明的另一个频率相关电阻器。

图10所示的频率相关电阻器包括MOS晶体管61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、、74、75、76、77、78、79；电阻器27、28、29；电容器7、8；电流源80；电压源142、143；以及信号端11、12。

MOS晶体管61、62、63、64、65、66和连接在MOS晶体管63和64源极之间的电阻器27形成电压-电流转换器1。电压-电流转换器1和连到MOS晶体管64漏极的电容器7形成第一级相位旋转器。连接在MOS晶体管69和70源极之间的MOS晶体管67、68、69、70、71、72和电阻器28形成电压-电流转换器2。电压-电流转换器2和连到MOS晶体管70漏极的电容器8形成第二级相位旋转器。MOS晶体管73、74、75、76、77、78和连接在MOS晶体管75和76源极之间的电阻器29形成电压-电流转换器5。MOS晶体管63、64和电阻器27形成差分放大器电路；MOS晶体管69、70和电阻器28形成差分放大器电路；MOS晶体管75、76和电阻器29形成差分放大器电路。MOS晶体管61和MOS晶体管62形成电流镜电路；MOS晶体管67和MOS晶体管68形成电流镜电路；MOS晶体管73和MOS晶体管74形成电流镜电路。

利用MOS晶体管65、66、71、72、77、78、79把电流源80的电流均一地提供给相位旋转器和电压-电流转换器5。

使用MOS晶体管的优点是其栅极具有高输入阻抗，从而可把提供给相位旋转器的电流抑制在最小值；由此，便于设计此设备。使用MOS晶体管也使得把模拟滤波器处理部分作为一部分数字信号处理操作装到安装在同一半导体晶片上的半导体集成电路上成为可能。另一个优点是，在本发明的频率相关电阻器中，不需要使用时钟信号，因此，可实现没有时钟干扰的滤波器。

《实施例8》

将参考图11说明以回旋器电路形成电感性负载的情况，此电感性负载也是一个电抗性负载。

在图11所示的频率相关电阻器中，用下列元器件构成对第一级相位旋转器获得电感性负载的回旋器电路：晶体管81、82；晶体管83，其基极连到晶体管81的集电极，其集电极连到晶体管82的基极；晶体管84，其基极连到晶体管82的集电极，其集电极连到晶体管81的基极；电阻器91，连接在晶体管81和82的射极之间；电阻器92，连接在晶体管83和84的射极之间；电容器97，连接在晶体管83的基极和电压源141之间；电流源101，连接在晶体管81的射极和电压源143之间；电流源102，连接在晶体管82的射极和电压源143之间；电流源103，连接在晶体管83的基极和地之间；电流源104，连接在晶体管83的射极和地之间；以及电流源105，连接在晶体管84的射极和地之间。对第二级相位旋转器获得电感性负载的回旋器电路具有晶体管85、86；晶体管87，其基极连到晶体管86的集电极，其集电极连到晶体管85的基极；晶体管88，其基极连到晶体管85的集电极，其集电极连到晶体管86的基极；电阻器93，连接在晶体管85和86的射极之间；电阻器94，连接在晶体管87和88的射极之间；电容器98，连接在晶体管85的基极和电压源142之间；电流源109，连接在晶体管85的基极和电压源143之间；电流源110，连接在晶体管85的射极与电压源143之间；电流源111，连接在晶体管86的射极和电压源143之间；电流源106，连接在晶体管87的基极和地之间；电流源107，连接在晶体管87的射极和地之间；以及电流源108，连接在晶体管88的射极和地之间。

第一级相位旋转器与电容器7并联，以在晶体管81和82的基极之间获得电感；第二级相位旋转器与电容器8并联，以在晶体管87和88的基极之间获得电感。

这样，利用电容器、电阻器和晶体管在半导体集成电路上实现电感性负载。

《实施例9》

参考图12说明依据本发明的另一个频率相关电阻器。

图12的频率相关电阻器包括晶体管21、22、23、24、25、26、121、122、123、124、125、126；电容器7、8；电阻器27、28、29；电流源301、302、303、304、305、306、311、312、313、314、315、316、331、332、333、334、335、336；电压源141、143和信号端11、12。

以下列元器件构成具有差分放大器电路的电压-电流转换器1：晶体管21、22；电阻器27，连接在晶体管21和22的射极之间；电流源301，连接在晶体管21的射极和地之间；电流源302，连接在晶体管22的射极和地之间；电流源331，连接在晶体管21的集电极和电压源143之间；电流源332，连接在晶体管22的集电极和电压源143之间；晶体管121，其射极连到晶体管21的基极；晶体管122，其射极连到晶体管22的基极；电流源311，连接在晶体管121的射极和地之间；以及连接在晶体管122的射极和地之间的电流源312。电压-电流转换器1和连接在晶体管21和22集电极之间的电容器7形成第一级相位旋转器。第一级相位旋转器的晶体管21的基极连到信号端11，晶体管22的基极连到信号端12。具有差分放大器电路的电压-电流转换器2具有晶体管23、24；电阻器28，连接在晶体管23和24的射极之间；电流源303，连接在晶体管23的射极和地之间；电流源304，连接在晶体管24的射极和地之间；电流源333，连接在晶体管23的集电极和电压源143之间；电流源334，连接在晶体管24的集电极和电压源143之间；晶体管123，其射极连到晶体管23的基极；晶体管124，其射极连到晶体管24的基极；电流源313，连接在晶体管123的射极和地之间；以及电流源314，连接在晶体管124的射极和地之间。电压-电流转换器2和连接在晶体管21和22的集电极之间的电容器7形成第二级相位旋转器。具有差分放大器电路的电压-电流转换器5具有晶体管25、26；电阻器29，连接在晶体管25和26的射极之间；电流源305，连接在晶体管25的射极和地之间；电流源306，连接在晶体管26的射极和地之间；电流源335，连接在晶体管25的集电极和电压源143之间；电流源336，连接在晶体管26的集电极和电压源143之间；晶体管125，其射极连到晶体管25的基极；晶体管126，其射极连到晶体管26的基极；电流源315，连接在晶体管125的射极和地之间；以及电流源316，连接在晶体管126的射极和地之间。晶体管124和126的基极连到电压源141。

