JP2008219792A - Filter and semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はフィルタ及び半導体集積回路装置に係り、特に、周波数特性を切換可能とされたフィルタ及び半導体集積回路装置に関する。 The present invention relates to a filter and a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to a filter and a semiconductor integrated circuit device whose frequency characteristics can be switched.
近年、電子装置の小型化、集積化などの要求に伴って、フィルタを半導体集積回路に内蔵することが望まれている。 In recent years, it has been desired to incorporate a filter in a semiconductor integrated circuit in accordance with demands for downsizing and integration of electronic devices.
半導体集積回路装置などに内蔵するフィルタ回路は、一般に小型化が可能なアクティブフィルタが用いられる。アクティブフィルタは、オペアンプやトランジスタなどの能動素子と抵抗、コンデンサなどの受動素子を組み合わせることによって構成されたフィルタ回路である。 As a filter circuit built in a semiconductor integrated circuit device or the like, an active filter that can be miniaturized is generally used. The active filter is a filter circuit configured by combining an active element such as an operational amplifier or a transistor and a passive element such as a resistor or a capacitor.
また、フィルタ回路にはカットオフ周波数などの周波数特性を切換信号によって切り換えられることが望まれている。カットオフ周波数などの周波数特性の切換は、例えば、内蔵されたコンデンサの容量成分を増減させることにより行われる。 Further, it is desired that the filter circuit can switch frequency characteristics such as a cut-off frequency by a switching signal. Switching of frequency characteristics such as a cut-off frequency is performed, for example, by increasing or decreasing the capacitance component of the built-in capacitor.
図8は従来のフィルタ回路の一例のブロック構成図を示す。 FIG. 8 is a block diagram showing an example of a conventional filter circuit.
図8に示すフィルタ回路10は、2次の周波数特性が可変とされたアクティブフィルタ回路であり、抵抗R1、R2、コンデンサC1a、C1b、C2a、C2b、スイッチ回路SW1、SW2、能動素子回路部AMP1から構成されている。
The
フィルタ回路10は、スイッチSW1、SW2をオン/オフすることによって、コンデンサC1aに並列にコンデンサC1bが接続/切断されるとともに、コンデンサC2aに並列にコンデンサC2bが接続/切断される。フィルタ回路10は、コンデンサC1b、C2bが接続/切断されることによって容量成分が増減し、カットオフ周波数などの周波数特性を切り替える構成とされている。
In the
このとき、アクティブフィルタ回路10のカットオフ周波数fcは、
fc=1/(2π・Cf・Rf) ・・・(1)
で求められる。
At this time, the cutoff frequency fc of the
fc = 1 / (2π · Cf · Rf) (1)
Is required.
よって、カットオフ周波数fcを得るための容量成分Cfは、式(1)から
Cf=1/(2π・fc・Rf) ・・・(2)
で求められる。
Therefore, the capacitance component Cf for obtaining the cut-off frequency fc is given by the following equation (1): Cf = 1 / (2π · fc · Rf) (2)
Is required.
ここで、
Rf=R1=R2 ・・・(3)
C1=2Q・Cf ・・・(4)
C2=Cf/2Q ・・・(5)
Q=1/{√(C2/C1)+√(C2/C1)} ・・・(6)
によって決定される。なお、式(4)〜(6)において、C1はコンデンサC1aとコンデンサC1bとの合成容量、C2はコンデンサC1aとコンデンサC1bとの合成容量、Qは周波数特性のクオリティファクタである。
here,
Rf = R1 = R2 (3)
C1 = 2Q · Cf (4)
C2 = Cf / 2Q (5)
Q = 1 / {√ (C2 / C1) + √ (C2 / C1)} (6)
Determined by. In equations (4) to (6), C1 is a combined capacity of the capacitor C1a and the capacitor C1b, C2 is a combined capacity of the capacitor C1a and the capacitor C1b, and Q is a quality factor of frequency characteristics.
なお、フィルタ回路10を半導体集積回路装置に搭載した場合、抵抗R1、R2、コンデンサC1a、C1b、C2a、C2b、スイッチ回路SW1、SW2に寄生容量が付く。
When the
まず、抵抗R1、R2の寄生容量Ce1について説明する。 First, the parasitic capacitance Ce1 of the resistors R1 and R2 will be described.
図9は抵抗R1、R2の断面図を示す。 FIG. 9 shows a cross-sectional view of the resistors R1 and R2.
図9に示すように抵抗R1、R2は、半導体基板21上に形成されたn型エピタキシャル層22上に形成されたp型拡散層23により構成されている。このとき、n型エピタキシャル層22とp型拡散層23との間に寄生容量Ce1が形成されていた。
As shown in FIG. 9, the
次に、コンデンサC1a、C1b、C2a、C2bの寄生容量Ce2について説明する。 Next, the parasitic capacitance Ce2 of the capacitors C1a, C1b, C2a, C2b will be described.
図10はコンデンサC1a、C1b、C2a、C2bの断面図を示す。 FIG. 10 shows a cross-sectional view of the capacitors C1a, C1b, C2a, C2b.
