JP2892354B2 - Monolithic filter - Google Patents

Monolithic filter

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JP2892354B2
JP2892354B2 JP63145656A JP14565688A JP2892354B2 JP 2892354 B2 JP2892354 B2 JP 2892354B2 JP 63145656 A JP63145656 A JP 63145656A JP 14565688 A JP14565688 A JP 14565688A JP 2892354 B2 JP2892354 B2 JP 2892354B2
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【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、モノリシックフィルタに関し、特に温度
による特性変化を改善したものである。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a monolithic filter, and more particularly, to an improvement in characteristics change due to temperature.

(従来の技術) 近年、機器の小形化に伴い、より小形軽量のフィルタ
が求められている。従来、ICチップ上に集積可能で上記
のような小形軽量のモノリシックフィルタとしてスイッ
チキャパシタフィルタ(以下、SCFという)が広く用い
られている。SCFは、コンデンサの電荷をスイッチで制
御するこのよって抵抗と等価な動作を行わせ、これでモ
ノリシックフィルタにおける抵抗部分を構成したもので
あり、そのスイッチ用途以外にも、例えば増幅器用の能
動素子としてgmの低いMOSFETが用いられている。このた
め、フィルタとして実現可能な周波数は、比威嚇的低
く、現在実用されているのは音声帯域のフィルタに限ら
れている。
(Prior Art) In recent years, as devices have been downsized, smaller and lighter filters have been required. Conventionally, a switch capacitor filter (hereinafter, referred to as SCF) has been widely used as a small and lightweight monolithic filter that can be integrated on an IC chip as described above. The SCF controls the electric charge of the capacitor with a switch, and thus performs an operation equivalent to a resistance.This constitutes the resistance part of the monolithic filter.Besides its use as a switch, it is used as an active element for an amplifier, for example. MOSFETs with low gm are used. For this reason, the frequency that can be realized as a filter is incredibly low, and only a filter in a voice band is currently in practical use.

従って、ビデオ帯域のような高周波数帯域に応用でき
るフィルタを考えたとき、gmの大きいバイポーラトラン
ジスタ(以下、単にトランジスタとういう)を用いた方
が利用となるので、トランジスタを用いた集積化可能な
フィルタが種々、提案されている。
Therefore, when considering a filter applicable to a high frequency band such as a video band, a bipolar transistor having a large gm (hereinafter simply referred to as a transistor) is used, so that integration using a transistor is possible. Various filters have been proposed.

第7図は、従来のフィルタにおける、その構成要素で
ある積分回路の主要部分を示したのである。同図中、Q
41とQ42、Q43とQ44及びQ45とQ46は、それぞれnpn形のペ
アトランジスタ、41、42はそれぞれ正、負の入力端子、
43、44は出力端子、45は抵抗値REのエミッタディジェネ
レーション抵抗、46は容量値CLのキャパシタ、、47、4
8、49は、それぞれ電流値がID、ID、IEに電流減を示し
ている。この回路は、電流制御電流減(VCVS)の出力に
キャパシタ46を負荷として付けたもので、その入力端子
41、42から出力端子43、44までの伝達関数H(s)が次
式で与えられる積分回路である。
FIG. 7 shows a main part of an integration circuit which is a component of the conventional filter. In the figure, Q
41 and Q 42 , Q 43 and Q 44 and Q 45 and Q 46 are npn pair transistors, respectively, 41 and 42 are positive and negative input terminals, respectively.
43 and 44 an output terminal, 45 denotes an emitter degeneration resistance of the resistance value R E, 46 capacitors ,, capacitance value C L 47,4
8,49 is the current value each I D, shows the current down to I D, I E. This circuit has a capacitor 46 as a load on the output of current control current reduction (VCVS), and its input terminal
This is an integration circuit in which a transfer function H (s) from 41, 42 to the output terminals 43, 44 is given by the following equation.

H(s)=〔1/(s・CL・RE)〕・(IE/ID)…(1) 上記(1)式は、ゲインが IE/(CL・RE・ID) の理想的分析回路を表しているが、実際には積分回路を
構成しているトランジスタの周波数特性は寄生容量のた
めに、理想的な積分回路は得られず、位相遅れが90度以
上になったり、振幅特性が−6dB/cotからずれたり、周
波数特性が劣化したりする。そして、これらの非理想性
は、その積分回路を用いて構成されるフィルタの特性に
大きな影響を与え、具体的にはフィルタとして実現可能
な上限周波数や、Q値などの限界を引下げてしまう。
H (s) = [1 / (s · CL · R E )] · (I E / I D ) (1) In the above equation (1), the gain is I E / (C L · R E · I D ) represents an ideal analysis circuit, but in reality, the frequency characteristics of the transistors that make up the integration circuit are parasitic capacitances, so an ideal integration circuit cannot be obtained, and the phase delay is 90 degrees or more. , The amplitude characteristic deviates from −6 dB / cot, and the frequency characteristic deteriorates. These non-idealities have a large effect on the characteristics of a filter formed using the integration circuit, and specifically lower the upper limit frequency and the Q value that can be realized as a filter.

従って、高周波数帯域で高Qのフィルタを実現しよう
とする場合には、これらの周波数特性の劣化を、いかに
少なく抑えるかが、積分回路の設計において重要な課題
となっている。
Therefore, when realizing a high-Q filter in a high-frequency band, how to suppress the deterioration of these frequency characteristics is an important issue in the design of an integrating circuit.

積分回路設計における他の重要な課題は、内蔵する素
子値の絶対精度が±30%のばらつきが生じてしまう現在
の集積回路製造技術を用いて、いかにして正確なゲイン
を有する積分回路を実現するかということである。この
ためには、例えば、前記(1)式において、IEの値を可
変にしておき、CL・RE・IDの値が正確な設計値からずれ
た場合においても、そのIEの値を調整することにより、
ゲイン IE/(CL・RE・ID) の値自体は、正確な値にするという方法が、従来使われ
ている。
Another important issue in integrating circuit design is how to realize an integrating circuit with accurate gain using current integrated circuit manufacturing technology, in which the absolute accuracy of the built-in element values varies by ± 30%. Is to do it. For this purpose, for example, in the formula (1), leave the value of I E variable, even when the value of C L · R E · I D is shifted from the exact design value of the I E By adjusting the value,
Gain I E / value itself of (C L · R E · I D) , the method that the exact value has been used conventionally.

前記第7図の積分回路について上記課題を検討する
と、周波数特性を劣化されている主要因は、エミッタデ
ィジェネレーション抵抗45の存在である。これの存在に
よりトランジスタQ41,Q42のベース・エミッタ間容量C
πとの間で時定数を生成し、周波数特性を悪化させるこ
とになる。計算結果によれば、トランジスタQ41又はQ42
のgmが、直流よりも3dB低下する周波数cは、大略次
式で与えられる。
Considering the above problem with the integrating circuit of FIG. 7, the main cause of the deterioration of the frequency characteristic is the presence of the emitter degeneration resistor 45. Transistor Q 41 by the presence of this, the capacitance between the base and emitter of Q 42 C
A time constant is generated between π and π, thereby deteriorating the frequency characteristics. According to the calculation result, the transistor Q 41 or Q 42
Is lower than the direct current by 3 dB, the frequency c is approximately given by the following equation.

c≒1/{2π・Cπ・〔(RE/2〕+rb)} …(2) ここで、rbはトランジスタQ41又はQ42のベース抵抗値
である。エミッタディジェネレーション抵抗45の抵抗値
REが周波数特性に及ぼす影響を明らかにするために、上
記(2)式の周波数cを典型的な各数値例で計算して
みる。現在の標準的な集積回路製造プロセスでは、Cπ
2PF・rb200Ω程度であり、例えば、RE4kΩとする
と、前記(2)式の周波数cは、 c≒36MHz である。これに対し、仮にRE=0とすると、 c≒398MHz となる。
c ≒ 1 / {2π · Cπ · [(R E / 2] + rb)} ... (2) where, rb is the base resistance of the transistor Q 41 or Q 42. Resistance value of emitter degeneration resistor 45
To clarify the effect of R E is on the frequency characteristics, will be calculated in a typical each numerical example frequency c of the equation (2). Current standard integrated circuit manufacturing processes use Cπ
The frequency c in the above equation (2) is c ≒ 36 MHz, assuming that 2PF · rb is about 200Ω, for example, R E 4kΩ. On the other hand, if R E = 0, c ≒ 398 MHz.

