JP2003124751A - 半導体集積回路 - Google Patents
半導体集積回路Info
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- JP2003124751A JP2003124751A JP2001318155A JP2001318155A JP2003124751A JP 2003124751 A JP2003124751 A JP 2003124751A JP 2001318155 A JP2001318155 A JP 2001318155A JP 2001318155 A JP2001318155 A JP 2001318155A JP 2003124751 A JP2003124751 A JP 2003124751A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】カレントミラー回路の出力に現れる高周波成分
を、少ない部品点数と高い減衰率で除去し、回路の小型
化と特性の安定化を図る。 【解決手段】ドレインとゲートが接続された第1のトラ
ンジスタ11と、第1のトランジスタと同じ型であって
チャネル幅およびチャネル長が比例関係に設定された第
2のトランジスタ12と、第1のトランジスタのゲート
と第2のトランジスタのゲートとの間に直列に接続され
た抵抗13と、第2のトランジスタのゲートとドレイン
との間に接続されたコンデンサ14とからカレントミラ
ー回路を構成することで、抵抗13およびコンデンサ1
4および第2のトランジスタ12の相互コンダクタンス
gmの等価抵抗1/gmによる1次ラグリード型ローパ
スフィルタを形成する。
を、少ない部品点数と高い減衰率で除去し、回路の小型
化と特性の安定化を図る。 【解決手段】ドレインとゲートが接続された第1のトラ
ンジスタ11と、第1のトランジスタと同じ型であって
チャネル幅およびチャネル長が比例関係に設定された第
2のトランジスタ12と、第1のトランジスタのゲート
と第2のトランジスタのゲートとの間に直列に接続され
た抵抗13と、第2のトランジスタのゲートとドレイン
との間に接続されたコンデンサ14とからカレントミラ
ー回路を構成することで、抵抗13およびコンデンサ1
4および第2のトランジスタ12の相互コンダクタンス
gmの等価抵抗1/gmによる1次ラグリード型ローパ
スフィルタを形成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カレントミラー回
路を構成する半導体集積回路に係り、特に、カレントミ
ラー回路にローパスフィルタの機能を付加した半導体集
積回路に関する。
路を構成する半導体集積回路に係り、特に、カレントミ
ラー回路にローパスフィルタの機能を付加した半導体集
積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】カレントミラー回路は、ドレインとゲー
トが接続された第1のトランジスタと、その第1のトラ
ンジスタとゲート同士を接続した第2のトランジスタか
ら構成され、第1のトランジスタに流れる電流と比例関
係にある電流を電位が独立した負荷に流す機能を持ち、
アナログIC等において定電流源として広く使用されて
いる。
トが接続された第1のトランジスタと、その第1のトラ
ンジスタとゲート同士を接続した第2のトランジスタか
ら構成され、第1のトランジスタに流れる電流と比例関
係にある電流を電位が独立した負荷に流す機能を持ち、
アナログIC等において定電流源として広く使用されて
いる。
【0003】図7に従来のカレントミラー回路の回路図
を示す。図7において、71は第1のトランジスタ、7
2は第1のトランジスタと同じ型の第2のトランジス
タ、73は電流源である。カレントミラー回路において
は、第1のトランジスタ71と第2のトランジスタ72
は同じ型のトランジスタで構成されるため、閾値電圧は
等しく、またソース同士とゲート同士が各々接続されて
いるため、ゲートソース間電圧も等しい。
を示す。図7において、71は第1のトランジスタ、7
2は第1のトランジスタと同じ型の第2のトランジス
タ、73は電流源である。カレントミラー回路において
は、第1のトランジスタ71と第2のトランジスタ72
は同じ型のトランジスタで構成されるため、閾値電圧は
等しく、またソース同士とゲート同士が各々接続されて
いるため、ゲートソース間電圧も等しい。
【0004】ここで、トランジスタの定数をK、チャネ
ル幅をW、チャネル長をL、ゲートソース間電圧をVg
s、閾値をVtとすると、第1のトランジスタのドレイ
ン電流I1は、*、/、**を、それぞれ乗算記号、除
算記号、べき乗記号として、I1=K*(W/L)*
(Vgs−Vt)**2で示される。
ル幅をW、チャネル長をL、ゲートソース間電圧をVg
s、閾値をVtとすると、第1のトランジスタのドレイ
ン電流I1は、*、/、**を、それぞれ乗算記号、除
算記号、べき乗記号として、I1=K*(W/L)*
(Vgs−Vt)**2で示される。
【0005】また、第1のトランジスタと第2のトラン
ジスタの特性がすべて等しいとすると、第2のトランジ
スタのドレイン電流I2は、上式により第1のトランジ
スタのドレイン電流I1に等しくなる。
ジスタの特性がすべて等しいとすると、第2のトランジ
スタのドレイン電流I2は、上式により第1のトランジ
スタのドレイン電流I1に等しくなる。
【0006】さらに、第1のトランジスタのチャネル幅
およびチャネル長と、第2のトランジスタのチャネル幅
およびチャネル長との間に一定の比aの比例関係を持た
せると、I2はI1に比例し、電流源73の電流値と同
じ符号で前述の比例関係を持つ電流(I2=a*I1)
を出力することができる。
およびチャネル長と、第2のトランジスタのチャネル幅
およびチャネル長との間に一定の比aの比例関係を持た
せると、I2はI1に比例し、電流源73の電流値と同
じ符号で前述の比例関係を持つ電流(I2=a*I1)
を出力することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
カレントミラー回路の問題として、電流源に高周波ノイ
ズ等が含まれる場合、出力にはその高周波ノイズも比例
倍されて出力されてしまうため、比例倍された高周波ノ
