JP2877564B2 - 半導体キャパシタンス素子 - Google Patents
半導体キャパシタンス素子Info
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- JP2877564B2 JP2877564B2 JP3158981A JP15898191A JP2877564B2 JP 2877564 B2 JP2877564 B2 JP 2877564B2 JP 3158981 A JP3158981 A JP 3158981A JP 15898191 A JP15898191 A JP 15898191A JP 2877564 B2 JP2877564 B2 JP 2877564B2
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- Japan
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- amplifier circuit
- transistor
- differential
- capacitance
- equation
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は半導体キャパシタンス
素子に関し、特にたとえばＩＣ（集積回路）内において
入力端子と接地との間に比較的大きな等価容量を得る、
新規な半導体キャパシタンス素子に関する。
素子に関し、特にたとえばＩＣ（集積回路）内において
入力端子と接地との間に比較的大きな等価容量を得る、
新規な半導体キャパシタンス素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＩＣにおいては、ＰＮ接合を利用
して等価容量を得ることが行われていた。
して等価容量を得ることが行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術では、
そのＰＮ接合に印加される電圧によって容量を変化させ
ることができるが、通常その容量値は小さく、しかもそ
の可変範囲は２０％程度でしかなかった。それゆえに、
この発明の主たる目的は、ＩＣ内に比較的大きな容量を
形成することができかつその可変範囲が広い、半導体キ
ャパシタンス素子を提供することである。
そのＰＮ接合に印加される電圧によって容量を変化させ
ることができるが、通常その容量値は小さく、しかもそ
の可変範囲は２０％程度でしかなかった。それゆえに、
この発明の主たる目的は、ＩＣ内に比較的大きな容量を
形成することができかつその可変範囲が広い、半導体キ
ャパシタンス素子を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明は、入力端子か
ら与えられる入力信号を９０゜移相する高域通過型増幅
回路、１対の差動トランジスタと差動トランジスタのエ
ミッタと接地との間に接続されて差動トランジスタにバ
イアス電源を供給する定電流源とを含み、高域通過型増
幅回路の出力信号と入力信号との差分を検出するための
差動増幅回路、および差動増幅回路によって検出した差
分の信号を入力信号に帰還する帰還経路を備え、入力端
子と接地との間に等価キャパシタンスを形成し、定電流
源の電流を変化することによって等価キャパシタンスの
容量を変化できるようにしたことを特徴とする、半導体
キャパシタンス素子である。
ら与えられる入力信号を９０゜移相する高域通過型増幅
回路、１対の差動トランジスタと差動トランジスタのエ
ミッタと接地との間に接続されて差動トランジスタにバ
イアス電源を供給する定電流源とを含み、高域通過型増
幅回路の出力信号と入力信号との差分を検出するための
差動増幅回路、および差動増幅回路によって検出した差
分の信号を入力信号に帰還する帰還経路を備え、入力端
子と接地との間に等価キャパシタンスを形成し、定電流
源の電流を変化することによって等価キャパシタンスの
容量を変化できるようにしたことを特徴とする、半導体
キャパシタンス素子である。
【０００５】
【作用】差動増幅回路からの差分の信号を入力信号に帰
還することによって、入力端子と接地との間の入力イン
ピーダンスが等価的にキャパシタンス特性を示す。つま
り、入力端子と接地との間に等価キャパシタンスが形成
される。そして、その等価キャパシタンスの容量は差動
増幅回路に供給するバイアス電流によって変化する。つ
まり、定電流源の電流値を制御することによって等価キ
ャパシタンスの容量を制御することができる。
還することによって、入力端子と接地との間の入力イン
ピーダンスが等価的にキャパシタンス特性を示す。つま
り、入力端子と接地との間に等価キャパシタンスが形成
される。そして、その等価キャパシタンスの容量は差動
増幅回路に供給するバイアス電流によって変化する。つ
まり、定電流源の電流値を制御することによって等価キ
ャパシタンスの容量を制御することができる。
【０００６】
【発明の効果】この発明によれば、差動増幅回路に供給
するバイアス電流を変化することによって、ＰＮ接合を
利用する従来技術に比べてＩＣ内の等価キャパシタンス
の容量を広範囲に調整することができるので、より大き
い容量の半導体キャパシタンス素子を得ることができ
る。
するバイアス電流を変化することによって、ＰＮ接合を
利用する従来技術に比べてＩＣ内の等価キャパシタンス
の容量を広範囲に調整することができるので、より大き