このことから、本来のエミッタディジェネレーション
の無い回路(RE=0)に比べて、エミッタディジェネレ
ーションを施した場合は、周波数特性が約1桁劣化する
ことが分かる。従って、エミッタディジェネレーション
を行なわない回路を用いた方が、はるかに高周波領域ま
で動作するフィルタを実現することが可能である。
From this, it can be seen that the frequency characteristic is degraded by about one digit when the emitter degeneration is performed as compared with the circuit without the original emitter degeneration (R E = 0). Therefore, by using a circuit that does not perform emitter degeneration, it is possible to realize a filter that operates in a much higher frequency range.

しかし、前記第7図に示した従来の積分回路のおい
て、エミッタディジェネレーションは、トランジスタの
エミッタ接合の非線形性を負帰還にって線形化し、入力
の線形範囲を拡大することを目的としている。このた
め、このエミッタディジェネレーションを単に取去った
のでは、却って積分回路の線形性を損う結果になってし
まう。
However, in the conventional integration circuit shown in FIG. 7, the purpose of the emitter degeneration is to linearize the nonlinearity of the emitter junction of the transistor by negative feedback, thereby expanding the linear range of the input. . Therefore, if the emitter degeneration is simply removed, the linearity of the integration circuit will be impaired.

一方、エミッタ接合の非線形性を改善しようとする
と、エミッタディジェネレーション抵抗は、次式で示さ
れる熱電圧VTよりも、十分大きな電圧降下を生ぜしめる
ような値とする必要がある。
On the other hand, an attempt to improve the non-linearity of the emitter junction, the emitter degeneration resistance than the thermal voltage V T represented by the following formula needs to be a value such as causing a sufficiently large voltage drop.

VT=kT/q、(kはボルツマン定数、qは電子の電荷、T
は絶対温度であり、T=300°Kのとき、VT≒26mV) 電流源の電流値IDの値にも関係するが、非線形性の改
善を意味のある程度まで行おうとすると、通常、REは数
kΩ以上にしなければならない。このため、周波数特定
の方は犠牲にせざるを得ない。
V T = kT / q, (k is Boltzmann's constant, q is the electron charge, T
Is an absolute temperature, and when T = 300 ° K, V T ≒ 26 mV) Although it is related to the value of the current value I D of the current source, if it is attempted to improve the nonlinearity to a certain extent, usually R E must be several kΩ or more. For this reason, the one who specifies the frequency must be sacrificed.

これに対し、従来、エミッタディジェネレーションを
使用せずに、エミッタ接合の非線形性を打消して入力の
線形範囲を拡大するようにして差動増幅回路が提案され
ている(J.C.Schmook:「An Input Stage Transconducta
nce Reduction Technique for High−Slew Rete Operat
inal Amplifiers」,IEEE,J−SSC,SC−10,6,Dec,1975,pp
407〜411)。第8図は、その差動増幅回路を用いて構成
した積分回路を示している。
On the other hand, conventionally, a differential amplifier circuit has been proposed in which the non-linearity of the emitter junction is canceled and the linear range of the input is expanded without using the emitter degeneration (JCSchmook: “An Input Stage Transconducta
nce Reduction Technique for High−Slew Rete Operat
inal Amplifiers '', IEEE, J-SSC, SC-10, 6, Dec, 1975, pp
407-411). FIG. 8 shows an integration circuit configured using the differential amplifier circuit.

差動増幅回路は、それぞれエミッタ面積の比が1:4の
2個のトランジスタQ47とQ48及びQ49とQ50により、第1
のエミッタカップルドペア51と第2のエミッタカップル
ドペア52が構成され、この第1、第2のエミッタカップ
ルドペア51、52におけるトランジスタQ47のコレクトと
トランジスタQ50のコレクタとが共通連続されて、負荷5
3に接続されている。また、トランジスタQ48のコレクタ
とトランジスタQ49のコレクタとが共通連続されて、負
荷53に接続されている。
The differential amplifier circuit is composed of two transistors Q 47 and Q 48 and Q 49 and Q 50 each having an emitter area ratio of 1: 4.
An emitter-coupled pair 51 is constituted the second emitter-coupled pair 52, the first, and the collector of the collect and the transistor Q 50 of the transistor Q 47 is co-continuous in the second emitter-coupled pair 51, 52 And load 5
Connected to 3. Further, the collectors of the transistors Q 49 of the transistor Q 48 is co-continuous, and is connected to the load 53.

54、55は入力端子、56、57は出力端子、58、59の電流
値がIQの電流源である。
54 and 55 is an input terminal, 56 and 57 output terminals, the current value of 58 and 59 is a current source I Q.

そして、このように、それぞれ2個のトランジスタQ
47とQ48及びQ49とQ50のエミッタ面積の比を1:4の比率で
変えることにより、第1、第2のエミッタカップルドペ
ア51、52の出力電流にそれぞれ1:4のオンセットを持た
せ、この1:4にオフセットした各出力電流を加算するこ
とにより線形性を改善するようにしている。
And thus, each of the two transistors Q
47 and Q 48 and Q 49 and the ratio of the emitter area of Q 50 1: By changing a ratio of 4, first, to the output current of the second emitter-coupled pair 51, 52 1: 4 onset The linearity is improved by adding each output current offset to 1: 4.

61は、積分回路とするための容積値CLの負荷キャパシ
タである。
61 is a load capacitor volume value C L for the integration circuit.

このエミッタディジェネレーションを行わない積分回
路の入力端子54、55から出力端子56、57までの伝達計数
G(s)は、次式で与えられる。
The transfer count G (s) from the input terminals 54 and 55 to the output terminals 56 and 57 of the integrating circuit that does not perform the emitter degeneration is given by the following equation.

G(s)=(1/s・CL)・〔25q・IQ/(8kT)〕 …(3) 即ち、この積分回路のゲインは、 25q・IQ/(8kT・CL) であり、電流源58、59の電流値IQを変化させることによ
り、ゲインを所望の値に調整し得る点は、前記第7図の
従来例の場合と同様である。第7図と第8図の両積分回
路の違いは、前者が後者よりも広い線形動作範囲をもっ
ているのに対し、後者は前者よりも格段に高い周波数領
域まで積分回路として動作する点にある。従って第8図
の積分回路を用いてフィルタ構成する場合には、いかに
限られた線形動作範囲内で高いS/N比を確保するかが大
きな課題となる。
G (s) = (1 / s · C L) · [25q · I Q / (8kT)] ... (3) that is, the gain of the integrating circuit is an 25q · I Q / (8kT · C L) , by changing the current value I Q of the current source 58 and 59, that it can adjust the gain to a desired value is the same as that in the conventional example of the FIG. 7. The difference between the two integrating circuits in FIGS. 7 and 8 is that the former has a wider linear operating range than the latter, whereas the latter operates as an integrating circuit up to a frequency region much higher than the former. Therefore, when a filter is configured using the integration circuit shown in FIG. 8, it is a major issue how to secure a high S / N ratio within a limited linear operation range.