イズが回路特性を劣化させたり、帰還回路を発振させた
りする等の不具合を誘発してしまうことがあった。
カレントミラー回路の問題として、電流源に高周波ノイ
ズ等が含まれる場合、出力にはその高周波ノイズも比例
倍されて出力されてしまうため、比例倍された高周波ノ
イズが回路特性を劣化させたり、帰還回路を発振させた
りする等の不具合を誘発してしまうことがあった。
【0008】本発明は、カレントミラー回路自信にロー
パスフィルタ機能を付加して不必要な高周波を除去する
ことで前記従来技術の課題を解決し、安定な特性を実現
する半導体集積回路を提供することを目的とする。
パスフィルタ機能を付加して不必要な高周波を除去する
ことで前記従来技術の課題を解決し、安定な特性を実現
する半導体集積回路を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の請求項1に係る半導体集積回路は、ドレイ
ンとゲートが接続された第1のトランジスタ(第1のト
ランジスタ11)と、前記第1のトランジスタと同じ型
であってチャネル幅およびチャネル長が比例関係に設定
された第2のトランジスタ(第2のトランジスタ12)
と、前記第1のトランジスタのゲートと前記第2のトラ
ンジスタのゲートとの間に直列に接続された第1の抵抗
(第1の抵抗13)と、前記第2のトランジスタのゲー
トとドレインとの間に接続された第1のコンデンサ(第
1のコンデンサ14)と、から構成されるものである。
に、本発明の請求項1に係る半導体集積回路は、ドレイ
ンとゲートが接続された第1のトランジスタ(第1のト
ランジスタ11)と、前記第1のトランジスタと同じ型
であってチャネル幅およびチャネル長が比例関係に設定
された第2のトランジスタ(第2のトランジスタ12)
と、前記第1のトランジスタのゲートと前記第2のトラ
ンジスタのゲートとの間に直列に接続された第1の抵抗
(第1の抵抗13)と、前記第2のトランジスタのゲー
トとドレインとの間に接続された第1のコンデンサ(第
1のコンデンサ14)と、から構成されるものである。
【0010】請求項1記載の半導体集積回路によれば、
カレントミラー回路に抵抗とコンデンサとトランジスタ
からなる1次ラグリード型ローパスフィルタを構成する
ことで、不要な高周波成分を除去し、また、抵抗とコン
デンサのみで構成した場合よりも低いカットオフ周波数
が得られるフィルタ機能を実現することができる。
カレントミラー回路に抵抗とコンデンサとトランジスタ
からなる1次ラグリード型ローパスフィルタを構成する
ことで、不要な高周波成分を除去し、また、抵抗とコン
デンサのみで構成した場合よりも低いカットオフ周波数
が得られるフィルタ機能を実現することができる。
【0011】本発明の請求項2に係る半導体集積回路
は、請求項1記載の半導体集積回路に加え、前記第1お
よび第2のトランジスタとは異なる型であってドレイン
およびゲートが前記第2のトランジスタのドレインと接
続された第3のトランジスタ(第3のトランジスタ22
a)と、前記第3のトランジスタと同じ型であってチャ
ネル幅およびチャネル長が比例関係に設定された第4の
トランジスタ(第4のトランジスタ22b)と、前記第
3のトランジスタのゲートと前記第4のトランジスタの
ゲートとの間に直列に接続された第2の抵抗(第2の抵
抗22c)と、前記第4のトランジスタのゲートとドレ
インとの間に接続された第2のコンデンサ(第2のコン
デンサ22d)と、から構成されるものである。
は、請求項1記載の半導体集積回路に加え、前記第1お
よび第2のトランジスタとは異なる型であってドレイン
およびゲートが前記第2のトランジスタのドレインと接
続された第3のトランジスタ(第3のトランジスタ22
a)と、前記第3のトランジスタと同じ型であってチャ
ネル幅およびチャネル長が比例関係に設定された第4の
トランジスタ(第4のトランジスタ22b)と、前記第
3のトランジスタのゲートと前記第4のトランジスタの
ゲートとの間に直列に接続された第2の抵抗(第2の抵
抗22c)と、前記第4のトランジスタのゲートとドレ
インとの間に接続された第2のコンデンサ(第2のコン
デンサ22d)と、から構成されるものである。
【0012】請求項2記載の半導体集積回路によれば、
直列に接続するだけで簡単にフィルタの次数を上げるこ
とが可能なローパスフィルタを実現することができる。
直列に接続するだけで簡単にフィルタの次数を上げるこ
とが可能なローパスフィルタを実現することができる。
【0013】本発明の請求項3に係る半導体集積回路
は、請求項1記載の半導体集積回路に加え、前記第2の
トランジスタのドレインに接続された電流源(電流源3
3b)と、前記第1および第2のトランジスタと同じ型
であってドレインおよびゲートが前記第2のトランジス
タのドレインと接続された第3のトランジスタ(第3の
トランジスタ32a)と、前記第3のトランジスタと同
じ型であってチャネル幅およびチャネル長が比例関係に
設定された第4のトランジスタ(第4のトランジスタ3
2b)と、前記第3のトランジスタのゲートと前記第4
のトランジスタのゲートとの間に直列に接続された第2
の抵抗(第2の抵抗32c)と、前記第4のトランジス
タのゲートとドレインとの間に接続された第2のコンデ
ンサ(第2のコンデンサ32d)と、から構成されるも
のである。
は、請求項1記載の半導体集積回路に加え、前記第2の
トランジスタのドレインに接続された電流源(電流源3
3b)と、前記第1および第2のトランジスタと同じ型
であってドレインおよびゲートが前記第2のトランジス
タのドレインと接続された第3のトランジスタ(第3の
トランジスタ32a)と、前記第3のトランジスタと同
じ型であってチャネル幅およびチャネル長が比例関係に
設定された第4のトランジスタ(第4のトランジスタ3
2b)と、前記第3のトランジスタのゲートと前記第4
のトランジスタのゲートとの間に直列に接続された第2
の抵抗(第2の抵抗32c)と、前記第4のトランジス
タのゲートとドレインとの間に接続された第2のコンデ
ンサ(第2のコンデンサ32d)と、から構成されるも
のである。
【0014】請求項3記載の半導体集積回路によれば、
低いカットオフ周波数や高い次数、位相反転といった特
性を簡単な構成で実現できる。
