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時定数検出回路及び時定数調整回路
JP2715770B2
Japan
Description
translated from
れる例えばＲＣ型アクティブフィルタのように抵抗とコ
ンデンサを構成要素に含む回路の時定数のばらつきを検
出する時定数検出回路及びその時定数のばらつきを調整
する時定数調整回路に関する。
は、例えばＲＣ型アクティブフィルタのように抵抗とコ
ンデンサを構成要素に含む回路が組み込まれるが、この
とき問題となるのは素子値の絶対値の誤差が極めて大き
いということである。
は、同一チップ内での相対的な比較では１％以下と極め
て少ないのに対し絶対値としての誤差は個別部品に比べ
て２０％〜４０％と桁外れに大きい。
てアクティブフィルタ等を構成すると、例えば素子値の
ばらつきが±３０％であればカットオフ周波数のばらつ
きは−４０％〜＋１００％にも達し、カットオフ周波数
が大きくばらつくことになり、精度の要求されるフィル
タ等を作成することは非常に困難である。
ＬＳＩに組み込むフィルタは、ＲＣ型アクティブフィル
タとして構成するのではなく、スイッチトキャパシタフ
ィルタ型の回路で構成するようにしている。
ャパシタフィルタ型の回路は、サンプル値系であるの
で、その前後に必ずエイリアジング防止フィルタとスム
ージングフィルタとが必要であるが、これらのフィルタ
だけはどうしてもＲＣ型のアクティブフィルタで構成せ
ざるを得ない。従って、上述したようなカットオフ周波
数のばらつきが避けられず、設計上の大きな問題となっ
ている。
抗やコンデンサの素子値の相対的な誤差が極めて少ない
点に着目し、素子値のずれをＲＣ回路の時定数の形で検
出できる時定数検出回路及びその検出結果に基づき素子
値の微調節を可能にする時定数調整回路を提供すること
にある。
に、本発明の時定数検出回路及び時定数調整回路は次の
如き構成を有する。即ち、第１発明の時定数検出回路
は、ＬＳＩ内部に回路の一部として組み込まれる時定数
検出回路であって； この時定数検出回路は、スイッチ
トキャパシタ回路で構成される擬似抵抗と通常の抵抗と
の直列回路からなり印加される一定直流電圧を分圧出力
する抵抗分圧回路と； 前記抵抗分圧回路の分圧電圧を
平滑して出力する平滑用のコンデンサと； を備えたこ
とを特徴とするものである。
Ｉ内部に回路の一部として組み込まれる時定数調整回路
であって； この時定数調整回路は、第１発明の時定数
検出回路と； 前記時定数検出回路の出力電圧の範囲を
判定しその範囲に応じた制御信号を出力する判定回路
と； 抵抗とコンデンサを構成要素に含む回路に設けら
れ前記制御信号を受けて対応する抵抗やコンデンサの値
を変更する手段と； を備えたことを特徴とするもので
ある。
出回路及び時定数調整回路の作用を説明する。まず、第
１発明の時定数検出回路では、スイッチトキャパシタ回
路は、周知のように種々の構成態様があるが、一般に、
コンデンサとこのコンデンサの充放電を周期Ｔ秒で行わ
せる複数のアナログスイッチとで構成され、このコンデ
ンサの容量値をＣとすると、擬似抵抗の抵抗値Ｒp は、
Ｒp ＝Ｔ／Ｃとなる。この擬似抵抗Ｒp と通常の抵抗と
の直列回路で一定電圧を分圧し、これを平滑用コンデン
サで平滑化する。このとき、この平滑化した電圧は時定
数τ＝１／ＲＣで一意的に定まる。
抵抗やコンデンサの素子値のずれを時定数τのずれとし
て検出できるのである。同一チップ内での相対的な誤差
は極めて少ないので、抵抗やコンデンサを含む回路にお
ける特性のずれを推定するデータとして利用できる。
記時定数検出回路の出力電圧の範囲を判定し、その範囲
に応じて対象とする回路の対応する抵抗やコンデンサの
値を変更し、微調整する。
ィブフィルタを構成した場合、その回路のカットオフ周
波数を自動的に調整できるのである。
出回路を示す。この第１実施例回路では、通常抵抗４と
擬似抵抗６との直列回路が抵抗分圧回路を構成するが、
通常抵抗４を直流電源側に、擬似抵抗６をアース側に設
け、両抵抗の接続点（出力端７）とアース間に平滑用の
コンデンサ５を設けてある。なお、直流電源は、当該Ｌ
ＳＩの電源を利用しても良く、また別の直流電源であっ
ても良い。
イッチトキャパシタ回路で構成してある。即ち、一端が
アースされた充放電用のコンデンサ２と、このコンデン
サ２の他端とアース間に設けられるアナログスイッチ１
と、コンデンサ２の他端と当該抵抗分圧回路の出力端７
との間に設けたアナログスイッチ３とで構成される。
ログスイッチ１と同３が開閉制御信号φA と同φB に従
って周期Ｔ秒で交互に排他的にオンオフし、コンデンサ
２の充放電が制御されるが、コンデンサ２の容量値を
Ｃ、コンデンサ５の端子電圧（当該抵抗分圧回路の出力
分圧電圧）をＶOUT とすると、コンデンサ２の作用によ