ところで、前述のように、製造時における予測不能な
素子値のばらつきや、周囲音の変動に対しても、自動的
に積分回路のゲインを所定の値に制御し得る方法が、従
来提案されている(例えば、西尾他、「モノリシック積
分器を用いた自動チューニング高周波能動RCフィル
タ」、電子通信学会技術研究報告、CAS86−42、198
6.)。この従来例では、同一チップ上に、本来必要とす
る主フィルタの他に、例えばバンドパスフィルタ等から
なる参照用フィルタが作製されている。この参照用フィ
ルタの周波数特性は、例えばそのバンドパスフィルタと
しての中心周波数が、チップの外部から与えられた参照
信号周波数と一致するようい自動制御なされている。即
ち、チップ上には、前記電流源の電流IEを変化させるよ
うな前記自動車制御系が作り込まれている。そして、同
一チップ上では、同種素子間のトラッキングが良好なこ
とを利用して、参照フィルタに供給した電流IEと一定の
関係にある電流を主フィルタに供給するようにしてい
る。このようにすることにより、上記自動制御系の追従
範囲内においては、素子値や温度の変化に関係なく自動
的に主フィルタの特性が厳格に所定の特性に維持され
る。従って、この従来例によれば、何ら入手による調整
を要することなく、自動的に所望特性のフィルタが実現
できる。
By the way, as described above, a method that can automatically control the gain of the integration circuit to a predetermined value even for unpredictable variations in element values at the time of manufacturing and fluctuations in ambient sound has been conventionally proposed. (For example, Nishio et al., "Automatically tuned high-frequency active RC filter using monolithic integrator", IEICE Technical Report, CAS86-42, 198
6.) In this conventional example, a reference filter including, for example, a band-pass filter is manufactured on the same chip in addition to a main filter originally required. The frequency characteristics of the reference filter are automatically controlled so that, for example, the center frequency of the band-pass filter matches a reference signal frequency given from outside the chip. That is, the vehicle control system that changes the current IE of the current source is built on the chip. On the same chip, a current having a fixed relationship with the current IE supplied to the reference filter is supplied to the main filter by utilizing the fact that tracking between similar elements is good. By doing so, within the following range of the automatic control system, the characteristics of the main filter are automatically and strictly maintained at predetermined characteristics irrespective of changes in element values and temperatures. Therefore, according to this conventional example, a filter having desired characteristics can be realized automatically without any adjustment by acquisition.

しかし、この従来例は、実際には使用されることのな
い参照フィルタと自動制御系を必要とするので、チップ
面積が増大してしまう。特に、本来必要とする主フィル
タの規模がそれほど大きくない場合は、参照フィルタ等
の方が大きな面積を占める場合さえ起こ得るので経済的
に不利となるという問題がある。さらに、参照信号を用
いるため、これがどうしても本来の信号に混入してS/N
比を劣化させてしまうという問題がある。
However, this conventional example requires a reference filter and an automatic control system that are not actually used, so that the chip area increases. In particular, when the size of the main filter that is originally required is not so large, there is a problem that the reference filter or the like may be economically disadvantageous because it may occur even when the reference filter occupies a larger area. Furthermore, since the reference signal is used, this is inevitably mixed with the original signal and S / N
There is a problem that the ratio is deteriorated.

特に、後者の問題は高周波で動作するフィルタを作る
場合に深刻である。即ち、周波数特性の良好な、エミッ
タディジェネレーションを行わない積分回路は、線形化
を施したとしても、エミッタディジェネレーションを行
った場合に比べて線形面積が狭い。このため、扱える信
号が小さく、同一チップ上に大きな高周波の参照信号が
存在すると、これが漏れてS/N比を劣化させ易い。さら
に、前記の自動調整をできるだけ誤差少なく厳密に実行
させるとすると、参照フィルタは主フィルタと同一のも
のを用いるのが最もよいのは当然であるから、参照信号
も主フィルタで扱う信号と同じ周波数帯にせざるを得な
い。
In particular, the latter problem is serious when making a filter operating at a high frequency. That is, an integrating circuit having good frequency characteristics and not performing emitter degeneration has a smaller linear area even when linearization is performed, as compared with the case where emitter degeneration is performed. For this reason, if a signal that can be handled is small and a large high-frequency reference signal exists on the same chip, this leaks and the S / N ratio tends to deteriorate. Furthermore, if the above-mentioned automatic adjustment is to be executed strictly with as few errors as possible, it is naturally best to use the same reference filter as that of the main filter, so that the reference signal also has the same frequency as the signal handled by the main filter. I have to make it a obi.

実際は、経済性の観点から、参照フィルタは主フィル
タよりもできるだけ簡単なもので済ませるが、参照信号
だけは主フィルタで扱う信号と同じ周波数帯にする。例
えば、参照フィルタの中心周波数と主フィルタの遮断周
波数を同じにする。しかし、このようにすると、参照信
号の漏れによるS/N比の劣化が一層深刻な問題となる。
In practice, from an economic point of view, the reference filter is as simple as possible than the main filter, but only the reference signal is in the same frequency band as the signal handled by the main filter. For example, the center frequency of the reference filter and the cutoff frequency of the main filter are made the same. However, in this case, deterioration of the S / N ratio due to leakage of the reference signal becomes a more serious problem.

そこで、次に上述のような参照信号を用いた自動チュ
ーニング法を使用しないと何が起るかを考える。第8図
の積分回路の伝達関数は前述は前記(3)式で与えられ
るから、ゲインの絶対値を所望の値にするいは同式中の
CLとCQの値の製造上のばらつきと、使用時の環境条件に
よるその変動が問題である。まず、前述の如く、CLのば
らつきは、IQを外部から制御することにより吸収でき
る。しかし、前記(3)式には分母に絶対温度Tが含ま
れており、CLも温度によって変化する。このため、環境
温度が変化すると、積分回路のゲインも変化することに
なる。
Therefore, what will happen next unless the automatic tuning method using the above-described reference signal is used is considered. Since the transfer function of the integrating circuit shown in FIG. 8 is given by the above equation (3), the absolute value of the gain can be set to a desired value, or
The problem is the manufacturing variation of the values of C L and C Q and their fluctuation due to environmental conditions during use. First, as described above, variations in C L can be absorbed by controlling the I Q from outside. However, the (3) includes a absolute temperature T in the denominator in the equation, C L also changes with temperature. Therefore, when the environmental temperature changes, the gain of the integrating circuit also changes.

次いで、積分回路のゲインの温度特性について考え
る。前述したように、第7図の積分回路のゲインは IE/(CL・RE・ID) である。そして、CL、RE、IE、IDの値のそれぞれが温度
によって変化するが、ICの場合は同種素子のトラッキン
グは非常に良いから、IE/IQは温度が変化しても殆んど
一定に保つことが容易である。従って、ゲインの温度係
数はCLとREの温度係数で決まることになる。そして通常
のICではCLとして温度係数500ppm/deg程度のものが、RE
としては数百ppm/deg程度のものが、それぞれ利用でき
るため、総合的にゲインは数百ppm/deg程度の温度係数
にすることができる。従って、前記第7図の積分回路を
用いたフィルタでは、100℃の温度変化に対しても周波
数特性の変化は、数%程度のものが実現できる。これは
特性に厳格なフィルタを除けば実用になる程度である
が、できれば、上記周波数特性の変化は、一層低い方が
望ましい。
Next, the temperature characteristic of the gain of the integration circuit will be considered. As described above, the gain of the integrating circuit in FIG. 7 is I E / ( CL · RE · ID ). Then, C L, R E, IE, although respective values of I D varies with temperature,殆because in the case of IC tracking homogeneous areas is very good, I E / I Q even if the temperature changes It is easy to keep it almost constant. Accordingly, the temperature coefficient of the gain will be determined by the temperature coefficient of C L and R E. In a normal IC, C L having a temperature coefficient of about 500 ppm / deg is R E
Can be used, and the gain can be set to a temperature coefficient of about several hundred ppm / deg. Therefore, in the filter using the integrating circuit shown in FIG. 7, a change in frequency characteristics of about several percent can be realized even with a temperature change of 100 ° C. This is practically applicable except for a filter whose characteristics are strict, but if possible, it is desirable that the change in the frequency characteristics be lower.

次に、前記第8図の積分回路については、前記(3)
式から、q、kは一定値であるから、ゲインの温度係数
は、CLとTで決まる。CLは50ppm/deg程度で問題ない
が、Tは常温を27℃とすると1/300=3333ppm/degの温度
係数を持ち、全体の温度係数を支配する。つまり、第8
図の積分回路を用いて構成したフィルタは1000℃の温度
変化に対して約33%もの周波数特性変化を呈し、極端に
仕様の緩やかなフィルタとしてしか使用に耐えない。し
かし、IQの値を絶対温度Tに比較して変化させることが
できれば、全体として50ppm/degの温度係数に抑えるこ
とが期待でき、十分実用になると考えられる。
Next, the integration circuit shown in FIG.
From equation, q, k is because a constant value, the temperature coefficient of the gain is determined by the C L and T. C L is about 50 ppm / deg, which is no problem, but T has a temperature coefficient of 1/300 = 3333 ppm / deg when the normal temperature is 27 ° C., and controls the overall temperature coefficient. That is, the eighth
The filter constructed using the integrating circuit shown in the figure shows a frequency characteristic change of about 33% with respect to a temperature change of 1000 ° C., and can be used only as a filter with extremely loose specifications. However, if it is possible to vary by comparing the value of I Q to the absolute temperature T, it can be expected to be suppressed to the temperature coefficient of the overall 50 ppm / deg, is considered to be sufficiently practical.

