JP3078039B2 - 積分回路 - Google Patents

積分回路

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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、ＩＣ内蔵フィルタな
どに好適なコモン・フィードバックを有する積分回路に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ＩＣ内蔵化に適したフィルタ回路
として種々のものが提案されている。基本的には相互コ
ンダクタンス回路と容量を組み合わせて積分回路を作
り、この積分回路に帰還を施し所望のフィルタ特性を得
るようにしたものである。積分回路の理想積分特性から
のズレは、フィルタ特性に大きな影響を与えることか
ら、積分回路を完全差動動作させ仮想接地動作をさせる
ことで理想積分特性に近づける試みが行われている。こ
の場合、新たに動作点を決めるためのコモン・フィード
バックが必要となる。
【０００３】図３は、差動積分回路に動作点を決めるた
めのコモン・フィードバックを行った従来の回路図であ
る。
【０００４】図３は、共通エミッタが電流源I1と接続
し、ベースを入力端INとする差動トランジスタＱ1 、Ｑ
2 から成る相互コンダクタンス回路と、電流出力端であ
るトランジスタＱ1 、Ｑ2 のコレクタに可変電流源を構
成するトランジスタＱ3 、Ｑ4とトランジスタＱ6 、Ｑ7
のベース、およびコレクタ間に容量Ｃ1 を接続してい
る。トランジスタＱ6 、Ｑ7 は各エミッタに電流源Ｉ2
、Ｉ3 を接続した、いわゆるエミッタフォロア回路で
あり、そのエミッタ間に等しい抵抗Ｒ1 、Ｒ2 を直列接
続することで、２つの抵抗間の接続点から中点電圧を得
る。中点電圧は共通エミッタに電流源I4を接続したトラ
ンジスタ対Ｑ8 、Ｑ9 から成る比較回路で基準電圧Ｖre
fと比較する。比較した出力は、トランジスタＱ9 のコ
レクタから電流として出力する。この電流は、容量C2で
積分し、この積分電圧をトランジスタＱ3 、Ｑ4 のベー
スに与えることでコモン・フィードバックを行い、差動
積分回路の動作点を決める。
【０００５】このコモン・フィードバックの基準電圧Ｖ
ref に対する相互コンダクタンス回路のコレクタ電圧へ
の伝達関数Ｇ(S) は
【０００６】
【数１】
【０００７】と表せる。ここで、gm1,gm2 はそれぞれト
ランジスタＱ8 、Ｑ9 から成る比較回路とトランジスタ
Ｑ3 、Ｑ4 の相互コンダクタンスである。式1 から明ら
かなように、極がS 平面の左半面に有るので安定であ
る。また、容量C1をコレクタ間に接続しているので、コ
レクタと接地間に各々2C1 の容量が等価的に接続された
ことになる。従って、必要とされる容量値を小さくでき
る。特に、チップ面積が大きくコスト高となるので、大
容量が作り難いＩＣに適している。このように、図３の
回路は安定であり、必要とされる容量値を小さくできる
利点がある。
【０００８】しかしながら、実際の回路に於いては大き
な問題がある。即ち、容量C1の両端には、各々配線容量
などの寄生容量Cpが必ず存在している。このため、コモ
ン・フィードバックの基準電圧Vrefに対する相互コンダ
クタンス回路のコレクタ電圧への伝達関数G(S)は、
【０００９】
【数２】
【００１０】となり、その利得G (j・ω) は、
【００１１】
【数３】
【００１２】となる。即ち
【００１３】
【数４】
【００１４】のとき、利得 G(jω) は無限大となるので
非常に不安定であり、ノイズなどが有るとそれを増幅
し、振動、即ち発振を始める。
【００１５】つまり、式2 の分母がS の２次式であるこ
とが不安定性の原因である。これを防ぐには、容量C2を
十分大きくし、容量C2と直列に抵抗を接続しなければな
らない。このため、容量C1は小さくできても容量C2は大
きな容量となるので、全体としては容量値は余り小さく
ならない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の積分回路は寄生容量によりコモン・フィードバック
が不安定となり発振し易く、これを防ごうとすると容量
削減効果が無くなるという欠点があった。
【００１７】この発明は、寄生容量が有ってもコモン・
フィードバックが不安定にならず、またコモン・フィー
ドバック用の容量が不要なＩＣ化に適した積分回路を提
供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】この発明は、コモン・フ
ィードバック用の容量による積分要素に加え、寄生容量
による積分要素が有るために、不安定になり易く、また
コモン・フィードバック用の容量値を大きくしなければ
ならない点に着目し、相互コンダクタンス回路の電流出
力端と接地間に容量を接続し、相互コンダクタンス回路
の積分容量とコモン・フィードバック用の容量を兼用さ
せたものである。
【００１９】
【作用】このように構成した積分回路に於いては、寄生
容量はコモン・フィードバック用の容量と並列に存在す
ることになるので、コモン・フィードバックのループ内
には積分要素は１つしかないので、不安定になることは
ない。また、従来必要であったコモン・フィードバック
用の容量も不要となるので、容量値の増加を抑えること
ができる。
【００２０】
【実施例】以下、この発明の実施例につき図面を参照し