図10に示すようにコンデンサC1a、C1b、C2a、C2bは、半導体基板21上にn型エピタキシャル層31を形成し、n型エピタキシャル層31上に誘電体層32を介して導電体層33を形成した構成とされており、n型エピタキシャル層31と導電体層33との間に介在する誘電体層32によって容量成分を形成している。このとき、半導体基板21とn型エピタキシャル層31との間に寄生容量Ce2が形成されていた。
As shown in FIG. 10, capacitors C 1 a, C 1 b, C 2 a, C 2 b form an n-type
次に、スイッチ回路SW1、SW2の寄生容量Ce3について説明する。 Next, the parasitic capacitance Ce3 of the switch circuits SW1 and SW2 will be described.
図11はスイッチ回路SW1、SW2の回路構成図、図12はスイッチ回路SW1、SW2の断面図を示す。 FIG. 11 is a circuit configuration diagram of the switch circuits SW1 and SW2, and FIG. 12 is a cross-sectional view of the switch circuits SW1 and SW2.
スイッチ回路SW1、SW2はNPNトランジスタQ1、Q2のエミッタとコレクタとを相補的に接続した構成とされており、ベースに切換信号cntが供給され、切換信号cntによりトランジスタQ1、Q2をオン/オフすることにより、コンデンサC1b、C2bをコンデンサC1a、C2aに並列に接続/切断する。 The switch circuits SW1 and SW2 have a configuration in which the emitters and collectors of NPN transistors Q1 and Q2 are complementarily connected. A switching signal cnt is supplied to the base, and the transistors Q1 and Q2 are turned on / off by the switching signal cnt. Thus, the capacitors C1b and C2b are connected / disconnected in parallel with the capacitors C1a and C2a.
トランジスタQ1、Q2は半導体基板21上にn型エピタキシャル層41を形成し、エミッタとし、また、n型エピタキシャル層41上にp型拡散層42を形成し、ベースとし、さらに、p型拡散層42上にn型拡散層43を形成し、コレクタとした構成とされている。このとき、p型半導体基板21とn型エピタキシャル層41との間に寄生容量Ce3が形成されていた。
The transistors Q1 and Q2 have an n-type
図13は従来のフィルタ回路の一例の等価回路図を示す。 FIG. 13 shows an equivalent circuit diagram of an example of a conventional filter circuit.
図13は、図8に示すフィルタ回路10に抵抗R1、R2、コンデンサC1a、C1b、C1a、C2b、スイッチ回路SW1、SW2に寄生容量Ce1、Ce2、Ce3、並びに、抵抗成分rを含む回路構成図を示している。
13 is a circuit configuration diagram in which the
図8に示すフィルタ回路10は、図13に示すように実チップ上ではフィルタ各部に抵抗素子、容量素子、セレクタ端子の寄生容量Ce1、Ce2、Ce3などが付く。この寄生容量Ce1、Ce2、Ce3を考慮した場合、従来型の構成のではGNDに接地したコンデンサC1bの寄生容量Ce2とコンデンサC1bの直列合成容量がコンデンサC1aの容量値を損失することになる。損失分はコンデンサC2aから差し引いて調整している。
As shown in FIG. 13, the
しかしながら、クオリティファクタQ>1となるフィルタを構成しようとする場合、C1/C2>4となって、合成容量C2は小さく、かつ、合成容量C1は大きくなる。カットオフ周波数の切り替えを従来型の方式で行う場合はコンデンサC1a、C1bとも非常に大きな値となり、上述した合成容量も非常に大きく、コンデンサC1aの損失が大きくなる。 However, when a filter having a quality factor Q> 1 is to be constructed, C1 / C2> 4, the combined capacitance C2 is small, and the combined capacitance C1 is large. When the cut-off frequency is switched by the conventional method, both the capacitors C1a and C1b have very large values, the above-described combined capacitance is very large, and the loss of the capacitor C1a increases.
合成容量による損失を補うために、コンデンサC1aを大きくすると、スイッチSW1を繋いだときのコンデンサC1bの値も調整せざるを得ず、調整を行うと合成容量も変動するという悪循環に陥り、コンデンサC1aとコンデンサC1bの最適値を見出すのは非常に困難であり、設計が容易に行えなかった。 If the capacitor C1a is increased in order to compensate for the loss due to the combined capacitance, the value of the capacitor C1b when the switch SW1 is connected is inevitably adjusted. If the adjustment is made, the combined capacitance also fluctuates. It was very difficult to find the optimum value of the capacitor C1b, and the design was not easy.
また、フィルタのカットオフ周波数などの周波数特性を切り換えて用いる場合、得ようとするカットオフ周波数に設定された複数のフィルタ回路を用意しておき、必要に応じて使用するフィルタ回路を選択するフィルタ回路が提案されていた(例えば、特許文献1〜5参照)。
しかるに、図8に示すようなフィルタ回路では回路設計が困難であるという課題がある。また、特許文献1−5に示すように周波数特性が異なる複数のフィルタ回路を設けておき、切換信号に応じてフィルタ回路を選択する構成では、得ようとする周波数特性毎にフィルタ回路を設けておく必要があるため、回路規模が大きくなるなどの課題がある。 However, the filter circuit as shown in FIG. 8 has a problem that circuit design is difficult. Also, as shown in Patent Documents 1-5, a plurality of filter circuits having different frequency characteristics are provided, and a filter circuit is selected according to a switching signal, and a filter circuit is provided for each frequency characteristic to be obtained. Therefore, there is a problem that the circuit scale becomes large.