(発明が解決しようとする課題) 従来のエミッタディジェネレーションを有する積分回
路は、線形性と温度特性は良いが周波数特性が悪い。一
方、エミッタディジェネレーションを用いずに、エミッ
タ面積の比を所定の比率で変えたエミッタカップルドペ
アの組合わせにより、線形化した積分回路は周波数特性
は良いが温度特性が悪いという相反する問題があった。
また、上記の問題を、参照フィルタと外部からの参照信
号を用いて自動調整するという解決法をとったもは、S/
N比が劣化するとともに、チップ面積の増大を招くとい
う新たな問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) A conventional integrating circuit having emitter degeneration has good linearity and temperature characteristics but poor frequency characteristics. On the other hand, the contradictory problem that the linearized integration circuit has good frequency characteristics but poor temperature characteristics due to the combination of emitter coupled pairs in which the emitter area ratio is changed at a predetermined ratio without using emitter degeneration. there were.
In addition, the above-mentioned problem is solved automatically by using a reference filter and an external reference signal.
There is a new problem that the N ratio deteriorates and the chip area increases.

この発明は上記事情に基づいてなされたもので、温度
変化による周波数特性の変化を抑えることができるとと
もにS/N比が良好であり、さらにチップ面積を小さくす
ることのできるモノリシックフィルタを提供することを
目的とする。
The present invention has been made based on the above circumstances, and provides a monolithic filter capable of suppressing a change in frequency characteristics due to a temperature change, having a good S / N ratio, and further reducing a chip area. With the goal.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 上記課題を解決するために、本発明は、複数の差動入
力対を有する差動増幅回路と、容量性素子を含む負荷回
路とからなるモノリシックフィルタにおいて、複数の差
動入力対のそれぞれに対して略絶対温度に比例した温度
特性を示すバイアス電流を供給するバイアス回路と、少
なくとも第1差動入力対と第2差動入力対とを備え、第
1差動入力対が互いにエミッタ面積の異なる第1トラン
ジスタと第2トランジスタからなり、第2差動入力対が
互いにエミッタ面積の異なる第3トランジスタと第4ト
ランジスタからなり、第1トランジスタと第2トランジ
スタのエミッタ面積比が、第3トランジスタと第4トラ
ンジスタのエミッタ面積比に等しく、第1トランジスタ
と第4トランジスタが第1入力端子に接続され、第2ト
ランジスタと第3トランジスタが第2入力端子に接続さ
れることを要旨とする。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) To solve the above problems, the present invention comprises a differential amplifier circuit having a plurality of differential input pairs and a load circuit including a capacitive element. In the monolithic filter, a bias circuit that supplies a bias current having a temperature characteristic substantially proportional to absolute temperature to each of the plurality of differential input pairs, and at least a first differential input pair and a second differential input pair Wherein the first differential input pair comprises a first transistor and a second transistor having different emitter areas from each other; the second differential input pair comprises a third transistor and a fourth transistor having different emitter areas from each other; The emitter area ratio of the second transistor is equal to the emitter area ratio of the third transistor and the fourth transistor, and the first transistor and the fourth transistor are the first transistor. Is connected to the force terminal, a second transistor and the third transistor is summarized in that connected to the second input terminal.

(作用) 上記構成において、複数の差動入力対のそれぞれに対
して略絶対温度に比例した温度特性を示すバイアス電流
が差動増幅器に供給されるので、バイアス回路の相互コ
ンダクタンス値の温度依存性が打ち消される。従って、
モノリシックフィルタを構成する各積分回路のゲインが
温度変化の影響を受けることが抑えられ、温度変化によ
るフィルタ全体の周波数特性の変化が抑えされるのであ
る。
(Operation) In the above configuration, since a bias current having a temperature characteristic substantially proportional to the absolute temperature is supplied to each of the plurality of differential input pairs to the differential amplifier, the temperature dependence of the transconductance value of the bias circuit is obtained. Is negated. Therefore,
The gain of each integration circuit constituting the monolithic filter is suppressed from being affected by the temperature change, and the change in the frequency characteristic of the entire filter due to the temperature change is suppressed.

また、前記差動増幅回路は、第1トランジスタと第2
トランジスタが所定のエミッタ面積比をなすようにする
ことで、第1トランジスタと第2トランジスタの出力電
流に前記所定のエミッタ面積比のオフセットを持たせる
ことができ、同様に第3トランジスタと第4トランジス
タが所定のエミッタ面積比をなすようにすることで、第
3トランジスタと第4トランジスタの出力電流に前記所
定のエミッタ面積比のオフセットを持たせることができ
る。このため、線形性の改善を図ることがきるのでる。
The differential amplifier circuit includes a first transistor and a second transistor.
When the transistors have a predetermined emitter area ratio, the output currents of the first transistor and the second transistor can have an offset of the predetermined emitter area ratio. Similarly, the third transistor and the fourth transistor Make a predetermined emitter area ratio, the output current of the third transistor and the fourth transistor can have an offset of the predetermined emitter area ratio. Therefore, the linearity can be improved.

そして、従来例のような、参照フィルタ等による自動
調整回路を要することなくフィルタの温度特性を小さく
抑えることができて、S/N比の良好なフィルタが実現さ
れるとともに、チップ面積が小さくなってい経済的な有
利性が得られる。
Then, the temperature characteristics of the filter can be reduced without the need for an automatic adjustment circuit using a reference filter or the like as in the conventional example, and a filter having a good S / N ratio is realized, and the chip area is reduced. And economic advantages.

(実施例) 以下、この発明の実施例を第1図ないし第6図に基づ
きて説明する。
Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 6.

第1図は、モノリシックフィルタの全体構成を示して
おり、この実施例のモノリシックフィルタは、温度補償
された差動増幅回路10Cとその負荷をキャパシタとした
積分回路10A、10B3個が相互に接続されて全体としてバ
ンドパスフィルタが構成されている。従って、第2図な
いし第6図を用いて、まず、その構成要素である温度補
償された差動増幅回路及びその差動増幅回路の負荷をキ
ャパシタとして構成された積分回路から説明する。
Figure 1 shows the overall configuration of a monolithic filter, the monolithic filter of this embodiment, the temperature compensated differential amplifier circuit 10 C and its load an integration circuit 10 A which is a capacitor, 10 3 B is The band-pass filter is configured as a whole by being connected to each other. Therefore, a temperature-compensated differential amplifier circuit as an element and an integrating circuit configured as a capacitor as a load of the differential amplifier circuit will be described with reference to FIGS.

第2図及び第3図は、それぞれこの実施例に適用する
積分回路及びこの積分回路における電流発生手段を示す
ブロック図である。第2図中、20は複数個のエミッタカ
ップルドペアの組合わせにより線形化された差動増幅回
路、1、2はその入力端子、3、4は出力端子、6は前
記第8図におけるものと同様の負荷、30は絶対温度に比
例した電流を生成して、これを差動増幅回路のエミッタ
バイアスとて供給するためのバイアス回路(電流発生手
段)、7は正の電源線路、8は低電位電源線路であり、
両出力端子3、4の間に負荷キャパシタ5が接続されて
積分回路が構成されている。
2 and 3 are block diagrams showing an integrating circuit applied to this embodiment and a current generating means in the integrating circuit, respectively. In FIG. 2, reference numeral 20 denotes a differential amplifier circuit linearized by a combination of a plurality of emitter-coupled pairs, reference numerals 1 and 2 denote input terminals, reference numerals 3 and 4 denote output terminals, and reference numeral 6 denotes the one shown in FIG. , A bias circuit (current generating means) 30 for generating a current proportional to the absolute temperature and supplying this as an emitter bias of the differential amplifier circuit, 7 is a positive power supply line, and 8 is Low-potential power supply line,
A load capacitor 5 is connected between the two output terminals 3 and 4 to form an integrating circuit.