低いカットオフ周波数や高い次数、位相反転といった特
性を簡単な構成で実現できる。
【0015】本発明の請求項4に係る半導体集積回路
は、請求項1記載の半導体集積回路を構成する前記第1
のトランジスタのドレインおよびゲートに電流加算型D
/A変換器の電流出力が接続されるものである。
は、請求項1記載の半導体集積回路を構成する前記第1
のトランジスタのドレインおよびゲートに電流加算型D
/A変換器の電流出力が接続されるものである。
【0016】請求項4記載の半導体集積回路によれば、
同一抵抗値、同一容量値を通常の1次ローパスフィルタ
として構成した場合よりも低いカットオフ周波数のポス
トフィルタを備えた電流加算型D/A変換器を簡単に構
成することができる。
同一抵抗値、同一容量値を通常の1次ローパスフィルタ
として構成した場合よりも低いカットオフ周波数のポス
トフィルタを備えた電流加算型D/A変換器を簡単に構
成することができる。
【0017】本発明の請求項5に係る半導体集積回路
は、請求項1記載の半導体集積回路を構成する前記第2
のトランジスタのドレインが演算増幅器の負極性の入力
端子に接続され、前記演算増幅器の負極性の入力端子と
出力端子との間に第3の抵抗が接続され、前記演算増幅
器の正極性の入力端子に定電位が入力されるものであ
る。
は、請求項1記載の半導体集積回路を構成する前記第2
のトランジスタのドレインが演算増幅器の負極性の入力
端子に接続され、前記演算増幅器の負極性の入力端子と
出力端子との間に第3の抵抗が接続され、前記演算増幅
器の正極性の入力端子に定電位が入力されるものであ
る。
【0018】請求項5記載の半導体集積回路によれば、
本発明に係るカレントミラー回路を抵抗や演算増幅器と
組み合わせて、低インピーダンスでかつ任意電位を与え
る電圧出力を実現することができる。
本発明に係るカレントミラー回路を抵抗や演算増幅器と
組み合わせて、低インピーダンスでかつ任意電位を与え
る電圧出力を実現することができる。
【0019】本発明の請求項6に係る半導体集積回路
は、請求項1記載の半導体集積回路を構成する前記第1
のトランジスタのドレインおよびゲートに電流加算型D
/A変換器の電流出力が接続され、前記第2のトランジ
スタのドレインが演算増幅器の負極性の入力端子に接続
され、前記演算増幅器の負極性の入力端子と出力端子と
の間に第3の抵抗が接続され、前記演算増幅器の正極性
の入力端子に定電位が入力されるものである。
は、請求項1記載の半導体集積回路を構成する前記第1
のトランジスタのドレインおよびゲートに電流加算型D
/A変換器の電流出力が接続され、前記第2のトランジ
スタのドレインが演算増幅器の負極性の入力端子に接続
され、前記演算増幅器の負極性の入力端子と出力端子と
の間に第3の抵抗が接続され、前記演算増幅器の正極性
の入力端子に定電位が入力されるものである。
【0020】請求項6記載の半導体集積回路によれば、
高周波成分が除去された電流加算型D/A変換器の任意
倍の出力信号を、任意の電位を基準に低インピーダンス
で出力可能な半導体集積回路を簡単に実現することがで
きる。
高周波成分が除去された電流加算型D/A変換器の任意
倍の出力信号を、任意の電位を基準に低インピーダンス
で出力可能な半導体集積回路を簡単に実現することがで
きる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【0022】(実施の形態1)図1は本発明の実施の形
態1に係る半導体集積回路の構成を示す回路図である。
図1において、11は第1のトランジスタ、12は第1
のトランジスタと同じ型の第2のトランジスタ、13は
第1の抵抗、14は第1のコンデンサ、15は電流源で
ある。
態1に係る半導体集積回路の構成を示す回路図である。
図1において、11は第1のトランジスタ、12は第1
のトランジスタと同じ型の第2のトランジスタ、13は
第1の抵抗、14は第1のコンデンサ、15は電流源で
ある。
【0023】以上のように構成された半導体集積回路に
ついて、以下その動作を説明する。第1のトランジスタ
11と第2のトランジスタ12は、同じ型のトランジス
タで構成されるため、閾値電圧が等しく、またソース同
士が接続されており、ゲート同士も第1の抵抗13を介
して接続されている。そのため、ゲート同士の電圧も等
しくなり、双方のトランジスタのゲートソース間電圧も
等しい。
ついて、以下その動作を説明する。第1のトランジスタ
11と第2のトランジスタ12は、同じ型のトランジス
タで構成されるため、閾値電圧が等しく、またソース同
士が接続されており、ゲート同士も第1の抵抗13を介
して接続されている。そのため、ゲート同士の電圧も等
しくなり、双方のトランジスタのゲートソース間電圧も
等しい。
【0024】したがって、従来のカレントミラー回路と
同様に、本実施の形態の半導体集積回路は、第1および
第2のトランジスタのチャネル幅およびチャネル長の間
に一定の比例関係を持たせることにより、電流源15の
電流に対して任意の倍率の電流を出力するカレントミラ
ー回路としての特性を実現している。
同様に、本実施の形態の半導体集積回路は、第1および
第2のトランジスタのチャネル幅およびチャネル長の間
に一定の比例関係を持たせることにより、電流源15の
電流に対して任意の倍率の電流を出力するカレントミラ
ー回路としての特性を実現している。
【0025】MOSトランジスタでは、トランジスタの
ゲート電圧の変動が増幅され、ドレイン電流の変動とし
て出力される。一般的な小信号等価回路上では、この電
圧に対する電流の増幅率は相互コンダクタンスgmとし
て定義される。その逆数である1/gmは抵抗と同じ単
位となり、小信号等価回路上ではMOSトランジスタは
1/gmの値を持つ等価抵抗として扱うことが出来る。
ゲート電圧の変動が増幅され、ドレイン電流の変動とし
て出力される。一般的な小信号等価回路上では、この電
圧に対する電流の増幅率は相互コンダクタンスgmとし
て定義される。その逆数である1/gmは抵抗と同じ単
位となり、小信号等価回路上ではMOSトランジスタは
1/gmの値を持つ等価抵抗として扱うことが出来る。
【0026】図1のように構成された半導体集積回路で
は、第1の抵抗13と第1のコンデンサ14、および相