由晶体管121和电流源311或由晶体管122和电流源312形成的每个射极跟随器电路分别连到晶体管21和22的基极。由此，可提高第一级相位旋转器的输入阻抗。每个射极跟随器电路射极的阻抗很小。例如，它可防止晶体管21的集电极中产生的信号与基极相耦合；以及晶体管22的集电极中产生的信号与基极相耦合。由晶体管123和电流源313以及由晶体管124和电流源314，由晶体管125和电流源315以及由晶体管126和电流源316形成的每个射极跟随器电路也可获得同样的效果。

《实施例10》

将参考图12、13和14描述依据本发明的再一个频率相关电阻器。

电阻器130的一端连到图12所示频率相关电阻器的信号端11。电压源140和141连接在电阻器130的另一端和信号端12之间。图13是示出图12的频率相关电阻器电路结构的方框图。

图14示出模拟在图12的频率相关电阻器的信号端11处获得的高通滤波器特性的结果。图12到26的模拟依据以下的规定和常数。

每个电流源301、302、303、304、305、306、331、332、333、334、335、336的DC电流值为100μA；每个电流源311、312、313、314、315、316的DC电流值为20μA；每个电容器7、8的电容值为100pF，每个电阻器27、28、29、130的电阻值为10kΩ；电源143的电压值为5V；每个电压源140、141的DC电压值为2.5V。电压源140是AC信号输入源。输入信号是一单位信号，其相位为零度，假设其幅度具有无限接近于零的值。以输入信号作为基准，模拟结果的输出幅度值比输出信号幅度的对数值大19倍。其负值表示衰减，而正值表示放大。此外，每幅图中的输出相位以输入信号为准，负值表示相位延迟，而正值表示相位导前。在模拟中，使用Gunmel-Poon晶体管模型。操作温度设定为300K；电流放大系数h_PE为150；集电极-地寄生电容为0.1pF；集电极-基极寄生电容为0.02pF；厄雷电压为92V。

图12和13的信号端11具有幅度随频率平方而变化的高通滤波器特性。从图14可看出，在10kHz到10MHz的频带范围内，输出信号的相位变化不超过两度。这样，从信号端11获得具有极好相位特性的高通滤波器。

晶体管26的集电极和电阻器130的寄生电容在信号端11中引起高频率的低通滤波作用。在频率从截止频率的十分之一到高频范围之间，低通滤波器的相位经过一变化。作为预防措施，通过再次把电阻器130的值设定在低量级，可把相位变化产生的频率转移到更高的频率范围。

《实施例11》

将参考图15和16说明依据本发明的另一个频率相关电阻器。

图15所示的频率相关电阻器包括电压-电流转换器1、2、5、电容器52、53、线圈50、51和信号端11、12。电压-电流转换器1和连到电压-电流转换器1的输出端对的线圈50和电容器52形成第一级相位旋转器；电压-电流转换器2和连到电压-电流转换器2的输出端对的线圈51和电容器53形成第二级相位旋转器。包括线圈50和电容器52的并联电路形成电抗性负载；包括线圈51和电容器53的并联电路形成电抗性负载。频率相关电阻器的信号端11与电阻器130的一端相连，电阻器130的另一端连到具有AC信号源的电压源140。信号端12连到电压源141。

此结构可在信号端11处产生带阻滤波器特性。电抗性负载的共振频率表示带阻频率的中心频率。结果，通过对每个电抗性负载的共振频率求微分，可实现具有多个带阻频率的带阻滤波器特性。

图16示出模拟在图15所示频率相关电阻器的信号端11处获得的带阻滤波器特性的结果。除了上述值以外，还使用以下所述的值来进行模拟。每个电容器52、53的电容值为10pF；每个线圈50、51的值为0.01H。以下所述的各个模拟也共享这些值。