このように、絶対温度Tに比例した電流を生成する電
流発生手段30と、線形化差動増幅回路20のエミッタバイ
アス電流減として用いることにより、その差動増幅回路
20の相互コンダクタンスを温度変化に対して一定とする
ことができる。従って、これを用いて構成した積分回路
のゲインの温度依存性が抑えられて、結局、温度変化に
対して特性変動の少ないフィルタが実現される。
As described above, by using the current generating means 30 for generating a current proportional to the absolute temperature T and reducing the emitter bias current of the linearized differential amplifier circuit 20, the differential amplifier circuit
The 20 transconductances can be made constant with changes in temperature. Therefore, the temperature dependence of the gain of the integrating circuit constituted by using the filter is suppressed, and as a result, a filter having less characteristic fluctuation with respect to a temperature change is realized.

第3図は、第2図中における電流発生手段30の内部構
成を示すものであり、電流発生手段30は、熱電圧発生手
段40及び電圧電流変換手段50で構成されている。9は電
流出力端子である。
FIG. 3 shows the internal configuration of the current generating means 30 in FIG. 2, and the current generating means 30 comprises a thermal voltage generating means 40 and a voltage / current converting means 50. 9 is a current output terminal.

半導体装置では、絶対温度Tに比例した電圧として、
いわゆる熱電圧(kT/q)に比例した電圧を容易に取出す
ことができる。そこで、絶対温度Tに比例した電流を生
成するめの基準として、上記熱電圧を利用した熱電圧発
生手段40を用い、この熱電圧発生手段40の出力電圧を電
圧電流変換回路50に入力して、最終的に電流出力端子9
から絶対温度Tに比例した電流が出力されるようになっ
ている。
In a semiconductor device, as a voltage proportional to the absolute temperature T,
A voltage proportional to a so-called thermal voltage (kT / q) can be easily obtained. Therefore, as a reference for generating a current proportional to the absolute temperature T, a thermal voltage generating means 40 using the thermal voltage is used, and an output voltage of the thermal voltage generating means 40 is input to a voltage / current conversion circuit 50, Finally, the current output terminal 9
Output a current proportional to the absolute temperature T.

そして、このような構成において、電流出力端子9の
出力電流が絶対温度Tに比例するためには、電圧電流変
換手段50の電圧・電流変換係数が温度によって変化して
はならない。電圧を電流に変換するには、変換係数とし
て抵抗(の逆数)の次元を持つものが必要であり、且
つ、それは温度によって変化しないものであることが必
要である。前述の如く、IC内で使える抵抗は、絶対値が
不正確であり、温度係数も百数ppm/deg程度であるか
ら、IC内の抵抗で積分回路のゲインの温度係数を小さく
抑えるのは難しい。
In such a configuration, in order for the output current of the current output terminal 9 to be proportional to the absolute temperature T, the voltage / current conversion coefficient of the voltage / current conversion means 50 must not change with temperature. In order to convert a voltage into a current, a conversion coefficient having a dimension of (the reciprocal of) a resistance is required, and it is necessary that the conversion coefficient does not change with temperature. As described above, the absolute value of the resistor that can be used in the IC is inaccurate, and the temperature coefficient is about a hundred ppm / deg. Therefore, it is difficult to reduce the temperature coefficient of the gain of the integration circuit with the resistor in the IC. .

従って、差動増幅回路20の相互コンダクタンスの温度
依存性を完全に補償して、成分回路のゲインの温度係数
をキャパシタ5のそれである50pp/deg程度に抑えるため
には、温度係数の小さい抵抗器を基準用としてICチップ
の外部に設ければよい。この抵抗器は、後述するように
1個のみでよいから、それによるコストの上昇は軽微で
ある。
Therefore, in order to completely compensate for the temperature dependence of the transconductance of the differential amplifier circuit 20 and to suppress the temperature coefficient of the gain of the component circuit to about 50 pp / deg of the capacitor 5, a resistor having a small temperature coefficient must be used. May be provided outside the IC chip as a reference. Since only one resistor is required, as will be described later, the increase in cost due to this is negligible.

第4図(A)は、上記電流発生手段の具体的な第1例
を示す図である。熱電圧発生手段40AにおけるQ1、Q2、Q
3は電流源14を構成するトランジスタ、Q4、Q5は、エミ
ッタ面積1:Nの比からなるトランジスタ、11は差動増幅
器である。また、電圧電流変換手段50Aにおける12は外
付けの温度係数の小さい抵抗、13は差動増幅器、Q6
Q7、Q8は電流源を構成するトランジスタ、9a、9bは電流
出力端子である。
FIG. 4A is a diagram showing a first specific example of the current generating means. Q 1 , Q 2 , Q in the thermal voltage generating means 40 A
3 transistors constituting the current source 14, Q 4, Q 5, the emitter area 1: transistor consisting of the ratio of N, 11 is a differential amplifier. Further, 12 is a small resistance temperature coefficient of the external in the voltage-current conversion unit 50 A, 13 is a differential amplifier, Q 6,
Q 7 and Q 8 are transistors constituting a current source, and 9a and 9b are current output terminals.

電流発生手段は、上述のように構成されており、い
ま、トランジスタQ4とQ5には、電流源14の作用により等
しい電流が流れているとすると、両トランジスタQ4とQ5
のエミッタ面積は1:Nであるため、そのべ・エミッタ電
圧VBE4、VBE5は、それぞれ次式のようになる。
Current generating means is configured as described above, now, the transistors Q 4 and Q 5, when that equal current flows by the action of the current source 14, the transistors Q 4 and Q 5
Since the emitter area is 1: N, the total emitter voltages V BE4 and V BE5 are as follows.

VBE4=VT・ln(IO/IS) VBE5=VT・ln(IO/N・IS) …(4) ここで、VTは熱電圧、IOはトランジスタQ4、Q5のコレ
クタ電流、ISはトランジスタQ4の飽和電流である。図示
のように、トランジスタQ4とQ5のベース電圧は等しいか
ら、両者のエミッタ電圧の差は、 (kT/q)・ln(N) …(5) となり、これに比例した電圧が、差動増幅器11から取出
される。いま、簡単のために、差動増幅器11の差動利得
を1倍とすると、その出力電圧は上記(5)式で示す値
となり、同式中、N、R、qは温度の無関係な定数であ
るから、結局絶対温度Tに比例した出力電圧が得られ
る。一方、電圧電流変換手段50Aにおいては、差動増幅
器13の非反転端子の端子電圧は仮想接地電位にあるか
ら、差動増幅器11の出力電圧〔VT・ln(N)〕は抵抗12
にそのまま印加され、その抵抗12の抵抗値をRとすう
と、抵抗12には、 (VT/R)ln(N) の電流が流れる。この電流は、即ちトランジスタQ6のコ
レクタ電流に等しいから、トランジスタQ6とベース電圧
を等しくするトランジスタQ7、Q8は、結局 (VT/R)・ln(N) に比例した電流が流れて、電圧電流変換手段50Aから
は、絶対温度Tに比例した電流値の電流が出力されるこ
とになる。
V BE4 = V T · ln (I O / I S ) V BE5 = V T · ln (I O / N · I S ) (4) where VT is the thermal voltage, I O is the transistor Q 4 , the collector current of Q 5, I S is the saturation current of the transistor Q 4. As shown, because the base voltage of the transistor Q 4 and Q 5 are equal, the difference between both the emitter voltage, the voltage which is proportional (kT / q) · ln ( N) ... (5) next, to the difference Removed from the operational amplifier 11. Now, for simplicity, assuming that the differential gain of the differential amplifier 11 is 1, the output voltage becomes the value shown in the above equation (5), where N, R, and q are constants independent of temperature. Therefore, an output voltage proportional to the absolute temperature T is obtained. On the other hand, in the voltage-to-current conversion means 50 A , the terminal voltage of the non-inverting terminal of the differential amplifier 13 is at the virtual ground potential, so that the output voltage [V T · ln (N)] of the differential amplifier 11 is
When the resistance value of the resistor 12 is R, a current of (V T / R) ln (N) flows through the resistor 12. This current, i.e. equal to the collector current of the transistor Q 6, transistors Q 7, Q 8 to equalize the transistor Q 6 and the base voltage will eventually (V T / R) · ln (N) proportional to the current flow Te, from the voltage-current conversion unit 50 a, so that the current of the current value proportional to the absolute temperature T is output.

以上の説明から明らかな如く、抵抗12として温度係数
の十分小なるものを用いることにより、絶対温度Tに比
例した電流発生手段を実現することができる。
As is apparent from the above description, by using a resistor having a sufficiently small temperature coefficient as the resistor 12, a current generating means proportional to the absolute temperature T can be realized.