い容量の半導体キャパシタンス素子を得ることができ
る。
【０００７】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
【０００８】
【実施例】図１を参照して、この実施例の半導体キャパ
シタンス素子１０は、高域通過型の非反転増幅回路１２
および差動増幅回路１４を含み、入力端子１６から入力
信号ｅi が与えられる。そして、入力信号ｅi がエミッ
タフォロワを構成するトランジスタＱ１を通して、非反
転増幅回路１２の入力端子であるトランジスタＱ２のベ
ースに入力される。トランジスタＱ２はトランジスタＱ
３とともに差動対１８を構成し、この差動対１８の出力
が、トランジスタＱ３のコレクタからトランジスタＱ４
のエミッタに出力される。このトランジスタＱ４のエミ
ッタには、抵抗ＲとコンデンサＣとの直列回路が接続さ
れる。そして、差動対１８の出力すなわちトランジスタ
Ｑ４のエミッタが差動増幅回路１４のトランジスタＱ５
のベースに接続され、このトランジスタＱ５とともに差
動対２０を構成するトランジスタＱ６のベースがトラン
ジスタＱ１の出力に接続される。そして、トランジスタ
Ｑ５の出力がトランジスタＱ１のベースすなわち入力信
号に帰還される。なお、図１の半導体キャパシタンス素
子１０において、２２，２４，２６，２８，３０および
３２は定電流源（直列電流源）であり、３４はバイアス
電源（直列電圧源）である。
シタンス素子１０は、高域通過型の非反転増幅回路１２
および差動増幅回路１４を含み、入力端子１６から入力
信号ｅi が与えられる。そして、入力信号ｅi がエミッ
タフォロワを構成するトランジスタＱ１を通して、非反
転増幅回路１２の入力端子であるトランジスタＱ２のベ
ースに入力される。トランジスタＱ２はトランジスタＱ
３とともに差動対１８を構成し、この差動対１８の出力
が、トランジスタＱ３のコレクタからトランジスタＱ４
のエミッタに出力される。このトランジスタＱ４のエミ
ッタには、抵抗ＲとコンデンサＣとの直列回路が接続さ
れる。そして、差動対１８の出力すなわちトランジスタ
Ｑ４のエミッタが差動増幅回路１４のトランジスタＱ５
のベースに接続され、このトランジスタＱ５とともに差
動対２０を構成するトランジスタＱ６のベースがトラン
ジスタＱ１の出力に接続される。そして、トランジスタ
Ｑ５の出力がトランジスタＱ１のベースすなわち入力信
号に帰還される。なお、図１の半導体キャパシタンス素
子１０において、２２，２４，２６，２８，３０および
３２は定電流源（直列電流源）であり、３４はバイアス
電源（直列電圧源）である。
【０００９】図１の半導体キャパシタンス素子１０にお
いて、トランジスタＱ４のエミッタに表れる非反転増幅
回路１２の出力信号ｅo は数１で与えられる。
いて、トランジスタＱ４のエミッタに表れる非反転増幅
回路１２の出力信号ｅo は数１で与えられる。
【００１０】
【数１】
【００１１】また、差動増幅回路１４の差動対２０の一
方入力にはその非反転増幅回路１２の出力信号ｅo が与
えられ、他方入力には入力信号ｅi が与えられる。した
がって、このとき入力端子１６から流れ込む電流ｉは、
トランジスタＱ５およびＱ６の微分抵抗をｒe とする
と、数２で示される。
方入力にはその非反転増幅回路１２の出力信号ｅo が与
えられ、他方入力には入力信号ｅi が与えられる。した
がって、このとき入力端子１６から流れ込む電流ｉは、
トランジスタＱ５およびＱ６の微分抵抗をｒe とする
と、数２で示される。
【００１２】
【数２】
【００１３】ここで、ＣＲ／２ｒe ＝Ｃeqとすると、数
２は数３となる。
２は数３となる。
【００１４】
【数３】
【００１５】したがって、電流ｉの位相は、入力信号ｅ
i に対して９０°進みとなって、キャパシタンス特性が
得られる。この半導体キャパシタンス素子１０における
等価キャパシタンスＣeqは数４で与えられる。
i に対して９０°進みとなって、キャパシタンス特性が
得られる。この半導体キャパシタンス素子１０における
等価キャパシタンスＣeqは数４で与えられる。
【００１６】
【数４】
【００１７】このように、図１の半導体キャパシタンス
素子１０で得られる等価キャパシタンスＣeqは、コンデ
ンサＣ，抵抗Ｒおよび差動増幅回路１４のバイアス電流
Ｉ0 によって決定される。したがって、図１の実施例に
おいては、バイアス電流Ｉ0 を変化できる可変定電流源
３２を用いることによって、可変等価キャパシタンス回
路が得られる。なお、この実施例においては、数４から
わかるように、等価キャパシタンスＣeqはバイアス電流
Ｉ0 に比例して大きくできる。
素子１０で得られる等価キャパシタンスＣeqは、コンデ
ンサＣ，抵抗Ｒおよび差動増幅回路１４のバイアス電流
Ｉ0 によって決定される。したがって、図１の実施例に
おいては、バイアス電流Ｉ0 を変化できる可変定電流源
３２を用いることによって、可変等価キャパシタンス回
路が得られる。なお、この実施例においては、数４から
わかるように、等価キャパシタンスＣeqはバイアス電流
Ｉ0 に比例して大きくできる。
【００１８】図２に示す半導体キャパシタンス素子１０
は、図１に示す非反転増幅回路１２および差動増幅回路
１４に、それぞれ減衰器３６および３８を付加したもの
である。すなわち、減衰器３６はトランジスタＱ７およ
びＱ８を含み、トランジスタＱ７の入力が抵抗Ｒ1 を介