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、小さい回路規模で、回路設計を容易に行えるフィルタ及び半導体集積回路装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a filter and a semiconductor integrated circuit device capable of easily designing a circuit with a small circuit scale.
本発明は、複数段のフィルタ回路(111、AMP11/112、AMP12;113、AMP13:211、212、AMP21)から構成され、必要とする周波数特性が切換可能とされたフィルタ(100:200)であって、複数段のフィルタ回路(111、AMP11/112、AMP12;113、AMP13)のうちクオリティファクタQが一定値より大きいフィルタ回路(111、AMP11/112、AMP12)を、必要とする周波数帯域(fc1、fc2)に応じた数だけ設け、必要とする周波数帯域(fc1、fc2)に応じてフィルタ回路(111、AMP11/112、AMP12:211、212、AMP21)の接続を切り換えることを特徴とする。 The present invention is a filter (100: 200) comprising a plurality of stages of filter circuits (111, AMP11 / 112, AMP12; 113, AMP13: 211, 212, AMP21) and capable of switching the required frequency characteristics. Of the plurality of stages of the filter circuits (111, AMP11 / 112, AMP12; 113, AMP13), the frequency band (111, AMP11 / 112, AMP12) in which the quality factor Q is larger than a certain value is required. fc1, fc2) are provided according to the number, and the connection of the filter circuits (111, AMP11 / 112, AMP12: 211, 212, AMP21) is switched according to the required frequency band (fc1, fc2). .
フィルタ回路(111、AMP11/112、AMP12;113、AMP13)は、能動素子回路(AMP11、AMP12、AMP13)と受動素子回路(111、112、113)とを有するアクティブフィルタ回路から構成されていることを特徴とする。 The filter circuit (111, AMP11 / 112, AMP12; 113, AMP13) is composed of an active filter circuit having an active element circuit (AMP11, AMP12, AMP13) and a passive element circuit (111, 112, 113). It is characterized by.
必要とする周波数帯域(fc1、fc2)に応じて接続が切り換えられるフィルタ回路(211、212、AMP21)は、能動素子回路(AMP21)が共通化され、受動素子回路(211、212)が必要とする周波数帯域(fc1、fc2)に応じた数だけ設けられており、必要とする周波数帯域(fc1、fc2)に応じて切り換えられることを特徴とする。 The filter circuit (211, 212, AMP21) whose connection is switched according to the required frequency band (fc1, fc2) requires a common active element circuit (AMP21) and a passive element circuit (211, 212). The number is set according to the frequency band (fc1, fc2) to be switched, and is switched according to the required frequency band (fc1, fc2).
また、本発明は、複数段のフィルタ回路(111、AMP11/112、AMP12;113、AMP13:211、212、AMP21)から構成され、必要とする周波数特性が切換可能とされたフィルタ(100:200)を有する半導体集積回路であって、複数段のフィルタ回路(111、AMP11/112、AMP12;113、AMP13)のうちクオリティファクタQが一定値より大きいフィルタ回路(111、AMP11/112、AMP12)を、必要とする周波数帯域(fc1、fc2)に応じた数だけ設け、必要とする周波数帯域(fc1、fc2)に応じてフィルタ回路(111、AMP11/112、AMP12:211、212、AMP21)の接続を切り換えることを特徴とする。 In addition, the present invention is composed of a plurality of stages of filter circuits (111, AMP11 / 112, AMP12; 113, AMP13: 211, 212, AMP21), and a filter (100: 200) in which a required frequency characteristic can be switched. ), A filter circuit (111, AMP11 / 112, AMP12) having a quality factor Q greater than a certain value among the plurality of stages of filter circuits (111, AMP11 / 112, AMP12; 113, AMP13). As many as the required frequency bands (fc1, fc2) are provided, and the filter circuits (111, AMP11 / 112, AMP12: 211, 212, AMP21) are connected according to the required frequency bands (fc1, fc2). It is characterized by switching.
なお、上記参照符号はあくまでも参考であり、これによって特許請求の範囲の記載が限定されるものではない。 In addition, the said reference code is a reference to the last, and description of a claim is not limited by this.
本発明によれば、複数段のフィルタ回路(111、AMP11/112、AMP12;113、AMP13)のうちクオリティファクタQが一定値より大きいフィルタ回路(111、AMP11/112、AMP12)を、必要とする周波数帯域(fc1、fc2)に応じた数だけ設け、必要とする周波数帯域(fc1、fc2)に応じてフィルタ回路(111、AMP11/112、AMP12:211、212、AMP21)の接続を切り換えることにより、クオリティファクタQが一定値より大きいフィルタ回路(111、AMP11/112、AMP12)の寄生容量を略固定にでき、寄生容量を考慮してフィルタを設計することができるため、フィルタの設計を容易に行える。 According to the present invention, a filter circuit (111, AMP11 / 112, AMP12) having a quality factor Q larger than a certain value among the plurality of stages of filter circuits (111, AMP11 / 112, AMP12; 113, AMP13) is required. By providing the number corresponding to the frequency band (fc1, fc2), and switching the connection of the filter circuits (111, AMP11 / 112, AMP12: 211, 212, AMP21) according to the required frequency band (fc1, fc2) Since the parasitic capacitance of the filter circuit (111, AMP11 / 112, AMP12) whose quality factor Q is larger than a certain value can be substantially fixed, and the filter can be designed in consideration of the parasitic capacitance, the filter design is easy. Yes.