第4図(B)は、電流発生手段の具体的な第2例を示
す図である。この電流発生手段30Bは、前記第4図
(A)のものと比べると、熱電圧発生手段と電圧電流変
換手段とが一体的に構成されている。第4図中、Q9、Q
10はカレントミラー回路15を構成するトランジスタ、Q
11とQ12とは、エミッタ面積1:Nの比率からなるトランジ
スタである。
FIG. 4B is a diagram showing a second specific example of the current generating means. The current generating means 30 B, compared to that of the FIG. 4 (A), a heat voltage generating means and the voltage-current converting means is constructed integrally. In FIG. 4, Q 9 and Q
10 is a transistor constituting the current mirror circuit 15, Q
11 and the Q 12, emitter area 1: a transistor consisting of the ratio of N.

この電流発生手段では、トランジスタQ11とQ12のコレ
クタ電流は、カレントミラー回路15の作用によって等し
く保たれるため、トランジスタQ12のエミッタに接続さ
れた抵抗値Rの抵抗12の両端にはトランジスタQ11のベ
ース・エミッタ間電圧とトランジスタQ12のそれの差電
圧が現れる。この電圧は、前記第4図(A)の電流発生
手段の場合と同様に、VT・ln(N)となるので、抵抗12
を流れる電流は、 (VT/R)・ln(N) となり、この電流は、トランジスタQ11、Q12のコレクタ
電流に等しくなる。一方、トランジスタQ7とQ8は、トラ
ンジスタQ11とベース電位が共通なので、これらのトラ
ンジスタQ7とQ8のコレクタにも、上記と同様の電流、即
ち、絶対温度Tに比例した電流が得られる。そして、こ
の場合も抵抗12は、十分に温度係数の小さいものが用い
られている。
In this current generator, the collector current of the transistor Q 11 and Q 12 is because it is kept equal by the action of the current mirror circuit 15, the both ends of the resistor 12 of resistance R connected to the emitter of the transistor Q 12 is a transistor it differential voltage of the base-emitter voltage of the transistor Q 12 of Q 11 appears. This voltage, as in the case of the current generating means of the FIG. 4 (A), since the V T · ln (N), resistor 12
Is (V T / R) · ln (N), and this current is equal to the collector currents of the transistors Q 11 and Q 12 . On the other hand, the transistor Q 7 and Q 8, since the transistor Q 11 and the base potential is common, to collectors of the transistors Q 7 and Q 8, the same current as above, i.e., to obtain a current that is proportional to the absolute temperature T Can be Also in this case, the resistor 12 having a sufficiently small temperature coefficient is used.

次に、第5図には、積分回路の具体的な第1例を示
す。この積分回路は、前記第4図(B)に示した電流発
生手段30Bと、次のような構成からなる差動増幅回路20A
との組合わせにより構成されている。
Next, FIG. 5 shows a first specific example of the integration circuit. The integrating circuit, the fourth view (B) current generating means 30 shown in B, the differential amplifier circuit 20 consisting of the following structure A
And a combination of the above.

即ち、差動増幅回路20Aは、エミッタ面積の比が所定
の比率1:4の2個のトランジスタQ13とQ14及びQ15とQ16
により、第1のエミッタカップルドペア1Rと第2のエミ
ッタカップルドペア18とが構成され、この第1、第2の
エミッタカップルドペア17、18におけるトランジスタQ
13のコレクタとトランジスタQ16のコレクタとが接続さ
れている。また、トランジスタQ14のコレクタとが接続
されている。
That is, the differential amplifier circuit 20 A, the ratio ratio of the emitter area of the predetermined 1: two transistors Q 13 4 and Q 14 and Q 15 and Q 16
As a result, a first emitter-coupled pair 1R and a second emitter-coupled pair 18 are formed, and the transistors Q in the first and second emitter-coupled pairs 17 and 18 are formed.
13 and collectors of the transistors Q 16 of are connected. In addition, it is connected to the collector of the transistor Q 14.

差動増幅回路20Aは、このようにそれぞれ2個のトラ
ンジスタQ13とQ14及びQ15とQ16のエミッタ面積の比を1:
4の比率で変えることにより、第1、第2のエミッタカ
ップルドペア17、18の出力電流にそれぞれ1:4のオフセ
ットを持たせ、この1:4にオフセットした各出力電流を
加算することにより、線形性の改善がなされている。
The differential amplifier circuit 20 A is the ratio of the emitter area of the thus each two transistors Q 13 and Q 14 and Q 15 and Q 16 1:
By changing the output currents of the first and second emitter-coupled pairs 17 and 18 by a ratio of 4, the output currents of the first and second emitter-coupled pairs 17 and 18 have a 1: 4 offset, and the output currents offset by the 1: 4 are added. The linearity has been improved.

上述の差動増幅回路20Aを用いた積分回路は、電流発
生手段における温度係数の小さい抵抗12を1個外付けに
するのみで、元の積分回路の周波数特性を損ねることな
く、適切な温度補償が実現されている。また、前述した
温度補償のための参照信号を必要としないので、S/N比
も元の積分回路の値と比べて劣化することがない。
Integrating circuit using a differential amplifier circuit 20 A described above, only a small resistance 12 temperature coefficient in the current generating means to one external, without impairing the frequency characteristics of the original integration circuit, suitable temperature Compensation has been realized. In addition, since the above-described reference signal for temperature compensation is not required, the S / N ratio does not deteriorate as compared with the original value of the integration circuit.

第6図には、積分回路の具体的な第2例を示す。この
積分回路は、前記第5図の積分回路と比べて、差動増幅
回路20Bの構成が異なるのみで、他の部分の構成は同じ
である。
FIG. 6 shows a second specific example of the integration circuit. The integrating circuit is different from the integrating circuit of the Figure 5, the configuration of the differential amplifier circuit 20 B differ only, configurations of other parts are the same.

この積分回路における差動増幅回路20Bは次のように
構成されている。
The differential amplifier circuit 20 B in the integrating circuit is constructed as follows.

即ち、第6図中、Q17とQ18及びQ19とQ20は、それぞれ
エミッタ面積の等しいペアトランジスタであり、この各
ペアトランジスタを用いて第1のエミッタカップルドペ
ア21及び第2のエミッタカップルドペア22が構成されて
いる。第1、第2のエミッタカップルドペア21、22にお
けるエミッタの共通接続点には、それぞれ電流発生手段
におけるトランジスタQ7とQ8が接続されている。
That is, in FIG. 6, Q 17 and Q 18 and Q 19 and Q 20 are pair transistors having the same emitter area, and the first emitter-coupled pair 21 and the second emitter A coupled pair 22 is configured. First, the common connection point of the emitter of the second emitter-coupled pair 21 and 22, the transistor Q 7 and Q 8 are connected at each current generating means.

第1のエミッタカップルドペア21の第1のコレクタa1
と第2のエミッタカップルドペア22の第1のコレクタa2
とが接続されている。また、第1のエミッタカップルド
ペア21の第2のコレクタa3と第2のエミッタカップルド
ペア22の第2のコレクタa4とが接続されている。
The first collector a 1 of the first emitter-coupled pair 21
And the first collector a 2 of the second emitter-coupled pair 22
And are connected. Further, a second collector a 3 of the first emitter-coupled pair 21 and the second collector a 4 of the second emitter-coupled pair 22 is connected.

また、線形性を改善するためエミッタ面積の等しい第
1、第2のエミッタカップルドペア21、22の出力電流に
それぞれ所要のオフセットを与える手段として、両入力
端子1、2の部分に、それぞれエミッタ面積比が1:4か
らなる2個のトランジスタからなるオフセット用直流電
圧印加手段としての二つのエミッタホロワが並設されて
いる。
In order to improve the linearity, means for giving a required offset to the output currents of the first and second emitter-coupled pairs 21 and 22 having the same emitter area are provided at both input terminals 1 and 2 respectively. Two emitter followers are arranged in parallel as offset DC voltage applying means consisting of two transistors having an area ratio of 1: 4.