してトランジスタＱ１の出力に接続され、トランジスタ
Ｑ８の入力がバイアス電源３４に接続される。そして、
定電流源４０および４２が用いられ、定電流源４０とト
ランジスタＱ７のコレクタとの間にはダイオード４４が
介挿される。ダイオード４４およびトランジスタＱ１１
は２つの減衰器３６および３８のバイアス調整用のもの
である。また、減衰器３８はトランジスタＱ９およびＱ
１０を含み、トランジスタＱ９の入力が抵抗Ｒ2 を介し
てトランジスタＱ４の出力に接続され、トランジスタＱ
１０の入力がトランジスタＱ１１のエミッタ（後述）に
接続される。そして、定電流源４６および４８が用いら
れる。なお、トランジスタＱ６のベースは、トランジス
タＱ１１のエミッタに接続され、トランジスタＱ１１の
ベースは定電流源４０とダイオード４４との間に帰還さ
れ、また、トランジスタＱ１１のエミッタとアース間に
は定電流源５０が介挿される。
は、図１に示す非反転増幅回路１２および差動増幅回路
１４に、それぞれ減衰器３６および３８を付加したもの
である。すなわち、減衰器３６はトランジスタＱ７およ
びＱ８を含み、トランジスタＱ７の入力が抵抗Ｒ1 を介
してトランジスタＱ１の出力に接続され、トランジスタ
Ｑ８の入力がバイアス電源３４に接続される。そして、
定電流源４０および４２が用いられ、定電流源４０とト
ランジスタＱ７のコレクタとの間にはダイオード４４が
介挿される。ダイオード４４およびトランジスタＱ１１
は２つの減衰器３６および３８のバイアス調整用のもの
である。また、減衰器３８はトランジスタＱ９およびＱ
１０を含み、トランジスタＱ９の入力が抵抗Ｒ2 を介し
てトランジスタＱ４の出力に接続され、トランジスタＱ
１０の入力がトランジスタＱ１１のエミッタ（後述）に
接続される。そして、定電流源４６および４８が用いら
れる。なお、トランジスタＱ６のベースは、トランジス
タＱ１１のエミッタに接続され、トランジスタＱ１１の
ベースは定電流源４０とダイオード４４との間に帰還さ
れ、また、トランジスタＱ１１のエミッタとアース間に
は定電流源５０が介挿される。
【００１９】図２に示す半導体キャパシタンス素子１０
において、入力端子１６から入力信号ｅi が与えられる
と、この入力信号ｅi が減衰器３６で減衰され、トラン
ジスタＱ７およびＱ８の微分抵抗をそれぞれｒe1とする
と、この減衰器３６の出力信号ｅA は数５で与えられ
る。
において、入力端子１６から入力信号ｅi が与えられる
と、この入力信号ｅi が減衰器３６で減衰され、トラン
ジスタＱ７およびＱ８の微分抵抗をそれぞれｒe1とする
と、この減衰器３６の出力信号ｅA は数５で与えられ
る。
【００２０】
【数５】
【００２１】数５で示される出力信号ｅA が、図１の実
施例と同様に、非反転増幅回路１２で増幅され、したが
って、非反転増幅回路１２の出力信号ｅB は数６で与え
られる。
施例と同様に、非反転増幅回路１２で増幅され、したが
って、非反転増幅回路１２の出力信号ｅB は数６で与え
られる。
【００２２】
【数６】
【００２３】また、トランジスタＱ５およびＱ６のベー
ス間に印加される信号は、（ｅB −ｅA ）が減衰器３８
で減衰されたものであり、トランジスタＱ９およびＱ１
０の微分抵抗をそれぞれｒe2とすると、数７で与えられ
る。
ス間に印加される信号は、（ｅB −ｅA ）が減衰器３８
で減衰されたものであり、トランジスタＱ９およびＱ１
０の微分抵抗をそれぞれｒe2とすると、数７で与えられ
る。
【００２４】
【数７】
【００２５】したがって、入力端子１６から流れ込む電
流ｉは、数５〜数７より、数８で与えられ、等価キャパ
シタンスＣeqは数９で与えられる。
流ｉは、数５〜数７より、数８で与えられ、等価キャパ
シタンスＣeqは数９で与えられる。
【００２６】
【数８】
【００２７】
【数９】
【００２８】ここで、Ｒ1 ＝Ｒ2 ，Ｉ1 ＝Ｉ2 とする
と、ｋ1 ＝ｋ2 であるので、数９は数１０に変形され
る。
と、ｋ1 ＝ｋ2 であるので、数９は数１０に変形され
る。
【００２９】
【数１０】
【００３０】そして、Ｒ1 ≫２ｒe1であれば、Ｒ1 ＋２
ｒe1≒Ｒ1 となるので、数１０は数１１のように変形さ
れる。
ｒe1≒Ｒ1 となるので、数１０は数１１のように変形さ
れる。
【００３１】
【数１１】
【００３２】このようにして、図２に示す半導体キャパ
シタンス素子１０においては、減衰器３６の定電流源４
０のバイアス電流Ｉ１を制御することによって、そのバ
イアス電流Ｉ１の２乗に反比例する等価キャパシタンス
Ｃｅｑを得ることができる。この図２に示す実施例を応
用して図３に示すようなＬＣ共振回路を構成した場合、
そのＬＣ共振回路の共振周波数ｆｃは数１２で与えられ
るので、バイアス電流Ｉ１を調整することによって、共
振周波数ｆｃをリニアに変化できる。ただし、図２実施
例においても、定電流源２８の電流値Ｉ ０ を変化するこ
とによっても、等価キャパシタンスＣ ｅｑ の容量を変化
することができる。
シタンス素子１０においては、減衰器３６の定電流源４
０のバイアス電流Ｉ１を制御することによって、そのバ
イアス電流Ｉ１の２乗に反比例する等価キャパシタンス
Ｃｅｑを得ることができる。この図２に示す実施例を応
用して図３に示すようなＬＣ共振回路を構成した場合、
そのＬＣ共振回路の共振周波数ｆｃは数１２で与えられ
るので、バイアス電流Ｉ１を調整することによって、共
振周波数ｆｃをリニアに変化できる。ただし、図２実施