从图16可看出，对于中心频率和中心频率附近的频带内大约2MHz或更小的频率，相位变化大约为零度。于是可在中心频率及其附近获得具有极好相位特性的带阻滤波器。

《实施例12》

将参考图17和18说明依据本发明的另一个频率相关电阻器。

图17所示的频率相关电阻器包括电压-电流转换器1、2、5、电容器7、8、线圈50、51和信号端11、12。电压-电流转换器1和一串联电路形成第一级相位旋转器，该串联电路包括线圈50和电容器7并连到电压-电流转换器1的输出端对；电压-电流转换器2和一串联电路形成第二级相位旋转器，该串联电路包括线圈51和电容器8并连到电压-电流转换器2的输出端对。包括线圈50和电容器7的串联电路形成电抗性负载；包括线圈51和电容器8的串联电路形成电抗性负载。频率相关电阻器的信号端11连到电阻器130的一端，电阻器130的另一端连到具有AC信号源的电压源140。信号端12连到电压源141。

此结构可在信号端11处产生带通滤波器特性。电抗性负载的共振频率提供了带通滤波器的中心频率。因此，通过对每个电抗性负载的共振频率求微分，可实现具有多个带通频率的带通滤波器。

图18示出模拟在图17所示频率相关电阻器的信号端11处获得的带通滤波器特性的结果。

从图18可看出，在带通频率的中心频率及其附近的频带内，相位变化基本上为零。于是，在中心频率和中心频率附近的频带内获得极好的相位特性。

在9MHz的频率附近表现出明显的带阻滤波器特性，这使得带通滤波器特性更陡峭。然而，此特性是与每个电抗性负载并联的晶体管中寄生电容增加的结果。通过增加电容器52、53，其电容值比以下参考第13实施例描述的晶体管寄生电容值更大，可获得对抗寄生电容的波动而保持稳定的带阻频率值。

《实施例13》

将参考图19和20说明依据本发明的频率相关电阻器。

图19所示的频率相关电阻器包括电压-电流转换器1、2、5、电容器7、8、52、53、线圈50、51和信号端11、12。由电压-电流转换器1、一串联电路以及与串联电路并联的电容器52形成第一级相位旋转器，该串联电路包括线圈50和电容器7并连到电压-电流转换器1的输出端对。由电压-电流转换器2、一串联电路以及与串联电路并联的电容器53形成第二级相位旋转器，该串联电路包括线圈51和电容器8并连到电压-电流转换器2的输出端对。频率相关电阻器的信号端11与电阻器130的一端相连。电阻器130的另一端连到具有AC信号源的电压源140。信号端12连到电压源141。

此结构可在信号端11处产生带通滤波器特性。电抗性负载的串联共振频率表示带通滤波器的中心频率，其并联共振频率表示带阻滤波器的中心频率。于是，通过对每个电抗性负载的共振频率求微分，可实现具有多个带通频率的带通滤波器。尤其是，带通滤波器特性高频范围的后沿可与电容器52、53的不同电容值微分。通过增加电容器52或53的电容值，可使带通滤波器特性高频范围的后沿更陡峭。这尤其有利于在线性标尺上产生对称的频率特性。电压-电流转换器1和2的输出部分具有寄生电容。由此，在如参考第12实施例所述电容器52、53的值为零的情况下，给其本身带来了依据此寄生电容确定的带阻频率。

图20示出模拟在图19所述频率相关电阻器的信号端11处获得的带通滤波器特性的结果。

从图20可看出，在带通频率的中心频率及其邻近频率范围内，相位变化基本上为零。这样，在中心频率及其附近的频带内获得具有极好相位特性的带通滤波器。

《实施例14》

将参考图21和22说明依据本发明的频率相关电阻器。

图21所示的频率相关电阻器包括电压-电流转换器1、2、5、电容器7、8和信号端11、12。电压-电流转换器1和连到电压-电流转换器1的输出端对的电容器7形成第一级相位旋转器。电压-电流转换器2和连到电压-电流转换器2的输出端对的电容器8形成第二级相位旋转器。频率相关电阻器的信号端12连到电阻器130的一端。电阻器130的另一端连到电压源141。信号端11连到具有AC信号源的电压源140。我们把电压源142连到电压-电流转换器2、5的负端和每个电容器7、8的一端。

此结构可对信号端12产生低通滤波器特性。

图22示出模拟在图21所示频率相关电阻器的信号端12处获得的低通滤波器特性的结果。

从图22可看出，在1kHz到1MHz的频带中，相位变化基本上为零。这样，在1kHz到1MHz的频带内获得具有极好相位特性的低通滤波器。

然而，在第14实施例中，对于高于1MHz的频率，相位变化增大。通过如以下第15实施例所述在信号端11、12之间加上电阻器131可减少此相位波动现象。

《实施例15》

将参考图23、24和25说明依据本发明的另一个频率相关电阻器。

图23所示的频率相关电阻器包括电压-电流转换器1、2、5、电容器7、8和信号端11、12。电压-电流转换器1和连到电压-电流转换器1的输出端对的电容器7形成第一级相位旋转器；电压-电流转换器2和连到电压-电流转换器2的输出端对的电容器8形成第二级相位旋转器。频率相关电阻器的信号端12连到每个电阻器131和132的一端。电阻器132的另一端连到电压源141。电阻器131的另一端和信号端11连到具有AC信号源的电压源140。每个电压-电流转换器2、5的负端和每个电容器7、8的一端连到电压源142。