り、Ｉ＝Ｃ・ＶOUT ／Ｔ［Ａ］で表される電流Ｉが、ア
ナログスイッチ３が閉成している期間に出力端７からコ
ンデンサ５を通ってアースに等価的に流れると考えられ
る。
＝Ｔ／Ｃ［Ω］で表される。
出力端７に現れる出力電圧ＶOUT は、ＶOUT ＝Ｖdd・
（Ｔ／Ｃ）／（Ｔ／（Ｃ＋Ｒ））［Ｖ］となる。なお、
Ｖddは直流電源の電圧、Ｒは通常抵抗４の抵抗値であ
る。そして、時定数τ（τ＝１／ＲＣ）を用いて整理す
ると、ＶOUT ＝Ｖdd・τ／（τ＋（１／Ｔ））［Ｖ］と
なる。
４とコンデンサ２とで生成される時定数τによって一意
的に定まり、このＶOUT を測定すれば時定数τを推定で
きることとなる。時定数を検出できたのである。
時定数検出回路を示す。この第２実施例回路では、通常
抵抗４と擬似抵抗６の位置を入れ替えて、直流電源側に
擬似抵抗６を、アース側に通常抵抗４を設けたものであ
る。
−ＶOUT ）／Ｔ［Ａ］なる電流Ｉが直流電源（Ｖdd）か
ら出力端７の向きに等価的に流れると考えられる。
・Ｒ／（（Ｔ／Ｃ）＋Ｒ）［Ｖ］となり、時定数τを用
いてＶOUT ＝Ｖdd・（１／Ｔ）／（τ＋（１／Ｔ））
［Ｖ］となる。第１実施例回路と同様に時定数を検出で
きることが解る。
路を用いて時定数を調整する時定数調整回路の一例を示
す。図３において、３４はＲＣ型のアクティブフィルタ
である。このアクティブフィルタはＬＳＩ内部に構成さ
れ、入力端子３２から入力する信号について所定のカッ
トオフ周波数で以てろ波処理をし出力端子３３から送出
するが、このアクティブフィルタ３４のカットオフ周波
数を調節すべく時定数検出回路８と判定回路９とを当該
ＬＳＩに形成する。このとき、アクティブフィルタ３４
は若干の機能追加をして形成する。
７に現れる検出電圧（前記出力電圧ＶOUT)を受けて時定
数τがどの程度ずれているかを判断し、その判断結果を
示す複数本の制御信号１０をアクティブフィルタ３４の
制御入力端（φ1 〜φn)に与える。この判定回路９は、
Ａ／Ｄ変換器で構成しても良く、また複数の電圧比較器
と論理回路の組み合わせでも簡単に構成できる。
の内容に応じて抵抗値やコンデンサ値を変更する。これ
により、所定のカットオフ周波数に少しでも近づくよう
に自動的に調整される。これがアクティブフィルタ３４
に追加した機能の内容であるが、具体例を図４を参照し
て説明する。
ィルタにおいてカットオフ周波数を微調整する場合の構
成例を示す。図４において、３１は主体をなす演算増幅
器であり、この演算増幅器３１の入力側に、本来的に必
要な抵抗（１３、１６）やコンデンサ（１９、２２）の
他に、短絡スイッチ（２３、２４、２７、２８）が並接
される抵抗（１１、１２、１４、１５）及び投入スイッ
チ（２５、２６、２９、３０）を備えたコンデンサ（１
７、１８、１９、２０、２１）を設け、これらのスイッ
チを４本（φ1 〜φ4 ）の制御信号１０によって開閉す
る。
チ（２５、２９）を開閉しコンデンサ（１７、２０）の
投入・離脱、φ2 でスイッチ（２６、３０）を開閉しコ
ンデンサ（１８、２１）の投入・離脱、φ3 でスイッチ
（２３、２７）を開閉し抵抗（１１、１４）の短絡・投
入、φ4 でスイッチ（２４、２８）を開閉し抵抗（１
２、１５）の短絡・投入を行うのである。
出回路によれば、スイッチトキャパシタ回路で構成され
る擬似抵抗と通常抵抗の直列回路で一定直流電圧を分圧
し、その平均化電圧を出力するようにしたので、当該出
力電圧はスイッチトキャパシタ回路内のコンデンサと通
常抵抗で定まる時定数で一意的に決定でき、ＬＳＩ内部
に形成される抵抗やコンデンサの素子値のずれを時定数
のずれとして検出できる効果がある。
抵抗とコンデンサを構成要素に含む回路の時定数のずれ
を自動的に微調整でき、カットオフ周波数のばらつきの
少ないフィルタをＬＳＩに形成できる効果がある。
路図である。
路図である。
ブロック図である。
である。
Claims (2)
Hide Dependent
translated from
- 【請求項１】 ＬＳＩ内部に回路の一部として組み込ま
れる時定数検出回路であって； この時定数検出回路
は、スイッチトキャパシタ回路で構成される擬似抵抗と
通常の抵抗との直列回路からなり印加される一定直流電
圧を分圧出力する抵抗分圧回路と； 前記抵抗分圧回路
の分圧電圧を平滑して出力する平滑用のコンデンサと；
を備えたことを特徴とする時定数検出回路。 - 【請求項２】 ＬＳＩ内部に回路の一部として組み込ま
れる時定数調整回路であって； この時定数調整回路
は、請求項１に記載の時定数検出回路と； 前記時定数
検出回路の出力電圧の範囲を判定しその範囲に応じた制
御信号を出力する判定回路と； 抵抗とコンデンサを構
成要素に含む回路に設けられ前記制御信号を受けて対応
する抵抗やコンデンサの値を変更する手段と； を備え
たことを特徴とする時定数調整回路。