互コンダクタンスによる等価抵抗(1/gm)が、小信号
に対し1次ラグリード型ローパスフィルタとして機能す
る。よって、電流源に高周波ノイズ等が含まれる場合、
不必要な高周波を除去し安定な電流を出力できる。この
ラグリード型ローパスフィルタのカットオフ周波数ωc
1は、ωc1=1/((R+1/gm)*C)で与えら
れる。
は、第1の抵抗13と第1のコンデンサ14、および相
互コンダクタンスによる等価抵抗(1/gm)が、小信号
に対し1次ラグリード型ローパスフィルタとして機能す
る。よって、電流源に高周波ノイズ等が含まれる場合、
不必要な高周波を除去し安定な電流を出力できる。この
ラグリード型ローパスフィルタのカットオフ周波数ωc
1は、ωc1=1/((R+1/gm)*C)で与えら
れる。
【0027】これに対して、第2のトランジスタのゲー
トに接続された第1のコンデンサの他端を、第2のトラ
ンジスタのドレイン側に接続せずに、特公平7−364
6号広報に示されたように接地した場合は、相互コンダ
クタンスによる等価抵抗(1/gm)がないため、フィ
ルタ構造は単純な一次ローパスフィルタとなり、このと
きのカットオフ周波数ωc2はωc2=1/R*Cとな
る。
トに接続された第1のコンデンサの他端を、第2のトラ
ンジスタのドレイン側に接続せずに、特公平7−364
6号広報に示されたように接地した場合は、相互コンダ
クタンスによる等価抵抗(1/gm)がないため、フィ
ルタ構造は単純な一次ローパスフィルタとなり、このと
きのカットオフ周波数ωc2はωc2=1/R*Cとな
る。
【0028】ここで、1/gm>0であるので、ωc1
<ωc2となる。すなわち、コンデンサの一端を接地せ
ずに第2のトランジスタのドレイン側に接続してラグリ
ード型ローパスフィルタとする方が、相互コンダクタン
スによる等価抵抗分だけカットオフ周波数を低くするこ
とができる。
<ωc2となる。すなわち、コンデンサの一端を接地せ
ずに第2のトランジスタのドレイン側に接続してラグリ
ード型ローパスフィルタとする方が、相互コンダクタン
スによる等価抵抗分だけカットオフ周波数を低くするこ
とができる。
【0029】なお、図1では実施の形態としてトランジ
スタの型をN型トランジスタとしているが、P型トラン
ジスタを用いた構成でも同様の結果が得られることは明
らかである。以下の実施の形態においても、トランジス
タの型の選択については個々の説明を省略するが、いず
れの型を用いても同様の結果が得られる。
スタの型をN型トランジスタとしているが、P型トラン
ジスタを用いた構成でも同様の結果が得られることは明
らかである。以下の実施の形態においても、トランジス
タの型の選択については個々の説明を省略するが、いず
れの型を用いても同様の結果が得られる。
【0030】(実施の形態2)本発明の半導体集積回路
は、単純な1次ローパスフィルタとは異なり、直列に接
続するだけで簡単にフィルタの次数を上げることができ
る。以下、本発明の実施の形態2により、この手法を説
明する。
は、単純な1次ローパスフィルタとは異なり、直列に接
続するだけで簡単にフィルタの次数を上げることができ
る。以下、本発明の実施の形態2により、この手法を説
明する。
【0031】図2は本発明の実施の形態2に係る半導体
集積回路の構成を示す回路図である。図2において、2
1aは第1のトランジスタ、21bは第1のトランジス
タと同じ型の第2のトランジスタ、21cは第1の抵
抗、21dは第1のコンデンサ、22aは第1のトラン
ジスタとは異なる型の第3のトランジスタ、22bは第
3のトランジスタと同じ型の第4のトランジスタ、22
cは第2の抵抗、22dは第2のコンデンサ、23は電
流源である。
集積回路の構成を示す回路図である。図2において、2
1aは第1のトランジスタ、21bは第1のトランジス
タと同じ型の第2のトランジスタ、21cは第1の抵
抗、21dは第1のコンデンサ、22aは第1のトラン
ジスタとは異なる型の第3のトランジスタ、22bは第
3のトランジスタと同じ型の第4のトランジスタ、22
cは第2の抵抗、22dは第2のコンデンサ、23は電
流源である。
【0032】以上のように構成された半導体集積回路に
ついて、以下その動作を説明する。第1のトランジスタ
21aと電流源23とからなる入力部と、第2のトラン
ジスタ21bのドレインとの間に、第1の抵抗21c、
第1のコンデンサ21dが直列に接続されており、第2
のトランジスタ21bのドレインは、第2のトランジス
タ21bによる等価抵抗と、第3のトランジスタ22a
による等価抵抗の2つの並列な等価抵抗によって各ソー
ス電位にも接続されており、図1の実施の形態と同様に
第1の1次ラグリード型ローパスフィルタを実現してい
る。
ついて、以下その動作を説明する。第1のトランジスタ
21aと電流源23とからなる入力部と、第2のトラン
ジスタ21bのドレインとの間に、第1の抵抗21c、
第1のコンデンサ21dが直列に接続されており、第2
のトランジスタ21bのドレインは、第2のトランジス
タ21bによる等価抵抗と、第3のトランジスタ22a
による等価抵抗の2つの並列な等価抵抗によって各ソー
ス電位にも接続されており、図1の実施の形態と同様に
第1の1次ラグリード型ローパスフィルタを実現してい
る。
【0033】また、第3のトランジスタ22a、第2の
抵抗22c、第2のコンデンサ22dおよび第4のトラ
ンジスタ22bにより構成される回路も、図1の実施の
形態と同様に第2の1次ラグリード型ローパスフィルタ
を実現している。
抵抗22c、第2のコンデンサ22dおよび第4のトラ
ンジスタ22bにより構成される回路も、図1の実施の
形態と同様に第2の1次ラグリード型ローパスフィルタ
を実現している。
【0034】ここで、第1の抵抗21cと第2の抵抗2
2cとは、第1のコンデンサ21dおよび第2のトラン
ジスタ21bとによってインピーダンス的に分離されて
いる。したがって、前記第1の1次ラグリード型ローパ
スフィルタと第2の1次ラグリード型ローパスフィルタ
とは独立に動作する。そのため、両者を直列に接続する
だけで、簡単にフィルタの次数を上げることが出来る。
2cとは、第1のコンデンサ21dおよび第2のトラン
ジスタ21bとによってインピーダンス的に分離されて
いる。したがって、前記第1の1次ラグリード型ローパ