図1は本発明の一実施例の回路構成図を示す。 FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention.
本実施例のフィルタ回路100は、1チップの半導体集積回路装置に搭載され、正帰還型アクティブフィルタ回路を2段縦続に接続することによって、ローパスフィルタを構成している。フィルタ回路100は、受動素子回路部111,112、113、能動素子回路部AMP11、AMP12、AMP13、スイッチSW11から構成されており、スイッチSW11を切り換えることによって、カットオフ周波数を第1のカットオフ周波数から第2のカットオフ周波数に切り換えることができる。
The
受動素子回路部111は抵抗R11、R12、コンデンサC11、C12から構成されており、ローパスフィルタの周波数特性のカットオフ周波数を第1のカットオフ周波数にするときに選択される。 The passive element circuit unit 111 includes resistors R11 and R12 and capacitors C11 and C12, and is selected when the cutoff frequency of the frequency characteristic of the low-pass filter is set to the first cutoff frequency.
受動素子回路部112は抵抗R21、R22、コンデンサC21、C22から構成されており、ローパスフィルタのカットオフ周波数の周波数特性のカットオフ周波数を第2のカットオフ周波数にするときに選択される。
The passive
受動素子回路部111、112には、入力信号が供給される。
Input signals are supplied to the passive
受動素子回路部113は抵抗R31、R32、コンデンサC31a、C31b、C32a、C32b、スイッチSW21、SW22から構成されており、ローパスフィルタの周波数特性のカットオフ周波数を第1のカットオフ周波数にするときにスイッチSW21、SW22がコントロール信号cntによりオフされ、コンデンサC31a、C31bのみが接続され、ローパスフィルタの周波数特性のカットオフ周波数を第2のカットオフ周波数にするときにはスイッチSW21、SW22がコントロール信号cntによりオンされ、コンデンサC31a、コンデンサC32a、スイッチSW21の寄生容量C41が合成された容量が付与され、コンデンサC31b、コンデンサC32b、スイッチSW22の寄生容量C42が合成された容量が付与される。
The passive
能動素子回路部AMP11は、増幅回路であり、受動素子回路部111とともにアクティブフィルタ回路を構成している。能動素子回路部AMP12は、増幅回路であり、受動素子回路部112とともにアクティブフィルタ回路を構成している。能動素子回路部AMP13は、増幅回路であり、受動素子回路部113とともにアクティブフィルタ回路を構成している。
The active element circuit unit AMP11 is an amplifier circuit and constitutes an active filter circuit together with the passive element circuit unit 111. The active element circuit unit AMP12 is an amplifier circuit and constitutes an active filter circuit together with the passive
スイッチSW11には能動素子回路部AMP11の出力信号と能動素子回路部AMP12の出力信号とが供給されており、コントロール信号cntに応じて能動素子回路部AMP11の出力信号又は能動素子回路部AMP12の出力信号のいずれかを選択的に受動素子回路部113に供給する。
The switch SW11 is supplied with the output signal of the active element circuit unit AMP11 and the output signal of the active element circuit unit AMP12, and the output signal of the active element circuit unit AMP11 or the output of the active element circuit unit AMP12 according to the control signal cnt. One of the signals is selectively supplied to the passive
図2は能動素子回路部AMP11の回路構成図を示す。 FIG. 2 is a circuit configuration diagram of the active element circuit unit AMP11.
能動素子回路部AMP11は、NPNトランジスタQ51〜Q53、抵抗R51、電流源121、122、123から構成され、1倍の非反転増幅回路を構成している。能動素子回路部AMP11の出力は、コンデンサC11を介して抵抗R11と抵抗R12との接続点に帰還される。
The active element circuit unit AMP11 includes NPN transistors Q51 to Q53, a resistor R51, and
能動素子回路部AMP11は、受動素子回路部111とともに、周波数特性が固定とされた正帰還型アクティブフィルタを構成している。なお、能動素子回路部AMP21は、図2に示す能動素子回路部AMP11と同じ構成である。 The active element circuit unit AMP11 and the passive element circuit unit 111 constitute a positive feedback active filter having a fixed frequency characteristic. The active element circuit unit AMP21 has the same configuration as the active element circuit unit AMP11 shown in FIG.
なお、受動素子回路部111;112及び能動素子回路部AMP11;AMP12は、それぞれ、クオリティファクタQが高い1次及び2次のフィルタ回路を構成しており、また、周波数特性、例えば、カットオフ周波数が異なるように、抵抗R11、R12;R21、R22、及び、コンデンサC11、C12;C21、C22が設定されている。
The passive
スイッチSW11は、切換信号cntに応じて能動素子回路部AMP11の出力信号又は能動素子回路部AMP12の出力信号を選択して、受動素子回路部113に供給する。
The switch SW11 selects the output signal of the active element circuit unit AMP11 or the output signal of the active element circuit unit AMP12 according to the switching signal cnt and supplies the selected signal to the passive
図3はスイッチSW11の回路構成図を示す。 FIG. 3 shows a circuit configuration diagram of the switch SW11.