此结构可对信号端12产生低通滤波器特性。频率相关电阻器的电阻值随频率而变化；在频率相关电阻器的电阻值小于电阻器131的电阻值的情况下，在频率相关电阻器电阻值的控制下，确定包括电阻器131和频率相关电阻器的并联电路的复合电阻器的电阻值。相反，在频率相关电阻器的电阻值更大的情况下，在电阻器131的电阻值的控制下，确定并联电路的复合电阻器的电阻值。由如此确定的复合电阻器的电阻值和电阻器132的电阻值来分配具有AC信号源的电压源140和141的电压。通常，把电压源140和141的DC电压设成相等的值。信号端12产生的电压输出信号表现出低通滤波器特性，根据高频范围内电阻器132和131的电阻值之比来确定其幅度衰减。

图24示出模拟在图23所示频率相关电阻器的信号端12处获得的低通滤波器特性的结果。电阻器131的电阻值设定为10kΩ，电阻器132的电阻值设定为1kΩ。

从图24可看出，在1kHz到100MHz的宽频范围内，相位变化基本上为零。这样，在1kHz到100MHz的宽频带范围内获得具有令人满意的相位特性的低通滤波器。

图25示出与图23所示的频率相关电阻器相比，具有四个相位旋转器和加到信号端12的一个波形成型电路的频率相关电阻器的结构。此外，图23中的电压源141和142由图25中的电压源144所替代。未示出射极跟随器电路。

图25所示的频率相关电阻器包括晶体管21、22、23、24、25、26、521、522、631、632、634；电容器7、8、9、1O；电阻器27、28、29、527、528、635、636；电流源301、302、303、304、305、306、331、333、335、336、501、502、503、504、531、533；电压源143、144、145；和信号端11、12、16、17。

由下述元器件构成比较器：晶体管631、632；晶体管633，其集电极连到晶体管631的集电极；晶体管634，其基极连到晶体管633的基极；电阻器635，连接在晶体管631和632的射极之间；以及连到晶体管634集电极的电阻器636。此比较器和电压源145形成波形成型电路，其基准电压为来自电压源145的电压。

在把包含较高频率噪声的脉冲信号加到信号端11的情况下，低通滤波器在信号端16处输出没有噪声的输出信号。此外，从信号端17输出从信号端16处的信号形成矩形波的信号。在信号端16、17处，可取出与信号端11处的输入脉冲信号相比相位波动非常小的输出信号。根据电阻器131和132的分压比，衰减信号端11处信号的高频分量。从信号端16输出的信号可保持高频分量，该分量形成了对信号端11的输入信号。

虽然图25所示的频率相关电阻器使用双极型晶体管形成，但也可通过使用MOS晶体管设计成图10所示的频率相关电阻器。

《实施例16》

将参考图26和27说明另一个频率相关电阻器。

图26所示的频率相关电阻器包括电压-电流转换器1、2、5、电容器7、8和信号端11、12。电压-电流转换器1和连到电压-电流转换器1输出端对的电容器7形成第一级相位旋转器；电压-电流转换器2和连到电压-电流转换器2输出端对的电容器8形成第二级相位旋转器。频率相关电阻器的信号端12与电阻器132的一端相连，电阻器132的另一端与电压源141相连。信号端11与电阻器130的一端相连，电阻器130的另一端与具有信号源的电压源140相连。每个电压-电流转换器2、5的负端和每个电容器7、8的一端与电压源142相连。

此结构可在信号端11处产生高通滤波器特性。

频率相关电阻器的电阻值随着频率的增高而增大，从而在信号端11处输出的信号接近于电压源140的电压值。相反，当频率减低时，频率相关电阻器的电阻值接近于零，从而信号端11处的信号输出接近于电压源140的电压值除以电阻器130和132之间电阻值之比。

图27示出模拟在图26所示频率相关电阻器的信号端11处获得的高通滤波器特性的结果。

从图27可看出，在1kHz到10MHz的频带内，相位变化不超过两度。这样，在1kHz到10MHz的频率范围内获得具有令人满意的相位特性的高通滤波器。

《实施例17》

将参考图28说明依据本发明的频率相关电阻器。

图28所示的频率相关电阻器包括晶体管21、22、23、24、25、26；电容器7、8；电阻器27、28、29；电流源301、302、303、304、305、306、331、332、333、334、335、336；电压源142、143；以及信号端11、12。

在本实施例中，通过产生电抗性电流来构成频率相关电阻器。尤其是，用下列元器件构成用于产生电抗性电流的电压-电流转换器1：晶体管21、22；电容器7  连接在晶体管21和22的射极之间；电流源301，连接在晶体管21的射极和地之间；电流源302，连接在晶体管22的射极和地之间；电流源331，连接在晶体管21的集电极和电压源143之间；以及连接在晶体管22的集电极和电压源143之间的电流源332。电压-电流转换器1和连接在晶体管21和22的集电极之间的电阻器27形成第一级相位旋转器。第一级相位旋转器的晶体管21的基极与信号端11相连，晶体管22的基极与信号端12相连。由下列元器件构成产生电抗性电流的电压-电流转换器2：晶体管23、24；电容器8，连接在晶体管23和24的射极之间；电流源303，连接在晶体管23的射极和地之间；电流源304，连接在晶体管24的射极和地之间；电流源333，连接在晶体管23的集电极和电压源143之间；以及连接在晶体管24的集电极和电压源143之间的电流源334。电压-电流转换器2和连接在晶体管23和24的集电极之间的电阻器28形成第二级相位旋转器。由下列元器件来构成电压-电流转换器5：晶体管25、26；电阻器29，连接在晶体管25和26的射极之间；电流源305，连接在晶体管26的射极和地之间；电流源306，连接在晶体管26的射极和地之间；电流源335，连接在晶体管25的集电极和电压源143之间；以及连接在晶体管26的集电极和电压源143之间的电流源336。