スフィルタと第2の1次ラグリード型ローパスフィルタ
とは独立に動作する。そのため、両者を直列に接続する
だけで、簡単にフィルタの次数を上げることが出来る。
【0035】なお、本実施の形態では2次のフィルタ構
成の事例のみを説明しているが、3次以上のフィルタ構
成についても同様の手法で簡単に実現することができ
る。
成の事例のみを説明しているが、3次以上のフィルタ構
成についても同様の手法で簡単に実現することができ
る。
【0036】(実施の形態3)本発明の半導体回路を直
列に接続する手法として、実施の形態2では異なる型の
トランジスタを使用して直列接続を実現したが、単一の
型のトランジスタを使用しても直列接続の実現が可能で
ある。以下、本発明の実施の形態3により、この手法を
説明する。
列に接続する手法として、実施の形態2では異なる型の
トランジスタを使用して直列接続を実現したが、単一の
型のトランジスタを使用しても直列接続の実現が可能で
ある。以下、本発明の実施の形態3により、この手法を
説明する。
【0037】図3は本発明の実施の形態3に係る半導体
集積回路の構成を示す回路図である。図3において、3
1aは第1のトランジスタ、31bは第1のトランジス
タと同じ型の第2のトランジスタ、31cは第1の抵
抗、31dは第1のコンデンサ、32aは第1のトラン
ジスタと同じ型の第3のトランジスタ、32bは第3の
トランジスタと同じ型の第4のトランジスタ、32cは
第2の抵抗、32dは第2のコンデンサ、33aは第1
の電流源、33bは第2の電流源である。
集積回路の構成を示す回路図である。図3において、3
1aは第1のトランジスタ、31bは第1のトランジス
タと同じ型の第2のトランジスタ、31cは第1の抵
抗、31dは第1のコンデンサ、32aは第1のトラン
ジスタと同じ型の第3のトランジスタ、32bは第3の
トランジスタと同じ型の第4のトランジスタ、32cは
第2の抵抗、32dは第2のコンデンサ、33aは第1
の電流源、33bは第2の電流源である。
【0038】以上のように構成された半導体集積回路に
ついて、以下その動作を説明する。第1のトランジスタ
31aと第1の電流源33aとからなる入力部と、第2
のトランジスタ31bのドレインとの間に、第1の抵抗
31c、第1のコンデンサ31dが直列に接続されてお
り、第2のトランジスタ31bのドレインは、第2のト
ランジスタ31bによる等価抵抗と、第3のトランジス
タ32aによる等価抵抗の2つの並列な等価抵抗によっ
てソース電位にも接続されており、図1の実施の形態と
同様に第1の1次ラグリード型ローパスフィルタを実現
している。
ついて、以下その動作を説明する。第1のトランジスタ
31aと第1の電流源33aとからなる入力部と、第2
のトランジスタ31bのドレインとの間に、第1の抵抗
31c、第1のコンデンサ31dが直列に接続されてお
り、第2のトランジスタ31bのドレインは、第2のト
ランジスタ31bによる等価抵抗と、第3のトランジス
タ32aによる等価抵抗の2つの並列な等価抵抗によっ
てソース電位にも接続されており、図1の実施の形態と
同様に第1の1次ラグリード型ローパスフィルタを実現
している。
【0039】第3のトランジスタ32aには、第2の電
流源33bの電流値と第2のトランジスタ31bのドレ
イン電流の差に等しい、位相が反転したドレイン電流が
流れる。また、第3のトランジスタ32a、第2の抵抗
32c、第2のコンデンサ32dおよび第4のトランジ
スタ32bにより構成される回路も、図1の実施の形態
と同様に第2の1次ラグリード型ローパスフィルタを実
現している。
流源33bの電流値と第2のトランジスタ31bのドレ
イン電流の差に等しい、位相が反転したドレイン電流が
流れる。また、第3のトランジスタ32a、第2の抵抗
32c、第2のコンデンサ32dおよび第4のトランジ
スタ32bにより構成される回路も、図1の実施の形態
と同様に第2の1次ラグリード型ローパスフィルタを実
現している。
【0040】ここで、第1の抵抗31cと第2の抵抗3
2cとは、第1のコンデンサ31dおよび第2のトラン
ジスタ31bとによってインピーダンス的に分離されて
いる。したがって、前記第1の1次ラグリード型ローパ
スフィルタと第2の1次ラグリード型ローパスフィルタ
とは独立に動作する。そのため、両者を直列に接続する
だけで、簡単にフィルタの次数を上げ、かつ位相が反転
した出力を得ることができる。
2cとは、第1のコンデンサ31dおよび第2のトラン
ジスタ31bとによってインピーダンス的に分離されて
いる。したがって、前記第1の1次ラグリード型ローパ
スフィルタと第2の1次ラグリード型ローパスフィルタ
とは独立に動作する。そのため、両者を直列に接続する
だけで、簡単にフィルタの次数を上げ、かつ位相が反転
した出力を得ることができる。
【0041】なお、本実施の形態では2次のフィルタ構
成の事例のみを説明しているが、3次以上のフィルタ構
成についても同様の手法で簡単に実現することができ
る。このとき、次数が偶数次の場合には位相が反転し、
奇数次の場合には位相は反転しない。また、実施の形態
2の半導体集積回路と組み合わせることも可能である。
成の事例のみを説明しているが、3次以上のフィルタ構
成についても同様の手法で簡単に実現することができ
る。このとき、次数が偶数次の場合には位相が反転し、
奇数次の場合には位相は反転しない。また、実施の形態
2の半導体集積回路と組み合わせることも可能である。
【0042】(実施の形態4)このように本発明の半導
体集積回路は、単純な1次ローパスフィルタよりも低い
カットオフ周波数や高い次数、位相反転といった特性を
簡単な構成で実現できる。こういった特徴は、特にD/
A変換器と組み合わせた場合に特に有効である。以下、
本発明の実施の形態4により、この組み合わせを説明す
る。
体集積回路は、単純な1次ローパスフィルタよりも低い
カットオフ周波数や高い次数、位相反転といった特性を
簡単な構成で実現できる。こういった特徴は、特にD/
A変換器と組み合わせた場合に特に有効である。以下、
本発明の実施の形態4により、この組み合わせを説明す
る。
【0043】図4は本発明の実施の形態4に係る半導体
集積回路の構成を示す回路図である。図4において、4
1は第1のトランジスタ、42は第1のトランジスタと