スイッチSW11は、NPNトランジスタQ61〜Q68、抵抗R61〜R66、インバータINV、定電流源131、132から構成されている。
The switch SW11 includes NPN transistors Q61 to Q68, resistors R61 to R66, an inverter INV, and constant
トランジスタQ61、Q62、抵抗R61、R62、インバータINV、及び、トランジスタQ64、Q65、抵抗R63、R64は、それぞれ、スイッチ回路を構成している。トランジスタQ61、Q62、抵抗R61、R62、インバータINVから構成されるスイッチ回路は、フィルタ回路部111を通過した信号の供給を切換信号cntに応じてオン/オフする。トランジスタQ64、Q65、抵抗R63、R64から構成されるスイッチ回路は、フィルタ回路部112を通過した信号の供給を切換信号cntに応じてオン/オフする。
Transistors Q61 and Q62, resistors R61 and R62, inverter INV, transistors Q64 and Q65, and resistors R63 and R64 constitute a switch circuit. A switch circuit including transistors Q61 and Q62, resistors R61 and R62, and an inverter INV turns on / off the supply of the signal that has passed through the filter circuit unit 111 in accordance with the switching signal cnt. The switch circuit including the transistors Q64 and Q65 and the resistors R63 and R64 turns on / off the supply of the signal that has passed through the
なお、トランジスタQ61、Q62、抵抗R61、R62、インバータINVから構成されるスイッチ回路がオンのとき、トランジスタQ64、Q65、抵抗R63、R64から構成されるスイッチ回路はオフし、トランジスタQ61、Q62、抵抗R61、R62、インバータINVから構成されるスイッチ回路がオフのとき、トランジスタQ64、Q65、抵抗R63、R64から構成されるスイッチ回路はオンするように制御される。 When the switch circuit composed of the transistors Q61 and Q62, the resistors R61 and R62, and the inverter INV is on, the switch circuit composed of the transistors Q64 and Q65 and the resistors R63 and R64 is turned off, and the transistors Q61 and Q62, the resistor When the switch circuit composed of R61 and R62 and the inverter INV is off, the switch circuit composed of the transistors Q64 and Q65 and the resistors R63 and R64 is controlled to be turned on.
トランジスタQ63、Q66、Q67、抵抗R65〜R66、定電流源131、133は、差動増幅回路を構成している。なお、トランジスタQ63、抵抗R65は、トランジスタQ61、Q62、抵抗R61、R62、インバータINVから構成されるスイッチ回路を通過した信号の差動増幅回路への非反転入力段を構成しており、トランジスタQ66、抵抗R66はトランジスタQ64、Q65、抵抗R63、R64から構成されるスイッチ回路を通過した信号の差動増幅回路への非反転入力段を構成している。また、トランジスタQ67、定電流源133は、差動増幅回路への反転入力段を構成している。
Transistors Q63, Q66, and Q67, resistors R65 to R66, and constant
トランジスタQ68、定電流源132は出力回路であり、トランジスタQ63、Q66、Q67、抵抗R65〜R67、定電流源131から構成される差動増幅回路の出力を反転して出力する。
The transistor Q68 and the constant
以上の構成により、スイッチSW11は切換信号cntがハイレベルのときに、能動素子回路部AMP11の出力信号を出力し、切換信号cntがローレベルのときに、能動素子回路部AMP12の出力信号を出力する。スイッチSW11で選択された信号は、受動素子回路部113に供給される。
With the above configuration, the switch SW11 outputs the output signal of the active element circuit unit AMP11 when the switching signal cnt is high level, and outputs the output signal of the active element circuit unit AMP12 when the switching signal cnt is low level. To do. The signal selected by the switch SW11 is supplied to the passive
受動素子回路部113は、抵抗R31、R32、コンデンサC31a、C31b、C32a、C32b、スイッチSW21、SW22から構成されており、能動素子回路部AMP13とともに、周波数特性が変化する正帰還型アクティブフィルタを構成しており、切換信号cntに応じてスイッチSW21、SW22がオン/オフし、周波数特性が可変する。なお、受動素子回路113フィルタ回路113は、3次及び4次のフィルタ回路を構成している。また、能動素子回路部AMP13は、図2に示す能動素子回路部AMP11と同じ構成である。
The passive
次に、本実施例のフィルタ100の動作を説明する。
Next, the operation of the
図4は本発明の一実施例の周波数特性図を示す。図4において「◆」は切換信号cntがハイレベル、すなわち、カットオフ周波数を低い周波数fc1に切り換えたとき、「▲」は切換信号cntがローレベル、すなわち、カットオフ周波数を高い周波数fc2に切り換えたときの周波数特性を示している。 FIG. 4 shows a frequency characteristic diagram of one embodiment of the present invention. In FIG. 4, “♦” indicates that the switching signal cnt is at a high level, that is, when the cutoff frequency is switched to a low frequency fc1, and “▲” indicates that the switching signal cnt is at a low level, that is, the cutoff frequency is switched to a high frequency fc2. The frequency characteristics are shown.