即ち、一方の入力端子1側には、エミッタ面積比が1:
4の2個のトランジスタQ21、Q22を用いた二つのエミッ
タホロワ23、24が並設されている。各エミッタホロワ2
3、24のエミッタ回路には電流源負荷としてのトランジ
スタQ25、Q26がそれぞれ接続されている。そして、エミ
ッタホロワ23のエミッタ出力点が第1のエミッタカップ
ルドペア21の第1のベースb1に接続され、他のエミッタ
ホロワ24のエミッタ出力点が第2のエミッタカップルド
ペア22の第1のベースb2に接続されている。
That is, one input terminal 1 has an emitter area ratio of 1:
4, two emitter followers 23 and 24 using two transistors Q 21 and Q 22 are arranged in parallel. Each emitter follower 2
Transistors Q 25 and Q 26 as current source loads are connected to the emitter circuits 3 and 24 , respectively. The emitter output point of the emitter followers 23 are connected to the first base b 1 of the first emitter-coupled pair 21, the emitter output point of the other emitter follower 24 is first base of the second emitter-coupled pair 22 b Connected to 2 .

また、他方の入力端子2側にも上記と同様に、エミッ
タ面積比が1:4の2個のトランジスタQ23、Q24を用いた
二つのエミッタホロワ25、26が並設されている。各エミ
ッタホロワ25、26のエミッタ回路には電流源負荷として
のトランジスタQ27、Q28が接続されている。そして、エ
ミッタホロワ25のエミッタ出力点が第2のエミッタカッ
プルドペア22の第2のベースb4に接続され、他のエミッ
タホロワ26のエミッタ出力点が第1のエミッタカップル
ドペア22の第2のベースb3に接続されている。
Similarly, on the other input terminal 2 side, two emitter followers 25 and 26 using two transistors Q 23 and Q 24 having an emitter area ratio of 1: 4 are provided in parallel. Transistors Q 27 and Q 28 as current source loads are connected to the emitter circuits of the emitter followers 25 and 26, respectively. The emitter output point of the emitter followers 25 are connected to the second base b 4 of the second emitter-coupled pair 22, the emitter output point of the other emitter follower 26 is the second base of the first emitter-coupled pair 22 b Connected to 3 .

積分回路を構成する差動増幅回路20Bは、上述のよう
に構成されているので、一方の入力端子1側に並設され
た二つのエミッタホロワ23、24におけるトランジスタQ
22は、そのエミッタ面積が他のトランジスタQ21の4倍
となっており、この両トランジスタQ21、Q22には同一レ
ベルの定電流が流れる。したがってトランジスタQ21
他のトランジスタQ22とのベース・エミッタ電圧Vbeはそ
れぞれ VT・ln(IC/IS)(V) VT・ln(IC/4IS)(V) …(6) 但し、IS:トランジスタの飽和電流、 IC:コレクタ電流、 VT:熱電圧 となり、トランジスタQ22とトランジスタQ21のVbeの電
位差は常に VT・ln4(V) …(7) となる。
The differential amplifier circuit 20 B to form an integrating circuit, which is configured as described above, the transistor Q in the two emitter followers 23, 24 arranged in parallel to one input terminal 1 side
22, the emitter area has become four times the other transistor Q 21, constant current flows in the same level in the two transistors Q 21, Q 22. Therefore the transistor Q 21 and the respective base-emitter voltage Vbe of the other transistor Q 22 V T · ln (I C / I S) (V) V T · ln (I C / 4I S) (V) ... (6 ) However, I S: the thermal voltage, and the transistor Q 22 and the voltage difference Vbe of the transistor Q 21 is always V T · ln4 (V) ... (7): saturation current of the transistor, I C: the collector current, V T .

この結果、このベース・エミッタ電圧Vbeの差電圧に
より一方の入力端子1に対する第1のエミッタカップル
ドペア21の第1のベースb1と第2のエミッタカップルド
ペア22の第1のベースb2との間には、第1のエミッタカ
ップルドペア21の第1のベースb1側に所要レベルの直流
的なオフセットを持たせたことによって、一方の入力部
に所要レベルのオフセット用直流電圧が印加されたこと
と等価となる。
As a result, the first base b 2 of first base b 1 and the second emitter-coupled pair 22 of the first emitter-coupled pair 21 due to the difference voltage of the base-emitter voltage Vbe for one of the input terminals 1 and between, by which gave DC offset of the required level to the first base b 1 side of the first emitter-coupled pair 21, a DC voltage offset of the required level to one input section This is equivalent to being applied.

他方の入力端子2側についても、上記とほぼ同様に、
第1のエミッタカップルドペア21の第2ベースb3側に上
記とは逆極性で所要レベルの直流的なオフセットを持た
せたことによって、他方の入力部に所要レベルのオフセ
ット用直流電圧が印加されたことを等価となる。
About the other input terminal 2 side, similarly to the above,
By the above second base b 3 side of the first emitter-coupled pair 21 gave the required level DC offsets in opposite polarities, the DC voltage offset of the required level to the other input portion applied It is equivalent to what was done.

このように、両入力部に1:4比率の直流的なオフセッ
トを持たせることにより、第1、第2のエミッタカップ
ルドペア21、22の出力電流にそれぞれ1:4のオフセット
が生じ、この1:4にオフセットした各出力電流を加算す
ることにより、バイポーラトランジスタの非線形を線形
化するようにしている。
In this way, by giving both inputs a 1: 4 ratio DC offset, the output currents of the first and second emitter-coupled pairs 21, 22 each have a 1: 4 offset, and this By adding output currents offset by 1: 4, the nonlinearity of the bipolar transistor is linearized.

このような差動増幅回路部分の改良により、前記第5
図の積分回路における差動像だ回路20Aと比べるとその
周波数特性の上限を決めている各トランジスタQ17〜Q20
のエミッタ面積を小さくできるめ、より高周波まで動作
させることができる。従って、より高周波数まで動作で
きるフィルタを提供しようとするこの実施例の主旨によ
り適したものとなる。なお、第6図でトランジスタQ25
〜Q28は、エミッタホロワの電流電源負荷として動作し
ているため、単に全ての電流が等しければよく、同図に
しめすように、必ずしも温度補償をする必要はない。即
ち、トランジスタQ25〜Q28のベース電位は、電流発生手
段30Bから供給せずに、この電流発生手段30Bとは独立の
通常の電流電源回路としてもよい。
By improving such a differential amplifier circuit portion, the fifth embodiment
The transistors Q 17 to Q 20 that determine the upper limit of the frequency characteristic when compared with the differential image circuit 20 A in the integrating circuit shown in the figure
Since the emitter area can be reduced, it is possible to operate up to higher frequencies. Therefore, it is more suitable for the purpose of this embodiment to provide a filter that can operate at higher frequencies. The transistor Q 25 in FIG.
To Q 28 is because it operates as a current source load emitter follower, simply may be any current equal, as shown in the figure, it is not always necessary to the temperature compensation. That is, the base potential of the transistor Q 25 to Q 28, without supplying the current generating means 30 B, may be normal current supply circuit independent of the current generating means 30 B.

第1図のモノリシックフィルタは、積分回路10A、1
0B、10Cとして、上記第6図に示したエミッタディジェ
ネレーションを用いずに線形性を改善した作動増幅回路
20B1、20B2、20B3を用いて構成されている。第1図中、
6A、6B、6Cは負荷、1A〜1C、2A〜2Cは差動増幅回路20B1
〜20B3の入力端子、3A〜3C、4A〜4Cは、それぞれの出力
端子、30Bは前記第4図(B)に示したものと同様の電
流発生手段、28、29は入力キャパシタ、31、32はモノリ
シックフィルタの入力端子、33、34は、その出力端子で
ある。
Monolithic filter of FIG. 1, the integration circuit 10 A, 1
Operational amplifier circuit with improved linearity without using the emitter degeneration shown in FIG. 6 as 0 B and 10 C
It is configured using 20 B1 , 20 B2 and 20 B3 . In FIG.
6 A , 6 B , 6 C are loads, 1 A to 1 C , 2 A to 2 C are differential amplifier circuits 20 B1
To 20 B3 input terminals of, 3 A ~3 C, 4 A ~4 C , each output terminal, 30 B is the same current generating means to that shown in the FIG. 4 (B), is 28, 29 Input capacitors, 31 and 32 are input terminals of the monolithic filter, and 33 and 34 are output terminals thereof.