同じ型の第2のトランジスタ、43は第1の抵抗、44
は第1のコンデンサ、45は電流加算型D/A変換器で
ある。
集積回路の構成を示す回路図である。図4において、4
1は第1のトランジスタ、42は第1のトランジスタと
同じ型の第2のトランジスタ、43は第1の抵抗、44
は第1のコンデンサ、45は電流加算型D/A変換器で
ある。
【0044】以上のように構成された半導体集積回路に
ついて、以下その動作を説明する。電流加算型D/A変
換器からの出力信号は、サンプリング周波数に依存した
高周波成分を含んでいる。この高周波成分は不要である
のみならず、後段の回路特性を劣化させることが多いた
め、一般に電流加算型D/A変換器からの出力にはポス
トフィルタと呼ばれるローパスフィルタが必要となる。
ついて、以下その動作を説明する。電流加算型D/A変
換器からの出力信号は、サンプリング周波数に依存した
高周波成分を含んでいる。この高周波成分は不要である
のみならず、後段の回路特性を劣化させることが多いた
め、一般に電流加算型D/A変換器からの出力にはポス
トフィルタと呼ばれるローパスフィルタが必要となる。
【0045】図4の構成のうち、第1のトランジスタ4
1、第2のトランジスタ42、第1の抵抗43、第1の
コンデンサ44からなる部分は、実施の形態1の半導体
集積回路と同じ構成であり、電流加算型D/A変換器4
5の出力電流に対して、1次ラグリード型ローパスフィ
ルタを実現している。
1、第2のトランジスタ42、第1の抵抗43、第1の
コンデンサ44からなる部分は、実施の形態1の半導体
集積回路と同じ構成であり、電流加算型D/A変換器4
5の出力電流に対して、1次ラグリード型ローパスフィ
ルタを実現している。
【0046】図4のように構成された半導体集積回路を
用いれば、同一抵抗値、同一容量値を通常の1次ローパ
スフィルタとして構成した場合よりも低いカットオフ周
波数のポストフィルタを備えた電流加算型D/A変換器
を簡単に構成することができる。
用いれば、同一抵抗値、同一容量値を通常の1次ローパ
スフィルタとして構成した場合よりも低いカットオフ周
波数のポストフィルタを備えた電流加算型D/A変換器
を簡単に構成することができる。
【0047】なお、本実施の形態では1次のフィルタ構
成の事例のみで説明しているが、実施の形態2および3
の半導体集積回路と組み合わせることにより、2次以上
のフィルタ構成についても簡単に実現することができ
る。
成の事例のみで説明しているが、実施の形態2および3
の半導体集積回路と組み合わせることにより、2次以上
のフィルタ構成についても簡単に実現することができ
る。
【0048】(実施の形態5)本発明の半導体集積回路
は、ローパスフィルタとカレントミラーの特徴を併せ持
った電流出力特性だけでなく、抵抗や演算増幅器と組み
合わせて、低インピーダンスでかつ任意電位を与える電
圧出力も実現することができる。以下、本発明の実施の
形態5により、これを説明する。
は、ローパスフィルタとカレントミラーの特徴を併せ持
った電流出力特性だけでなく、抵抗や演算増幅器と組み
合わせて、低インピーダンスでかつ任意電位を与える電
圧出力も実現することができる。以下、本発明の実施の
形態5により、これを説明する。
【0049】図5は本発明の実施の形態5に係る半導体
集積回路の構成を示す回路図である。図5において、5
1は第1のトランジスタ、52は第1のトランジスタと
同じ型の第2のトランジスタ、53は第1の抵抗、54
は第1のコンデンサ、55は電流源、56は演算増幅
器、57は第2の抵抗、58は定電位を与える電源であ
る。
集積回路の構成を示す回路図である。図5において、5
1は第1のトランジスタ、52は第1のトランジスタと
同じ型の第2のトランジスタ、53は第1の抵抗、54
は第1のコンデンサ、55は電流源、56は演算増幅
器、57は第2の抵抗、58は定電位を与える電源であ
る。
【0050】以上のように構成された半導体集積回路に
ついて、以下その動作を説明する。図5の構成におい
て、第1のトランジスタ51、第2のトランジスタ5
2、第1の抵抗53、第1のコンデンサ54、電流源5
5からなる部分は、実施の形態1の半導体集積回路と同
じ構成であり、電流源55の出力電流に対して、1次ラ
グリード型ローパスフィルタを実現している。
ついて、以下その動作を説明する。図5の構成におい
て、第1のトランジスタ51、第2のトランジスタ5
2、第1の抵抗53、第1のコンデンサ54、電流源5
5からなる部分は、実施の形態1の半導体集積回路と同
じ構成であり、電流源55の出力電流に対して、1次ラ
グリード型ローパスフィルタを実現している。
【0051】ここで、演算増幅器56の負極性の入力端
子と出力端子との間に第2の抵抗57を接続し、さら
に、第2のトランジスタ52のドレインと演算増幅器5
6の負極性の入力端子を接続し、また、演算増幅器56
の正極性の入力端子に定電位58を与えると、出力電位
は、定電位58に第2のトランジスタ52のドレイン電
流と第2の抵抗57の抵抗値の積を加えた電位となる。
また、その出力インピーダンスは演算増幅器56の出力
インピーダンスとほぼ等しくなる。
子と出力端子との間に第2の抵抗57を接続し、さら
に、第2のトランジスタ52のドレインと演算増幅器5
6の負極性の入力端子を接続し、また、演算増幅器56
の正極性の入力端子に定電位58を与えると、出力電位
は、定電位58に第2のトランジスタ52のドレイン電
流と第2の抵抗57の抵抗値の積を加えた電位となる。
また、その出力インピーダンスは演算増幅器56の出力
インピーダンスとほぼ等しくなる。
【0052】したがって、本実施の形態の半導体集積回
路を用いれば、ローパスフィルタとカレントミラーの特
徴を併せ持った特性だけでなく、低インピーダンスでか
つ任意の電位を与える電圧出力も簡単に実現することが
出来る。
路を用いれば、ローパスフィルタとカレントミラーの特
徴を併せ持った特性だけでなく、低インピーダンスでか
つ任意の電位を与える電圧出力も簡単に実現することが
出来る。
【0053】なお、本実施の形態では1次のフィルタ構
成の事例のみで説明しているが、実施の形態2および3
の半導体集積回路と組み合わせることにより、2次以上
のフィルタ構成についても簡単に実現することができ