切換信号cntがハイレベルのときには、スイッチSW11によりフィルタ回路部111の出力が選択され、フィルタ回路部113に供給される。また、このとき、フィルタ回路部113はスイッチSW31、SW32がオンし、コンデンサC31aにコンデンサC31bが並列に接続され、コンデンサC32aにコンデンサC32bが並列に接続された状態となり、容量成分が大きくなる。これによって、カットオフ周波数を低い周波数fc1にすることができる。
When the switching signal cnt is at a high level, the output of the filter circuit unit 111 is selected by the switch SW11 and supplied to the
また、切換信号cntがローレベルのときには、スイッチSW11によりフィルタ回路部112の出力が選択され、フィルタ回路部113に供給される。このとき、フィルタ回路部113はスイッチSW21、SW22がオフし、コンデンサC31a、コンデンサC32aで、容量成分が決定され、容量成分は小さくなる。これによって、カットオフ周波数を高い周波数fc2にすることができる。
When the switching signal cnt is at a low level, the output of the
なお、図4において、1次、2次の受動素子回路部111、112及び能動素子回路部AMP11、AMP12から構成される正帰還型アクティブフィルタは、1次、2次のフィルタを構成しており、そのクオリティファクタQ値は、
Q=1.93
である。
In FIG. 4, the positive feedback active filter composed of the primary and secondary passive
Q = 1.93
It is.
また、受動素子回路部113及び能動素子回路部AMP13から構成される正帰還型アクティブフィルタは3次、4次のフィルタを構成しており、そのクオリティファクタQ値は、
Q=0.52
である。
The positive feedback type active filter composed of the passive
Q = 0.52
It is.
切換信号cntをハイレベル又はローレベルに切り換えることによって、カットオフ周波数をfc1又はfc2に切り換えることが可能となる。 By switching the switching signal cnt to the high level or the low level, the cutoff frequency can be switched to fc1 or fc2.
本実施例によれば、クオリティファクタQ値の高い、例えば、クオリティファクタQ値が「1」以上となる1、2次のフィルタ回路を構成する受動素子回路部111、112の抵抗R11、R12;R21、R22、及び、コンデンサC11、C12;C21、C22を固定とし、コンデンサを切り換えるためのスイッチを削除した。これにより、抵抗R11、R12;R21、R22、及び、コンデンサC11、C12;C21、C22の寄生容量も固定とされ、これらの寄生容量を考慮して、容量成分を設定できるため、周波数を決める容量が小さくならず、特に、低容量で調整する高周波用フィルタの設計を容易に行うことが可能となる。
According to the present embodiment, the resistances R11 and R12 of the passive
なお、フィルタ回路部111、112及びフィルタ回路部113の配置は、図1に示すような配置に限定されるものではないが、本実施例では最初にクオリティファクタQ値の高い、1次及び2次のフィルタ回路を配置し、これらの出力信号をスイッチSW11によって選択して、次数の低い3、4次のフィルタ回路に供給する構成とした。これにより、クオリティファクタQ値の低い、3、4次のフィルタ回路で入力信号が劣化した後に、クオリティファクタQ値の高い、1次及び2次のフィルタ回路に供給されることを防止できるため、クオリティファクタQ値の高い、1次及び2次のフィルタ回路を有効に作用させることができる。
Note that the arrangement of the
また、本実施例では、3次、4次のフィルタ回路を構成する受動素子回路部113は、コントロール信号cntに応じてスイッチSW21をオン/オフするによりコンデンサC31bをコンデンサC31aに接続/切断させ、また、コントロール信号cntに応じてスイッチSW22をオン/オフするによりコンデンサC32bをコンデンサC32aに接続/切断させることにより、周波数特性を切り換えている。3次、4次のフィルタ回路を構成する受動素子回路部113の容量成分をスイッチSW21;SW22により切り換えることにより、能動素子回路部113にスイッチSW21;SW22の寄生容量C41a、C41b;C42a、C42bが付与されるが、クオリティファクタQ値が低い回路であるので、周波数特性への影響は小さくて済み、周波数特性の劣化は小さくて済む。
In the present embodiment, the passive
なお、本実施例では、1、2次のフィルタ回路を構成する正帰還型アクティブフィルタ自体を切り換えたが、正帰還型アクティブフィルタの能動素子回路部を共通化して、受動素子回路部111,112のみを切り換えるようにしてもよい。
In this embodiment, the positive feedback active filters themselves constituting the first and second order filter circuits are switched. However, the active element circuit portions of the positive feedback active filters are shared, and the passive
図5は本発明の一実施例の第1変形例のブロック構成図を示す。同図中、図1と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。 FIG. 5 is a block diagram showing a first modification of the embodiment of the present invention. In the figure, the same components as in FIG.