每个电压-电流转换器1、2的电流转换率为晶体管的射极电阻值与连接在晶体管射极之间的电容器7、8的阻抗值之和的倒数。当1mA的电流流入晶体管时，射极电阻值大约26Ω，与连接在晶体管射极之间的电容器的阻抗值相比，该值足够小。这样，电流转换率可近似为连接在射极之间电容器阻抗值的倒数。在包括差分放大器电路，而且通过射极跟随器电路把差分放大器电路非倒相输出端处的电压加到倒相输入端时，可减少射极电阻，由晶体管电路来替代每个电压-电流转换器中每个差分放大器电路的每个晶体管。其晶体管电路的基极是非倒相输入端；其射极是倒相输入端；其集电极是射极跟随器电路的集电极。把电容器7和8的电容值分别定义为C1和C2，把电压-电流转换器1、2的电流转换率分别定义为gm1、gm2，由下式给出gm1和gm2：

gm1＝j×ω×C1                                                …(44)

gm2＝j×ω×C2                                                …(45)此外，电压-电流转换器5的电流转换率定义为gm10。

当相对于信号端12加到信号端11的电压为v时，电阻器27两端产生由下式所表示的电压v1。

v1＝v×gm1×R1                                                …(46)

把此电压v1加到第二级相位旋转器，在电阻器28两端产生由下式给出的电压v2。

v2＝v1×gm2×R2                                               …(47)

把此电压v2加到电压-电流转换器5，转换器5把所加的电压v2转换成一电流(电流转换率为gm10)并输出该电流。

-i10＝gm10×v2                                            …(48)

由下式给出从信号端11、12向内看到的阻抗Zin：

Zin＝1/(ω²×gm10×C1×C2×R1×R2)                       …(49)在频率相关电阻器中，可获得反比于ω的平方、电容值C1、C2、电阻值R1、R2和电流转换率gm10之积的电阻特性。

《实施例18》

以下将参考图29说明依据本发明的另一个频率相关电阻器。

图29所示的频率相关电阻器包括晶体管21、22、23、24；电容器7、8；电阻器27；电流源301、302、303、304、331、332、333、334；电压源142、143；和信号端11、12。

用于产生电抗性电流的电压-电流转换器1具有晶体管21、22；电容器7，连接在晶体管21和22的射极之间；电流源301，连接在晶体管21的射极和地之间；电流源302，连接在晶体管22的射极和地之间；电流源331，连接在晶体管21的集电极和电压源143之间；以及电流源333，连接在晶体管22的集电极和电压源143之间。电压-电流转换器1和连接在晶体管21和22的集电极之间的电阻器27形成第一级相位旋转器。第一级相位旋转器的晶体管21的基极连到信号端11，晶体管22的基极连到信号端12。用于产生电抗性电流的电压-电流转换器2具有晶体管23、24；电容器8，连接在晶体管23和24的射极之间；电流源303，连接在晶体管23的射极和地之间；电流源304，连接在晶体管24的射极和地之间；电流源333，连接在晶体管23的集电极和电压源143之间；以及电流源334，连接在晶体管24的集电极和电压源143之间。

同图28的情况一样，分别由公式(44)和(45)给出电压-电流转换器1、2的电流转换率gm1和gm2。

当相对于信号端12加到信号端1 1的电压为v时，在电阻器27两端产生下式表示的电压v1：

v1＝v×gm1×R1                                               …(50)

把此电压v1加到电压-电流转换器2，所加的电压v1被转换成一电流，电流转换率为gm2，输出该电流：

-i10＝gm10×v1                                                    …(51)

由下式给出从信号端11、12向内看到的阻抗Zin：

Zin＝1/(ω²×C1×C2×R1)                                         …(52)此频率相关电阻器可获得反比于ω的平方、电容值C1、C2和电阻值R1之积的电阻特性。

以上参考较佳实施例对本发明进行了详细的说明。当然，可在结构的细节方面对这些实施例中所揭示的内容进行改变。应理解，我们可重建本发明的结构而不背离以下所要求的本发明的范围和精神。

工业应用性

依据本发明的频率相关电阻器具有在阻抗中没有虚部而且随频率的偶数次方而改变的电阻特性。由此，可制成具有相位变化小的滤波器。结果，本发明在用于TV或VTR设备中的视频信号处理滤波器时具有很大的技术优势；一个例子是从复合视频信号中产生色度信号的带通滤波器；另一个例子是在对色度信号进行解调后除去高次谐波的低通滤波器；用于控制音频电路中频率和幅度的均衡放大器；用于检测BS调谐器设备中IQ信号的滤波器；以及用于除去数字信号处理电路中脉冲信号的某个噪声分量的滤波器。