る。
成の事例のみで説明しているが、実施の形態2および3
の半導体集積回路と組み合わせることにより、2次以上
のフィルタ構成についても簡単に実現することができ
る。
【0054】(実施の形態6)上記実施の形態5の半導
体集積回路は、さらに、前記実施の形態4の半導体集積
回路と組み合わせることにより、高周波成分が除去され
た電流加算型D/A変換器の任意倍の出力信号を、任意
の電位を基準に低インピーダンスで出力可能な半導体集
積回路を簡単に実現することができる。以下、本発明の
実施の形態6により、これを説明する。
体集積回路は、さらに、前記実施の形態4の半導体集積
回路と組み合わせることにより、高周波成分が除去され
た電流加算型D/A変換器の任意倍の出力信号を、任意
の電位を基準に低インピーダンスで出力可能な半導体集
積回路を簡単に実現することができる。以下、本発明の
実施の形態6により、これを説明する。
【0055】図6は本発明の実施の形態6に係る半導体
集積回路の構成を示す回路図である。図6において、6
1は第1のトランジスタ、62は第1のトランジスタと
同じ型の第2のトランジスタ、63は第1の抵抗、64
は第1のコンデンサ、65は電流加算型D/A変換器、
66は演算増幅器、67は第2の抵抗、68は定電位を
与える電源である。
集積回路の構成を示す回路図である。図6において、6
1は第1のトランジスタ、62は第1のトランジスタと
同じ型の第2のトランジスタ、63は第1の抵抗、64
は第1のコンデンサ、65は電流加算型D/A変換器、
66は演算増幅器、67は第2の抵抗、68は定電位を
与える電源である。
【0056】以上のように構成された半導体集積回路に
ついて、以下その動作を説明する。図6の構成のうち、
第1のトランジスタ61、第2のトランジスタ62、第
1の抵抗63、第1のコンデンサ64からなる部分は、
実施の形態1の半導体集積回路と同じ構成であり、電流
加算型D/A変換器65の出力電流に対して、1次ラグ
リード型のポストフィルタを実現している。
ついて、以下その動作を説明する。図6の構成のうち、
第1のトランジスタ61、第2のトランジスタ62、第
1の抵抗63、第1のコンデンサ64からなる部分は、
実施の形態1の半導体集積回路と同じ構成であり、電流
加算型D/A変換器65の出力電流に対して、1次ラグ
リード型のポストフィルタを実現している。
【0057】ここで、演算増幅器66の負極性の入力端
子と出力端子との間に第2の抵抗67を接続し、さら
に、第2のトランジスタ62のドレインと演算増幅器6
6の負極性の入力端子を接続し、また、演算増幅器66
の正極性の入力端子に定電位68を与えると、出力電位
は、定電位68に第2のトランジスタ62のドレイン電
流と第2の抵抗57の抵抗値の積を加えた電位となる。
子と出力端子との間に第2の抵抗67を接続し、さら
に、第2のトランジスタ62のドレインと演算増幅器6
6の負極性の入力端子を接続し、また、演算増幅器66
の正極性の入力端子に定電位68を与えると、出力電位
は、定電位68に第2のトランジスタ62のドレイン電
流と第2の抵抗57の抵抗値の積を加えた電位となる。
【0058】このとき、第2のトランジスタ62のドレ
イン電流は電流加算型D/A変換器65の出力電流から
高周波成分を除去した信号と比例関係にあり、また、出
力インピーダンスは演算増幅器66の出力インピーダン
スとほぼ等しくなる。
イン電流は電流加算型D/A変換器65の出力電流から
高周波成分を除去した信号と比例関係にあり、また、出
力インピーダンスは演算増幅器66の出力インピーダン
スとほぼ等しくなる。
【0059】したがって、本実施の形態の半導体集積回
路を用いれば、電流加算型D/A変換器の高周波成分が
除去された任意倍の出力信号を、任意の電位を基準に低
インピーダンスで出力することが可能な半導体集積回路
を簡単に実現することができる。
路を用いれば、電流加算型D/A変換器の高周波成分が
除去された任意倍の出力信号を、任意の電位を基準に低
インピーダンスで出力することが可能な半導体集積回路
を簡単に実現することができる。
【0060】なお、本実施の形態では1次のフィルタ構
成の事例のみで説明しているが、実施の形態2および3
の半導体集積回路と組み合わせることにより、2次以上
のフィルタ構成についても簡単に実現することができ
る。
成の事例のみで説明しているが、実施の形態2および3
の半導体集積回路と組み合わせることにより、2次以上
のフィルタ構成についても簡単に実現することができ
る。
【0061】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
相互コンダクタンスgmを活用したラグリード型ローパ
スフィルタを構成することで、単純なローパスフィルタ
を構成した場合よりも低いカットオフ周波数や高い次
数、位相反転といった特性を簡単な構成で実現でき、ま
た高周波成分を除去した任意倍の信号を任意の電位を基
準に低インピーダンスで出力可能な半導体集積回路を容
易に実現することができる。
相互コンダクタンスgmを活用したラグリード型ローパ
スフィルタを構成することで、単純なローパスフィルタ
を構成した場合よりも低いカットオフ周波数や高い次
数、位相反転といった特性を簡単な構成で実現でき、ま
た高周波成分を除去した任意倍の信号を任意の電位を基
準に低インピーダンスで出力可能な半導体集積回路を容
易に実現することができる。
【0062】その結果、従来個別の回路を組み合わせて
いた場合に比べて回路規模が縮小され、特性の安定化や
部品点数の削減を達成することが可能になるという優れ
た効果を得ることができる。
いた場合に比べて回路規模が縮小され、特性の安定化や
部品点数の削減を達成することが可能になるという優れ
た効果を得ることができる。
【図1】本発明の実施の形態1に係る半導体集積回路の
構成を示す回路図である。
構成を示す回路図である。
【図2】本発明の実施の形態2に係る半導体集積回路の
構成を示す回路図である。
構成を示す回路図である。
【図3】本発明の実施の形態3に係る半導体集積回路の
構成を示す回路図である。
構成を示す回路図である。
【図4】本発明の実施の形態4に係る半導体集積回路の
構成を示す回路図である。
構成を示す回路図である。