本変形例のフィルタ200は、受動素子回路部211及び受動素子回路部212と能動素子回路部113との間にスイッチSW31を設け、スイッチSW31を切り換えることにより、受動素子回路部211と受動素子回路部212とで能動素子回路部AMP21を共通で用いる構成とされている。
The
また、受動素子回路部211はコントロール信号cntに応じてスイッチングするスイッチSW41を有し、能動素子回路部AMP21の出力とコンデンサC11との接続をオン/オフしている。受動素子回路部211には、コンデンサC11の寄生容量C51、スイッチSW41の寄生容量C52、C53が付いている。
The passive
受動素子回路部212はコントロール信号cntを反転させるインバータINV、及び、インバータINVの出力に応じてスイッチングするスイッチSW42を有し、能動素子回路部AMP21の出力とコンデンサC21との接続をオン/オフしている。スイッチSW42はスイッチSW41がオンのときオフし、スイッチSW41がオフのときオンする。
受動素子回路部212には、コンデンサC21の寄生容量C61、スイッチSW42の寄生容量C62、C63が付いている。
The passive
The passive
スイッチSW31を受動素子回路部211の出力と能動素子回路部113とが接続されるように切り換えると、受動素子回路部211のスイッチSW41はオンし、受動素子回路部212のスイッチSW42はオフする。
When the switch SW31 is switched so that the output of the passive
受動素子回路部211のスイッチSW41がオンすることにより、受動素子回路部211と能動素子回路部AMP21とが正帰還型アクティブフィルタとして働く。このとき、受動素子回路部212のスイッチSW42がオフすることによりコンデンサC21の寄生容量C61及びスイッチSW42の寄生容量C62が能動素子回路部AMP21から切断されるため、コンデンサC21の寄生容量C61及びスイッチSW42の寄生容量C62を考慮せずに設計を行うことができる。ただし、スイッチSW42の能動素子回路部AMP21側の寄生容量C63は残留するが、能動素子回路部AMP21の出力インピーダンスが小さいため影響は少ない。
When the switch SW41 of the passive
スイッチSW31を受動素子回路部212の出力と能動素子回路部113とが接続されるように切り換えると、受動素子回路部211のスイッチSW41はオフし、受動素子回路部212のスイッチSW42はオンする。
When the switch SW31 is switched so that the output of the passive
受動素子回路部212のスイッチSW42がオンすることにより、受動素子回路部212と能動素子回路部AMP21とが正帰還型アクティブフィルタとして働く。このとき、受動素子回路部211のスイッチSW41がオフすることによりコンデンサC11の寄生容量C51及びスイッチSW41の寄生容量C52が能動素子回路部AMP21から切断されるため、コンデンサC11の寄生容量C51及びスイッチSW41の寄生容量C52を考慮せずに設計を行うことができる。ただし、スイッチSW41の能動素子回路部AMP21側の寄生容量C53は残留するが、能動素子回路部AMP21の出力インピーダンスが小さく、かつ、固定となるため、寄生容量C53、C63を考慮した上で設計を行えばよく、設計は容易に行える。
When the switch SW42 of the passive
以上のように、本変形例によれば、受動素子回路部211と受動素子回路部212とで能動素子回路部AMP21を共通化した場合でも受動素子回路部211の使用時に受動素子回路部212の寄生容量C61、C62の影響をなくすことができ、また、受動素子回路部212の使用時に受動素子回路部211の寄生容量C51、C52の影響をなくすことができる。よって、考慮する寄生容量を少なくでき、設計が容易に行える。
As described above, according to this modification, even when the active element circuit unit AMP21 is shared by the passive
また、本実施例では、4次のアクティブフィルタ回路に本発明を適用した構成について説明したが、これに限定されるものではなく、6次、又は、7次より大きいアクティブフィルタにも適用可能であることは言うまでもない。 In the present embodiment, the configuration in which the present invention is applied to the fourth-order active filter circuit has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to an active filter having a sixth or higher order. Needless to say.
図6は本発明の一実施例の第2変形例のブロック構成図を示す。同図中、図1と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。 FIG. 6 is a block diagram showing a second modification of the embodiment of the present invention. In the figure, the same components as in FIG.
本変形例のフィルタ回路300は、n次のアクティブフィルタ回路から構成されており、k個のカットオフ周波数を切換可能とされている。フィルタ回路300は、1次〜m次のフィルタ回路部311−1〜311−M・・・31k−1〜31k−M、(m+1)次〜n次のフィルタ回路部321−1〜321−N、選択回路331から構成されている。
The
1次〜m次のフィルタ回路部311−1〜311−M・・・31k−1〜31k−Mは、図1に示すフィルタ回路部111、112と同様に抵抗R11、R12;R21、R22、コンデンサC11、C12;C21、C22は、固定とされており、各次数に応じた値に設定されている。なお、m、n(>m)、k、M、Nは自然数であり、Nは(n−m)である。 The first to m-th order filter circuit units 311-1 to 311-M... 31k-1 to 31k-M have resistances R11 and R12; Capacitors C11 and C12; C21 and C22 are fixed and set to values corresponding to the respective orders. Note that m, n (> m), k, M, and N are natural numbers, and N is (nm).
図7はフィルタ回路部321−1の回路構成図を示す。 FIG. 7 shows a circuit configuration diagram of the filter circuit section 321-1.
フィルタ回路部321−1は、抵抗R311、R312、能動素子回路部AMP311、コンデンサC310、C311〜31k;C320、C321〜C32k、スイッチ回路SW311〜SW31k;SW321〜SW32kから構成されており、切換信号CNTに応じてスイッチ回路SW311〜SW31k;SW321〜SW32kをオン/オフすることによりコンデンサC310、C311〜31k;C320、C321〜C32kを接続/切断し、周波数特性を可変としている。 The filter circuit unit 321-1 includes resistors R311 and R312, active element circuit unit AMP311, capacitors C310, C311 to 31k; C320, C321 to C32k, switch circuits SW311 to SW31k; SW321 to SW32k, and a switching signal CNT. The capacitors C310 and C311 to 31k; C320 and C321 to C32k are connected / disconnected by turning on / off the switch circuits SW311 to SW31k; SW321 to SW32k in accordance with the frequency characteristics.