权利要求书

按照条约第19条的修改

1.一种频率相关电阻器，其特征在于包括：

多个相位旋转器级联的级联电路，每个所述相位旋转器包括电压-电流转换器和连到所述电压-电流转换器的输出端的电抗性负载，所述电压-电流转换器响应于加到其输入端的电压，从其输出端输出一电流，每个所述相位旋转器响应于加到所述输入端的电压，输出在所述电抗性负载中产生的输出电压；

信号输入端，连到包含在所述级联电路中第一级相位旋转器的所述电压。电流转换器的所述输入端；以及

至少一个电压-电流转换器响应于从所述级联电路所包含的第一级相位旋转器计数的偶数级相位旋转器的输出电压，把一电流输出到所述信号输入端。

2.一种频率相关电阻器，其特征在于包括：

多个相位旋转器级联的级联电路，每个所述相位旋转器包括电压-电流转换器和连到所述电压-电流转换器的输出端对的电抗性负载，所述电压-电流转换器响应于加到其输入端对的AC电压，从其输出端对输出一双向AC电流，每个所述相位旋转器响应于加到所述输入端对的电压，输出在所述电抗性负载中产生的输出电压；

信号输入端对，连到包含在所述级联电路中第一级相位旋转器的所述电压-电流转换器的所述输入端对；以及

至少一个电压-电流转换器响应于从所述级联电路所包含的第一级相位旋转器计数的偶数级相位旋转器的输出电压，把一双向AC电流从所述输出端对输出到所述信号输入端对。

3.一种频率相关电阻器，其特征在于包括：

多个相位旋转器级联的级联电路，每个所述相位旋转器由差分放大器电路和连到所述输出端对的电抗性负载构成，所述差分放大器电路具有响应于从其输入端对所加的电压而输出一电流的输出端对；

信号输入端对，连到所述级联电路中第一级所述差分放大器电路的所述输入端对；以及

至少一个差分放大器电路，响应于加到其输入端对的电压，把一电流从其输出端对输出到所述信号输入端对，在所述级联电路所包含的第一级相位旋转器计数的偶数级相位旋转器的电抗性负载两端产生所述电压。

4.如权利要求1到3所述的频率相关电阻器，其特征在于还包括至少一个电流-电流转换器，其中电流传输系数响应于从外部源加到其上的控制信号而改变。

5.如权利要求1到4所述的频率相关电阻器，其特征在于反馈到所述信号输入端或所述信号输入端对的电流的相位分别与加到所述信号输入端或所述信号输入端对的电压相位相反。

6.如权利要求1到4所述的频率相关电阻器，其特征在于反馈到所述信号输入端或所述信号输入端对的电流分别与加到所述信号输入端或所述信号输入端对的电压有一相位关系。

7.如权利要求1到6所述的频率相关电阻器，其特征在于所述电抗性负载是电容性元件。

8.如权利要求1到6所述的频率相关电阻器，其特征在于所述电抗性负载是电感性元件。

9.如权利要求1到6所述的频率相关电阻器，其特征在于所述电抗性负载是包括电容性元件和电感性元件的并联电路。

10.如权利要求1到6所述的频率相关电阻器，其特征在于所述电抗性负载是包括电容性元件和电感性元件的串联电路。

11.如权利要求1到10所述的频率相关电阻器，其特征在于由多个MOS晶体管构成所述差分放大器电路或所述电压-电流转换器。

12.如权利要求8到10所述的频率相关电阻器，其特征在于所述电抗性负载是回旋器电路。

13.如权利要求2到6所述的频率相关电阻器，其特征在于通过缓冲器电路把一信号加到双极型晶体管的基极，所述双极型晶体管是所述差分放大器电路的主要部件。

14.一种频率相关电阻器，其特征在于包括：

第一电阻器，包括多个相位旋转器级联的级联电路，每个所述相位旋转器包括电压-电流转换器和连到所述电压-电流转换器的输出端对的电抗性负载，所述电压-电流转换器响应于加到其输入端对的AC电压，从其输出端对输出一双向AC电流，每个所述相位旋转器响应于加到所述输入端对的电压，输出在所述电抗性负载中产生的电压；信号输入端对，连到所述级联电路中第一级相位旋转器的所述输入端对；以及至少一个电压-电流转换器，用于输出从所述级联电路所包含的第一级相位旋转器计数的偶数级相位旋转器的电压，并响应于所述输出电压，通过其所述输出端对把一双向AC电流输出到所述信号输入端对；以及

第二电阻器，一端连到所述第一电阻器的所述信号输入端对中的一个端子；

一信号加到所述第一电阻器的所述信号输入端中的另一个端子和所述第二电阻器的另一个端子之间，从所述第一电阻器或所述第二电阻器的所述信号输入端对中的至少一个端子产生输出信号。