て詳細に説明する。図１はこの発明の一実施例を示すも
ので、図３と同一部分には同一の符号を付してある。図
１と図３の構成の違いは、相互コンダクタンス回路の電
流出力端間にあった積分容量Ｃ1 を削除し、それに代わ
り電流出力端と電源電圧Ｖccとの間にそれぞれ積分容量
Ｃ1a、Ｃ1bを接続したことと、コモン・フィードバック
用の容量Ｃ2 をなくし、代わりにダイオード接続したト
ランジスタＱ5 をトランジスタＱ3 、Ｑ4 のベースと電
源電圧Ｖcc間に接続し、カレントミラー回路にした部分
である。
【００２１】図１において、コモン・フィードバックの
基準電圧Vrefに対する相互コンダクタンス回路のコレク
タ電圧への伝達関数Ｇ(S) は、コンデンサＣ1a、Ｃ1bの
関係がＣ1a= ＝Ｃ1bとすると、
【００２２】
【数５】
【００２３】となる。ここで、K はカレントミラー回路
の利得である。式５から明らかなように、分母はS の１
次式であるので積分要素は１つしかなく、安定である。
【００２４】また、相互コンダクタンス回路のコレクタ
に寄生容量Ｃp が有る場合でも、コモン・フィードバッ
クの基準電圧Ｖref に対する相互コンダクタンス回路の
コレクタ電圧への伝達関数Ｇ(S) は、式３においてＣ1a
をＣ1a＋Ｃp と置き換えるだけなので、安定性への影響
は無い。図２はこの発明の他の実施例を示すものであ
る。この実施例は、相互コンダクタンス回路の電流出力
端間に容量C1c を接続したことと、トランジスタＱ8 、
Ｑ9 の各エミッタと電流源Ｉ4 との間にそれぞれディジ
ェネレーション抵抗Ｒ3 、Ｒ4 を接続したことが、図１
の構成と異なる。なお、積分容量Ｃ1a，Ｃ1bは電流出力
端と基準電位ＧＮＤ間に接続してもよいが、上記実施例
によれば、電源オン時に各トランジスタが飽和しないの
で立上がりが早い効果がある。
【００２５】図１の容量C1a 、C1b の容量値は、それぞ
れ図３の容量Ｃ1 の２倍となるので、結局４倍の容量値
となる。従って、図１は安定性は問題無いものの、容量
が３Ｃ1<Ｃ2 でなければ容量値の増大となる。これに対
しＣ1a＝Ｃ1bの関係にすると、図２は図３の容量Ｃ1 に
対し３Ｃ1a／2 の容量値の増加しかならないので３Ｃ1a
／2<Ｃ2 の範囲であれば容量値の削減となる。
【００２６】ここで、抵抗Ｒ3 、Ｒ4 はトランジスタ対
Ｑ8 、Ｑ9 から成る比較回路の相互コンダクタンスgm1
を小さし、コモン・フィードバックのループ利得を低く
できることから、容量Ｃ1a、Ｃ1bは小さくでき、特に大
きな寄生容量が存在する場合には容量Ｃ1a，Ｃ1bを省略
することができ、容量値の削減効果を上げることができ
る。なお、この発明は上記実施例に限定されることな
く、たとえば他の相互コンダクタンス回路や比較回路お
よびカレントミラー回路を用いてもよい。要は本来の積
分容量にコモン・フィードバック用の積分容量を兼ねさ
せたものであればよい。
【００２７】
【発明の効果】以上記載したように、この発明によれ
ば、寄生容量が有っても安定なばかりか、総合容量値を
小さくできるのでＩＣ化に適した積分回路を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例を示す回路図。
【図２】この発明の他の実施例を示す回路図。
【図３】従来の回路図。
【符号の説明】
Ｒ1 〜Ｒ4 …抵抗 Ｃ1 、Ｃ2 、Ｃ1a〜Ｃ1c…容量 Ｃp …寄生容量 Ｉ1 〜Ｉ4 …電流源 Ｖref …基準電圧 Ｖcc……電源
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−225024（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−278610（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−144784（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−79358（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−224510（ＪＰ，Ａ) 米国特許4823092（ＵＳ，Ａ) 「ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ Ｓ ＯＮ ＣＩＲＣＵＩＴＳ ＡＮＤ ＳＹＳＴＥＭＳ」ＶＯＬ．36，ＮＯ. ２，ＦＥＢＲＵＡＲＹ 1989，ｐ．299 −307，ＦＩＧ．20 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H03H 11/04 H04N 1/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 差動出力端の中点電圧を得る手段を有し
    た相互コンダクタンス回路と、 前記差動出力端のそれぞれに可変電流源を接続し、前記
    中点電圧と基準電圧が等しくなるように該可変電流源の
    電流量を制御する制御手段と、 少なくとも前記差動出力端と接地間に接続した容量とか
    らなることを特徴とする積分回路。
  2. 【請求項２】 差動出力端の間にも容量を接続したこと
    を特徴とする請求項１記載の積分回路。
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