スイッチ回路SW311〜SW31n;SW321〜SW32nは、図11に示すスイッチ回路SW1、SW2と同じ構成である。 The switch circuits SW311 to SW31n; SW321 to SW32n have the same configuration as the switch circuits SW1 and SW2 shown in FIG.
選択回路331には切換信号CNTが供給されており、切換信号CNTに応じて1次〜m次のフィルタ回路部311−1〜311−M・・・31k−1〜31k−Mのうちのフィルタ回路部31i−1〜31i−Mを通過した信号を選択して、フィルタ回路部321−1に供給する。なお、iは1〜kのうちのいずれかである。
A switching signal CNT is supplied to the
また、フィルタ回路部321−2〜321−nは、フィルタ回路部321−1と同じ構成で、抵抗R311、R312、コンデンサC310、C311〜31k;C320、C321〜C32kが各次数に応じた値に設定されている。 The filter circuit units 321-2 to 321-n have the same configuration as the filter circuit unit 321-1 and the resistors R311 and R312, capacitors C310 and C311 to 31k; C320 and C321 to C32k have values corresponding to the respective orders. Is set.
なお、kは、フィルタ回路300の次数に応じた値に設定すればよい。
Note that k may be set to a value corresponding to the order of the
また、本実施例では、フィルタ特性の一例としてローパスフィルタを例に説明を行ったが、ローパスフィルタに限定されるものではなく、アクティブフィルタ回路を用いたハイパスフィルタ、バンドパスフィルタにも適用することができることは言うまでもない。 In the present embodiment, the low-pass filter is described as an example of the filter characteristics. However, the present invention is not limited to the low-pass filter, and can be applied to a high-pass filter and a band-pass filter using an active filter circuit. Needless to say, you can.
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形例が考えられることは言うまでもない。 In addition, this invention is not limited to the said Example, It cannot be overemphasized that a various modified example can be considered in the range which does not deviate from the summary of this invention.
100、200、300 フィルタ
111、112、113、211、212 受動素子回路部
R11、R12、R21、R22、R31、R32 抵抗
C11、C12、C21、C22、C31a、C31b、C32a、C32b コンデンサ
C41a、C41b、C41c、C42a、C42b、C42c、
C51、C52、C53、C61、C62、C63 寄生容量
AMP11、AMP12、AMP13、AMP21 能動素子回路部
SW11、SW21、SW22、SW31 スイッチ
100, 200, 300
C51, C52, C53, C61, C62, C63 Parasitic capacitance AMP11, AMP12, AMP13, AMP21 Active element circuit part SW11, SW21, SW22, SW31 switch
Claims (6)
前記複数段のフィルタ回路のうちクオリティファクタQが一定値より大きいフィルタ回路を、必要とする前記周波数帯域に応じた数だけ設け、
必要とする周波数帯域に応じてフィルタ回路の接続を切り換えるフィルタ。 A filter composed of a plurality of stages of filter circuits, the required frequency characteristics being switchable,
Of the plurality of stages of filter circuits, a number of filter circuits having a quality factor Q larger than a certain value are provided according to the required frequency band,
A filter that switches the connection of the filter circuit according to the required frequency band.
前記受動素子回路が必要とする周波数帯域に応じた数だけ設けられており、必要とする周波数帯域に応じて切り換えられる請求項2記載のフィルタ。 In the filter circuit whose connection is switched according to the required frequency band, the active element circuit is shared,
3. The filter according to claim 2, wherein a number corresponding to a frequency band required by the passive element circuit is provided, and switching is performed according to a required frequency band.
前記複数段のフィルタ回路のうちクオリティファクタQの大きいフィルタ回路を必要とする前記周波数帯域に応じて複数設け、
必要とする周波数帯域に応じてクオリティファクタQが一定値より大きいフィルタ回路を構成する複数のフィルタ回路の接続を切り換えることにより必要とする周波数帯域を得る半導体集積回路。 A semiconductor integrated circuit having a filter composed of a plurality of stages of filter circuits and capable of switching a required frequency characteristic,
A plurality of filter circuits of a plurality of stages are provided according to the frequency band requiring a filter circuit having a large quality factor Q,
A semiconductor integrated circuit that obtains a required frequency band by switching connection of a plurality of filter circuits constituting a filter circuit having a quality factor Q larger than a certain value in accordance with the required frequency band.
前記受動素子回路が必要とする周波数帯域に応じた数だけ設けられており、必要とする周波数帯域に応じて切り換えられる請求項5記載の半導体集積回路。 In the filter circuit whose connection is switched according to the required frequency band, the active element circuit is shared,
6. The semiconductor integrated circuit according to claim 5, wherein a number corresponding to the frequency band required by the passive element circuit is provided, and switching is performed according to the frequency band required.
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JP2006339913A (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Sharp Corp | Infrared remote control receiver unit |
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