15.如权利要求14述的频率相关电阻器，其特征在于还包括连到所述第一电阻器的所述信号输入端对的第三电阻器。

16.如权利要求14或15所述的频率相关电阻器，其特征在于还包括连到所述信号输入端对中一端的脉冲波形成型电路。

17.一种频率相关电阻器，其特征在于包括：

多个相位旋转器级联的级联电路，每个所述相位旋转器包括电压-电流转换器和连到所述电压-电流转换器的输出端对的电阻性负载，所述电压-电流转换器响应于加到其输入端对的电压，从其输出端对输出一电抗性电流，每个所述相位旋转器响应于加到所述输入端对的电压，输出在所述电抗性负载中产生的电压；

信号输入端对，连到所述级联电路中第一级相位旋转器的所述电压-电流转换器的所述输入端对；以及

至少一个电压-电流转换器响应于从所述级联电路所包含的第一级相位旋转器计数的偶数级相位旋转器的输出电压，把一电流输出到所述信号输入端对。

18.一种频率相关电阻器，其特征在于包括：

多个相位旋转器级联的级联电路，每个所述相位旋转器包括电压-电流转换器和连到所述电压-电流转换器的输出端对的电阻性负载，所述电压-电流转换器响应于加到其输入端对的电压，从其输出端对输出一电抗性电流，每个所述相位旋转器响应于加到所述输入端对的电压，输出在所述电阻性负载中产生的电压；

信号输入端对，连到所述级联电路中第一级相位旋转器的所述电压-电流转换器的所述输入端对；以及

把从所述级联电路所包含的第一级相位旋转器计数的偶数级相位旋转器的电压-电流转换器的输出电流提供给所述信号输入端对。

19.如权利要求17或18所述的频率相关电阻器，其特征在于把一固定电压加到所述输入端对或所述输出端对中的一个端子。

20.一种频率相关电阻器，其特征在于包括：

多个相位旋转器级联的级联电路，每个所述相位旋转器从其输出端输出一AC电压，该电压与加到其输入端的AC电压值成正比，与加到其所述输入端的所述AC电压的相位正交，并可响应于加到其所述输入端的所述AC电压而变化；

信号输入端，连到所述级联电路中第一级相位旋转器的所述电压-电流转换器的所述输入端；以及

至少一个电压-电流转换器响应于从所述级联电路所包含的第一级相位旋转器计数的偶数级相位旋转器的输出电压，把一电流输出到所述信号输入端。

21.一种频率相关电阻器，其特征在于包括：

多个相位旋转器级联的级联电路，每个所述相位旋转器从其输出端对输出一AC电压，该电压与加到其输入端对的AC电压值成正比，与加到其所述输入端对的所述AC电压的相位正交，并可响应于加到其所述输入端对的所述AC电压而变化；

信号输入端对，连到所述级联电路中第一级相位旋转器的所述电压-电流转换器的所述输入端对；以及

至少一个电压-电流转换器响应于从所述级联电路所包含的第一级相位旋转器计数的偶数级相位旋转器的输出电压，把一电流输出到所述信号输入端对。

22.一种频率相关电阻器，其特征在于包括：

第一电阻器，包括多个相位旋转器级联的级联电路，每个所述相位旋转器从其输出端对输出一AC电压，该电压与加到其输入端对的AC电压值成正比，与加到其所述输入端对的所述AC电压的相位正交，并可响应于加到其所述输入端的所述AC电压而变化，

信号输入端对，连到所述级联电路中第一级相位旋转器的所述输入端对，至少一个电压-电流转换器响应于从所述级联电路所包含的第一级相位旋转器计数的偶数级相位旋转器的输出电压，把一双向电流通过其所述输出端对输出到所述信号输入端对，

以及至少加到所述输入端对中的一个端子；以及

第二电阻器，一端连到所述第一电阻器的所述信号输入端对中的一个端子；

其中一信号加到所述第一电阻器的所述信号输入端对中的另一个端子和所述第二电阻器的另一个端子之间，从所述第一电阻器的所述信号输入端或所述第二电阻器的至少一个端子产生输出信号。

23.如权利要求书22所述的频率相关电阻器，其特征在于还包括连到所述第一电阻器的所述信号输入端对的第三电阻器。

Claims (19)

1.一种频率相关电阻器，其特征在于包括：

多个相位旋转器级联的级联电路，每个所述相位旋转器包括电压-电流转换器和连到所述电压-电流转换器的输出端的电抗性负载，所述电压-电流转换器响应于加到其输入端的电压，从其输出端输出一电流，每个所述相位旋转器响应于加到所述输入端的电压，输出在所述电抗性负载中产生的输出电压；

信号端，连到包含在所述级联电路中第一级相位旋转器的所述电压-电流转换器的所述输入端；以及

至少一个电压-电流转换器响应于从所述级联电路所包含的第一级相位旋转器计数的偶数级相位旋转器的输出电压，把一电流输出到所述信号端。

2.一种频率相关电阻器，其特征在于包括：

多个相位旋转器级联的级联电路，每个所述相位旋转器包括电压-电流转换器和连到所述电压-电流转换器的输出端对的电抗性负载，所述电压-电流转换器响应于加到其输入端对的AC电压，从其输出端对输出一双向AC电流，每个所述相位旋转器响应于加到所述输入端对的电压，输出在所述电抗性负载中产生的输出电压；