このように構成されたモノリシックフィルタにおい
て、10A、10Bは温度補償された積分回路であり、共振回
路を構成している。一方、最下段の入・出力端子1C
3C、2Cと4Cがそれぞれ接続された差動増幅回路20B3は、
上記の共振回路を制動するための相互コンダクタンスの
逆数の値を持つ抵抗として動作し、バンドパスフィルタ
のQ値を決定している。
In the monolithic filter configured as described above, 10 A and 10 B are temperature-compensated integration circuits, and constitute a resonance circuit. On the other hand, the bottom input / output terminal 1 C
The differential amplifier circuit 20 B3 to which 3 C , 2 C, and 4 C are connected, respectively,
It operates as a resistor having a reciprocal value of the mutual conductance for damping the above-described resonance circuit, and determines the Q value of the band-pass filter.

従って、この実施例のモノリシックフィルタは、第1
図上部側の2基の積分回路10A、10Bのみならず最下段の
差動増幅回路20B3も温度補償されている必要がある。も
し、下段の差動増幅回路20B3だけが温度補償されていな
いとすれば、温度が変化したとき、フィルタのQ値も変
化することとなり、不都合だからである。
Therefore, the monolithic filter of this embodiment has the first
It is necessary that not only the two integrator circuits 10 A and 10 B on the upper side of the figure but also the lowermost differential amplifier circuit 20 B3 be temperature compensated. This is because if the temperature of only the lower differential amplifier circuit 20B3 is not compensated, the Q value of the filter also changes when the temperature changes, which is inconvenient.

また、積分回路10A、10B、10Cのゲインの絶対値の製
造誤差によるばらつきを、設定値に一致させて所期のフ
ィルタ特性を得ることには、絶対温度に比例する電流発
生手段30Bにおける抵抗12の値を調整し、所望の周波数
特性となるようにすればよい。例えば、フィルタの中心
周波数が設計値に一致するように調整する。そして、こ
の調整を、ある温度のときに行えば、電流発生手段30B
の出力電流値は絶対温度に比例するもので、以後は、温
度が変化しても、フィルタの周波数特性は殆んど変化す
ることがない。
In order to obtain the desired filter characteristics by making the variation of the absolute values of the gains of the integration circuits 10 A , 10 B , and 10 C due to the manufacturing error equal to the set value, the current generating means 30 proportional to the absolute temperature is required. What is necessary is just to adjust the value of the resistor 12 in B so as to obtain a desired frequency characteristic. For example, adjustment is performed so that the center frequency of the filter matches the design value. If this adjustment is performed at a certain temperature, the current generating means 30 B
Is proportional to the absolute temperature, and thereafter, even if the temperature changes, the frequency characteristics of the filter hardly change.

[発明の効果] 以上説明したように、複数の差動入力対のそれぞれに
対して略絶対温度に比例した温度特性を示すバイアス電
流が差動増幅器に供給されるので、モノリシックフィル
タを構成する各積分回路のゲインが温度変化の影響を受
けることが抑えられ、温度変化によるフィルタ全体の周
波数特性の変化が抑えられる。
[Effects of the Invention] As described above, since a bias current having a temperature characteristic proportional to the absolute temperature is supplied to each of the plurality of differential input pairs to the differential amplifier, each of the plurality of differential input pairs constitutes a monolithic filter. The influence of the temperature change on the gain of the integrating circuit is suppressed, and the change in the frequency characteristic of the entire filter due to the temperature change is suppressed.

また、前記差動増幅回路は、第1のトランジスタと第
2のトランジスタが所定のエミッタ面積比をなすように
することで、第1トランジスタと第2トランジスタの出
力電流に前記所定のエミッタ面積比のオフセットを持た
せることができ、同様に第3トランジスタと第4トラン
ジスタが所定のエミッタ面積比をなすようにすること
で、第3トランジスタと第4トランジスタの出力電流に
前記所定のエミッタ面積比のオフセットを持たせること
ができる。このため、線形性の改善を図ることができ
る。
The differential amplifier circuit may be configured such that the first transistor and the second transistor have a predetermined emitter area ratio, so that the output current of the first transistor and the second transistor have the predetermined emitter area ratio. An offset can be provided. Similarly, by making the third transistor and the fourth transistor have a predetermined emitter area ratio, the output current of the third transistor and the fourth transistor can be offset by the predetermined emitter area ratio. Can be provided. Therefore, the linearity can be improved.

また、参照フィルタ等による自動調整回路を要するこ
となく、フィルタの温度特性を小さく抑えることができ
てS/N比の良好なフィルタを実現することできるととも
に、チップ面積が小さくなって経済的な有利性が得られ
る。
In addition, the temperature characteristics of the filter can be suppressed to a small value, and a filter having a good S / N ratio can be realized without the need for an automatic adjustment circuit such as a reference filter. Property is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図ないし第6図はこの発明に係るモノリシックフィ
ルタの実施例を示すもので、第1図は全体構成を示す回
路図、第2図は積分回路のブロック図、第3図は電流発
生手段のブロック図、第4図は電流発生手段の具体的な
構成例を示す回路図、第5図は積分回路の具体的構成の
一例を示す回路図、第6図は積分回路の具体的構成の他
の例を示す回路図、第7図は積分回路の従来例を示す回
路図、第8図は積分回路の他の従来例を示す回路図であ
る。 1、2:差動増幅回路の入力端子、5、5A、5B、5C:キャ
パシタ、10A、10B、10C:積分回路、20、20A、20B、20
B1、20B2、20B3:差動増幅回路、21、22:第1、第2の
エミッタカップルドペア、23、24、25、26:エミッタホ
ロワ(オフセット用直流電圧印加手段)、30、30B:電
流発生手段。
1 to 6 show an embodiment of a monolithic filter according to the present invention. FIG. 1 is a circuit diagram showing an overall configuration, FIG. 2 is a block diagram of an integrating circuit, and FIG. 3 is a current generating means. FIG. 4 is a circuit diagram showing a specific configuration example of the current generating means, FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a specific configuration of the integration circuit, and FIG. 6 is a circuit diagram showing a specific configuration of the integration circuit. FIG. 7 is a circuit diagram showing another example of the integrating circuit, and FIG. 8 is a circuit diagram showing another conventional example of the integrating circuit. 1,2: input terminal of the differential amplifier circuit, 5,5 A, 5 B, 5 C: capacitor, 10 A, 10 B, 10 C: integrating circuit, 20,20 A, 20 B, 20
B1, 20 B2, 20 B3: a differential amplifier circuit, 21, 22: first, second emitter-coupled pair, 23, 24, 25 and 26: an emitter follower (DC voltage applying means for offset), 30, 30 B : Current generating means.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H03H 11/04 - 11/14 H03F 3/45 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H03H 11/04-11/14 H03F 3/45

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数の差動入力対を有する差動増幅回路
と、容量性素子を含む負荷回路とからなるモノリシック
フィルタにおいて、 前記複数の差動入力対のそれぞれに対して略絶対温度に
比例した温度特性を示すバイアス電流を供給するバイア
ス回路と、 少なくとも第1差動入力対と第2差動入力対とを備え、 前記第1差動入力対が互いにエミッタ面積の異なる第1
トランジスタと第2トランジスタからなり、 前記第2差動入力対が互いにエミッタ面積の異なる第3
トランジスタと第4トランジスタからなり、 前記第1トランジスタと前記第2トランジスタのエミッ
タ面積比が、前記第3トランジスタと前記第4トランジ
スタのエミッタ面積比に等しく、 前記第1トランジスタと前記第4トランジスタが第1入
力端子に接続され、前記第2トランジスタと前記第3ト
ランジスタが第2入力端子に接続されることを特徴とす
るモノリシックフィルタ。
1. A monolithic filter comprising a differential amplifier circuit having a plurality of differential input pairs and a load circuit including a capacitive element, wherein each of the plurality of differential input pairs is substantially proportional to absolute temperature. A bias circuit for supplying a bias current exhibiting the temperature characteristic described above, and at least a first differential input pair and a second differential input pair, wherein the first differential input pair has a different emitter area from each other.
A third transistor having a different emitter area from each other.
A first transistor and a fourth transistor, wherein an emitter area ratio of the first transistor and the second transistor is equal to an emitter area ratio of the third transistor and the fourth transistor; A monolithic filter connected to one input terminal, wherein the second transistor and the third transistor are connected to a second input terminal.
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