【図5】本発明の実施の形態5に係る半導体集積回路の
構成を示す回路図である。
構成を示す回路図である。
【図6】本発明の実施の形態6に係る半導体集積回路の
構成を示す回路図である。
構成を示す回路図である。
【図7】従来のカレントミラー回路の回路図である。
11、21a、31a、41、51、61、71 第1
のトランジスタ 12、21b、31b、42、52、62、72 第2
のトランジスタ 13、21c、31c、43、53、63 第1の抵抗 14、21d、31d、44、54、64 第1のコン
デンサ 15、23、33a、33b、55、73 電流源 22a、32a 第3のトランジスタ 22b、32b 第4のトランジスタ 22c、32c、57、67 第2の抵抗 22d、3
2d 第2のコンデンサ 45、65 電流加算型D/A変換器 56、66 演算増幅器 58、68 定電位
のトランジスタ 12、21b、31b、42、52、62、72 第2
のトランジスタ 13、21c、31c、43、53、63 第1の抵抗 14、21d、31d、44、54、64 第1のコン
デンサ 15、23、33a、33b、55、73 電流源 22a、32a 第3のトランジスタ 22b、32b 第4のトランジスタ 22c、32c、57、67 第2の抵抗 22d、3
2d 第2のコンデンサ 45、65 電流加算型D/A変換器 56、66 演算増幅器 58、68 定電位
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フロントページの続き
Fターム(参考) 5J091 AA01 AA43 CA41 CA92 FA20
HA10 HA17 HA25 HA29 KA01
KA05 KA09 KA34 KA42 MA21
5J092 AA01 AA43 CA41 CA92 FA20
HA10 HA17 HA25 HA29 KA01
KA05 KA09 KA34 KA42 MA21
UR12
5J500 AA01 AA43 AC41 AC92 AF20
AH10 AH17 AH25 AH29 AK01
AK05 AK09 AK34 AK42 AM21
RU12
Claims (6)
- 【請求項1】 ドレインとゲートが接続された第1のト
ランジスタと、 前記第1のトランジスタと同じ型であってチャネル幅お
よびチャネル長が比例関係に設定された第2のトランジ
スタと、 前記第1のトランジスタのゲートと前記第2のトランジ
スタのゲートとの間に直列に接続された第1の抵抗と、 前記第2のトランジスタのゲートとドレインとの間に接
続された第1のコンデンサと、から構成されることを特
徴とする半導体集積回路。 - 【請求項2】 請求項1記載の半導体集積回路に加え、 前記第1および第2のトランジスタとは異なる型であっ
てドレインおよびゲートが前記第2のトランジスタのド
レインと接続された第3のトランジスタと、 前記第3のトランジスタと同じ型であってチャネル幅お
よびチャネル長が比例関係に設定された第4のトランジ
スタと、 前記第3のトランジスタのゲートと前記第4のトランジ
スタのゲートとの間に直列に接続された第2の抵抗と、 前記第4のトランジスタのゲートとドレインとの間に接
続された第2のコンデンサと、から構成されることを特
徴とする半導体集積回路。 - 【請求項3】 請求項1記載の半導体集積回路に加え、 前記第2のトランジスタのドレインに接続された電流源
と、 前記第1および第2のトランジスタと同じ型であってド
レインおよびゲートが前記第2のトランジスタのドレイ
ンと接続された第3のトランジスタと、 前記第3のトランジスタと同じ型であってチャネル幅お
よびチャネル長が比例関係に設定された第4のトランジ
スタと、 前記第3のトランジスタのゲートと前記第4のトランジ
スタのゲートとの間に直列に接続された第2の抵抗と、 前記第4のトランジスタのゲートとドレインとの間に接
続された第2のコンデンサと、から構成されることを特
徴とする半導体集積回路。 - 【請求項4】 請求項1記載の半導体集積回路を構成す
る前記第1のトランジスタのドレインおよびゲートに電
流加算型D/A変換器の電流出力が接続されることを特
徴とする半導体集積回路。 - 【請求項5】 請求項1記載の半導体集積回路を構成す
る前記第2のトランジスタのドレインが演算増幅器の負
極性の入力端子に接続され、前記演算増幅器の負極性の
入力端子と出力端子との間に第3の抵抗が接続され、前
記演算増幅器の正極性の入力端子に定電位が入力される
ことを特徴とする半導体集積回路。 - 【請求項6】 請求項1記載の半導体集積回路を構成す
る前記第1のトランジスタのドレインおよびゲートに電
流加算型D/A変換器の電流出力が接続され、前記第2
のトランジスタのドレインが演算増幅器の負極性の入力
端子に接続され、前記演算増幅器の負極性の入力端子と
出力端子との間に第3の抵抗が接続され、前記演算増幅
器の正極性の入力端子に定電位が入力されることを特徴
とする半導体集積回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001318155A JP2003124751A (ja) | 2001-10-16 | 2001-10-16 | 半導体集積回路 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001318155A JP2003124751A (ja) | 2001-10-16 | 2001-10-16 | 半導体集積回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003124751A true JP2003124751A (ja) | 2003-04-25 |
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ID=19135918
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2001
- 2001-10-16 JP JP2001318155A patent/JP2003124751A/ja active Pending
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