例においても、定電流源２８の電流値Ｉ ０ を変化するこ
とによっても、等価キャパシタンスＣ ｅｑ の容量を変化
することができる。
【００３３】
【数１２】
【図１】この発明の一実施例を示す回路図である。
【図２】この発明の他の実施例を示す回路図である。
【図３】この発明を用いたＬＣ共振回路を示す等価回路
図である。
図である。
１０ …半導体キャパシタンス素子 １２ …非反転増幅回路 １４ …差動増幅回路 １６ …入力端子 １８，２０ …差動対 ２２〜３２，４０，４２，４６，４８，５０ …定電流
源
源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−14124（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−172010（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−141115（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−187421（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】入力端子から与えられる入力信号を９０゜
移相する高域通過型増幅回路、１対の差動トランジスタと前記差動トランジスタのエミ
ッタと接地との間に接続されて前記差動トランジスタに
バイアス電源を供給する定電流源とを含み、 前記高域通
過型増幅回路の出力信号と前記入力信号との差分を検出
するための差動増幅回路、および 前記差動増幅回路によって検出した前記差分の信号を前
記入力信号に帰還する帰還経路を備え、前記入力端子と前記接地との間に等価キャパシタンスを
形成し、前記定電流源の電流を変化することによって前
記等価キャパシタンスの容量を変化できるようにしたこ
とを特徴とする 、半導体キャパシタンス素子。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3158981A JP2877564B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 半導体キャパシタンス素子 |
| EP92110802A EP0521404B1 (en) | 1991-06-28 | 1992-06-26 | Capacitive circuit |
| US07/904,066 US5315399A (en) | 1991-06-28 | 1992-06-26 | Capacitive circuit |
| DE69215281T DE69215281T2 (de) | 1991-06-28 | 1992-06-26 | Kapazitive Schaltung |
| CA002072436A CA2072436C (en) | 1991-06-28 | 1992-06-26 | Capacitive circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3158981A JP2877564B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 半導体キャパシタンス素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0514123A JPH0514123A (ja) | 1993-01-22 |
| JP2877564B2 true JP2877564B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=15683608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3158981A Expired - Lifetime JP2877564B2 (ja) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | 半導体キャパシタンス素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2877564B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2877565B2 (ja) * | 1991-06-28 | 1999-03-31 | 三洋電機株式会社 | 移相器 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2877565B2 (ja) * | 1991-06-28 | 1999-03-31 | 三洋電機株式会社 | 移相器 |
-
1991
- 1991-06-28 JP JP3158981A patent/JP2877564B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0514123A (ja) | 1993-01-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19970415 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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