信号端对，连到包含在所述级联电路中第一级相位旋转器的所述电压-电流转换器的所述输入端对；以及

至少一个电压-电流转换器响应于从所述级联电路所包含的第一级相位旋转器计数的偶数级相位旋转器的输出电压，把一双向AC电流从所述输出端对输出到所述信号端对。

3.一种频率相关电阻器，其特征在于包括：

多个相位旋转器级联的级联电路，每个所述相位旋转器由差分放大器电路和连到所述输出端对的电抗性负载构成，所述差分放大器电路具有响应于从其输入端对所加的电压而输出一电流的输出端对；

信号端对，连到所述级联电路中第一级所述差分放大器电路的所述输入端对；以及

至少一个差分放大器电路，响应于加到其输入端对的电压，把一电流从其输出端对输出到所述信号端对，在所述级联电路所包含的第一级相位旋转器计数的偶数级相位旋转器的电抗性负载两端产生所述电压。

4.如权利要求1到3所述的频率相关电阻器，其特征在于还包括至少一个电流-电流转换器，其中电流传输系数响应于从外部源加到其上的控制信号而改变。

5.如权利要求1到4所述的频率相关电阻器，其特征在于反馈到所述信号端或所述信号端对的电流的相位分别与加到所述信号端或所述信号端对的电压相位相反。

6.如权利要求1到4所述的频率相关电阻器，其特征在于反馈到所述信号端或所述信号端对的电流分别与加到所述信号端或所述信号端对的电压有一相位关系。

7.如权利要求1到6所述的频率相关电阻器，其特征在于所述电抗性负载是电容性元件。

8.如权利要求1到6所述的频率相关电阻器，其特征在于所述电抗性负载是电感性元件。

9.如权利要求1到6所述的频率相关电阻器，其特征在于所述电抗性负载是包括电容性元件和电感性元件的并联电路。

10.如权利要求1到6所述的频率相关电阻器，其特征在于所述电抗性负载是包括电容性元件和电感性元件的串联电路。

11.如权利要求1到10所述的频率相关电阻器，其特征在于由多个MOS晶体管构成所述差分放大器电路或所述电压-电流转换器。

12.如权利要求8到10所述的频率相关电阻器，其特征在于所述电抗性负载是回旋器电路。

13.如权利要求2到6所述的频率相关电阻器，其特征在于通过缓冲器电路把一信号加到双极型晶体管的基极，所述双极型晶体管是所述差分放大器电路的主要部件。

14.一种频率相关电阻器，其特征在于包括：

第一电阻器，包括多个相位旋转器级联的级联电路，每个所述相位旋转器包括电压-电流转换器和连到所述电压-电流转换器的输出端对的电抗性负载，所述电压-电流转换器响应于加到其输入端对的AC电压，从其输出端对输出一双向AC电流，每个所述相位旋转器响应于加到所述输入端对的电压，输出在所述电抗性负载中产生的电压；信号端对，连到所述级联电路中第一级相位旋转器的所述输入端对；以及至少一个电压-电流转换器，响应于从所述级联电路中第一级相位旋转器计数的偶数级相位旋转器的输出电压，通过其所述输出端对把一双向AC电流输出到所述信号端对，所述输出电压在数量上至少加到所述输入端对中的一个输入端；以及

第二电阻器，一端连到所述第一电阻器的所述信号端对中的一个端子；

一信号加到所述第一电阻器的所述信号端中的另一个端子和所述第二电阻器的另一个端子之间，从所述第一电阻器或所述第二电阻器的所述信号端对中的至少一个端子产生输出信号。

15.如权利要求14述的频率相关电阻器，其特征在于还包括连到所述第一电阻器的所述信号端对的第三电阻器。

16.如权利要求14或15所述的频率相关电阻器，其特征在于还包括连到所述信号端对中一端的脉冲波形成型电路。

17.一种频率相关电阻器，其特征在于包括：

多个相位旋转器级联的级联电路，每个所述相位旋转器包括电压-电流转换器和连到所述电压-电流转换器的输出端对的电阻性负载，所述电压-电流转换器响应于加到其输入端对的电压，从其输出端对输出一电抗性电流，每个所述相位旋转器响应于加到所述输入端对的电压，输出在所述电抗性负载中产生的电压；

信号端对，连到所述级联电路中第一级相位旋转器的所述电压-电流转换器的所述输入端对；以及

至少一个电压-电流转换器响应于从所述级联电路中第一级相位旋转器计数的偶数级相位旋转器的输出电压，把一电流输出到所述信号端对。

18.一种频率相关电阻器，其特征在于包括：

多个相位旋转器级联的级联电路，每个所述相位旋转器包括电压-电流转换器和连到所述电压-电流转换器的输出端对的电阻性负载，所述电压-电流转换器响应于加到其输入端对的电压，从其输出端对输出一电抗性电流，每个所述相位旋转器响应于加到所述输入端对的电压，输出在所述电阻性负载中产生的电压；

信号端对，连到所述级联电路中第一级相位旋转器的所述电压-电流转换器的所述输入端对；以及

把从所述级联电路的第一级相位旋转器计数的偶数级相位旋转器的电压-电流转换器的输出电流提供给所述信号端对。

19.如权利要求17或18所述的频率相关电阻器，其特征在于把一固定电压加到所述输入端对或所述输出端对中的一个端子。

Images